Balmaha Limited
KE1P-3996
DRUCKER
Die vorliegende Neuerung betrifft einen Drucker, wie er z.B. als Ausgabegerät eines Rechners eingesetzt wird.
Ein Drucker als Rechner-Ausgabegerät wird in unserer gleichzeitig anhängigen Irischen Patentanmeldung Nr. 4036/90 beschrieben.
In diesem Fall wurde ein Thermodruckkopf gegen wärmeempfindliches Papier angelegt, um ein Bild zu erzeugen.
Neuerungsgemäß ist ein Drucker mit einem Gehäuse vorgesehen, das eine auswechselbare Farbbandkassette und eine Schreibwalze
enthält, die im Betrieb des Druckers über dem in der Kassette befindlichen Farbband eingerichtet ist, und in dem
die Schreibwalze aus einer Arbeitsstellung in eine angehobene Stellung bewegbar ist, um so Freiraum zum Herausnehmen und
Wiedereinsetzen der Kassette zu schaffen.
Jetzt wird anhand der begleitenden Zeichnungen beispielhaft eine Ausführungsform der Neuerung beschrieben; in diesen
Zeichnungen ist
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Druckers gemäß der Ausführungsform, mit abgenommenem Deckel;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Farbbandkassette als Teil des Druckers in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Druckers, wobei der Deckel und die Farbbandkassette entfernt sind;
Fig. 4a ist eine perspektivische Ansicht des Druckers mit abgenommenem Deckel und der teilweise angehobenen Schreibwalze;
Fig. 4b ist eine Teilansicht mit genauerer Darstellung des Kipparmmechanismus aus Fig. 4a;
Fig. 4c ist eine vergrößerte Darstellung und zeigt den Eingriff der Hebel aus Fig. 4b in den Schlüssellochschlitz;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht der Hauptbestandteile des Druckers in einer vertikalen Ebene, senkrecht zur Achse der
Schreibwalze;
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Endes des Druckers mit der voll angehobenen Schreibwalze zum Ausbau und
Wiedereinsetzen der Farbbandkassette; und 15
Fig. 7 ist eine Innenansicht des gleichen Endes des Druckers mit herausgenommener Farbbandkassette.
Zunächst soll hier eine kurze Beschreibung des Druckers unter Bezugnahme auf den Querschnitt in Fig. 5 gegeben werden. Der
Drucker umfaßt einen Druckkopf 11, der durch die Federkraft der Federn 14 nach oben vorgespannt ist und gegen eine drehbare
zylinderförmige Schreibwalze 17 gedrückt wird. Der Druckkopf 11 beinhaltet eine lineare Anordnung wahlweise
aktivierbarer Heizelemente, wobei sich diese Anordnung und der sie tragende Druckkopf 11 senkrecht zur Ebene in Fig. 5
erstreckt. Im Betrieb transportiert ein (nicht dargestellter) Getriebezug ein Farbband 19 und zu bedruckendes Papier 50
zusammen in Pfeilrichtung am Druckkopf 11 vorbei, wobei der Druckkopf 11 das Farbband 19 und das Papier 50 gegen die
Schreibwalze 17 drückt. Das Farbband 19 ist zwischen dem Druckkopf 11 und dem Papier 50 angeordnet und ist auf seiner
dem Papier zunächstliegenden Oberfläche (d.h. der vom Druckkopf 11 abgewandten Oberfläche) mit einer schmelzbaren Farbe
überzogen. Die Heizelemente werden wahlweise aktiviert, während das Farbband 19 und das Papier am Druckkopf 11 vorbeitransportiert
werden, so daß das Farbband 19 wahlweise von seiner nichtbeschichteten Seite her aufgeheizt wird und die
Farbe wahlweise vom Farbband abgeschmolzen und auf das Papier
50 übertragen wird.
Nehmen wir jetzt zwecks genauerer Beschreibung Bezug auf die restlichen Figuren; der Drucker hat ein im allgemeinen rechtwinkliges
Gehäuse 10 aus geformtem Kunststoffmaterial. Der längliche Thermodruckkopf 11 ist innerhalb des Gehäuses 10
auf der oberen Fläche eines gelängten Trägerglieds 12 montiert und ist mittels des Aufspannstreifens 13 auf dieses
Trägerglied 12 aufgespannt.
Das Trägerglied 12 ist auf ein Paar parallele, sich im allgemeinen
waagrecht erstreckende Arme 60 (Fig. 5 und 7) montiert, die im Inneren des Druckers jeweils auf einer Seite
angeordnet sind. Ein Ende 61 dieser Arme 60 ist von unterhalb befestigt und trägt ein entsprechendes Ende des Trägerglieds
12, während das andere Ende 62 des Armes 60 um eine im wesentlichen waagrecht verlaufende Achse 63, die sich parallel
zum Druckkopf 11 erstreckt, frei angelenkt ist. Somit wird der Druckkopf 11 durch Kippen der Arme 60 um die Achse
63 im allgemeinen vertikal in Richtung auf die zylindrischen Schreibwalze 17 zu bzw. weg von ihr beweglich.
Montiert auf die Arme 60 wird der Druckkopf 11 durch ein Paar Schraubenfedern 14 im Gehäuse 10 nach oben gegen die Schreibwalze
17 gedrückt. Die Schraubenfedern 14 sind um entsprechende nach oben stehende, einstückig mit der Grundplatte
des Gehäuses ausgebildete Zapfen 15 gelegt und werden zwischen der Grundplatte des Gehäuses und dem Halteglied
unter Druck vorgespannt. Die zylindrische Schreibwalze 17 ist um ihre eigene, parallel zum Druckkopf 11 liegende Achse
drehbar gelagert.
Der Druckkopf 11 beinhaltet eine lineare Anordnung 16 von 1 728 eng aneinanderliegenden Heizelementen, Fig. 3 und 7,
die zusammen so breit angeordnet sind, daß sie ein 216 mm breites Blatt voll überdecken. Diese lineare Anordnung 16
liegt an der Oberfläche des Trägerglieds 12 frei und eben
diese Anordnung 16 wird gegen die Unterseite der Schreibwalze 17 gedrückt. Die einzelnen Heizelemente stehen etwas vor, so
daß sich der Druck zwischen dem Druckkopf 11 und der Schreibwalze 17 auf diese Punkte konzentriert. Der Thermodruckkopf
11 kann vom Typ TPH216R55, Hersteller Toshiba, sein.
Das Farbband 19 ist auf einer Ablaufrolle 20 in einer ausbaubaren Kassette 2 2 (Fig. 2) untergebracht und wird im Betrieb
einer Aufnahmerolle 21 zugeführt. Die Rollen 20 und 21 sind parallel zueinander entlang einander gegenüberliegenden
Kanten der Kassette 22 angeordnet, wobei ihre Enden in entsprechenden Schlitzen bzw. Ausnehmungen 41 und 42 der Kassette
sitzen.
Bei der Kassette 22 handelt es sich um eine einfache offene Rahmenkonstruktion, die dafür ausgelegt ist, die zwei Rollen
20 und 21 aufzunehmen, und die so im Gehäuse 10 eingesetzt ist, daß sie ganz einfach herausgehoben werden kann, wenn das
Farbband 19 ausgewechselt werden muß. Die Schreibwalze 17, in ihrer Wirkstellung, sitzt zwischen den Ausnehmungen 40. Die
Achsen der Rollen 20 und 21 liegen parallel zum Druckkopf 11 und zur Achse der Schreibwalze 17.
Die Kassette 22 ist innerhalb des Gehäuses 10 über dem Druckkopf 11 montiert, und zwar so, daß der Druckkopf 11 zwischen
der Ablauf- und der Aufnahmerolle 20 bzw. 21 liegt. Ein Ende der Aufnahmerolle 21 ist mit einem Zahnrad 23 versehen, das
sie mit dem Antriebsmechanismus des Druckers verbindet. Dieser Antriebsmechanismus, der später noch genauer beschrieben
wird, umfaßt eine Reihe Zahnräder 24 (Fig. 3), die so ausgelegt sind, daß sie die Schreibwalze und die Aufnahmerolle
antreiben. Das Farbband 19 wird im Verhältnis 1:1 mit dem zu bedruckenden Papier 50 vorgeschoben und reicht zum
Bedrucken von etwa 90 Blatt DIN A4 Papier aus.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß der Ausdruck "Farbband" aus konventionellen Gründen benützt wird, obwohl
dieses Farbband 19 die gleiche Breite wie das zu bedruckende
Papier 50 aufweist und in der gleichen Richtung wie das Papier 50 vorgeschoben wird. Der Ausdruck "Band" soll keine
Maß- oder Richtungsvorgaben beinhalten.
Die zylindrische Schreibwalze 17 ist innerhalb einer Mulde von im allgemeinen dreieckigem Querschnitt mit offenem Grund
drehbar gelagert (siehe Fig. 5 bis 7) , so daß die Unterseite der Schreibwalze 17 den Druck des Druckkopfs 11 aufnimmt. Die
Schreibwalze 17 wird benützt, um das zu bedruckende Papier durch Reibung die eine Seite 26 dieser Mulde 2 5 hinunter, am
offenen Grund unten in dieser Mulde 25 über den Druckkopf 11, und die andere Seite 27 der Mulde 25 wieder hinauf zu transportieren.
Am Ende der Schreibwalze 27 sitzt ein Zahnrad 28, mit dem diese an den Kraftübertragungsmechanismus 24 des
Druckers angeschlossen ist.
Der Kraftübertragungsmechanismus umfaßt einen Getriebezug 24, Fig. 6 und 7, der von einem (nicht dargestellten) hinter der
inneren Seitenwand 70, d.h. im Teil 71 des Gehäuses, eingesetzten Motor angetrieben wird. Der Motor treibt das kleine
Zahnrad 72 an, und diese Bewegung wird den Getriebezug, der die Zwischenzahnräder 73, 74 und 75 umfaßt (nicht alle
Zwischenzahnräder sind dargestellt), entlang auf ein koaxiales Zahnrad-Endpaar 76 und 77 übertragen, die als Reibungskupplung
ausgebildet sind. Das Zahnrad 76 wird formschlüssig von dem kleinen Zwischenzahnrad 75 angetrieben, aber das
Zahnrad 77 wird durch Reibverbindung mit dem Zahnrad 76 angetrieben und durch eine Feder 78 in Reibverbindung mit dem
Zahnrad 76 gehalten.
Im Betrieb kämmt das Zahnrad 28 mit dem Zahnrad 74 und wird von diesem angetrieben, und treibt seinerseits die Schreibwalze
17 an, und das Zahnrad 23 (siehe auch Fig. 2) kämmt mit dem Zahnrad 77 und wird von diesem angetrieben, um seinerseits
die Aufnahmerolle 21 der Farbbandkassette 22 anzutreiben. Im Betrieb bewirkt eine Aussparung 37 im Hebelarm
29, daß das Zahnrad 23 in Berührung mit dem Zahnrad 77 gehalten wird. Die Reibungskupplunganordnung der Zahnräder 76
und 77 ermöglicht den Schlupf der Zahnräder 76, 77, der erforderlich
ist, um den sich im Verlauf des Druckvorgangs verändernden Durchmesser der Aufnahmerolle 21 auszugleichen.
Damit wird das Farbband zwischen der Schreibwalze 17 und der Aufnahmerolle 21 gespannt gehalten, während die Schreibwalze
17 in der Lage ist, die Vorschubrate sowohl des Papiers 50 als auch des Farbbands 19 zu bestimmen.
Die Schreibwalze 17 ist in Bezug auf den Druckkopf 11 und die Kraft der Federn 14 so montiert, daß sie den nötigen Druck
gegen den Druckkopf 11 aufbringt, um eine richtige Übertragung des gedruckten Bildes zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang
muß darauf hingewiesen werden, daß bei dieser Ausführungsform das zum Betrieb der Schreibwalze 17 benötigte
Drehmoment beim Vor- und Rücklauf des Papiers 50 im wesentlichen das gleiche ist, so daß es für den Drucker verhältnismäßig
leicht ist, das Papier auch in der Rückwärtsrichtung zu transportieren. Das ist vorteilhaft, wenn es z.B. erwünscht
ist, Zeilen mit Schriftzeichen doppelter Größe zu drucken. In diesem Fall errechnet sich das Bit-Muster eines Schriftzeichens,
das dazu benützt wird, die zu aktivierenden Elemente des Druckkopfs 11 zu definieren, nach einer Angabe am
Boden des Schriftzeichens. Daher wird es erforderlich, zuerst das zu bedruckende Blatt soweit vorzuschieben, daß der untere
Teil des Schriftzeichens gedruckt wird, und dann das Papier zurückzufahren, um auch den oberen Teil des Zeichens zu
drucken.
Im vorliegenden Fall wird die Aufgabe, das Vorwärtsdrehmoment und das Rückwärtsdrehmoment gleich zu machen, erleichtert
u.a. (i) durch Anordnen der Achsen der Schraubenfedern 14, so daß sie die Drehachse der Schreibwalze 17 schneiden oder
wenigstens ganz in der Nähe vorbeigehen, und auch den Schreibkopf 11 im oder wenigstens sehr nahe der Anordnung der
Heizelemente 16 schneiden und (ii) durch Wegführen des Farbbands 15 von der Schreibwalze 17 möglichst bald nach dem
Druckvorgang, z.B. durch Vorsehen eines nach unten gewendeten
Abweisflansches 79 in der Mulde 25, wie in Fig. 5 gezeigt
ist.
An jedem Ende weist die Mulde 25 einen entsprechenden Schenkel 29 auf, der als Kipparm bekannt ist, dessen freies
Ende schwenkbar um einen mit dem Innenrahmen 4 6 des Druckers einstückig ausgebildeten Zapfen 45 angelenkt ist. Wie in den
Fig. 4b, 6 und 7 ersichtlich, läßt diese Anordnung zu, daß die Schreibwalze 17 und die Mulde 25 durch Kippen der Kipparme
29 um die Zapfen 45 nach oben gehoben werden und die Farbbandkassette 25 freigelegt wird, die auf diese Weise
leicht ausgewechselt werden kann.
Mit voll angehobener Schreibwalze 17 läßt sich die Farbbandkassette
22 durch Hochheben der vorderen Kante der Farbbandkassette 22 an den Punkten 80 (Fig. 6), jeweils einer an
jedem Ende der Ablaufrolle 20, und Ziehen nach oben und vorne
einfach aus dem Drucker nehmen, so daß die hintere Kante (Aufnahmerolle 21) unter der angehobenen Schreibwalze 17 herausgezogen
wird. Dann kann die ganze Kassette 22 ausgewechselt werden oder neue Rollen 20 und 21 werden in den gleichen
Kassettenrahmen eingesetzt.
Die Schreibwalze 17 wird durch zwei Hebel 30, die jeweils einer an einem der beiden Enden der Mulde 25 um die Drehachse
der Schreibwalze 17 drehbar montiert sind, in ihrer Stellung verriegelt. Jeder Hebel 30 ist mit einem Nocken 31 versehen,
so daß, wenn bei sich im allgemeinen nach oben erstreckendem Hebel die Schreibwalze zusammen mit der Mulde durch Kippen
der Kipparme 29 um die Zapfen 45 auf den Innenrahmen 46 des Druckers abgesenkt wird, der Nocken 31 nach unten in den
schmalen Durchgang 47 (Fig. 4c) eines Schlüssellochschlitzes 32 im Innenrahmen 46 des Druckers gleiten kann. Schreibwalze
und Mulde werden dann durch Drücken des Hebels 30 nach unten (d.i. Drehen desselben um etwa 90°) in ihrer Lage verriegelt,
so daß die breiteren Seiten des Nocken 31 in den breiteren Teil 48 des Schlüssellochschlitzes 32 hinter dem schmalen
Teil 47 eingreift, wie in Fig. 4c durch die gestrichelten Umrisse
gezeigt wird.
In Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Öffnungen 81 in den Kipparmen 29, in die die Zapfen 45 eingreifen, etwas gelängt
sind. Das bewirkt eine kleine Toleranz beim Absenken der Schreibwalze 17, so daß die Nocken leichter in ihre Schlüssellochschlitze
(32) gleiten können.
Die Schreibwalze 17 weist im Inneren einen (nicht dargestellten) Stahlstab auf, der sich entlang ihrer Achse erstreckt,
und die einander gegenüberliegenden Enden des Stabes ragen durch entsprechende Öffnungen in den einander gegenüberliegenden
Endwänden 49 der Mulde. Die Hebel 30 werden jeweils auf die vorstehenden Stabenden gesetzt. Die Innenflächen der
Öffnungen in den Muldenwänden, durch die sich der Stab erstreckt, und die Innenflächen der Hebel 30, die auf dem Stab
sitzen, sind mit PTFE beschichtet und dienen als Lager für den Stab.
Der Drucker hat einen Deckel 33, der entlang einer Kante durch Nasen 43 in seiner Stellung gehalten wird, die in
entsprechende (nicht dargestellte) Schlitze im Gehäuse 10 eingreifen, und wird dann mit seiner anderen Kante über
elastische Klappen 44 gedrückt und durch diese festgehalten. Der Deckel 3 3 weist parallel zur Achse der drehbaren Schreibwalze
17 zwei Schlitze 34 auf. Diese ermöglichen den Vorschub des Papiers 50 um die Schreibwalze 17 herum wie bereits
beschrieben, von außerhalb des Druckergehäuses.
Die Steuerungsinformationen zum wahlweisen Aktivieren der Heizelemente auf dem Druckkopf 11 beim Vorbeilaufen des Farbbands
19 und des Papiers 50 am Druckkopf werden von einer Leiterplatte mit gedrucktem Schaltkreis (nicht dargestellte
PCB), die im Unterteil des Gehäuses angebracht ist, über einen Mehrfachkontakt-Steckverbinder 18 zugeführt. Diese
Leiterplatte steuert auch die Drehung des Druckerkraftübertragungsmechanismus 24, der das Farbband 19 und die Schreib-
walze 17 antreibt. Da die Steuerung des Druckkopfes und des Übertragunsgmechanismus 24 im wesentlichen die gleiche ist
wie bei herkömmlichen Druckern, bedarf sie hier keiner weiteren Beschreibung.
5
In der vorliegenden Ausführungsform umfaßt das Farbband 19
einen etwa 0,01 mm dicken Polyesterfilm-Schichtträger, der
auf der dem Papier 50 zugewandten Oberfläche mit einer Druckfarbe bedeckt ist, die einen Schmelzpunkt im Bereich 70 900C
aufweist. Der Polyesterfilm kann aus Polyethylenglykolterephthalat
bestehen und die Farbschicht kann feinverteilten Gasruß als Pigment, dispergiert in einem Gemisch
aus natürlichen und synthetischen Wachsen, wie z.B. Bienenwachs und Polyethylenwachs, enthalten, wobei die verhältnismäßigen
Anteile der beiden Wachstypen so gewählt werden, daß sie den gewünschten Schmelzpunkt aufweisen. Eine typische
Zusammensetzung besteht aus 72 Gew.% fein verteiltem Gasruß, 13 Gew.% Bienenwachs und 15 Gew.% Polyethylenwachs. Die Dicke
der Farbschicht braucht nur einige wenige Mikrometer zu betragen; vorzugsweise ist auf dem Polyesterfilm-Schichtträger
vor dem Aufbringen der Farbschicht eine Trennschicht von einigen Molekülen Dicke vorgesehen, um den Übergang der Farbe
auf das Papier beim Schmelzen zu erleichtern. Die Trennschicht kann aus einer Substanz auf Polymerbasis aus Akryl,
Epoxid, Zellulosederivat, Vinyl und Silikon bestehen, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Eine beispielhafte Trennschicht
hat die folgende Zusammensetzung in Gew.%:
Akryl
3,0%
Epoxidharz
28,0%
Zellulosederivat
66,5%
Vinyl
0,5%
Silikon
2,0%
Zwar ist der Drucker in erster Linie zur Anwendung mit einem Farbband 19, wie oben gezeigt, ausgelegt, er kann jedoch als
Alternative auch wärmeempfindliches (FAX) Papier benutzen. In diesen Fällen wird die Kassette herausgenommen. Die Rolle
wärmeempfindliches Papier kann im Gehäuse 10 enthalten sein
und zwischen der Schreibwalze 17 und dem Druckkopf 11 durchgeführt und über die Ausgabeseite 27 der Mulde 25 herausgeführt
werden.
Durch Einsetzen einer geeigneten Karte kann auf diese Weise der Drucker auch als einfaches oder wärmeempfindliches
Papiermodem verwendet werden.
Die Neuerung beschränkt sich nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen, die verändert oder variiert werden können,
ohne deswegen vom den Umfang der Neuerung abzuweichen.
ZUSAMMENFASSUNG
(Unter Bezugnahme auf Figur 4a)
Ein Drucker umfaßt ein Gehäuse, beinhaltend eine ausbaubare Farbbandkassette 22 und eine Schreibwalze 17. Im Betrieb des
Druckers ist die Schreibwalze über dem Farbband in der Kas-10 sette eingerichtet, ist jedoch aus einer Betriebsstellung in
eine angehobene Stellung hochkippbar, um genügend Freiraum zum Ausbau und Wiedereinbau der Kassette zu schaffen.
ANSPRÜCHE
1. Drucker mit einem Gehäuse enthaltend eine ausbaubare Farbbandkassette und eine Schreibwalze, die im Betrieb des
Druckers über dem in der Kassette befindlichen Farbband angeordnet
ist, bei dem die Schreibwalze aus einer Betriebsstellung in eine angehobene Stellung bewegbar ist, die genügend
Freiraum zum Ausbau und Wiedereinbau der Kassette schafft. 10