DE3733785A1 - Thermodrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Thermodrucker, das heißt Drucker, bei denen die Druckfarbe unter Wärmeeinwirkung übertragen wird, und insbesondere einen Thermodrucker mit einem Farbbandtransportmechanismus und einem Kopf- Andruck/Lösemechanismus.

In der japanischen Patentveröffentlichung 21 471/82 ist ein Thermodrucker beschrieben, bei dem zum Aufwickeln des Farb­ bandes die Antriebskraft zur Verstellung des den Thermokopf tragenden Wagens ausgenutzt wird. Andere bekannte Thermo­ drucker benutzen für den Farbbandtransport einen gesonder­ ten Motor. Die erstere der Möglichkeiten erfordert eine Be­ wegung des Wagens, wenn eine bestimmte Farbe eines Mehrfar­ benbandes ausgewählt werden soll, was die Druckgeschwindig­ keit senkt. Die letztere Möglichkeit, das heißt ein geson­ derter Motor, ist teuer.

Für den Andruck des Thermokopfes an bzw. des Lösen von der Schreibwalze wird allgemein von einem Elektromagneten Ge­ brauch gemacht. Dieser erzeugt Stoßgeräusche, die den mit Thermodruckern an sich verbundenen Vorteil des leisen Druckens zunichte machen.

Wenn der Farbbandaufwickelmechanismus mit Hilfe einer eige­ nen Antriebsquelle betrieben wird, ist eine gesonderte Steuerung für einen Kopf-Andruck/Lösemechanismus erforder­ lich, was den Aufbau des Antriebsteuersystems kompliziert macht und zu einer Kostenerhöhung führt.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Thermodrucker mit einem Farbbandtransportmechanismus zu schaffen, der ohne einen allein hierfür vorgesehenen Motor unabhängig von der Bewe­ gung eines den Kopf tragenden Wagens antreibbar ist und bei dem der Kopf-Andruck/Lösemechanismus geräuschlos arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Thermo­ drucker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1(a) und 1(b) Draufsichten auf das Innere des Wagens eines Ausführungsbeispiels des Thermo­ druckers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Inneren des Wagens,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht des Wageninneren,

Fig. 4 Teile des Thermodruckers in Verbindung mit der elektrischen Steuerung,

Fig. 5 schematisch einen Teil eines anderen Ausführungs­ beispiels des erfindungsgemäßen Thermodruckers, und

Fig. 6 schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel des Bewegungsumwandlungsmechanismus.

Unter Bezug auf die Fig. 1(a) und 1(b), 2 und 3 soll zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung er­ läutert werden.

Eine Strahlungsplatte 19 ist um eine an einem Wagengestell 20 befestigte Achse 21 drehbar gelagert und trägt einen Thermokopf 1. Das Wagengestell 20 wird von Führungsstangen 16 getragen und ist in Richtung der Pfeile E 1 und E 2 hin und her beweglich. Mit 4 ist ein im unteren Teil des Wagen­ gestells 20 angeordneter Schrittmotor bezeichnet. An der Motorwelle 4 a, die sich durch das Wagengestell 20 hindurch erstreckt, ist ein Motorritzel 8 befestigt. Mit dem Motor­ ritzel 8 kämmt ein Sonnenrad 9. Dem Sonnenrad 9 ist ein Planetenrad 11 zugeordnet, wie aus der vergrößerten Quer­ schnittsansicht in Fig. 3 erkennbar. Ein Tragarm 10, der das Sonnenrad 9 und das Planetenrad 11 trägt, ist um einen Zapfen 31 drehbar angeordnet, welcher am Wagengestell 20 befestigt ist. Das Planetenrad 11 ist um eine Achse 32 drehbar, die sich durch den Tragarm 10 erstreckt. Eine Tel­ lerfeder 33 drückt das Planetenrad 11 gegen den Tragarm 10, wodurch die Drehung des Sonnenrads 9 auf den Tragarm 10 übertragen wird.

Zahnräder 12 und 13 übertragen die Bewegung des Planeten­ rads 11 auf ein Zahnrad 14, mit dem ein Wickelkern 24 zum Aufwickeln des Farbbandes verbunden ist.

Fig. 1(a) zeigt den Einschaltzustand eines Farbbandauf­ wickelmechanismus als einer Art eines Farbbandtransport­ mechanismus.

Wenn sich der Motor 4 in Richtung des Pfeiles A 1 dreht, dreht sich das Sonnenrad 9 in Richtung des Pfeiles B 1, was zu einem Verschwenken des Tragarms 10 führt und das Plane­ tenrad 11 mit dem Zahnrad 12 in Eingriff bringt. Aufgrund der Drehung des Zahnrads 13 in Richtung des Pfeiles C 1, dreht sich des Zahnrad 14 in Richtung des Pfeiles D 1, so daß das Farbband 25 aufgrund der Drehung des Wickelkerns 24 auf eine Spule in der Farbbandkassette aufgewickelt wird und das Farbband am Thermokopf 1 vorbeiläuft. Die Zahnräder 12, 13 und 14 sowie der Wickelkern 24 stellen einen Farb­ bandaufwickelmechanismus dar.

Die Bezugszahl 3 bezeichnet eine Nockenscheibe eines Dreh­ teiles, die um die Achse 3 d um einen Winkel von 360° und mehr gedreht werden kann. Die Nockenscheibe 3 umfaßt drei Bereiche unterschiedlicher Radien, nämlich einen Nockenbe­ reich 3 a mit dem minimalen Radius r 1, einen Nockenbereich 3 c mit einem maximalen Radius r 3 und einen Nockenbereich 3 d mit einem mittleren Radius r 2. Ein reflektierendes Teil 6 ist an der Oberseite der Nockenscheibe 3 angeordnet und dient der Erfassung einer Nockenscheibenbezugsstellung mit Hilfe eines Reflexionslichtsensors 5. Das reflektierende Teil 6 und der Lichtsensor 5 bilden einen Nockenstellungs­ detektor. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Nockenbereich 3 a mit dem Radius r 1 wirksam, wenn der Licht­ sensor 5 vom reflektierenden Teil 6 reflektiertes Licht empfängt.

Ein Federtragelement 18 steht als Nockenfolger mit der Um­ fangsfläche der Nockenscheibe 3 in Berührung. Das Feder­ tragelement 18 ist einstückig mit einer Hülse 18 a ausgebil­ det und um die Führungsstange 16 drehbar angeordnet. Eine Druckfeder 2 steht als elastisches Element indirekt über das Federtragelement 18 mit der Nockenscheibe 3 im Eingriff und dient dazu, den Thermokopf 1 von hinten in Richtung des Pfeiles F 1 gegen die Schreibwalze 17 zu drücken, wenn ein entsprechender Nockenbereich der Nockenscheibe 3 ausgewählt bzw. wirksam ist. Wenn die Nockenscheibe 3 mit ihrem Nockenbereich 3 a mit dem Federtragelement 18 im Eingriff steht, wird der Thermokopf 1 durch eine Zugfeder 15 als Rückholeinrichtung in Richtung des Pfeiles F 2 von der Schreibwalze 17 wegbewegt. In dieser Stellung können das Farbband 25 und (nicht gezeigtes) Papier zwischen den Ther­ mokopf 1 und die Schreibwalze 17 eingeführt werden. Wenn während des Drucks der Nockenbereich 3 c ausgewählt ist, wird die Andruckkraft des Thermokopfes maximal, während sie bei Auswahl des Nockenbereichs 3 b geringer ist.

Fig. 1(b) zeigt die Anordnung in einem Zustand, wo der Kopf-Andruck/Lösemechanismus vom Schrittmotor 4 angetrieben wird.

Wenn sich der Schrittmotor 4 in Richtung des Pfeiles A 2 dreht, dreht sich das Sonnenrad 9 in Richtung des Pfeiles B 2, wodurch das Planetenrad 11 in Eingriff mit einem Zahn­ rad 7 gebracht wird, das einstückig mit der Nockenscheibe 3 ausgebildet ist. Dadurch wird die Nockenscheibe 3 in Rich­ tung des Pfeiles G gedreht. Die Umfangsfläche der Nocken­ scheibe 3 besitzt wenigstens zwei Bereiche unterschiedli­ cher Radien, um das mit ihr in Berührung stehende Element (hier das Federtragelement) hin und her zu bewegen. Die Nockenscheibe 3 und das Federtragelement 18 bilden einen Bewegungsumwandlungsmechanismus zur Umwandlung einer Rota­ tionsbewegung in eine Hin- und Herbewegung. Das Federtrag­ element 18 ist so angeordnet, daß die Schraubendruckfeder 2 ihre Stellung beibehält, jedoch ist es gut, die Druckfeder 2 direkt mit dem Federtragelement 18 im Kontakt zu haben. Die Druckfeder 2 befindet sich im Eingriff mit dem Bewe­ gungsumwandlungsmechanismus und bringt die Vorspannkraft auf, mit der der Thermokopf gegen die Schreibwalze 17 ge­ drückt wird. Durch Auswahl der Stellung der Nockenscheibe können wenigstens zwei verschiedene Werte dieser Vorspann­ kraft eingestellt werden.

Es ist bekannt, daß die Vorspann- oder Andruckkraft des Thermokopfes gegen das Aufzeichnungspapier bei einem Ther­ modrucker die Druckdichte und Druckqualität beeinflußt. Wenn rauhes Dokumentpapier oder normales Papier verwendet wird, ist für eine hohe Druckqualität eine große Andruck­ kraft erforderlich. Glattes Thermoübertragungspapier erfor­ dert andererseits eine geringe Andruckkraft. Wenn die An­ druckkraft zu groß ist, steigt entsprechend die zur Bewe­ gung des den Thermokopf tragenden Wagens erforderliche Energie. Es ist deshalb zweckmäßig, die Andruckkraft abhän­ gig von der Druckbetriebsart einzustellen. Der Kopf-An­ druck/Lösemechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels dient gleichzeitig als ein Andruckkraft-Einstell- bzw. -än­ derungsmechanismus.

Wenn der Lichtsensor 5 das reflektierende Teil 6 erfaßt, wird die Schrittzahl des Schrittmotors 4 mit der Lage des reflektierenden Teils als Bezugsstellung gesteuert und der Drehwinkel der Nockenscheibe 3 zur Auswahl der gewünschten Nockenstellung vorgegeben. Die Nockenscheibe 3 als Drehteil kann sich um einen Winkel von 360° oder mehr in Richtung des Pfeiles G drehen, so daß alle Nockenbereiche durch Dre­ hung des Motors 4 in einer Richtung ausgewählt werden kön­ nen. Daher kann die Antriebsquelle des Kopf-Andruck/Löse­ mechanismus zugleich für den Antrieb von anderen Mechanis­ men verwendet werden. Die Bewegung des Kopfes mit Hilfe des Kopf-Andruck/Lösemechanismus wird ohne ein geräuscherzeu­ gendes Element wie etwa einen Elektromagneten durchgeführt.

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Thermodruckers, wobei dieselben Teile mit denselben Bezugszahlen wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet sind.

1 a bezeichnet ein Widerstandsheizelement als einer mögli­ chen Art eines Heizelements, das an der Oberfläche des Thermokopfs 1 angeordnet ist. 1 b ist ein flexibles Kabel für den elektrischen Anschluß des Thermokopfes 1. 31 ist eine Kopftreiberschaltung. 32 ist eine Sende-Empfangsschal­ tung für den Betrieb des Reflexionslichtsensors 5. 33 ist eine erste Motorsteuerschaltung für den Schrittmotor 4. 37 ist ein Wagenantriebsmotor zum Verschieben des Wagenge­ stells in Druckspaltenrichtung (innerhalb einer jeweiligen Zeile). 38 ist eine zweite Motorsteuerschaltung für den Wa­ genantriebsmotor 37. 30 ist eine Zentraleinheit (CPU) die den Thermodrucker insgesamt steuert. 34 ist ein ROM, in welchem die Anzahl von Drehschritten ausgehend von der Be­ zugsstellung der Nockenscheibe 3 zu jeweiligen vom Steuer­ programm der Zentraleinheit 30 abweichenden Nockeneinstel­ lungen gespeichert ist. 35 ist ein RAM mit einem Zähler 36, der die vom Schrittmotor 4 ausgeführten Schritte zählt. 39 ist eine Schnittstelle für die Eingabe von Druckdaten.

Wenn Druckdaten über die Schnittstelle 39 in die Zentral­ einheit 30 eingegeben werden, wird die Druckbetriebsart geprüft und dann zunächst die erste Motorsteuerschaltung betätigt, um den Schrittmotor 4 in Richtung des Pfeiles A 2 zu drehen. Dadurch wird der Kopf-Andruck/Lösemechanismus ausgewählt und der Thermokopf 1 mit einer vorbestimmten Kraft gegen die Schreibwalze 17 gedrückt. Dazu wird die Nockenscheibe 3 über die Zentraleinheit, die erste Motoran­ triebsschaltung und der Schrittmotor 4 solange gedreht, bis die im Zähler 36 aufsummierte Antriebsschrittzahl ausgehend von der mittels der Sende-Empfangsschaltung 32 erfaßten Be­ zugsstellung gleich der im ROM 34 gespeicherten Schrittzahl wird. Dann wird der Schrittmotor 4 in umgekehrter Richtung, das heißt in Richtung des Pfeiles A 1 (Fig. 1(a)) gedreht, so daß die ausgewählte Stellung der Nockenscheibe 3 erhal­ ten bleibt. Bei fortgesetzter Drehung des Schrittmotors 4 in dieser umgekehrten Drehrichtung kommt diese Antriebs­ quelle mit dem Farbbandaufspulmechanismus in Eingriff und beginnt mit dem Aufspulen des Farbbandes. Gleichzeitig da­ mit wird der Motor 37 über die zweite Motorsteuerschaltung angetrieben und der Druck unter Bewegung des Wagengestells in Spaltenrichtung ausgeführt. Wenn der Druck beendet ist, wird der Schrittmotor 4 in Richtung des Pfeiles A 2 gedreht und der Nockenbereich 3 a mit dem minimalen Radius ausge­ wählt, um den Thermokopf 1 von der Schreibwalze 17 abzuhe­ ben. Dann wird der Wagen mit Hilfe des Wagenantriebsmotors 37 in die Druckstartstellung zurückbewegt.

Im Wickelkern 24 ist ein Schlupfmechanismus vorgesehen, da­ mit das Farbband 25 straff gewickelt wird. Der Schrittmotor 4 dreht sich mit hoher Drehzahl, so daß das Farbband 25 mit einer höheren Geschwindigkeit gewickelt wird als es in Richtung des Pfeiles H (Fig. 2) am Thermokopf 1 vorbei­ transportiert wird.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Schrittmotor als Antriebsquelle des Kopf-Andruck/Lösemechanismus des Farbbandaufspulmechanismus verwendet. Statt dessen könnte auch ein Gleichstrommotor in Verbindung mit einem Drehstel­ lungsdetektor zur Erfassung des Drehwinkels der Nocken­ scheibe 3 oder zur Erfassung reflektierender Teile entspre­ chend den einzelnen Stellungen der Nockenscheibe 3 benutzt werden. Anstelle eines Lichtsensors, wie er in diesem Aus­ führungsbeispiel beschrieben wurde, kann als Detektor auch ein mechanischer Schalter eingesetzt werden.

Auch anstelle der bei diesem Ausführungsbeispiel beschrie­ benen Nockenscheibe könnte ein Kurbelmechanismus als Bewe­ gungsumwandlungsmechanismus zur Umwandlung der Rotationsbe­ wegung in eine hin- und hergehende Bewegung eingesetzt wer­ den.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel findet die Kraft­ übertragung aufgrund der Drehrichtung mit Hilfe eines Son­ nenrads, dem ein Planetenrad zugeordnet ist, statt. Statt dessen können auch, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird, Einwegfederkupplungen zur Ausnutzung der jeweiligen Drehrichtung des als Antriebsquelle dienenden Motors sowohl für den Farbbandaufspulmechanismus als auch das Drehelement oder ähnliches vorgesehen werden.

Nachfolgend soll ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er­ findung beschrieben werden. Dazu wird auf Fig. 5 Bezug ge­ nommen, die schematisch einen Querschnitt eines Teiles des Wagens eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsge­ mäß aufgebauten thermischen Druckers zeigt.

In Fig. 5 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet. Zahnräder 43 und 45 stehen mit einem auf einer Welle eines Motors 4 angebrachten Mo­ torritzel 44 in Eingriff. Ein mit dem Zahnrad 43 kämmendes Zahnrad 41 ist über eine nur in einer Drehrichtung übertra­ gende Federkupplung 42 mit einer Schnecke 40 verbunden, die ihrerseits mit einem mit der Nockenscheibe 3 verbundenen oder einstückigen Schneckenrad 7 im Eingriff steht, so daß die Nockenscheibe 3 lediglich in Richtung des Pfeiles I vom Motor 4 drehbar ist. Die Drehung der Nockenscheibe 3 wird auf ein Eingriffsteil 19 a einer Strahlungsplatte 19 über­ tragen und so in eine hin- und hergehende Bewegung in Rich­ tung des Doppelpfeiles J umgesetzt. Diese Bewegung wird zu einer hin- und hergehenden Bewegung des Thermokopfes 1 um einen Drehpunkt 19 b, wodurch der Thermokopf 1 in Richtung des Doppelpfeiles K bewegt wird. Eine Schraubendruckfeder 2 drückt als elastisches Element den Thermokopf 1 gegen die Schreibwalze 50. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 wird hier der Thermokopf 1 gegen die Schreibwalze 50 gedrückt, wenn der kleine Radius r der Nockenscheibe 3 wirksam ist, während der Thermokopf 1 von der Schreibwalze 50 abgehoben ist, wenn der große Radius r der Nockenscheibe 3 wirksam ist. Ein mechanischer Schalter 49 zur Feststel­ lung der Nockenstellung wird durch den Nockenbereich mit großem Radius eingeschaltet. Die Bezugszahl 48 bezeichnet eine am Wagengestell 20 angebrachte Abstützung für die Schraubendruckfeder 2.

Mit dem Zahnrad 45 kämmt ein Zahnrad 46, das über eine Fe­ derkupplung 47 bei umgekehrter Drehrichtung des Motors 4 die Drehung auf den Farbbandaufwickelkern 24 überträgt. Auf diese Weise werden die beiden Drehrichtungen des Motors 4 auf den Farbbandtransportmechanismus bzw. den Kopf-An­ druck/Lösemechanismus übertragen.

Unter Bezug auf Fig. 6 soll nun noch ein Ausführungsbei­ spiel eines Kurbelgetriebes als einer Art eines Bewegungs­ umwandlungsmechanismus erläutert werden. Ein Drehelement 51 dreht sich in Richtung des Pfeiles L und trägt exzentrisch einen Zapfen 53, der in ein Langloch 52 b in einem Hebel 52 eingreift, so daß eine hin- und hergehende Bewegung in Richtung des Doppelpfeiles M um den Drehpunkt 52 a des He­ bels 52 erzielt wird. Diese Bewegung kann für den Andruck bzw. das Lösen des Thermokopfes eingesetzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs­ beispiele beschränkt. Sie ist nicht nur bei einem Thermo­ drucker mit Heizelementen, wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt, sondern auch für einen elektrothermischen Übertragungsdrucker geeignet, bei dem Elektroden als Heiz­ elemente verwendet werden, die elektrischen Strom an eine auf der Rückseite eines Thermoübertragungsbandes angeord­ nete Widerstandsschicht übertragen. Durch Erhitzen dieser Schicht wird Druckfarbe auf das Aufzeichnungspapier über­ tragen.

Beschrieben wurde ein Farbbandtransportmechanismus in Form eines Farbbandaufspulmechanismus, wie er für Wegwerf-Farb­ bänder verwendet wird. Für wiederverwendbare Farbbänder kann der Farbbandaufspulmechanismus in einen Farbbandtrans­ portmechnismus geändert werden.

Wie voranstehend beschrieben, kann das Andrücken bzw. Lösen eines Kopfes durch Vorwärtsdrehung eines Antriebsmotors und das Farbbandaufspulen durch Rückwärtsdrehung des Antriebs­ motors ausgeführt werden. Dies führt zu einem einfachen Aufbau und niedrigen Kosten verglichen mit dem Stand der Technik, wo ein jeweiliger Motor für die entsprechenden Be­ tägigungen vorgesehen ist.

Das Farbband kann aufgespult werden, ohne daß der Wagen be­ wegt wird, so daß der Kopf der gewünschten Farbe bei einem Mehrfarbenband vor dem Druck in der Ruhestellung richtig positioniert werden kann.

Das Farbband kann in beliebiger Stellung des Wagens in Spaltenrichtung aufgespult werden.

Die Erfindung eignet sich daher besonders für Schnelldruck bei einem Mehrfarbenthermodrucker.

Claims (3)

1. Serien-Thermodrucker mit einem Thermokopf (1), der gegen eine ihm gegenüberliegende Schreibwalze (17) drückbar ist, um Druckfarbe auf ein Aufzeichnungspapier zu übertra­ gen, umfassend
einen Motor (4),
ein Drehteil (3), das von dem Motor (4) um 360° oder mehr drehbar ist,
einen das Drehteil umfassenden Bewegungsumwandlungs­ mechanismus zur Umwandlung der Drehbewegung des Drehteils in eine hin- und hergehende Bewegung,
einen Kopf-Andruck/Lösemechanismus, der mit dem Bewe­ gungsumwandlungsmechanismus im Eingriff steht und im we­ sentlichen ein elastisches Element (2) zum Andruck des Thermokopfes (1) an die Schreibwalze (17) sowie eine Rück­ holeinrichtung (15) zum Lösen des Thermokopfes von der Schreibwalze, wenn nicht gedruckt wird, aufweist, und
einen Farbbandtransportmechanismus, der unter Verwen­ dung des Motors (4) als Antriebsquelle das Farbband trans­ portiert,
wobei der Farbbandtransportmechanismus und der Kopf- Andruck/Lösemechanismus an einem Wagen (20) für den Thermo­ kopf (1) angeordnet sind.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Motor (4) reversierbar ist und abhängig von der Drehrichtung wahlweise den Kopf-An­ druck/Lösemechanismus oder den Farbbandtransportmechanismus antreibt.

3. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Thermokopf (1) mit einer von we­ nigstens zwei verschiedenen Andruckkräften gegen die Schreibwalze (17) drückbar ist.