DE1436683B2

DE1436683B2 - Mosaikdrucker fuer einen temperaturempfindlichen streifen foermigen aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE1436683B2
Application number: DE19641436683
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. B4 Ij 3-20 Antrag
Original assignee: National Cash Register Co
Current assignee: National Cash Register Co
Priority date: 1963-07-02
Filing date: 1964-06-30
Publication date: 1971-09-16
Also published as: GB1006768A; SE317533B; BE649768A; CH414223A; NL6407475A; NO115040B; NL125948C; DK122216B; AT250066B; DE1436683A1; US3139026A

Description

Die Erfindung betrifft einen Mosaikdrucker für einen temperaturempfindlichen, streifenförmigen Aufzeichnungsträger, der schrittweise am Druckkopf vorbeibewegt und zum Drucken eines Zeichens mit diesem in Berührung gebracht wird.

Aus der USA.-Patentschrift 2 917 996 ist ein Thermodrucker bekannt, der auf einen streifenförmigen Aufzeichnungsträger aus einzelnen Punkten zusammengesetzte Zeichen erzeugt. Bedingt durch die erforderliche Abkühlzeit nach jedem Druckvorgang ist die Schreibgeschwindigkeit dieses Streifendruckers für viele Anwendungsfälle nicht ausreichend.

In der französischen Patentschrift 1 224 349 wird ein Mosaikdrucker beschrieben, der als Zeilendrucker aufgebaut ist, und der nach dem Entladungsprinzip arbeitet. Bei diesem Drucker sind die Druckköpfe nebeneinander und quer zur Bewegung des Aufzeichnungsträgers angeordnet. Bei derartigen Zeilendrukkern ist die Schreibgeschwindigkeit zwar ausreichend hoch, jedoch ist ihre Einsatzmöglichkeit bedingt durch den hohen Materialaufwand beschränkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, bei einem Streifendrucker mit Mosaikthermodruckkopf die Schreibgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne daß einerseits die Schreibqualität infolge ungenügender Druckkopfabkühlung durch Schaltbilder verringert wird und andererseits der Schaltungsaufwand übermäßig erhöht wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere seriell in gleicher Folge ansteuerbare Thermodruckköpfe entlang der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers angeordnet sind und der Aufzeichnungsträger immer nach der Ansteuerung des letzten Thermodruckkopfes bewegt wird.

In dem erfindungsgemäßen Mosaikthermodrucker für streifenförmige Aufzeichnungsträger kann durch das nacheinander erfolgende Ansteuern der Druckköpfe in gleicher Folge die Zeit für das Abkühlen eines jeden Druckkopfes innerhalb eines optimalen Bereiches gehalten werden und gleichzeitig die Schreibgeschwindigkeit etwa entsprechend der Anzahl der verwendeten Druckköpfe erhöht werden, da während der Abkühlzeit eines Druckkopfes der oder die anderen Druckköpfe erregt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen beschrieben; in diesem zeigt

Fig. 1 eine Frontansicht zweier in dem erfindungsgemäßen Drucker verwendeten Druckköpfe,

Fi g. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1,

F i g. 3 einige typische Zeichen, die durch die in Fig. 1 und 2 gezeigten Druckköpfe aufgezeichnet wurden,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Drucker bei entfernter Abdeckhaube,

Fig. 5 und 6 aneinandergefügt ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung für die Ansteuerung der Druckköpfe und des Bandvorschubs,

Fig. 7 ein ausführliches Schaltbild eines Teils der elektrischen Schaltung des Druckers.

In dem hier als Bcispcil beschriebenen Drucker werden zwei Druckköpfe verwendet.

Diese für wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterialien verwendeten Druckköpl'e bestehen aus einer Vielzahl, nach Art einer Matrix in Reihen und Spalten angeordneten Widerstandseiemenlen, die auf einem Träger mit hohem ohmsehen Widerstand aufgebracht sind. Jedes dieser Widerstandselemente ist mit einem eigenen Speiseleiter verbunden, während der Rückleiter allen Widerstandselementen gemeinsam ist. Durch Zuführen eines elektrischen Stromimpulses an bestimmte dieser Leiterpaare werden die entsprechenden Widerstandselemente so stark erwärmt, daß durch jedes dieser Widerstandselemente eine punktförmige Markierung auf dem in unmittelbarer Nähe befindlichen Aufzeichnungsmaterial erzeugt wird. Werden also bestimmte ausgewählte

ίο Widerstandselemente der Matrix durch einen Stromimpuls erregt, dann erhält man auf dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial die durch punktförmige Markierungen dargestellten Zeichen, von denen in F i g. 7 einige gezeigt sind. Mittels eines Druckkopfes, der 35 Widerstandselemente in einer aus fünf Spalten und sieben Reihen bestehenden Matrix enthält, können alle Buchstaben des Alphabets und alle Ziffern auf einfache Weise dargestellt werden.

zo In F i g. 1 und 2 sind zwei Druckköpfe dargestellt, die entlang der Bewegungsbahn des streifenförmigen Aufzeichnungsträgers angeordnet sind und elektrisch in Serie in einer bestimmten Folge angesteuert werden. Zur Bildung einer aus 5 mal 7 Widerstandselementen bestehenden Matrix werden fünf aus Isolierstoff bestehende dünne Platten 10 bis 14 verwendet, von denen jede an ihrer Stirnseite in einem geringen Abstand voneinander mit sieben Widerstandselementen 15 in der aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Weise versehen ist. (Die genannten Bezugszeichen sind nur für den Druckkopf 26 eingezeichnet.) Auf jeder der dünnen Platten 10 bis 14 ist für jedes ' Widerstandselement ein Speiseleiter 16 und für alle Widerstandselemente ein gemeinsamer Rückleiter 17 vorgesehen. Um diese Leiter über die Enden der entsprechenden Platten hinaus zu verlängern, sind ■ streifenförmige Leiter 18 mit den auf den ent- ■, sprechenden Platten befindlichen Leitern verbunden. Die Widerstandselemente 15 jedes Druckkopfes sind, wie für den Druckkopf 27 angezeigt, mit IA bis 5 G bezeichnet. Diese Bezeichnung gibt an, in welcher der fünf Spalten 1 bis 5 und sieben Reihen A bis G das betreffende Element liegt. i

Die zwei in dem beschriebenen Drucker verwen- j

deten und in F i g. 1 gezeigten Druckköpfe 26 und 27 befinden sich in einem Gehäuse 28 (Fig. 4).

Um den Aufzeichnungsträger an den Druckköpfen 26 und 27 vorbeizubewegen, ist eine Aufzeichnungsträgertransportvorrichtung (F i g. 4) vorgesehen. Eine :

Spule 29 eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungs- j Streifens 30 ist frei drehbar auf einem Dorn 31 ge- j lagert. Das freie Ende des Streifens 30 wird an einer i Umlenkrolle 36, gegen die er durch eine Feder 37 ge- j drückt wird, an einer weiteren, drehbar auf dem freien Ende einer Feder 39 gelagerten Umlenkrolle 38, an einer Umlenkrolle 40 und an den Druckköpfen 26 und 27 vorbei zu einer Antriebswalze 41 eines , Schrittschaltmotors 42 und weiter durch ein Führungsglied 43 zur Streifenausgabe des Druckers ge- _; führt. Der Schrittschaltmotor 42 ist derart aufgebaut, daß durch aufeinanderfolgende Erregung desselben die Welle und die Walze 41. des Motors um einen Winkel von 90° weitergedreht werden. Eine An- : druckwalze 44 drückt den Streifen 30 fest gegen die !

Walze 41. Da das Drehmoment des Schrittschaltmotors 42 sehr gering ist, ist dieser nicht imstande, das Trägheitsmoment der Streil'enspulc 29 innerhalb der kurzen Zeitdauer zwischen den Schritten zu über-

winden, um den Streifen bei den hohen Druckgeschwindigkeiten mit ausreichender Geschwindigkeit weiterzutransportieren. Um jedoch sicherzustellen, daß der Streifen mit einer der Druckgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit gefördert wird, ist eine die Umlenkrolle 38 tragende, ein geringes Trägheitsmoment aufweisende Feder 39 vorgesehen. Das Drehmoment des Motors 42 reicht aus, um die Feder 39 jedesmal dann, wenn der Motor einen Schritt weiterschaltet, um den Streifen an den Druckköpfen 26 und 27 vorbeizubewegen, schnell in Uhrzeigerrichtung um ihren Befestigungspunkt 45 durchzubiegen. Dadurch wird die Streifenschleife um die Umlenkrolle 38 verkürzt. Die Kraft der Feder 39 ist so stark bemessen, daß sie, nachdem der Motor 42 um einen Schritt weitergeschaltet hat, das Trägheitsmoment der Streifenspule 29 überwindet. Infolge der Rückkehr der Feder in ihre Ausgangsstellung zwischen den Schrittschaltbewegungen des Motors 42 wird der Streifen 30 von der Spule 29 abgewickelt, wodurch sich die Schleife um die Umlenkrolle 38 wieder auf die ursprüngliche Größe verlängert. Die erforderliche Spannung des Bandes 30 wird durch die Druckfeder 37 und die Umlenkrolle 36, zwischen denen das Band hindurchgeführt wird, erzielt.

Um zu gewährleisten, daß der Streifen während der Druckvorgänge fest an den Druckköpfen 26 und 27 anliegt, ist ein Andruckelektromagnet 50 vorgesehen. Der Streifen ist zwischen den Druckköpfen

26 und 27 und einem an dem Anker 51 des Elektromagneten 50 befestigten Andruckglied hindurchgeführt. Der Anker 51 des Elektromagneten ist durch eine Feder derart vorgespannt, daß das Andruckglied normalerweise fest gegen den Streifen 30 gedrückt wird, wodurch der Streifen mit Ausnahme während eines Bandtransportes sich in festem Kontakt mit den Druckköpfen 26 und 27 befindet. Während eines Bandtransportes wird der Elektromagnet erregt, wodurch das Andruckglied von dem Streifen entfernt und dieser durch den Motor 42 transportiert werden kann. Die normalerweise den Anker 51 des Elektromagneten 50 gegen den Streifen 30 und die Druckköpfe 26 und 27 drückende Feder muß somit einen solchen Druck ausüben, daß ein inniger Kontakt zwischen dem Streifen 30 und den Druckköpfen 26 und

27 sichergestellt ist.

Im folgenden wird nun an Hand der F i g. 5 und 6 die elektrische Schaltung des Seriendruckers zur wechselweisen Ansteuerung der beiden Druckköpfe und zur Weiterschaltung des Druckstreifens näher beschrieben.

Die Auswahl des zu druckenden Zeichens erfolgt nach Drücken der Zeichentaste über eine Magnetkernmatrix 90, die aus einer Anordnung von 5 · 7 Kernen entsprechend den 5 mal 7 Widerstandselementen jedes Druckkopfes 26 und 27 besteht.

Jeder Einzelzeichentaste ist eine entsprechende Schreibwicklung in der Matrix 90 zugeordnet, während den Doppelzeichentasten zwei Schreibwicklungen und der Leertaste keine Schreibwicklung zugeordnet ist. In den Stromkreisen der Leertaste und der Doppclzeichentasten sind besonders anstcuerbare Entkopplungsvorrichtungen vorgesehen.

Die beiden Druckköpfc 26 und 27 in dem Ausführungsbeispiel werden jeweils wechselweise betätigt. Um dies zu erreichen, ist ein Flipflop 480 vorgesehen, dem über das Monoflop 470 für jede gedruckte Zeichentaste ein Impuls zugeführt wird. Bei jedem Eingangsimpuls ändert das Flipflop 480 seinen Zustand. Die Ausgangssignale des Flipflops 480 wählen jeweils eine von zwei Impulsformerschaltungen 332 oder 333 aus, denen außerdem die von dem Verstärker 490 gelieferten Impulse zugeführt werden. Wie im folgenden an Hand der F i g. 7 beschrieben wird, verläuft der vollständige Erregungsstromkreis für die Widerstandselemente der Druckköpfe 26 und 27 von der negativen Klemme einer Spannungsquelle

ίο über die ausgewählte der Treiberstufen 313, das entsprechende Widerstandselement des ausgewählten Druckkopfes 26 bzw. 27, die ausgewählte Impulsformerschaltung 332 oder 333 und den Verstärker 490 nach Erde.

Da zwei Druckköpfe 26 und 27 verwendet werden, braucht der Streifen 30 jeweils nur nach dem Druck jedes zweiten Zeichens weitergefördert zu werden, d.h., es werden vor jedem Bandtransport jeweils beide Druckköpfe erregt. Die von der Impulsformerschaltung 333 erzeugten Impulse werden demzufolge auch als Bandtransportimpulse verwendet. Diese Impulse werden über eine Differenzier- und Begrenzungsschaltung 536 (F i g. 6) über ein ODER-Gatter 109 an ein Monoflop 107, das nach Art eines Sperrschwingers arbeitet, angelegt. Die von dem Monoflop 107 erzeugten Ausgangsimpulse gelangen über einen Verstärker 150 an ein Monoflop 197, das die von dem Monoflop 107 gelieferten, 50 nsec dauernden Impulse auf 32 bis 45 msec dehnt. Diese gedehnten Impulse werden dem Andruckelektromagneten 50 (siehe auch F i g. 4) sowie einem Verstärker 241 zugeführt.

Der von dem Monoflop 107 gelieferte Ausgangsimpuls wird außerdem über den Verstärker 150 einer Steuerschaltung 165 für den Schrittschaltmotor 42 zugeführt. Der genannte Ausgangsimpuls dient als Schrittschaltimpuls für den Motor 42. Der Motor 42 enthält vier Spulen α bis d, von denen jeweils zwei nebeneinanderliegende erregt sein müssen.

Der Drucker enthält einen astabilen Multivibrator 112, der mit einer Frequenz von 125 Hz schwingt und in Tätigkeit gesetzt wird, wenn er durch Schließen des Kontaktes 80 der Bandfördertaste TF zum Weiterschalten des Bandes mit dem Leiter 103 verbunden wird. Das Ausgangssignal des Multivibrators 112 wird über eine Differenzier- und Begrenzungsschaltung 137 und das ODER-Gatter 109 an das Monoflop 107 angelegt. Jeder der von dem Multivibrator 112 erzeugten Ausgangsimpulse bewirkt, daß der Motor 42 um einen Schritt weiterschaltet. Während des Gedrückthaltens der Bandfördertaste TF wird der Streifen also fortlaufend gefördert.

Im folgenden wird nun an Hand der Fig. 7 die Schaltung für die Erregung der Druckköpfe im einzelnen beschrieben. Es sei zunächst noch darauf hingewiesen, daß es sich bei der in der Schaltung gemäß F ig. 7 verwendeten —20 V-Speisespannung um eine geregelte Spannung handelt, während die — 26 V-Spannung eine ungeregelte Spannung ist und zwisehen —22 V und —30 V schwanken kann.

Der Verstärker 490 enthält einen Transistor 311, der durch den von dem Monoflop 470 gelieferten Ausgangsimpuls in seinen leitenden Zustand geschaltet wird. Die Spannung am Ausgangsleiter des Verstärkers 490 liegt deshalb normalerweise auf —20 V, steigt jedoch auf Erdpotential an, wenn das Monoflop 470 einen Ausgangsimpuls liefert.

Die steuerbare Silizium-Gleichrichterzelle 520 der

Impulsformerschaltung 515 befindet sich anfangs in ihrem nichtleitenden Zustand. Die Steuerelektrode der Gleichrichterzelle 520 ist über eine Zenerdiode 514 und einen Widerstand 513 mit dem normalerweise eine negative Spannung aufweisenden Ausgang des Verstärkers 490 verbunden. Der Kondensator 492 ist normalerweise aufgeladen, so daß seine linke Belegung auf Erdpotential und seine rechte Belegung auf —20 V liegt. Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 490 auf Erdpotential ansteigt, dann be- ίο ginnt der Kondensator 512 sich über den Widerstand

513 aufzuladen. Die Spannung an dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 512 und dem Widerstand 513 steigt somit an, bis die Zenerdiode

514 ihre Durchbruchspannung erreicht. Die Steuerelektrode der Gleichrichterzelle 520 wird gegenüber ihrer Kathode positiv, so daß die Gleichrichterzelle 520 in ihren leitenden Zustand schaltet. Ihre Anode fällt auf annähernd —20 V ab, wodurch die rechte Belegung des Kondensators 492 auf annähernd — 40 V absinkt. Demzufolge fließt ein Strom durch die entsprechende Lesewicklung der Magnetkernmatrix 90. Der Wert des Anodenwiderstandes der steuerbaren Silizium-Gleichrichterzelle 520 ist zu hoch, um diese in ihrem leitenden Zustand zu halten. Die Gleichrichterzelle 520 kehrt deshalb in ihren normalen, nichtleitenden Zustand zurück, sobald sich der Kondensator 492 entladen hat. Somit befindet sich die Schaltung in ihrem ursprünglichen Zustand. Eine Diode 524 verhindert, daß nach dem Sperren der steuerbaren Gleichrichterzelle 520 ein Strom in umgekehrter Richtung durch die Lesewicklung 340 fließt.

In der Magnetkernmatrix 90 wurde beim Drücken einer Zeichentaste die dem zu druckenden Zeichen entsprechende Schreibwicklung erregt (mit Ausnahme, wenn die Leertaste SP gedrückt wurde). Die Lesewicklung 340 wurde nach einer durch das Monoflop 470 und die Impulsformerschaltung 515 bestimmten Verzögerung erregt.

In Fig. 9 sind die Magnetkernmatrix 90 und die Treiberstufen 313 in einem einzigen vereinfachten Block zusammengefaßt. Der Einfachheit halber sind nur drei Magnetkerne ClA, Cl A und C5G mit den ihnen zugeordneten Treiberstufen und den drei entsprechenden Widerstandselementen IA, 2 A und 5G der beiden Druckköpfe 26 und 27 gezeigt. Durch jeden der in der Matrix enthaltenen Magnetkerne ist eine Abfühlwicklung 341 hindurchgeführt, die mit der Steuerelektrode der entsprechenden von 35 steuerbaren Silizium-Gleichrichterzellen SlA bis S5 G verbunden ist. Diese steuerbaren Silizium-Gleichrichterzellen SlA bis S 5 G befinden sich normalerweise in ihrem nichtleitenden Zustand. Durch das Zurückschalten eines Kernes (dies wird durch die Erregung der Lesewicklung 340 erreicht) wird in der zugeordneten Abfühlwicklung 341 ein Impuls induziert, der die entsprechende der Gleichrichterzellen SIA bis S 5 G zündet.

Jede der steuerbaren Gleichrichterzellcn SlA bis S5 G ist mit zwei einander entsprechenden Widerstandselementen in den beiden Druckköpfen 26 und 27 verbunden. In Reihe mit jedem der Widerstandselemente 1/1 bis 5G ist eine Entkopplungsdiode 315 geschaltet.

Die Widerstandselemente IA bis 5 G jedes Druckkopfes 26 und 27 sind über einen gemeinsamen Leiter mit der entsprechenden Impulsformerschaltung 332 und 333 verbunden. Diese Impulsformerschaltungen 332 und 333 enthalten jeweils eine steuerbare Silizium-Gleichrichterzelle 310 bzw. 335, deren Kathode jeweils mit dem gemeinsamen Leiter der Druckköpfe 26 bzw. 27 verbunden ist. Die Anoden der Gleichrichterzellen 310 und 335 sind beide mit dem Ausgang des Verstärkers 490 verbunden, während ihre Steuerelektroden über entsprechende Kondensatoren 505 mit den beiden Ausgängen des Flipflops 480 gekoppelt sind. Wird das Monoflop 470 umgeschaltet, dann schaltet auch das Flipflop 480 in seinen anderen Zustand, wodurch entweder die eine oder die andere der Gleichrichterzellen 310 oder 335 gezündet wird, während zur gleichen Zeit die Anoden der beiden Gleichrichterzellen 310 und 355 über den Transistor 311 des Verstärkers 490 geerdet werden. Dadurch wird entweder der eine oder der andere der beiden Druckköpfe 26 oder 27 ausgewählt. Kurzzeitig nach der Auswahl des zu verwendenden Druckkopfes wird durch die Impulsformerschaltung 515 die Lesewicklung 340 der Magnetkernmatrix 90 erregt. Dadurch werden diejenigen der steuerbaren Gleichrichterzellen SIA bis S5 G, die mit einem im umgeschalteten Zustand befindlichen Kern gekoppelt sind, in ihren leitenden Zustand geschaltet. Es wird somit ein Stromkreis geschlossen von dem — 20 V-Leiter in der Einheit 90/313 über die ausgewählten Gleichrichterzellen SIA bis SSG und die entsprechenden Widerstandselemente IA bis 5 G des ausgewählten Druckkopfes, über die ausgewählte der Gleichrichterzelle 310 oder 355 der Impulsformerschaltung 332 bzw. 333 und über den Transistor 311 des Verstärkers 490 nach Erde. Die erforderlichen Widerstandselemente des ausgewählten Druckkopfes werden somit erregt, um die Aufzeichnung des gewünschten Zeichens zu bewirken. Nach Beendigung des Ausgangsimpulses des Monoflops 470 wird der Transistor 311 in seinen nichtleitenden Zustand zurückgeschaltet und sämtliche der in F i g. 7 gezeigten steuerbaren Silizium-Gleichrichterzcllen schalten ebenfalls in ihren nichtleitenden Zustand ι zurück. ^:

Selbstverständlich können auch mehrere Thermodruckköpfe verwendet werden, um optimale Verhältnisse zwischen Schaltungsaufwand und Schreibgeschwindigkeit für vorgegebene Verhältnisse zu schaffen.

Claims

Patentanspruch:

Mosaikdrucker für einen temperaturcmpfindlichen, streifenförmigen Aufzeichnungsträger, der schrittweise am Druckkopf vorbeibewegt und zum Drucken eines Zeichens mit diesem in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, seriell in gleicher Folge ansteuerbare Thermodruckköpfe (26, 27) entlang der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (30) angeordnet sind und der Aufzeichnungsträger immer nach der Ansteuerung des letzten Thermodruckkopl'es (26) bewegt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen