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Paralleldrucker mit Tintendruckverfahren.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Paralleldrucker mit Tintendruckverfahren
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Seriendrucker, die nach dem Prinzip des Tintendruckverfahrens arbeiten,
sind bekannt (z.B. Siemens Zeitschrift, 51.
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Jahrg., Heft 4, April 1977, S.219 bis 221). Bei diesem Verfahren werden
z.B. 12 Tintenstrahldüsen in einem Druckkopf vereinigt, der in Zeilenrichtung entlang
der Papierbahn bewegt werden kann. Die einzelnen Zeichen werden nach dem Prinzip
des Rasterdruckes auf dem Papier erzeugt. Die geneue Funktion eines derartigen Druckkopfes
ist aus der angegebenen Literaturstelle bekannt und soll hier nicht weiter erläutert
werden. Bisher ist das Tintendruckverfahren jedoch nur für Seriendruck verwendet
worden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe-besteht darin, einen Paralleldrucker
anzugeben, der nach dem Tintendruck-
verfahren arbeitet. Diese Aufgabe
wird bei einem Paralleldrucker nach der oben angegebenen Art entsprechend den Merkmalen
des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Somit werden in Zeilenrichtung nebeneinander stationär eine Mehrzahl
von Druckköpfen (Druckkopfbank) angeordnet. Das Papier läuft senkrecht zu der Druckkopfbank
an den Druckköpfen vorbei. Die Anzahl von Druckdüsen pro Druckkopf kann variabel
gehandhabt werden. Zum Beispiel ist es möglich, daß ein Druckkopf jeweils die Düsen
für zwei Druckstellen enthält. Durch die versetzte Anordnung benachbarter Druckköpfe
ist es möglich, daß bei stationär angeordneten Druckköpfen alle Druckstellen im
Paralleldruck mit bedient werden können.
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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt
wird, wird die Erfindung weiter erläutert. Es zeigen: Fig,l eine Prinzipdarstellung
der Anordnung der Druckköpfe, Fig.2 eine Steuerschaltung zur Ansteuerung der Druckköpfe,
Fig.3 eine Draufsicht auf die Druckkopfbank Fig.4 eine Draufsicht auf die Tintenversorgungseinrichtung,
Fig.5 einen Schnitt durch die Druckkopfbank, Fig.6 einen weiteren Schnitt durch
die Druckkopfbank, Fig.7 einen Schnitt durch die Tintenversorgungseinrichtung, Fig.8
einen Ausschnitt aus der Tintenversorgungseinrichtung für die einzelnen Druckköpfe.
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Figur 1 zeigt die versetzte Anordnung von benachbart zueinander liegenden
Druckköpfen. Ein erster Druckkopf 2
liegt in Höhe einer zu druckenden
ersten Zeile. Der Druckkopf enthält z.B. 14 Düsen, mit denen zwei Druckstellen,
ein Druckstellenpaar, auf dem Papier bedruckt werden können Benachbart zueinander
liegende Düsen 3 sind auf bekannte Weise versetzt zueinander angeordnet, sie haben
z.B. den vertikalen Abstand dl. Zusätzlich zu den 14 zum Drucken von Zeichen erforderlichen
Düsen können noch z.B. weitere zwei, mit Klammern gekennzeichnete Düsen 5 vorgesehen
werden.
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Durch diese zusätzlichen Düsen 5 werden die Lücken zwischen den zwei
Druckstellen zugeordneten Düsen 3 ausgefüllt. Mit einem derartig gestalteten Drucker
kann dann auch Graphik gedruckt werden.
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In Spaltenrichtung gesehen, versetzt um den Abstand dO liegt ein benachbarter
Druckkopf 4. Der Druckkopf 4 ist entsprechend dem Druckkopf 2 aufgebaut. Der Abstand
dO kann z.B.
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8 8 mm sein. Die Breite eines Druckkopfes kann ca. 10 mm betragen,
wobei die effektive Schreibbreite ca 5 mm sein kann.
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Durch die versetzte Anordnung benachbarter Druckköpfe 2,4 können die
Druckköpfe stationär angeordnet werden und gleichzeitig ein Paralleldruck von Zeichen
erreicht werden.
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In den einzelnen Druckkbpfen sind die Düsenausgange in Zeilenrichtung
angeordnet.
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Aus Fig.2 ergibt sich der Aufbau der Ansteuerung. Es sind wiederum
zwei versetzt zueinander liegende Druckköpfe 2 und 4 im Prinzip dargestellt.
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Die Schreibinformation für die Druckköpfe 2,4 ist beim Druck von alphanumerischen
Zeichen in einem Speicher 6
abgespeichert. In der Prinzipdarstellung
der Figur 2 sind in einer Zeile des Speichers 6 die einer Druckzeile zugeordnete
Information aufgenommen. Zur besseren Darstellung ist dabei die Druckzeile in schraffierte
7 und nicht schraffierte Bereiche 9 unterteilt. Die nicht schraffierten Bereiche
9 enthalten dabei die Bytes, die den Zeichen zugeordnet sind, die vom oberen Druckkopf
2 gedruckt werden sollen (s. Zeilenhälfte ZF). Die schraffierten Bereiche 7 enthalten
die Bytes, die den Zeichen zugeordnet sind, die vom unteren Druckkopf 4 gedruckt
werden sollen (s.
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Zeilenhälfte ZS). Dabei ist vorgesehen, daß jedem Druckkopf 2,4, z.B.
ein Druckstellenpaar, zugeordnet ist. Zum Beispiel können die oberen Druckköpfe
2 dem ungradzahligen, die unteren Druckköpfe dem gradzahligen Druckstellenpaar oder
umgekehrt zugeordnet sein.
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Die Schreibinformation, die dem oberen Druckkopf 2 zugeordnet ist,
wird in einen ersten Zwischenspeicher 8 eingespeichert. Die Schreibinformation,
die dem unteren Druckkopf 4 zugeordneist, wird in den Zwischenspeicher 10 eingespeichert.
Durch die oberen Druckköpfe 2 wird die erste Zeilenhälfte ZF aufgrund der versetzten
Lage der oberen zu den unteren Druckköpfen früher gedruckt als die von den unteren
Druckköpfen erzeugte zweite Zeilenhälfte ZS. Der Druck der zweiten Zeilenhälfte
ZS erfolgt wegen des Abstandes dO des oberen vom unteren Druckkopf zu einem späteren
und durch die Papiergeschwindigkeit bestimmten Zeitpunkt. Die zweite Zeilenhälfte
ZS muß somit solange zwischengespeichert werden, bis deren Abdruck durch die unteren
Druckköpfe 4 möglich ist. Aus diesem Grunde muß der Zwischenspeicher 10 die zweiten
Zeilenhälften ZS mehrerer Zeilen speichern. Im Ausführungsbeispiel wird im Zwischen-
speicher
8 die erste Hälfte Z3F der dritten Zeile gespelchert, dann müssen z.B. im Zwischenspeicher
10 die zweiten Zeilenhälften Z1S, Z2S, Z3S der ersten, der zweiten und der dritten
Zeile stehen. Bei einem derartigen Aufbau wird z.B.
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zum Zeitpunkt tO die erste Zeilenhälfte Z3F der dritten Zeile gedruckt,
zum gleichen Zeitpunkt oder zeitlich versetzt um die Zeit tb die zweite Zeilenhälfte
Z1S der ersten Zeile im unteren Druckkopf 4 erzeugt. Der Zeilentakt t ist neben
der Papiergeschwindigkeit von dem Zeilenabstand abhängig.
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Mit dem Zwischenspeicher 8,10 ist ein Zeichengenerator 12 verbunden,
der aus den den Druckstellen zugeordneten Bytes die Bildpunktmatrix für den Rasterdruck
erzeugt. Unter der Druck der Voraussetzung, daß der/erstm Zeilenhälfte ZF mit den
oberen Druckköpfen zum Zeitpunkt tA, der Druck der zweiten Zeilenhälfte ZS mit den
unteren Druckköpfen 4 zeitlich versetzt um die Zeit tB erfolgen kann, genügt ein
Zeichengenerator 12. Soll jedoch der Abdruck der obehren bzw. unteren Zeilengleichzeitig
hälften der verschiedenen Zeilen/erfolgen, dann sind zwei verschiedene Zeichengeneratoren
erforderlich, je einer für die oberen Druckköpfe 2 und die unteren Druckköpfe 4.
Wenn nur ein Zeichengenerator 12 verwendet wird, müssen die Zwischenspeicher 8 bzw.
10 mit Hilfe von Umschaltern mit dem Zeichengenerator 12 verbindbar sein und dieser
wiederum mit einem Umschalter den oberen bzw. unteren Druckköpfen zugeordnet werden
können.
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Der Zeichengenerator 12, im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist nur
einer vorgesehen, wandeln die den Druckstellen zugeordneten Bytes in eine Bildpunktmatrix
um,/z.B. aus 12 vertikalen und 7 horizontalen Bildpunkten pro Zeichen bestehend
Diese Bildpunktmatrix wird in einem Bildpunktmatrixspeicher 14 für die oberen Druckköpfe
2 bzw. 16 für die
unteren Druckköpfe 4 abgespeichert. Die Bildpunktmatrixspeicher
14 r 16 können z.B. aus Serien-Parallel-Schieberegistern bestehen, in denen jeweils
den Düsen 3 zugeordnete Druckinformationen bitweise gespeichert ist. Entsprechend
der Druckgeschwindigkeit werden dann die den einzelnen Düsen 3 zugeordnete Druckinformationen
verschoben und Verstärkern 18 zugeführt. Die Druckinformation bereitet die Verstärker
18 vor; die Auslösung des Druckvorganges erfolgt mit Hilfe eines Taktimpulses tA
für die oberen Druckköpfe 2 bzw. tA + tB für die unteren Druckköpfe 4. Wenn die
einem Druckkopf zugeordneten Düsen um den Abstand dl gegeneinander versetzt sind,
müssen selbstverständlich die unteren Düsen gegenüber den oberen Düsen entsprechend
deren Abstand zeitlich später ausgelöst werden.
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Soll Graphik gedruckt werden, so ist es zweckmäßig, daß die Druckinformation
bereits bitweise vorliegt und somit kein Zeichengenerator mehr erforderlich ist.
Dann werden die Bildpunkte der zu druckenden Zeilen in einen Speicher 18 z.B. von
einer Datenverarbeitungsanlage geliefert. Die Zuordnung der einzelnen Bit der Schreib
information zu den oberen bzw. unteren Druckköpfen erfolgt nach der bereits für
alphanumerische Zeichen geschilderten Art und Weise. Die den oberen Druckköpfen
zugeordnete Information wird in einem Zwischenspeicher 20 abgespeichert, die den
unteren Druckköpfen zugeordnete Druckinformation in den Zwischenspeicher 22 eingeschrieben.
Da zwischen den oberen und unteren Druckköpfen ein Abstand dO besteht, müssen im
Verhältnis zu der den oberen Druckköpfen zugeordneten Informationen für die erste
Zeilenhälfte ZF z.B. die Information für die zweite Zeilenhälfte ZS von 3 Zeilen
abgespeichert werden. Der Inhalt des Zwischenspeichers 20 kann wiederum über Umschalter
zum Bildpunktmatrixspeicher 14, der Inhalt des Zwischen-
speichers
22 über die Umschalter dem Bildpunktmatrixspeicher 16 zugeführt werden. Der Abdruck
erfolgt dann auf die oben geschilderte Weise.
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Figur 3 zeigt den konriktiven Aufbau des Druckwerkes mit der Druckkopfbank,
bei der eine Mehrzahl von Druckköpfen nebeneinander angeordnet sind. Der Aufbau
der Druckkopfbank wird in Verbindung mit Figur 5 beschrieben, bei der ein Schnitt
an der Stelle V - V dargestellt ist.
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Die oberen Druckköpfe 2 stehen auf einer Tragschiene 30, die unteren
Druckköpfe 4 hängen an der Tragschiene 30. In der gezeichneten Anordnung enthält
jeder Druckkopf mindestens 14 Düsen 3 bis maximal 18 Düsen, die zu einer Düsen platte
32 führen. Damit ist das Zeichen von zwei alphanumerischen Zeichen - und bei maximaler
Düsenzahl von beliebiger Graphik - mit einem dadurch bedingten Teilabstand der Druckköpfe
jeder Reihe von z.B. 10 mm möglich. Die oberen und unteren Druckköpfe sind gegeneinander
um eine halbe Druckkopfteilung versetzt.
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Die Düsenplatte 32 kann auf bekannte Art und Weise eine regelbare
Beheizung haben. Dies ist in Figur 5 nicht dargestellt. Die Düsen 3 der Druckköpfe
2,4 werden über Düsen kanäle 34 mit Tinte versorgt. Je eine Nadel 36 liegt in jedem
Düsenkanal 34. Mit der Nadel 36 kann durch Schrauben die Tintenzufuhr von einem
in der Frontplatte 38 des Druckwerkes angeordneten Versorgungskanal 40 hergestellt
werden, nachdem bei der Montage der Druckkopf durch Schrauben 42 an der Frontplatte
38 befestigt worden ist. Die Herstellung der Verbindung zwischen Versorgungskanal
40 und Düsenkanal 34 wird im Zusammenhang mit Figur 8 näher erläutert. Ein Dichtungsstreifen
44 verhindert eine Tintenleckage, wenn
durch die Nadel 36 die Verbindung
zwischen Düsenkanal 34 und Versorgungskanal 40 hergestellt wird.
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Figur 8 zeigt in Einzelheiten, wie die Verbindung zwischen Düsenkanal
34 und Versorgungskanal 40 hergestellt werden kann, ohne daß schädliche Luft in
die Düsenkanäle 34 eingeschleußt wird. Es sind dabei drei mögliche Funktionsstellungen
dargestellt. In der ersten, oberen Funktionsstellung ist noch keine Verbindung zwischen
Versorgungskanal 40 und Düsenkanal 34 hergestellt worden. Diese Funktionsstellung
liegt dann vor, wenn die Nadel 36 noch nicht eingeschraubt worden ist. Dann wird
der Versorgungskanal 40 mit Hilfe eines Überdruckventils 48 verschlossen. Das Überdruckventil
48 kann auf übliche Weise aufgebaut sein. Ist ein Druckkopf eingesetzt worden, dann
muß die Verbindung zwischen dem Versorgungskanal 40 und dem Düsenkanal 34 des Druckkopfes
hergestellt werden. Dazu wird die Nadel 36 eingeschraubt. Die Spitze der Nadel 36
trifft dabei auf das Uberdruckventil 48 auf. Zu Beginn des Einschraubvorganges der
Nadel 36 ist: die unten in Figur 8 dargestellte Lage der Nadel gegeben. Es ist zu
sehen, daß der Versorgungskanal 40 noch verschlossen ist. Durch weiteres Hineinschrauben
der Nadel 36 trifft diese auf das Überdruckventil 48 auf und drückt es nach innen.
Dabei wird der Dichtungsstreifen 44 durchstoßen, dieser legt sich eng an die Spitze
der Nadel an. Wenn die Nadel 36 mit ihrer Spitze in den Versorgungskanal 40 eingeführt
ist (mittlere Funktionsstellung der Figur 8), dann kann die Tinte im Versorgungskanal
40 über einen in der Nadel 36 enthaltenen Kanal 50 zum Düsenkanal 34 gelangen. Durch
diese spezielle Anordnung ist es somit möglich, daß der unter Vakuum bereits mit
Tinte gefüllte Druckkopf beim Anschließen an den Versorgungskanal 40 keine schädliche
Luft in die Düsenkanäle 34 erhält.
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Die Entlüftung der oberen Schreibköpfe wird über den am vertikal höchsten
Punkt liegenden Versorgungskanalanschluß und ein prinzipiell dargestelltes Überdruckventil
52 am Ende des Kanals erreicht (Fig.3). Bei den unteren Druckköpfen führt auf bekannte
Weise ein zusätzlicher Düsenkanal, der keine Piezokeramikröhrchen beinhaltet, zum
vertikal höchsten Punkt einer Leerdüse auf der Düsenplatte 32, wodurch kleinere
Luftblasen aus den Düsenkanälen entfernbar sind.
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Die genaue Lagejustierung der Druckköpfe 2,4 erfolgt mit Hilfe von
Zentrierstiften 54 und Führungsbolzen 56.
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Der elektrische Anschluß der elektromechanischen Wandler, d.h. der
Piezokeramikröhrchen 58 und der Düsenplattenbeheizung erfolgt über einen Steckverbinder
59, der die Verbindung mit einer jeweils einem Druckkopf zugeordneten Flachbaugruppe
62 herstellt. Auf der Flachbaugruppe 62 befinden sich die Verstärker, die zu den
jeweiligen Düsen des Druckkopfes individuell abgeglichen sind. Über einen Stecker
60 wird die Flachbaugruppe 62 mit den Datenbit-und Triggersignalen versorgt.
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Die Säuberung der Düsenplatte 32 von außen erfolgt mit Hilfe einer
Schwinge 64 und einem gefiederten Federstreifen 66, mit dem die Düsenplatte abgeschabt
werden kann. Der Antrieb der Schwinge 64 erfolgt über einen Exzenterzapfen 68 (Fig.6)
eines Motors 70. Der Hub der Schwinge 64 ist so gewählt, daß in der oberen Hubstellung
eine Staubabdeckung der Düsenplatte 32 zum Papier 70 hin, vor allem beim Papiereinbogen
zum Schutz der Düsenplatte nützlich, gegeben ist.
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Fig.6 zeigt diese Verhältnisse, in der ein Schnitt durch das Druckwerk
der Figur 1 an der Stelle VI-VI gezeigt ist.
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An der Rückseite des Druckwerkes ist eine Schwinge 72 angeordnet,
die über zur Dämpfung der Druckköpfe dienende Gummirohre 74 an den Druckköpfen 2
bzw. 4 anliegt. In der Schwinge 72 können auch die Zuleitungskabel 74 für die Stecker
60 angeordnet werden.
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Wie Figur 3 und 6 zeigt, kann die Schwinge 72 um eine Drehachse 76
geschwenkt werden, wodurch die Druckkopfbank freigelegt wird und ein Austauschen
der Druckköpfe ermöglicht wird. Dazu muß ein Drehknopf 78 gelöst werden.
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Aus Figur 3 ergibt sich weiterhin, daß auch die gesamte Druckkopfbank
abgeschwenkt werden kann und zwar um eine Drehachse 80. Bei Abschwenkung um die
Drehachse 80 ist ein erleichtertes Einlegen der Papierbahn 70 zwischen Druckwerk
und Papierführung 82 möglich. Vor dem Abschwenken muß ein Drehknopf 85 gelöst werden.
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Die Tintenversorgungsanordnung ergibt sich in einer Draufsicht aus
Figur 4. Hier ist zunächst ein Pufferbehälter 84 vorgesehen, der über eine Schlauchleitung
86 mit dem Versorgungskanal 40 in der Frontplatte 38 verbunden ist. Der Pufferbehälter
wird mit Tine über eine Pumpe 88 von einem Kanister 90 her versorgt. Ein Schnitt
durch die Tintenversorgung an der Stelle VII-VII ist in Figur 7 dargestellt.
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Der Aufbau der Tintenversorgung wird in Verbindung von Figur 4 und
Figur 7 erläutert.
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Die Tintenversorgung erfolgt aus einem großen Kanister 90, der in
Figur 7 abschnittsweise dargestellt ist. Der FUllungsgrad des Kanisters 90 wird
auf bekannte Weise z.B. über Leitwertmessung festgestellt.Uber einen Ansaugstutzen
92
der z.B. mit einem Rückschlagventil 93 ausgestattet ist, führt
eine Leitung zur Pumpe 88. Das Rückschlagventil ist deswegen günstig. da beim Einsetzen
des Stutzens in einen frischen Kanister 90 ein Ansaugen von Luftblasen wegen des
mit Tinte gefüllt gebliebenen Stutzens unterbleibt.
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Von der Pumpe 88 führt eine Schlauchleitung 94 zu dem Pufferbehälter
84. Am Zuflußpunkt ist im Pufferbehälter 84 ein Rückschlagventil 96 angeordnet.
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Der Füllungsgrad des Pufferbehälters 84 wird mit Hilfe eines Faltenbalges
98, dessen Lage mit Hilfe von Lichtschranken abgetastet wird, festgestellt. Es ist
eine untere Lichtschranke 100 und eine obere Lichtschranke 102 vorgesehen.
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Die Lichtschranken bestehen jeweils aus einer Lampe 104 und einer
Fotodiode 106.
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Unterschreitet der Faltenbalg 98 die untere Lichtschranke 100, dann
wird durch die Pumpe 88 Tinte in den Pufferbehälter 84 gefördert. Dies erfolgt solange,
bis die obere Lichtschranke von dem Faltenbalg 98 unterbrochen wird.
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Die Entlüftung des Pufferbehälters 84 erfolgt mit Hilfe eines Entlüftungsventils
108, das direkt am Faltenbalg 98 angebracht ist. Die Lage des Zuflußpunktes der
Tinte in dem Pufferbehälter an der Stelle des Rückschlagventils 96 ist zum Abschlußpunkt
des Schlauches 86, der zum Versorgungskanal 40 führt, so gewählt, daß keinerlei
Luftblasen in den Versorgungskanal 40 gelangen können, zumal noch eine Umlenkblende
110 dafür sorgt, daß etwaige Luftblasen über das Entlüftungsventil 108 abgeschieden
und durch die Pumpe 88 verursachte Druckwellen nicht bis zu den Versorgungskanälen
40 gelangen können.
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Das zur Betätigung der Düsen der Druckköpfe erforderliche Unterdruckniveau
wird dadurch erreicht1 daß der Tintenspiegel im Pufferbehälter 84 einige Zentimeter
unterhalb der Düsenöffnungen in den Druckköpfen liegt. Die Zuordnung von Pufferbehälter
84 zu der Druckkopfbank kann z.B. der Figur 6 entnommen werden. Die Versorgung der
Druckköpfe 2 bzw.
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4 kann auch je einen getrennten Pufferbehälter zugeordnet werden,
um das Unterdruckniveau der geometrischen Höhe der Druckköpfe besser anpassen zu
können.
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Die Säuberung der Tintenkanäle in den Druckköpfen erfolgt auf bekannte
Weise durch Aufschalten eines Uberdruckes auf die Tintenkanäle. Dazu wird auf der
Oberseite des Pufferbehälters 84 ein Magnetventil 112 angeordnet, das zwischen zwei
Stellungen hin-und herschaltet. In der einen Stellung wird der Raum oberhalb des
Faltenbalges 98 mit Atmosphäre verbunden. In der zweiten Stellung wird dem Raum
oberhalb des Faltenbalges 98 Druckluft über eine Leitung 114 zugeführt. Die Druckluft
wirkt auf den Faltenbalg 98 ein und setzt die in dem Behälter 84 befindliche Tinte
in einen Zustand des Überdruckes, da auch das Rückschlagventil 96 ggf. schließt.
Über die Schlauchleitung 86 gelangt der Überdruck auch auf die Versorgungskanäle
40. Damit ist dann bei hergestellter Tintenzufuhr zu den Druckköpfen eine Durchspülung
der Düsenkanäle möglich.
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Die Tinte, die beim Justieren der Tintenzufuhr der Druckköpfe verlorengeht,
wird in einem Behälter 120 (Fig.5) gesammelt und kann wieder verwendet werden. Die
untere Druckkopfreihe 4 ist bezüglich ihrer Flachbaugruppen 62 durch Tinte gefährdet,
die durditechisches oder menschliches Versagen auftritt. Eine Nut 122, die durch
eine Blende 124 ergänzt erden kann, und ein Spritzblech 126 verhindern die se Verschmutzung.
Das Druckwerk ist an Gehäuseteilen 1 befestigt.
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8 Figuren 23 Patentansprüche