DE10016412C2 - Matrixdrucker bzw. Scanner zum Bedrucken bzw. Scannen eines Druckmediums - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Matrixdrucker bzw. Scanner zum Bedrucken bzw. Scannen eines Druckmediums nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Der Einsatz von Kleincomputern, wie z. B. von sogenannten PDA (Personal Digital Assitant), Palmtopcomputern oder kleinen Notebooks, hat eine immer größer werdende Verbreitung. In Zu­ kunft werden auf Handys, die ans Internet angeschlossen wer­ den, auch immer mehr Informationen für den mobilen Benutzer übertragen. Die Informationen auf Kleincomputern sollen oft auf Papier gedruckt werden, damit sie für den Benutzer weiter verwendbar sind. Eine Ansicht von einem eingegangenem Fax auf dem Display eines Handybildschirmes ist z. B. einem Benutzer, selbst wenn es technisch möglich wäre, nicht zuzumuten.

Für die Ausgabe dieser Informationen auf Papier wird ein mög­ lichst kleiner mobiler Drucker benötigt, der eine eigene Stromversorgung hat oder zumindest von einem anderen mobilen Gerät mit eigener Stromversorgung über geeignete Schnittstel­ len (z. B. USB) mit Strom versorgt wird.

Ein verhältnismäßig kleiner Drucker ist aus der JP 04-288260 A bekannt. Er hat jedoch den Nachteil, daß ein breiter Randbe­ reich eines in linearer Vorschubrichtung durch den Drucker geführten Druckmediums durch einen offenen Spalt seitlich nach außen vorragt und nicht bedruckt werden kann. Darüber hinaus ist aus der EP 0 952 003 A1 ein Matrixdrucker bzw. Scanner bekannt, bei dem sich quer über den Durchmesser eines rotierend antreibbaren Drehtellers, der die gesamte zu be­ druckende Fläche eines Druckmediums abstützt, eine Traverse erstreckt, längs der ein Druckkopf bzw. Scannerkopf von einem bis zum anderen Ende gesteuert verfahrbar ist. Während dieser Verfahrbewegung bei gleichzeitiger Drehung des Drehtellers bewegt sich der Druckkopf bzw. Scannerkopf auf einer spiral­ förmigen Bahn mit kleiner Steigung über das Druckmedium und erreicht dabei jeden zu bedruckenden bzw. zu scannenden Punkt auf dessen Oberfläche. Allerdings setzt die vollflächige Auf­ lage des Druckmediums einen entsprechend großen Drehteller voraus, und die Abstützung der Traverse auf gegenüberliegen­ den Seiten außerhalb des Drehtellers bedingt eine Länge des Geräts, die größer ist als die Diagonale des größten damit zu bedruckenden Druckmediums.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mobilen Druc­ ker bzw. Scanner zu schaffen, bei dem unter Erhalt der Druck- /Lesequalität eines stationären Geräts die Maße, das Gewicht und der Energieverbrauch kleiner sind als bei den bekannten Geräten mit automatischem Vorschub.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Drucker bzw. Scanner mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1.

Die Informationen werden vorzugsweise in einer Spirale oder in einzelnen Kreisen auf das Druckmedium geschrieben bzw. ge­ scannt. Der Druckkopf bzw. Scannerkopf führt keine oszillie­ renden Bewegungen aus, sondern bewegt sich während des Druck­ vorganges bzw. Scannens nur in einer radialen Richtung, bezo­ gen auf die Drehachse des Druckmediums.

Das Druckmedium wird in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auf einem unteren Teil des Druckers bzw. Scanners drehbar gelagert. Damit auch die Mitte des Druckmediums be­ schrieben bzw. gescannt werden kann, wird es auf einer dreh­ bar gelagerten Scheibe einseitig fixiert. Diese Fixierung kann z. B. durch Unterdruck, statische Aufladung oder Adhäsion erfolgen. So kann z. B. eine Klebeschicht verwendet werden, die das Druckmedium lösbar mit der drehbar gelagerten Scheibe verbindet. Die Klebeverbindung muß also ähnlich wie bei den bekannten Haftzetteln wieder lösbar sein. Da die Klebekraft nachlassen kann, ist die Klebeschicht zweckmäßigerweise auf einem Trägermaterial aufgebracht, das seinerseits wieder mit­ tels Klebung oder Klettverschluß auf der drehbar gelagerten Scheibe fixiert wird. Das Trägermaterial der Klebeschicht kann dann einfach bei Bedarf gewechselt werden, wenn die Kle­ bekraft nachläßt.

Als Druckmedium können alle bekannten Druckmedien, wie Papier in unterschiedlichen Größen, Karton, Folie, CD's mit druckba­ rer Oberfläche sowie alle anderen bedruckbaren scheibenförmi­ gen Elemente, verwendet werden.

Bei einer möglichen Bauform ist die Bewegung des Druckkopfes bzw. Scannerkopfs mit der Drehung des Druckmediums mechanisch oder elektronisch gekoppelt. Bei der mechanischen Lösung ist nur ein Antrieb notwendig, der in Form eines Elektromotors oder einer aufgezogenen Feder realisiert werden kann. Bei der elektronischen Kopplung sind zwei Elektromotoren notwendig, die über eine Steuerung gekoppelt sind. Ein Drucker schreibt eine einzige Zeile auf das Druckmedium, wobei diese Zeile ei­ ner Spirale vom äußeren Rand des Druckmediums bis zur Mitte des Druckmediums oder umgekehrt entspricht. Der Abstand der Spirale entspricht dabei dem Vorschub des Druckkopfes während einer Umdrehung.

Es ist auch eine Bauform möglich, bei der die Drehung des Druckmediums zeilenweise erfolgt. Das Druckmedium wird dabei jeweils um eine Umdrehung gedreht. Der Druckkopf bzw. Scan­ nerkopf wird immer nur nach einer vollen Umdrehung des Druck­ mediums im Stillstand des Druckmediums eine Zeile vorgescho­ ben. Die Informationen werden in diesem Fall in Form von Kreisen mit immer kleiner oder größer werdendem Radius auf das Druckmedium geschrieben bzw. gelesen. Der Druckkopf bzw. Scannerkopf darf sich bei dieser Bauform während der Drehung des Druckmediums nicht bewegen. Diese Bauform erfordert einen Antrieb für die Drehung des Druckmediums und einen Antrieb für die lineare Bewegung des Druckkopfes bzw. Scannerkopfs, oder eine geeignete mechanische Kopplung in Form einer Schrittmechanik mit einem Antrieb.

Weiterhin ist eine Bauform möglich, bei der das Druckmedium ohne eigenen Antrieb für die Drehachse des Druckmediums, d. h. frei drehbar gelagert ist. Der Antrieb für die Drehung des Druckmediums kommt hierbei von Antriebsrollen, welche auf dem Druckmedium reibschlüssig aufsetzen. Die Antriebsrollen kön­ nen im Druckkopf bzw. Scannerkopf integriert sein und sich mit diesem radial bewegen. Die Antriebsrollen müssen aber da­ bei zumindest am Anfang und/oder am Ende des Druck- bzw. Scanvorganges von der linearen Bewegung des Druck- bzw. Scan­ nerkopfes entkoppelt werden, damit ein Schreiben bzw. Ablesen in der Mitte und an den Ecken des Druckmediums möglich ist. Der Vorteil dieser Bauform ist, daß bis auf den entkoppelten Zustand am Anfang und/oder am Ende die Schreib- bzw. Lesege­ schwindigkeit für den Druckkopf bzw. Scannerkopf immer kon­ stant gehalten wird, ohne daß die Drehzahl für den Antriebs­ motor geändert werden muß. Bei dieser Bauform braucht nur ein einziger Antriebsmotor verwendet zu werden, wenn die An­ triebsrollen mit der Bewegung des Druckkopfes bzw. Scanner­ kopfs mechanisch gekoppelt werden.

Der vorgeschlagene Drucker bzw. Scanner bietet mehrere Vor­ teile. Er ist wesentlich kleiner als die bekannten Drucker bzw. Scanner ausführbar, da die notwendige Gehäuselänge nur der Hälfte der Diagonalen des Druckmediums plus notwendiger Befestigung von Gehäuseober- und -unterteil und Radius der Drehscheibe entspricht. Außerdem ist keine oszillierende li­ neare Bewegung vorhanden. Bei der Ausführung mit spiralförmig geschriebenen bzw. gescannten Informationen wird während des gesamten Druck- bzw. Scanvorganges eine kontinuierliche Bewe­ gung ausgeführt. Bei der Alternative mit kreisförmig ge­ schriebenen oder gescannten Informationen wird der Druckkopf bzw. Scannerkopf jeweils nur einen kleinen Vorschubschritt bewegt. Die schnelle Hin- und Herbewegung des Druckkopfes bzw. Scannerkopfs mit hoher Geschwindigkeit, wie bei dem Stand der Technik, entfällt. Damit ist der Energieverbrauch des Druckers bzw. Scanners geringer.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erklärt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines kleinen, mobilen Matrixdruckers im ge­ öffneten Zustand, bereit zum Einlegen eines Blattes Papier;

Fig. 2 den Matrixdrucker nach Fig. 1 nach dem Positionieren eines zu bedruckenden Blattes Papier auf seinem Gehäuseunter­ teil;

Fig. 3 den Matrixdrucker nach Fig. 1 und 2 in der zu Beginn des Druckvorgangs einge­ nommenen Stellung;

Fig. 4 den Drucker nach Fig. 1 bis 3 während des Druckvorgangs;

Fig. 5 den Drucker und das zu bedruckende Blatt Papier nach Fig. 4 kurz vor Been­ digung des Druckauftrags;

Fig. 6 eine Ansicht des Druckers in der Stel­ lung nach Fig. 3 schräg von hinten, und

Fig. 7 den Drucker nach Fig. 1 bis 6 nach teilweiser Entfernung der Gehäusever­ kleidung, so daß die wesentlichen Funk­ tionsteile in ihrer räumlichen Zuord­ nung sichtbar sind.

Der in der Zeichnung gezeigte Drucker hat ein Gehäuseunter­ teil 10 und ein Gehäuseoberteil 12. Beide haben eine schmale, flache, längliche Form und sind im hinteren Bereich gelenkig miteinander verbunden. Das Drehgelenk ist mit 14 bezeichnet.

Das Gehäuseunterteil 10 trägt an seinem vorderen Ende an der Oberseite eine rotierend antreibbare Drehscheibe 16. Sie weist vorzugsweise eine Vielzahl von Saugöffnungen auf, mit deren Hilfe ein gemäß Fig. 2 mit seinem Mittelpunkt auf den Mittelpunkt der Drehscheibe 16 aufgelegtes Blatt Papier 35 angesaugt und festgehalten werden kann, so daß es von der Drehscheibe 16 bei deren Drehbewegung mitgenommen wird.

Am Gehäuseoberteil 12 ist ein Druckkopf 18 längsverschieblich geführt. Der Druckkopf 18 hat auf der im heruntergeklappten Zustand des Gehäuseoberteils 12 nach unten weisenden Seite ein oder mehrere Druckelemente 20, z. B. Tintendüsen, zur Er­ zeugung punktförmiger Drucke (dots), die am Ende des Druck­ vorgangs in ihrer Gesamtheit die gedruckte Darstellung erge­ ben, z. B. ein Schreiben, eine Grafik oder die Abbildung eines Fotos. Die Darstellung kann ein- oder mehrfarbig sein. Als Druckelemente 20 kommen alle herkömmlichen Ausführungen in Frage, insbesondere solche, die bei Tintenstrahldruckern, Thermodruckern und Nadeldruckern eingesetzt werden. Bei letz­ teren ist allerdings zusätzlich zu den Nadeln ein nicht ge­ zeigtes Farbband notwendig.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Druckkopf 18 mittels ei­ ner Führung 22, z. B. in Form von Führungsstangen, längsver­ schieblich im Gehäuseoberteil 12 geführt. Der steuerbare An­ trieb erfolgt im Ausführungsbeispiel über einen endlosen Zahnriemen 24, der am vorderen und hinteren Ende des Gehäuse­ oberteils 12 über Riemenscheiben 26 läuft und mit einem Trumm am Druckkopf 18 festgelegt ist (siehe Fig. 7). In der in Fig. 1 gezeigten vordersten Stellung des Druckkopfs 18 befinden sich die Druckelemente 20 nach dem Herabschwenken des Gehäu­ seoberteils 12 über der Mitte der Drehscheibe 16 oder ein we­ nig vor dieser. Die Steuerung der rotierenden Bewegung der Drehscheibe 16, der linearen Bewegung des Druckkopfs 18 und der Betätigung der Druckelemente 20 erfolgt über ein Kabel 28, das im Beispielsfall ein Schnittstellenkabel ist, durch das der Drucker an einen Computer angeschlossen ist. Bei Ver­ wendung einer kabellosen Schnittstelle, wie z. B. einer be­ kannten Infrarotschnittstelle, kann auf das Kabel 28 verzich­ tet werden. Die Stromversorgung ist bei dem gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 7 in Form von Akkus 30 im unteren Gehäuseteil 10 untergebracht. Es ist aber auch möglich, den Drucker über das Schnittstellenkabel 28 mit Strom aus dem Computer zu versorgen. Eine dafür geeignete Schnittstelle ist z. B. eine USB-Schnittstelle oder ein Anschluß an eine PCMCIA- Karte, sofern der Strombedarf des Druckers nicht zu groß ist.

Wenn ein Blatt Papier bedruckt werden soll, wird es bei auf­ geklapptem Gehäuse gemäß Fig. 2 mit seiner Mitte auf die Drehscheibe 16 gelegt. Ein Markierungsstrich 32, der sich im Abstand einer halben Blattbreite vom Mittelpunkt der Dreh­ scheibe 16 auf der Oberseite des Gehäuseunterteils 10 befin­ det, erleichtert die Positionierung. Das Blatt Papier 35 wird mit seiner einen Längskante auf den Markierungsstrich 32 ge­ legt, so daß es mit seiner Längserstreckung quer zur Längser­ streckung des Gehäuses 10, 12 liegt. Man könnte den Markie­ rungsstrich 32 auch näher an das Gelenk 14 heranrücken und das Blatt Papier 35 mit der Randkante einer Schmalseite an dem Strich 32 ausrichten. Die in Fig. 2 und 3 gezeigte Quer­ lage hat jedoch den Vorteil, daß bei Briefbogen meistens die Blattmitte am linken Rand markiert ist, so daß diese Markie­ rung auf die gegebenenfalls durch einen Punkt oder einen Querstrich angedeutete Mitte des Markierungsstrichs 32 ausge­ richtet werden kann.

Nach dem Auflegen und Ausrichten eines Blattes Papier 35 ge­ mäß Fig. 2 mit seiner Mitte über der Drehscheibe 16 wird das Oberteil 12 des Gehäuses 10, 12 in die Stellung nach Fig. 3 heruntergeklappt. Dadurch wird das Ansaugen des Papiers 35 mit seiner Unterseite gegen die Drehscheibe 16 ausgelöst und eine für die folgenden Arbeitsoperationen unverrückbare, Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem Blatt Papier 35 und der Drehscheibe 16 hergestellt. Anstelle der Verbin­ dung mittels Unterdruck oder zusätzlich zu dieser kann auch eine Klebeverbindung, wie bei Notizzetteln mit Adhäsions­ schicht, vorhanden sein. Die in Fig. 3 gezeigte Stellung ist die Ausgangsstellung vor Beginn des Druckvorgangs. In dieser Stellung erwartet der Drucker die Druckbefehle vom Computer.

Fig. 4 zeigt dann den Drucker, während er im Beispielsfall einen Text auf das Blatt Papier 35 druckt. Er hat gerade etwa die Hälfte des Druckauftrags erfüllt. Man erkennt, daß die Druckinformationen vom Drucker kreisförmig oder in Form einer Spirale auf das Druckmedium 35 gedruckt werden.

Fig. 5 zeigt den Drucker kurz vor Beendigung des Druckjobs. Man kann außer dem Text noch eine Zeichnung erkennen. Da der Drucker ein Punktmatrixdrucker ist, kann er selbstverständ­ lich alle beliebigen Grafiken und Bitmapbilder drucken die mit einem herkömmlichen Punktmatrixdrucker (z. B. einem Tin­ tenstrahldrucker) gedruckt werden können. Wenn in dem Druc­ ker ein Farbdruckkopf installiert ist, kann der Drucker auch in Farbe drucken. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann der Druckkopf 18 teilweise nach hinten aus dem Gehäuseoberteil 12 heraus­ fahren. Dadurch erzielt man ein besonders kurzes Gehäuse.

Fig. 6 zeigt den Drucker von hinten. Die Versorgungsleitung zwischen Ober- und Unterteil ist in der Form eines Flachband­ kabels 34 ausgeführt. Durch dieses Kabel 34 können die elek­ tronischen Steuerimpulse für den Druckkopf 18 geleitet wer­ den, wenn die Elektronik im Unterteil sitzt. Es ist aber auch möglich, daß sich die Elektronik mit im Druckkopf 18 befin­ det. Dann wird über dieses Kabel 34 der notwendige Strom zur Elektronik im Druckkopf 18 geleitet. Außerdem ist eine Lösung denkbar, bei der der Tintentank im Unterteil 10 des Druckers aufgenommen ist. In diesem Fall würde auch die Tinte über ge­ eignete Kanäle in dem Flachbandkabel 34 geleitet.

Schließlich zeigt Fig. 7 die wesentlichen Funktionsteile im Gehäuse 10, 12 des Druckers. Man kann einen Antriebsmotor 36 im Unterteil 10 erkennen. Dieser Antriebsmotor 36 treibt di­ rekt die Drehscheibe 16 an. Die Drehscheibe 16 ist über einen Zahnriemen 38 im Unterteil 10, Zahnräder 40 am Gelenk 14, von denen eines auf der Gelenkachse angeordnet ist, und den Zahn­ riemen 24 im Oberteil 12 mit dem Druckkopf 18 mechanisch ge­ koppelt. Dadurch wird nur ein Elektromotor 36 benötigt. In der Mitte des Unterteiles 10 befindet sich der Akku 30.

Die Zahnriemen 24, 38 können auch durch nur einen Zahnriemen ersetzt werden, der über Umlenkrollen vom Oberteil ins Unter­ teil geführt wird. Außerdem sind auch Spindeln und Wellen mit Zahnrädern für eine mechanische Kopplung denkbar. Die beiden Gehäuseteile 10, 12 könnten zum Öffnen und Schließen relativ zueinander translatorisch bewegt statt verschwenkt werden. Außerdem kann das Druckmedium 35 auch eine definierte drehen­ de Bewegung um mehrere Drehachsen ausführen, z. B. um die Mit­ telachse einer größeren Drehscheibe, an der die kleinere Drehscheibe 16 exzentrisch gelagert ist. Die Koordinaten der zu druckenden Punkte sind entsprechend der Drehbewegung des Druckmediums 35 als Polarkoordinaten berechnet.

Die vorstehenden Ausführungen betreffend einen beispielhaften Drucker gelten analog auch für einen Scanner. Man braucht sich nur vorzustellen, daß der Druckkopf 18 ein Scannerkopf ist und ein bedrucktes Druckmedium 35 gescannt werden soll.

Claims (8)

1. Matrixdrucker bzw. Scanner zum Bedrucken bzw. Scannen eines Druckmediums (35), das um eine senkrecht auf der zu bedruckenden bzw. zu scannenden Fläche stehende Drehachse relativ zu einem Gehäuse (10, 12) durch eine Halte- und Drehantriebsvorrich­ tung (16, 36) rotierend antreibbar ist, die nur an der der zu bedruckenden bzw. zu scannen­ den Fläche gegenüberliegenden Fläche des Druckmediums (35) dieses fixierend an­ greift, wobei in dem Gehäuse (10, 12) ein Druckkopf (18) bzw. Scannerkopf geradlinig längs einer mit Bezug auf die Drehachse radialen Bahn geführt ist derart, daß das Druckmedium (35) ohne Umkehrbewegung des Druckkopfes (18) bzw. Scannerkopfes vollständig bedruckbar bzw. scanbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (10, 12) ein Gehäuseunterteil (10) und ein damit mittels einer Ver­ bindungsanordnung (14) beweglich verbundenes Gehäuseoberteil (12) aufweist,
daß das Gehäuse (10, 12) eine gegenüber seiner Breite mehrfach größere Länge auf­ weist und der Druckkopf (18) bzw. Scannerkopf in Richtung der Längserstreckung des Gehäuses (10, 12) von dem einen Gehäuseende zu dem anderen Gehäuseende ge­ radlinig verfahrbar ist,
wobei die Halte- und Drehantriebsvorrichtung (16, 36) im Bereich des einen Gehäuseen­ des und die Verbindungsanordnung (14) im Bereich des gegenüberliegenden anderen Gehäuseendes angeordnet ist.

2. Matrixdrucker oder Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Drehantriebsvorrichtung (16, 36) das Druckmedium (35) durch Unterdruck hält.

3. Matrixdrucker oder Scanner nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Gehäuseunterteil (10) die Halte- und Drehantriebsvorrich­ tung (16, 36) in Form einer Drehscheibe (16) mit zugehörigen Antriebselementen (36) sowie eine transportable Stromquelle (30) und in dem Gehäuseoberteil (12) der Druck­ kopf (18) bzw. Scannerkopf mit zugehörigen Führungselementen (22) und wenigstens ein Teil seiner Antriebselemente (24) montiert sind.

4. Matrixdrucker oder Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuseunterteil (10) und das Gehäuseoberteil (12) schwenkbar miteinander verbunden sind.

5. Matrixdrucker oder Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halte- und Drehantriebsvorrichtung (16, 36) für das Druckmedium (35) und der Druckkopf (18) bzw. Scannerkopf durch einen gemeinsamen Antriebsmotor (36) angetrieben sind.

6. Matrixdrucker oder Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Drehantriebsvorrichtung (16, 36) eine frei drehbare Haltevorrichtung (16) zum Fixieren des Druckmediums (35) in einer zentrierten Lage und am Gehäuseunterteil (10) und/oder am Gehäuseoberteil drehbar gelagerte, gesteuert antreibbare Rollen zum ro­ tierenden Antreiben des fixierten Druckmediums (35) um die durch die Haltevorrich­ tung (16) bestimmte Drehachse aufweist.

7. Matrixdrucker oder Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckkopf (35) bzw. Scannerkopf beim Bedrucken bzw. Scannen schrittweise bewegbar ist.

8. Matrixdrucker oder Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckkopf (35) bzw. Scannerkopf beim Bedrucken bzw. Scannen kontinuierlich bewegbar ist.