DE19944346A1 - Drucker - Google Patents

Abstract

Es werden ein Plotter und ein Verfahren zum Schneiden von Papier in einem Plotter vorgeschlagen. Eine Betätigungseinrichtung zum Absenken eines Schneidkopfes ist vorgesehen. Während des Schneidvorgangs wird der Schneidkopf von der Betätigungseinrichtung gegen eine Schneidoberfläche gehalten. Um auf einfache Weise eine übermäßige Kollision des Schneidkopfes mit der Schneidoberfläche beim Absenken des Schneidkopfes auf die Schneidoberfläche zu vermeiden, wird eine an die Betätigungseinrichtung angelegte Spannung, ausgehend von einem niedrigen Wert, stufenweise erhöht und zum Schneiden von Papier dann wieder abgesenkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucker, insbesondere einen Tintenstrahl­ drucker und/oder einen Plotter, der mit einem Schneidkopf versehen ist, wobei ein Schneidmesserantriebsbetätigungsglied betätigt wird, um ein Schneidmesser abzu­ senken, und wobei der Schneidkopf in einer horizontalen Richtung relativ zum Pa­ pier bewegt bzw. verfahren wird, um das Papier auf der Schneidoberfläche zu schneiden.

Bei einem Stiftplotter, der den Stift vertikal mittels einer Spule bewegt, wird, um eine Kollision des Stifts zu verhindern, die Spannung für die Spule durch ein geschlos­ senes bzw. rückgekoppeltes Feldsystem auf der Basis eines Programms zur weichen Landung gesteuert bzw. geregelt, und eine weiche Landung des Stifts wird gegen die Schreib- bzw. Druckoberfläche ausgeführt, was dem Fachmann bereits bekannt ist.

Des weiteren ist ein Plotter bekannt, bei dem ein Schneidmesser mit einem Elektro­ magneten gekoppelt bzw. gekuppelt ist, wobei bei dem Drucker des offenen Schleifen­ typs bzw. mit offener Regelschleife eine Spannung dem Elektromagneten zugeführt wird, die ausreichend ist, um das Schneidmesser mit einer hohen Geschwindigkeit ab­ zusenken und wobei, nachdem das Schneidmesser mit der Schneidmesseroberfläche in Kontakt getreten ist, die aufgeprägte bzw. eingeprägte Spannung verringert wird, um auf eine vorbestimmte Schneidspannung umzuschalten.

Ein Mechanismus zum weichen Landen des Stifts weist im Falle des geschlossenen Schleifensystems bzw. bei geschlossener Regelschleife Probleme auf, wie eine kom­ plizierte Steuerung bzw. Regelung und viele Bauelementteile, und verursacht auch hohe Kosten, wenn dieser Mechanismus in einem Schneidmessermechanismus ver­ wendet werden soll.

Des weiteren neigt ein System zur Abwärtssteuerung des Schneidmessers mittels der einer nicht rückgekoppelten, also offenen Steuerung durch den Elektromagneten dazu, eine Kollision des Schneidmessers gegen die Papieroberfläche mit einer hohen Geschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Schneidmessermechanismus aufgrund ei­ ner Fluktuation bzw. von Schwankungen in der Belastung bzw. Kraft des Schneid­ messermechanismus zu verursachen. Wenn z. B. angenommen wird, daß eine Fluk­ tuation in der Kraft des Schneidmessermechanismus zwischen 100 g bis 450 g exi­ stiert, wobei die Spannung, die eine Abwärtskraft erzeugt, die für den Elektromagne­ ten ausreichend ist, um eine Kraft bis 500 g zu überwinden, bei einem Schneidmes­ sermechanismus mit einer Belastung von 100 g oder 200 g eine übermäßig große Schneidmesserabwärtskraft zur Folge hat. Folglich neigt das Schneidmesser dazu, mit der Schneidmesseraufnahmeoberfläche bei hoher Geschwindigkeit zu kollidieren, was Abnutzung und Zerren bzw. Risse schneidwerksseitig verursacht, was einige der Probleme waren.

Wenn das Schneidmesser mit der Schneidmesseraufnahmeoberfläche kollidiert, trifft des weiteren eine große Vibrationskraft an der Maschine des Druckers bzw. Plotters auf, die einen nachteiligen Einfluß auf die Form bzw. den Zustand der Tinte in bzw. an der Düsenoberfläche eines Tintenstrahlschreibkopfes ausübt, was in einer ver­ schlechterten Qualität des Bildes bzw. des Druckes in einigen Fällen resultiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drucker bzw. Plotter und ein Verfahren zu schaffen, die die voranstehenden Probleme lösen bzw. zumin­ dest minimieren.

Die obige Aufgabe wird durch einen Drucker gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Un­ teransprüche.

Die vorliegende Erfindung verhindert die Kollision des Schneidwerks bzw. Schneid­ messers mit der Oberfläche des Papiers bei hoher Geschwindigkeit. Wenn das Schneidwerk bzw. das Schneidmesser abgesenkt wird, um das Papier abzuschneiden, minimiert der Controller bzw. die Steuereinrichtung anfänglich die Spannung an der Schneidmesserantriebsbetätigungseinrichtung und steigert die Spannung danach in Stufen. Nachdem die eingeprägte Spannung zum Absenken des Schneidwerks bzw. Schneidmessers für die Schneidmesserantriebsbetätigungseinrichtung eine maximale, voreingestellte Spannung erreicht, schaltet der Controller bzw. die Steuereinrichtung die eingeprägte Spannung für die Schneidmesserantriebsbetätigungseinrichtung auf eine vorbestimmte Spannung zum Schneiden um.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Betriebsablaufdiagramm, das die vorliegende Erfindung erläutert;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Druckers;

Fig. 3 eine blockschaltbildartige Darstellung zur Erläuterung des Druckers;

Fig. 4 eine Schnittansicht, die zur Erläuterung einen Schneidmechanismus des Druckers zeigt; und

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie A-A von Fig. 4.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung un­ ter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Drucker bzw. Plotter des Tintenstrahltyps, wobei eine Y-förmige Schiene 12 auf bzw. über einer Aufspannfläche bzw. Papierauflage 4 angeordnet ist. Ein Träger 6 kann sich entlang der Y-förmigen Schiene 12 hin- und herbewegen in einer Richtung, die das Papier 10 auf der Unterlage bzw. Druckfläche 4 kreuzt. Insbesondere ist der Träger 6 senkrecht zur Zeichenfläche von Fig. 2 durch den Antrieb eines Trägerantriebsmotors 8 bewegbar. Das Papier 10 auf der Auflage 4 ist zwischen einer Antriebswalze 13 und einer Druckwalze 14 eingeklemmt bzw. ge­ führt und wird in eine Richtung gemäß Pfeil A in Fig. 2 auf der Auflage 4 durch eine intermittierende Rotation der Antriebswalze 13 gefördert, die durch einen Papierträ­ germotor 16 angetrieben wird. Ein Schreibkopf 18 des Tintenstrahltyps ist am Träger 6 angebracht, und der Schreibkopf 18 spritzt Tintentröpfchen auf das Papier 10 auf der Auflage 4 auf der Basis von Bild(punkt)- bzw. Pixeldruckinformationen, die von einem Controller bzw. einer Steuereinrichtung 20 des Druckers 2 zugeführt werden, und führt ein Plotten bzw. Drucken auf dem Papier 10 aus.

Des weiteren ist ein Schneidkopf 22 am Träger 6 angebracht, und der Schneidkopf 22 ist derart aufgebaut bzw. konstruiert, daß an einer vorbestimmten Position bzw. an einer vorbestimmten Stelle des Papiers 10, das bereits bedruckt ist, abgeschnitten wird durch die Bewegung des Trägers 6 in einer das Papier 10 kreuzenden Richtung, näm­ lich in Y-Achsenrichtung auf der Schneidoberfläche einer Schneidmatte 24, die an bzw. auf der Druckauflage bzw. Papierführung 4 befestigt ist.

Ein zylindrischer Schneidmesserführungshalter 24 ist integriert am Maschinenkörper des Schneidkopfes 22, wie in Fig. 4 gezeigt, befestigt, und ein Schneidwerk bzw. Schneidmesser 28 ist in den Schneidmesserführungshalter 26 eingeführt bzw. einge­ steckt und in dem Schneidmesserführungshalter 26 in einer senkrechten Richtung zur Schneidmatte 24 anhebbar angeordnet. Das Schneidwerk bzw. Schneidmesser 28 weist einen dünnen Plattenabschnitt 28a aus Kunststoff oder Harz, der insbesondere durch Kunststoffgießen oder -pressen hergestellt ist, und einen Klingenabschnitt 28b auf, der insbesondere aus Klingenstahl hergestellt ist, wobei ein Teil des Schneid­ werks bzw. Schneidmessers 28 verschieblich mit Reibung in eine Führungsausneh­ mung bzw. eine Führungsöffnung 30 von rechteckigem Querschnitt eines ringförmi­ gen, zylindrischen Führungsabschnitts 26a des Schneidmesserführungshalters 26 eingesetzt bzw. eingepaßt ist. Im oberen Teil des Schneidmesserführungshalters 26 ist ein zylindrischer Halterabschnitt 26b gebildet, der eine Halterausnehmung bzw. -öffnung 32 von rundem bzw. kreisförmigem Querschnitt bildet, die koaxial zur Füh­ rungsausnehmung bzw. -öffnung 30 angeordnet ist.

Ein Teil des Schneidwerks bzw. Schneidmessers 28 ist lose in der Halterausnehmung bzw. -öffnung 32 angeordnet bzw. eingesetzt. Das Schneidwerk bzw. Schneidmesser 28 wird in Hubrichtung vorgespannt bzw. beaufschlagt von einer elastischen Kraft einer Schraubenfeder 34, die in der Halterausnehmung 32 angeordnet und zusam­ mengedrückt ist und sich an einem unteren Ende 36 der Halterausnehmung 32 als Widerlager abstützt, wobei das andere Ende der Feder 34 vorzugsweise mittelbar oder unmittelbar auf das Schneidmesser 28 mit vorzugsweise nach oben gerichteter Kraft einwirkt. Das obere Ende des Schneidmessers 28 steht in Kontakt mit einem Arm 40 bzw. einer unteren Oberfläche des Arms 40, der mit der Schneidmesseran­ triebsbetätigungseinrichtung 38, wie einem Elektromagneten o. dgl., verbunden ist. Ein konvexer Streifen bzw. ein vorstehender Steg 42 ist am Kunststoffabschnitt 28a des Schneidmessers 28 entlang seiner Längsachse ausgebildet, und der Steg 42 ist in eine korrespondierende, konkave Nut der Führungsausnehmung 30 verschieblich eingepaßt, so daß das Schneidmesser 28 genau entlang der Führungsausnehmung 30 geführt ist. Der Kunststoffabschnitt 28a ist gebogen bzw. gekrümmt, und Reibung zwischen der Führungsausnehmung 30 und dem Kunststoffabschnitt 28a tritt durch diese Krümmung auf. Diese Reibungskraft bildet eine Kraft gegen das Herunterfahren bzw. Absenken des Schneidmessers 28 durch die Schneidmesserantriebsbetäti­ gungseinrichtung 38.

Wenn eine Spannung der Schneidmesserantriebsbetätigungseinrichtung 38 durch Anweisung der Steuereinrichtung 20 aufgeprägt bzw. zugeführt und die Spule erregt bzw. mit Energie versorgt wird, wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Ausgangswelle 44 angezogen um herunterzufahren, so daß der Arm 40 abgesenkt wird. Durch das Herunterfahren wird das Schneidmesser 28 gezwungen, sich gegen die entgegengesetzte, elastische Kraft der Feder 34 abzusenken, und die Klinge 28b der Spitze des Schneidmessers 28 kommt mit der Schneidmatte 24 unter Druck - vor­ zugsweise mit einem vorbestimmten Druck - in Kontakt.

Wenn der Träger 6 im Druckkontaktzustand in der Y-Achsenrichtung entlang der Y-Schiene 12 versetzt bzw. bewegt wird, wird das Papier 10 auf der Schneidmatte 24 durch das Schneidmesser 28 abgeschnitten. Wenn die Zuführung von Spannung zu der Schneidmesserantriebsbetätigungseinrichtung 38 nachläßt bzw. unterbrochen wird, wird das Schneidmesser 28 durch die elastische Kraft der vorzugsweise schrau­ benartig ausgebildeten Feder 34 angehoben und hebt sich um eine vorbestimmte Strecke von der Schneidmatte 24 ab. Die Steuereinrichtung 20 bereitet die Drucker- bzw. Plotterantriebssignale auf der Basis von Pixel- bzw. Bild- oder Bildpunktsigna­ len auf bzw. vor, die von einem über eine Schnittstelle bzw. ein Interface 46 ange­ schlossenen Hauptcomputer 48 erhalten werden, und die Bildpunkt- bzw. Bilddaten werden dem Schreibkopf 18 zugeführt. Weiter steuert die Steuereinrichtung 20 die Motoren 8 und 16 sowie die Betätigungseinrichtung 38.

Nachfolgend wird die Abwärtssteuerung des Schneidmessers 28 durch die Steuer­ einrichtung 20 unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem die Absenkkraft der Schneidmesserantriebsbetäti­ gungseinrichtung 38 500 g bzw. etwa 4,9 N beträgt (bei voller Betätigung bzw. einer Betätigungsrate von 100%) und bei dem die (Vor-)Belastung des Schneidmesserme­ chanismus auf 100 g (etwa 0,98 N) bis 450 g (etwa 4,42 N) eingestellt ist. Die Bela­ stung des Schneidmessermechanismus meint konkret und primär die Reibungskraft zwischen dem Schneidwerk bzw. Schneidmesser 28 und dem Schneidmesserfüh­ rungsschalter 26. Hierbei wird eine Fluktuation bzw. Schwankung zwischen 100 g und 450 g bei dem Schneidmessermechanismus des Druckers bzw. Plotters ange­ nommen. Die der Schneidmesserantriebsbetätigungseinheit 38 durch Anweisung der Steuereinrichtung 20 zuzuführende Spannung zur Schneidmesserabsenkung wird in fünf Stufen, wie nachfolgend dargestellt, eingestellt bzw. verändert.

• 1. Stufe: Spannung (erste Spannung), die zu einer Schneidmesserabwärtskraft von 100 g (etwa 0,98 N) korrespondiert.
• 2. Stufe: Spannung (zweite Spannung), die zu einer Schneidmesserabwärtskraft von 200 g (etwa 1 ,96 N) korrespondiert.
• 3. Stufe: Spannung (dritte Spannung), die zu einer Schneidmesserabwärtskraft von 300 g (etwa 2,94 N) korrespondiert.
• 4. Stufe: Spannung (vierte Spannung), die zu einer Schneidmesserabwärtskraft von 400 g (etwa 3,92 N) korrespondiert.
• 5. Stufe: Spannung (fünfte Spannung), die zu einer Schneidmesserabwärtskraft von 500 g (etwa 4,9 N) korrespondiert.

Die Spannungseinprägungszeit t1 ist für jede Stufe vorzugsweise gleich eingestellt und insbesondere auf eine Zeit eingestellt, die erforderlich ist, um das Schneidmesser 28 aus der angehobenen Position bezüglich des Mechanismus abzusenken.

Das Spannungssignal der fünf Stufen wird vorzugsweise von der ersten Stufe bis zur fünften Stufe nacheinander an die Schneidmesserantriebsbetätigungseinrichtung 38 ausgegeben bzw. dieser zugeführt zum Zeitpunkt der Schneidmesserabsenkung auf­ grund der Steuerung durch die Steuereinrichtung 20. Im Falle, daß der Schneidmes­ sermechanismus des Druckers mit 100 g belastet ist, senkt sich das Schneidwerk bzw. das Schneidmesser 28 mit der (ersten) Spannung der ersten Stufe bzw. in dieser Zeit ab. Falls der Schneidmessermechanismus beispielsweise mit 250 g (etwa 2,45 N) bela­ stet ist, wird sich das Schneidmesser 28 mit der (dritten) Spannung der dritten Stufe absenken. Falls der Schneidmessermechanismus mit 450 g belastet ist, wird sich das Schneidmesser 28 mit der (fünften) Spannung der fünften Stufe, also während der fünften Stufe, absenken.

Die Steuereinrichtung 20 schaltet nach dem Zeitablauf von 5 mal t1 nach Anlegen der Spannung zum Absenken des Schneidmessers 28 bzw. nach zeitlichem Ablauf der fünften Stufe auf eine anzulegende Spannung bzw. ein Schneidmesserspan­ nungsanlegesignal zum Schneiden des Papiers um und stellt die dann angelegte Spannung bzw. den Druck des Schneidmessers 28 auf die Schneidoberfläche vor­ zugsweise auf einen vorbestimmten Papierschneidedruck ein. Der Schneidkopf 22 versetzt bzw. bewegt sich dann in der Y-Achsenrichtung entlang der Schneidober­ fläche durch den Versatz bzw. die Bewegung des Trägers 6, und der Schneidvorgang des Papiers 10 wird ausgeführt.

Alternativ kann auch eine von den vorgesehenen fünf Stufen abweichende Anzahl von Stufen vorgesehen werden.

Gemäß einer weiteren Alternative kann die Spannung auch kontinuierlich über die Stufen hinweg bis auf einen Maximalwert am Ende der letzten Stufe langsam anstei­ gen.

Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Mittel, wie ein Sensor oder eine geeignete Stromauswertung, zum Erkennen des abgesenkten Zustands des Schneidmessers 28 vorgesehen sein, um ggf. gleich auf die Spannung zum Schneiden bzw. den ge­ wünschten Druck beim Schneiden umzuschalten.

Die vorliegende Erfindung wurde wie voranstehend erläutert aufgebaut und verhin­ dert daher eine (übermäßige) Kollision des Schneidmessers mit der Oberfläche des Papiers bzw. der Schneidoberfläche bei einer (zu) hohen Geschwindigkeit durch einen einfachen Aufbau.

Claims (5)

1. Drucker, insbesondere Plotter, wobei ein Schneidkopf (22) vorgesehen ist, der quer zu Papier (10), vorzugsweise in horizontaler Richtung bewegbar bzw. ver­ schiebbar ist, wobei ein Schneidmesser (28) des Schneidkopfes (22) bzw. der Schneidkopf (22) mittels einer Schneidmesserbetätigungseinrichtung (38), die in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung betätigbar ist, absenkbar bzw. in die Papierebene bewegbar ist, und wobei der Schneidkopf (22) quer zum Papier (10), insbesondere in horizontaler Richtung relativ zu dem Papier (10) ver­ schiebbar bzw. bewegbar ist, um das Papier (10) zu schneiden, während das Schneidmesser (28) bzw. der Schneidkopf (22) vorzugsweise gegen eine Schneidoberfläche (24) gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker (2) so ausgebildet ist, daß anfänglich zum Zeitpunkt der Schneidmesserabsenkung eine kleine Spannung an die Schneidmesserbetäti­ gungseinrichtung (38) anlegbar ist, wobei die angelegte Spannung graduell, insbesondere in Stufen jeweils nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, erhöhbar ist und wobei nach Erreichen einer maximalen angelegten Spannung auf eine vorbestimmte Spannung zum Schneiden umschaltbar ist.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidmesserbe­ tätigungseinrichtung (38) ein Elektromagnet ist.

3. Verfahren zum Schneiden von Papier in einem Drucker, insbesondere einem Plotter, der einen in eine Papierebene bewegbaren und zum Schneiden in der Papierebene verschiebbaren Schneidkopf, eine Betätigungseinrichtung zum Bewegen des Schneidkopfes in die Papierebene und eine Schneidoberfläche aufweist, gegen die der Schneidkopf während des Schneidens von der Betäti­ gungseinrichtung gedrückt werden kann, wobei die Druckkraft von einer an die Betätigungseinrichtung angelegten Spannung abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Bewegen des Schneidkopfes in die Papierebene an die Betäti­ gungseinrichtung angelegte Spannung allmählich, insbesondere in Stufen, ge­ steigert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung in ver­ schiedenen Stufen jeweils über eine Zeitdauer angelegt wird, die zum Bewegen des Schneidkopfes in die Papierebene und zum Anlegen an der Schneidoberflä­ che ausreicht.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Be­ tätigungseinrichtung angelegte Spannung zum Bewegen des Druckkopfes in die Papierebene nach Anlegen einer maximalen Spannung und/oder nachdem sich der Schneidkopf in die Papierebene bewegt hat, auf eine vorzugsweise vorbestimmte Spannung, die zum Andrücken des Schneidkopfes an die Schneidoberfläche ausreicht, zum Schneiden von Papier abgesenkt wird.