DE19813899A1 - Drucker, insbesondere Matrix-Nadeldrucker - Google Patents
Drucker, insbesondere Matrix-NadeldruckerInfo
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Abstract
Zur Einstellung des Druckspaltes und gegebenenfalls auch der Anschlagstärke wird bei einem Matrixdrucker, insbes. einem Nadeldrucker, dem Druckkopfhalter (1) ein Tastfinger (10) zugeordnet, der das Lagerspiel zwischen dem Halter (1) des Druckkopfes (2) und seiner Führungswelle (8) erfaßt. Wird beim Anlegen des Druckkopfes (2) gegen das Druckwiderlager (6) oder einen Aufzeichnungsträger (5), der Druckkopfhalter (1) gegenüber der Führungswelle (8) angehoben, so wird durch diese geringe Bewegung über den Tastfinger (10) ein elektrisches Signal ausgelöst, damit die Lage des Druckkopfes (2) bzw. seines Stellantriebes (7) erfaßt und der Stellantrieb (7) entsprechend der gewünschten Einstellung des Druckkopfes (2) gesteuert.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drucker, insbes. Matrix-Nadeldrucker mit einem
längsverschieblich auf einer Führung, insbesondere einer Führungswelle gelagerten
Halter zur Aufnahme des Druckkopfes, der durch einen Antrieb parallel zu einem mit
einem Aufzeichnungsträger belegten Druckwiderlager bewegt wird, wobei der Abstand
zwischen der Druckkopfspitze und dem Druckwiderlager (Druckspalt), unter Berück
sichtigung der Stärke der eingelegten Aufzeichnungsträger durch einen über einen
Sensor gesteuerten, dem Druckkopfhalter zugeordneten Stellantrieb auf einen erfor
derlichen Wert eingestellt wird.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf Verfahren durch die der Druckspalt und die An
schlagstärke eingestellt werden können.
Zur Einstellung des Druckspaltes sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt. Insbeson
dere bei Nadeldruckern, die mit einem Farbband arbeiten, wird vielfach die Bremswir
kung des Farbbandes beim Anlegen des Druckkopfes an das Druckwiderlager oder
einen Aufzeichnungsträger als Lagensensor benutzt. Wird das Farbband durch das
Anlegen des Druckkopfes abgebremst, so steigt die Stromaufnahme des Farbband-
Antriebsmotors. Dieser Stromanstieg kann als Steuerkriterium benutzt und so die Lage
des Druckkopfes gegenüber dem Druckwiderlager bzw. dem Aufzeichnungsträger
erfaßt werden. Der erforderliche Abstand des Druckkopfes kann dann über einen Stell
antrieb auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden. Diese Methode ist wegen
des vergleichsweise langsamen Anstiegs des Stromes im Antriebsmotor ungenau und
aufwendig. Die Messung selbst ist zeitaufwendig und verursacht häufig eine Bandfär
bung auf dem Aufzeichnungsträger.
In der DE-A1 38 30 880 ist ein Matrixdrucker beschrieben, bei dem zur Steuerung
des Stellantriebes für den Druckspalt, ein Abtastglied eingesetzt ist, das aus einer an
dem einen Ende eines Tasthebels drehbar gelagerten, mit einer Federkraft beauf
schlagten Tastrolle besteht. Das Abtastglied hat einen Indikator der mit dem Sensor
einer elektronischen Schaltung zur Erzeugung eines Analogsignals zusammenwirkt.
Der Indikator besteht dabei aus einem Weicheisenteil das mit einem Sensor zu
sammenarbeitet, der aus einem Feldplatten-Differentialfühler besteht.
In der DE-C2 40 25 483 ist eine Druckeinrichtung beschrieben bei der die Druckspalt
einstellung in Abhängigkeit von Sonden gesteuert wird, die aus einem Magneten und
einer Hallsonde bestehen. Die Hallsonde ist dabei auf einem elastisch verformbaren
Andrückblech montiert, dessen freies Ende als Tastfühler mechanisch gegen die
Oberfläche des Aufzeichnungsträgers anliegt. Der zugehörige Magnet ist dabei starr
mit dem Druckkopf bzw. dessen Halter verbunden.
Diese beschriebenen und weitere bekannte Einrichtungen zur Einstellung des Druck
spaltes machen meist von Tastelementen Gebrauch, die zur Erfassung und Einstel
lung des Druckspaltes, mit Tastfingern oder dergleichen, die Oberfläche des Auf
zeichnungsträgers abtasten.
Diese bekannten Ausführungsformen sind gegenüber Fremdbeeinflussungen, wie
mechanische Belastungen und Schwingungen ebenso empfindlich, wie gegen Ablage
rungen. Die mechanische und elektrische Ausstattung ist aufwendig und bedarf häufig
einer empfindlichen Justierung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Drucker mit einer Einrichtung zur Ein
stellung des Druckspaltes auszurüsten, die einen hohen Grad an Betriebssicherheit
gewährleistet, genau arbeitet und einfach im Aufbau ist.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei einem Drucker der Eingangs be
schriebenen Art dadurch gelöst, daß der Sensor aus einem dem Druckkopfhalter zuge
ordneten Tastfinger und einem von diesem betätigten elektrischen Geber besteht, der
Tastfinger derart angeordnet ist, daß er Lagenänderungen, insbes. das Lagerspiel zwi
schen der Führung und dem Halter des Druckkopfes erfaßt und der Geber ein Steuer
signal liefert, wenn der Druckkopf bei einer Bewegung durch den Stellantrieb gegen
die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers oder des Druckwiderlagers als Anschlag ge
fahren und damit der Druckkopfhalter gegenüber der Führung angehoben wird.
Wenn nur die Bewegung im Lagerspiel zwischen Führung und Halter als Kriterium für
die Erfassung der Lage des Druckkopfes und damit für die Einstellung des Druckspal
tes als Meßgröße herangezogen wird, kann auf eine genaue Justierung des Ab
standes zwischen dem Druckkopf bzw. seinem Halter und dem Druckwiderlager ver
zichtet werden. Es muß nur sicher gestellt sein, daß die Führung und das Druckwider
lager im Druckergehäuse absolut mit gleichem Abstand, also parallel befestigt sind.
Vorteilhaft ist es, für den Druckkopf einen Halter einzusetzen, der mit einer Führungs
hülse auf einer Führungswelle gleitet. Der Tastfinger kann dann so angeordnet
werden, daß er durch eine bodenseitige Öffnung in der Hülse oder dicht am Rande der
Hülse durch sein Eigengewicht oder eine Feder gegen die Führungswelle gedrückt
wird. Wird der Druckkopf durch einen Stellantrieb gegen den Aufzeichnungsträger
oder das Druckwiderlager gedrückt, so wird der Halter des Druckkopfes im Rahmen
des Spieles zwischen Führungswelle und Hülse geringfügig angehoben und damit der
Tastfinger bewegt.
Der Tastfinger überträgt die kleine Bewegung auf einen elektrischen Geber, dessen
Signal die erreichte, definierte Stellung des Druckkopfes aus der Lage des Stellan
triebes erfaßt. Wird der Tastfinger als Kipphebel ausgebildet, so ist es vorteilhaft, das
Lager des Hebels so anzuordnen, daß sich von dem Hebelteil das an der Führungs
welle anliegt, zum Hebelteil, das auf den elektrischen Geber wirkt, eine mechanische
Übersetzung von beispielsweise 1 : 3 ergibt. Zumindest der an der Führungswelle an
liegende Tastfinger ist vorteilhaft aus einem sehr gleitfähigen, abriebarmen Kunststoff
gebildet oder mit einem solchen bestückt.
Als elektrische Geber sind Widerstandsgeber, z. B. gesputterte Dehnungsmeßstreifen
ebenso geeignet, wie bekannte kapazitive Geber. Besonders vorteilhaft sind jedoch
piezoelektrische Geber, die auf eine Durchbiegung mit einem Signal hoher Flanken
steilheit ansprechen und sehr preiswert sind. Vorteilhaft ist bei diesen Gebern auch,
daß sie keine Restladung haben, so daß jede Bewegungsänderung neu erfaßt wird.
Durch Messen auf Durchgang kann bei einem solchen Signalgeber, die Funktions
fähigkeit auf einfache Weise festgestellt werden.
An Hand der Zeichnungen werden die wesentlichen Elemente der Erfindung beschrie
ben und die Wirkungsweise sowie Verfahren zur Nutzung der Erfindung in Druckern
der beschriebenen Art erläutert.
An Hand der schematischen Darstellung nach Fig. 1 wird das Prinzip der Erfindung
beschrieben.
Die Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung zum Teil im Schnitt, einen
Druckkopfhalter für einen Nadeldrucker. Gleiche bzw. gleichartige Teile sind in beiden
Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 zeigt einen Halter 1 für den Druckkopf 2 mit seiner Druckkopfspitze 3. Der
Druckkopf 2 ist im Halter 1 über Federn 4 elastisch gelagert. Ein nicht eingezeichneter
Farbbandhalter ist der Druckkopfspitze 3 zugeordnet. Der Druckkopfspitze 3 gegen
über, ist das Druckwiderlager 6 angeordnet. Über das Druckwiderlager 6 ist ein Auf
zeichnungsträger 5 meist ein Papierband in einer oder mehreren Lagen gelegt. Der
Druckkopf 2 kann durch einen schematisch angedeuteten Stellantrieb 7 gegenüber
dem Halter 1 und damit relativ zum Druckwiderlager 6 zur Einstellung des Druck
spaltes bewegt werden. Wird ein Schrittmotor als Antrieb für den Stellantrieb 7 ein
gesetzt, so kann ein Schrittzählwerk nicht nur die Lage des Druckkopfes 2 beim
Anlegen an einen Aufzeichnungsträger 5 und gegenüber dem Druckwiderlager 6
erfassen, sondern auch die Rückbewegung des Druckkopfes 2 für die Einstellung des
Druckspaltes überwachen und steuern.
Der Halter 1 für den Druckkopf 2 ist im Druckergehäuse auf einer Führungswelle 8
unter Einsatz einer Führungshülse 9 gelagert. Am Rande der Führungshülse 9 oder im
Bereich einer Öffnung in der Wandung der Hülse 9 ist ein Tastfinger 10 angeordnet.
Der Tastfinger 10 ist als Hebel ausgebildet und über die mit dem Halter 1 starr ver
bundene Achse 11 schwenkbar gelagert. Mit dem Ende 12 liegt der Tastfinger 10 an
der Führungswelle 8 und mit dem Ende 13 an einem die Kippbewegung des Tastfin
gers 10 erfassenden elektrischen Geber 14 an. Das Eigengewicht des Tastfingers 10
und eine gegebenenfalls zusätzlich eingesetzte Feder 15 sorgen für eine gute Anlage
des Tastfinger - Endes 12 an die Führungswelle 8. Da das Ende 12 des Tastfingers 10
im Druckbetrieb ständig auf der Führungswelle 8 gleitet, ist es vorteilhaft den Tastfin
ger 10 oder zumindest das anliegende Ende 12 aus einem abriebarmen, gut gleitfähi
gen Kunststoff zu fertigen.
Der aus der Toleranz zwischen der Führungswelle 8 und der Gleithülse 9 resultierende
Spalt ist sehr klein, 10 µm bis maximal 30 µm, also wesentlich kleiner als in der sche
matischen Zeichnung zum besseren Verständnis dargestellt. Das geringe, allein schon
aus Gründen guter Gleiteigenschaften des Druckkopfhalters 1 mit seiner Hülse 9 ge
genüber der Führungswelle 8 zwangsläufig vorhandene Spiel ergibt, daß die Hülse 9
durch das Gewicht des Halters 1 samt Druckkopf 2 und gegebenenfalls unterstützt
durch die Kraft der Feder 15, oben auf der Führungswelle 8 aufliegt und unten den
gezeichneten Spalt bildet.
Wird der Druckkopf 2 durch den Stellantrieb 4 gegen den Aufzeichnungsträger 5 bzw.
das Druckwiderlager 6 bewegt, so wird beim Aufsetzen der Druckkopfspitze 3 auf das
Druckwiderlager 6, bzw. den Aufzeichnungsträger 5 der Druckkopfhalter 1 mit seiner
Hülse 3 um den kleinen Toleranz-Spalt angehoben. Damit wird das Ende 12 des
Tastfingers 10 nach unten bewegt. Der damit verbundene Hub des Endes 13 gegen
die Kraft der Feder 15, betätigt den elektrischen Geber 14. Insbesondere bei Nadel
druckern, soll die Feder 15 vergleichsweise kräftig ausgelegt sein. Damit wird sicher
gestellt, daß im Druckbetrieb, bei dem die Nadeln gegen den Aufzeichnungsträger 5
schlagen, keine Anhebung des Halters 1 gegenüber der Führungswelle 8 und damit
auch kein Signal durch den Geber 14 erfolgt.
Mit der beschriebenen Einrichtung läßt sich die Lage der Oberfläche des Aufzeich
nungsträgers 5 über die Lage des Stellantriebes 4 sehr genau feststellen, so daß auch
die Einstellung eines definierten Druckspaltes gegenüber dem Aufzeichnungsträger 5
durch den Stellantrieb 4 genau erfolgen kann, ohne die Bauteile vorher zu justieren.
In Fig. 2 sind die mit der schematischen Zeichnung nach Fig. 1 mit gleichen Bezeich
nungen versehen. Ergänzend ist dieser Figur ein Führungsprofil 16 zu entnehmen, das
ein Kippen des Halter 1 um die Führungswelle 8 verhindert. Die kufenartigen Teile 17
nehmen die Haltefedern 4 des Druckkopfes 2 auf. In die Durchbrüche 18 ist eine
Schneckenwelle eingesetzt über die als Teil des Stellantriebes 4 die vertikale Verstel
lung des Druckkopfes 2 erfolgt. Der Halter 1 bildet eine Aufnahme 19 für den nicht
dargestellten Druckkopf.
Da der Stellantrieb 4 den Druckkopf 2 nicht nur gegen das Druckwiderlager 6 bewe
gen muß, sondern auch eine sehr genaue Einstellung des Druckspaltes, sicherstellen
soll, ist es zweckmäßig, für den Stellantrieb 4 einen Schrittmotor einzusetzen und die
Einstellbewegungen im Pilgerschritt vorzunehmen.
Mit einem Drucker der beschriebenen Art läßt sich in einfacher Weise ein Verfahren
zum Einstellen des Druckspaltes dadurch realisieren. Der Druckkopf 2 wird durch den
Stellantrieb 4 in einer Ruheposition, z. B. an einem Zeilenende, gegen das mit dem
Aufzeichnungsträger 5 belegte Druckwiderlager 6 gefahren, bis die Führungshülse 9
des Druckkopfhalters 1 gegenüber der Führungswelle 8 angehoben und damit über
den Tastfinger 10 ein Signal ausgelöst wird. Durch das Signal wird die Bewegung des
Stellantriebes 4 und damit auch des Druckkopfes 2 gestoppt, dessen erreichte
Position erfaßt und dann der Druckkopf 2 durch den Stellantrieb 4 vorzugsweise im
Pilgerschritt, auf einen definierten Druckabstand zum Aufzeichnungsträger 5 einge
stellt.
Die Einstellung des Druckspaltes kann auch während des Druckbetriebes erfolgen.
Der Druckbetrieb braucht dabei z. B. bei einer Zeilenschaltung nur kurz unterbrochen
und dabei der Druckkopf 2 gegen den Aufzeichnungsträger 5 gefahren werden. Die so
gewonnenen Meßdaten erlauben ein derart rasches Einstellen des Druckspaltes, daß
praktisch keine Druckunterbrechung feststellbar ist.
Mit einem Drucker der beschriebenen Art kann aber nicht nur der Druckspalt genau
eingestellt werden, sondern auch die Anschlagstärke bei Nadeldruckern in Abhängig
keit der Dicke des eingelegten Aufzeichnungsträgers 5 festgelegt werden. Hierzu dient
ein Verfahren, bei dem der Druckkopf 2 zunächst seitlich neben die Bahn des Auf
zeichnungsträgers 5 gefahren und durch Anlegen des Druckkopfes 2 an das Druck
widerlager 6, die Nullage festgestellt wird. Durch das nachfolgende Anlegen des
Druckkopfes 6 an den Aufzeichnungsträger 5 wird über diese erfaßten Lagendifferen
zen des Stellantriebes 4, die genaue Dicke des Aufzeichnungsträgers 5 ermittelt und
die Anschlagstärke entsprechend eingestellt.
Wenn vorstehend das Wort Lagerspiel verwendet ist, so ergibt sich dieses Wort aus
dem beschriebenen, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel. An Stelle eines
Lagerspieles zwischen einer Führungswelle 8 und einer Lagerhülse 9 am Druckkopf
halter 1, kann z. B. auch eine Gewichtsänderung oder die durch das Anlegen des
Druckkopfes 2 an den Aufzeichnungsträger verursachte geringfügige Vertikalbewe
gung eines auf einer Schiene geführten, als Druckkopfhalter ausgebildeten Wagens,
zur Erfassung der genannten Kriterien herangezogen werden. Das Abheben des
Wagens von der Schiene beim Anlegen des Druckkopfes gegen ein Druckwiderlager
kann über einen tastfingerartigen Fühler in gleicher Weise wie vorstehend beschrie
ben, erfaßt werden.
Claims (9)
1. Drucker, insbes. Matrixdrucker mit einem längsverschieblich auf einer Führung gelagerten
Halter zur Aufnahme des Druckkopfes, der durch einen Antrieb parallel zu einem mit einem
Aufzeichnungsträger belegten Druckwiderlager bewegt wird, wobei der Abstand zwischen
der Druckkopfspitze und dem Druckwiderlager (Druckspalt), unter Berücksichtigung der
Stärke der eingelegten Aufzeichnungsträger durch einen über einen Sensor gesteuerten,
dem Halter zugeordneten Stellantrieb auf einen erforderlichen Wert eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus einem dem Druckkopfhalter (1) zugeord
neten Tastfinger (10) und einem von diesem betätigten elektrischen Geber (14) besteht, der
Tastfinger (10) derart angeordnet ist, daß er Lagenänderungen, vorzugsweise das Lager
spiel, zwischen der Führung (8) und dem Halter (1) des Druckkopfes (2) erfaßt und der
Geber (14) ein Steuersignal liefert, wenn der Druckkopf (2) bei einer Bewegung durch den
Stellantrieb 4 gegen die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (5) als Anschlag gefahren
und damit der Druckkopfhalter (1) angehoben wird.
2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) für den Druck
kopf (2) eine Führungshülse (9) für eine Führungswelle (8) bildet und der Tastfinger(10),
dicht am Rande der Führungshülse (9) oder durch eine Ausnehmung in deren Wandung
vorzugsweise unter Belastung durch dessen Eigengewicht oder eine Feder (15) gegen die
Führungswelle (8) anliegt.
3. Drucker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfinger (10) als
am Druckkopfhalter (1) gelagerter Kipphebel ausgebildet ist, der einerseits gegen die
Führungswelle (8) anliegt und andererseits mit dem elektrischen Geber (14) gekoppelt ist.
4. Drucker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfinger (10) so
am Druckkopfhalter (1) schwenkbar gelagert ist, daß sich vom Tastfinger (10) an der
Führungswelle (8), zum elektrischen Geber (14) eine mechanische Übersetzung ergibt.
5. Drucker nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das an der
Führungswelle (8) anliegende Teil (12) des Tastfingers (10) aus einem abriebarmen, gut
gleitfähigen Kunststoff besteht.
6. Drucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Geber (14) als
Piezoelement ausgebildet ist.
7. Drucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (14) als Dehnungs
meßstreifen, vorzugsweise als gesputtertes Widerstandselement ausgebildet ist.
8. Verfahren zum Einstellen des Druckspaltes bei einem Drucker nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (2) durch den Stellantrieb (4) in einer Ruhe
position, z. B. an einem Zeilenende, gegen das mit dem Aufzeichnungsträger (5) belegten
Druckwiderlager (6) gefahren wird, bis die Führungshülse (9) des Druckkopfhalters (1) ge
genüber der Führungswelle (8) angehoben und damit über den Tastfinger (11) ein Signal
ausgelöst wird, durch das die Bewegung des Stellantriebes (4) und damit auch des Druck
kopfes (2) gestoppt, dessen erreichte Position erfaßt und dann der Druckkopf (2) durch den
Stellantrieb (4) vorzugsweise im Pilgerschritt, auf einen definierten Druckabstand zum Auf
zeichnungsträger (5) eingestellt wird.
9. Verfahren zum Einstellen der Anschlagkraft eines Nadeldruckers in Abhängigkeit der
durch die Aufzeichnungsträger (7) gegebenen Auflagestärke auf dem Druckwiderlager (6),
unter Einsatz eines Druckers nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Druckkopf (2) durch den Stellantrieb 4 zunächst seitlich neben dem Aufzeichnungsträger
(5), gegen das Druckwiderlager (6) bewegt wird, bis der Sensor (14) anspricht, diese Lage
des Stellantriebes 4 wird dann mit der Lage des Stellantriebes 4 nach dem Anlegen des
Druckkopfes (2) gegen das mit dem Aufzeichnungsträger (5) belegten Druckwiderlager (6)
verglichen und aus der Lagendifferenz die Anschlagkraft eingestellt.
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- 1998-12-22 DE DE59803330T patent/DE59803330D1/de not_active Expired - Fee Related
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