DE2819758C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Thermodruckvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Beim Serien-Parallel-Drucker wird die Reihe in der Druckzeilenrichtung hin- und herbewegt, das Auf­ zeichnungsmedium wird stufenweise entlang einer Richtung, die rechtwinklig zur Druckzeile verläuft, synchron mit der Bewegung der Reihe bewegt, und es sind Steuer­ einrichtungen zum wahlweisen Erregen der Druckelemente an aufeinanderfolgenden Stellen der Reihe bei jedem einzelnen von aufeinanderfolgenden Anschlägen derselben vorgesehen, und zwar derart, daß jedes Druckelement sämtliche Punkte wenigstens eines Zeichens der Zeile während der aufeinanderfolgenden Anschläge druckt.

Beim Parallel-Drucker wird die Reihe von Druckelementen ortsfest und parallel zur Druckzeile des Aufzeichnungs­ mediums gehalten, während lediglich das Aufzeichnungs­ medium stufenweise rechtwinklig zur Druckzeilenrichtung vorgerückt wird, und jedes Druckelement wird wahlweise zum Drucken sämtlicher Punkte einer Matrixspalte eines druckbaren Zeichens der Zeile erregt.

Aus der US-PS 39 51 247 ist ein Serien-Parallel-Thermo­ punktmatrixdrucker der vorerwähnten Art bekannt, bei dem die Reihe von Druckelementen in einem einzigen Thermokopf angeordnet ist, der ein keramisches, plan­ paralleles Isoliersubstrat einschließt, das mit einer Reihe von Widerstandsdruckelementen und einem Muster von Leitern beschichtet ist, um wahlweise Heizstrom durch jedes der Widerstandselemente zu schicken.

Die Verwendung eines einzigen Kopfes zum Tragen der Reihe von Druckelementen wirkt sich nicht nachteilig aus, wenn die Länge der Druckzeile eine bestimmte Anzahl von Zeichen, typischerweise 16 Zeichen, nicht überschreitet.

Wenn jedoch die Druckzeile länger ist, und bei­ spielsweise 80 Zeichen aufweist, ist die Herstellung eines einzigen keramischen planparallelen Substrats, das sich fast über die ganze Länge der Druckzeile erstreckt, zum Tragen einer Reihe von 80 Druckelementen im Falle eines Serien- Parallel-Druckers oder von 80 X-N-Druckelementen im Falle eines Parallel-Druckers (wo N die Anzahl der Spalten der Punktmatrix ist, nach der die Zeichen gedruckt werden) mit einem großen Risiko verbunden, weil es schwierig ist, das keramische Substrat vollkommenen planparallel zu erhalten, und kleine Mängel in der Plan­ parallelität des Substrats oder in der Geradlinigkeit oder Zylindrizität der Schreibwalze eine un­ gleichmäßige Berührung sämtlicher Druckelemente mit dem Aufzeichnungsmedium bewirken, was zur Folge hat, daß auf der gleichen Zeile gedruckte Zeichen eine unterschiedliche Schwärung aufweisen.

Dieser Nachteil ist nicht auf Thermodrucker beschränkt, sondern trifft im allgemeinen auf sämtliche Schlag­ losdrucker zu, die von einem planparallelen Kopf Gebrauch machen, der punktgroße Druckelemente trägt, die das Aufzeichnungsmedium zwecks eines ordnungsgemäßen Druck­ vorgangs gleichmäßig berühren sollten. Elektrosensitive oder elektrostatische planparallele Köpfe weisen die gleichen Nachteile auf, wenn die Reihe von Druckelementen zu lang sind.

Aus der US-PS 40 30 587 ist ein Thermo-Seriendrucker be­ kannt, bei dem eine Vielzahl von Druckköpfen verwendet wird, von denen jeder eine vertikal ausgerichtete Reihe von Druck­ elementen trägt. Dadurch wird der Hub der Kopfquerbewegung im Vergleich zu bekannten Einkopf-Druckern erheblich redu­ ziert. Außerdem ist jeder der Druckköpfe derart angeordnet und federbeaufschlagt, daß sämtliche Druckelemente eines Kopfes den Aufzeichnungsträger gleichmäßig beaufschlagen.

Bei dem aus der FR-PS 23 42 851 bekannten Thermo- Punktdrucker ist der einzige, sich im wesentlichen über die volle Breite des Aufzeichnungsträgers erstreckende Druckkopf mit einer Vielzahl von zueinander regelmäßig beabstandeten Druckelementegruppen belegt. Auch dieser bekannte Drucker weist den Nachteil auf, daß sie entlang einer Linie gleich­ zeitig gedruckten Zeichen wegen mangelnder Planparallelität des Druckkopfträgers und mangelnder Zylindrizität der Schreibwalze unterschiedliche Intensität aufweisen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine eingangs genannte Thermodruckvorrichtung zu schaffen, bei der die Druckele­ mente über die Druckbreite zur Erzielung eines gleichmäßigen Druckergebnisses einwandfrei am Aufzeichnungsträger auflie­ gen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfin­ dungsgemäßen Thermodruckvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach besteht der Kern der Erfindung darin, die Druckele­ mente gruppenweise auf einer Vielzahl von einzelnen Druck­ köpfen anzuordnen, die elastisch mit dem in Zeilenrichtung hin- und herbewegten Trageteil verbunden und federnd gegen das Aufzeichnungsmedium gedrängt sind. Die elastische Ver­ bindung ist dabei erfindungsgemäß derart ausgeführt, daß die Flächennormalen der planparallelen Druckköpfe beim Verkippen ihre Lage ändern. Durch diese federnde Verstellbarkeit der Druckköpfe werden sämtliche Unebenheiten der Druckköpfe bzw. der Druck­ kopftrageteile sowie Abweichungen der Schreibwalze von der Zylindrizität ausgeglichen, so daß die Druckelemente über die gesamte Druckbreite zugunsten eines gleichmäßigen Druck­ ergebnisses am Aufzeichnungsträger einwandfrei aufliegen.

Einzelheiten, Vorteile und Anwendungen der vor­ liegenden Erfindung werden nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Druckers in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungs­ beispiels für die das Gleitstück des Druckers in Fig. 1 bewegenden Einrichtung.

Der Serien-Parallel-Drucker in Fig. 1 und 2 weist eine zylindrische Schreibwalze 10 auf, auf die teilweise ein Bogen aus wärmeempfindlichem Aufzeichnungs­ papier 11 gewickelt ist.

Während des Druckvorgangs wird das Papier 11 durch Inkrementdrehungen der Schreibwalze 10, auf der das Papier durch Führungselemente 13 und eine Walze 14 zwecks Wickelns geführt wird, vorgerückt.

Vor der Schreibwalze 10 kann sich ein Gleitstück 18 parallel zur Achse der Schreibwalze 10 durch Gleiten in Führungen 19 bewegen. Das Gleitstück 18 umfaßt ein Trageteil 20 und vier Druckkopfhalterungen 21, die mit dem Trageteil 20 durch zwischengefügte Federblättchen 22 verbunden sind.

Jedes Federblättchen 22 ist im wesentlichen rechteckig ausgebildet und weist im mittleren Teil einen derartig rechteckig ausgebildeten Durchbruch auf, daß zwei parallele elastische Arme 22 a und 22 b gebildet werden, deren gegenüberliegende Enden mit der Druckkopf­ halterung 21 bzw. dem Trageteil 20 des Gleit­ stücks 18 verbunden sind.

An jeder Druckkopfhalterung 21 ist durch Klebstoff ein planparalleler Thermodruckkopf 24 der in der US-PS 39 51 247 offenbarten und eine einzige Reihe von zwanzig Wider­ standsdruckelementen aufweisenden Art befestigt, wobei die Widerstandsdruckelemente auf einem planparallelen keramischen und dem Papier 11 zugewandten Substrat aufgetragen wurden.

Die Druckkopfhalterungen 21 sind auf dem Trageteil 20 in benachbarter Beziehung zueinander derart angebracht, daß die Reihen von Widerstandselementen der vier Köpfe zum Bilden einer einzigen Reihe von achtzig im gleichen Abstand voneinander angeordneten Widerstandselementen ausgerichtet sind, die sich parallel zu und entlang der gesamten Druckzeile des Papiers 11 erstrecken.

Daher muß das Positionieren und Befestigen der Thermokopf­ halterungen 21 am Trageteil 20 mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, und zwar entweder beim Anbringen der Federblättchen 22 am Trageteil 20 oder beim Anbringen der Druckkopfhalterungen 21 an den oberen Enden der Federblättchen 22.

Die erforderliche Genauigkeit kann während der Montage durch die Verwendung wohlbekannter optischer Richtgeräte und Vergleichseinrichtungen erreicht werden.

In Weiterausbildung der Erfindung sind die Druckkopfhalte­ rungen 21, um ein leichtes Auswechseln einer einen abgenutzten Druckkopf 24 tragenden Kopfhalterung 21 zu gestatten, ohne die ordnungsgemäße Positionierung einer solchen Halterung zu verändern und somit ohne nochmalige Verwendung des vorerwähnten optischen Systems, an den Federblättchen 22 durch Paßschrauben 23 befestigt, die die Doppelfunktion des Positionierens und Blockierens der Halterung 21 besitzen.

Jede Halterung 21 weist an ihrem oberen Ende eine Zunge 25 mit einem Schlitz 26 auf. Unter jeder Zunge 25 ist in einen geeigneten Laufring 27 eine Kugel 28 gelagert, die in dem Laufring frei umlaufen kann.

In Übereinstimmung mit der Zunge 25 jeder Halterung 21 ist ein Führungshebel 30 vorgesehen, der am Drucker­ rahmen befestigt ist und einen Endabschnitt aufweist, der sich durch den Schlitz 26 erstreckt und mit der Kugel 28 zusammenwirkt.

Eine Feder 32 ist zwischen jedem Führungshebel 30 und Abschnitten 33 des Druckerrahmens verspannt.

Die Federn 32 drängen über den Führungshebel 30 den Druckkopf jeder Halterung 21 mit gleichmäßigem Druck gegen das wärme­ empfindliche Papier 11.

Die elastischen Arme 22 a und 22 b jedes Federblättchens 22 gestatten durch ihr Biegen in eine rechtwinklig zur Druckzeile verlaufende Richtung und durch ihr gering­ fügiges Verdrehen um eine rechtwinklig zur Druckzeile verlaufende und parallel zur planparallelen Druckkopf­ halterung 21 liegende Achse eine gleichmäßige Berührung sämtlicher Widerstandselemente jedes Kopfes 24 mit dem wärmeempfindlichen Medium unabhängig von Mängeln in der Geradlinigkeit und Zylindrizität der Schreibwalze 10.

Das Gleitstück 18 kann entlang der Druckzeilenrichtung durch einen Kurbel-Pleuelstangenmechanismus 40 der in der US-PS 39 51 247 beschriebenen Art hin- und herbewegt werden, der seinen Antrieb von einer Motor­ welle 41 empfängt.

Der Mechanismus 40 weist eine Pleuelstange 41 mit einer starren Stange 43 auf, die am einen Ende am Kurbel­ zapfen 44 angelenkt und am gegenüberliegenden Ende mit einem äußersten Ende eines Federblättchens 45 verbunden ist, dessen anderes äußerstes Ende am Trage­ teil 20 des Gleitstücks 18 befestigt ist.

Dadurch, daß es sich selbst biegt, ermöglicht das Feder­ blättchen 45 die Umsetzung der Drehbewegung des Kurbel­ zapfens 44 in eine geradlinige Alternativbewegung des Gleitstücks 18, ohne daß ein weiteres Gelenk zwischen der Pleuelstange 42 und dem Trageteil 20 des Gleit­ stücks 18 verwendet werden muß, wodurch die Konstruktions- und Abnutzungsspielräume aufgrund des Drehkuppelns verringert werden.

Während der Hin- und Herbewegung des Gleitstücks 18 gestattet die Kugel 28 eine Verschiebung der Druckkopfhalterungen 21 mit Bezug auf die Federelemente 30.

Wie in der US-PS 39 51 247 beschrieben, ist die leitende Bahn der Köpfe 24 mit dem Antriebs- und Steuerstrom­ kreis mittels Flachkabel 50 verbunden, die an das untere Ende jedes Druckkopfes 24 angeschlossen sind.

Der Steuerstromkreis für die wahlweise Erregung der Widerstandsdruckelemente der Druckköpfe 24 zum Drucken einer gewünschten Zeichenzeile während der Hin- und Herbewegung des Gleitstücks 18 und der Abtastein­ richtungen zum Erfüllen der Stellung des Gleitstücks 18 während seiner Bewegung und der Zeilenvorschubeinrichtung zum stufenweisen Vorrücken des Thermopapiers kann zu der in der US-PS 39 51 247 offenbarten Art gehören, der unter der Voraussetzung, daß der Antriebs- und Steuer­ stromkreis auf bekannte Weise erweitert ist, zum Steuern achtzig Widerstandselemente aufweist.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bewegungsübertragungsmechanismus für das Gleitstück 18 gezeigt, das geeignet ist, um Drucken auf wärme­ empfindlichem Papier mit einem zweiten darunterliegenden Wärmedurchschlagbogen zu ermöglichen.

Um auf einem wärmeempfindlichen Material dieser letzten Art zu drucken, ist es erforderlich, daß jedes Wider­ standselement während seiner Erregung zeitweilig orts­ fest mit Bezug auf das Papier ist, so daß die von dem erregten Widerstandselement erzeugte und durch das erste wärmeempfindliche Papier gehende Wärme das darunterliegende wärmeempfindliche Durchschlagpapier erreicht und dieses auf eine Temperatur erwärmt, die zum Bewirken eines Markierens desselben ausreicht.

Daher ist es notwendig, daß das Gleitstück 18 schritt­ weise entlang der Druckzeilenrichtung vorrückt, wobei es in Übereinstimmung mit der Punktdruckstelle zur wahlweisen Erregung der Druckelemente anhält, und sich zwischen zwei benachbarten Punktdruckstellen verschiebt, die dem Abstand zwischen zwei benachbarten Punkten einer Reihe der Matrix entsprechen, gemäß der die Zeichen gedruckt werden.

Der Mechanismus in Fig. 3 ist zum Vorrücken des Gleit­ stücks 18 des Druckers in Fig. 2 (achtzig Zeichen pro Zeile) ausgebildet, um Zeichen gemäß einer Matrix aus sieben Reihen und fünf Spalten mit einer Zeichenbreite von 1,45 mm zu drucken. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Druckelementen der Reihe beträgt deshalb 0,362 mm.

Der Mechanismus in Fig. 3 weist einen Nocken 70 auf, der auf einer Motorwelle 41 drehbar angebracht ist und ein sich über 360° erstreckendes Profil besitzt, das zwei Gruppen von konzentrischen und diametral gegenüber­ liegenden Kreisbögen 71 und 71 a einschließt, die jeweils durch Rampen 72 bzw. 72 a miteinander verbunden sind.

Die stufenweise Radiuszunahme zwischen einem Kreisbogen und dem benachbarten beträgt 0,362 mm, jeder Kreisbogen hat eine Winkelamplitude von 16°, und das Profil schließt weiterhin zwei Kreisbögen 73 und 73 a ein, um die Bogen­ gruppen 71 bzw. 71 a jeweils mit einem Radius zu versehen.

Zwei Nockenfolgewalzen 80 und 81 wirken mit dem Profil des Nockens 70 zusammen, die Walze 80 ist auf einem Stift 83 eines ersten Arms 88 eines Teils 84 drehbar angebracht, das den Nocken 70 überbrückt und am Trage­ teil 20 des Gleitstücks 18 befestigt ist, und die Walze 81 ist auf einem Stift 85 drehbar angebracht, der an einem Hebel 86 befestigt ist, welcher an einen zweiten Arm 88 des Teils 84 angelenkt ist.

Eine Feder 90 ist zwischen dem ersten Arm 88 und dem Hebel 86 verspannt und drängt die Walzen 80 und 81 in Berührung mit dem Profil des Nockens 70.

Die Walzen 80 und 81 sind mit Bezug auf das Profil des Nockens 70 derart diametral gegenüberliegend angeordnet, daß der Abstand zwischen den Walzen 80 und 81 während der Drehung des Nockens 70 im Uhrzeigersinn konstant bleibt.

Während einer ersten Drehung des Nockens 70 im Uhrzeiger­ sinn um 180°, wobei von der Stellung in Fig. 3 ausge­ gangen wird, wird das Gleitstück 18 auf die rechte Seite der Druckzeile über sechs Stufenverschiebungen von 0,362 mm zu bewegt, wobei die Walzen 80 und 81 im Verlauf jeder dieser Verschiebungen mit den Rampen 72 und 71 des Nockens 70 zusammenwirken; solche Verschiebungen werden zeitweilig durch fünf Arretierungen entsprechend dem Zusammenwirken der Walzen 80 und 81 mit den Kreis­ bögen 71 und 71 a im Abstand voneinander vorgenommen, währenddessen der Steuerstromkreis wahlweise jedes der achtzig empfindlichen Druckelemente zum Drucken sämtlicher fünf Punkte einer Reihe der Matrix für alle achtzig Punktmatrixzeichen der Druckzeile erregt.

Während einer nachfolgenden Drehung des Nockens 70 um 180° wird das Gleitstück 18 von der rechten Seite der Druckzeile auf die linke Seite zu bewegt, und zwar wiederum über sechs Stufenverschiebungen für eine Gesamtverschiebung von 2,172 mm, während der eine weitere Punktreihe für alle achtzig Zeichen der Zeile gedruckt wird.

Das Anbringen der Reihe von Druckelementen parallel zum erfindungsgemäßen Drucker sollte nicht als auf Serien- Parallel-Drucker oder auf das Schlaglos-Thermodruck­ verfahren beschränkt angesehen werden; ein derartiges Anbringen ist auch bei Parallel-Druckern von Nutzen, die von verschiedenen Schlaglosdruckverfahren Gebrauch machen, mit einer langen Reihe von auf einem planparallelen Substrat aufgetragenen Druckelementen.

Außerdem sollte, während das bevorzugte Ausführungsbeispiel einen Drucker für alphanumerische Punktmatrixzeichen beschreibt, klar sein, daß der gleiche erfindungsgemäße Drucker durch Abänderung des Steuerstromkreises auf bekannte Weise zum Aufzeichnen von Diagrammen durch auf­ einanderfolgende Punkte verwendet werden kann.

Claims (4)

1. Thermodruckvorrichtung zum zeilenweisen Ausdrucken von Zeichen in Übereinstimmung mit einer Punktmatrix auf einem von einer Walze gehalterten Aufzeichnungsmedium, das von einer in Übereinstimmung mit der vertikalen Matrixteilung schritt­ weise weitergeschalteten Walze gehaltert wird, mit einer An­ zahl von Druckelementen, die in einer einzigen Reihe entlang der Druckzeile angeordnet, konstant, zumindest entsprechend einem Zeichenabstand voneinander beabstandet, nachgebend ge­ gen die Walze angestellt und durch ein Trageteil gehaltert sind, das sich längs zur Walze erstreckt und parallel zur Druckzeile mit einem Hub hin- und herbewegt wird, der dem konstanten Abstand entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente gruppenweise zusammengefaßt auf einer Vielzahl von planaren Druckköpfen (24) angeordnet sind, de­ ren Druckkopfhalterungen (21) jeweils mittels eines elastischen Füh­ rungselements mit dem Trageteil (20) derart verbunden sind, daß die Flächennormale der Druckköpfe (24) beim Verkippen ihre Lage ändern und daß jeder Druckkopfhalterung (21) ein Fe­ derelement (30, 32) zugeordnet ist, mit dem der jeweilige Druckkopf (24) gegen das Aufzeichnungsmedium (11) gedrängt wird.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Führungselement ein Federblättchen (22) in Form eines rechteckigen Rahmens ist, wobei zwei einander gegen­ überliegende Arme (22 a, 22 b) die Druckkopfhalterung (21) mit dem Trageteil (20) verbinden.

3. Drucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (30, 32) einen Führungshebel (30) um­ faßt, dessen eines Ende schwenkbar mit dem Druckerrahmen (33) verbunden ist, und dessen anderes Ende verschiebbar in einem Schlitz (26) der Druckkopfhalterung (21) eingesetzt ist und den Druckkopf (24) mittels einer zwischen dem Druc­ kerrahmen (33) und dem Führungshebel (30) eingesetzten Druckfeder (32) gegen die Walze (10) drängt.

4. Drucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen das verschiebbar gelagerte Ende des Führungshebels (30) und einen an der Druckkopfhalterung (21) befestigten Laufring (27) eine Kugel (28) eingesetzt ist, und daß der Schlitz (26) am anderen Führungshebelende eine Länge aufweist, die während der Hin- und Herbewegung des Trageteils (20) eine Querverschiebung der Druckkopfhalterung (21) bezüglich des Führungshebels (30) bei frei im Laufring umlaufender Kugel erlaubt.