DE69108097T2

DE69108097T2 - Selbstjustierender Wärmedruckkopf und Papierladevorrichtung.

Info

Publication number: DE69108097T2
Application number: DE69108097T
Authority: DE
Inventors: Steven A Mahoney
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2011-04-24
Also published as: JPH04232082A; US5114251A; EP0458461A2; EP0458461A3; DE69108097D1; USRE35026E; JP2925790B2; EP0458461B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf thermische Drucker und insbesondere auf thermische Matrixdrucker (Arraydrucker) mit einer Einrichtung zum Vorspannen des Druckkopfes und einer vereinfachten Einrichtung zum Laden von Papier.

Hintergrundtechnik

Thermische Drucker erlangten in spezifischen Anwendungen, bei denen eine Hardcopy-Ausgabe benötigt ist, eine breite Anwendung. Z.B. werden thermische Drucker oft in Faksimile-Geräten, Registrierkassen und diagnostischen Vorrichtungen, wie z.B. denen, die im medizinischen Bereich verwendet werden, gefunden. Thermische Drucker sind für diese und andere selbständige Anwendungen aufgrund ihrer kompakten Größe, ihrer hohen Geschwindigkeit und ihres relativ ruhigen Betriebs populär.
Da viele thermische Drucker als Teil eines spezifischen alleinstehenden Geräts verwendet werden, ist es wichtig, daß der Drucker zuverlässig und mit geringen Schwierigkeiten arbeitet. Dies ist der Fall, da der Bediener mit einer größeren Wahrscheinlichkeit mit den Hauptfunktionen des Geräts vertraut ist als mit den Druckerfunktionen. Häufig werden diese Geräte von mehreren verschiedenen Personen verwendet, die mit dem Gerät mehr oder weniger vertraut sind. Deshalb müssen solche Aufgaben wie das Laden von Papier einfach und leicht zu bewerkstelligen sein.
Ein einfaches Laden von Papier ist insbesondere bei Geräten wichtig, bei denen die Ergebnisse manchmal schnell benötigt werden, wie einem Elektrokardiogramm-Gerät. Folglich muß das Papierladen eine Aufgabe sein, die keine große Vorsicht und Genauigkeit erfordert. Andererseits müssen Probleme aufgrund von Papierstaus, die durch fehlausgerichtetes oder schiefes Papier verursacht werden, eliminiert sein.
Ein weiterer Punkt ist die Zuverlässigkeit. Bei nahezu allen Geräten ist die Zuverlässigkeit ein kritischer Punkt. Dieser Punkt ist vielleicht im medizinischen Bereich stärker ausgeprägt, in dem diagnostische Ergebnisse routinemäßig verwendet werden, um den besten Ablauf der medizinischen Tätigkeit zu bestimmen. Druckerausfälle können einen Teil einer aufwendigen diagnostischen Ausrüstung vollständig unwirksam machen. Daher werden zuverlässige Druckerausführungen benötigt.
Eine übliche Ausführung eines thermischen Druckers ist eine solche, bei der eine Druckwalze und ein Druckkopf in einer festen Beziehung zueinander stehen. Bei dieser Ausführung ist der Druckkopf durch die Verwendung einer Feder oder dergleichen im allgemeinen gegenüber der Druckplatte vorgespannt. Im allgemeinen kann der Druckkopfferner von der Druckwalze weg schwenkbar sein, um es zu ermöglichen, ein Papier zwischen die beiden zu laden. Eine derartige Ausführung ist in den U.S.-Patenten Nr. 4,718,785; 4,669,896; 4,560,292; und 4,170,422 veranschaulicht.
In dem U.S.-Patent Nummer 4,848,945 offenbart Sone einen Drucker mit einem stationären Gehäuse und einem beweglichen Gehäuse, das gleitfähig an dem stationären Gehäuse befestigt ist. Eine Druckwalze ist zu der Vorderseite des bewegbaren Gehäuses hingerichtet befestigt. Ein Druckkopf ist zu der Vorderseite des stationären Gehäuses hingerichtet befestigt, so daß der Druckkopf der Druckwalze gegenüberliegt, wenn das bewegliche Gehäuse in eine Betriebsposition gleitet. Der Druckkopf ist mit einem Betätigungsglied verknüpft, das den Druckkopf zu der Druckwalze und von dieser weg bewegt. Das Betätigungsglied hält den Druckkopf normalerweise von der Druckplatte entfernt und spricht auf die Drehung der Druckwalze an, um den Druckkopf gegenüber der Druckwalze vorzuspannen. Diese Ausführung ist dazu bestimmt, das Laden einer Papierrolle einfacher zu machen. Die Ausführung von Sone ist ziemlich komplex, da sie mehrere Hebel und Federn und weitere sich mit Präzision bewegende Teile besitzt, die die Herstellung aufwendig und den Zusammenbau schwierig machen.
Die JP-A-60105551 offenbart eine Haltevorrichtung für einen thermischen Aufzeichnungskopf, bei dem ein Universalgelenk zwischen der Grundfläche des Kopfes und einer Unterstiltzungseinrichtung zum Beibehalten eines gleichmäßigen Kontakts zwischen dem Kopf und einer Druckwalze befestigt ist.
Hinsichtlich des oben Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen thermischen Drucker zu entwerfen, bei dem die Papierhandhabung einfach gemacht ist und bei dem ein Schieflauf automatisch korrigiert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen thermischen Drucker zu entwerfen, der nicht die Herstellung von Komponententeilen mit hohen Toleranzen erfordert, einfach in Entwurf und Aufbau ist und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Die Merkmale der Erfindung sind in Anspruch 1 offenbart.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Druckkopfarray in einem frei schwebenden Halteträger, der mit einem stationären Rahmen gekoppelt ist, gehalten. Der Druckwalzenzylinder ist auf einer gleitfähigen Abdeckung gehalten, die mit dem Halteträger in Eingriff nehmbar ist.
Der Druckkopf-Halteträger wird von einer Blattfeder schwenkbar gehalten, welche zu dem stationären Rahmen gehört. Der Halteträger umfaßt "U"-förmige Gabeln, die die Welle des Druckwalzenzylinders in Eingriff nehmen, wenn die gleitfähige Abdeckung in eine betriebs- oder druck-bereite Position gleitet. In dieser Position richten die U-förmigen Gabeln den Druckkopf bezüglich des Zentrums der Druckwalze aus und die Blattfeder liefert eine gleichmäßige Kraft auf den Druckkopf, während dieser die Druckwalze durch das Blatt Papier berührt.
Wenn die Abdeckung von dem Druckkopf weggleitet, kann das Papier, das in einem Fach unterhalb der Abdeckung gelagert ist, ohne weiteres durch die breite Lücke, die zwischen der Druckwalze und dem Druckkopf geschaffen wird, geladen werden. Das Papier kann entweder von einem Zickzack-Faltungs- Typ sein oder auf einer Rolle vorgesehen sein. Kantenvorbereitungen sind nicht erforderlich.
Die Vorteile dieses Entwurfs liegen darin, daß das Laden des Papiers einfach gemacht ist. Die Papierzuführung wird durch Hochziehen des ersten Blattes oder des Anfangs des Papiers durch die breite Öffnung zwischen der Druckwalze und dem Druckkopf begonnen. Danach muß nur die gleitfähige Abdeckung geschlossen werden, wodurch das Papier zwischen der Druckwalze und dem Druckkopf eingeklemmt wird. Da der Druckkopf frei schwebend ist, können starke Ausrichtungsfehler toleriert werden, da die Blattfederanordnung noch eine gleichmäßige Kraft entlang der gesamten Länge des Druckkopfes liefert. Das Vorliegen einer gleichmäßigen Kraft hindert das Papier daran, zu "auszuwandern", wodurch nicht nur der Bedarf nach Kantenperforationen, sondern auch der Bedarf danach, das Papier durch Papierführungen einzufädeln, eliminiert ist. Eine gleichmäßige Kraft stellt ferner eine gleichmäßigere Druckdichte sicher.
Es ist offensichtlich, daß der letztgenannte thermische Druckerentwurf eine geringe Teilezahl aufweist, wodurch ein einfacher Aufbau und eine einfache Herstellung erreicht werden. Außerdem wurde durch Umgebungstests, die durch den Anmelder der Erfindung durchgeführt wurden, herausgefunden, daß die Zuverlässigkeit des Entwurfs hoch ist, da es wenig bewegliche Teile gibt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines thermischen Druckers gemäß der vorliegenden Erfindung. Zur Vereinfachung sind nur diejenigen Teile gezeigt, die ein erforderliches Merkmal für die Erfindung darstellen.
Fig. 2 ist eine vereinfachte teilweise Draufsicht von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels von Fig. 1, das in einer Papierlade-Position gezeigt ist.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels von Fig. 1, das in einer Betriebsposition gezeigt ist.
Fig. 5 ist eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht der Druckwalzenzylinder- und Druckkopf-Details der Fig. 3 und 4.

Bester Modus zum Durchführen der Erfindung

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist eine Druckstation-Anordnung mit einem stationären Rahmen 11 und einer gleitfähigen Abdeckung 17, die an denselben gekoppelt ist, gezeigt. Der stationäre Rahmen 11 trägt einen Druckkopf-Halteträger 13 über eine Blattfeder-Anordnung 15 in einer freischwebenden Art. Details der Blattfeder-Anordnung 15 werden spezieller bezugnehmend auf Fig. 2 erörtert. Der Halteträger 13 weist ein Druckkopfarray mit einer Vielzahl von Heizelementen auf, die die gesamte Breite des verwendeten Papiers überspannen. Die einzelnen Heizelemente werden selektiv angeregt, um Markierungen auf dem Papier zu bilden. Der stationäre Rahmen 11 kann aus gegossenem Kunststoff oder einem ähnlichen starren Material hergestellt sein. Der Halteträger 13 ist vorzugsweise aus Blech hergestellt, kann jedoch auch aus Kunststoff hergestellt sein.
Die gleitfähige Abdeckung 17 trägt einen Druckwalzenzylinder 19 an dem Ende der Abdeckung, die zu dem Druckkopf-Halteträger hingerichtet ist. Der Druckwalzenzylinder 19 ist um eine Welle drehbar, an der ein Druckwalzen-Antriebsgetriebe 21 befestigt ist. Die gleitfähige Abdeckung 17 ist in die Richtungen bewegbar, die durch den Pfeil A angezeigt sind, und ist mit dem Druckkopf-Halteträger 13 in Eingriff nehmbar. Ein Paar von U-förmigen Gabeln 23 auf gegenüberliegenden Enden des Halteträgers 13 sind entworfen, um die Welle von dem Druckwalzenzylinder 19 auf zunehmen, so daß das Druckkopfarray bezüglich der Mitte der Druckwalze ausgerichtet ist. Anschlag-Oberflächen 47 sind auf der gleitfähigen Abdeckung vorgesehen, um gegen den freischwebenden Halteträger 13 zu drücken, was das Ausrichten des Druckkopfarrays bezüglich der Druckwalze unterstützt. Führungen, nicht gezeigt, können verwendet sein, um die Bewegung der gleitfähigen Abdeckung 17 zu leiten. Vorzugsweise ist gegossener Kunststoff zur Herstellung der gleitfähigen Abdeckung verwendet.
Der Trägerrahmen 11 kann ferner verwendet sein, um weitere Druckerelemente, wie z.B. die Antriebsanordnung, zu tragen. Die Antriebsanordnung umfaßt einen Motor 25 und ein Untersetzungsgetriebe 27, das den Motor an ein Antriebsgetriebe 29 kuppelt. Wenn die gleitfähige Abdeckung 17 in einer Betriebsposition ist, greifen das Druckwalzen-Antriebsgetriebe 21 und das Antriebsgetriebe 29 ineinander, um eine Drehung der Druckwalze zu liefern. Hier ist eine ordnungsgemäße Ausrichtung wichtig, so daß die Antriebsgetriebe 21 und 29 adeguat ineinander greifen.
Gemäß der Darstellung von Fig. 2 weist die Blattfeder-Anordnung 15 eine Blattfeder 31 und einen Zentrierfederbügel 33 auf. Die Enden der Blattfeder sind durch Einschnitte in dem Trägerrahmen 11 gehalten. Ein Verschiebungsstift 35, der sich von dem Trägerrahmen 11 erstreckt, ist derart positioniert, daß die Blattfeder 31 gebogen ist, um eine Vorspannungskraft, die zu dem Verschiebungsstift und der Druckwalze 19 hingerichtet ist, zu liefern. Der Zentrierfederbügel 33 ist ein starres Bauglied und ist zwischen der Blattfeder 31 und dem Verschiebungsstift 35 positioniert. Der Zentrierfederbügel 33 ist an der rückseitigen Wand des Druckkopf-Halteträgers 13 befestigt. Punktschweißen kann verwendet werden, um den Zentrierfederbügel an dem Halteträger zu befestigen. Der Zentrierfederbügel 33 ist nicht fest an der Blattfeder 31 befestigt, sondern drückt nur gegen die Blattfeder, so daß er deshalb frei um seinen Berührpunkt mit der Blattfeder 31 schwenkbar ist, was durch die Pfeile B angezeigt ist. Dies macht es möglich, daß der Druckkopf um diesen Schwenkpunkt freischwebend ist und sich selbständig bezüglich des Druckwalzenzylinders 19 ausrichtet. Selbst eine starke Fehlausrichtung, wie gezeigt, kann auf diese Art und Weise behandelt werden. Um eine gleichmäßige Kraft gegen den Druckkopf zu liefern, ist es wichtig, daß der Zentrierfederbügel 33 derart an dem Halteträger 13 befestigt ist, daß sich das Druckkopfarray um die Mitte des Arrays schwenkt.
Wenn die gleitfähige Abdeckung 17 gleitet, um mit dem Halteträger 13 Eingriff zu nehmen, wird der Träger um einen bestimmten Betrag zurückgedrückt, so daß der Zentrierfederbügel 33 nicht länger eine Berührung mit dem Verschiebungsstift 35 aufweist. Sobald dies der Fall ist, kann der Druckkopf angeregt werden. An diesem Punkt liefert die Blattfeder 31 einen gleichmäßigen Druck zwischen dem Druckkopfarray 37 und dem Druckwalzenzylinder 19. Ein gleichmäßiger Druck ist nicht nur für das Beibehalten einer ordnungsgemäßen Druckqualität wichtig, sondern ist ferner wichtig, um das Papier an einem Auswandern zu hindern.
In Fig. 3 ist die gleitfähige Abdeckung 17 für das Laden von Papier geöffnet. Ein Vorrat an zickzackartig gefaltetem Papier 39 ist in einem unteren Fach unterhalb der gleitfähigen Abdeckung 17 gelagert. Um das Papier zu laden, wird das erste Blatt durch die Öffnung zwischen dem Druckkopf und der gleitfähigen Abdeckung 17 hochgezogen. Diese Öffnung ist vorzugsweise breit genug, um es den Fingern eines Bedieners zu ermöglichen, ohne weiteres auf das Papier zuzugreifen. Die Abdeckung kann auch vollständig entfernt sein, so daß ein neuer Vorrat an Papier in den Drucker eingelegt werden kann. Sobald die erste Schicht durch die Öffnung gezogen ist, gleitet die gleitfähige Abdeckung 17 in eine geschlossene Position, wobei das Papier 39 zwischen dem Druckwalzenzylinder 19 und dem Druckkopfarray eingeklemmt wird. Der Pfeil C zeigt die Richtung an, in die sich die Abdeckung 17 bewegt. Ein Einfädeln des Papiers ist nicht erforderlich. Dies vereinfacht das Papierladeverfahren verglichen mit früheren Verfahren stark und ermöglicht ein schnelles Laden.
Fig. 4 zeigt die geschlossene Abdeckung 17, wobei der Druckkopf nachgebend gegen den Druckwalzenzylinder 19 gedrückt ist. Thermische Drucker erfordern im allgemeinen eine Berührung zwischen dem Druckkopf und dem Papier. Die Anschlagoberflächen 47 werden ebenfalls gegen den Halteträger 13 gedrückt. Eine Einrichtung zum Verriegeln und Loslösen der gleitfähigen Abdeckung 17 an und von dem stationären Rahmen 11 oder dem Halteträger 17 kann vorgesehen sein. Verschiedene Verriegel/Löse-Vorrichtungen sind in der Technik bekannt und können in die vorliegenden Erfindung eingearbeitet sein.
In Fig. 5 ist der Papierweg detaillierter gezeigt. Das zickzackartig gefaltete Papier 39 bewegt sich zwischen den hochstehenden Gliedern 41 und 43. Der Zweck dieser Glieder ist es, den Papierweg zu beschränken, so daß kein gefaltetes Papier die Druckstation betritt, d.h. den Raum zwischen dem Druckkopf und der Druckwalze. Ein Führungszylinder 45 wird verwendet, um das Papier um die Druckwalze 19 zu leiten. Eine ordnungsgemäße Papierspannung ist hier wichtig, damit das Papier nicht reißt oder rutscht. Das Papier 39 wird entlang der Oberseite der gleitfähigen Abdeckung 17 entladen. Ein Reißblock 47 ist vorgesehen, um das Abreißen des Papiers in einer geraden Linie zu unterstützen.

Claims

1. Ein selbstausrichtender thermischer Drucker mit folgenden Merkmalen:

einem stationären Rahmen (11),

einem Druckkopfarray (37), das mittels eines Trägers (13) mit Schlitzen (23) an jedem Ende gehalten wird,

einem Druckwalzenzylinder (19), der durch ein Bauglied (17), das gleitfähig an dem Rahmen (11) zur Bewegung zwischen einer druckbereiten Position und einer Papierlade-Position befestigt ist, wobei der Druckplattenzylinder (19) bei diesen jeweiligen Positionen bei den Schlitzen (23) in dem Träger (13) positioniert ist und von diesen entfernt ist,

einer Blattfeder (31) mit gegenüberliegenden Enden, die durch den Rahmen gehalten werden, so daß ein nicht getragender Teil der Feder (31) den Träger (13) und folglich das Druckkopfarray (37) zu dem Druckwalzenzylinder (19) in dessen druckbereiten Position hin vorspannen kann, und

einer Zentriereinrichtung (33), die mit dem Träger (13) verbunden ist und schwenkbar gegen die Blattfeder (31) drückt, um die Vorspannung der Feder (31) gleichmäßig auf den Träger (13) und folglich auf das Druckkopfarray (37) zu verteilen, wenn der Druckwalzenzylinder (19) in seiner druckbereiten Position ist.

2. Ein Drucker gemäß Anspruch 1, der ferner einen Verschiebungsstift (35) auf dem stationären Rahmen (11) aufweist, wobei der Stift (35) positioniert ist, um mit der Zentriereinrichtung (33) Eingriff zu nehmen, wenn der Druckwalzenzylinder (19) in seiner Papierlade-Position ist, und um von der Zentriereinrichtung (33) gelöst zu sein, wenn der Druckwalzenzylinder (19) in seiner druckbereiten Position ist, wodurch das Druckkopfarray (37) nur angeregt wird, wenn der Druckwalzenzylinder (19) in seiner druckbereiten Position ist.

3. Ein Drucker gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Träger (13) eine rückseitige Wand und ein Paar von ausgedehnten Seitenwänden aufweist, in welchen die Schlitze (23) vorgesehen sind, wobei die Seitenwände und die Schlitze (23) U-förmige Gabeln bilden, wobei der Druckwalzenzylinder (19) eine Welle aufweist, die in der druckbereiten Position desselben von den U-förmigen Gabeln (23) aufgenommen ist.

4. Ein Drucker gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bauglied (17) eine Abdeckung ist, die gleitend geöffnet werden kann, um den Druckwalzenzylinder (19) in seine Papierlade-Position zu bewegen, wodurch der Druckwalzenzylinder (19) ausreichend weit von den Schlitzen (23) entfernt wird, um einen manuellen Zugriff zu dem Papier zu ermöglichen, wenn dasselbe in den Drucker geladen wird.

5. Ein Drucker gemäß Anspruch 4, bei dem die Abdeckung ferner vollständig zum Beladen des Druckers mit Papier (39) entfernbar ist, wobei das erste Blatt desselben durch eine Öffnung zwischen dem Druckwalzenzylinder (19) und dem Druckkopfarray (37) gezogen werden kann, wenn der Druckwalzenzylinder in seiner Papierlade- Position ist.

6. Ein Drucker gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine treibende Einrichtung (25) auf dem stationären Rahmen (11) und eine Antriebskoppeleinrichtung (21, 27, 29) aufweist, um zu ermöglichen, daß die treibende Einrichtung (25) den Druckwalzenzylinder (19) dreht, wenn dieser in seiner druckbereiten Position ist, wobei die Antriebskoppeleinrichtung (21, 29) abgetrennt ist, wenn der Druckwalzenzylinder (19) in seine Papierlade-Position bewegt wird.