DE19611772C2 - Drucker mit einem Druckkopfschlitten, der für den Druckkopf eine Abstandseinstelleinrichtung zu einem Druckwiderlager aufweist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucker mit einem Druckkopfschlitten, der für den Druckkopf eine Abstandseinstelleinrichtung zu einem Druckwiderlager aufweist und federnd auf die Papierdicke einstellbare Transportwalzen, die in Paaren angeordnet sind, die jeweils aus einer auf einer starr gelagerten Achse drehbaren Transportwalze und aus einer unmittelbar gegenüberliegenden auf einer anstellbaren Achse drehbaren Gegentransportwalze bestehen, ferner mit einem Positionsmelder für den Druckkopfschlitten.

Derartige Drucker benötigen eine Papierdickenmeßeinrichtung. Eine solche Papierdickenmeßeinrichtung mit einer Abstandseinstelleinrichtung für den Druckkopf ist aus der DE 42 21 265 C2 bekannt. Hierbei ist schon vorgeschlagen worden, daß Dickenabtastrollen drehbar auf einer Achse gelagert sind, die ihrerseits querverstellbar in den Druckerseitenwänden angeordnet ist, daß sich auf der Achse ein erstes Magnetelement zur Erzeugung eines ersten Magnetflusses befindet, daß am Druckkopfschlitten ein zweites, einen gegenläufigen zweiten Magnetfluß erzeugendes Magnetelement vorgesehen ist, daß aus dem Druckkopfschlitten ferner ein Hall- Element im Bereich des zweiten Magnetflusses angeordnet ist, daß bei nicht vorhandenem Papier und bei einer vorgegebenen seitlichen Position des Druckkopfschlittens, bei der das Hall-Element von den gegenläufigen Magnetflüssen der Magnetelemente durchsetzt ist, am Hall-Element eine Spannung ansteht, die einem Grundluftspalt entspricht und daß bei vorhandenem Papier und gleicher seitlicher Position des Druckkopfschlittens die Abstandseinstelleinrichtung angesteuert wird, bis die dem Grundluftspalt entsprechende Spannung am Hall-Element ansteht.

Obgleich sich diese Bauweise in der Praxis bewährt hat, ist sie dennoch in ihrer Herstellung teuer, und es besteht eine gewisse Abhängigkeit von Temperaturschwankungen, Spannungsschwankungen sowie Bauteilstreuungen.

Aus der EP 0 387 641 ist eine Abstandseinstelleinrichtung auf der Basis eines Taststiftes bekannt, der unmittelbar auf dem Druckkopf nahe den Drucknadeln angeordnet ist. Bei Messung der Anpreßkraft entsteht eine größere oder kleinere Amplitude, die über entsprechende Schaltungen einen Motor zur Verstellung der Schlittenführungsachse steuert. Theoretisch wäre es bei Bedarf auch möglich, das gewonnene analoge Meßsignal in eine Anzahl von Taktimpulsen also in Digital­ signale umzuwandeln. Allerdings blieben die erwähnten Nachteile auch hier insgesamt bestehen, denn durch die Auflage des Taststiftes auf einer Leiste und die dadurch erzeugte Anpreß-Amplitude können Temperaturschwankungen, Spannungsschwankungen und Bauteilstreuungen nicht kompensiert werden.

Die Erfindung strebt daher die Schaffung einer Papierdickenmeßeinrichtung mit geringen Kosten, ohne Abhängigkeiten von Temperaturschwankungen, Spannungsschwankungen, Bauteilstreuungen unter einem weitgehenden Verzicht auf Justagen an.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der anstellbaren Achse ein Meßsignalgeber angeordnet ist, der eine zumindest einseitige Keilform aufweist und der Druckkopfschlitten jeweils an dem Meßsignalgeber vorbeibewegt wird, der ferner mit einem auf dem Druckkopfschlitten angeordneten Meßsignalempfänger zusammenwirkt, derart, daß am Meßsignalempfänger auftretende Meßsignale einer Anzahl von Taktimpulsen des Positionsmelders ohne eingelegte Papierbahn gleichgesetzt wird, daß bei eingelegter Papierbahn ein verändertes Meßsignal auf eine neue Anzahl von Taktimpulsen umrechenbar ist und die sich ergebende Differenztaktzahl dem Speicher eines Mikroprozessors zuführbar ist, der aufgrund des Differenzsignals innerhalb einer Steuerung die Druckkopfabstands-Antriebseinrichtung steuert. Dadurch entsteht eine äußerst kostengünstige Lösung, da der Aufwand nunmehr nur noch einen relativ einfachen Meßsignalgeber und einen üblichen Meßsignalempfänger erfordert und im übrigen die Schaltungs- bzw. Steuerungselemente mehr oder weniger unverändert bleiben. Diese Abstandseinstelleinrichtung bzw. Papierdickenmeßeinrichtung arbeitet funktionssicher und erfordert allenfalls eine geringfügige mechanische Justage. Temperatur- und Bauteilschwankungen können ausgeschlossen werden.

Nach der weiteren Erfindung ist vorgesehen, daß der Meßsignalgeber auf der anstellbaren Achse aus einer Schaltfahne besteht, die eine zumindest einseitige Keilform bildet und daß die Schaltfahne mit der einseitigen Keilform durch den Schlitz einer Gabellichtschranke bewegbar ist, die mit dem Druckkopfschlitten mitbewegbar ist. Das Besondere an dieser Keilform ist, daß der Keil, der an der Achse der Papierandruckwalze befestigt ist, seine Lage proportional mit der Papierdicke ändert Diese Lageänderung wird von dem am Druckkopfschlitten befestigten Positionsmelder gemessen, indem der Druckkopfschlitten über den Keil bewegt wird und von einer Steuerung die Anzahl der Takte gezählt wird, die der Wegstrecke des Druckkopfschlittens entspricht, in der der Positionsmelder in einem ersten Zustand ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Doppelkeil der Schaltfahne aus einer beidseitig zu einer Querachse jeweils von der vorderen Mitte nach hinten abfallenden Keilkante gebildet ist.

Ferner ist vorteilhaft, daß die Schaltfahne fest in einem Ausschnitt der anstellbaren Achse befestigt sein kann. Die Befestigung kann z. B. in einem einfachen Einklippsen der als Kunststoffteil hergestellten Schaltfahne bestehen.

Nach weiteren Merkmalen wird vorgeschlagen, daß die Schaltfahne im Meß- bzw. Zählverlauf hintereinander eine erste Hell-Dunkel-Grenze, eine Dunkel-Hell-Grenze und eine zweite Hell-Dunkel-Grenze aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1A eine Papierführung mit Schlitten und Schlittenführung eines Druckers in Perspektive,

Fig. 1B eine Draufsicht gemäß Fig. 1A ohne Schlitten und Schlittenführung,

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform der Schaltfahne und

Fig. 3 der zu Fig. 2 gehörende Signalverlauf mit den zugehörigen Schaltpunkten.

Der von der Papierführung (Fig. 1A) sichtbare Teil betrifft eine Antriebswelle 1 für die Transportwalzen 2. Den Transportwalzen 2 liegt eine gefederte Achse 3 gegenüber mit drehbaren weiteren Andruckwalzen 4.

Der Papierführung gegenüber liegt eine Führung für einen Druckkopfschlitten 7, der auf Führungsachsen 8 und 10 leichtgängig parallel geführt ist. Der Druckkopfschlitten 7 wird mittels eines Antriebsriemens 9, der über entsprechend gezahnte Antriebsräder 11 geführt ist, und mittels eines Antriebsmotors 12 geführt bzw. angetrieben ist.

An dem Druckkopfschlitten 7 greift ferner eine nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung 17 an, die den Druckkopfschlitten 7 mit dem Druckkopf auf den gewünschten Abstand zu einer Papierbahn 13 einstellt. Hierzu ist ein gesonderter Motor vorgesehen.

Unabhängig von einer Papierbahn 13 ziehen Federn 14 die Achsen 3 mit den Andruckwalzen 4 gegen die Transportwalzen 2.

Zum zeitgerechten Abschießen der Druckelemente (Drucknadeln, Tintentropfen oder andere Druckelemente) des Druckkopfes auf dem Druckkopfschlitten 7 ist eine Positionsmelder-Taktscheibe 15 mit einem Meßsignalempfänger 16 des Druckkopfschlittens 7 angeordnet (Fig. 1A).

Ein Meßsignalgeber 6 auf der anstellbaren Achse 3 ist als eine Schaltfahne 5 gewählt mit einer zumindest einseitigen Keilform 5a. Die Schaltfahne 5 wird mit der einseitigen Keilform 5a durch einen Schlitz 18a einer Gabellichtschranke 18b, die einen Meßsignalempfänger 18 bildet, geführt. Die Bewegung erfolgt zusammen mit dem Druckkopfschlitten 7.

Gemäß Fig. 1B ist die Schaltfahne 5 mit einem Doppelkeil 5b eingesetzt. Der Doppelkeil 5b wird aus einer beidseitig zu einer Querachse 19 jeweils von der vorderen Mitte nach hinten abfallenden Keilkante 5c gebildet. Die Schaltfahne 5 ist fest in einem Ausschnitt 3a der anstellbaren Achse 3 z. B. durch Einklippsen befestigt.

Wie in Fig. 2 gezeigt wird, weist die Schaltfahne 5 im Meß- bzw. Zählverlauf, d. h. auf einer Linie 5d hintereinander eine erste Hell-Dunkel-Grenze 20, eine Dunkel-Hell- Grenze 21 und eine zweite Hell-Dunkel-Grenze 22 auf.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist eine Schaltfahne 5 dargestellt, welche an zwei Schrägen Signalübergänge in gleicher Richtung erzeugt.

Die Papierdickenmessung in der vorstehend beschriebenen Form erfordert sehr genaue und stabile Schaltpunkte der Lichtschranke. Es gehört zum wissen des Fachmannes, daß elektronische und insbesondere optoelektronische Bauteile merkbare Änderungen während des Betriebs in ihrem Verhalten zeigen. Aufgrund von Temperaturänderungen, Spannungsschwankungen und Alterung verschieben sich die Schaltpunkte beim Umsetzen des Analogsignals des Meßsignalempfängers 18 in ein digitales Signal. Auch die Größe der Schalthysterese zwischen dem Hin- und Zurück- Schaltpunkt ändert sich. Derartige Einflüsse verändern dementsprechend das Ergebnis der Papierdickenmessung und erfordern zumindest eine Normierungsmessung unmittelbar vor der eigentlichen Messung. Eine solche Normierungsmessung ist aber unter Umständen im Gesamtablauf nicht jederzeit durchführbar.

Bei der einseitigen Keilform 5a der Schaltfahne 5 ergeben sich typische Signalformen entsprechend Fig. 3: U_s↑ und U_s↓ bilden die beiden durch die Schalthysterese voneinander getrennten Schaltschwellen zur Umsetzung des Analogsignals in ein digitales Signal. Sobald die Gabellichtschranke 18b über den Doppelkeil 5b fährt, ergibt sich im Prinzip das schematisierte Analogsignal. Die Schaltpunkte in x-Richtung liegen an den Orten x₁ bzw. x₂. Die Wegdifferenz x₂ minus x₁ gibt eine Aussage über die Papierdicke. Im Falle einer Änderung der erwähnten Betriebsbedingungen, wie z. B. der Temperatur, ergibt sich ein verändertes Analogsignal. Außerdem können sich Höhe und Abstand der Schaltschwellenwerte U_s↑ und U_s↓ verändern. Man erhält nunmehr andere Schaltpunktpositionen x₁′ und x₂′ und eine für die Papierdicke entscheidende verändernde Wegdifferenz x₁′ minus x₂′.

Gemäß Fig. 2 wird vorgeschlagen, das Meßprinzip des Doppelkeils 5b beizubehalten, jedoch den Doppelkeil 5b so umzugestalten, daß an beiden auszuwertenden Schaltpunkten das Analogsignal in gleicher Weise durchlaufen wird. Somit ergibt sich (Fig. 2) eine Form der veränderten "störungskompensierenden" Schaltfahne 5 anstelle des Doppelkeils 5b.

Der typische schematisierte Signalverlauf mit den zugehörigen Schaltpunkten ist aus Fig. 3 ersichtlich. Die ausgezogene Linie bildet das schematisierte Analogsignal und die gestrichelte Linie das schematisierte Analogsignal unter veränderten Bedingungen.

Auf dieser Grundlage wirken sich die Veränderungen der Schaltpunkte in Anbetracht der Störeinflüsse an beiden Schrägen in gleicher Weise aus. Eine Veränderung der Schalthysterese bleibt ohne Einfluß. Die für die Papierdickenmessung entscheidende Wegdifferenz x₃ minus x₁ verändert sich hierbei nicht. Der Schaltpunkt x₂ ist für die Auswertung ohne Bedeutung. Es ergeben sich somit langfristig stabile und reproduzierbare Meßwerte für die Papierdicke, ohne ständig neue Normierungsvorgänge durchführen zu müssen.

Bezugszeichenliste

1 Antriebswelle
2 Transportwalzen
3 gefederte Achse
3a Ausschnitt
4 Andruckwalzen
5 Schaltfahne
5a einseitige Keilform
5b Doppelkeil
5c Keilkante
5d Linie
6 Meßsignalgeber
6a Meßsignal ohne Papierbahn
6b Meßsignal mit Papierbahn
7 Druckkopfschlitten
8 Führungsachse
9 Antriebsriemen
10 Führungsachse
11 Antriebsräderpaar
12 Antriebsmotor
13 Papierbahn
14 Federpaar
15 Positionsmelder-Taktscheibe
16 Meßsignalempfänger des Druckkopfschlittens
16a Impulsverlauf
17 Antriebseinrichtung
18 Meßsignalempfänger
18a Schlitz
18b Gabellichtschranke
19 Querachse
20 erste Hell-Dunkel-Grenze
21 Dunkel-Hell-Grenze
22 zweite Hell-Dunkel-Grenze.

Claims (5)

1. Drucker mit einem Druckkopfschlitten, der für den Druckkopf eine Abstandseinstelleinrichtung zu einem Druckwiderlager aufweist und federnd auf die Papierdicke einstellbare Transportwalzen, die in Paaren angeordnet sind,die jeweils aus einer auf einer starr gelagerten Achse drehbaren Transportwalze und aus einer unmittelbar gegenüberliegenden auf einer anstellbaren Achse drehba­ ren Gegentransportwalze bestehen, ferner mit einem Positionsmelder für den Druckkopfschlitten, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anstellbaren Achse (3) ein Meßsignalgeber (6) angeordnet ist, der eine zumindest einseitige Keilform aufweist und der Druckkopfschlitten (7) jeweils an dem Meßsignalgeber (6) vorbeibewegt wird, der ferner mit einem auf dem Druckkopfschlitten (7) angeordneten Meßsignalempfänger (18) zusammenwirkt, derart, daß am Meßsignalempfänger (18) auftretende Meßsignale, einer Anzahl von Taktimpulsen des Positionsmelders (15) ohne eingelegte Papierbahn (13) gleichgesetzt wird, daß bei eingelegter Papierbahn (13) ein verändertes Meßsignal (6b) auf eine neue Anzahl von Taktimpulsen umrechenbar ist und die sich ergebende Differenztaktzahl dem Speicher eines Mikroprozessor zuführbar ist, der aufgrund des Differenzsignals innerhalb einer Steuerung die Druckkopfabstands-Antriebseinrichtung (17) steuert.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßsignalgeber (6) auf der anstellbaren Achse (3) aus einer Schaltfahne (5) besteht, die eine zumindest einseitige Keilform (5a) bildet und
daß die Schaltfahne (5) mit der einseitigen Keilform (5a) durch den Schlitz (18a) einer Gabellichtschranke (18b) bewegbar ist, die mit dem Druckkopfschlitten (7) mitbewegbar ist.

3. Drucker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Doppelkeil (5b) der Schaltfahne (5) aus einer beidseitig zu einer Querachse (19) jeweils von der vorderen Mitte nach hinten abfallenden Keilkante (5c) gebildet ist.

4. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfahne (5) fest in einem Ausschnitt (3a) der anstellbaren Achse (3) befestigt ist.

5. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfahne (5) im Meß- bzw. Zählverlauf hintereinander eine erste Hell- Dunkel-Grenze (20), eine Dunkel-Hell-Grenze (21) und eine zweite Hell-Dunkel- Grenze (22) aufweist.