DE69221021T2

DE69221021T2 - Kompakter Tintenstrahldrucker mit Trommelantrieb

Info

Publication number: DE69221021T2
Application number: DE69221021T
Authority: DE
Inventors: Edward F Burke
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1991-04-29
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2012-04-22
Also published as: US5121139A; JPH0624069A; EP0512709B1; EP0512709A2; EP0512709A3; DE69221021D1; JP2565451B2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenstrahldrucker, und insbesondere kompakte Tintenstrahldrucker, sowie einen einfachen, genauen und zuverlässigen Antriebsmechanismus für Drukker.

Hintergrund der Erfindung

Tintenstrahldrucker, und insbesondere Tintenstrahldrucker mit bedarfsweiser Tintenabgabe in Tropfenform mit Druckköpfen mit Akustiktreibern zur Bildung von Tintentropfen sind im Stand der Technik wohlbekannt. Das Prinzip hinter einem Impulstintenstrahl dieses Typs ist die Erzeugung einer Druckwelle in einer Tintenkammer und die nachfolgende Abgabe von Tintentröpfchen von der Tintenkammer an eine Düsenöffnung als Folge der Druckwelle. Eine große Vielzahl von Akustiktreibern wurden bereits bei Tintenstrahldruckköpfen dieser Art verwendet. Derartige Treiber können beispielsweise aus einem Wandler bestehen, der aus einem piezokeramischen Material besteht, das an einer dünnen Membran befestigt ist. Als Reaktion auf eine angelegte Spannung drängt die Membran Tinte in die Tintenkammer und verursacht eine Druckwelle und den darauffolgenden Fluß von Tinte an eine oder mehrere Düsen. Andere Arten von Akustiktreibern zur Erzeugung von Druckwellen in Tinte sind Treiber mit einer Heizvorrichtung als Blasenguelle (sogenannte Dampfblasendrucker) und Elektromagnet-Solenoid-Treiber.
Bei bekannten Tintenstrahldruckern ist im typischen Fall ein Tintenstrahldruckkopf, von dem Tintentropfen auf ein Aufzeichnungsmedium hin abgegeben werden, mit einem Vorrat zur Zuführung von Tinte, einschließlich mehrerer Tintenfarben, an die verschiedenen Düsen des Tintenstrahldruckkopfes kombiniert. Es ist auch üblich, einen Tintenstrahldruckkopf quer über ein Aufzeichnungsmedium zu fahren oder verlaufen zu lassen, während dieses Medium vom Druckkopf bedruckt wird.
In einer typischen Anwendung wird Aufzeichnungsmedium (beispielsweise ein Blatt Papier) an eine Trommel geleitet und für den anschließenden Druck mittels eines Mechanismus, beispielsweise einer Klemme, die einen Rand des Mediums erfaßt, an der Trommel befestigt. Bei Drehung der Trommel über eine Stelle für den Druck hinaus wird Tinte aus dem Druckkopf ausgestoßen und auf das Medium aufgebracht, um den Druckvorgang durchzuführen. In einer typischen Druckanordnung wird das Medium in der Tat in Pixelreihen bedruckt, wobei jedes Pixel ("Picture Element", d.h. Bildelement) eine vorbestimmte Größe und Höhe hat. Die Höhe der Pixel entspricht einer Distanz entlang dem Medium in der Drehrichtung der Trommel.
Ein beispielhafter Drucker mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 7 ist in der U.S.-Patentschrift Nr. 4,581,618 (Watanabe et al.) dargestellt. Bei Watanabe wird das Aufzeichnungsmedium von einem Rollenmechanismus an eine erste Andruckrolle geführt, die an einer Trommel anliegt. Diese Trommel ist als eine Platte aus Material mit hoher Reibung beschrieben, beispielsweise Gummi. Weichgummirollen hätten keinen präzisen Radius, besonders an Stellen, wo sie auf andere Rollen treffen. Ein Motor 10, als "Zuführimpuls"-Motor beschrieben, wird zum Antrieb der Trommel und des Papiertransportmechanismus des Druckers verwendet. Ein ausgefeiltes Antriebssystem mit mehreren Zahnrädern wird zur Kopplung des Motors mit der Trommel und anderen Papiertransportrollen des Systems eingesetzt. Zur passenden Zeit wird das Medium von der ersten Rolle an die Trommel übertragen, wobei das Medium durch eine bewegliche Andruckrolle, die in diesem Patent als mit einer Lücke in ihrem Mittelpunkt versehen dargestellt ist, an bzw. auf der Trommel gehalten wird. Die bewegliche Andruckrolle hält das Papier über ein Drehmoment, das von einer Reibungskupplung erhalten wird, auf der Trommel. Es ist beschrieben, daß während des Druckvorgangs der Antriebsmechanismus die Trommel über einen vorbestimmten Winkel nach dem Drucken einer jeden Druckzeile dreht.
Dä Zahnräder im Papiertransportmechanismus der vorliegenden Vorrichtung verwendet werden, kann Spiel auftreten, wodurch es zu einer ungenauen Positionierung des Papiers während des Druckvorgangs kommen kann. Da bei Zahnrädern typischerweise sehr wenig Zähne zu jeder gegebenen Zeit mit anderen in Eingriff stehen, wirken sich Schwankungen in der Konfiguration bestimmter Zähne auf einem Zahnrad in Ungenauigkeiten beim Weitertransport des Aufzeichnungsmediums durch den Drucker hindurch aus. Außerdem unterliegt ein Antriebsmechanismus, der auf einer Vielzahl von Zahnrädern beruht, Abnutzung und mechanischem Versagen.
In der U.S.-Patentschrift Nr. 4,707,704 (Allen et al.) ist die Verwendung eines Schrittmotors zum Antrieb einer Trommel eines Tintenstrahldruckers beschrieben. In dieser Patentschrift ist der Schrittmotor als direkt mit der Trommelwelle gekoppelt beschrieben. Mit dieser Konstruktion wird die Trägheit der Trommel direkt an die Motorwelle gelegt und kann eine sehr schlechte Trägheitsabstimmung zwischen dem Motor und der Last auf dem Motor verursachen. Außerdem beschreibt diese Patentschrift einen Transportweg, in dem eine Rolle von Aufzeichnungsmedium innerhalb einer Trommel positioniert ist und von einer inneren Rolle, einschließlich einer mit nachgiebigem Material überzogenen, an das Äußere der Trommel zum Drucken bewegt wird.
Drucker aus dem Stand der Technik verwenden auch zahlreiche Arten von Klemmen zur Befestigung von Aufzeichnungsmedium an einer Trommel während Druckvorgängen. In der U.S.-Patentschrift Nr. 4,815,870 (Sparer et al.) ist ein Drucker mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 beschrieben, mit einer in einer Ausnehmung der Trommel angeordneten Blattklemme. Die Trommel wird während des Druckvorgangs in die eine Richtung und während des Blattauswurfs in die entgegengesetzte Richtung gedreht.
Eine weitere Klemmvorrichtung ist in der U.S.-Patentschrift Nr. 4,386,771 (Lakdawala) für ein Faxgerät beschrieben. Bei dieser Vorrichtung ergreift eine Greifschiene den Rand eines Blattes, um ihn gegen eine Trommel zu halten. Die Drehrichtung der Trommel wird umgekehrt, um das Blatt von der Trommel abzulösen, wobei eine Führung und ein Blattschaber zum Entfernen des Blattes von der Vorrichtung eingesetzt werden.
Die Verwendung von Druckfixierrollen zum Schmelzen oder Verteilen von Phasenänderungs- oder Schmelztinte auf Aufzeichnungsmedien ist ebenfalls bekannt. Beispiele hierfür sind die japanische Patentschrift Nr. 18,351 (Moriguchi et al.), die U.S.-Patentschrift Nr. 4,745,420 (Gerstenmeier) sowie die U.S.-Patentschrift Nr. 4,889,761 (Titterington et al.). Andere Beispiele für Bildfixiervorrichtungen mit Rollen aus dem Stand der Technik sind in den U.S.-Patentschriften Nrn 3,293,059 (Stole), 3,566,076 (Fantuzzo) und 4,568,949 (Muranaka) beschrieben. Diese bekannten Schmelzrollen legen im typischen Fall eine äußerst hohe Lastkraft entlang der Kontaktlinie zwischen Schmelzrollen an, z.B. 175 kN/m (100 lbs. pro laufendem Inch). In diesem Fall muß bei einer Rolle mit einer Länge von 25,4 cm (10 Inch) eine Kraft von 4450 N (1000 lbs.) angelegt werden. Folglich ist der strukturelle Aufbau für derartige Schmelzrollen im typischen Fall relativ schwer und sperrig, um äußerst hohe Kräfte zu widerstehen.
Obgleich eine Anzahl von Druckern und Druckerantriebsmechanismen bekannt sind, wird ein verbesserter Tintenstrahldrucker gewünscht, der in der Lage ist, diese sowie andere Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß vorliegender Erfindung wird ein kompakter Tintenstrahldrucker zur Verfügung gestellt, wie er im beiliegenden Anspruch 1 oder Anspruch 7 beschrieben ist.
Es wird ein kompakter Tintenstrahldrucker zum Aufdrucken von Tintentröpfchen auf ein Aufzeichnungsmedium beschrieben, das entlang einem Mediumsförderweg an den Drucker befördert wird. Der Drucker besteht aus einer länglichen Trommel, die zur Drehung um eine Längsachse herum gelagert ist, wobei die Trommel eine äußere Oberfläche zum Tragen des Mediums hat. Die mediumstragende Oberfläche hat einen relativ hohen Reibungskoeffizienten, vorzugsweise mindestens ca. 1. Ein Trommelantriebsmechanismus ist mit der Trommel gekoppelt, um die Trommel um ihre Längsachse zu drehen. Eine Kontaktrolle befindet sich gegenüber der äußeren Oberfläche der Trommel und bildet zusammen mit der äußeren Oberfläche einen Klemmpunkt im Förderweg, wobei das Aufzeichnungsmedium auf der Trommel und durch die Klemmstelle hindurch geführt wird. Die Kontaktrolle dient zum Anlegen einer geringen Rückhaltekraft, um das Medium gegen die Trommel gedrückt zu halten. Eine Platte ist entlang dem Förderweg angeordnet. Das Aufzeichnungsmedium verläuft auf seinem Weg zur Trommel über eine Oberfläche der Platte. Die Platte ist vorzugsweise eine feste Platte und ist an einer Druckstelle angeordnet, um eine Unterlage für das Medium während des Ausstosses von Tintentropfen aus einem Druckkopf auf das Medium an dieser Stelle zu bilden.
Obgleich jeder geeignete Antriebsmechanismus zum Drehen der Druckertrommel verwendet werden kann, umfaßt ein bevorzugter Antriebsmechanismus einen Schrittmotor mit einer Ausgangswelle, die in inkrementellen Schritten als Reaktion eines jeden Schritts des Schrittmotors drehbar ist. Eine erste Zahntrommel eines Synchronriemens ist an der Ausgangswelle des Motors befestigt. Eine zweite Zahntrommel eines Synchronriemens ist mit der Trommel gekoppelt. Ein Synchronriemen ist mit mehreren Zähnen der ersten und zweiten Zahntrommeln des Synchronriemens gekoppelt, um eine inkrementelle Bewegung von der Ausgangswelle an die Trommel zu übertragen. Eine oder mehrere Zwischen- Synchronriemen-Zahntrommeln können zusätzlich zu den ersten und zweiten Antriebszahntrommeln zusammen mit mehreren Synchronriemen verwendet werden, um die Übertragung der Bewegung von dem Schrittmotor an die Trommel zu erzielen. Durch die Verwendung von Synchronriemen wird jegliches Spiel, das sich aus der Verwendung mehrerer Antriebszahnräder in einem Trommelantriebsmechanismus ergibt, praktisch eliminiert. Außerdem geht bzw. gehen ein oder mehrere Synchronriemen gleichzeitig mit mehreren Zahntrommelzähnen in Eingriff, im typischen Fall mindestens sieben oder acht oder mehr Zähne auf kleineren Antriebs-Zahntrommeln und weitaus mehr auf größeren Zahntrommeln. Daher werden Abweichungen bei den einzelnen Zähnen gemittelt und auf derartige Abweichungen zurückgehende Fehler werden im wesentlichen unterdrückt. Ferner können eine oder mehrere Riemenscheibe(n) (nicht dargestellt) verwendet werden, um den Synchronriemen mit einer größeren Anzahl von Zahntrommelzähnen auf den Zahntrommeln, und insbesondere kleineren Zahntrommeln, in Kontakt zu bringen, um diesen Mittelungseffekt zu verstärken. Ferner kann als weiterer Aspekt der Erfindung der Durchmesser der Trommel, die Strecke, um die die Ausgangswelle mit jedem Schritt des Schrittmotors inkrementell weiterbewegt wird, und das Verhältnis der Zähne auf den Zahntrommeln derart gewählt werden, daß die Oberfläche der Trommel mit jedem Schritt des Schrittmotors um eine Strecke gedreht wird, die im wesentlichen gleich einem Vielfachen der Pixelhöhe ist. In einer bevorzugten Ausführungsform bewirkt jeder Schritt des Schrittmotors die Drehung der Trommeloberfläche um eine Strecke, die im wesentlichen gleich einer einzigen Pixelhöhe oder einem ganzzahligen Vielfachen dessen ist. Folglich wird ein einfacher, zuverlässiger, genauer und kostengünstiger Antriebsmechanismus bereitgestellt.
Außerdem können Trommeldurchmesser mit äußerst geringer Größe zur weiteren Verbesserung der Kompaktheit des Druckers verwendet werden. Im typischen Fall sind derartige Trommel so hergestellt, daß sie gleichförmigen Radius innerhalb sehr geringer Toleranz haben. Als bequemes Herstellverfahren können die Trommeln mit einem Material überzogen werden, beispielsweise Urethan, und dann geschliffen oder einer anderen Oberflächenbehandlung unterzogen werden, um einen Trommeldurchmesser mit der gewünschten Gleichförmigkeit zu erzielen.
Eine Schmelzrolle kann zum selektiven Eingriff mit einem Aufzeichnungsmedium auf der Trommel zum Fixieren oder Ausbreiten von Tinte auf dem Medium während des Druckvorgangs gelagert sein. Die Schmelzrolle kann im Förderweg des Mediums im Anschluß an die Klemmstelle angeordnet sein.
Die Trommel kann eine Klemme zum Klemmen und Halten eines Randes des Aufzeichnungsmediums bei dessen Verlauf entlang dem Förderweg aufweisen. Eine Tintenschmelzrolle kann zum Schmelzen oder Ausbreiten von Tintentropfen gelagert sein, während sich das Aufzeichnungsmedium auf der Trommel befindet. Ein geeigneter Antriebsmechanismus kann zum Treiben der Trommel über entsprechende erste und zweite Umdrehungen während des Druckvorgangs eines Bogens des Aufzeichnungsmediums verwendet werden. Bei Drehung der Trommel über die erste Drehung hinweg wird Tinte an das Medium übertragen und die Schmelzrolle wird von der Trommel gelöst. Während der Drehung der Trommel durch eine zweite Umdrehung hindurch gelangt die Schmelzrolle mit dem auf der Trommel befindlichen Medium in Kontakt, um die während der ersten Umdrehung aufgebrachten Tintentropfen auszubreiten. Als fakultatives Merkmal dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Klemme selektiv auf eine Position innerhalb der Trommel und unter der äußeren Trommeloberfläche einziehbar sein, um Kontakt mit der Schmelzrolle während des Schmelzens des Aufzeichnungsmediums zu verhindern.
Dementsprechend ist es eine allumfassende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Tintenstrahldrucker sowie einen verbesserten Antriebsmechanismus für derartige Drucker anzugeben.
Diese sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen und detaillierte Beschreibung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Seitenaufriß einer Form eines kompakten Tintenstrahldruckers gemäß vorliegender Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Druckers aus Fig. 1, bei der aus Gründen der Klarheit der Tintenstrahldruckkopf und bestimmte andere Komponenten weggelassen wurden.
Fign. 3, 4 und 5 zeigen bevorzugte Formen von Antriebsmechanismen unter Verwendung eines Schrittmotors, eines oder mehreren Synchronriemen sowie Synchronriemen-Zahntrommeln zum Drehen der Trommel eines Tintenstrahldruckers.
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht, aus der die Mittelung hervorgeht, die unter Verwendung eines Synchronriemens in einem Antriebsmechanismus gemäß Fign. 3-5 erzielt wird.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Pixels auf einem Bogen eines Aufzeichnungsmediums, aus der das Verhältnis zwischen der Pixelhöhe und der als Reaktion auf einen Schritt eines in dem Antriebsmechanismus der Fign. 3-5 verwendeten Schrittmotors zurückgelegten Strecke d hervorgeht.
Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführungsform eines kompakten Tintenstrahldruckers gemäß vorliegender Erfindung unter Verwendung einer Klemme zum Halten eines Bogens eines Aufzeichnungsmediums an einer Trommel.
Fign. 9-12 zeigen den Betrieb des Tintenstrahldruckers aus Fig. 8 während dem Laden, Bedrucken, Schmelzen und Ausstossen eines Bogens eines Aufzeichnungsmediums während eines Druckzyklus.
Fign. 13-15 zeigen eine Form einer einziehbaren Klemme, die fakultativ in der Ausführungsform aus Fig. 8 zum Halten eines Bogens des Aufzeichnungsmediums gegen eine Trommel verwendet wird.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat ein Drucker einen Tintenstrahldruckkopf 14, der an einem Tinte enthaltenden Vorratssystem 16 befestigt ist, das dem Druckkopf Tinte zuführt. Der Druckkopf 14 ist mit einer Tintentropfenausstoßöffnung versehen, vorzugsweise mehreren Öffnungen (nicht dargestellt), aus denen Tintentropfen auf ein Tintentropfenaufzeichnungsmedium hin, wie mit 22 in Fig. 1 bezeichnet, ausgestossen werden. Es ist zu beachten, daß das Aufzeichnungsmedium 22 aus Papier oder jedwedem anderen geeigneten Material sein kann, und in Form einer kontinuierlichen Rolle oder in Form von einzelnen Bögen oder Blättern vorliegen kann.
Das Aufzeichnungsmedium wird entlang einem Förderweg in einer ersten, durch den Pfeil 24 angezeigten Richtung durch den Drucker transportiert.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine das Aufzeichnungsmedium tragende Trommel 30 mit einer äußeren das Medium tragenden Oberfläche 32 derart angeordnet, daß ein Teil des Äußeren der Trommeloberfläche im Förderweg eingeschlossen ist. Zum Beispiel ist der Abschnitt der Trommel, der zufällig zu einer gegebenen Zeit zwischen der Acht-Uhr- und der Ein-Uhr-Position in Fig. 1 liegt, im dargestellten Förderweg enthalten. Die Trommel 30 wird von einem Antriebsmechanismus, nachstehend erläutert, zur Drehung in eine durch Pfeil 34 angezeigten Richtung angetrieben, um das Medium entlang dem Förderweg zu bewegen. Die dargestellte Trommel 30 hat typischerweise sehr kompakte Größe, zum Beispiel vorzugsweise nicht mehr als ca. 76,2 mm (drei Inch) im Durchmesser, obgleich sie auch kleiner oder größer sein kann, wenn dies für eine bestimmte Anwendung gewünscht ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Trommel 30 länglich und hat eine Trommel-Längsachse (nicht dargestellt). Die Trommel ist zur Drehung durch starre Trommellagerungselemente gelagert, beispielsweise die Abschnitte 36, 38 eines Rahmens des Druckers. Die Trommel umfaßt typischerweise eine Welle 40, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, welche zur Drehung an den den Rahmen tragenden Elementen gelagert ist.
Wie in den Fign. 1 und 2 zu sehen ist, ist eine längliche Kontaktrolle 50 wie dargestellt angeordnet, wobei eine Längsachse allgemein parallel zur Längsachse der Trommel 30 verläuft. Wie die Trommel 30 ist auch die Kontaktrolle 50 typischerweise an starren Rahmenelementen 52, 54 gelagert und kann eine Welle 56 aufweisen, die mit diesen Rahmenelementen gekoppelt ist. Die jeweiligen Enden der Welle 56 sind typischerweise mit einem Gewicht von bis zu ca. 0,9 kg (zwei englische Pound) (das schematisch mit 58 für ein Ende der Welle gekennzeichnet ist) belastet, wobei diese Last nach Wunsch einstellbar ist. Als Ergebnis wird die Kontaktrolle 50 gegen die Trommel 30 gehalten, wobei eine Klemmstelle 60 an der Stelle im Papierförderweg definiert wird, wo die Kontaktrolle 50 mit der Trommel 30 in Eingriff geht. Das Aufzeichnungsmedium 22 wird durch diese Stelle 60 hindurchgefädelt (siehe Fig. 1) und wird von der Kontaktrolle gegen die Trommel gehalten.
Die Trommel 30 kann beispielsweise eine Rolle aus steifem Material, beispielsweise Edelstahl, umfassen und entweder massiv sein oder eine auf einer Welle angebrachte Hülse umfassen. Zur Sicherstellung eines genauen Druckvorgangs ist der Radius der Trommel äußerst gleichmäßig und liegt vorzugsweise innerhalb einer Toleranz von ± 12,7 µm (± 0,0005 Inch). Außerdem hat die Trommelaußenfläche 32 vorzugsweise einen relativ hohen Reibungskoeffizienten, wobei eine meist bevorzugte Oberfläche einen Reibungskoeffizienten von mindestens ca. 1 hat. Bei ihrer Herstellung auf diese Weise trägt die Trommel zusammen mit der Kontaktrolle das Aufzeichnungsmedium entlang dem Förderweg bei Drehung der Trommel, ohne daß das Medium auf der Trommel rutscht. Ein geeigneter Ansatz zur Herstellung der Trommel ist es, eine dünne Schicht aus Urethan oder einem anderen Material mit hohem Reibungskoeffizienten auf die Trommeloberfläche aufzubringen, und dann die Oberfläche zu schleifen oder einer anderen Oberflächenbehandlung zu unterziehen, um ihr einen Radius zu verleihen, der innerhalb der gewünschten Genauigkeit oder Toleranz gleichförmig ist. Es hat sich zum Beispiel erwiesen, daß eine anfängliche Beschichtung mit ca. 127 µm (0,005 Inch) Urethan auf einer oberflächenbehandelten Edelstahlrolle durch Endbehandlung auf eine Trommel mit einer äußeren Oberfläche mit äußerst gleichförmigem Radius gebracht werden kann.
Der Tintenstrahldrucker der Fign. 1 und 2 hat auch eine längliche feststehende Platte, die die Bezugsziffer 64 trägt. Die Platte 64 ist typischerweise fest am Rahmen des Tintenstrahldruckers angebracht. Die Platte 64 hat eine flache Hinterfläche 66, an der das Druckmedium 22 bei seinem Verlauf von der Platte zur Trommel 30 und Klemmstelle 60 entlanggleitet. Eine Führung 70, beispielsweise eine flache längliche Vorspannoder Ablenkfeder, die am Druckerrahmen angebracht ist, lenkt das Aufzeichnungsmedium 22 gegen die hintere Fläche 66. Ein Teil der hinteren Fläche 66, der in Fig. 1 mit P bezeichnet ist, kann eine Druckstelle bilden, an der Tinte vom Druckkopf 14 auf das Medium aufgebracht wird. Für die Stabilität des Mediums und thermische Konsistenz im Falle von Schmelztinte ist es zu bevorzugen, daß das Aufzeichnungsmedium während des Tintenauftrags von einer Platte, beispielsweise einer feststehenden Platte 64, unterstützt wird. Dadurch, daß die Düsenöffnungen des Druckkopfs 14 innerhalb des Bereichs P angeordnet sind, erfüllt die Platte 64 diesen Zweck. Alternativ kann die Trommel 30 diese Funktion erfüllen. Bei einer kleinen Trommel ist jedoch das Aufzeichnungsmedium bei seinem Verlauf um die Trommel herum gebogen, was sich auf den gewünschten gleichmäßigen Druckvorgang negativ auswirken kann.
Auf herkömmliche Weise kann der Druckkopf 14 und der Vorrat 16, wenn er den Druckkopf direkt unterstützt, für eine Pendel- oder Hin- und Herbewegung über die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums hinweg vorgesehen sein. Diese Pendelbewegung verläuft typischerweise in eine Richtung, die bezüglich der Vorschubrichtung des Mediums 22 durch die Trommel 24 schräg und typischerweise im wesentlichen rechtwinklig dazu ist.
Der Druckkopf 14 kann jede beliebige Form annehmen und kann vom Typ mit bedarfsweiser Tropfenabgabe sein, bei dem Tröpfchen nur als Reaktion auf den Energiezustand eines zugehörigen Wandlers ausgestoßen werden. Der Tintenstrahldruckkopf 14 kann auch vom kontinuierlichen Typ sein, und fakultativ mit einer Luftunterstützung zur Beschleunigung des Transports von Tintentropfen an das Medium 22 versehen sein. Ein geeigneter Druckkopf ist in der U.S.-Patentschrift Nr. 4,727,378 (Le et al.) beschrieben. Tintenstrahldruckköpfe dieser Art mit einer Anordnung von Düsenöffnungen können ebenfalls verwendet werden. Im Fall von Schmelztinte (Tinte mit Phasenänderung) wird erstarrte Tinte erwärmt und somit zum Ausstoß aus dem Druckkopf in flussigen Zustand gebracht. Tintentropfen oder -flekken werden somit während des Druckvorgangs auf das Aufzeichnungsmedium aufgebracht. Handelt es sich um Schmelztinte, findet bei den Tintenflecken auf dem Medium ein Übergang von der flüssigen in die feste Phase statt. Auch stehen die Punkte nach Aushärtung etwas von der Oberfläche des Mediums ab. Bestimmte Arten von Medium, beispielsweise Folien, werden nicht sehr stark von den darauf aufgebrachten Tintentropfen durchdrungen. Als Ergebnis neigen bei derartigen Medium die Tropfen dazu, noch weiter vom Medium abzustehen als im Fall anderer Typen poröserer Medien, beispielsweise einfaches Papier. Im subtraktiven Primärsystem des Tintenstrahldrucks werden Sekundärfarben (Rot, Grün und Blau) dadurch erhalten, daß Tropfen zweier Primärfarben überschneidend oder übereinander aufgespritzt werden. Im Fall von Tinten mit Phasenübergang ergibt dies Bereiche, die unterschiedlich stark mit Tinte bedeckt sind. Dieser Bereich des Mediums sollte mit Bereichen des Mediums mit nur einer einzigen Tintenschicht verglichen werden. Bei Verwendung von Schmelztinte lassen sich Vorteile erzielen, indem die Tinte auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert oder darauf aufgeschmolzen wird. Im allgemeinen involviert dies das Anlegen von ausreichend Druck an die aufgebrachten Tintentropfen, um die Tintentropfen selbst in solchen Fällen auszubreiten, in denen Tintenschichten unterschiedlicher Stärken vorhanden sind.
In Fig. 1 verläuft bei Austreten des mit Tinte versehenen Druckmediums 22 aus der Klemmstelle 60 und Verlauf in Richtung des Pfeils 24 das Medium zu einem Druckschmelz- oder -fixiermechanismus, der allgemein die Bezugsziffer 74 trägt. Der Mechanismus 74 ist bei seiner Verwendung darauf ausgelegt, Druck auf Tintenablagerungen auf dem Medium aufzubringen, um diese zu ebnen und auszubreiten. In einer beispielhaften Form eines Druckanlegungsmechanismus, in Fign. 1 und 2 gezeigt, ist eine Halterung 77 zum drehenden Tragen oder Halten eines Druckrads 76 vorgesehen. Die Halterung positioniert das Rad 76, wobei eine äußere Druckanlegungsoberfläche 78 des Rads 76 gegen das Aufzeichnungsmedium drückt, um mit Tintenablagerungen auf dem Medium in Kontakt zu treten. Wie schematisch in Fig. 2 gezeigt, wird die Halterung 76 typischerweise hin- und hergefahren, wie von den Pfeilen 80 angezeigt, um das Druckrad 76 allgemein in Querrichtung von Seite zu Seite des Mediums zu bewegen. Somit führt das Druckrad 76 wiederholte Verläufe über das Medium aus. Das Druckrad ist typischerweise derart bemessen, daß mehrere sich überschneidende Verläufe über jeden Abschnitt des Mediums stattfinden, wobei typischerweise zwei bis vier Verläufe durchgeführt werden, was zum Teil von der Geschwindigkeit abhängt, mit der das Medium relativ zum Druckkopf bewegt wird, um (noch) unbedrucktes Medium zum Drucken freizulegen. In Fig. 1 unterstützt eine Aufzeichnungsmediumsunterlage, in diesem Fall die Trommel 30, das Medium an der Stelle, an der das Druckrad 76 das Medium kontaktiert.
Das Druckrad 76 ist typischerweise ziemlich klein. Zum Beispiel kann das Rad einen Durchmesser von unter 76,2 mm (drei Inch) und typischerweise unter 25,4 mm (ein Inch) haben. Außerdem liegt die Breite des Rads, und somit der Druckanlegungsoberfläche 78, im typischen Fall unter 25,4 mm (1 Inch), und vorzugsweise unter 12,7 mm (1/2 Inch), wobei 6,35 mm (1/4 Inch) ein speziell bevorzugtes Beispiel sind. Das Druckrad kann aus jedwedem geeigneten Material sein, ist jedoch im typischen Fall aus einem steifen Material, beispielsweise Edelstahl, oder einem Kunststoffmaterial des Typs, das unter dem Handelsnamen Delrin von der E.I. DuPont vertrieben wird. Das Druckrad ist typischerweise belastet, um einen hohen Schmelzdruck, z. B. 175 kN/m (100 englische Pound pro laufendem Inch), entlang der Kontaktlinie zwischen dem Rad und dem Aufzeichnungsmedium zu erzielen. Mit einem Druckrad einer Breite von 6,35 mm (0,25 Inch) ist die Länge der Kontaktlinie zwischen dem Rad und dem Aufzeichnungsmedium entsprechend 6,35 mm (0,25 Inch). In diesem Fall würde eine Belastungskraft von 111,25 N (25 engl. Pound) eine gewünschte Streckenlast von 175 kN/m (100 engl. Pound pro laufendem Inch) ergeben. Aufgrund der zur Erzielung der gewünschten Streckenlast relativ geringen erforderlichen Belastungskraft können vereinfachte und leichtere Halterungen 77 zum Haltern des Druckaufbringungselements verwendet werden.
Dieser Typ von Druckaufbringungselement ist in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 07/577,382 (James D. Rise), Anmeldetag 4. September 1990 mit dem Titel "Pressure Fixing and Developing Apparatus" beschrieben, die hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme einbezogen wird. Alternativ kann, wie unter der Bezugsziffer 86 in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, eine längliche Druckaufbringungsrolle 86 verwendet werden. In diesem Fall hat die Rolle 86 eine Längsachse, die im typischen Fall allgemein parallel zur Achse der Trommel 34 ist. Ferner kann, ebenso wie das Rad 76, auch die Druckfixierrolle 86 durch eine andere Oberfläche als die Trommel 30 unterstützt sein. Es wird jedoch ein kompakterer Aufbau eines Tintenstrahldruckers erzielt, wenn die Trommel 30 als die Unterstützungsoberfläche für eine der beschriebenen Schmelzvorrichtungen verwendet wird.
Jeder beliebige geeignete Antriebsmechanismus kann zum Drehen der Trommel 30 verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Motor direkt an die Trommelwelle 40 angeschlossen sein. Ferner dreht bei Verwendung einer länglichen Schmelzrolle 86, wobei die Trommel als Unterstützung dieser Rolle beim Schmelzen dient, ein einziger Antriebsmechanismus zum Drehen der Trommel auch die Schmelzrolle 86 aufgrund ihres Kontakts mit der Trommel. Mit anderen Worten dreht in einem solchen Fall die Trommel im Ergebnis die Schmelzrolle. Obwohl diese Alternativen eingesetzt werden können, wird als nächstes im Zusammenhang mit den Fign. 3-7 ein bevorzugter Antriebsmechanismus beschrieben.
Insbesondere hat es sich überraschenderweise herausgestellt, daß kostengünstige Komponenten zur Erzielung einer äußerst präzisen Bewegung der Trommel 30 und des darauf geführten Aufzeichnungsmediums verwendet werden können. Unter Bezugnahme auf die Fign. 3 und 4 enthält der dargestellte Antriebsmechanismus einen herkömmlichen Schrittmotor 90 mit einer Ausgangswelle 92, die um einen inkrementellen Winkel mit jedem an den Schrittmotor angelegten Antriebsimpuls gedreht wird. Ein Schrittmotor dieses Typs ist so ausgelegt, daß seine Ausgangswelle für jede vollständige Umdrehung der Ausgangswelle um eine vorbestimmte Anzahl von Schritten inkrementell weiterbewegt wird. Als spezifisches Beispiel würde die Ausgangswelle eines Schrittmotors mit 200 Schritten pro Umdrehung um einen Winkel von 1,8 Grad für jeden Schritt bewegt werden. Durch Wahl eines im Handel erhältlichen Schrittmotors mit einer nicht-kumulativen Fehlerfaktorauslegung innerhalb vorbestimmter Grenzen, beispielsweise einem nicht-kumulativen Fehler von fünf Prozent, liegt der Schrittmotor innerhalb des vorbestimmten Fehlers von 1,8 Grad seiner theoretischen Position am Ende jedweder Anzahl von Schritten. Ein geeigneter Schrittmotor ist ein Motor der Serie P8266, wie er von der Oriental Motors Co., Ltd. aus Japan zu einem gegenwartigen Stückpreis von unter US$ 20,00 erhältlich ist.
Eine erste Synchronriemen-Zahntrommel 94 ist fest an der Ausgangswelle 92 befestigt. Die Synchronriemen-Zahntrommel 94 hat mehrere Zähne, wie es durch die gestrichelten Linien 96 in Fig. 3 für bestimmte der Zähne angezeigt ist. Die in den Fign. 3 und 4 dargestellte Form dieses Antriebsmechanismus weist auch eine zweite Synchronriemen-Zahntrommel 98 auf, die mit der Trommel 30 gekoppelt ist, beispielsweise indem sie starr an der Antriebswelle 40 der Trommel befestigt ist. Die Synchronriemen-Zahntrommel 98 weist ebenfalls mehrere Zähne auf, von denen einige durch die Bezugsziffer 100 und die gestrichelten Linien in Fig. 3 bezeichnet sind. Eine Synchronriemenvorrichtung, beispielsweise ein Synchronriemen 102, ist mit den Synchronriemen-Zahntrommeln 94, 98 zur Übertragung einer inkrementellen Bewegung von der Ausgangswelle 92 an die Trommel 30 gekoppelt. Ein spezifisches Beispiel eines geeigneten Synchronriemens ist ein im Handel erhältlicher Riemen, hergestellt von der Chemi-flex aus Lombard, Illinois, Vereinigte Staaten von Amerika, und ist aus Urethan mit einem Aramidkern. Synchronriemen lassen sich leicht straffen und eliminieren praktisch jegliches Spiel.
Wie in Fig. 6 gezeigt, hat der Synchronriemen 102 mehrere Zähne, von denen einige mit der Bezugsziffer 104 bezeichnet sind, die zwischen den Zähnen, beispielsweise die Zähne 100 der Synchronriemen-Zahntrommel 98 eingeschoben sind, um den Synchronriemen in positiven Eingriff mit der Zahntrommel des Synchronriemens zu bringen. Da der Synchronriemen 102 typischerweise mit mindestens sieben oder acht Zähnen einer jeden der Synchronriemen-Zahntrommeln in Eingriff geht, wird eine Zahn-Mittelung erreicht. Mit anderen Worten, jedwede Ungenauigkeiten bei den einzelnen Zähnen der Synchronriemen-Zahntrommeln werden im Ergebnis gemittelt, da der Synchronriemen mit mehreren Zähnen gleichzeitig in Eingriff geht. Außerdem wird Spiel, welches üblicherweise bei Zahnradantriebsmechanismen auftritt, im wesentlichen eliminiert. Ferner wird aufgrund der Verhältnisse der Zähne zwischen der Zahntrommel 98 und der Zahntrommel 94, wobei die Zahntrommel 98 typischerweise weitaus mehr Zähne hat als die Zahntrommel 94, eine erhebliche Verringerung der Trägheit der Trommel auf die Ausgangswelle 92 reflektiert, wodurch die Belastung, die Abnutzung und ein mögliches Rutschen dieser Ausgangswelle minimiert werden und eine verbesserte Trägheitsabstimmung des Motors gegenüber der Belastung erzielt wird.
Sind beispielsweise 180 Zähne auf der Synchronriemen-Zahntrommel 98 und 30 Zähne auf der Synchronriemen-Zahntrommel 94 vorhanden, wird eine Reduktion von sechs zu eins erreicht.
Wie in Fig. 5 dargestellt, können eine oder mehrere Zwischen- Synchronriemen-Zahntrommeln verwendet werden, wie es beispielsweise durch die Zahntrommeln 110 und 112 angezeigt ist. In diesem Fall werden auch mehrere Synchronriemen 102 und 102A verwendet. Obgleich sich durch die Einführung der Zwischen- Synchronriemen-Zahntrommeln 110, 112 die Größe des Antriebsmechanismus erhöht, können weitere Verringerungen der von der Trommel an die Ausgangswelle 92 des Schrittmotors 90 reflektierten Trägheit erreicht werden. In einem spezifischen Beispiel wird unter Verwendung dieses Ansatzes mit doppelter Verringerung ein 30:1 Antriebsverhältnis erzielt. Mit anderen Worten kann die Zahntrommel 94 32 Zähne haben, die Zahntrommel 110 kann 160 Zähne haben, die Zahntrommel 112 kann 30 Zähne haben und die Zahntrommel 98 kann 180 Zähne haben. In diesem spezifischen Fall wäre die Trommel größer, um ein Verhältnis von einem Pixel pro Schritt des Schrittmotors zu erzielen.
Der Umfang der Trommel 90 und die Verhältnisse der Zähne auf den Zahntrommeln 98 und 94 (sowie auf jedweden Zwischen-Zahntrommeln, sofern verwendet), zusammen mit der Strecke, über die die Ausgangswelle inkrementiert wird, können derart gewählt werden, daß die äußere Oberfläche der Trommel mit jedem Schritt des Schrittmotors über eine Strecke rotiert wird, die im wesentlichen gleich einem Mehrfachen der Pixelhöhe ist. Mit anderen Worten, wie in Fig. 7 gezeigt, drucken Drucker im typischen Fall in Zeilen mit Bildelementen (Pixeln) 120 einer vorbestimmten Höhe (h) und einer vorbestimmten Breite (w). Indem die Komponenten der Antriebsmechanismen so gewählt werden, daß sie die Druckmedien 22 um eine Strecke d, die gleich der Höhe eines Pixels ist, oder einem Vielfachen dieser Strecke, und vorzugsweise einem ganzzahligen Vielfachen dieser Strecke, weiterbewegen, hat sich gezeigt, daß eine Streifenbildung (das sogenannte "Banding") des Druckbilds auf dem Druckmedium im wesentlichen vermieden wird. Der Begriff "Banding" beschreibt ein Phänomen, bei dem die von einem Druckkopf aufgebrachten Tintentropfen nicht gleichmäßig aufgebracht werden, so daß eine unerwünschte Überschneidung oder Unterschneidung von Tinte in Druckzeilen auftritt, was eine Streifenbildung oder ein ungleichmäßiges Erscheinungsbild des Druckbildes zur Folge hat. Indem das Aufzeichnungsmedium genau auf ein Vielfaches einer Pixelhöhe weitergeschaltet wird, wenn der Druckkopf aufeinanderfolgende Verläufe über das Aufzeichnungsmedium vollzieht, ist eine Streifenbildung für das menschliche Auge praktisch unsichtbar. Im typischen Fall bringt ein Tintenstrahldruckkopf in einem Verlauf mehrere Tintenzeilen auf; somit wird bei Druck einer bestimmten Gruppe von Zeilen das Aufzeichnungsmedium eine ausreichende Anzahl von Pixeln weitergeschaltet, um einen (noch) unbedruckten Bereich des Mediums für den Druckvorgang in Position zu bringen.
Als spezifisches Beispiel sei angenommen, daß das Aufzeichnungsmedium für jeden Schritt des Schrittmotors eine Pixelhöhe weitergeschaltet werden soll. Es sei des weiteren angenommen, daß die Synchronriemen-Zahntrommel 94 30 Zähne hat, während die Synchronriemen-Zahntrommel 98 180 Zähne hat. Des weiteren sei angenommen, daß ein Schrittmotor verwendet wird, der pro Schritt 1,8 Grad absolviert, was 200 Schritte pro Umdrehung ausmacht. Ferner sei angenommen, daß die gewünschte Pixelhöhe 85 µm (0,003333 Inch) beträgt.
Mit diesen Variablen im Hinterkopf kann der Trommeldurchmesser derart gewählt werden, daß die von der Trommeloberfläche und somit vom Aufzeichnungsmedium als Reaktion auf einen Schritt des Schrittmotors zurückgelegte Strecke d gleich der Pixelhöhe ist. Spezifisch wäre der Trommeldurchmesser D gegeben durch die folgende Formel:
Für diesen spezifischen Fall bedeutet dies, daß D=[(6) (200) (0,003333)]/π = 1,273 Inch (32,34 mm) beträgt.
Wenn der Trommeldurchmesser und die Anzahl von Schritten pro Umdrehung feststehen, kann das Antriebsverhältnis der Synchronriemen-Zahntrommeln allgemein derart eingestellt werden, daß dieses Ergebnis erhalten wird. Wenn mehr als eine Pixelhöhe mit jedem Schritt des Schrittmotors durchlaufen werden soll, wird auf ähnliche Weise der Durchmesser D durch die Anzahl der mit jedem Schritt zu durchlaufenden Pixelhöhen dividiert.
Bei einem Schrittmotor mit einem nicht-kumulativen Fehler von fünf Prozent, in einem Gerät mit einem Schritt pro Pixel, wobei die Pixel 85 µm (0,003333 Inch) hoch sind und der Drucker mit 120 Tropfen pro cm (300 Tropfen pro Inch) druckt, wäre theoretisch das Druckmedium auch innerhalb eines Zwanzigstels eines Pixel von seiner berechneten Stelle. In der Praxis jedoch hat sich ergeben, daß das Aufzeichnungsmedium innerhalb ungefähr eines Zehntels eines Pixels von seiner theoretischen Stelle liegt. Bei einem genaueren Schrittmotor als ein Motor mit einem nicht-kumulativen Fehler von 5 Prozent lassen sich sogar noch höhere Genauigkeiten bei der Weiterschaltung des Aufzeichnungsmediums erreichen. Mit anderen Worten hat sich bei dieser Anwendung mit Pixeln von 85 µm (0,003333 Inch) Höhe und einem Schrittmotor mit einem nicht-kumulativen Fehler von 5 Prozent erwiesen, daß das Aufzeichnungsmedium innerhalb von 8,5 µm (0,0003 Inch) seiner Sollposition (schlimmster Fall) und typischerweise innerhalb von 2,8 µm (0,0001 Inch) (ca. 3 Prozent) der Sollposition liegt. Beträgt das Verhältnis zwei Pixel pro Schritt des Schrittmotors, dann läge die typische Sollgenauigkeit innerhalb von 5,7 µm (0,0002 Inch) oder ca. sechs Prozent (der schlimmste Fall läge erwartungsgemäß bei ca. 17,1 µm (0,00067 Inch)). Beträgt das Verhältnis drei Pixel pro Schritt des Schrittmotors, dann wäre die typische Sollgenauigkeit 8,5 µm (0,0003 Inch) oder ca. zehn Prozent (der schlimmste Fall läge erwartungsgemäß bei ca. 28 µm (0,001 Inch)). Jede geringere typische Genauigkeit als ca. zehn Prozent wäre für schnellen Tintenstrahldruck mit hoher Auflösung aufgrund von Banding unannehmbar. Daher soll der in dieser Beschreibung gebrauchte Ausdruck "im wesentlichen gleich einem Vielfachen einer Pixelhöhe" eine typische Genauigkeit von innerhalb ca. zehn Prozent der Pixelhöhe mal dem Multiplikator bezeichnen. Bei Schrittmotoren mit höherer Genauigkeit lassen sich höhere Verhältnisse der Pixelhöhen pro Schritt erzielen und fallen immer noch innerhalb dieses Ausdrucks, im wesentlichen gleich einer Pixelhöhendefinition. Diese hochgradig genaue Positionierung der Druckmedien eliminiert praktisch die Banding-Probleme und verwendet einen kostengünstigen Antriebsmechanismus zur Erzielung dieses Ergebnisses.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 wird nunmehr eine alternative Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Der Einfachheit halber tragen Elemente, die die Ausführungsform nach Fig. 8 mit den Ausführungsformen der Fign. 1 und 2 gemeinsam hat, dieselben Zahlen und werden nicht im einzelnen besprochen. Außerdem kann jeder geeignete Antriebsmechanismus für den Tintenstrahldrucker aus Fig. 8 verwendet werden, vorzugsweise wie zuvor beschrieben.
In der Ausführungsform aus Fig. 8 werden Bögen des Aufzeichnungsmediums 22 einer vorbestimmten Länge in ein Eingangs- oder Ladefach 130 gelegt. Unter der Annahme, daß ein Bogen des Mediums bedruckt werden soll, führt ein Zuführmechanismus den Bogen an die Trommel 30. Insbesondere wird ein Rand des Bogens, beispielsweise die Vorderkante für die Zwecke dieser Beschreibung, an eine Klemme 134 geführt. Zu dieser Zeit befindet sich die Klemme 134 in einer geöffneten Stellung, wobei der Klemmarm 138 von der äußeren Oberfläche 32 der Trommel beabstandet ist, so daß der Vorderrand des Bogens zwischen die Trommel und dem Klemmarm paßt. Der Klemmarm ist in der von Pfeil 140 angedeuteten Richtung bewegbar, und wenn er zur äußeren Oberfläche der Trommel zurückgefahren wird, nimmt er das aufgenommene freie Ende des Bogens auf und klemmt den Bogen an die Trommel. Die Klemme 134 kann jede beliebige einer großen Vielzahl von im Handel erhältlichen, an Trommeln befestigten Blattklemmechanismen sein. Der spezifisch beschriebene Blattzuführmechanismus, der andere Formen annehmen kann, umfaßt eine Schleifrolle 142, die in einer Richtung 144 gedreht wird, um ein Blatt des Aufzeichnungsmediums aufzunehmen. Das Medium wird von den Führungen 146 und 148 in die geöffnete Klemme geführt. Im typischen Fall wird das Aufzeichnungsmedium bei seiner Zuführung an die Klemme 134 gebogen, so daß seine Vorderkante entlang seiner gesamten Länge gegen die Klemme positioniert ist.
Das jetzt an der Trommel an Ort und Stelle festgeklemmte Blatt wird mit der Drehung der Trommel zur für den Druck vorgesehenen Stelle P befördert. Mit anderen Worten: wenn sich die Klemme 134 ungefähr an der in dieser Fig. gezeigten "3 Uhr"- Stellung befindet, ist das Aufzeichnungsmedium für eine Aufbringung von Tintentropfen vom Druckkopf 14 positioniert. Die Drehung der Trommel 30 wird fortgesetzt, bis das gesamte Blatt die Druckstelle durchlaufen hat. Die Schritte des Ladens und Druckens sind schematisch in den Fign. 9 und 10 dargestellt.
Es ist zu beachten, daß die Druckschmelzvorrichtung 74 in der Ausführungsform gemäß Fig. 8 am Druckerrahmen oder einem anderen steifen Element 150 angebracht ist, so daß sie in Kontakt mit der äußeren Oberfläche 32 der Trommel fahrbar und aus dem Kontakt mit dieser Oberfläche wieder zurückfahrbar ist, wie durch den Pfeil 152 gezeigt. Der Druckschmelzmechanismus kann an einem pneumatischen oder hydraulischen Zylinder angebracht sein, um diese Bewegung durchzuführen. Während der Drehung der Trommel 30, während der der Druckvorgang stattfindet, ist die Schmelzvorrichtung typischerweise von der Trommel weggefahren. Ein Schmelzen kann jedoch unmittelbar nach dem Aufbringen der Tinte durchgeführt werden, beispielsweise wenn das tintentragende Blatt die "12 Uhr"-Position erreicht, die Stelle der Schmelzvorrichtung, in Fig. 8. Durch das Einfahren des Schmelzmechanismus während des Drucks wird jedoch jede potentielle negative Auswirkung des Schmelzmechanismus auf die Bewegung der Trommel während des Druckvorgangs eliminiert. Des weiteren verläuft, wenn der Schmelzmechanismus 74 von der äußeren Oberfläche der Trommel beabstandet ist, der Klemmarm 138, wenn er nicht unter die Oberfläche der Trommel eingefahren ist, durch den Spalt zwischen dem Schmelzmechanismus und der Trommel.
Der Umfang der Trommel ist derart bemessen, daß er ungefähr gleich, und vorzugsweise im typischen Fall nicht mehr als 50,8 mm (zwei Inch) größer als, die maximale Länge der Blätter des vom Drucker bedruckten Aufzeichnungsmediums ist. Für eine typische Anwendung beträgt der Trommeldurchmesser weniger als 101,6 mm (vier Inch), so daß der Drucker äußerst kompakt sein kann.
Im Anschluß an die Aufbringung von Tinte auf das Aufzeichnungsmedium, und unter der Annahme, daß ein Schmelzmechanismus wie der in Fig. 8 gezeigte verwendet wird, wird der Schmelzmechanismus gegen das Medium auf der äußeren Oberfläche der Trommel geschoben, wie in Fig. 11 gezeigt. Die Trommel wird dann um eine zweite Umdrehung weitergedreht, wobei der Schmelzmechanismus die aufgebrachte Tinte auf dem Bogen ebnet und ausbreitet. Danach wird, wie in Fig. 12 gezeigt (und auch unter Bezugnahme auf die Fig. 8) die Klemme 134 geöffnet und das bedruckte Blatt tritt aus der Trommel auf ein Ausgabefach 160 aus, welches über dem Fach 130 angeordnet ist. Ein mit einem Vakuum 162 gekoppelter Vakuumblock 164 kann dazu verwendet werden, ein Vakuum auf das Aufzeichnungsmedium aufzubringen, um es im Anschluß an den Druckzyklus von der Trommel zu heben und das Blatt auf das Ausgabefach 160 zu leiten.
Wie in den Fign. 13-15 gezeigt, kann die Klemme 134 eine längliche Klemmschiene umfassen, die von einem Drehzapfen 170 an der Trommel drehbar gelagert ist und die in eine Ausnehmung 172 eingefahren werden kann, die in der äußeren Oberfläche der Trommel vorgesehen ist. Zum Beispiel kann der Klemmarm 138 während der Schmelzabschnitte des Druckvorgangs in die Ausnehmung eingefahren sein, so daß die Klemme nicht den Schmelzmechanismus 74 beeinträchtigt. Wie schematisch in den Fign. 13-15 gezeigt ist, ist ein flexibles Zug-Druck-Kabel 180 mit einem Ende mit einem Hebelabschnitt 181 des Klemmechanismus 134 gekoppelt. Wenn das Kabel 180 in den entsprechenden, von Pfeil 182 angezeigten Richtungen verschoben wird, wird die Klemme zwischen der klemmenden und der freigebenden Position hin- und hergeschwenkt, wie in den Fign. 13 und 14 gezeigt. Typischerweise wird ein Solenoid verwendet, um den Kabelaufbau zum Öffnen und Schließen der Klemme zu verschieben. Wiederum kann jedoch jeder beliebige geeignete Klemmechanismus in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Nach Darstellung und Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf mehrere bevorzugte Ausführungsformen sollte für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung in ihrem Aufbau und Detail modifiziert werden kann, ohne daß hierbei von diesen Prinzipien abgewichen wird. Die Anmelderin beansprucht alle Ausführungsformen als ihre Erfindung, die in den Umfang der nachstehenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Kompakter Tintenstrahldrucker zum Aufdrucken von Tinte auf Blätter eines Aufzeichnungsmediums (22), wobei die Blätter einen ersten und einen zweiten Rand sowie gegenüberliegende Seitenränder haben, und der Drucker folgendes umfaßt:

eine Trommel (30) mit einer Trommelachse in Längsrichtung sowie einer äußeren Trommeloberfläche (32);

eine Antriebsvorrichtung (90) zum Drehen der Trommel in einer ersten Richtung;

eine Klemme (134) auf der Trommel, die derart angeordnet ist, daß sie einen ersten Rand eines Blattes des Aufzeichnungsmediums (22) aufnimmt und so betrieben werden kann, daß sie den ersten Rand wahlweise an der äußeren Trommeloberfläche festklemmt bzw. ihn von dieser wieder freigibt;

eine Blatt-Zuführvorrichtung (142) für das Aufzeichnungsmedium, um den ersten Rand des Blattes an die Klemme zu leiten, wodurch das Aufzeichnungsmedium durch die Klemme wirksam an der Trommel festgeklemmt wird und von der Trommel in der ersten Richtung durch eine Stelle hindurchgeführt wird, an der ein Druckvorgang stattfindet;

einen Tintenstrahldruckkopf (14) zur Aufbringung von Tinte auf das Medium, wenn dieses die Stelle durchläuft, an der der Druckvorgang stattfindet;

gekennzeichnet durch:

einen Tintenschmelzmechanismus (74);

eine Schmelzmechanismus-Halterung (77), in der der Schmelzmechanismus zur selektiven Kontaktierung des auf der äußeren Trommeloberfläche geführten Aufzeichnungsmediums gelagert ist, wobei dann Druck auf das Medium ausgeübt wird und Tinte auf das Medium aufgeschmolzen wird, während sich dieses auf der Trommel befindet; und dadurch, daß die Antriebsvorrichtung eine Vorrichtung umfaßt, um die Trommel wirksam während des Bedruckens eines Blattes eines Aufzeichnungsmediums zu einer ersten und einer zweiten Umdrehung anzutreiben, wobei der Tintenstrahldruckkopf derart betrieben werden kann, daß er während des Drehens der Trommel durch die erste Umdrehung Tinte auf das Aufzeichnungsmedium aufbringt, wobei der Schmelzmechanismus während dieser ersten Umdrehung wirksam von der Trommel abgekoppelt ist und während des Drehens der Trommel durch die zweite Umdrehung mit einem auf der Trommel geführten Blatt Aufzeichnungsmedium in Kontakt steht.

2. Kompakter Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, wobei der Umfang der Trommel (30) nicht geringer als die maximale Länge eines Blattes des Aufzeichnungsmediums ist, das vom Drucker bedruckt wird, so daß ein ganzes Blatt an der äußeren Trommeloberfläche festgeklemmt werden kann, ohne daß sich der erste Rand mit dem zweiten überschneidet, wobei der Umfang der Trommel nicht mehr als ca. 5 cm (zwei Inches) größer als die maximale Länge eines Blattes des vom Drucker bedruckten Aufzeichnungsmediums ist.

3. Kompakter Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, wobei der Schmelzmechanismus (74) eine längliche Schmelzrolle (86) mit Längsachse umfaßt, die allgemein parallel zur Trommelachse verläuft.

4. Kompakter Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, wobei die Klemme (134) selektiv auf eine Position unterhalb der äußeren Trommeloberfläche (32) einziehbar ist, um einen Kontakt mit dem Schmelzmechanismus (74) während des Schmelzens des Mediums (22) nach dem Druckvorgang zu verhindern.

5. Kompakter Drucker nach Anspruch 1, wobei die Antriebsvorrichtung einen Schrittmotor (90) mit einer Ausgangswelle (92) umfaßt, die als Reaktion auf jeden Schritt des Schrittmotors in einem inkrementalen Schritt drehbar ist, eine erste, auf der Ausgangswelle angeordnete Synchronriemen-Zahntrommel (94), wobei diese erste Synchronriemen-Zahntrommel mehrere Verzahnungen (96) aufweist und mit der Drehung der Ausgangswelle dreht, eine zweite, an der Trommel (30) befestigte Synchronriemen-Zahntrommel (98), wobei die zweite Synchronriemen-Zahntrommel mehrere Verzahnungen (100) hat, sowie eine Synchronriemenvorrichtung (102), die mit der ersten und der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel gekoppelt ist, um eine schrittweise Bewegung von der Ausgangswelle an die Trommel zu übertragen, wobei das Aufzeichnungsmedium in Pixeln einer vorbestimmten Höhe bedruckt wird, die mit einer vorbestimmten Verlaufsstrecke des Mediums korrespondiert, und wobei der Durchmesser der Trommel, die Strecke, über die die Ausgangswelle mit jedem Schritt des Schrittmotors inkremental weiterbewegt wird, und das Verhältnis der Verzahnungen auf der ersten und der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel derart ausgewählt sind, daß die äußere Trommeloberfläche mit jedem Schritt des Schrittmotors über eine Strecke gedreht wird, die im wesentlichen gleich einem Mehrfachen der Pixelhöhe ist.

6. Kompakter Drucker nach Anspruch 4, wobei die Antriebsvorrichtung wenigstens eine zwischengefügte Synchronriemen- Zahntrommel (110, 112) mit mehreren Verzahnungen zusätzlich zu der ersten und der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel (92, 98) enthält, wobei die Zahnriemenvorrichtung eine Vorrichtung zum Koppeln der ersten Synchronriemen- Zahntrommel mit der mindestens einen zwischengefügten Synchronriemen-Zahntrommel, sowie mit der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel umfaßt, wobei das Aufzeichnungsmedium (22) in Pixeln einer vorbestimmten Höhe bedruckt wird, die mit einer vorbestimmten Verlaufsstrecke des Aufzeichnungsmediums korrespondiert, und wobei der Durchmesser der Trommel, die Strecke, über die die Ausgangswelle mit jedem Schritt des Schrittmotors inkremental weiterbewegt wird, und das Verhältnis der Verzahnungen auf der ersten, der zwischengefügten und der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel derart ausgewählt sind, daß die äußere Trommeloberfläche mit jedem Schritt des Schrittmotors über eine Strecke hinweg gedreht wird, die im wesentlichen gleich einem Mehrfachen der Pixelhöhe ist.

7. Kompakter Tintenstrahldrucker zur Aufbringung von Tintentropfen auf ein Aufzeichnungsmedium (22), welches entlang eines Transportswegs in einer ersten Richtung (24) den Drucker durchläuft, wobei der Drucker folgendes umfaßt:

eine Trommelhalterung (36, 38);

eine längliche Trommel (30), die eine Trommel-Längsachse hat und in der Trommelhalterung zur Drehung um die Längsachse herum drehbar gelagert ist, wobei die Trommel eine äußere Oberfläche (32) aufweist, auf der das Aufzeichnungsmedium geführt wird, wobei diese Führungsoberfläche einen Reibungskoeffizienten mit einer Kontaktoberfläche eines Aufzeichnungsmediums (22) von wenigstens ca. 1 hat;

einen Trommelantriebsmechanimus, der mit der Trommel gekoppelt ist, um diese wirksam um die Trommel-Längsachse herum zu drehen;

eine Kontaktrolle (50), die an der äußeren Trommeloberfläche (32) anliegt und zusammen mit der äußeren Trommeloberfläche eine Klemmstelle im Transportweg bildet, wobei das Aufzeichnungsmedium (22) von der Trommel (30) durch die Klemmstelle hindurch befördert wird; und

einen Tintenstrahldruckkopf (14), der derart positioniert ist, daß er Tintentropfen an einer Stelle, an der der Druckvorgang stattfinden soll, auf das Aufzeichnungsmedium (22) aufbringt;

gekennzeichnet durch:

eine Platte (64) entlang dem Transportweg an der für den Druckvorgang vorgesehenen Stelle, die sich vor der Klemmstelle befindet, so daß ein in der ersten Richtung verlaufendes Aufzeichnungsmedium die Platte vor der Klemmstelle erreicht, wobei die Platte eine flache Rückseite (66) hat, entlang der ein Aufzeichnungsmedium (22) wirksam gleitet; und

einen Schmelzmechanismus (74), der entlang dem Transportweg des Aufzeichnungsmediums an einer Stelle angeordnet ist, die für einen Tintenschmelzvorgang vorgesehen ist, welche sich nach der Klemmstelle befindet, so daß das in der ersten Richtung (24) verlaufende Aufzeichnungsmedium die Schmelzrolle im Anschluß an die Klemmstelle erreicht, wobei die Schmelzrolle eine Vorrichtung zum Ausüben von Druck auf die äußere Trommeloberfläche (32) und somit auf das zwischen der Schmelzrolle und der äußeren Trommeloberfläche verlaufende Aufzeichnungsmedium (22) umfaßt, um Tinte auf eine Oberfläche des Mediums aufzuschmelzen.

8. Kompakter Drucker nach Anspruch 7, wobei der Radius der Trommel innerhalb einer Toleranz von plus/minus 10 µm (einem halben Tausendstel Inch) einheitlich ist.

9. Kompakter Drucker nach Anspruch 7, wobei die äußere Oberfläche (32) der Trommel mit einem Überzug aus einem Urethanmaterial beschichtet ist.

10. Kompakter Drucker nach Anspruch 9, wobei der Urethan- Überzug ca. 0,1 mm (fünf Tausendstel Inch) dick ist und wobei der Radius des Trommeläußeren innerhalb einer Toleranz von plus/minus 10 µm (einem halben Tausendstel Inch) einheitlich ist.

11. Kompakter Drucker nach Anspruch 7, wobei der Durchmesser der Trommel (30) nicht größer als ca. 7,5 cm (drei Inches) ist.

12. Kompakter Drucker nach Anspruch 7, wobei die Kontaktrolle (50) an jedem Ende mit einem Gewicht von nicht mehr als ca. 0,9 kg (zwei Pfund) beschwert ist, um Druck auf die Trommel auszuüben.

13. Kompakter Drucker nach Anspruch 7, wobei der Trommelantriebsmechanismus einen Schrittmotor (90) mit einer Ausgangswelle (92) umfaßt, die in einem inkrementalen Schritt als Reaktion auf jeden Schritt des Schrittmotors drehbar ist, eine erste auf der Ausgangswelle angeordnete Synchronriemen-Zahntrommel (94) mit mehreren Verzahnungen (96), die mit der Drehung der Ausgangswelle dreht, eine zweite, mit der Trommel gekoppelte Synchronriemen-Zahntrommel, wobei die zweite Synchronriemen-Zahntrommel (98) mehrere Verzahnungen (100) aufweist, und eine Synchronriemenvorrichtung (102), die mit der ersten und der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel gekoppelt ist, um eine schrittweise Bewegung von der Ausgangswelle an die Trommel zu übertragen, wobei das Aufzeichnungsmedium (22) in Pixeln einer vorbestimmten Höhe bedruckt wird, die mit einer vorbestimmten Verlaufsstrecke entlang dem Transportweg korrespondiert, und wobei der Durchmesser der Trommel, die Strecke, über die die Ausgangswelle mit jedem Schritt des Schrittmotors schrittweise weiterbewegt wird, und das Verhältnis der Verzahnungen auf der ersten und der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel derart gewählt sind, daß die äußere Oberfläche (32) der Trommel mit jedem Schritt des Schrittmotors über eine Strecke hinweg gedreht wird, die im wesentlichen einem Mehrfachen der Pixelhöhe entspricht.

14. Kompakter Drucker nach Anspruch 13, wobei das Mehrfache Eins ist.

15. Kompakter Drucker nach Anspruch 7, mit wenigstens einer zwischengefügten Synchronriemen-Zahntrommel (110, 112) mit mehreren Verzahnungen zusätzlich zu der ersten und der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel (92, 98), wobei die Synchronriemenvorrichtung (102) eine Vorrichtung zum Koppeln der ersten Synchronriemen-Zahntrommel mit der mindestens einen zwischengefügten Synchronriemen- Zahntrommel, sowie mit der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel umfaßt, wobei das Aufzeichnungsmedium (22) in Pixeln einer vorbestimmten Höhe bedruckt wird, die mit einer vorbestimmten Verlaufsstrecke entlang dem Transportweg korrespondiert, und wobei der Durchmesser der Trommel, die Strecke, über die die Ausgangswelle mit jedem Schritt des Schrittmotors inkremental weiterbewegt wird, und das Verhältnis der Verzahnungen auf der ersten, der zwischengefügten und der zweiten Synchronriemen-Zahntrommel derart ausgewählt sind, daß die äußere Trommeloberfläche mit jedem Schritt des Schrittmotors über eine Strecke hinweg gedreht wird, die im wesentlichen gleich einem Mehrfachen der Pixelhöhe ist.

16. Kompakter Drucker nach Anspruch 15, wobei das Mehrfache Eins ist.

17. Kompakter Drucker nach Anspruch 7, wobei der Schmelzmechanismus (74) eine Schmelzrolle (86) umfaßt.

18. Kompakter Drucker nach Anspruch 7, mit einer Führung (70) zum Ablenken eines Aufzeichnungsmediums gegen die Platte.