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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Tintenstrahldrucker gemäß der Einleitung des Anspruchs 1, bei dem
aufeinanderfolgende Zeilenbereiche auf einem Druckmedium
mittels einer Schreibwalze durch eine Druckzone bewegbar
sind und eine Vielzahl von Tintenstrahl-Druckvorrichtungen
auf einem Schlitten gelagert ist, der parallel zur
Längsachse der Schreibwalze entlang der Druckzone hin- und
herbewegbar ist, so daß die Tintenstrahl-Druckvorrichtungen die
verschiedenen Abschnitte der durch die Druckzone bewegten
Zeilenbereiche anfahren, wobei die
Tintenstrahl-Druckvorrichtungen Tintenpatronen aufweisen, die in genauen
Positionen bezüglich der auf dem Schlitten angebrachten
Patronenhalterungen lösbar positioniert sind.
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Die US-A-4,763,133 offenbart eine höchst nützliche Bauart,
um eine "eingebaute" Blattzufuhrmöglichkeit für Drucker mit
serieller Ausgabe, z. B. mit einem sich hin- und
herbewegenden Kopf zu bieten. Diese Konstruktionen erhöhen die
Kompaktheit des Druckers dadurch, daß sie ein einzigartiges
Zusammenwirken von Schreibwalze und Blattführung ermöglichen,
das sowohl die Blattzufuhr als auch den Transport durch den
Walzenantrieb ermöglicht. In einer Ausführungsform, die in
dieser Anmeldung beschrieben ist, bewirkt eine bestimmte
Berührung an einer Kontaktzone des Vorratsbehälters zwischen
einer rotierenden Walze und dem obersten Blatt des
Vorratsstapels eine Zuführung des Blattes zu einem mittels einer
Klapprolle gebildeten Spalt, der entlang des Druckweges
angeordnet ist. Nachdem sich die Vorderkante eines
Druckblattes innerhalb dieses Spalts befindet, kann die
Zuführstellung im Bereich des Vorratsstapels beendet werden, bis eine
neue Blattzufuhr gewünscht wird.
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Die US-A-4,761,665 offenbart einen
Hochgeschwindigkeitsdrucker, in dem in Abständen angeordnete Druckköpfe
gemeinsam auf einzelnen Quersegmenten einer Zeile drucken. In
dieser Ausführungsform werden in Abständen angeordnete
Druckkopfhalterungen vorteilhaft dazu verwendet, daß die Führung
des erforderlichen Blattes zu dem Spalt zwischen der
Klapprolle bewirkt wird. Jedoch werden bei Anwendungen, in denen
von allen Druckköpfen gewünscht wird, daß sie sich über die
gesamte Breite der Druckzeile hin- und herbewegen (z. B. um
verschieden Farben oder Tintendichten zu liefern),
zusätzliche Überlegungen bei der Verwendung der Blattzufuhrbauart
nach Piatt et al gezeigt.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
zusätzliche vorteilhafte Konstruktionen bei der Verwendung der
allgemeinen Zuführungs-/Transportbauart, wie z. B. in der
US-A-4,763, 138, aufzuzeigen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel mit den in
Anspruch 1 beanspruchten Merkmalen erreicht.
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Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform bezieht sich auf die beiliegende Zeichnung. Diese zeigt
in
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Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer
Ausführungsform des Druckers gemäß der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils der
Blattzufuhr und der Transportwalze des Druckers in
Zusammenwirkung mit dem Druckkopfschlitten und dem
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Führungsmittel, die gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung konstruiert sind,
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Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Teile des
Druckers aus Fig. 1; und
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Fig. 4 eine Draufsicht auf die Teile des Druckers aus den
Fig. 1 und 2.
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Der in Fig. 1 gezeigte Drucker ist eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, die einen Tintenstrahldruck mit
einsteckbaren, Drop-on-demand-Druckpatronen darstellt. Der
Drucker 1 hat ein Gehäuse 2, das die arbeitende
Druckermechanik und die Elektronik umgibt. Ferner enthält er einen
vorderen kippbaren Deckel 2a, einen hinteren kippbaren
Deckel 2b und eine Rückwand 2c der Kassettenschublade 3.
Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sich ein Hauptrahmen (eine Wand
4 ist in Fig. 1 gezeigt), auf dem verschiedene Bestandteile
des Druckers befestigt sind. Auf diese Weise ist ein
Walzenantriebsmotor 5 befestigt, um die Rotationsbewegung über
eine Getriebereihe 6 zu einer Antriebswelle 7 auf eine
zylindrische Walze 8 zu übertragen, die gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist, wie
nachstehend ausführlicher erklärt wird. Auf dem Hauptrahmen
sind ebenfalls eine aufwärts gerichtete Klapprollenanordnung
9a (siehe Fig. 2) und eine abwärts gerichtete
Klapprollenanordnung 9b befestigt, die so konstruiert ist, daß sie
gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Walze 8
zusammenwirkt. In Fig. 1 werden auch der Antriebsmotor 11 des
Druckerschlittens, Anschlüsse für Stromzufuhr und Dateneingabe
12, 13, ein Spannungstransformator 14 und ein Schalt- und
Regelkreis gezeigt, der auf einer oder mehreren
Leiterplatten 15 untergebracht ist. Eine Kontrolltafel 16 als
Schnittstelle zum Benutzer ist auf der oberen Vorderseite des
Druckergehäuses angebracht.
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Fig. 2 zeigt, daß der Schlitten 10 für die Druckpatronen
eine Vielzahl von Halterungen 17 umfaßt, die für die
Bewegung entlang einer linearen Druckzone zu einer Einheit
gekoppelt sind. Jede Halterung 17 ist angepaßt, daß sie eine
Druckpatrone 20 durch Einsetzen aufnimmt, positioniert und
für den Betrieb innerhalb des Druckers elektrisch verbindet.
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Diese Druckpatronen können thermische
Drop-on-demand-Einheiten sein, die einen Tintenvorrat, ein Mitnehmerblech und
eine Düsenanordnung umfassen, aus der Tintentropfen selektiv
gemäß Datensignalen in die Druckzone ausgestoßen werden. Die
Datensignale werden z. B. durch die Druckerlogik von einem
Datenanschluß wie einem Textverarbeitungsprogramm
übermittelt. Sowohl die Konstruktion der Druckpatrone, als auch die
Positionierung und die Kopplungsstrukturen der Halterungen
17 werden ausführlich in der US-A-4,736,213 beschrieben.
Jedoch können andere serielle Druckerbauarten in Kombination
mit der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll eingesetzt
werden. Der Schlitten wird von einer Schlittenantriebseinheit
(nicht gezeigt) hin- und herbewegt, die aus einem Draht und
einer Umlenkrolle besteht, die an den Motor 11 und den
Schlitten 10 gekoppelt ist.
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In Fig. 2 ist die Blattzuführkonstruktion perspektivisch
dargestellt, wobei die Walze und die Schlittenbauart
unmaßstäblich dargestellt sind, um eine klarere Vorstellung der
wichtigen Merkmale zu erhalten. Insbesondere wurden die
Merkmale am Walzenende vergrößert, um eine bevorzugte
Ausführungsform zu zeigen, die eine Walzenrotation ermöglicht,
die sowohl die Zufuhr von Blättern aus einem Vorratsstapel,
als auch den Transport eines zugeführten Blattes entlang des
Druckweges, vom Eintritt durch die Druckzone und durch einen
Druckeraustritt bewirkt. Dafür enthält die abwärts
gerichtete Klapprollenanordnung 9b eine Welle 21, die an jedem Ende
der Walze drehbare Andruckrollen 22 trägt. Führungsflächen
23, die auf den Vorderseiten der Halterungen 17 (siehe Fig.
3) angebracht sind, biegen sich um den unteren Teil der
Walzenaußenfläche. Im axialen Abstand vom Ende der Walze 8,
sind Reibungstransportbänder 24 angebracht, die z. B. aus
einer gummiartigen Beschichtung hergestellt sind. Jedes der
Bänder 24 reicht um den gesamte Walzenumfang herum und hat
im wesentlichen denselben Durchmesser wie die Walze 8. Die
Reibungstransportbänder sind jeweils zu den Andruckrollen 22
ausgerichtet, so daß dazwischen Papier eingeklemmt wird,
damit eine Übertragung der Walzendrehung auf das Druckblatt
veranlaßt wird, das in ihren Spalt gelangt ist. Von jedem
der Transportbänder 24 im axialen Abstand nach innen, umfaßt
die Walze erhöhte Zufuhrringteile 25, die sich um den
Walzenumfang herum erstrecken. Die Zufuhrringteile stehen von
der Walzenoberfläche ab, z. B. um 0.015'', und jeder ist in
einen Sektor 25a mit einer rauhen Oberfläche und einen
Sektor 25b mit einer glatten Oberfläche unterteilt. Die rauhen
Sektoren der beiden Zufuhrringe befinden sich an
entsprechenden an der Außenseite befindlichen Stellen, wie auch
ihre glatten Sektoren.
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Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, erstreckt sich die
untere Blattführung 26 entlang der unteren Außenfläche der
Walze 8 vom Beginn des Blattzufuhrweges zu einem Ort, der
den unteren Ausdehnungen der Führungsflächen 23 benachbart
ist. Auf diese Weise legen die Teile 26 und 23 Mittel für
die Führung eines zugeführten Blattes vom Beginn des
Druckweges bis zum Spalt der Andruckrolle 27 in einem geringen
Abstand zur Walze 8 fest.
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In Fig. 1 ist zu sehen, daß die Kassettenschublade 3 auf der
Unterseite des Druckers verschiebbar befestigt ist, damit
sie zwischen einer herausgezogenen Stellung (für das
Einlegen eines Stapels von Druckblättern) und einer den Stapel
positionierenden Stellung bewegt werden kann. Wie in Fig. 2
gezeigt ist, ruht das Vorderende des Stapels S, der von der
Kassette 3 positioniert wird, auf einer Druckplatte 28, die
an ihrem hinteren Ende für eine Auf- und Abbewegung
schwenkbar befestigt ist und von einer Feder 29 nach oben gedrückt
wird. Die vordere Stapelkante zeigt gegen die
Blattindexscheibe 30. Die Funktionen der vorstehend beschriebenen
Bauelemente sind besser zu verstehen, wenn die Blattzufuhr- und
Druckabfolge des Druckers 1 betrachtet wird. Zu
Betriebsbeginn wird die Walze 8 in eine Startposition gebracht,
wobei
das Vorderende des rauhen Oberflächenteils 25a im
Bereich der Anfangsberührzeile mit dem obersten Blatt des
Stapels S in Berührung steht. (Dieser Zustand kann auf
verschiedene Arten leicht erreicht werden, z. B. niederdrücken
der Druckplatte 28, während die Walze in der gewünschten
Stellung durch Detektion einer Markierung auf dem Walzenende
durch einen Photodetektor, der nicht gezeigt wird,
ausgerichtet wird.) Vorzugsweise befindet sich der Kontaktbereich
A etwas hinter der Vorderkante des Stapels, um eine
Knicktrennung des obersten Blattes zu erleichtern, wenn die
Blattzufuhr beginnt.
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Wenn sich die Walze 8 im Uhrzeigersinn dreht, bringen die
rauhen Oberflächenteile 25a das oberste Blatt des Stapels in
Kontakt mit Biegeelementen 31 und über diese an den Beginn
des Druckweges. Die aufeinanderfolgenden Stellungen in der
Kontaktzone A zwischen aufeinanderfolgenden rauhen
Oberflächenteilen 25a und aufeinanderfolgenden Abschnitten des
nach oben gerichtet bewegten obersten Blattes S bewegen die
vordere Blattkante entlang des Druckweges, der vom
Führungsmittel 26 bestimmt wird, so daß sich die Vorderkante des
Blattes in den Spalt zwischen den aufwärts gerichteten
Druckrollen 27 und den Transportbändern 24 bewegt. Nachdem
die vordere Blattkante in den Spalt hinein gelangt ist, wird
die Zufuhr durch die rauhen Oberflächenteile 25a nicht mehr
länger benötigt, und die glatten Teile 25b können jetzt im
Kontaktbereich vorhanden sein. Der weitere Transport des
Druckblattes wird durch die Drehung der Walze bewirkt, jetzt
aufgrund der Bewegungsübertragung am Spalt der Rolle 22.
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In der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, sollte man das Vorderende eines zugeführten Blattes
vom Austritt des Spalts der aufwärts gerichteten
Andruckrollen 27 um die Walze herum und in den Spalt der abwärts
gerichteten Andruckrollen 22 ausgerichtet werden. Dies wird
durch verschiedene zusammenwirkende Merkmale der
vorliegenden
Erfindung erreicht. Erstens enthält die Steuerlogik des
Druckers 1 eine Blattzufuhr-Kontrollsequenz, wobei der
Schlitten 10 in eine Stellung bewegt wird, die sich
näherungsweise in der Mitte der Länge der Walze 8 befindet (und
er wird auf diese Weise in der Querrichtung über dem
Druckweg zentriert). Zweitens, hat der Vorderdeckel 2a des
Druckers eine Blattführung 35 (siehe Fig. 1 und 3), die auf
seiner Innenseite ausgebildet ist. Diese Führung ist so
konstruiert, daß das Vorderende eines zugeführten Blattes, das
sich zum Deckel 2a hin bewegt, in den Spalt zwischen der
Rolle 22 und dem Transportband 24 der Walze 8 ausgerichtet
wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die aufwärts
gerichteten Rollen 27 auf ihren Wellen befestigt, so daß sie
eine größere Reibungskraft bei Drehung haben, als die
abwärts gerichteten Rollen 22. Durch diese Konstruktion wird
ein in den Spalt der Rollen 22 geführtes Blatt auf die
Außenfläche der Walze 8 aufgespannt, wenn die Blattzufuhr
fortschreitet. Auf diese Weise wird im Betrieb eine
Blattvorderseite vom rauhen Oberflächenteil 25a in den Spalt der
aufwärts gerichteten Rolle 27 geführt, wobei ihre
Vorderkante von der unteren Führung 26 geführt wird. Die weichen
Oberflächenteile 25b können dann im Stabelberührbereich
vorhanden sein und die Blattzufuhr wird von der Übertragung der
Bewegung der Walze 8 an der Berührung von Rolle 27 und
Oberfläche 24 bewirkt. Die Blattvorderkante wird anschließend
von den Oberflächen 23 der zentrierten
Druckerpatronenhalterungen nach oben in die Druckzone geführt.
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Nach Verlassen der Begrenzung durch die Oberflächen 23,
berührt das vordere Blattende die obere Führung 35 und wird
dabei schließlich in den Spalt zwischen den Rollen 22 und
der Oberfläche 24 gerichtet, die das Blatt auf die
Walzenaußenfläche spannen, und schließlich die Ausgabe des
hinteren Blattendes bewirken. Nachdem sich das vordere Blattende
in den Spalt der abwärts gerichteten Rollen 22 bewegt hat,
kann der Schlitten in seine Anfangsposition der Hin- und
Herbewegung zurückkehren, wobei alle Druckerpatronen sich an
einer Seite des Randpunktes des Druckblattes befinden.
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Unter Berücksichtigung des Vorstehenden ist es ersichtlich,
daß die Bereitstellung von Klapprollen 27 unmittelbar am
Ende des Druckweges einen relativ wenig ausgedehnten, rauhen
Oberflächenteile 25a ermöglicht, was gleichzeitig zu einem
kleineren Walzendurchmesser führt. In der bevorzugten
Ausführungsform ist die Walze derart konstruiert, daß vier
Umdrehungen pro Blattzufuhrsequenz vorgesehen sind, wobei die
Abmessungen der Lehre der US-A-4,763,138 entnommen sind. Der
kleine Durchmesser der Walze verringert die Höhe des
Druckers 1.
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In Fig. 2 ist zu sehen, daß sich die aufwärts gerichtete
Klapprollenanordnung 9a unter der Hin- und Herbewegung der
eingesetzten Druckerpatronen befindet, und daß sich die
abwärts gerichtete Klapprollenanordnung 9b über dieser Hin-
und Herbewegung befindet. Durch diese Konstruktion kann sich
der Schlitten 10 zwischen den beiden rechten und linken
Randpunkten ausreichend hin- und herbewegen, damit sämtliche
befestigten Druckerpatronen alle Druckpunkte auf einer
Druckzeile anfahren können.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird
die obenstehend beschriebene Möglichkeit einer vollständigen
Hin- und Herbewegung aufrechterhalten, weil der Abstand
zwischen der Druckdüse und dem Druckmedium über die gesamte
Druckzeile genauestens geregelt wird. Dies wird auf folgende
Weise erreicht. Erstens, sind die Druckerpatronen 20
genauestens in ihren Halterungen 17 positioniert, z. B. gemäß den
Ausführungen der US-A-4,736,213. Zweitens sind die
Halterungen derart befestigt, daß sie während der Hin- und
Herbewegung einem genauen Weg folgen. Insbesondere ist der
Schlitten 10 aus einem oberen und einem unteren Schlittenteil 41
und 42 zusammengesetzt. Der untere Schlittenteil 42 ist für
eine Hin- und Herbewegung auf einer Schiene 43 in einer im
wesentlichen zur geraden Druckzone parallelen Richtung
befestigt, wenn er von der motorgetriebenen Drahtrollenanordnung
bewegt wird (nicht gezeigt). Der obere Schlittenteil 41 ist
auf Schienenflächen 46 des unteren Teils 42 für eine
Bewegung in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Hin- und
Herbewegung befestigt (d. h. in Richtung hin zur und weg von
der Druckzone). Die Vorderkante des oberen Schlittenteils 41
enthält zwei Anschlagnocken 47 (einer wird in Fig. 2
gezeigt), die einer Bezugsfläche 48 folgen, die auf der
Rückseite der Blattindexscheibe 30 gebildet ist. Die
Bezugsfläche 48 ist in einem vorbestimmten Abstand zum Blattzufuhrweg
und aufs genaueste parallel zur Drehachse der Walze 8
angeordnet, wobei die Anordnung ein großes Spiel besitzt.
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Wie in den Fig. 2 - 4 gezeigt, ist eine Feder 50 auf dem
unteren Schlittenteil 42 derart befestigt, daß der obere
Schlittenteil 41 gegen die Walze gedrückt wird. Auf diese
Weise werden die Anschlagnocken 47 überall quer zum
Schlitten gegen die Fläche 48 der Indexscheibe 30 gedrückt und
richten folglich die Halterungen 17 am Schlitten genauestens
zwischen den Ringteilen 25 gegenüber der Druckzone aus, die
von der Außenfläche der Walze 8 gebildet wird. Auf diese
Weise ermöglichen die Anschlagnocken 47 sowohl eine
Drehbewegung als auch eine geradlinige Bewegung in bezug auf die
Führungsschiene 43, um die Düsenaustrittsflächen der
eingesetzten Druckerpatronen in einem geeigneten Abstand zum
Druckmedium auf der Walze 8 zu halten.
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Während die dargelegten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung vereinfachte Konstruktionen und Verfahren für die
Regelung der Walzenschaltung und der Zuführabfolge
beschreiben, werden vollständigere Regelanordnungen, die in der
vorliegenden Erfindung benutzt werden können, in der
gleichzeitig angemeldeten US-A-4,728,966 beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht bauliche Ausführungen,
um eine(n) vereinfachte(n) Zuführung/Transport mit einer
drehbaren Walze in einer Druckanordnung zu verwirklichen, in
der sich die Druckköpfe auf der gesamten Zeilenlänge der
Druckzone hin- und herbewegen. Unter einem anderen
Gesichtspunkt sorgt die vorliegende Erfindung für die Verwirklichung
einer solchen Zuführungs-/Transportbauart in
Ausführungsformen, die geeignet sind, um eine geringe Druckerhöhe zu
erhalten. Unter einem anderen Gesichtspunkt liefert die
vorliegende Erfindung verbesserte Bauformen, damit eine
Vielzahl von Druckköpfen einen gleichmäßigen Abstand des
Druckkopfs zur Druckzone beibehalten, von denen jeder Druckkopf
sich über die gesamte Zeilenlänge der Druckzone hin- und
herbewegt.