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Die
Erfindung betrifft ein Gleitlager für einen Druckkopfwagen, für eine gleitende
Berührung
mit einer Führungsstange.
Die Erfindung bezieht sich außerdem
auf einen Tintenstrahldrucker mit einem solchen Gleitlager für den Druckkopfwagen.
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Ein
Gleitlager für
einen Druckkopfwagen dieser Art ist aus der europäischen Patentanmeldung
EP 1 013 457 A bekannt.
Dieses Gleitlager für
Druckkopfwagen weist ein Metallgehäuse auf, in dem längsverlaufende
Nuten gebildet sind. Diese Nuten sind dazu eingerichtet, längsverlaufende
Kunststoffeinsätze
aufzunehmen, die sich nach innen in Richtung auf die Führungsstange
erstrecken, um mit dieser die Berührungsflächen zu bilden.
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Auf
diesem Gebiet der Technik, auf dem die Genauigkeit der Abtastbewegungen
eines Druckkopfwagens zu einem beträchtlichen Teil die Genauigkeit
des Systems bestimmt, besteht beständig anhaltender Bedarf an
besseren Gleitlagern. Es werden bessere Gleitlager mit besseren
Führungseigenschaften,
weniger Verschleiß der
Berührungsflächen und
weniger Geräuschbildung
benötigt.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein besseres Gleitlager für Druckkopfwagen
zu liefern. Zu diesem Zweck ist ein Gleitlager für Druckkopfwagen gemäß Anspruch
1 erfunden worden. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem Gleitlager für Druckkopfwagen
der Verschleiß reduziert
ist und die Geräuschbildung
vollständig
vermieden oder in einem beträchtlichen
Ausmaß reduziert
ist und die Führungseigenschaften
sehr gut sind. Die Konstruktion dieses Gleitlagers kann auf kostengünstige Weise
umgesetzt werden, und die Führung des
Lagers ist auf wohldefinierte Stellen lokalisiert, so daß die Konstruktion
des Gleitlagers insgesamt für die
spezifische Belastungssituation optimiert werden kann.
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In
einer Ausführungsform
ist die genannte zweite Seite mit Ausnehmungen versehen, die den Ausnehmungen
auf der genannten ersten Seite des Lagerrings gegenüberliegen.
Diese Ausführungsform ist
insofern vorteilhaft, als die Flexibilität des Lagerrings zwischen den
Segmenten zunimmt. Deshalb wird das Einsetzen des Lagerrings in
das Gehäuse vereinfacht,
während
eine gute Funktionalität
erhalten bleibt.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die Wand der Höhlung
mit Ausnehmungen versehen, die den Orten der Ausnehmungen auf der
ersten Seite des Lagerrings gegenüberliegen. Diese Ausführungsform
ermöglicht
erforderlichenfalls ein flexibles Ausweichen des Lagerrings, was
die radiale Flexibilität
der Konstruktion erhöht.
Deshalb kann sich der Lagerring einfacher an die Oberfläche einer
Führungsstange
anpassen, was zu einer besseren Lagerfunktion führt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die zweite Seite mit Ausnehmungen versehen, die den Ausnehmungen
auf der ersten Seite des Lagerrings gegenüberliegen, und die Wand der
Höhlung
weist Ausnehmungen auf, die den Orten der Ausnehmungen auf der ersten
Seite des Lagerrings gegenüberliegen.
Die erhöhte
Flexibilität
des Lagerrings zwischen den Segmenten nimmt zu, während die
Möglichkeit
einer Biegung in Richtung auf die Ausnehmungen in der Wand der Höhlung zunimmt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Lagerflächen
aus Iglidur X hergestellt. Dieses Material, das von der Firma Igus
in Köln
(Deutschland) stammt, hat sich überraschend
als sehr verschleißfest
herausgestellt, wenn es in einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, insbesondere, wenn die Führungsstangen aus rostfreiem
Stahl bestehen. Die Bezeichnung Iglidur X bezieht sich auf ein Material,
dessen Hauptbestandteil ein Poly-Ether-Ether-Keton (PEEK) ist, in
dem Inseln mit einer Größe von einigen
Zehnteln Quadratmikrometern vorhanden sind, welche Inseln eine hohe Konzentration
an Fluoratomen enthalten. Die Verwendung dieses Materials sorgt
auch für
sehr geringen Verschleiß,
selbst nach vielen tausend Kilometern Gleitbeanspruchung, wobei
dieser Verschleiß typischerweise
weniger als ein Zehntel eines Millimeters beträgt.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf einen Tintenstrahldrucker mit einer
Anordnung gemäß einer
der vorstehenden Ausführungsformen.
Ein Tintenstrahldrucker ist eine Druckvorrichtung, die typischerweise
von einer Anordnung zum Bewegen der Druckköpfe in bezug auf das zu bedruckende
Empfangsmaterial Gebrauch macht. Da das Bedrucken dieses Materials
häufig
mit zahlreichen Hin- und Herbewegungen des Wagens über den
Satz der Führungsspangen
verbunden ist, kann eine Anordnung, die das Auftreten von störenden Begleitgeräuschen unterdrückt, und
auch einfach, kostengünstig
und zuverlässig
ist, in einem Drucker dieser Art besonders vorteilhaft eingesetzt
werden.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele
näher erläutert werden.
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1 ist
eine Skizze eines Tintenstrahldruckers mit einer Anordnung gemäß der Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Gleitlagers.
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3 zeigt
das Gleitlager nach 2 in einer Seitenansicht, einschließlich eines
Teils des Wagens und eines dazwischen angeordneten nachgiebigen
Elements.
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4 zeigt ein Gleitlager, das mit Hilfe
einer Blattfeder mit einem Wagen verbunden ist.
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1
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1 zeigt
schematisch einen Tintenstrahldrucker mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung. Bei
dieser Ausführungsform
umfaßt
der Tintenstrahldrucker eine Walze 1 zur Abstützung eines
Substrats 2 und zum Bewegen desselben an vier Druckköpfen 3 vorbei.
Die Walze 1 ist um ihre Achse drehbar, wie durch einen
Pfeil A angegeben wird. Ein Wagen 4 trägt die vier Druckköpfe 3.
Bei dieser Ausführungsform
sind die Druckköpfe
lösbar
an dem Wagen befestigt, doch könnten
sie in einer anderen Ausführungsform
auch permanent an dem Wagen befestigt sein oder sogar eine Einheit
mit diesem Wagen bilden. Der Wagen 4 kann hin- und hergehend
in einer durch den Doppelpfeil B angegebenen Richtung parallel zu
der Walze 1 bewegt werden. Diese Richtung wird als die
Haupt-Abtastrichtung bezeichnet, während die Richtung A die Unterabtastrichtung
ist. Indem die Druckköpfe
in dieser Weise in bezug auf das Substrat 2 bewegt werden,
ist es möglich,
das Substrat 2, z. B. einen Bogen Papier, mit Hilfe der
Druckköpfe 3 vollständig zu
bedrucken. Der Wagen 4 ist auf Führungsstangen 5 und 6 geführt und
durch eine geeignete Einrichtung (nicht gezeigt) angetrieben.
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Der
Wagen ist mit Hilfe von drei Gleitlagern, von denen zwei, die Lager 8 und 9,
auf der vorderen Führungsstange
aufliegen und eines (nicht gezeigt) auf der hinteren Führungsstange
aufliegt, gleitend auf den Führungsstangen
befestigt. Die Lager 8 und 9 sind starr mit dem
Wagen 4 verbunden. Das nicht gezeigte Lager an der hinteren
Führungsstange
ist nachgiebig mit dem Wagen verbunden. Die Position des Wagens
wird durch diese drei Unterstützungspunkte
adäquat
bestimmt. Natürlich
ist es auch möglich,
die vordere Führungsstange
mit einem Gleitlager und die hintere Führungsstange mit zwei Gleitlagern
zu versehen.
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Innerhalb
einer Führungsstange
wird es stets eine unvollkommene Form der Führung geben, z. B. eine lokale
Abweichung in der Dicke der Stange oder ein gewisses Ausmaß an Verbiegung.
Diese Abweichungen werden die Reibung mit einem Gleitla ger erhöhen. Um
dies zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, werden die Lagergehäuse zunächst an
dem Wagen montiert und dann gefräst,
aber noch bevor sie auf ihren Führungsstangen
montiert werden. Die beiden festen Lager auf der vorderen Führungsstange
werden auf diese Weise so weit wie möglich mit der Führungsstange
in Ausrichtung gebracht. Das Gehäuse
des nachgiebig mit dem Wagen verbundenen Gleitlagers wird ebenfalls
vor dem Zusammenbau gefräst.
Zu diesem Zweck muß das
Lager während
des Fräsvorgangs
in bezug auf den Wagen fixiert werden. Nach dem Fräsvorgang
werden die eigentlichen Lagerflächen
in jedes Lagergehäuse eingebaut.
Verbleibende Abweichungen innerhalb einer Führungsstange werden dann durch
Abrieb der Stangen und der Gleitlager reduziert, und einige der Abweichungen
können
durch leichte elastische Verformung all der miteinander zusammenwirkenden Teile
ausgeglichen werden.
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Die
Abweichungen zwischen den beiden Führungsstangen sowie die unvollständige Parallelität lassen
sich jedoch durch solche Fräsbearbeitung, durch
Abrieb und elastische Verformung nur schwer vollständig beseitigen,
weil hier oftmals größere Abweichungen
im Spiel sind. Aus diesem Grund ist das gleitend auf der hinteren
Führungsstange 6 angeordnete
Gleitlager nachgiebig mit dem Wagen verbunden. Diese Nachgiebigkeit
ist von der Art, daß das Gleitlager
eine relativ große
Bewegungsfreiheit in der durch die beiden Führungsstangen gebildeten Ebene hat.
Es wird auch eine gewisse Bewegungsfreiheit in der Ebene parallel
zur Frontfläche
der Druckköpfe 3 (die
die Düsen 7 enthält) geben.
Praktisch keine Bewegung ist in der Haupt-Abtastrichtung B zulässig. Es
sollte klar sein, daß es
im Prinzip auch möglich
ist, die Lager 8 und 9 nachgiebig mit dem Wagen
zu verbinden, und daß das
Lager, das nicht gezeigt ist, in bezug auf den Wagen festgelegt
sein kann. Abweichungen in der Parallelität der Führungsstangen 5 können auch
dann ausgeglichen werden. Bei dieser Konstruktionsweise ist es jedoch
schwieriger, eine Drehung des Wagens in der Ebene zu verhindern,
die zu der durch die Führungsstangen
gehenden Ebene parallel ist.
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In
einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform hat jeder Druckkopf
acht Tintenkanäle (nicht
gezeigt), jeder mit seiner eigenen Düse 7, die zwei Reihen
mit je vier Düsen
rechtwinklig zu Achse der Walze 1 bilden. In einer praktischen
Ausführungsform
des Druckers wird die Anzahl der Tintenkanäle pro Druckkopf um ein Vielfaches
größer sein. Jeder
Tintenkanal hat eine Einrichtung zum Erregen des Tintenkanals (nicht
gezeigt) und eine zugehörige elektrische
Betätigungsschaltung.
Auf diese Weise bilden der Tintenkanal, die genannte Einrichtung
zur Erregung des Tintenkanals und die Betätigungsschaltung eine Einheit,
die dazu dienen kann, Tinten tröpfchen
in Richtung auf die Walze 1 auszustoßen. Wenn die Tintenkanäle bildmäßig erregt
werden, entsteht auf dem Substrat 2 ein aus Tintentröpfchen aufgebautes
Bild.
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Wenn
mit einem Drucker dieser Art, bei dem Tintentröpfchen aus Tintenkanälen ausgestoßen werden,
ein Substrat bedruckt wird, so ist das Substrat oder ein Teil desselben
(gedacht) in feste Stellen aufgeteilt, die ein regelmäßiges Feld
aus Pixelzeilen und Pixelspalten bilden. In einer Ausführungsform verlaufen
die Pixelzeilen rechtwinklig zu den Pixelspalten. Die resultierenden
separaten Stellen können jeweils
mit einem oder mehreren Tintentropfen versehen werden. Die Anzahl
der Stellen pro Längeneinheit
in den Richtungen parallel zu den Pixelzeilen und Pixelspalten wird
als Auflösung
des gedruckten Bildes bezeichnet, angegeben z. B. als 400 × 600 d.p.i. ("dots per inch"; Punkte pro Zoll).
Wenn eine Reihe von Düsen
eines Druckkopfes des Druckers bildmäßig erregt wird, während sich
der Druckkopf in einer Richtung im wesentlichen parallel zu den
Pixelzeilen über
einen Streifen des Substrats bewegt, wobei die Reihe der Düsen im wesentlichen
parallel zu den Pixelspalten verläuft, wie in 1 gezeigt
ist, entsteht auf dem Substrat ein aus Tintentropfen aufgebautes Bild.
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2
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2 zeigt
schematisch ein Gleitlager 8 in perspektivischer Darstellung.
Dieses Lager besteht aus einem Gehäuse 14, dessen Oberseite
mit einer Befestigungseinrichtung 15 versehen ist. Die
letztere ist ihrerseits mit Montagelöchern 30 und 31 versehen,
mit denen das Lager an dem Wagen befestigt werden kann. Löcher 32 und 33 werden
erforderlichenfalls zur vorübergehenden
Fixierung des Lagers benutzt, wenn das Lager einer Fräsbearbeitung
unterzogen werden muß,
wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde. Auf der
Innenseite hat das Gehäuse 14 einen
Lagerring, der aus den Elementen 17 bis 21 aufgebaut
ist. Dieser Ring besteht aus dem Material Iglidur X, hergestellt
von der Firma Igus, Köln
(Deutschland). Der Ring weist Lagerflächen 17 und 18 auf,
die in Gleitberührung
mit einer Führungsstange
stehen, die in der Höhlung
aufgenommen ist, die praktisch von dem Gehäuse 14 umschlossen
ist. Diese Oberflächen
sind durch das Gehäuse
auf der von der Führungsstange
abgewandten Seite abgestützt.
Die Lagerungsfläche
der beiden Lagerflächen zusammen
beträgt
bei dieser Ausführungsform
etwa 100 mm2. Die beiden Lagerflächen liegen
an Oberseite der Führungsstange.
Der optimale Ort dieser Flächen
hängt von
der Gesamtheit der Kräfte
ab, denen der Wagen während
der Bewegung ausgesetzt ist, insbesondere solcher Kräfte, die
nicht auf den Massenmittelpunkt des Wagens wirken. Es ist allgemein
bekannt, wie eine optimale Stellung so berechnet werden kann, daß das Risiko
eines Abhebens des Lagers minimiert wird. Das Element 19 liegt
tiefer in dem Gehäuse,
und wenn das Lager in Gebrauch ist, wird es nicht mit dieser Führungsstange
in Berührung
kommen. Die Elemente 20 und 21 liegen nicht tiefer
in dem Gehäuse,
doch da es keine Abstützung auf
der von der Führungsstange
abgewandten Seite gibt (diese Elemente sind auf der Rückseite
durch eine Höhlung
in dem Lagergehäuse 14 begrenzt), können diese
Elemente ebenso wie das Element 19 nicht als eine Lagerfläche benutzt
werden. Diese Elemente dienen nur dazu, dem Lagerring eine hinreichende
Steifigkeit zu geben, so daß er
in dem Gehäuse 14 montiert
werden kann. Die tieferliegenden Räume zwischen diesen Elementen 19, 20 und 21 und
den Lagerflächen 17 und 18 dienen
zum Austragen von Abriebmaterial.
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Der
Lagerring ist mit Hilfe einer Fixiereinrichtung 16 im Gehäuse 14 befestigt.
Der Ring ist auswechselbar. Das Gehäuse weist auch zwei untere Oberflächen auf,
von denen eine, die Oberfläche 25, gezeigt
ist. Diese Oberflächen
dienen dazu, die Führungsstange
zu umschließen,
werden jedoch im normalen Gebrauch nicht mit der Stange in Berührung kommen.
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3
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In
dieser Figur ist das in 2 gezeigte Gleitlager im Querschnitt
dargestellt, ebenfalls gezeigt ist die Führungsstange 5, mit
der das Lager in Gleitberührung
steht. Es ist zu sehen, daß die
Lagerflächen 17 und 18 mit
der Führungsstange 5 in
Berührung
stehen und daß das
Element 19 etwas tiefer in dem Gehäuse 14 liegt. Die
Elemente 19 und 20 liegen in dieser Figur an der
Führungsstange 5 an,
doch wie zuvor im Zusammenhang mit 2 beschrieben wurde,
sind diese Elemente keine Lagerflächen, da sie auf der von der
Führungsstange
abgewandten Seite nicht durch das Gehäuse 14 abgestützt sind.
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3 zeigt
auch eine Blattfeder 10, die mit einer Befestigungseinrichtung 40 am
Wagen 4 befestigt ist. Infolge dessen hat das Lager eine
relativ große
Bewegungsfreiheit in einer Richtung rechtwinklig zu der Führungsstange.
Aufgrund der Eigensteifigkeit der Feder in der Richtung parallel
zur Führungsstange
ist die Position des Lagers in bezug auf den Wagen in dieser Richtung
im wesentlichen festgelegt.
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4
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4a zeigt
schematisch ein Gleitlager, das mit dem Gleitlager 8 in 2 identisch
ist und das mit seiner Blattfeder 10 an dem Wagen 4 befestigt
ist. Bei dieser Ausführungsform
umfaßt
die Blattfeder 10 ein im wesentlichen rechteckiges Grundelement,
das aus einer dünnen
Metallplatte mit einer Dicke in der Größenodnung von typischerweise
ein bis einigen Zehntel Millimetern hergestellt ist, vorzugsweise
aus Federstahl. Aussparungen 11 und 12 sind so
in dieser Platte gebildet, daß es
eine relativ große
Bewegungsfreiheit des Lagers in bezug auf den Wagen in der Richtung
senkrecht zur Zeichenebene gibt. Die Blattfeder ist an dem Gleitlager
mit Befestigungseinrichtungen 60 und 61 befestigt,
die in den Löchern 30 und 31 angeordnet
sind (nicht gezeigt). An dem Wagen 4 ist die Blattfeder 10 mit
Hilfe der Befestigungseinrichtungen 40 und 41 befestigt.
Da der Wagen eine Ausnehmung hat, die sich an der Stelle der Blattfeder
praktisch über
die gesamte Länge
der Blattfeder erstreckt, ist die Blattfeder nicht zwischen der
Befestigungseinrichtung 15 und dem Wagen eingeschlossen.
Infolge dessen kann das Gleitlager seine Position in bezug auf den
Wagen ändern.
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In 4b ist
die Blattfeder in einer Seitenansicht gezeigt. Zusätzlich zu
den Aussparungen 11 und 12 sind auch Aussparungen 70 und 71 sichtbar, die
zur Aufnahme der Befestigungseinrichtungen 40 und 41 dienen,
wie zuvor beschrieben wurde.