DE2503112B2 - Parallel-Rasterdrucker - Google Patents

Description

Elektronische Datenverarbeitungsanlagen sind im emeinen mit einem Schnelldrucker als Ausgabegerät direkt lesbare Informationen ausgerüstet, wobei in Praxis überwiegend mechanische Schnelldrucker gesehen werden. Während aber Datenverarbeitungsanlagen die Information für eine volle Schreibzeile innerhalb einer Nanosekunde zu liefern vermögen, können mechanische Druckwerke einen Druckvorgang höchstens in einer Zeitspanne von etwa einer Millisekunde ausführen, so daß also der Schnelldrucker das geschwindigkeitsbestimmende Element darstellt.

Zur Erzielung einer hohen Druckleistung ist es bekannt (NTZ, 1962, Heft 11, Seiten 564 bis 579), Schnelldrucker als Paralleldrucker auszubilden, bei

ίο denen viele Einzeldrucksysteme parallel nebeneinander angeordnet sind. Meist ist die Anzahl der Drucksysteme gleich der Anzahl der vorgesehenen Spalten einer Druckzelle. Beim Typendruck, bei dem mit Typenketten- oder Typentrommeln nach dem Prinzip des fliegenden Druckes gearbeitet wird, hängt die Druckgeschwindigkeit (Zeilen pro Minute) von der Umlauf- bzw. Umfangsgeschwindigkeit der Typenkette oder der Typentrommel ab. Mit solchen Schnelldruckern werden in der Praxis bisher Druckgeschwindigkeiten bis zu 2000 Zeilen pro Minute erzielt.

Eine höhere Druckgeschwindikgkeit ist bei Parallel-Rasterdruckern zu erwarten, da hier nicht vorgebildete Typen an die jeweilige Druckstelle herangebracht werden müssen, sondern die Typen erst während des Druckvorganges aus einzelnen gleichartigen Rasterelementen zusammengesetzt werden. Für Schriftzeichen wird hierbei im allgemeinen ein Raster von 5 · 7 Rasterelementen (5-Spalten-7-Zeilen-Raster) vorgesehen. Beim Zeiienpunktraster wird jedes Schriftzeichen nacheinander aus einzelnen Rasterpunkten zusammengesetzt, wobei beim angegegebenen Beispiel nur 5 Druckelemente je Zeichen benötigt werden. Bei diesen Druckelementen handelt es sich im allgemeinen um Nadeln, die über ein Farbband das Papier bedrucken.

Die Nadeln können hierbei über Schwingankersysteme in verhältnismäßig kurzen Zeiträumen, beispielsweise einer Millisekunde, betätigt werden, so daß bei einer Aufteilung einer Schreibzeile in beispielsweise 10 Zeilenraster 100 Schreibzeilen pro Sekunde gleich 6000 Schreibzeilen pro Minute theoretisch gedruckt werden können. In der Praxis ist es aber bisher noch nicht gelungen, einen derart schnell druckenden Parallel-Nadeldrucker zu schaffen, da insbesondere die Nadel und ihre Führungen den mechanischen Beanspruchungen nicht gewachsen sind und in kürzester Zeit durch Verschleiß und Zerstörung funktionsunfähig werden. Die Führungs- und Verschleißprobleme treten besonders in Erscheinung, wenn zur Erzielung einer guten Lesbarkeit sich die gedruckten Punkte beim Schriftzeichen überlappen sollen.

Durch die DE-OS 21 19 416 ist ein indirekt mit Farbband druckender Mosaikdruckkopf für überlappenden Druck bekannt, bei welchem die Nadeln in Richtung der Relativbewegung zwischen Aufzeichnungsträger und Druckkopf und bezüglich ihrer Höhenlage im Schriftzeichenfeld gegeneinander versetzt sind, wobei in jeder Rasterspalte und in jeder Rasterzeile mindestens eine Nadel vorgesehen ist. Die Nadeln sind dort an jeweils diagonal benachbarten Rasterpunkten angeordnet und weisen einen Durchmesser von etwa Rastermaß auf. Zwischen diesen verhältnismäßig dünnen Nadeln verbleibt aber nur ein sehr geringer lichter Abstand zur Unterbringung der Nadelführungen.

•>s Durch die US-PS 29 97 361 ist ferner ein Parallel-Rasterdrucker für indirekten, elektrostatischen Druck bekannt, bei welchem die Nadeln, bzw. die Druckelemente, in Richtung der Relativbewegung in zwei

voneinander beabsiandeten Reihen angeordnet sind, jeweils auf Lücke versetzt sind und sich in ihrer Projektion überlappen. Allerdings überlappen oder berühren sich dort bei einem gedruckten Schriftzeichen nur die vertikal oder horizontal benachbarten gedruckten Punkte, nicht dagegen die diagonal benachbarten Punkte. Wollte man dies bei der bekannten Vorrichtung erreichen, müßte man die beiden Nadelreihen eng aneinander rücken, wodurch aber wieder erhebliche Probleme hinsichtlich der Ausbildung und Unterbringung der Nadelführungen entstehen wurden.

Bei allen indirekt druckenden Rasterdruckern ist es, im Vergleich zu mit Tinte gespeisten, direkt den Aufzeichnungsträger einfärbenden Drucknadeln, ferner nachteilig, daß die gedruckten Punkte z. B. nach einem gewissen Farbbandverschleiß nur noch blaß ausfallen, weshalb an sich Rasterdrucke mit direkter Einfärbung vorzuziehen wären. Allerdings verlangt die direkte Einfärbung verhältnismäßig große Abstände zwischen benachbarten Nadeln. Durch die US-PS 25 67 289 ist ein Mosaikdrucker in der Ausführungsform eines Parallel-Rasterdruckers bekannt, bei welchem die Drucknadeln einen Druckfarbenbehälter durchsetzen und direkt den Aufzeichnungsträger bedrucken. Dort sind je Schriftzeichenfeld gleichviel Nadeln wie Rasterpunkte (5 · 7) neben und übereinander angeordnet, die alle einer Einzelsteuerung bedürfen. Damit ist der mechanische Aufwand außerordentlich groß, wobei noch hinzu kommt, daß die Nadeln und ihre Führungs- und Antriebselemente auf engstem Raum nebeneinander angeordnet und folglich äußerst klein dimensioniert werden müssen, was in der Praxis zu einer sehr starken Störanfälligkeit des Schnelldruckers führt. Ein weiterer Mangel des bekannten Mosaikdruckers resultiert aus dem Umstand, daß die Nadelführungskanäle im Farbbehälter und damit die Drucknadeln einen verhältnismäßig großen Abstand voneinander aufweisen müssen und sorrit nur ein Nadeldurchmesser gewählt werden kann, der beträchtlich kleiner als das Rastermaß ist. Abgesehen davon, daß solch dünne Nadeln wenig verschleißfest sind, können mit ihnen nur sehr kleine, verhältnismäßig weit auseinanderliegende Punkte gedruckt werden, wodurch die Lesbarkeit der gedruckten Zeichen stark beeinträchtigt wird.

Ausgehend von einer Vorrichtung gemäß der US-PS 25 67 289, bezieht sich die Erfindung auf einen Parallel-Rasterdrucker mit quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers nebeneinander angeordneten Drucknadelgruppen für punktweises Zusammensetzen von Schriftzeichen aus in einem Raster angeordneten Punkten, bei welchem für jedes längs einer Zeile vorgesehene Schriftzeichen eine Nadelgruppe vorgesehen ist, deren Drucknadeln einen Druckfarbenbehälter durchsetzen und direkt den Aufzeichnungsträger bedrucken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drucknadelanordnung anzugeben, die einerseits einen für eine direkte Einfärbung ausreichenden, in der Größenordnung eines Nadeldurchmessers liegenden Abstand zwischen benachbarten Nadeln vorsieht und andererseits zugleich einen überlappenden Druck ermöglicht. Dabei sollen Nadeln von mindestens Rastermaßdurchmesser verwendet werden, um einen in mechanischer Hinsicht robusten Rasterdrucker hoher Schreibgeschwindigkeit zu erreichen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß jede Nadelgruppe in jeder Rasterspalte eines Schriftzeichenfeldes nur eine Drucknadel aufweist, daß jede Nadelgruppe sechs Drucknadeln aufweist, die paarweise in drei voneinander beabstandeten Rasterzeilen eines Schriftzeichenfeldes angeordnet sind, daß jeweils der Mittenabstand zwischen zwei in einer Rasterzeile angeordneten Drucknadeln gleich dem Abstand zwischen zwei Rasterzeilen, in denen Drucknadeln angeordnet sind, ist, daß der Durchmesser der Drucknadel einerseits größer als das Rastermaß ist, andererseits aber der lichte Abstand zwischen benachbarten Nadeln mindestens 80% des Nadeldurchmessers beträgt, und daß die Drucknadeln längs zweier paralleler, schrägt durch ein Schriftzeichenfeld verlaufender Linien angeordnet sind und die Neigung der Linien derart ist, daß sich die Nadeln, bzw. ihre Druckpunkte, in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers projiziert, zu einer geschlossenen Linie überlappen.

Bei der Erfindung ist der Vorteil eines überlappenden Druckes, der bisher nur bei indirekt einfärbenden Rasterdruckern erreichbar war, mit den Vorteilen einer direkten Einfärbung, insbesondere Wegfall des Farbbandes und seiner Führungseinrichtungen, Verwendung der Farben zugleich als Schmiermittel für die Nadeln, Erzielung kräftiger Punkte vereinigt worden, wobei gegenüber den bekannten Rasterdruckern ein wesentlich robusterer Aufbau aus verhältnismäßig stark dimensionierten mechanischen Teilen erzieh worden ist, so daß sich der erfindungsgemäße Drucker durch eine geringe Störanfälligkeit und einen geringen Wartungsaufwand auszeichnet und andrerseits mit einer hohen Takt- bzw. Schreibgeschwindigkeit zwischen 2000 und 6000 Zeilen pro Minute betrieben werden kann.

Weitere Merkmale der Erfindung, die fertigungstechnische und wartungsmäßige Vorteile erbringen, sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der versetzten Anordnung der Drucknadeln,

F i g. 2 eine Teilseitenansicht auf den Drucker nach der Erfindung,
Fig.3 eine schematische Darstellung einer vier Druckstellen umfassenden Druckwerkseinheit,

Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung der elektronischen Schaltung des Druckers,

F i g. 5 eine Skizze zur Erläuterung der Führung und direkten Einfärbung der Drucknadeln und

Fig.6 ein Diagramm zur Erläuterung der Nadel-Taktfolge beim Drucken spezieller Zeichen.

In F i g. 1 sind vier Gruppen von Drucknadeln N1 bis /V 6 gezeigt, die zu vier benachbarten Druckstellen η 1, η 2, η 3, η 4 gehören. Die Druckstellen sind jeweils in sechs Rasterspalten mit dem Rastermaß a unterteilt, wobei die Rasterspalten ! bis 5 die Breite der üblicherweise zu schreibenden Zeichen ausmacht, während die Rasterspalte 6 den Abstand zwischen zwei benachbarten Zeichen einer Spalte bildet. Die Nadeln

bO Ni bis /V5 sind jeweils auf eine der Rasterspalten 1 bis 5 verteilt und — um auch über die Zeile hinweg zusammenhängende Figuren oder Linien drucken zu können — ist auch der Abstands-Rasterspalte eine Nadel N6 zugeordnet.

(τι Mit demselben Rastermaß »a« ist die Zeichenfläche in sieben Zeilenraster 0 bis 6 aufgeteilt, an welche sich drei weitere Abstands-Zeilenraster 7, 8, 9 anschließen. Die Nadeln sind über die eesamte

gleichmäßig verteilt, wobei die Nadeln Nl und Λ/4 im Zeilenraster 0, die Nadeln N 2 und /V 5 im Zeilenraster 3 und die Nadeln Λ/3 und Λ/6 im Zeilenraster 6 angeordnet sind. Der Durchmesser der Nadeln ist größer als das Rastermaß »a«, beispielsweise um den Faktor 2, so daß unmittelbar nebeneinander gedruckte Punkte einander überlappen.

Fig. 2 zeigt in Seitenansicht die in drei Ebenen übereinander liegenden Nadeln N l/N 4, N2/N5, N3/N6, wobei solche Nadelpaare in einer Anzahl gleich der der Druckstellen hintereinander liegen. Mittels einer Saugtrommel 20 wird der zu bedruckende Papierstreifen 21 kontinuierlich an den Nadeln vorbeigeführt. Die Saugtrommel 20 wird von einer Taktscheibe 22 aus synchron angetrieben, die an ihrem Umfang mit einer regelmäßigen Verzahnung bzw. radialen Ausnehmungen 23 versehen ist, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen einem Vorschub des Papierstreifens 21 um ein Rastermaß, ζ. Β. '/ω Zoll, entspricht. Ein Taktgeber 24 erfaßt die vorbeilaufenden Zähne und liefert für jeden Papiervorschub um ein Rastermaß einen Taktimpuls T. Die Taktimpulse werden zur Steuerung des Codeumsetzers, des Zeichenspeichers und des Druckwerkes verwendet, wie später noch näher beschrieben wird.

F i g. 3 zeigt eine vier benachbarten Druckstellen η 1 bis π 4 zugeordnete Druckwerkseinheit. Jede solche Druckwerkeinheit umfaßt vier mais sechs Drucknadeln N, welche horizontal gerichtet sind und einen Druckfarbenbehälter 25 durchsetzen, der je Druckwerkeinheit aus einem Vierkantrohrabschnitt 26 besteht. Bei der Nebeneinanderanordnung mehrer der in F i g. 3 gezeigten Druckwerkseinheiten werden die Rohrabschnitte 26 stirnseitig zu einem durchgehenden Druckfarbenbehälter zusammengefügt, wobei zwischen den Stirnenden benachbarter Rohrabschnitte 26 zweckmäßigerweise Dichtungen zwischengelegt werden.

Die Nadeln werden jeweils von individuellen Schwinghebeln 27,28 getragen, von denen nur einige in der Zeichnung gezeigt sind. Die Nadeln bzw. die Schwinghebel 27, 28 sind an zwei vertikalen, auf die Breite von vier Druckstellen auseinandergedrückten Platinen 29 und 30 an den Lagerstellen 31, 32 schwenkbar gelagert. Die Schwinghebel 27, 28 sind vertikal ausgerichtet, wobei die den Drucksteilen η 1 und η 3 zugeordneten Schwinghebel 27 sich nach unten erstrecken und auf der Vorderseite der Platine 29 schwenkbar gelagert sind, während die den Druckstellen η 2 und η 4 zugeordneten Schwinghebel 28 sich nach oben erstrecken und auf der Rückseite der Platine 30 gelenkig gelagert sind. Die Schwinghebel 27, 28, die jeweils senkrecht zur Darstellungsebene derart abgekröpft sind, daß sie sich gegenseitig nicht behindern, tragen jeweils einen Schwinganker 33, 34, 35, 36, auf welche jeweils ein Druckauslösemagnet Dr und ein Einfärbeauslösemagnet Fa einwirken. Die Einfärbungsauslösemagnete Fa ziehen die Nadeln Λ/aus einer durch Federn (nicht gezeigt) gesicherten Ruhestellung um eine Strecke »c\< bis hinter die Frontfläche 37 des Druckfarbbchälters 25 zurück (vergleiche auch Fig.5), während bei Erregung der Druckauslösemagnete Drdie Nadeln /V um eine Strecke »«< + »/*< gegen die zu bedruckende Papierbahn 21 geschlagen werden.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, sind die der Druckstelle η 1 zugeordneten Auslösemagnete Dr und Fa in einer horizontalen Reihe I hintereinander angeordnet und auf der Vorderseite der Platine 29 befestigt. In gleicher Weise sind die der Druckstelle π 3 zugeordneten Auslösemagnete Fa und Dr in einer horizontaler Magnetreihe III angeordnet. Die den Druckstellen ni und /7 4 zugeordneten Auslösemagnete sind auf dei Rückseite der anderen Platine 30 in Magnetbaureihen Il und IV angeordnet. Die beiden Platinen 29 und 30 sind im Bereich ihres Farbbehälter-Rohrabschnittes 26 und an der gegenüberliegenden, in F i g. 3 linken Seite (nichi gezeigt) zu einer Baueinheit mechanisch miteinandei verbunden, so daß die Druckwerkseinheiten im

ίο Baukastenprinzip nebeneinander angeordnet sind und nach Bedarf gegen gleichartige ausgetauscht werden können.

F i g. 4 veranschaulicht die Steuerschaltung des Schnelldruckers. Von dem Taktimpulsgeber 24 werden bei jedem Papiervorschub um einen Zeilenraster ein Taktimpuls Tan einen Zähler 38, der von 0 bis 9 zählt geliefert. Die dort gewonnenen Taktsignale TO bis T9 dienen zur Steuerung eines 2-Zeilen-Speichers 39, an den von einer Zentraleinheit aus die Informationen geliefert werden. Von dem 2-Zeilen-Speicher gelangen die Informationen in einen Code-Umsetzer 40 und von dort in eine Schaltung 41 für die Zeichenerzeugung, die für jede Nadel aller Druckstellen einer Schreibzeile über individuelle Ausgangsleitungen 42 und D-Flip-Flops die die jeweilige Nadel betreffende Information an zwei parallelgeschaltete Und-Glieder 43, 44 liefern. An den anderen Eingang des ersten Und-Gliedes 43 wird jeder Taktimpuls T über eine Verzögerungsschaltung VZGFA geliefert. Bei Erfüllung der Und-Bedingung für das Und-Glied 43 beispielsweise der Nadel N1 wird der Thyristor THYNXFa gezündet, der in Reihe mit der Spule LNiFA des Einfärbungsauslösemagneten der Nadel N i liegt, so daß die Nade! N1 zum Farbbehälter hin zurückgezogen und ihre Stirnfläche frisch eingefärbl wird. Mit einer geringen Verzögerung wird derselbe Impuls Tuber das Verzögerungsglied VZGDR an das zweite Und-Glied 44 geliefert, so daß ein Ausgangssignal über die Übertragungsschaltung 45 an die Steuerelektrode des Thyristors THYNlDR gelangt, welcher hierdurch gezündet wird, so daß die mit ihm in Reihe liegende Spule LNlDR des Druck-Auslösemagneten der ersten Nadel N1 erregt wird und kurz nach dem Einfärbungsvorgang der Druckvorgang ausgeführt wird. Die Auslösemagnete können beispielsweise mit einer Betriebsspannung von 300 Volt betrieben werden. Die Und-Glieder 43, 44 und ihre nachgeschaltete Thyristorschaltung sind für jede Nadel gesondert vorgesehen.

In F i g. 1 ist ferner rechts die Papierbahn 21

so dargestellt, die in Pfeilrichtung aufwärts unter den Nadeln vorgeschoben wird. Neben der Papierbahn sind rechts die je Zeilenraster-Vorschub gelieferten Taktimpulse 0 bis 9 für die erste Zeile und 0' bis 9' für die zweite Zeile angegeben.

Fig.6 veranschaulicht für eine Druckstelle, zu welchen Takten die jeweiligen Nadeln betätigt werden müssen, um alle Rasterfelder der ersten und zweiten Zeile zu bedrucken. Wegen der Versetzung der Nadeln in Zeilenraster-Richtung werden eine Reihe von

(id Rasterfeldern der ersten Zeile erst bei den Taktimpulsen 0' bis 2' (bzw. bis 5' bei Unterlängen), die zum Papiervorschub um die zweite Zeile gehören, betätigt, weshalb ein 2-Zeilenspeicher erforderlich ist. Ferner sind in Fig.5 die Taktimpulse zum Drucken des

i>s Buchstabens A in der ersten Zeile und des Buchstabens B in der zweiten Zeile angegeben, wobei der Taktimpuls 2" beim Zeichen B zu den Taktimpulsen 0" bis 9" des Papierbahnvorschubes um eine dritte Zeile gehört.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Parallel-Rasterdrucker mit quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers nebeneinander angeordneten Drucknadelgruppen für punktweises Zusammensetzen von Schriftzeichen aus in einem Raster angeordneten Punkten, bei welchem für jedes längs einer Zeile vorgesehene Schriftzeichen eine Nadelgruppe vorgesehen ist, deren Drucknadeln einen Druckfarbenbehälter durchsetzen und direkt den Aufzeichnungsträger bedrucken, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nadelgruppe (Ni bis yV6) in jeder Rasterspalte eines Schriftzeichenfeldes nur eine Drucknadel aufweist, daß jede Nadelgruppe sechs Drucknadeln aufweist, die paarweise (Ni/N4; N2/N5; N3/N6) in drei voneinander beabstandeten Rasterzeilen eines Schriftzeichenfeldes angeordnet sind, daß jeweils der Mittenabstand zwischen zwei in einer Rasterzeile angeordneten Drucknadeln (z. B. N2/N5) gleich dem Abstand zwischen zwei Rasterzeilen, in denen Drucknadeln angeordnet sind, ist, daß der Durchmesser der Drucknadel einerseits größer als das Rastermaß (a) ist, andererseits aber der lichte Abstand zwischen benachbarten Nadeln mindestens 80% des Nadeldurchmessers beträgt, und daß die Drucknadeln (Ni, N2, Λ/3; Ν4, Λ/5, Λ/6) längs zweier paralleler, schräg durch ein Schriftzeichenfeld verlaufender Linien angeordnet sind und die Neigung der Linien derart ist, daß sich die Nadeln, bzw. ihre Druckpunkte, in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers projiziert, zu einer geschlossenen Linie überlappen.

2. Rasterdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Drucknadel (N i bis N 6) in an sich bekannter Weise ein Druckauslösemagnet (Dr) und ein Einfärbungsauslösemagnet (Fa) in entgegengesetzten Richtungen auf denselben Nadelschwinganker (33 bis 36) einwirken.

3. Rasterdrucker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vier benachbarten Druckstellen (n 1 bis η 4) gehörenden Drucknadeln (N), Nadelschwinganker (33 bis 36) und Magnete (Dr, Fa) zusammen mit einem Farbbehälter-Rohrabschnitt (26) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, welche zwei den Farbbehälter-Rohrabschnitt zwischen sich einfassende, parallele Platinen (29,30) besitzt, daß die zu den Nadeln (N 1 bis Λ/6) jeweils einer Druckstelle (n) gehörenden Druck- und Einfärbungsauslösemagnete (Dr, Fa) jeweils in einer horizontalen Reihe fluchtend hintereinander angeordnet und die zu den vier benachbarten Druckstellen (n 1 bis π 4) gehörenden vier Magnetreihen (I, II, III, IV) fluchtend übereinander angeordnet sind, wobei das obere Paar (II, IV) von Magnetreihen oberhalb des Farbbehälter-Rohrabschnittes an der Innenseite der einen Platine (30) und das untere Paar (I, III) unterhalb des Farbbehälter-Rohrabschnittes auf der Innenseite der anderen Platine (29) angebracht sind.