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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucker mit einem beweglichen
Druckkopf und ins Besondere auf eine Druckerwagenanordnung mit einem
beweglichen Druckkopf, die eine verbesserte Struktur aufweist und
in der Lage ist, instabile Bewegungen des Wagens und Fehler in der
Konzentrizität der
sich berührenden
Abschnitte des Wagens und der Führungsstange
zu minimieren.
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1 ist
ein Grundriss, der eine herkömmliche
Wagenanordnung für
eine Kartusche mit einem beweglichen Druckkopf darstellt.
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst eine Wagenanordnung
für eine
Kartusche mit einem beweglichen Druckkopf eine Führungsstange 16 und
einen Wagen 10, der so angebracht ist, dass er sich innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs entlang der Führungsstange 16 bewegen
kann, und in den eine Kartusche mit einem Druckkopf 12 angebracht
wird.
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Der
Wagen 10 enthält
einen Hauptkörper 11, in
den der Druckkopf 12 angebracht wird, und Vorsprünge 14 und 14', die sich vom
Hauptkörper 11 ausdehnen
und jeweils so mit Wellenbohrungen 15 und 15' ausgestattet
sind, dass die Führungsstange 16 in
einem vorgegebenen Abstand vom Hauptkörper 11 angebracht
werden kann, während
sie durch die Wellenbohrungen 15 und 15' hindurchgeht.
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Da
sich der Wagen 10 seitlich entlang der Führungsstange 16 bewegt,
entsteht zwischen dem Wagen 10 und der Führungsstange 16 Reibung.
Daher sollen der Wagen 11 und die Führungsstange 16 aus
verschleißfesten
Materialien hergestellt sein, die einen geringen Wert des Reibungskoeffizienten
zwischen ihnen aufweisen.
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Deshalb
werden Harzadditive mit einem relativ hohen Preis, wie etwa Fluoride
oder ähnliches
verwendet, um einem Wagen eine hohe Schlüpfrigkeit zu geben, der gewöhnlich durch
Spritzgießen
aus synthetischem Harz ausgebildet wird, und tatsächlich wird
der ganze Körper
des Wagens aus teuerem Material hergestellt, um Abschnitten, in
denen die Reibung auftritt, eine hohe Schlüpfrigkeit zu verleihen.
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Auch
wenn das Problem der Schlüpfrigkeit gelöst ist,
muss ferner das Spiel zwischen der Führungsstange 16 und
den Wellenbohrungen 15 und 15' des Wagens 10 minimiert
werden, und es ist sehr schwierig, die Mittelachsen der beiden,
in einem vorgegebenen Abstand voneinander entfernten Wellenbohrungen 15 und 15' gegeneinander
auszurichten.
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2A ist
ein Querschnitt, der die Disparität in den Mittelachsen der Wellenbohrungen
einer herkömmlichen
Wagenanordnung darstellt. 2B ist ein
Querschnitt, der eine Abweichung in den Abtastachsen der Wellenbohrungen
der herkömmlichen Wagenanordnung
für einen
beweglichen Druckkopf darstellt.
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Mit
Bezug auf 2A besitzt die am Vorsprung 14 ausgebildete
Wellenbohrung 15 ein Achse S und die an dem Vorsprung 14' ausgebildete
Wellenbohrung 15' besitzt
eine Achse S', wobei
die Achsen S und S' nicht
miteinander ausgerichtet sind.
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Bezug
nehmend zu 2B sind die Mittelachsen S und
S' der am Vorsprung 14 ausgebildeten Wellenbohrung 15 und
der am Vorsprung 14' ausgebildeten
Wellenbohrung 15' nicht
mit einander ausgerichtet.
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Wie
in 2A und 2B gezeigt
wird, ist in dem Fall, wo der Wagen durch Verwendung einer Gussform
ausgebildet wird, der Grund für
das Auftreten von Disparität
und Abweichung in den Mittelachsen der Wellenbohrungen 15 und 15' ein Problem beim
Spritzgießen
unter Verwendung einer Form.
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Um
dieses Problem zu lösen,
kann der Wagen 10 aus einem Metall hergestellt werden,
um die Achsen der Wellenbohrungen 15 und 15' mit einander
auszurichten, aber es ist unerwünscht,
dass das Gewicht des Wagens 10, der sich zum Drucken immer
wieder von einer Seite auf die andere bewegen muss, schwer wird
und des Weiteren die auf die Führungsstange
(nicht gezeigt) ausgeübte
Kraft größer wird.
Daher wird gewöhnlich
ein aus leichtem Harz gefertigter Wagen benutzt.
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Wenn
demzufolge der Wagen aus einem Harzmaterial gefertigt wird, dem
ein stark schmierender Zusatz beigemischt wird, und die Wellenbohrungen
so ausgebildet werden, dass sie größer als eine erforderliche
Mindestausdehnung sind, um die Führungsstange
gleichzeitig durch die beiden in einem vorgegebenen Abstand voneinander
angeordneten Wellenbohrungen durchzulassen, muss eine Halterungsanordnung
zum ge nauen Einpassen der Führungsstange
innerhalb der Wellenbohrungen eingerichtet werden, um ein wackliges
Bewegen des Wagens zu verhindern.
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Beispiele
von Wellenbohrungen, die mit einer Halterungsanordnung versehen
sind, werden in 3A bis 3C gezeigt. 3A zeigt
ein Beispiel, in dem die Wellenbohrungen 15 und 15' so ausgebildet
sind, dass sie in einem vorgegebenen Winkel geneigt sind, während sie
sich einander zuwenden, und die Abtastachse der Wellenbohrungen 15 und 15' mit der Achse
einer Führungsstange 16 ausgerichtet
ist.
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3 zeigt ein Beispiel, in dem Buchsen 17 und 17' in die jeweiligen
in 3A gezeigten Wellenbohrungen 15 und 15' eingeführt sind
und die Führungsstange 16 so
installiert ist, dass sie durch die Buchsen 17 und 17' hindurchgeht.
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Ferner
zeigt 3C ein Beispiel, in dem Wellenbohrungen 15 und 15' so ausgebildet
sind, dass deren Achsen zu einander parallel verlaufen können, und
eine Feder 18 zum Halten der Führungsstange so eingebaut ist,
dass die Abtastachse der Wellenbohrungen 15 und 15' mit der Führungsstange 16 ausgerichtet
werden kann.
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Ein
weiteres Bespiel einer Halterungsanordnung wird in 3D gezeigt.
Das in 3D gezeigte Beispiel ist im
koreanischen Gebrauchsmuster-Patent Nr. 0 142 441, veröffentlicht
am 14. Jan. 1999, offen gelegt und unter Veröffentlichungs-Nr. 1998-001748
(6. Juli 1998) durch den Antragsteller dieser Anmeldung eingereicht
worden.
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Bezug
nehmend auf 3D sind auf den Innenseiten
der jeweiligen Wellenbohrungen 15 und 15' der Vorsprünge 14 und 14' halbkugelförmige Kerben 31 und 31' ausgebildet
und tragende Buchsen 33 und 33' weisen eine Gestalt auf, die den
halbkugelförmigen
Kerben 31 und 31' entspricht,
und sind in die jeweiligen halbkugelförmigen Kerben 31 und 31' eingeführt. Des
Weiteren ist zwischen den tragenden Buchsen 33 und 33' eine Feder 36 angebracht
und die tragenden Buchsen 33 und 33' werden durch die elastische Kraft
der Feder 36 so gehalten, dass die tragenden Buchsen 33 und 33' daran gehindert
werden können,
sich von den Wellenbohrungen 15 und 15' zu trennen.
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Wenn
ein Wagen den oben beschriebenen Aufbau besitzt, gibt es die Probleme,
dass die Fertigungskosten wegen der Verwendung einer zusätzlichen
Feder hoch sind und die elastische Kraft der Feder nachlässt, wenn
die Feder über
einen langen Zeitraum im Einsatz ist. Da ferner die halbkugelförmigen Kerben
an den einander zugewandten Innen seiten der Vorsprünge ausgebildet
sind, entsteht in soweit ein weiteres Problem, als der Aufbau der
Gussform zum Spritzgießen
kompliziert ist oder das Bearbeiten der halbkugelförmigen Kerben
bei spanender Formgebung schwierig ist.
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US-A-5
332 321 legt einen Druckerwagen offen, der auf ein Paar Gleitstangen
montiert werden kann. Ein Paar vordere Buchsen aus Kunststoff sind an
gegenüberliegenden
Enden eines vorderen Gleitstangenkanals an der Unterseite des Wagens befestigt.
Jede vordere Buchse umfasst einen C-förmigen offenen Abschnitt, der
mit sich axial ausdehnenden, mit Abstand versehenen Keilen ausgestattet ist,
die an passende Keile im Wagenkanal anstoßen, um Drehbewegungen der
Buchsen gegenüber
dem Wagen zu verhindern.
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EP-A-1
013 457 legt einen Druckerwagen offen, der ein Buchsenfutter besitzt,
das so angeordnet ist, dass es auf einer Stange gleitet. Das Futter
umfasst einen Metallkörper
mit Einlagen aus Kunststoff, die an den Oberflächen ihrer Innenseiten Rippen
aufweisen, welche die Lager des Buchsenfutters bilden. Die Außenfläche des
Buchsenfutters umfasst eine Vielzahl von ebenen und gekrümmten Abschnitten, die
asymmetrisch so angeordnet sind, dass sie eine feste und genaue
Lage in einer Öffnung
des Wagens gestatten.
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Im
Hinblick darauf, die obigen Probleme zu lösen oder zu verringern, ist
es ein Ziel der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, eine Druckerwagenanordnung mit einem
beweglichen Druckkopf zur Verfügung
zu stellen, die eine verbesserte Struktur aufweist und in der Lage
ist, die Reibung zwischen einem Wagen und einer Führungsstange zu
verringern und die Achsen des Wagens und der Führungsstange miteinander auszurichten.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Druckerwagenanordnung
zum Halten einer Kartusche mit einem Druckkopf zur Verfügung gestellt,
wobei die Wagenanordnung einen Wagen enthält, der von einer am Drucker
zur Verfügung
gestellten Führungsstange
getragen wird, und der so angebracht ist, dass er sich innerhalb
eines vorgegebenen Abstands entlang der Führungsstange bewegen kann,
wobei die Wagenanordnung umfasst:
eine Vielzahl von tragenden
Lagerabschnitten, die an einer Seite des Wagens vorgesehen und mit
einem vorgegebenen Abstand zueinander versehen sind, wobei die tragenden
Lagerabschnitte jeweils tragende Lageröffnungen umfassen;
und
eine Vielzahl von tragenden Buchsen, die in den jeweiligen tragenden
Lageröffnungen
der tragenden Lagerabschnitte angebracht sind, wobei jede tragende
Buchse eine Außenumfangsfläche aufweist,
die einen Kugelabschnitt definiert, der konzentrisch ist mit und
einen anderen vorgegebenen, kleineren Krümmungsradius besitzt als der
der tragenden Lageröffnung,
sodass sich die tragende Buchse frei in der tragenden Lageröffnung drehen
kann, wobei jede tragende Buchse mit einer axialen Durchgangsbohrung
versehen ist, durch die die Führungsstange
verschiebbar durchgehen kann; dadurch gekennzeichnet, dass
jede
tragende Lageröffnung
sich durch den tragenden Lagerabschnitt erstreckt und eine Innenumfangsfläche aufweist,
die so ausgebildet ist, dass sie einen Kugelabschnitt definiert,
der einen vorgegebenen Krümmungsradius
aufweist.
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Bevorzugt
wird eine Halteplatte mit Halteabschnitten, die auf die tragende
Buchse Druck ausüben,
um zu verhindern, dass die in der tragenden Lageröffnung angebrachte
tragende Buchse von der tragenden Lageröffnung getrennt wird, vorgesehen und
die am tragenden Lagerabschnitt befestigt ist, und ein ringförmiger Überstand,
der zwischen den Halteabschnitten der Halteplatte vorsteht, ist
so an der tragenden Buchse ausgebildet, dass er die Führungsstange
umschließt.
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Bevorzugt
besitzen die Halteabschnitte der Halteplatte eine vorgegebene Federkraft,
so dass sie die tragende Buchse elastisch andrücken.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie Ausführungsformen derselben ausgeführt werden
können,
wird nun beispielhaft auf die begleitenden schematischen Zeichnungen
Bezug genommen, in denen gilt:
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1 ist
eine Draufsicht auf eine herkömmliche
Wagenanordnung für
eine Kartusche mit einem beweglichen Druckkopf;
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2A ist
eine Querschnittansicht, die die Disparität in den Mittelachsen der Wellenbohrungen einer
herkömmlichen
Wagenanordnung darstellt;
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2B ist
ein Querschnitt, der eine Abweichung in den Abtastachsen der Wellenbohrungen
der herkömmlichen
Wagenanordnung darstellt;
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3A bis 3D sind
Schnitte, die Beispiele von Halterungsanordnungen zum Vermeiden von
wackliger Bewegung der Wagenanordnung darstellen;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Wagenanordnung für eine Kartusche
mit einem beweglichen Druckkopf nach einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der Wagenanordnung von 4;
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6 ist
ein Schnitt durch die Wagenanordnung von 4;
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7 ist
eine vergrößerte Ansicht,
die den in 6 gezeigten Abschnitt A darstellt;
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8 ist
ein Diagramm, das einen Mechanismus zeigt, der einer tragenden Buchse
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gestattet, sich frei in einer tragenden
Lageröffnung
so zu drehen, dass die Abtastachse einer Wagenanordnung mit der
Achse einer Führungsstange
ausgerichtet werden kann.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Wagenanordnung für eine Kartusche
mit einem beweglichen Druckkopf nach einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt. 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht
der in 4 gezeigten Wagenanordnung und 6 ist
ein Schnitt durch die in 4 gezeigte Wagenanordnung.
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Mit
Bezug zu 4, 5 und 6 enthält eine
Wagenanordnung nach der vorliegenden Erfindung
einen Wagen 40,
in den eine Kartusche 41 mit einem Druckkopf eingeführt wird,
tragende Lagerabschnitte 44 und 44', die an einer Seite der Kartusche 40 in
einem vorgegebenen Abstand von einander vorgesehen sind, und die
jeweils tragende Lageröffnungen 45 und 45' umfassen,
tragende
Buchsen 50 und 50',
die jeweils in die tragenden Lageröffnungen 45 und 45' eingeführt werden
und sich frei drehen können,
und
Halteplatten 55 und 55' mit Halteabschnitten 56 und 56' zum Andrücken der
in die tragenden Lageröffnungen 45 und 45' eingeführten, tragenden
Buchsen 50 und 50',
um zu verhindern, dass sich diese aus den tragenden Lageröffnungen 45 und 45' weg bewegen.
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Die
tragende Buchse 50 ist mit einer axialen Durchgangsbohrung 51 versehen,
so dass sich die Führungsstange 60,
deren äußere Umfangsfläche so ausgebildet
ist, dass sie einen vorgegebenen Krümmungsradius aufweist, durch
die axiale Durchgangsbohrung 51 hindurch gehen kann. Die
innere Umfangsfläche
der tragenden Lageröffnung 45 ist
so ausgebildet, dass sie einen unterschiedlichen, vorgegebenen Krümmungsradius
entsprechend dem Krümmungsradius
der äußeren Umfangsfläche der tragenden
Buchse 50 besitzt und die entsprechenden Flächen der
tragenden Buchse 50 und der tragenden Lageröffnungen 45 ein
kugelförmiges
Paar bilden.
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Ferner
ist an der tragenden Buchse 50 ein ringförmiger vorspringender
Abschnitt 52 ausgebildet, der die Führungsstange 60 so
umschließt,
dass die tragende Buchse 60 durch die Halteabschnitte 56 der
Halteplatte 55 angedrückt
werden kann. Die tragende Buchse 50 wird in die tragende
Lageröffnung 45 eingeführt.
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Die
Trageplatte 55 umfasst eine Basis 55a und Halteabschnitte 56 vom
Typ einer Blattfeder, die sich parallel von beiden Enden der Basis 55a ausdehnen.
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Die
Halteabschnitte 56 sind so angeordnet, dass sie den ringförmigen,
vorspringenden Abschnitt 52 umschließen und elastische Kräfte so ausüben, dass
ein Herausfallen der tragenden Buchse 50 aus der tragenden
Lageröffnung 45 verhindert
werden kann, und ferner sich die tragende Buchse 50, durch welche
die Führungsstange 60 durchgeführt wird,
in der tragenden Lageröffnung 45 frei
drehen kann und die Abtastachse der Wagenanordnung mit der Achse der
Führungsstange 60 ausrichtet
werden kann.
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Es
ist daher wünschenswert,
dass die Halteabschnitte 56 der Halteplatte 55 eine
vorgegebene elastische Kraft aufweisen, um die tragende Buchse 50 elastisch
anzudrücken.
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Des
Weiteren ist ein Durchloch 57 für eine Schraube, das eine Schraube 59 aufnimmt,
in der Basis 55a der Halteplatte 55 so ausgebildet,
dass die Halteplatte 55 durch Einschrauben der Schraube 59 in
ein am tragenden Lagerabschnitt 44 ausgebildetes Gewindeloch 46 am
tragenden Lagerabschnitt 44 befestigt werden kann.
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Ferner
sind Aussparungsabschnitte 47 mit einer vorgegebenen Tiefe
an einer äußeren Umfangsfläche 48 der
tragenden Lageröffnung 45 so ausgebildet,
dass die Halteabschnitte 56 am tragenden Lagerabschnitt 44 befestigt
werden können
und die tragende Buchse 50 andrücken. Daher sind die Halteabschnitte 56 der
Halteplatte 55 so in den Aussparungsabschnitte 47 angebracht,
dass sie den ringförmigen,
vorspringenden Abschnitt 52 der tragenden Buchse 50 umschließen.
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7 ist
ein vergrößerter Querschnitt
durch den in 6 gezeigten Abschnitt A.
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Mit
Bezug zu 7 ist es erwünscht, dass der innere Radius
R der tragenden Lageröffnung 45 so
ausgebildet ist, dass er größer ist
als der äußere Radius
r der tragenden Buchse 50, so dass die tragende Lageröffnung 45 einen
vorgegebenen Abstand zu der tragenden Buchse 50 aufweist.
Dies ist beabsichtigt, weil die tragende Buchse 50 sich
frei in der tragenden Lageröffnung 45 so
drehen können soll,
dass die Abtastachse der Wagenanordnung mit der Achse der Führungsstange 60 ausrichtet
werden kann.
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Für die Wagenanordnung
eines Druckers, der wie oben beschrieben nach der vorliegenden Erfindung
aufgebaut ist, wird nachfolgend ein Mechanismus beschrieben, in
dem die Abtastachse der Wagenanordnung mit der Achse der Führungsstange 60 ausgerichtet
ist.
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8 ist
ein Diagramm, in dem ein Mechanismus beschrieben wird, bei dem sich
eine tragende Buchse so in einer tragenden Lageröffnung frei drehen kann, dass
die Abtastachse der Wagenanordnung mit der Achse der Führungsstange
ausgerichtet werden kann.
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Bezug
nehmend auf 5 und 8 wird die
Wagenanordnung 40 durch ein Antriebssystem (nicht gezeigt)
entlang einer Führungsstange 60 bewegt.
Gleichzeitig kann die tragende Buchse 50, durch die die
Führungsstange 60 geführt wird,
sich in der tragenden Lageröffnung 45 drehen.
Daher kann sich, auch wenn die tragende Lageröffnung 45 bis zu einem
gewissen Maß fehlerhaft
bearbeitet wird, die Abtastachse der Wagenanordnung 40 mit
der Achse der Führungsstange 60 ausgerichtet
werden.
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Das
heißt,
auch wenn die tragenden Lageröffnungen 45 und 45' für eine korrekte
Aufnahme der jeweiligen tragenden Buchsen 50 und 50' fehlerhaft bearbeitet
wurden, kann die Abtastachse der Wagenanordnung mit der Achse der
Führungsstange 60 ausgerichtet
werden, weil die tragenden Buchsen 50 und 50' einen vorgegebenen
Krümmungsradius
aufweisen, der demjenigen der tragenden Lageröffnungen 45 und 45' entspricht,
und die tragenden Buchsen 50 und 50' von einem in gestrichelten Linien
dargestellten Zustand B in einen in durchgehenden Linien dargestellten
Zustand B' frei
drehen können.
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Daher
weist die Wagenanordnung eines Druckers mit der oben beschriebenen
Struktur einen einfachen Aufbau auf und seine Fertigungskosten sind niedrig.
Ferner können
Abweichungen zwischen den Achsen der Wagenanordnung und der Führungsstange
merklich verringert werden, weil wacklige Bewegungen der Kartusche
verringert werden können und
die Abtastachse der Wagenanordnung mit der Achse der Führungsstange
automatisch ausgerichtet werden kann.
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Da
wie oben beschrieben die tragenden Buchsen mit einem vorgegebenen
Krümmungsradius
in der jeweiligen tragenden Lageröffnung mit einem unterschiedlichen,
aber entsprechenden Krümmungsradius
frei drehen können,
kann die Abtastachse der Wagenanordnung automatisch mit der Achse
der Führungsstange
ausgerichtet werden, auch wenn die tragenden Lageröffnungen
fehlerhaft bearbeitet sind, sind die Fertigungskosten der Wagenanordnung
nach der vorliegenden Erfindung niedrig und wackelige Bewegungen
der Wagenanordnung können
deutlich verringert werden.
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Obwohl
nur einige bevorzugte Ausführungsformen
erläutert
und beschrieben worden sind, wird es Kennern der Technik klar sein,
dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen ausgeführt
werden können,
ohne den in den angehängten
Ansprüchen definierten
Umfang der Erfindung zu verlassen.