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Die
Erfindung betrifft einen Drucker mit: einem Gestell, das aus einem
unteren Gestell und einem auf dem unteren Gestell abgestützten oberen Gestell
zusammengesetzt ist, einer drehbar in dem oberen Gestell gelagerten
Transportwalze zum Transportieren eines Aufzeichnungsmediums, einer parallel
zur Axialrichtung der Transportwalze verlaufenden Führungsschiene,
einen an der Führungsschiene
geführten
und einen Druckkopf tragenden Wagen, und einen Antriebsmechanismus,
der dazu eingerichtet ist, den Wagen hin- und hergehend entlang der Führungsschiene
anzutreiben.
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Ein
typisches Beispiel eines Druckers dieser Art ist ein Tintenstrahldrucker
mit einem Druckkopf oder Druckköpfen,
die dazu ausgebildet sind, Tropfen flüssiger Tinte auf das Aufzeichnungsmedium auszustoßen, das über die
Transportwalze transportiert wird, siehe z. B. das Dokument
JP 59062171 . Die Zeiten,
zu denen die Düsen
des Druckkopfes erregt werden, müssen
präzise
mit der Bewegung des Wagens relativ zu dem Aufzeichnungsmedium synchronisiert
werden. Zu diesem Zweck kann der Wagen mit einem Detektor ausgerüstet sein,
der Markierungen an einem Lineal abliest. Insbesondere bei einem
Drucker für
große
Formate und hohen Durchsatz muß jedoch
der hin- und hergehende
Wagen schnell beschleunigt und abgebremst werden, und dies hat den
Effekt, daß der
Antriebsmechanismus hohen Trägheitskräften unterliegt,
die von der Gestellstruktur aufgenommen werden müssen. Aus diesem Grund hat
das Gestell eines herkömmlichen Druckers
eine sehr steife Konstruktion, so daß Verzug und Vibrationen vermieden
werden, die andernfalls die Druckqualität beeinträchtigen würden. Dies erhöht jedoch
die Kosten und das Gewicht der Gestellstruktur.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Drucker zu schaffen, der einen
einfachen Aufbau hat und dennoch eine hohe Druckqualität, insbesondere beim
Hochgeschwindigkeitsdrucken, ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe gelöst
durch einen Drucker der oben angegebenen Art, bei dem der Antriebsmechanismus
in der genannten Axialrichtung direkt an dem unteren Gestell abgestützt ist.
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Wenn
der Antriebsmechanismus den Wagen beschleunigt und folglich Reaktionskräften ausgesetzt
ist, werden diese Kräfte
somit direkt von dem unteren Gestell aufgenommen, und zumindest
ein überwiegender
Teil dieser Kräfte wird
das obere Gestell umgehen, das die Transportwalze abstützt. Da es
die Transportwalze ist, die die Position des Aufzeichnungsmediums
in der Hauptabtastrichtung, d. h. der Bewegungsrichtung des Wagens,
bestimmt, ist eine genaue und stabile Position der Transportwalze notwendig,
damit ein gutes Bildregister erreicht wird. Die Erfindung hat daher
den Vorteil, daß Verzug
oder Vibrationen des oberen Gestells, die die Position der Transportwalze
beeinflussen würden,
deutlich reduziert sind. So ist es möglich, selbst mit einer kostengünstigen
und leichtgewichtigen Konstruktion des oberen Gestells eine hohe
Druckqualität
zu erreichen. Da außerdem
das präzise
gefertigte obere Gestell weitgehend gegenüber den Reaktionskräften abgeschirmt
ist, wird die Arbeitsweise des Druckers vorhersagbarer und reproduzierbarer.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Da
die Trägheitskräfte in der
Bewegungsrichtung des Wagens wirken, braucht die mechanische Verbindung
zwischen dem Antriebsmechanismus und dem unteren Gestell nur in
dieser Richtung steif zu sein, kann jedoch in der zu dieser Richtung senkrechten
Ebene nachgiebig sein. Wenn z. B. X die Richtung ist, in der das
Aufzeichnungsmedium transportiert wird (Unterabtastrichtung), Y
die Hauptabtastrichtung, in der sich der Wagen hin und her bewegt,
und Z die vertikale Richtung, so kann die mechanische Verbindung
zwischen dem Antriebsmechanismus und dem unteren Gestell durch eine
Blattfeder gebildet werden, die in der Y-Z-Ebene liegt. Der Antriebsmechanismus
kann mit Hilfe einer Befestigungsstruktur, die in X- und Z-Richtung
steif ist, jedoch in der Y-Richtung nachgiebig ist, auch an dem oberen
Gestell abgestützt
sein, so daß die
Position des Antriebsmechanismus in der X- und Z-Richtung durch das genau gearbeitete
obere Gestell bestimmt wird.
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Es
ist zweckmäßig, daß der Antriebsmechanismus,
z. B. ein Riemenantrieb, direkt an der Führungsschiene für den Wagen
montiert ist. Dann kann der Antriebsmechanismus starr an der Führungsschiene
angebracht werden, und die mechanische Verbindung oder die Blattfeder
kann zwischen der Führungsschiene
und dem unteren Gestell vorgesehen sein. Selbst wenn die Führungsschiene
kleinen Verlagerungen oder Vibrationen unterliegt, die durch die
Reaktionskräfte
induziert werden mögen,
wird dies nicht notwendigerweise die Bildqualität beeinträchtigen, da es die Position
des Wagens und nicht so sehr die Position der Führungsschiene ist, die zur Erzielung
eines guten Bildregisters in Y-Richtung wesentlich ist. Zum Beispiel
können
die Komponenten des Antriebsmechanismus, die den Wagen mit der Führungsschiene
verbinden, eine gewisse inhärente Nachgiebigkeit
haben, und diese Nachgiebigkeit wird in Verbindung mit der trägen Masse
des Wagens verhindern, daß etwaige
Vibrationen der Tragstruktur für die
Führungsschiene
auf den Wagen übertragen
werden. Die Genauigkeit des Bildregisters kann weiter verbessert
werden, indem für
die Y-Position des Wagens ein Detektionssystem verwendet wird, das
die Position des Wagens nicht in bezug auf die Führungsschiene, sondern direkt
in bezug auf das Aufzeichnungsmedium oder die Transportwalze mißt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben,
in denen zeigen:
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1 eine
Frontansicht eines erfindungsgemäßen Druckers;
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2 eine
Seitenansicht des Druckers in Richtung der Linie II-II in 1;
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3 eine
schematische Frontansicht des Druckers, zur Illustration des Kraftflusses
in einem Gestell desselben; und
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4 e
eine schematische Darstellung analog zu 3, für einen
Drucker gemäß einem
Vergleichsbeispiel.
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Der
in 1 gezeigte Drucker hat ein Gestell 10,
das zusammengesetzt ist aus einem durch zwei Ständer 14 und zwei Traversen 16 gebildeten
unteren Gestell 12 und einem oberen Gestell, das durch zwei
plattenförmige
Gestellelemente 18 gebildet wird, die nach oben von den
Traversen 16 aufragen.
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Durch
zwei Lager 20 wird eine Lageranordnung gebildet, die eine
Transportwalze 22 drehbar zwischen den beiden Gestellelementen 18 hält.
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Eine
Bogenträgerplatte 24 ist
waagerecht auf den beiden Gestellelementen 18 gehalten
und dient als Auflager für
einen Bogen eines Aufzeichnungsmediums (nicht gezeigt), der mit
Hilfe der Transportwalze 22 in X-Richtung (senkrecht zur
Ebene der Zeichnung in 1) transportiert wird. Ein Antriebsmechanismus
für die
Transportwalze 22 ist hier der Einfachheit halber nicht
dargestellt worden.
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Eine
Führungsschiene 26 lagert
auf den oberen Enden der Gestellelemente 18 und erstreckt
sich parallel zur Axialrichtung Y der Transportwalze 22. Ein
Wagen 28 ist an der Führungsschiene 26 geführt und
mit Hilfe eines Antriebsmechanismus 30, der z. B. durch
einen endlosen Riemen 32 mit dem Wagen 28 verbunden
ist, so angetrieben, daß er
sich entlang der Führungsschiene
hin und her bewegt. Der Wagen 28 hat einen Teil, der über die
Bogenträgerplatte 24 ragt,
und ein Druckkopf 34 ist so an der Unterseite dieses Teils
des Wagens montiert, daß er
dem Bogen zugewandt ist, der auf der Bogenträgerplatte 24 vorgerückt wird.
Der Drucker 34 kann z. B. ein Tintenstrahldruckkopf für heißschmelzende
Tinte sein.
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Ein
Detektions- und Steuersystem, das einen herkömmlichen Aufbau haben kann
und hier nicht gezeigt ist, detektiert die Y-Position des Wagens 28 und
bestimmt die Zeiten, an denen die Druckeinheiten oder Düsen des
Druckkopfes 34 erregt werden, während sich der Wagen über das
Aufzeichnungsmedium bewegt.
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Die
Führungsschiene 26 liegt
auf den oberen Oberflächen
der Gestellelemente 18 auf und ist dadurch in X-Richtung,
d. h. der Richtung, in der das Aufzeichnungsmedium transportiert
wird, und in Z-Richtung präzise
positioniert. In Y-Richtung dagegen ist die Führungsschiene 26 starr
durch mechanische Verbindungen 36 gehalten, die die Führungsschiene
direkt mit dem unteren Gestell 12 verbinden. Damit sich
der Druckkopf 34 über
die gesamte Breite des Aufzeichnungsmediums bewegen kann, ragt die Führungsschiene 26 auf
beiden Seiten über
die Enden der Transportwalze 22 hinaus. Die mechanischen
Verbindungen 36 sind außerhalb der Gestellelemente 18 des
oberen Gestells angeordnet. In dem gezeigten Beispiel sind sie direkt über den
Ständern 14 angeordnet.
Wenn der Antriebsmechanismus 30 und die Führungsschiene 26 Reaktionskräften ausgesetzt
sind, die durch die Beschleunigung und Abbremsung des Wagens 28 verursacht
werden, so werden diese Kräfte
somit direkt in die Ständer 14 eingeleitet,
ohne daß sie
irgendeine Auslenkung der oberen Gestellelemente 18 oder
eine Durchbiegung der Traversen 16 verursachen.
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Wie
in 2 gezeigt ist, wird die mechanische Verbindung 36 durch
eine Platte 38 gebildet, die an eine Seitenfläche einer
der Traversen 16 angeflanscht ist, und durch eine abgewinkelte
Blattfeder 40, die die Platte 38 mit der Unterseite
der Führungsschiene 26 verbindet.
Somit ist die Verbindung 36 in X-Richtung flexibel, jedoch in Y-Richtung
steif.
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Die
Bogenträgerplatte 24 ist
auf waagerecht vorspringenden Armen der oberen Gestellelemente 18 gehalten.
Somit ist nicht nur die Transportwalze 22 sondern auch
die Bogenträgerplatte 24 gegenüber den
Beschleunigungskräften
des Wagens 28 abgeschirmt.
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Wie
weiter in 2 gezeigt ist, wird die Führungsschiene 26 durch
ein Profilelement gebildet, das zwei zylindrische Stangen 48 trägt, auf
denen der Wagen 28 mit Rollenlagern abgestützt und
geführt ist.
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Der
wesentliche Vorteil der oben beschriebenen Gestellstruktur soll
nun im Zusammenhang mit 3 und 4 erläutert werden.
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In 3 gibt
ein Doppelpfeil Fr die Reaktionskräfte an, die auf den Antriebsmechanismus 30 und
die Führungsschiene 26 wirken,
wenn der Wagen 28 beschleunigt wird. Pfeile Ff geben an,
wie diese Reaktionskräfte
durch das Gestell des Druckers geleitet werden. Da die Kräfte direkt
in das untere Gestell 12 oder, genauer, in dessen Ständer 14 eingeleitet
werden und die oberen Gestellelemente 18 umgehen, haben
ein etwaiger Verzug oder Schwingungen, die durch diese Kräfte verursacht
werden könnten,
keinen wesentlichen Einfluß auf
die oberen Gestellelemente 18 und die Transportwalze 22.
Das obere Gestell kann somit, obgleich es hohen Genauigkeitsanforderungen
genügen
muß, einen
einfachen, kostengünstigen
und leichten Aufbau haben. Außerdem
kann das obere Gestell so konstruiert werden, daß es insbesondere in X- und
Z-Richtung eine hohe Steifigkeit hat. Andererseits können die
mechanischen Verbindungen 36 speziell so konstruiert sein, daß sie eine
hohe Steifigkeit in Y-Richtung haben, und sie können deshalb ebenfalls einen
einfachen und kostengünstigen
Aufbau haben.
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Zum
Vergleich illustriert 4 eine herkömmliche Konstruktion, bei der
die Kräfte
Ff durch die Gestellelemente 18 des oberen Gestells geleitet werden.
Hier müssen
die Gestellelemente 18 in allen drei Richtungen steif sein.
Selbst dann werden Verzug oder Vibrationen, die durch die Reaktionskräfte Fr induziert
werden, die Y-Position der Transportwalze 22 (und auch
der Bogenträgerplatte 24,
die in 3 und 4 nicht gezeigt ist) beeinflussen
und werden daher eine nachteilige Auswirkung auf das Bildregister
haben.