DE69016975T2

DE69016975T2 - Kombinierte Andruckwalze und Wagenführung für einen Drucker.

Info

Publication number: DE69016975T2
Application number: DE69016975T
Authority: DE
Inventors: Kieran B Kelly
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: EP0434327A3; EP0434327A2; EP0434327B1; JPH04135769A; DE69016975D1; US5087141A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Drucker und insbesondere auf einen vereinfachten Mechanismus, der in Verbindung mit Tintenstrahl- und anderen Druckern verwendet werden kann, bei denen ein einzelnes Element die duale Funktion einer Wagenführung und einer Klemmwalze erfüllt.

Hintergrund der Erfindung

Bei den meisten bekannten Druckern, insbesondere bei Anschlagdruckern, fährt der Druckkopfwagen auf einem Paar von parallelen Wagenführungen, während er sich während der Durchführung der Druckfunktion durch die Druckzone vor und zurück bewegt. Die Wagenführungen sind normalerweise starre Stangen, die an ihren Enden im Druckerrahmen verankert sind. Diese Arten von Wagenführungen führen typischerweise durch Lagerflächen, die in gemeinsam gebildeten Öffnungen im Druckkopfwagen gebildet sind. Ein Beispiel eines solchen Geräts findet sich im US-Patent Nummer 4,808,019. Solche Strukturen sind ebenfalls Tintenstrahldruckern zugeordnet, wie es im US-Patent Nummer 4,581,618 gezeigt ist.
Bei anderen Arten von Druckmechanismen, insbesondere bei Nicht-Anschlagsdruckern, wie zum Beispiel Tintenstrahldruckern, führt lediglich eine Wagenführung durch gemeinsam gebildete Öffnungen im Druckkopfwagen, und eine getrennte Fläche des Druckkopfwagens ruht in gleitendem Kontakt auf einer Oberfläche einer weiteren Wagenführung. Das Gewicht des Druckkopfwagens bewirkt eine Vorbelastung des Wagens gegenüber der anderen Wagenführung. Dies stellt einen konstanten Kontakt und eine ordnungsgemäße Ausrichtung des Druckkopfes mit dem Druckerrahmen sicher, an dem diese Wagenführungen wiederum fest befestigt sind. Obwohl eine Drehung des Druckkopfwagens um die erste Wagenführung gestattet sein kann, tritt dies während des Druckbetriebs selten auf. Ein Beispiel einer solchen Struktur findet sich im US-Patent 4,872,026.
Bei beiden Arten der oben beschriebenen Druckmechanismen nach dem Stand der Technik ist ein Satz von Walzen erforderlich, um Papier aus einer Zuführung zu entnehmen und das Papier der Druckzone zuzuführen. Typischerweise wird diese Funktion durch eine oder mehrere Klemmwalzen in Verbindung mit einer Antriebswalze durchgeführt. Diese Klemmwalzen sind von den oben beschriebenen Wagenführungen getrennt. Folglich sind zwei getrennte Mechanisinen erforderlich, um die Funktionen der Führung des Druckkopfwagens und des Zuführens des Papiers an die Druckzone durchzuführen. Das Ergebnis ist ein relativ großer und komplexer Mechanismus.
Weiterhin sind bei diesen oben beschriebenen Druckmechanismen nach dem Stand der Technik sowohl die Wagenführungen als auch die Schreibwalzen an dem Druckerrahmen befestigt, so daß die Positionen des Druckkopfs und die Seite des Papiers, die gegenüber der bedruckbaren Seite liegt, ebenfalls bezüglich des Rahmens fest sind. Ein Nachteil dieser Druckmechanismen besteht darin, daß während der Druckkopf mit der Schreibwalze ausgerichtet ist, dieser nicht notwendigerweise mit der bedruckbaren Oberfläche des Papiers oder eines anderen Druckmediums ausgerichtet ist. Deshalb ist es schwierig, auf Papieren mit unterschiedlichen Dicken oder Gewichten, wie zum Beispiel Briefumschlägen, zu drucken, weil es nicht möglich ist, die Beabstandung zwischen dem Druckkopf und dem Papier mit sich ändernder Papierdicke leicht zu steuern. Der Anwender kann lediglich die Beabstandung vom Druckkopf zur Schreibwalze durch Durchführen zeitaufwendiger Einstellungen von Hand ändern. Folglich wird der Anwender bei Maschinen nach dem Stand der Technik mit der Möglichkeit konfrontiert, lediglich auf ein Papier mit einem vorgegebenen Gewicht zu drucken, oder eine Reduzierung der Druckqualität in Kauf zu nehmen, wenn Papiere mit unterschiedlichem Gewicht verwendet werden.
Überdies existieren bei solchen Druckmechanismen nach dem Stand der Technik eine große Anzahl von Teilen, die, wenn sie zusammengebaut sind, die Beabstandung zwischen dem Druckkopf und der Schreibwalze bestimmen. Da jedes Teil eine ihm zugeordnete Herstellungstoleranz aufweist, erschwert es diese relativ große Anzahl von Teilen, die Beabstandung vom Druckkopf zur Schreibwalze zu steuern. Diese Probleme sind besonders bei Tintenstrahldruckern akut, bei denen es wichtig ist, daß der Druckkopf genau mit dem Papier ausgerichtet ist.
Bei den oben beschriebenen etwas komplexen Druckern nach dem Stand der Technik bestehen verschiedene Möglichkeiten, daß sich das Papier während des Druckbetriebs staut, und aufgrund der Komplexität des Druckers ist es häufig schwierig, einen solchen Papierstau ohne weiteres zu beseitigen.
Die JP-A-59114081 offenbart einen Drucker, bei dem ein Papiergriffhebel einer Zuführungswalze eingefahren wird, wenn eine Klemmwalze gegen die Zuführungswalze gedrückt wird. Dieses Dokument schließt die Merkmale ein, die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben sind.
Die Erfindung hat folgende Aufgaben:
a) Schaffen eines einfacheren Druckmechanismusses;
b) Schaffen eines Druckmechanismus, bei dem der Druckkopf genau und automatisch mit der bedruckbaren Oberfläche des Papiers ausgerichtet ist, um eine Anpassung auf Papiere mit unterschiedlichen Gewichten zu ermöglichen;
c) Schaffen eines kompakten und preisgünstigen Druckers; und
d) Vereinfachen der Papierzuführung bei einem Druckmechanismus.
Diese und andere Aufgaben werden in Übereinstimmung mit der Erfindung, die durch Patentanspruch 1 definiert ist, gelöst.
Bei der Erfindung schafft ein einzelnes Element die duale Funktion einer Führung für den Druckkopfwagen und einer Klemmwalze.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung reitet der Druckkopfwagen entlang einer Wagenführungsstange, die fest an dem Maschinenrahmen befestigt ist. Die Wagenführungsstange führt durch eine Öffnung, die eine Lagerfläche im Wagen enthält, so daß der Wagen sich um die Wagenführungsstange drehen kann. Eine Walze ist vorgesehen, die die duale Funktion einer zweiten Wagenführung und einer Klemmwalze erfüllt, und in Verbindung mit der Antriebswalze wirksam ist, um Papier in die Druckzone zuzuführen. Eine untere Oberfläche des Druckkopfwagens ruht auf dieser Walze an einer Position, die von der Wagenführungsstange beabstandet ist. Die untere Oberfläche des Druckkopfwagens fährt in Kontakt entlang der Walze, während sich der Druckkopfwagen lateral bewegt, um den Druckprozeß durchzuführen. Typischerweise ist eine zugeordnete Kontaktfläche auf der unteren Oberfläche des Wagens vorgesehen, um die Ausrichtung und Bewegung des Wagens bezüglich der Walze zu vereinfachen. Diese Kontaktfläche kann in dem Wagen eingebaut sein, oder sie kann als eine getrennte Kontaktfläche aus einem geeigneten Material mit geringer Reibung vorgesehen sein, das an dem Wagen befestigt wird. Die Walze ist gegenüber der Antriebswalze federvorgespannt, so daß diese kontinuierlich in Richtung der Antriebswalze gezwungen ist, um die Funktion einer Klemmwalze durchzuführen.
Der Schwerpunkt des Druckkopfwagens ist oberhalb der Walze angeordnet und von der Wagenführungsstange beabstandet, so daß der Wagen immer nach unten auf einer Oberfläche der Walze vorgeladen ist. Die Wagenführungsstange kann entweder auf derselben Seite des Wagens wie die Walze angeordnet sein, oder auf einer Seite des Wagens, die der Walze gegenüberliegt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Wagenführungsstange auf derselben Seite des Wagens wie die Walze angeordnet, der Papierzuführung gegenüberliegend, und die Walze ist unterhalb der Wagenführungsstange angeordnet. Diese Anordnung reduziert die horizontale Entfernung von der Wagenführungsstange zum Druckkopf. Auf diese Art haben Vibrationen, die durch die Bewegung des Wagens und durch die Druckoperation hervorgerufen werden, einen kleinen Hebelarm, der eine geringe Drehbewegung des Druckkopfes um die Wagenführungsstange erzeugt. Folglich bleibt die tatsächliche Position des Druckkopfs sehr nahe bei der erwarteten Position, relativ zu dem Papier, unabhängig von unvermeidbaren Vibrationen.
Nachdem die Walze gegenüber der Antriebswalze federvorgespannt ist, werden Änderungen der Papierdicke oder die Verwendung von Briefumschlägen ohne weiteres angepaßt. Die Bewegung der Walze bezüglich der Antriebswalze, die aus den unterschiedlichen Papierdicken resultiert, veranlaßt den Druckkopfwagen dazu, sich um die Wagenführungsstange zu drehen. Diese Bewegung verändert die Beabstandung zwischen dem Druckkopf und der Schreibwalze gemäß der Dicke des Papiers, so daß eine geeignete Ausrichtung des Druckkopfs mit dem Papier automatisch ohne besondere Einstellung beibehalten wird. Folglich wird die Druckqualität unabhängig von der Dicke des verwendeten Papiers nicht beeinflußt.
Während der vorhergehende Mechanismus für Tintenstrahldrucker am geeignetsten ist, kann er ebenfalls in Verbindung mit Anschlagdruckern verwendet werden. In diesem Fall wird die Federvorladung des Wagens gegenüber der Walze bevorzugt, um die Bewegung des Wagens während des Druckprozesses zu minimieren, um die geeignete Ausrichtung des Druckkopfes mit dem Papier beizubehalten.
Es wird bevorzugt, daß das Papier der Antriebswalze und Walze unter einem Winkel bezüglich der Horizontalen zugeführt wird. Dies erzeugt einen Bogen im Papier, was den Effekt der Versteifung und Abflachung dieses gegenüber der Schreibwalze hat, was hilfreich ist, um eine genaue Beabstandung zwischen dem Papier und dem Druckkopf beizubehalten, während sich der Druckkopf über die Fläche, auf der der Druck durchgeführt wird, hin und her bewegt. Ein horizontales Zuführungssystem könnte jedoch in Verbindung mit dieser Erfindung ebenfalls verwendet werden.
Die vorhergehende Erfindung schafft einen vereinfachten Drucker, der eine reduzierte Komplexität, Kosten und Raumanforderungen aufweist. Zusätzlich wird die automatische Einstellung der Beabstandung zwischen dem Druckkopf und dem Papier ermöglicht, wenn Papiere mit unterschiedlichem Gewicht verwendet werden, oder wenn Briefumschläge bedruckt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Aufgaben, Vorteile und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden, in denen:
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Druckermechanismus, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung der Antriebswalze, der Klemmwalze, der Wagenführung und des Druckkopfwagens aus Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Draufsichtdarstellung der Vorrichtung aus Fig. 2 von der rechten Seite,
Fig. 4 ist eine Draufsichtdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Anordnung aus Fig. 2 von der rechten Seite;
Fig. 5 ist eine teilweise Draufsichtsdarstellung, die eine bevorzugte Anordnung der Antriebswalze und der Klemmwalze dieser Erfindung von der Seite zeigt;
Fig. 6 ist teilweise Draufsichtsdarstellung, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung der Antriebswalze und der Klemmwalze dieser Erfindung von der Seite zeigt;
Fig. 7 ist eine teilweise Draufsichtsdarstellung, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung der Antriebswalze und der Klemmwalze dieser Erfindung von der Seite zeigt;
Fig. 8 ist eine teilweise Draufsichtsdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung von der Seite; und
Fig. 9 ist eine teilweise Draufsichtsdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels dieser Erfindung von der Seite.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Anhand der Zeichnungen und insbesondere der Fig. 1 und 2 wird ein Ausführungsbeispiel des Druckers 10 dieser Erfindung beschrieben. Der Drucker 10 schließt eine Druckmediumzuführungsstation 52, einen Mediumauffangbehälter 53, einen Rahmen 12, Antriebswalzen 14, eine Wagenführungsstange 16, Walzen 18 und einen Druckkopfwagen 20 ein.
Zwei oder mehr Antriebsrollen 14 sind auf einer Papierantriebswelle 22 befestigt, deren Enden in Achslagern gehalten sind, die im Rahmen 12 angeordnet sind. Die Antriebswelle 22 und folglich die Antriebswalzen 14 können auf irgendeine bekannte Art durch einen Papierantriebsmotor 26 getrieben werden. Der Papierantriebsmotor 26 kann direkt mit einem Zahnrad 21 auf der Antriebswelle 22 verbunden sein, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, oder er kann durch irgend eine andere Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) auf eine Art, die Fachleuten bekannt ist, mit der Antriebswelle 22 verbunden sein. Der Papierantriebsmotor 26 und folglich die Bewegung der Antriebswalzen 14 sind durch einen Mikroprozessor 29 auf eine für Fachleute bekannte Art gesteuert.
Der Druckkopfwagen 20 schließt einen Druckkopf 32 ein und bewegt sich entlang der Wagenführungsstange 16 und der Walze 18. Der Mikroprozessor 29 ist durch eine flexible elektrische Verbindung 28 mit dem Wagen 20 verbunden und dadurch mit dem Druckkopf 32. Der Mikroprozessor 29 kann ebenfalls einen Wagenmotor 30 steuern, der den Wagen 20 antreibt. Eine Schreibwalze 38 ist direkt unterhalb des Druckkopfs 32 entlang dessen Bewegungsweg angeordnet. Der Drucker 10 kann mit vielen Arten von Druckköpfen betrieben werden, wenn die Wagenschnittstellen kompatibel sind, einschließlich mit piezoelektrischen Tintenstrahl-, termischen Tintenstrahl- und Anschlagdruckköpfen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es in den Fig. 1 und 2 beispielhaft dargestellt ist, ist der Druckkopf 32 auf einer ersetzbaren Druckkartusche 34 angeordnet, und ist ein Tintenstrahldruckkopf, wie zum Beispiel ein termischer Tintenstrahldruckkopf. Der Tintenstrahldrucker, der illustrativ in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist von der Art, die auf ein Druckmedium 36 in einer im wesentlichen horizontalen Ebene druckt, obwohl diese Erfindung nicht auf Tintenstrahldrucker oder horizontale Drucker beschränkt ist.
Der Druckkopfwagen 20 schließt ein Paar von ausgerichteten Vorsprüngen 40 ein, die sich von diesem nach außen erstrecken. Jeder Vorsprung 40 schließt eine Öffnung 42 ein, die mit der Öffnung 42 im anderen Vorsprung ausgerichtet ist, und die Wagenstange 16 führt durch beide Öffnungen 42, um den Druckkopfwagen 20 zu führen. Eng passende Lagerflächen sind in jeder Öffnung 42 in jedem Vorsprung 40 vorgesehen, um die präzise, weiche und nahezu reibungslose Bewegung des Druckkopfwagens 20 entlang der Wagenführungsstange 16 zu vereinfachen. Die Lager ermöglichen es dem Wagen 20 auch, sich um die Wagenführungsstange 16 zu drehen, wenn ein ausreichendes Drehmoment an den Wagen 20 angelegt ist. Auf einer unteren, hinteren Oberfläche des Druckkopfwagens 20 ist eine bestimmte Kontaktfläche 44 angeordnet, die entweder als ein Teil des Wagens 20 gebildet ist, oder die als eine getrennte Kontaktfläche aus einem geeigneten Material mit niedriger Reibung, die an dem Wagen 20 befestigt ist, vorgesehen ist. Die Kontaktfläche 44 ruht in kontinuierlichem Kontakt auf der Walze 18. Die Kontaktfläche 44 erstreckt sich typischerweise entlang eines Abschnitts der Breite des Druckkopfwagens 20 und schafft die einzige Kontaktfläche zwischen dem Druckkopfwagen 20 und der Walze 18.
Die Walze 18 wird nun insbesondere anhand der Fig. 2 und 3 genauer beschrieben. Die Walze 18 erfüllt zwei Funktionen: sie dient als eine Klemmwalze, um das Zuführen von Papier oder einem anderen Druckmedium 36 zu der Druckzone zu erleichtern, und sie dient als Führung für die Bewegung des Druckkopfwagens 20. Die Walze 18 ist an ihren Enden 48 in Schlitzen 46 im Rahmen 12 drehbar befestigt. Ein Paar von Federn 50, eine an jedem Ende 48, lädt die Walze gegenüber den Antriebswalzen 14 vor, so daß die Walze 18 in direktem Kontakt mit den Antriebswalzen 14 ist, wenn kein Medium 36 zwischen diesen angeordnet ist, und die Walze 18 fängt das Druckmedium 36 zwischen der Walze 18 und den Antriebswalzen 14 in einer Klemmfläche 60 während des Druckbetriebs.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jede Feder 50 eine Torsionsfeder, wie es in Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Die Torsionsfeder 50 schließt einen gewundenen Abschnitt 70 ein, der über einem Befestigungsstift 72, der am Rahmen 12 befestigt ist, geschoben wird. Ein Ende der Feder 50 ruht in Kontakt mit einem Stopstift 74, während das andere Ende einen gebogenen Abschnitt 76 hat, der in Kontakt mit dem Ende 48 der Walze 18 ruht, um die Walze 18 nach unten in die Schlitze 46 und gegen die Antriebswalzen 14 vorzuspannen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, kann eine Blattfeder 80 verwendet werden, um dieselbe Funktion wie die Feder 50 durchzuführen. Ähnliche Bezugszeichen werden für ähnliche Teile verwendet, wo dies möglich ist. Die Blattfeder 80 ist an einem Ende an einer Befestigungsvorrichtung 82 befestigt, die am Rahmen 12 befestigt ist, während das andere Ende 84 in direktem Kontakt mit den Enden 48 der Walze 18 ruht. Bei einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) kann eine Blattfeder oder eine Torsionsfeder in Verbindung mit der Welle 22, die in einem Schlitz befestigt ist, verwendet werden, um die Antriebswalzen 14 gegenüber der Walze 18, die in festen Lagern im Rahmen 12 befestigt ist, vorzuspannen.
Die Walze 18 kann durch irgendeinen einer Anzahl von bekannten Mechanismen angetrieben werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigt ist, wird die Walze 18 durch die Antriebswalzen 14 gedreht. Wenn kein Papier vorhanden ist, ist die Reibung zwischen der Walze 18 und den Antriebswalzen 14 ausreichend groß, daß die Drehung der Antriebswalzen 14 durch die Welle 22 eine ähnliche aber entgegengesetzte Drehung der Walze 18 um ihre Achse erzeugt. Wenn das Druckmedium 36 zwischen der Walze 18 und den Antriebswalzen 14 angeordnet ist, ist die Reibung zwischen dem Medium 36 und der Walze 18 im allgemeinen ausreichend, um die Drehung der Walze 18 zu erzeugen. Sogar wenn die Reibung zwischen dem Medium 36 und der Walze 18 nicht ausreichend ist, um eine Drehung der Walze 18 zu erzeugen, wird das Medium 36 immer noch genau zugeführt, solange der erzeugte Reibungswiderstand nicht ausreichend ist, um zu veranlassen, daß das Medium 36 relativ zu den Antriebswalzen 14 rutscht, nachdem die Antriebswalzen 14 das Zuführen des Druckmediums regulieren.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel können Zahnräder, die die Welle 22 mit der Walze 18 verbinden, verwendet werden, um die Drehung der Walze 18 zu erzeugen. Bei einem Beispiel, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, greift ein Zahnrad 21, das an einem Ende der Welle 22 angeordnet ist, direkt mit einem Zahnrad 86, das an einem Ende 48 der Walze 18 angeordnet ist, ineinander. Typischerweise hat die Welle 22 ein Zahnrad 21, das lediglich an einem Ende dieser angeordnet ist, obwohl Zahnräder an beiden Enden der Welle 22 und der Walze 18 angeordnet sein können. Alternativ können die Zahnräder 86 und 21 durch eine geradzahlige Anzahl von Leerlaufzahnrädern 88 verbunden sein, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, die zwei Zahnräder 88 als ein typisches Beispiel darstellt. Eine geradzahlige Anzahl von Leerlaufzahnrädern 88 ist erforderlich, um die erwünschte entgegengesetzte Drehung der Walzen 14 und der Walze 18 zu erzeugen. Unabhängig vom verwendeten Antriebsmechanismus sollten die Zahnräder 21 und 86 ausgewählt sein, so daß die Walze 18 etwa dieselbe Oberflächengeschwindigkeit aufweist wie die Antriebswalzen 14. Ob die Wellen nicht mit Zahnrädern gekoppelt sind, oder ob Zahnräder 21 und 86 direkt verbunden sind, oder ob Leerlaufzahnräder 88 verwendet werden, oder ob ein anderes Verfahren der Verbindung verwendet wird, hängt von der bestimmten Ausführung des Druckers ab.
Die Position der Walze 18 am Umfang der Antriebswalzen 14 hängt vom Winkel Θ (Fig. 8) ab, mit dem das Druckmedium 36 den Antriebswalzen 14 zugeführt wird, und kann durch einen Fachmann abhängig von der bestimmten Ausführung dieser Erfindung ohne weiteres bestimmt werden. Ein Winkel von Θ = 60 Grad wird für das gezeigte Ausführungsbeispiel bevorzugt. Die Antriebswalzen 14 umfassen typischerweise ein synthetisches Gummimaterial, das zum Treiben von Papier und zur Erzeugung der erwünschten Reibungsverbindung zwischen den Antriebswalzen 14 und dem Druckmedium 16 geeignet ist.
Die Wagenführungsstange 16 ist von der Walze 18 und den Antriebswalzen 14 beabstandet und angeordnet, so daß die Stange 16 vom Schwerpunkt des Druckkopfwagens 20 beabstandet ist. Die Walze 18 ist ebenfalls bevorzugterweise derart angeordnet, daß das Gewicht des Wagens 20 den Wagen 20 auf die Walze 18 vorlädt, so daß die Kontaktfläche 44 und die Walze 18 in einen kontinuierlichen Kontakt gezwungen werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Schwerpunkt des Wagens 20 bei oder oberhalb der Walze 18 angeordnet. Für einen Tintenstrahldrucker ist das Gewicht des Druckkopfwagens im allgemeinen ausreichend, um diesen kontinuierlichen Kontakt beizubehalten. Wenn jedoch ein Anschlagdrucker verwendet wird, kann ein Federsystem oder eine andere Vorspannungseinrichtung (nicht dargestellt) erforderlich sein, um den Kontakt zwischen der Kontaktfläche 44 und der Walze 18 wahrend des Druckbetriebs beizubehalten. Der kontinuierliche Kontakt zwischen der Walze 18 und der Kontaktfläche 44 stellt sicher, daß der Druckkopf 32 immer ordnungsgemäß mit dem Druckmedium 36 in der Druckzone ausgerichtet ist. Die ordnungsgemäße Ausrichtung ist wichtig, um ein hochqualitatives Druckprodukt zu schaffen, insbesondere bei Tintenstrahldruckern.
Bevorzugterweise ist, obwohl es nicht notwendig ist, die Walze 18 unterhalb der Stange 16 angeordnet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 1, 2 und 8 gezeigt ist, ist die Stange 16 auf derselben Seite des Wagens 20 wie die Walze 18 angeordnet. Typischerweise ist die Stange 16 ebenfalls auf derselben Seite des Wagens wie die Zuführungsstation 52 angeordnet, obwohl die Ausrichtung der Stange 16 bezüglich der Zuführungsstation 52 nicht wichtig ist und primär von anderen Entwurfsmerkmalen des Druckers abhängt, wie zum Beispiel den erwünschten relativen Orten für die Papierzuführungsstation 52 und den Auffangbehälter 53.
Dem Druckkopfwagen 20 wird ermöglicht, sich um die Wagenführungsstange 16 bei den Öffnungen 42 zu drehen, wenn ein ausreichendes Drehmoment am Wagen 20 angelegt ist. Wenn folglich die Rolle 18 von den Antriebsrollen 14 angehoben wird, wird der Wagen 20 bei der Kontaktfläche 44 ebenfalls angehoben, wobei der Wagen 20 um die Stange 16 dreht, und umgekehrt wird, wenn sich die Walze 18 in Richtung der Antriebswalzen 14 bewegt, der Wagen 20 bei der Kontaktfläche 44 abgesenkt. Wenn den Antriebswalzen 14 und der Walze 18 Papier aus der Papierzuführungsstation 52 im Klemmbereich 60 zugeführt wird, wird die Walze 18 von den Antriebswalzen 14 weggezwungen, und die Beabstandung zwischen der Walze 18 und den Walzen 14 nimmt zu, wobei der Betrag der Beabstandung eine Funktion der Papierdicke ist. Veränderungen der Beabstandung zwischen der Walze 18 und den Walzen 14 verursachen entsprechende, aber kleinere Änderungen der Beabstandung zwischen dem Druckkopf 32 und der Schreibwalze 38. Es wird jedoch eine geringe oder keine Änderung der Beabstandung zwischen dem Druckkopf 32 und dem Druckmedium 36 durch eine Änderung der Beabstandung zwischen den Walzen 18 und deren Walzen 14 erzeugt, so daß die Beabstandung zwischen dem Druckkopf 32 und dem Druckmedium 36 innerhalb der erwünschten Toleranzen für Papiere mit unterschiedlichen Dicken beibehalten wird.
Jegliche bekannte Art von Zuführungsstation 52 oder Auffangbehälter 53 kann in Verbindung mit dieser Erfindung verwendet werden. Der Zuführungsmechanismus kann entweder eine kontinuierliche Papierzuführungs-, eine manuelle Zuführungs- oder eine automatische Einzelblattzuführungsvorrichtung sein, die allen Fachleuten bekannt sind. In jedem Fall wird es bevorzugt, daß ein Papier oder ein kontinuierliches Medium 36 um die Walze 18 herum, durch den Klemmbereich 60 und auf die Schreibwalze 38 in einer nicht-linearen Art zugeführt wird, so daß ein Bogen im Druckmedium 36 geschaffen wird, während es von der Zuführungsstation 52 zur Schreibwalze 38 läuft. Der Winkel Θ dieses Bogens liegt bevorzugterweise zwischen 15 Grad und 60 Grad (siehe Fig. 8). Dieser Bogen oder diese Änderung der Richtung wird durch die Anordnung der Zuführungsstation 52, der Antriebswalzen 14, der Walze 18 und der Schreibwalze 38 verursacht. Der Bogen im Medium 36 hilft beim Geradeziehen und Einebenen des Mediums gegenüber der Schreibwalze 38, so daß die Beabstandung zwischen dem Druckkopf 32 und dem Medium 36 genau und konsistent ist, wenn sich der Druckkopf 32 über die Fläche, auf der das Drucken durchgeführt wird, hin und her bewegt. Das Vorsehen des Bogens und das Ausrichten des Druckmediums 36 und des Druckkopfs 32 mit demselben Teil, nämlich der Walze 18, führt zu einer im wesentlichen konsistenten Druckqualität von einem Blatt des Druckmediums zum nächsten, unabhängig von der Mediendicke oder von Teiltoleranzen.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist in Fig. 9 gezeigt. Ähnliche Bezugszeichen werden für ähnliche Teile verwendet, wo dies möglich ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge 40 und die Wagenführungsstange 60 der Ausführungsbeispiele aus den Fig. 1, 2 und 8 durch Vorsprünge 54 bzw. eine Wagenführungsstange 56 ersetzt. Während die Vorsprünge 40 und die Wagenführungsstange 16 auf derselben Seite des Druckkopfwagens 20 wie die Walze 18 angeordnet waren, sind die Vorsprünge 54 und die Wagenführungsstange 56 auf einer Seite des Druckkopfwagens 20 angeordnet, die der Walze 18 gegenüberliegt, und sind typischerweise, obwohl es nicht notwendig ist, von der Papierzuführungsstation 52 abgewandt. Die Wagenführungsstange 56 führt durch zugeordnete Lagerflächen innerhalb einer Öffnung 58 in jedem Vorsprung 54 und ist im Rahmen 12 verankert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwerpunkt des Druckkopfwagens 20 zwischen der Walze 18 und der Wagenführungsstange 56 angeordnet. Der Schwerpunkt des Druckkopfwagens ist, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, bevorzugterweise oberhalb der Walze 18 angeordnet und ist von der Stange 56 beabstandet. Auf diese Art lädt das Gewicht des Druckkopfwagens 20 die Kontaktfläche 44 des Wagens 20 wiederum gegenüber der Walze 18 vor. Bezüglich aller anderen Aspekte ist das Ausführungsbeispiel der Fig. 9 identisch zu dem in Fig. 1, 2 und 8.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1, 2 und 8 wird für bestimmte Arten von Druckern bevorzugt, insbesondere für Tintenstrahldrucker. Bei einem Tintenstrahldrucker werden viele der Vibrationen, die im Druckkopfwagen 20 beobachtet werden, durch eine Reibung zwischen der Walze 18 und Kontaktfläche 44 hervorgerufen. Bei der Konfiguration, die in Fig. 1, 2 und 8 gezeigt ist, bei denen die Walze 18 unterhalb der Stange 16 angeordnet ist, ist die horizontale Entfernung von der Stange 16 zum Druckkopf 32 klein. Auf diese Art haben Vibrationen, die aus der Bewegung des Druckkopfwagens 20 und aus dem Druckbetrieb resultieren, einen kleinen Hebelarm, wodurch eine kleine Drehbewegung des Druckkopfs 32 um die Stange 16 erzeugt wird. Folglich bleibt die wahre Position des Druckkopfs 32 sehr nahe an der erwarteten Position, relativ zum Medium 36, unabhängig von unvermeidbaren Vibrationen. Folglich ist eine hohe Druckqualität sichergestellt.
Umgekehrt ist bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 9 der Hebelarm zwischen dem Drehpunkt, der Stange 56 und der Walze 18 größer als bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, 2 und 8, so daß Vibrationen oder Reibungseffekte eine größere horizontale Bewegung des Druckkopfs 32 bezüglich des Mediums 38 hervorrufen werden. Obwohl nicht erwartet wird, daß solche Vibrationsauswirkungen ernsthafte Probleme bei irgendeinem Ausführungsbeispiel hervorrufen werden, ist es wahrscheinlich, daß bessere Ergebnisse für Tintenstrahldrucker mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, 2 und 8 erreicht werden als mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 9 kann für andere Arten von Druckern bevorzugt werden.
In dem Fall eines Anschlagdruckers erlegt der Anschlag des Druckkopfs auf dem Druckmedium dem Druckkopfwagen 20 direkt oberhalb der Schreibwalze 38 eine nach oben gerichtete Reaktionskraft auf, wodurch ein Drehmoment an den Druckkopfwagen 20 um die Stange 16 oder die Stange 56 angelegt wird, abhängig davon, ob das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1, 2 und 8 oder das aus Fig. 9 verwendet wird. Wie bereits vorher angegeben wurde, wird bei einem solchen Anschlagdrucker eine Einrichtung (nicht gezeigt) zum Vorspannen des Druckkopfwagens 20 nach unten gegen die Walze 18 verwendet, um diesen Reaktionskräften, die durch den Druckprozeß hervorgerufen werden, entgegen zu wirken.
Der Betrieb des Ausführungsbeispiels der Fig. 1, 2 und 8 wird nun beschrieben. Ein Druckmedium, wie zum Beispiel ein Papier, wird von der Zuführungsstation 52 in den Drucker entweder als einzelnes Papier, diskrete Papiere oder als ein kontinuierliches Papier eingeführt. Dieses Medium wird in den Klemmbereich 60 zwischen der Walze 18 und der Antriebswalze 14 eingeführt, wo es durch die Walzen 14 und 18 ergriffen wird. Der bevorzugte Zuführwinkel bezüglich der Horizontalen beträgt etwa 60 Grad, wenn die Schreibwalze 38 etwa in einer horizontalen Ausrichtung befindet. Der Zuführwinkel kann jedoch jeglicher Winkel sein, der kleiner als 60 Grad ist, einschließlich 0 Grad. Zuführungswinkel größer als 60 Grad sind ebenfalls zulässig.
Während das Papier durch den Klemmbereich 60 hindurchläuft, wird das Papier mit einem Bogen versehen. Wenn dieses Papier der Schreibwalze 38 nähert, wird es etwas nach unten geneigt und die Schreibwalze 38 zwingt das Papier in eine horizontale Ausrichtung. Der Druckkopfwagen 20 wird durch den Motor 30 an die erwünschte Position, an der der Druckbetrieb durchgeführt wird, gefahren. Der Druckkopfwagen 20 fährt entlang der Wagenstange 16 mit der Kontaktfläche 44 in Kontakt mit der Walze 18. Da der Schwerpunkt des Wagens 20 oberhalb der Walze 18 angeordnet ist, und von der Wagenstange 16 beabstandet ist, und da die Stange 16 von der Walze 18 beabstandet ist, ist das Gewicht des Druckkopfwagens 20 ausreichend, um die Kontaktfläche 44 gegenüber der Walze 18 vorzuladen. Wenn das Druckmedium 36 in den Klemmbereich 60 eintritt, zwingt die Dicke des Mediums 38 die Walze 18 nach oben, weg von den Antriebswalzen 14, gegen die Vorspannung der Federn 50. Die nach oben gerichtete Bewegung der Walze 18 zwingt den Druckkopfwagen 20 nach oben, wobei der Wagen 20 sich um die Stange 16 dreht. Diese nach oben gerichtete Drehung des Wagens 20 erhöht die Beabstandung zwischen dem Druckkopf 32 und der Schreibwalze 38, so daß die Beabstandung zwischen dem Druckkopf 32 und der Oberfläche des Druckmediums 36 für unterschiedliche Dicken des Druckmediums relativ gleich bleiben, während es über die Schreibwalze 38 läuft. Auf diese Art wird die erwünschte Ausrichtung des Druckmediums 36 mit dem Druckkopf 32 während des Druckbetriebs beibehalten, unabhängig von der Dicke des Mediums 36.
Die vorhergehende Erfindung ermöglicht es, daß ein Drucker, insbesondere ein Tintenstrahldrucker, einen kompakteren und vereinfachteren Aufbau aufweist. Zusätzlich ermöglicht diese Erfindung die automatische Beibehaltung der ordnungsgemäßen Ausrichtung zwischen der Druckoberfläche des Druckmediums 36 und dem Druckkopf 32, unabhängig von der Dicke des Druckmediums 36, wodurch die Notwendigkeit der Durchführung manueller Einstellungen für unterschiedliche Arten von Druckmedien vermieden wird. Weiterhin ermöglicht diese Erfindung eine genauere Beabstandung zwischen dem Druckkopf 32 und der bedruckbaren Oberfläche des Mediums 36 durch Reduzieren der Anzahl von Teilen, die bei der Erzeugung der Beabstandung eingeschlossen sind. Da der Drucker kleiner ist und weniger komplex ist, ist er leichter zu reparieren, und Papierstaus treten mit geringerer Wahrscheinlichkeit auf und können leichter korrigiert werden.
In Anbetracht der obigen Beschreibung ist es wahrscheinlich, daß Veränderungen und Verbesserungen für Fachleute offensichtlich sind, die sich innerhalb des Umfangs dieser Erfindung befinden. Die obige Beschreibung dient lediglich als Beispiel, wobei der Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Drucken auf einem Druckmedium, die folgende Merkmale aufweist:

einen Rahmen (12);

einen Druckkopfwagen (20) mit einem Druckkopf (32) zum Drucken auf das Druckmedium (36) in einem Druckbereich;

eine Antriebswalzeneinrichtung (14) mit einer ersten Rotationsachse, die in dem Rahmen (12) gelagert ist;

eine Einrichtung (16 oder 56) zum Führen der Bewegung des Druckkopfwagens (20) im Druckbereich;

eine Einrichtung (30) zum Bewegen des Druckkopfwagens (20) entlang der Führungseinrichtung zum Anordnen des Druckkopfs (32) an eine erwünschte Stelle im Druckbereich; und

eine zweite Walzeneinrichtung (18) mit einer Rotationsachse, die im allgemeinen parallel zu der ersten Achse der Antriebswalzeneinrichtung angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Walzeneinrichtung (18) und die Antriebswalzeneinrichtung (14) sich drehen, um das Druckmedium dem Druckbereich zum Drucken auf dieses zuzuführen, wobei die zweite Walzeneinrichtung (18) ebenfalls die Bewegung des Druckkopfwagens (20) im Druckbereich führt.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Einrichtung (50 oder 80) umfaßt, um die zweite Walzeneinrichtung (18) und die Antriebswalzeneinrichtung (14) zusammen vorzuspannen.

3. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der ein Schwerpunkt des Druckkopfwagens (20) von der Führungseinrichtung (16 oder 56) beabstandet ist.

4. Eine Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Druckkopfwagen (20) eine Oberfläche (44) hat, die in gleitendem Kontakt mit der zweiten Walzeneinrichtung (18) ist, wobei der Druckkopfwagen (20) auf der Führungseinrichtung (16 oder 56) befestigt ist, um es zu ermöglichen, daß das Gewicht des Druckkopfwagens (20) die Oberfläche (44) auf der zweiten Walzeneinrichtung (18) vorlädt.

5. Eine Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 31 die ferner folgende Merkmale aufweist:

eine Einrichtung (42 oder 58) zur drehbaren Befestigung des Druckkopfwagens (20) an der Führungseinrichtung (16 oder 58) an einer Position, die von einem Schwerpunkt des Druckkopfwagens beabstandet ist; und

eine Oberfläche (44), die auf einem unteren Abschnitt des Druckkopfwagens (20) angeordnet ist, die auf der zweiten Walzeneinrichtung (18) ruht und sich während der Bewegung des Druckkopfwagens in Kontakt mit der zweiten Walzeneinrichtung bewegt, wobei die Oberfläche von und unterhalb der Führungseinrichtung (16 oder 56) beabstandet ist.

6. Eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner eine Einrichtung zum Zuführen des Druckmediums (36) an die Antriebsrolleneinrichtung (14) umfaßt, und bei der die Führungseinrichtung (16) auf einer Seite des Druckkopfwagens angeordnet ist, die der Zuführungseinrichtung zugewandt ist.

7. Eine Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Führungseinrichtung (16) auf derselben Seite des Druckkopfwagens (20) wie die zweite Walzeneinrichtung (18) angeordnet ist.

8. Eine Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei der:

die zweite Walzeneinrichtung eine Klemmwalze (18) umfaßt;

die Vorrichtung ferner eine Schreibwalze (38) umfaßt, die in dem Druckbereich in gegenüberliegender, eng beabstandeter Beziehung zu dem Druckkopf (32) angeordnet ist;

die Vorspannungseinrichtung (50 oder 80) die Klemmwalze (18) und die Antriebswalzeneinrichtung (14) zusammen vorspannt, um eine Klemmzone (60) zu bilden, wobei die Klemmwalze und die Antriebswalzeneinrichtung das Druckmedium (36) von der Klemmzone dem Druckbereich zwischen der Schreibwalze und dem Druckkopf zuführen; und

eine Oberfläche (44), die auf dem Druckkopfwagen unterhalb eines Schwerpunkts des Druckkopfwagens (20) angeordnet ist, auf der Klemmwalze ruht und während einer Bewegung des Druckkopfwagens entlang dieser in Kontakt mit der Klemmwalze fährt.

9. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8, die ferner eine Vorspannungseinrichtung einschließt, um den Kontakt zwischen der Oberfläche (44) und der zweiten Walzeneinrichtung (18) beizubehalten.

10. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei der die Oberfläche eine Kontaktfläche (44) aus einem Material mit geringer Reibung einschließt.