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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine serielle Druckeinrichtung, die es
einem Druckkopf erlaubt, sich entsprechend der Dicke des Dokuments,
welches in den Drucker eingeführt
wird, in einem vorgegebenen Abstand von einem Gegendruckelement
zu positionieren. Das Dokument kann dabei aus einem dicken oder
einem dünnen
Blatt Papier bestehen, es kann ein Heft sein, das aus mehreren Seiten
zusammen gesetzt ist, wie beispielsweise ein Ausweis, ein Postsparbuch,
ein Sparbuch, eine Datenverarbeitungstabelle oder dergleichen. Der
Druckkopf kann vom Typ her ein „impact"-Druckkopf, beispielsweise mit Nadeln,
oder ein „non-impact"-Druckkopf, beispielsweise
ein inkjet-Druckkopf
sein.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
seriellen Druckern, insbesondere in Druckern vom „impact"-Typ, besteht eines der ernsthaftesten
technischen Probleme darin, das Druckelement, egal ob ein Druckkopf
mit Nadeln oder ein Tintenstrahldruckkopf oder dergleichen, in einem
vorgegebenen Abstand vom Druckträger
zu positionieren. Dieser Abstand ist gewöhnlicher Weise im Bereich von
einigen Zehntel Millimetern.
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Der
Stand der Technik umfasst Druckeinrichtungen, bei denen das Gegendruckelement
oder auch die Gegendruckplatte in einer festen Position auf einer
Stütz-Struktur
angeordnet ist, wohingegen die Schreibanordnung oder das Schreibelement
auf einem Schlitten montiert ist, der relativ zu dem Gegendruckelement
bewegt werden kann, um diesen näher
an das Gegendruckelement heranzuziehen oder weiter von diesem weg
zu bewegen, je nach Dicke des Druckträgers.
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Der
Stand der Technik umfasst ebenfalls Vorrichtungen, bei denen in
umgekehrter Weise das Schreibelement und der Schlitten eine feste
Position gegenüber
der Schreibebene einnehmen, und bei denen es das Gegendruckelement
ist, welches sich gegenüber
der Schreibebene rückwärts und
vorwärts bewegen
kann.
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Abgesehen
von Druckern mit einem geringen Qualitätsniveau, bei denen der Bediener
den Abstand manuell verändern
kann, wird in professionellen Hoch-Qualitätsdruckern diese Operation
automatisch mit Hilfe von Sensoren ausgeführt, welche oftmals sogar ausgefeilte
und teure Sensoren sind, die die Dicke des Dokuments detektieren,
welches zwischen dem Gegendruckelement und dem Schreibelement eingeführt ist.
Diese Sensoren sind dabei entweder in einer festen Position oder
auf dem Druckschlitten montiert.
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Da
die Dokumente, wie im Falle von Heften, darüber hinaus innerhalb derselben
Druckzeile eine variable Dicke besitzen können, wird der Druckschlitten,
auf dem die Sensoren montiert sind, vor dem Drucken einer Zeile
manchmal dazu veranlasst, eine Service-Bewegung entlang der gesamten
Druckzeile durchzuführen,
um die möglichen
Variationen in der Dicke zu erfassen und zu speichern. In einer
nachfolgenden Verfahrbewegung, die nach Möglichkeit in Rückwärtsrichtung
erfolgt, werden der Schlitten oder das Gegendruckelement entsprechend
der detektieren Dicke gegeneinander versetzt.
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Bis
heute wurde auf dem Gebiet der Bürodrucker
bisher von keinem eine serielle Druckeinrichtung erfunden, die es
ermöglicht,
dass das Schreibelement und das Gegendruckelement ihre gegenseitige
Position auf einfache Weise und automatisch entsprechend der Dicke
des Druckträgers
auch entlang der selben Druckzeile verändern können.
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Das
Dokument JP-A-63-188074 beschreibt eine Druckeinrichtung, die einen
Druckkopf aufweist, der auf einem Schlitten angeordnet ist, und
der durch eine erste Feder in Richtung einer stationären Referenzschiene
gedrängt
wird, die parallel zum Gegendruckelement angeordnet ist. Wenn sich
der Schlitten parallel zum Gegendruckelement bewegt, gleitet der Kopf
ebenso auf der Referenzschiene parallel zum Gegendruckelement. Das
letztere hat eine kreisförmige
Oberfläche
die durch eine zweite Feder in Richtung zur stationären Referenzschiene
hin gedrängt wird,
Das Gegendruckelement verschiebt oder verstellt sich entgegen der
Wirkung dieser zweiten Feder relativ zur Referenzschiene entsprechend
der Dicke des Druckpapiers, das sich zwischen dem Gegendruckelement
und der gleichen Referenzschiene befindet.
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Das
Dokument JP-A-631888075 beschreibt eine Druckeinrichtung, die einen
Druckkopf aufweist, der auf einem Druckschlitten befestigt ist,
und der durch eine erste Feder in Richtung einer stationären Referenzschiene
gedrängt
wird. Ein Paar von Rollen sind zwischen diesen mit Hilfe eines Hebels
verbunden, und sind parallel zur Referenzschiene angeordnet. Wenn
der Schlitten sich parallel zu den Rollen bewegt, gleitet der Druckkopf
ebenfalls auf der Referenzschiene parallel zu den Rollen. Eine erste
dieser beiden Rollen wird durch eine zweite Feder in Richtung der
Referenzschiene gedrängt.
Die beiden Rollen verschieben sich aufgrund der Wirkung der zweiten
Feder gegenüber
der Referenzschiene entsprechend der Dicke des Druckpapiers, das
sich zwischen der ersten Rolle und der selben Referenzschiene befindet.
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Beide
dieser zuvor beschriebenen Druckeinrichtungen besitzen den Nachteil,
dass es dem Druckkopf nicht erlaubt wird, sich relativ zum Gegendruckelement/zu
den Rollen zu verstellen, um sich selbst innerhalb der selben Druckzeile
des gedruckten Dokuments in perfekter Weise an die Veränderungen
der Dicke anzupassen, insbesondere dann, wenn das gedruckte Dokument
aus einem Heft besteht, welches mehrere Seiten aufweist, wie beispielsweise
ein Pass, ein Postsparbuch, ein Sparbuch oder dergleichen.
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Der
Anmelder hat die serielle Druckeinrichtung nach der Erfindung in
der Weise erdacht und ausgeführt,
dass diese die Nachteile der herkömmlichen Druckeinrichtungen überkommt
und zudem weitere Vorteile aufweist, die nachfolgend beschrieben
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung wird im Hauptanspruch wiedergegeben und charakterisiert,
wohingegen die abhängigen
Ansprüche
weitere innovative Merkmale der Erfindung beschreiben.
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Es
ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen,
die es einem seriellen Druckelement ermöglicht, sich in perfekter Weise selbst
innerhalb einer Druckzeile an die Veränderungen der Dicke eines Dokuments
anzupassen, auf welchem das Druckelement druckt, insbesondere in dem
Falle, dass das Dokument aus einem Heft besteht, welches sich aus
mehreren Seiten zusammensetzt, so wie beispielsweise einem Pass,
einem Postsparbuch, ein Sparbuch, oder dergleichen, ohne dass komplizierte
Sensoren oder Servoeinrichtungen zum Einsatz gelangen.
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In Übereinstimmung
mit dieser Aufgabe, wird die Druckeinrichtung nach der Erfindung
vollständig in
Anspruch 1 definiert, und umfasst eine feste Struktur, auf deren
einer Seite gemäß der Erfindung
ein Druckschlitten, der dazu geeignet ist, sich entlang der Druckzeile
zu bewegen und auf deren anderer Seite ein Gegendruckelement angeordnet
ist. Auf dem Schlitten ist wiederum ein Druckelement angeordnet. Dem
Druckelement ist ein Referenzelement zugeordnet, welches dazu in
der Lage ist, die Oberfläche
des zu bedruckenden Papiers oder Druckträgers zu kontaktieren. Zwischen
dem Druckelement und dem Schlitten sind erste elastische Mittel
angeordnet und zwischen dem Gegendruckelement und der festen Struktur
sind zweite elastische Mittel angeordnet.
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Das
Referenzelement ist sehr nahe am schreibseitigen Ende des Druckelements
angeordnet und im wesentlichen koplanar zu diesem. Dementsprechend
bestimmt das Referenzelement, wenn es in Kontakt mit der zu bedruckenden
Oberfläche
gelangt, den Abstand zwischen dem letzterer und dem Druckelement.
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Das
Referenzelement weist in vorteilhafter Weise ein Rad auf, das fest
mit dem Druckelement verbunden ist, so dass dessen zylindrische
Fläche
im wesentlichen tangential zu einer Schreibebene verläuft, die
ebenfalls durch die schreibseitigen Enden des Druckelements verläuft.
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Der
Steifigkeitsparameter des zuvor erwähnten ersten elastischen Mittels
ist kleiner als der Steifigkeitsparameter des zweiten elastischen
Mittels, so dass in dem Fall das die Dicke der zu bedruckenden Dokumente
innerhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, lediglich die ersten
elastische Mittel in der Lage sind, nachzugeben. In diesem Falle
ist es lediglich das Druckelement, das sich relativ zum Schlitten
bewegt, wohingegen das Gegendruckelement in Ruhe verbleibt. Im Gegensatz
hierzu geben auch die zweiten elastischen Mittel nach, wenn die
Dicke des Dokuments diesen vorgegebenen Wert überschreitet, und dementsprechend
wird auch das Gegendruckelement vom Druckelement bezüglich seiner
anfänglichen
inaktiven Position beabstandet.
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Die
Einrichtung ist daher selbst justierend und erfordert keinerlei
Sensoren oder Servoeinrichtungen, um den Abstand des Druckelements
vom Gegendruckelement, d.h. den Abstand des Druckkopfes vom Anschlag,
zu regulieren.
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Weiterhin
werden die unterschiedlichen Dicken der zu bedruckenden Dokumente
umgehend erkannt, selbst innerhalb der gleichen Druckzeile, wodurch
es der erfindungsgemäßen Einrichtung
erlaubt wird, jedwede Art von Dokumenten zu verarbeiten.
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Demgemäß gibt es
keinerlei Beschränkung, weder
in Hinblick auf die Positionierung des eingebrachten Dokuments,
noch im Hinblick auf die Größe des Dokuments
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Die
Tatsache, dass sich auch das Gegendruckelement elastisch bewegen
kann, nachdem bereits das Druckelement einen gewissen Weg zurückgelegt
hat, bedeutet, dass die mögliche
Einführung eines
besonders dicken Dokuments, wie beispielsweise eines Passes, letztendlich
nicht zu einer Beschädigung
des Druckelements führt,
da die Differenz zwischen der Dicke des Dokuments und dem zuvor
erwähnten Bewegungsweg
durch das Nachgeben des Gegendruckelements absorbiert wird.
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Durch
die Vorrichtung nach der Erfindung wird ebenfalls eine Unterbrechung
der kritischen Druckfrequenzen mit einer dementsprechenden Verringerung
der Lautstärke
erhalten, und die Vorrichtung dämpft
aufgrund der zwei mechanischen Elemente (Druckelement und Gegendruckelement)
die entstehenden Schwingungen rapide.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, die
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen als nicht beschränkende
Beispiele wiedergegeben werden, in denen
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1 eine ebene Ansicht einer Druckeinrichtung
nach der Erfindung;
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2 eine Frontansicht der Einrichtung von 1;
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3 eine linke Seitenansicht von 1;
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4 perspektivische Ansicht der Vorrichtung
von 1;
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5 eine vergrößerte Detailansicht von 4;
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6 eine Explosionsdarstellung der Einrichtung
von 1 zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren weist eine Druckeinrichtung 10 nach der Erfindung
eine feste Struktur 11 auf, die im wesentlichen aus einer
unteren Metallplatte 12, die in der Weise geformt ist,
dass sie eine horizontale Fläche 13 definiert,
auf der sich ein zu bedruckender Druckträger oder ein zu bedruckendes
Dokument abstützen kann,
sowie aus einem oberen Teil 16 besteht. Der letztere umfasst
einen zylindrischen Stab 18, dessen Längsachse horizontal angeordnet
ist, und auf welchem ein Druckschlitten 19 verschiebbar aufgenommen
ist, der durch einen elektrischen Motor herkömmlicher Bauart betätigt wird,
welcher aus diesem Grunde in den Zeichnungen nicht gezeigt ist.
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Auf
dem Druckschlitten 19 ist ein Druckkopf 20 aufgenommen,
der als herkömmlicher
Druckkopf ausgestaltet ist, beispielsweise mit Nadeln vom Typ, wie
sie in der italienischen Patentanmeldung UD 2000A000110 beschrieben
sind, die der Anmelder der vorliegenden Anmeldung am 30. Mai 2000
eingereicht hat.
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Nach
einem charakteristischen Merkmal der Erfindung ist der Druckkopf 20 auf
dem Schlitten 19 mit Hilfe von zwei elastischen Aufhängungen 21 und 22 befestigt,
die an den Seiten des Kopfes 20 angeordnet sind. Genauer
gesagt, weist jede der Aufhängungen 21, 22 eine
Spiralfeder 23, bzw. 25 auf, die koaxial zu einer
zylindrischen Stange 26, bzw. 27 angeordnet ist,
deren äußere Teile
in zugeordneten Sitzen 29 und 30 aufgenommen sind,
die auf horizontalen Querbauteilen 31 und 32 des
Schlittens 19 gebildet sind.
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Ein
Rad 35 ist auf dem Druckkopf 20 drehbar nahe dem
schreibseitigen Ende 36 montiert, in welchem die (in den
Zeichnungen nicht sichtbaren) Schreibelemente, in herkömmlicher
Weise aufgenommen sind. Genauer betrachtet, ist der untere Teil der
zylindrischen Oberfläche
des Rades 35 im Wesentlichen tangential zu, oder geringfügig unterhalb einer
horizontalen Ebene angeordnet, die in gleicher Weise durch die Schreibelemente
des Druckkopfes 20 verläuft.
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In
der Metallplatte 12 ist eine horizontale Kehle oder Nut 40 geformt,
entlang welcher das Ende 36 des Druckkopfes 20 gleitet.
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Zwei
vertikale Platten 41 und 42 sind auf der unteren
Platte 12 an den lateralen Enden der horizontalen Nut 40 montiert,
und sind dazu ausgelegt, einen Gegendruckstab oder einen Anschlag 43 mit einer
im wesentlichen horizontalen oberen Fläche 45 zu tragen.
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Der
Anschlag 43 ist auf den Platten 41 und 42 mit
Hilfe von zwei zweiten elastischen Aufhängungen 51 und 52 montiert,
von denen eine jede eine Spiralfeder 53, bzw. 55 umfasst,
die zwischen einem Stützblock 56 bzw. 57 und
einem Gegendruckblock 59 bzw. 60 zusammengedrückt gehalten
werden, welche an den zugehörigen
lateralen Enden des Gegendruckstabes 43 unterhalb der Fläche 45 aufgenommen
sind.
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Der
Steifigkeitsparameter K1 der Spiralfedern 53 und 55 ist
größer als
der Steifigkeitsparatmeter K1 der Sprialfedern 23 und 25.
In vorteilhafter Weise liegt der Steifigkeitsparameter K1 zwischen ungefähr 0.8 und 2.0 N/mm, insbesondere
1.0 N/mm, wohingegen der Steifigkeitsparameter K2 zwischen
ungefähr
0.6 und 1.2 N/mm, insbesondere 0.8 N/mm liegt.
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Die
Druckeinrichtung 10 weist ebenfalls eine Farbbandkartusche 62 auf,
die vom herkömmlichen Typ
sein kann, und die entnehmbar auf dem oberen Teil 16 der
festen Struktur 11 montiert ist, so dass das Band, das
darin enthalten ist, wenigstens einen Abschnitt aufweist, der während des
Gebrauchs der Druckeinrichtung zwischen den Schreibelementen des
Druckkopfes 20 und dem Gegendruckstab 42 angeordnet
ist.
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Die
zuvor beschriebene Druckeinrichtung 10 funktioniert in
folgender Weise:
Im Ruhezustand sind der Schlitten 19 und
der Druckkopf 20 an einem Ende der festen Struktur 11 außerhalb
der Druckzone positioniert.
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Der
Druckträger 15,
ungeachtet dessen Ausgestaltung und Dicke, ruht auf der oberen Fläche 13 der
Platte 12 und wird dazu veranlasst, sich horizontal bis
zur oberhalb des Gegendruckstabes 43 gelegenen Druckzeile
vor zu bewegen. Dieser Vorschub kann manuell oder automatisch mit
Hilfe von herkömmlichen
Vorschubmitteln erfolgen, welche in den Zeichnungen nicht gezeigt
sind.
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Um
auf dem Druckträger 15 zu
drucken, wird der Druckschlitten 19 entlang der Druckzeile
bewegt. Das Rad 35, welches fest am Druckkopf 20 angeordnet
ist, gleitet auf dem Dokument 15 entlang, detektiert die
relative Dicke des Dokuments und veranlasst entsprechend die vertikale
Bewegung des Kopfes 20 gegenüber dem Schlitten 19 entgegen
der Wirkung der oberen Spiralfedern 23 und 25.
Die feste Verbindung zwischen dem Rad 35 und dem Kopf 20 garantiert
hierbei einen konstanten und vorbestimmten Abstand zwischen den
Druckelementen und der Oberfläche
des darunter liegenden Dokuments 15, welches zu beschreiben
ist, d.h. es gewährleistet
optimale Druckbedingungen.
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Wenn
das Dokument 15 eine Dicke besitzt, die größer als
der vorgegebene Wert im Bereich von einigen Millimetern ist, wird
zusätzlich
zu der vertikalen Bewegung des Kopfes 20 relativ zum Schlitten 19 ebenfalls
die Gegendruckstange 43 entgegen der Wirkung der unteren
Spiralfedern 53 und 55 abgesenkt. Auf diese Weise
wird der durch die Dicke bedingte Versatz zwischen dem Druckkopf 20 und
der Gegendruckstange 43 aufgeteilt.
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Es
versteht sich, das Änderungen
und Ergänzungen
an der zuvor beschriebenen Druckeinrichtung 10 vorgenommen
werden könne,
ohne von den Ansprüchen
abzuweichen. So kann das Rad 35 beispielsweise durch eine
Rutsche ersetzt werden, welche am Druckkopf befestigt ist.
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Obgleich
die Erfindung zuvor mit Bezug auf die spezifischen Beispiele beschrieben
wurde, versteht es sich, dass ein Fachmann hieraus eine Vielzahl
von anderen äquivalenten
Ausführungsformen der
Druckeinrichtung ableiten kann, die allesamt von den Ansprüchen mit
umfasst sind.