DE2909842A1

DE2909842A1 - Drucker-steuerungssystem

Info

Publication number: DE2909842A1
Application number: DE19792909842
Authority: DE
Inventors: Mark H Hoffman
Original assignee: SCI Systems Inc
Current assignee: Sanmina Corp
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1979-03-13
Publication date: 1980-06-12
Also published as: US4226546A; DE2950706A1; DE2909842C2; JPS5578387A

Description

-S-

Drucker-Steuerungssystem

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Drucker und insbesondere solche der sogenannten "Daisy-Rad"-Variante. Die Erfindung ber zieht sich auch auf Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung der Geschwindigkeit eines angetriebenen Teils, insbesondere des Wagens und/oder des Druckrades eines Druckers.

"Daisy-Rad"- und andere Drucker haben auf dem Druckergebiet einen bestimmten Erfolgsgrad erreicht. Sie bringen einen Abdruck von Schreibmaschinenqualität bei Geschwindigkeiten hervor, die beachtlich über denen liegen, mit denen ein menschlicher Schreiber tippen kann. Solche Drucker sind jedoch relativ teuer, erfordern hohe Antriebsleistungen und sind oftmals nicht genügend zuverlässig.

Folglich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem für einen Drucker nach dem "Daisy-Rad"

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oder ähnlichen Typ vorzusehen. Sie besteht darin, ein solches Steuerungssystem mit erheblich weniger Teilen, höchst genauen elektrischen Bestandteilen und mit geringeren Herstellungskosten als bei anderen Steuerungssystemen vorzusehen. Auch ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein solches System vorzusehen, das weniger elektrische Energie erfordert und verschwendet und das zuverlässiger arbeitet.

Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben dadurch gelöst, daß ein Steuerungssystem für einen Drucker angegeben wird, in dem die Positionierung des Wagens und des Druckelements (vorzugsweise des rotierenden Daisy-Rads) durch digitale Vorrichtungen an Stelle von analogen gesteuert wird. Während der Bewegung des Wagens oder des Druckrads wird die augenblickliche Geschwindigkeit des bewegten Teils abgeführt und mit einer Soll-Geschwindigkeit verglichen, die so berechnet ist, daß sie das Teil möglichst schnell in seine neue Ruhelage bringt. Beschleunigungswerte sind in einem Digitalspeicher gespeichert, werden ausgelesen und zur Hervorbringung eines vorbestimmten Beschleunigungs- oder Verzögerungsbetrages benutzt. Durch diese Vorrichtungen wird der übliche Analogsteuerkreis vereinfacht oder vermieden und verhältnismäßig hochgenaue und teure Analogteile entfallen weitgehend.

Die Spulen, die für die Farbbandschaltung und die Druckradschaltung gebraucht werden, wie auch die Farbband- und Zeilenschaltmotore haben einen Bedarf an Ruhe-Energiezufuhr, wenn sie sich nicht bewegen. In Bezug auf einen anderen Gesichtspunkt der Erfindung hat der Anmelder festgestellt, daß die frühere Methode der Zufuhr dieser Ruhe-Energie relativ unwirksam ist, somit unnötigerweise die Betriebskosten erhöht und einen beträchtlichen Anteil an Wärme erzeugt. Es ist anzunehmen, daß diese Wärme die Lebensdauer einiger der verwendeten Halbleitereinrichtungen des elektrischen Stromkreises herabsetzt. Der

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Anmelder hat die Wirksamkeit erhöht und die Wärme durch die Anwendung von pulsierenden Halte-Signalen zur Erregung der Spulen und Motore herabgesetzt. Die Signale sind dazu bestimmt, die Spulen und Motore in ihrer vorhergehenden Lage zu halten und dennoch die Lasttransistoren bei relativ hohem Leistungspegel zu betreiben.

Ein anderer Beitrag zu hohen Herstellungskosten und geringer Leistung wird in der üblichen Erregung des Druckhammers vermutet. Der Anmelder führt solche Probleme durch Anwendung eines pulsierenden Antriebssignals für die Hammerspule mit Wirkzyklus zur Regulierung des Hammeranpralls auf ein Mindestmaß zurück. Vorzugsweise werden Prallwerte für verschiedene zu druckende Buchstaben in einem Digitalspeicher gespeichert und zur Steuerung des Antriebssignalwirkungszyklus verwendet.

Ein anderes Problem in früheren Druckern ist das überschiessen des Druckelements oder des Wagens über die Soll-Stop-Lage hinaus, wobei der Überschieß-Kompensationsstromkreis zur Kompensation nicht ausreicht, mit dem Ergebnis, daß die abgedruckten Buchstaben nicht auf einer Linie liegen. Daher ist es eine andere Aufgabe der Erfindung, das Ausmaß der Kompensation des Druckers gegen überschießen zu erhöhen.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Wesenszug der Erfindung wird die letztgenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Prüf- und Haltekreis zur Prüfung des Kompensatiönssignals kurz vor dem Überschießen über den normalen Bereich und zur anschließenden Anwendung dieses gespeicherten Signals zur Rückstellung des Druckgliedes in die

Sollage vorgesehen ist.

Vorstehende und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung ausgeführt und gehen

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aus den beiliegenden Zeichnungen hervor, in denen zeigen:

Fig. 1 ein Diagrammschema des Steuerungssystems nach der Erfindung;

Fig. 2 ein detailliertes Schaltschema eines Teils des Steuerungssystems nach Fig. 1;

Fig. 3 und 4 Diagramme von Wellenformen, die Merkmale der Wirkungsweise des Systems nach Fig. 1 aufzeigen;

Fig. 5 ein Diagramm, das ein Merkmal der Wirkungsweise ' des Systems nach Fig. 1 aufweist;

Fig. 6 ein detailliertes Schaltschema eines anderen Teils des Systems nach Fig. 1;

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das die Gesamtfolge der Operationen des Systems nach Fig. 1 darstellt;.

Fig. 8 ein anderes Flußdiagramm, das die Folge von Ereignis sen in einem Unterbrechen-Zyklus darstellt, der ein Teil der Gesamtfolge der Operationen des Steuerungssystems nach Fig. 1 ist;

Fig. 9 ein Diagramm über die Wirkungsweise des Systems nach Fig. 1;

Fig. 10 und 11 detaillierte Schaltschemen von zusätzlichen Teilen des Systems nach Fig. 1; und

Fig. 12 ein Wellenformdiagramm für die weitere Darstellung der Wirkungsweise des Systems nach Fig. 1.

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Allgemeine Beschreibung

Die mechanischen Merkmale eines Daisy-Rad-Druckers sind allgemein bekannt. Da sie nicht Bestandteil der Erfindung sind, werden sie hier nicht im Einzelnen beschrieben; sie werden nur insoweit beschrieben, als sie für das Verständnis der Wirkungsweise des Steuerungssystems erforderlich sind.

Das Kontrollsystem enthält, mit Bezug auf Fig. 1, eine Mikroprozessoreinheit ("MPU") 10, die zur Steuerung der Betätigung einer Farbbandpatrone 12, eines Druckrades ("Daisy"-Rad) 14 und eines Druckhammers 16 dient. Wie allgemein bekannt, wird das Druckrad von einer Startlage in eine Lage gedreht, in der eines der Druckradglieder oder "Petalen" zwischen Druckhammer 16 und Papier (nicht gezeigt) gelegen ist. Der Druckhammer 16 wird schnell betätigt, so daß er das Druckradelement trifft und dieses gegen ein Farbband 66 treibt und so einen Abdruck auf dem Papier bewirkt. Nach jedem Hammeraufprall wird das Farbband 66 in der Patrone 12 um einen Weganteil mittels eines Farbbandschrittmotors 18 weiterbewegt, um einen frischen Farbbandteil in Druckstellung für den Abdruck des nächsten Buchstabens zu bringen.

Das Drijickrad 14 ist an einem Wagen befestigt, wie schematisch bei 14 gezeigt, das sich seitlich über das Papier hin- und herbewegt. Das Druckrad 14 und der Wagen 15 werden entlang von Schienen durch einen Wagenservomotor 22 angetrieben. Ein getrennter Servomotor 24 ist für die Drehung des Druckrades in eine bestimmte Lage vorgesehen. So bewegt der Wagenservomotor 22 das Druckrad und den Wagen in eine Drucklage, wo diese stehenbleiben. Das Druckrad bringt die gewünschte Drucktype in die gewünschte Druckstellung, wo es anhält und der Druckhammer 16 wird betätigt, um den Buchstaben

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abzudrucken. Dieser Prozeß wird wiederholt, bis eine volle Zeile von Buchstaben abgedruckt ist.

Nach dem Abdruck einer Zeile bewegt ein Zeilenschaltmotor 20 das Papier um eine Zeile weiter, so daß eine weitere Zeile abgedruckt werden kann.

Der in Fig. 1 angedeutete Mikroprozessor (MPU) 10 ist ein allgemein bekanntes Standard-Erzeugnis, wie beispielsweise das Mikroprozessor-Modell 8085A von Intel Corporation. Die Daten werden mittels eines Eingabesystems 40 eingegeben. Parallel-Form-Daten werden von einem Schnittstellenpufferspeicher 48 und einem Eingangs- und Ausgangsteil 46 empfangen und zu dem MPU 10 (Mikro-Prozessor-Einheit) durch eine Sammelleitung (Bus) 38 weitergeleitet. Serien-Form-Daten werden durch einen Schnittstellen-Pufferspeicher 44 und eine konventionelle Schnittstellenlogikeinheit 42 über dieselbe Sammelleitung 38 empfangen. Adressen für die verschiedenen Chips des Steuerungssystems nach Fig. 1 sind in einem Chip-Auswahllogikstromkreis 28 gespeichert. Die Adresseninformation wird über eine Adressensammelleitung (Bus) 36 dem Stromkreis 28 zugeführt.

Ein Operationsprogramm für die Mikroprozessoreinheit ist in einem Teil eines Nurlese-Speichers (Totspeicher "ROM") 34 gespeichert, der mit der Datensammelleitung 38 verbunden ist. Ein Speicher mit direktem Zugriff (Random-Access-Memory: RAM) 32 ist ebenfalls mit der Datensammelleitung zur Verwendung als Zeilenpuffer für die Speicherung der Buchstaben für eine ganze Druckzeile und für den Rechenprozeß des Mikroprozessors verbunden. Eine Taktimpulsquelle 30 liefert Taktimpulse in Millisekundenabständen zur Mikroprozessoreinheit für die zeitliche Steuerung der Wirkungsfunktionen des Stromkreises und zwar dies zusätzlich zu einer internen Taktuhr, die integrierter Bestandteil des Mikroprozessors ist.

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Fig. 7 zeigt die Gesamtoperatxonsfolge des Steuerungssystems nach Fig. 1. Zunächst errechnet der Mikroprozessor die Entfernung und die Richtung der Wagen- und Druckradbewegung und bestimmt sodann, ob und in welchem Ausmaß der Zeilenschaltmechanismus, der Farbbandschaltmechanismus und die Spulen für die Farbbandschaltung, die Druckradschaltung und den Druckhammerantrieb betätigt werden müssen. Als nächstes werden dann die Antriebs-Stromkreise für die verschiedenen Mechanismen in Gang gesetzt.

Als nächstes wird dann eine Reihe von Unterbrechen-Abläufen nach Fig. 8 durchgeführt. In diesen Abläufen bestimmt das Steuerungssystem die richtige Lage für den Wagen und das Druckrad und bringt sie in ihre Sollage in einer Weise, wie später, mehr ins Einzelne gehend, beschrieben wird. Wenn dann, wieder mit Bezug auf Fig. 7, alles in seiner richtigen Lage ist, wird der Druckhammer 16 zum Abdruck der Buchstaben betätigt. Dieser Prozeß wird wiederholt, bis alle Buchstaben einer Zeile abgedruckt sind, zu welchem Zeitpunkt der Zeilenspeicher wieder aufgefüllt ist, um eine nachfolgende Zeile von Buchstaben abzudrucken. Diese ganze Prozedur wird wiederholt, bis die Druckarbeit abgeschlossen ist.

Die Einzelheiten der Art und Weise, in der der Mikroprozessor verwendet wird, um die vorstehend genannten Funktionen durchzuführen, ist auf diesem Gebiet entweder allgemein bekannt oder sie liegen durchaus im fachmännischen Können, vgl. beispielsweise das US-Patent 4 037 216 und die Patente und Anmeldungen, auf die dort Bezug genommen ist und die die Verwendung eines Intel 8080 Mikroprozessors in einem Daisy-Rad-Drucker beschreiben. Die Programmierung und der Betrieb des Intel 8085A-Mikroprozessors ist in dem Handbuch "MCS-85-Manual" 1978, veröffentlicht durch die Intel-Corporation, und anderen Quellen beschrieben. Aus

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diesen Gründen wird die Programmierung und der Betrieb der Mikroprozessoreinheit 10 hier nicht im Einzelnen beschrieben .

Der Digital-Servosteuerstromkreis

Eines der Merkmale dieser Erfindung ist die Verwendung eines Digital-Servosteuerungsstromkreises 26 zur Steuerung der Betätigung des Wagenservomotors 22 und des Druckradservomotors 24. Da identische Stromkreise 26 zum Antrieb der beiden Servomotore verwendet werden, sind die Einzelheiten nur eines der Stromkreise 26 in den Zeichnungen dargestellt.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist die Antriebswelle jedes Servomotors 22 und 24 mit einer durchsichtigen Scheibe 90 verbunden, die nahe bei und parallel zu einem ortsfesten durchsichtigen Scheibensegment 93 gelagert ist. Beide, die Scheibe 90 und das Scheibensegment 93 tragen gleich beabstandete undurchsichtige Zeitsteuermarken 92 am Rand. Eine Kombination aus Lampe und Photozelle 94 wird als Fühler zur Aufdeckung der Bewegung und der Lage der Scheibe 90 verwendet. Das Fühlersystem, bestehend aus Scheibe 90, Segment 9-3 und Fühler 94 ist allgemein bekannt. Beispielsweise ist ein solches System in dem Daisy-Rad-Drucker der Ricoh Co. Ltd. in Tokio, Japan, bekannt und wird in den Vereinigten Staaten von Amerika verkauft. Der Fühler 94 hat zwei Photozellen, die leicht gegeneinander versetzt sind. Die Zeitsteuermarken 90 sind so dimensioniert, daß die Photozellen zwei Sinuswellen, wie bei 89 und 91 in Fig. 3 gezeigt, erzeugen. Die Wellen 89 und 91 sind um gegeneinander phasenverschoben und die Periode jeder Welle ist d, wobei d der Abstand zwischen benachbarten Marken ist (vgl. Fig. 1) und 2d der Abstand zwischen benachbarten Speichen des Druckrades 14 ist.

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Die Bewegung des Wagens und die des Druckrades von einer Lage in die nächste wird vorzugsweise in zwei verschiedenen Betriebsarten vorgenommen, wie sie auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannt sind, vergleiche beispielsweise das US-Patent 4 021 650. Der Einfachheit halber wird im Folgenden nur die Steuerung der Drehung des Druckrades 14 beschrieben, obwohl darauf hinzuweisen ist, daß die gleiche Beschreibung auf die lineare Bewegung des Wagens 15 zutrifft.

Die Fig. 9 stellt eine typische Bewegung des Druckrades 14 von einer Start-Lage "S" in eine "Stop"-Lage dar.

Die erste Betriebsart der Druckradbewegung ist die "Geschwindigkeits "-Betriebsart und die zweite ist die "Lagen"-Betriebsart. Die Geschwindigkeitsbetriebsart dauert von der Startlage "S" bis zur Erreichung der Lage "M" des Rades, die im Abstand von 1/4d von der Startlage liegt und von der aus dann die "Lage"-Betriebsart einsetzt. Das System arbeitet in der "Lage"-Betriebsart während der Bewegung vom Punkt "M" bis zur Stop-Lage und für einen Abstand von 3/4d auf jeder Seite der Stop-Lage, falls dort ein überschiessen oder eine Schwingung stattfindet.

Während der 'Geschwindigkeits"-Betriebsart werden erforderliche Geschwindigkeitssignale vom Mikroprozessor 10 erzeugt. Die erforderlichen Geschwindigkeitssignale entsprechen den optimalen augenblicklichen Geschwindigkeiten an jeder Stelle d des Druckrades zur Erreichung des Stops in kürzester Zeit. Die erforderlichen Geschwindigkeitswerte sind vorzugsweise in einem Nur-Lese-Speicher gespeichert, der Teil des Mikroprozessors ist. Zu jeder Zeit wird eine abschnittsweise Entfernung "d" durchlaufen, d.h. einmal während des Zyklus der Zeitsteuersignalwelle 89 (vgl. Fig. 3) wird ein erforderlicher Geschwindigkeitswert aus dem Speicher ausgelesen. Weitere Einzelheiten dieser Wirkungsweise des Systems brauchen hier nicht beschrieben zu werden, da sie allgemein

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bekannt sind. Natürlich sind, wie ebenfalls bekannt, nicht gezeigte Zähler zur Verfolgung der Strecke vorgesehen, die das Druckrad bis zur Erreichung seiner Endbestimmungslage zu durchlaufen hat. Wenn das Druckrad sich der Stop-Lage nähert, nimmt der Geschwindigkeitswert ab und veranlaßt so den Servomotor 24 zu verzögern und langsamer zu werden, wie bei den Punkten J, K und L in Fig. 9 gezeigt ist.

Der Mikroprozessor 10 ist so programmiert, daß er angibt, ob eine Bremsung oder eine Beschleunigung zur Verzögerung oder Beschleunigung des Druckrades erforderlich ist. Dies erfolgt ebenfalls einmal während jeder Einheitsentfernung d. Der Mikroprozessor 10 ist auch darauf programmiert zu bestimmen, wann es Zeit zum Umschalten in die "Lage"-Betriebsart ist und gibt in diesem Augenblick ein Zeitsteuersignal aus.

Während der Betätigung des Digital-Servosteuerstromkreises 26, vgl. Fig. 1, werden Steuersignale von der Mikroprozessoreinheit über die Datensammelleitung 38 einem Ausgabe-Teil 76 zugeführt. Dieser Ausgabeteil liefert auf Leitung 104 ein Signal, das anzeigt, ob eine Drehung des Servomotors im oder entgegen dem Uhrzeigersinn erforderlich ist. Auf der Leitung 106 wird ein Signal ausgeliefert, das anzeigt, ob der Servomotor beschleunigt oder gebremst werden muß und auf einer Leitung 114 wird ein Betriebsart-Wahlsignal angeliefert, das angibt, ob die "Geschwindigkeits"- oder "Lage"-Betriebsart ausgewählt ist.

Die Signale auf den Leitungen 104 und 106 werden einem Richtungssteuerungslogik-Stromkreis 112 zugeführt, der die Signale auf den Leitungen 104 und 106 in Signale je auf einer der beiden Leitungen 116 oder 117 umwandelt, je nach

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der Drehrichtung in der der Servomotor angetrieben werden soll. Das Signal auf je einer Leitung 116 oder 117 wird einem Lage-Feststell-Stromkreis 78 und dann einem Spannungs Strom-Wandlerstromkreis 80 zugeführt, der den Servomotor erregt.

Das Betriebsartwahlsignal auf der Leitung 114 wird ebenfalls dem Lage-Festleg-Stromkreis 78 zugeführt. Der Lage-Festleg-Stromkreis wird später im Einzelnen noch beschrieben. Im allgemeinen dient er der Funktion der Steuerung der Druckradbewegung während der "Lage"-Betriebsart und korrigiert das Überschießen über die oder das Rückschwingen weg von der Stop-Lage und bringt das Druckrad zur genauen Stop-Lage.

Der Ausgang der Photozellendetektoreinheit 94 wird einer Fühlerempfangseinheit 96 zugeführt, die von konventionellem Aufbau ist, und die dievon ihr empfangenen Signale formt und verstärkt und sowohl an den Lage-Festlege-Stromkreis 78 als auch an eine Ausgangsleitung 98 ausgibt. Die ZeitSteuersignale auf der Leitung 98 dienen der Rückstellung eines Zählers 100 und zur Inbetriebsetzung eines Haltekreises 102, wie später noch genauer beschrieben wird.

Innerhalb der gestrichelten Umrißlinie 82, in der Fig. 1 sind zwei programmierbare Rechteck-Wellengeneratoren 84 und 86 dargestellt. Wie auch ein programmierbarer monostabiler MultivibratorStromkreis 88. Jeder dieser Stromkreise ist digitaler Natur und bildet vorzugsweise einen Teil eines einfachen, integrierten Stromkreises, wie beispielsweise den nach Nr. 8253, hergestellt von der Intel Corporation.

Der Rechteck-Wellengenerator 84 empfängt von dem Mikroprozessor 10 über die Datensammelleitung 38 ein Ausgangssignal, das die erforderliche Geschwindigkeit V- für das Druckrad darstellt. Der Rechteck-Wellengenerator 84 wird

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durch das Eingangssignal so programmiert, daß er ein Rechteckwellenausgangssignal auf Leitung 85 liefert, dessen Periode durch folgende Gleichung gegeben ist:

(D P = ^{1 d}

32

worin V₂ die erforderliche Geschwindigkeit und d der Abstand zwischen benachbarten Zeitsteuermarken 92 auf dem Fühlerrad ist, ein Abstand, der gleich der Hälfte des Abstands zwischen benachbarten Druckradelementen oder -"petalen" ist.

Der Zähler 100 ist zur Zählung von Null bis 63 eingerichtet und wird zur Erfassung der Differenz zwischen der erforderlichen Geschwindigkeit V₂ und der augenblicklichen Geschwindigkeit V₁ des Druckrades benutzt. Die Periode der Rechteckwelle, die auf der Leitung 98 zum Rücksetzen des Zählers empfangen wird, ist der augenblicklichen Geschwindigkeit V- proportional. Daher wird der Zählungsinhalt des Zählers 100 durch folgende Gleichung beschrieben :

(2) C = 32

^V1

worin C der Inhalt des Zählers 100 und V- und V₂ wie oben definiert sind.

Daraus ist zu ersehen, daß der Zählerinhalt dann 32 ist, wenn V^ gleich V₂ ist..Wenn die erforderliche Geschwindigkeit V₂ größer als die augenblickliche Geschwindigkeit V.. ist, wird ein Fehlersignal gebildet, das proportional zu der Differenz zwischen 32 und dem erzeugten Zählerinhalt ist. In ähnlicher Weise wird, wenn V₂ kleiner als V- ist, ein Fehlersignal entgegengesetzter Polarität im Zähler gebildet.

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Das Rückstellsignal, das auf Leitung 98 geliefert wird, stellt nicht nur den Zähler 100 zurück, sondern verursacht auch die Ausgabe des Zählerinhalts zur Speicherung im Haltestromkreis 102. Die Daten im Haltestromkreis 102 werden über die Datensammelleitung 38 einem speziell dafür reservierten Abschnitt des Nur-Lese-Speichers 34 zugeführt, in dem die Werte der erforderlichen Beschleunigung für jedes digitale Fehlersignal gespeichert sind für die Änderung der Augenblicks-Geschwindigkeit V., in die erforderliche Geschwindigkeit V₂ innerhalb dem Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Zeitsteuermarken 92. Auf diese Weise wird für jedes digitale Fehlersignal ein Beschleunigungs- oder Verzögerungswert aus dem Speicher 34 ausgelesen und über die Datensammelleitung 38 dem programmierbaren monostabilen Multivibrator 88 zugeführt und dazu benutzt, die Zeitdauer des Rechteckwellen-Ausgangsimpulses (2b") zu ändern, der dem Lagen-Festlege-Stromkreis 78 zugeführt wird.

Die Beschleunigungs/Verzögerungsdaten werden in einer sozusagen ersten Aufsuch-Tabelle gespeichert. Verständlicherweise können diese Daten andererseits auch in einer besonderen, getrennten Speichervorrichtung gespeichert werden, wie beispielsweise in einem besonderen Nur-Lese-Speicher (ROM) oder in einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM), aber es ist ökonomischer, sie in einen besonderen Abschnitt des Nur-Lese-Speichers 34 zu speichern, der noch für andere Zwecke verwendet wird.

Der Anmelder hat erkannt, daß die Beschleunigungswerte der ersten Tabelle des öfteren einer Änderung bedürfen, die von der Höhe der., erforderlichen Geschwindigkeit V₂ abhängt. Daher wird ein anderer Abschnitt des Nur-Lese-Speichers 34 als zweite Aufsuch-Tabelle verwendet, um

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Multiplikationskoeffizienten zur Verfügung zu stellen, mit denen die Werte aus der ersten Tabelle multipliziert werden, um einen verbesserten Geschwindigkeitswert für den Servomotor 24 anzugeben.

Die Werte aus der zweiten Tabelle werden dem programmierbaren Rechteckwellengenerator 86 zugeleitet, dessen Ausgang "a" als Trigger für den monostabilen Multivibrator 88 dient. Dadurch werden die Maßstabskoeffizienten aus der zweiten Tabelle dazu benutzt, die Ausgangsfrequenz des Rechteckwellenausgangs des Generators 86 zu ändern. Typische Wellenformen für die Signale "a" und "b" sind in Fig. 4 gezeigt. Die Wiederholungsgeschwindigkeit des Signals "a" wie auch die Zeitdauer "x" des Ausgangs "d" des monostabilen Multivibratorkreises bestimmen zusammen den "Wirkungs-Zyklus" des zu dem Spannungs-Strom-Wandler 80 gegebenen Signals und bestimmen so auch die Stärke des Stromes, der dem Druckradservomotor zugeführt wird.

Der Ausdruck "Wirkungs-Zyklus", der in der Beschreibung verwendet wird, bedeutet das Produkt aus der Impulsdauer und der Wiederholgeschwindigkeit und ist ein Maß für die Energie, die den Servomotoren zugeführt wird.

Die Fig. 5 zeigt die qualitative Abhängigkeit zwischen den in der ersten Tabelle gespeicherten Werten als Funktion des Geschwindigkeitsfehlersignals. Wie daraus ersichtlich ist, ist eine Familie von verschiedenen Kurven vorhanden. Die Kurve A ist eine solche, in der die erforderliche Geschwindigkeit von mittlerer Größe ist, während die Kurve B sich auf relativ ' hohe und die Kurve C sich auf relativ geringe Geschwindigkeiten beziehen.

Die Gleichung, die die Änderung der Beschleunigung mit den Geschwindigkeitsfehlerwerten, d.h. die Kurven der Fig. 5 beschreibt, lautet:

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(3) A =

X²

worin A die Beschleunigung, d der Abstand zwischen benachbarten Zeitsteuermarken auf der Scheibe, T₉ die erforderliehe Zeit zwischen den Korrekturen (T- = tj—) und

^T1 ²

X = —— bedeuten, wobei T₁ die augenblickliche Zeit

^l2 '

zwischen den Korrekturen (T₁ = —^—) ist.

Die Werte, die in der ersten Aufsuchtabelle gespeichert
sind, sind direkt proportional zu ( = 1 und die

V ^x /

Maßstabsfaktoren, die in der zweiten Aufsuchetabelle gespeichert sind, sind direkt proportional zu / ^- j .

2T. /

Wegen der physikalischen Unterschiede zwischen dem Antrieb des Druckrades 14 und dem Antrieb des Wagens 14
sind zwei getrennte Aufsuchtabellen für jede dieser verschiedenen Vorrichtungen vorgesehen. Mit anderen Worten, es gibt zwei verschiedene Abschnitte des Nur-Lese-Speichers ROM 34 für die Speicherung der Beschleunigungswerte und zwei andere getrennte Abschnitte für die Speicherung der Maßstabsfaktoren.

Der oben beschriebene digitale Servosteuerungsstromkreis 26 arbeitet so schnell, daß mehr als reichlich Zeit zwischen den benachbarten Zeitsteuersignalen vorhanden ist, um ihre Arbeit zu vollenden. Zum Beispiel ist der geringste Zeitabstand zwischen zwei Zeitsteuermarken 92 ungefähr
200 - 250 Mikrosekunden und die Arbeitszeit des Servosteuerungskreises 26 beträgt ungefähr 50 Mikrosekunden.

Das Zeitsteuersignal auf der Leitung 98 wird auch als ein

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Rad-Impuls-Unterbrecher-Signal (PWI) der Mikroprozessoreinheit 10 zugeführt. In ähnlicher Weise wird ein Fühlersignal periodisch über die Leitung CI zu einem Wagen-Unterbrechen-Leitungseingang der Mikroprozessoreinheit 10 zugeführt. Die Lieferung dieser Signale setzt den ünterbrechen-Ablauf in bekannter Weise in Gang, der hier nicht beschrieben zu werden braucht. Jeder Unterbrechen-Ablauf ist durch das Flußdiagramm der Fig. 8 beschrieben»

Mit Bezug auf Fig. 8 bemißt der Mikroprozessor 10 zunächst den Abstand, den das Druckrad zu durchlaufen hat, bevor es die Sollage erreicht. Wenn dieser Abstand Null ist, dann wird der Lagenfestlegstromkreis aktiviert, um das Druckrad zu seiner Sollage zu bringen, wie es unten genauer beschrieben werden soll. Wenn jedoch der Abstand nicht Null ist, dann wird der Fehlerwert, der in dem Haltestromkreis 102 gespeichert ist, ausgelesen.

Abhängig davon, ob der gespeicherte Inhalt in dem Haltestromkreis 102 größer oder kleiner als 32 ist, wird die Entscheidung gefällt, ob eine Bremsung erforderlich ist oder nicht. Zunächst wird der Beschleunigungswert aus der ersten Fehlertabelle im Nur-Lese-Speicher ROM 34 ausgelesen und als Eingang in den monostabilen Multivibrator- Stromkreis 88 gegeben.

Sodann wird eine Bestimmung durchgeführt, ob dies eine Stelle ist, an der die Geschwindigkeit abnehmen sollte. Wenn festgestellt ist, daß es ein Punkt ist, an dem die Geschwindigkeit abnehmen sollte, dann wird der Maßstabsfaktor für die erforderliche Geschwindigkeit von der zweiten Tabelle im ROM 34 ausgelesen, und der Ausgang zum Rechteckwellengenerator 86 gegeben, um den Wirkungs-

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zyklus der Welle, die durch den monostabilen Multivibrator 88 erzeugt wird, abzuändern. Natürlich wird nach jedem der drei möglichen Aktionen während des Unterbrechen-Ablaufs ein Rückkehrsignal erzeugt und das System kehrt zu dem in Fig. 7 dargestellten Ablauf zurück.

Lagenfestlegstromkreis

In Fig. 2 sind im Einzelnen der Ausgangsteil 76, der Richtungssteuerstromkreis 112 und der Lagenfestlegstromkreis 78 dargestellt. Der Ausgangsteil 76 ist von konventioneller Ausbildung. Vorzugsweise ist es eine Achtbit-Haltevorrichtung als integrierter Stromkreis, der die Daten solange hält, bis sie nicht mehr gebraucht werden.

Der Ausgangsteil hat Ausgangsadern 104, 106 und 114 zur Betätigung des digitalen Servosteuerungsstromkreises 26, der dem Druckradservomotor zugeordnet ist. Der Haltestromkreis 76 ist auch als Ausgangsteil· für den digitalen ServosteuerungsStromkreis benutzt, der seinerseits in Verbindung mit dem Wagenservomotor 22 verwendet wird. Zu diesem Zweck sind drei zusätzliche Adern 118 vorgesehen. Da der Lage-Festlegstromkreis für den Wagen im wesentlichen identisch mit dem für das Druckrad ist, wird lediglich eine Einzelbeschreibung des Druckrad-Lagefestlegstromkreises gegeben.

Die Richtungssteuerlogik wandelt die Gegenuhrzeiger/Uhrzeiger und Beschleunigungs/Bremssignale auf den Leitungen 104 und 106 in ein Gieichstromsignal auf einer von zwei Ausgangsadern 115 oder 117 um, und zwar abhängig von der Drehrichtung, in der der Servomotor angetrieben werden soll. Das Ausgangssignal "b" vom Multivibrator 88 wird durch einen Inverter 108 invertiert und dem einen Eingang eines UND-Tores 110 zugeführt. Das Betriebsartwahlsignal auf

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der Leitung 114 wird dem anderen Eingang des UND-Tores · 11O zugeführt. Während der Geschwindigkeitsbetriebsphase schaltet das Betriebswahlsignal auf der Leitung 114 das Tor 110 durch, so daß die vom Betriebs-Zyklus gesteuerten Signale vom Multivibrator 88 einer Klemme je einer der beiden ODER-Tore 126 und 128 zugeleitet werden. Abhängig von der Richtung in der der Servomotor 24 angetrieben werden soll, wird das eine oder andere der ODER-Tore 126 und 128 durchgeschaltet, um ein vom Betriebszyklus gesteuertes Signal zur einen oder anderen Ausgangsader 116 oder 117 zu geben.

Das Gegenuhrzeigersinn/Uhrzeigersinnsignal auf Leitung 104 wird durch einen Inverter 120 invertiert und einer Eingangsklemme eines ersten Exklusiv-ODER-Tores 122 zugeführt. Das nicht invertierte Signal wird einer Eingangsklemme eines zweiten Exklusiv-ODER-Tores 124 zugeleitet. Das Brems/Beschleunigen-Signal auf Leitung 106 wird je der anderen Eingangsklemme der Tore 122 und 124 zugeführt. Der Ausgang dieser Tore wird nur "hoch" sein, wenn beide Eingänge den gleichen Zustand haben, d.h. wenn beide Eingänge "hoch" oder "niedrig" sind. Mittels dieses Stromkreises wird nur der Ausgang eines der Tore 122, 124 "hoch" sein. Der Ausgang dieser Tore wird dem einen Eingang eines der Tore 126, 128 zugeführt, so daß nur eines der Tore 126, 128 zu gegebener Zeit durchgeschaltet wird.

Das Signal auf Leitung 116 wird einem Feldeffekt-Transistor Schalter ("FET-Schalter") 130 zugeführt. Dieser Schalter verbindet eine veränderbare Gleichspannungsquelle 134 mit einer Ausgangsklemme 131. In ähnlicher Weise ist die Leitung 117 mit einem FET-Schalter 132 verbunden, der - sofern durchgeschaltet - ein Gleichstromsignal entgegengesetzter Polarität von einer Quelle 136 zu einer Ausgangsklemme 133 gibt. Die Impulse entweder der Leitung 131 oder der Leitung 136 werden einer Widerstands-Kapazitäts-Kombi-

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nation 138, 140 zugeführt, die als Integrator wirkt, die Impulse glättet und ein entsprechendes Gleichspannungssignal dem konventionellen Spannungs-Strom-Wandler 80 zugeleitet, der einen entsprechenden Gleichstrom dem Servomotor 24 zuführt. Wenn der Signalpegel auf der Leitung 114 sich ändert, um den Servomotor von der "Geschwindigkeits"-Betriebsart zur "Lage"-Betriebsart umzuschalten, wird das Tor 110 unwirksam gemacht. Zur gleichen Zeit schaltet diese Zustandsänderung die beiden FET-Schalter 142 und 144 durch. Der Schalter 142 wird durchgeschaltet, um die Antriebssignale auf den Leitungen 131 und 133 kurzzuschließen und Schalter 144 wird geschlossen, um den Festlegekreis mit dem Eingang des Spannungs-Strom-Wandlers 80 zu verhindern. Mit anderen Worten: Das Signal auf Leitung 114 setzt den Festlegestromkreis in Gang und den Servo-Antriebskreis außer Betrieb.

Mit Bezug auf Fig. 3 ist das Servosteuerungssystem so ausgelegt, daß die Stop-Lage für den Wagen oder das Druckrad im Null-Durchgangspunkt der Welle 89 zu liegen kommt. Die Entfernung vom Spitzenwert M dieser Welle vom Nulldurchgangspunkt in dieser Welle ist gleich einem Viertel der Entfernung d zwischen benachbarten Zeitsteuermarken auf dem Zeitsteuerrad.

Mit erneutem Bezug auf Fig. 2 wird die Welle 89 dem Eingang eines FET-Schalters 146 zugeleitet, dessen Betätigung durch das Signal d auf einer Leitung 147 gesteuert wird. Mit erneutem Bezug auf Fig. 3 weist das "d"-Signal eine rechteckige Wellenform auf. Es wird durch Abkappen und Formen des Signals 91 gestaltet, das der Welle 89 um 90° nachhinkt. Somit beginnt das Signal D am Punkt M und fällt am Punkt P wieder auf Null zurück. Somit erstreckt sich seine Dauer über 180° der Welle 89.

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Wenn der Schalter 146 durch das "d"-Signal auf Leitung 147 durchgeschaltet wird, und das Servosteuersystem auf die "Lage"-Betriebsart umschaltet, wird das Signal 89 über einen Prüf- und Haltekreis, der aus einem Kondensator 150 und einem Differential-Arbeitsverstärker 148 besteht und über ein Tiefpaß-Geräuschfilter, bestehend aus einem Widerstand 152 und einem Kondensator 154, zu einem Knotenpunkt 153 geführt. Das Signal 89 wird auch einem differenzierenden Stromkreis, bestehend aus einem Kondensator 156 und einem Widerstand 162 zugeleitet. Der Ausgang dieses differenzierenden Kreises wird durch einen Verstärker 160 verstärkt und einem Knotenpunkt 163 zugeführt, wo das verstärkte Differentialsignal zu dem Signal 89 hinzu addiert wird. Der Prüf- und Haltekreis hat zu dieser Zeit keine Wirkung auf den Stromkreis, weil der Schalter 146 durchgeschaltet und der Kreis in seiner "Prüf"-Betriebsart ist. Wie bekannt, ist das Differential des Signals 89 in dem Abschnitt zwischen den Punkten M und P von einer Polarität, die die Umkehrung der Laufrichtung des Servomotors anstrebt. Der Teil des Signals 89 zwischen "Stop" und Punkt B ist ebenfalls bestrebt, die Laufrichtung des Servomotors umzukehren. Diese Signale zwingen den Servomotor zurück zur gewünschten STOP-Lage, wenn der Motor diese Lage um 1/4 d oder weniger überläuft.

Wenn der Motor zu weit in der umgekehrten Richtung läuft, wird ihn der Teil der Welle 89 zwischen M und Stop erneut zurück nach dem Punkt "STOP" treiben.

In obigem System und in den bekannten Systemen erhebt sich ein Problem, wenn der Motor um mehr als 90° über den Punkt P überschießt oder um mehr als 90° zurück über den Punkt M schwingt. In jedem Fall sind die von der zeitbestimmenden Welle 89 erzeugten Signale bestrebt, den Motor von der

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Stop-Lage wegzudrehen. Dies verursacht üngenauigkeiten in der Platzierung der Buchstaben und ergibt einen unschönen oder gar unleserlichen Abdruck.

In Übereinstimmung mit einem anderen Merkmal der Erfindung wird das vorstehende Problem durch die Verwendung des Prüf- und Haltekreises im wesentlichen entschärft. Wenn der Servomotor entweder über den Punkt M oder P hinausläuft und somit das Signal "d" unwirksam macht, schaltet der FET-Schalter 146 ab. Dies veranlaßt den Prüf- und Haltekreis in seine "Halte"-Betriebsart umzuschalten und die ihm gerade kurz vor dem Abschalten des Schalters 146 aufgegebene Spannung zu halten. Diese Spannung hat eine Polarität, die bestrebt ist, den Servomotor in seine Stop-Lage zu bewegen und weist die Spitzenhöhe der Welle 89 auf. Der Kreis wird das überschießen und die Umkehrungen {"Unterschießen") bis hinauf zu 270° nach der Stop-Lage in jeder Richtung hin korrigieren. Daher wird das System nach der Erfindung das "überschießen" oder "Unterschießen" innerhalb eines 540°-Bereichs korrigieren, ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem 180°-Bereich, der ohne Gebrauch der Erfindung vorhanden ist.

Schrittmotor-AntriebsStromkreis

Die Fig. 6 zeigt den energiesparenden AntriebsStromkreis, der für den Antrieb der beiden Wicklungen 204 und 206 der Zweiphasen-Schrittmotore 18 und 20 der Fig. 1 vorgesehen ist.

Wenn entweder der Schrittschaltmotor für die Zeilenschaltung oder der für die Farbbandschaltung angetrieben werden soll, so werden Standard-Zweiphasen-Schrittmotorantriebssignale auf Eingangsklemmen 166 und 168 aufgegeben. Diese Signale werden jeweils zwei Paaren von UND-Toren 174 und

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176 übermittelt, wobei für jede der Eingangsklemmen 166 und 168 je ein Paar vorgesehen ist. Das zweite UND-Tor 176 jeden Paares empfängt ein invertiertes Antriebssignal vom Inverter 185. Zur selben Zeit wird einer anderen Eingangsklemme 170 ein Gleichstromsignal zugeführt, das jedes der Tore 174 und 176 über ein ODER-Tor 182 aktiviert.

Der Ausgang jedes UND-Tores 174 und 176 wird je einem Inverter 178 und 180 und von da einem Leistungstransistor 196 oder 210, abhängig von dem Zustand des Eingangssignales auf den Leitungen 166 und 168, zugeführt. Auf diese Weise verursacht jede Übermittlung der Welle auf jeder der Leitungen 166 und 168 einen Schaltschritt des Schrittmotors in allgemein bekannter Weise. Dioden 200 und 212 sind wie gezeigt - in dem Stromkreis vorgesehen, um die Rücklauf spannungen der Wicklungen 204 und 206 von der Spannungsversorgung im Nebenschluß abzuleiten.

Ein Transistor 194 ist mit der Basis jedes von zwei Transistoren 210 verbunden, um das Ein-Aus-Steuersignal vom Inverter 180 auf einen Pegel zu bringen, der zur An- und Abschaltung der Transistoren 210 erforderlich ist. Kondensatoren 190 und 192, Widerstände 188 und ein Kondensatorentladekreis, der den Transistor 182, eine Diode 186 und einen Widerstand 184 umfaßt, sind vorgesehen, um das Einschalten des einen Transistors noch zu verzögern, während der andere Transistor jedes Paares 196 und 210 gerade ausgeschaltet wird, um so zu verhindern, daß beide Transistoren gleichzeitig eingeschaltet werden, also zu verhindern, daß dies Ursache des Transistor-Durchbrennens werden könnte.

Während der Zeit, in der die Schrittmotore nicht angetrieben werden, benötigen sie einen ständigen Ruhe-Haltestrom,

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um sie in der Lage, in der sie gesetzt sind, zu halten, andernfalls sie zum Triften neigen und Fehlausrichtung der Buchstaben oder andere unerwünschte Druckergebnisse verursachen. Früher war es üblich, die Leistungstransistoren 196 und 210 im linearen Arbeitsbereich zu betreiben. Der Anmelder hat erkannt, daß dies eine Quelle von Fehlleistungen und Hitzeerzeugung darstellt.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der Erfindung, ist das Haltestromsignal, das den Transistoren 196 und zugeführt wird, pulsierend und nicht stetig. Die Spitzen der SpannungssignaIe sind ausreichend hoch, so daß die Transistoren 196 und 210 bis zur Sättigung getrieben werden. Somit ist jeder Transistor 196 und 210, da er eingeschaltet ist, voll leitend und erleidet sehr geringen Spannungsabfall oder Energieverlust. Die Transistoren werden zwischen den Spannungsspitzen abgeschaltet und der sie durchfließende Strom ist Null, wodurch jeglicher Spannungsabfall oder Energieverlust zu dieser Zeit ausgeschaltet wird.

Die Frequenz der Haltesignalimpulse ist hoch genug, so daß die Wicklungen des Schrittmotors wie Glättungsspulen wirken und die pulsierenden Signale in effektive Gleichstromhalteströme umwandeln. . . - .

Da die Transistoren mit maximalem Wirkungsgrad arbeiten, ergibt sich geringe Energievergeudung und es ist weniger Wärme von den Transistoren abzuleiten. Da Hitze auf Halbleiterelemente zerstörend wirkt, werden die Lebensdauer der Teile und die Zuverlässigkeit des Druckers durch Herabsetzung der Betriebstemperatur erheblich erhöht. Weitere Vorteile werden erreicht dank der Energiekostenminderung des Druckers entsprechend dem herabgesetzten Energiebedarf der Schrittmotore und der Spulen des Druckers.

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Der Anmelder hat erkannt, daß die Energieersparnis und die Hitzeminderung im Zeilen- und Farbbandschaltmotorenbetrieb, die durch obige Merkmale der Erfindung erzielt werden, besonders bedeutungsvoll sein kann, da die Farbband- und Zeilensehaltmotore im Drucker oft nur während eines geringen Prozentsatzes der Gesamtmaschinenarbeitszeit wirksam sind. Daher ist die 'Haltd'-Betriebsart vorherrschend und die Bedeutung der durch dieses Merkmal der Erfindung bewirkten Verbesserung erscheint in noch besserem Licht.

Die Erregung der Farbband- und Druckradverschiebespulen

Der Anmelder hat erkannt, daß sich ein Problem ähnlich wie bei den Schrittmotoren auch beim Betrieb der Spulen für die Farbbandförderung_und den Druckradverschiebemechanismus erhebt. Jeder Verschiebemechanismus umfaßt eine Spule, die durch einen Antriebsstromkreis 52 oder 64 erregt wird (vgl. Fig. 1). In einer der Lagen der Spule muß sie durch elektromagnetische Kraft festgehalten werden. Daher erfordert jede Spule einen ständigen Ruhe-Haltestrom.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht jeder Antriebsstromkreis 52 und 54 ein pulsierendes Antriebssignal zum Betrieb der Leistungstransistoren vor, die für die Erregung der Spulen verwendet werden, und verbessern so den Wirkungsgrad der Transistoren und verringern den Energiebedarf und die Hitzeabfuhr des Stromkreises. Dies vermindert weiterhin die Betriebs- und Herstellungskosten und erhöht die Zuverlässigkeit des Druckers.

Ein bevorzugter Antriebsstromkreis 52 für die Farbbandschaltspulen 244 ist in Fig. 11 dargestellt. Zu der Zeit,

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zu der es erwünscht ist, das Farbband anzuheben (z.B. zur Änderung von Rot- auf Schwarzband), wird ein Gleichstromantriebssignal der Eingangsklemme 226 des Stromkreises 52 zugeführt. Dieses Antriebssignal wird einem Eingang eines UND-Tores 232 zugeleitet, dessen Ausgangssignal "f" der Eingangsklemme eines Leistungstransistors 242 über einen Strombegrenzer-Widerstand 240 zugeführt wird. Der Leistungstransistor liefert den Anheberstrom für die Spule 244.

Ein Oszillator liefert ein pulsierendes Signal zu einem Eingang 236 eines anderen UND-Tores 230, dessen Ausgang der anderen Eingangsklemme des Tores 232 zugeführt wird.

Das Gleichstromantriebssignal wird dem Eingang eines Flip-Flop-Verriegelungskreises 228 zugeführt, dessen Ausgangsklemme 239 daraufhin ihren Zustand ändert und das Tor 230 veranlaßt, den Oszillator-Ausgang dem Tor 232 zuzuleiten. Die Verriegelung verharrt in diesem Zustand, bis der Mikroprozessor ein "Rückstell"-Signal auf die Rückstelleitung 238 des Verriegelungskreises zur Entregung der Spule 244 gibt.

Die Wellenform des der Basisklemme des Transistors 242 zugeführten "f"-Signals ist in Fig. 12 dargestellt. Der anfängliche Teil, der mit "H" bezeichnet ist, ist das Gleichstromantriebssignal. Es hat eine Dauer von ungefähr 25 Millisekunden. Dieser Teil des Signals wird für die Zuführung der Maximalenergie zur Spule zum Anheben des Farbbandes verwendet.

Nach dem Η-Abschnitt- der Welle wird das Oszillatorsignal der Basisklemme des Transistors 242 zugeführt, um einen Haltesignalabschnitt "I" zu erzeugen, der mit ungefähr

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16,6 Kilohertz pulsiert. Die Spannungsspitzen des pulsierenden Abschnitts I sind ausreichend hoch, um den Leistungstransistor 242 zur Sättigung zu bringen, und diesen so mit höchstem Wirkungsgrad zu betreiben, während das Farbband in seiner angehobenen Lage gehalten wird.

Die Frequenz des Haltesignals ist hoch genug, so daß die Spule das Signal glättet, jedoch nicht so hoch,.daß die Spulenimpedanz zu hoch wird und den Spulenstrom zu stark begrenzt.

Das Druckrad 14 ist von der Art, bei der zwei getrennte Druckelemente 58 und 60 (Fig. 1) für jede Sprosse vorgesehen sind. Ein derartiges Druckrad wird in dem Drucker der Firma Ricoh Co. Ltd. in Tokio, Japan, verwendet, der in den Vereinigten Staaten von Amerika verkauft wird. Diese Anordnung bildet zwei getrennte konzentrische Reihen von Druckelementen. Diese Elemente können dazu dienen, verschiedene, in oberem und unterem Rahmen stehende Buchstaben zu bilden, wobei diese jeweils in getrennten Reihen stehen und somit eine Verringerung der Zahl der "Petalen" oder Sprossen des Rades ermöglichen. Andererseits· können die beiden verschiedenen Reihen von Druckbuchstaben dazu dienen, zwei verschiedene Typenformen auf einmal demselben Druckrad ohne Verringerung der Sprossenzahl vorzusehen. Somit dient die Druckradverschiebung der Auswahl einer der beiden konzentrischen Buchstabenreihen.

Der Antriebsstromkreis 54 für die Druckradverschiebespule ist identisch mit dem Stromkreis 52, mit der Ausnahme, daß er zwei Spulen und zwei Kreise 52 umfaßt. Der Grund hierfür ist darin zu "sehen, daß das bevorzugte Druckrad in

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Wirklichkeit eine mechanische Verriegelung hat, die normalerweise das Druckrad 14 in einer Lage festhält, die in der Hälfte zwischen zwei Extremlagen liegt/ so daß eine Spule zur Auswahl der einen Reihe und die andere Spule zur Auswahl der anderen Reihe der Buchstaben dient.

Hammerantriebskreis

Es ist allgemein bekannt, daß die Intensität oder der Aufprall des Hammers auf die Drucktypen 58 oder 60 mit verschiedener Typengröße und -art veränderlich sein sollte, um relativ gleichmäßige Schwärzung oder Dichte der abgedruckten Buchstaben zu erreichen, im allgemeinen sollte der Aufprall um so größer sein, je größer die Oberflächenausdehnung des Buchstabens ist und umgekehrt.

Gemäß der Erfindung und mit Bezug■auf Fig. 10 gibt der Mikroprozessor 10 ein Hammerantriebssignal "e" (Fig. 12) auf eine Klemme 62 des Hammerantriebskreises 56. Dieses Signal läuft durch einen ersten Strombegrenzerwiderstand 64 und einen Basis-Treibertransistor 216 zur Basisklemme eines Leistungstransistors 220, der Strom zur Hammerantriebsspule 224 liefert.

Hammerintensitatswerte für jeden Buchstaben sind in einem Speicher gespeichert. Wenn verschiedene Werte für Buchstaben eines anderen Stiles erforderlich sind, werden neue Werte für den neuen Stil im Speicher abgespeichert. Diese Werte werden dann vom Mikroprozessor 10 (Fig. 1) benutzt, um ein pulsierendes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Impulsbreite sich mit den gespeicherten Hammerintensitätswerten ändert. Dies-ist das Signal "e". Auf diese Weise wird die Hammerintensität digital durch Änderung des "Betriebs"-Zyklus des Erregungssignals geändert. Dadurch

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wird die Verwendung von energieverζehrenden Widerstandsnetzwerken vermieden, wie sie in vorbekannten Intensitätswählsteuerungen für den Druckhammerantrieb vorgesehen waren. Auch der Leistungstransistor 220 wird bei oder nahe der Spitzenleistung in gleicher Weise wie die anderen Spulen betrieben.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist - wie in Fig. 12 dargestellt - die Zeitdauer des Antriebssignals "e" so gewählt, daß sie annähernd mit der "Verweilzeit" des Hammers übereinstimmt, während der der Hammer mit dem Farbband und dem Papier in Berührung steht. Des weiteren ist d_:ie Frequenz des Antriebssignals "f" hoch genug gelegt, so daß eine wesentliche Anzahl z.B. 20 Perioden, während der Hammerverweilzeit auftreten. Dies stellt sicher, daß die Antriebskraft relativ gleichmäßig während der gesamten Zeit der Berührung des Hammers mit dem Farbband aufgebracht wird. Ebenso wie bei den anderen Spulen ist das Antriebssignal so gewählt, daß die Spulenwicklung als Drosselspule wirkt und die Wellenform glättet, ohne so hoch zu sein, daß die Wicklungsimpedanz zu hoch wird und den Wicklungsstrom zu stark begrenzt.

Die obenstehende Beschreibung soll lediglich erläuternd jedoch nicht beschränkend sein. Vielerlei Änderungen und Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen können sich für den Fachmann auf diesem Gebiet ergeben, ohne vom Gedanken und Rahmen der Erfindung abzugehen.

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Claims

Pe}ep.iar.w£ii3 Dipi. ing. H. 'i/eiefcaann. Dip!. Phys. Dr. K. Find« ΟΙ?!, kg. F. A. Weidmann, Dip!. Chem. 8. Hubsr Z 9 U 9 Q 4 :i\-ing. !ί. üska 22, 2öüO Münüien 85 GA 13. Würz Ϊ379 SCI Systems Ine., So. Memorial Parkway, Huntsville, Alabama 35802, V.St.A. Drucker-Steuerungssystem Patentansprüche

1.) Steuerungssystem für Drucker mit Druckelementen, die durch Antriebsvorrichtungen in Druckstellung bewegbar sind, mit Steuervorrichtungen zur Steuerung dieser Antriebsvorrichtungen, derart daß sie die Druckelemente von einer ersten in eine zweite Lage bewegen, gekennzeichnet durch eine Fehlersignalvorrichtung (82, 96, 100) zum Vergleich des Signals für die Istmomentangeschwindigkeit mit einem Signal für die Soll-Momentangeschwindigkeit des einzelnen Druckelements während dessen Bewegung von der ersten in die zweite Lage und zur Erzeugung eines der Differenz der Geschwindigkeiten entsprechenden Fehlersignals, weiterhin gekennzeichnet durch eine digitale Speichereinheit (32) zur Speicherung von Beschleunigungs- und/oder Verzögerungssignalen, die den Fehlersignalen zugeordnet sind und durch Vorrichtungen zur Betätigung der Antriebsvorrichtungen (24) mittels AntriebsSignalen entsprechend diesen Antriebs- und/oder Verzögerungssignalen.

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2. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere Datenspeichereinheit (34) zur Speicherung von Werten eines Geschwindigkeitsfaktors, der sich mit dem Wert der Sollgeschwindigkeit des Druckelements ändert und durch eine Geschwindigkeitsfaktoreinrichtung (34, teilweise) zur Modifizierung der Beschleunigungs- und/oder Verzögerungswerte mit den entsprechenden Werten dieses Geschwindigkeitsfaktors.

3. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgesehene Speichereinrichtung (32) direkten Zugriff zu den gespeicherten Werten aufweist.

4. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement eine drehbare Vorrichtung (14) ist, die vielerlei, um deren Mittelachse angeordnete Drucktypen (58, 60) aufweist, und daß die Antriebsvorrichtung für die Drehung des Druckelements in seine Sollage ein drehender Antriebsmotor (24) ist.

5. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lagenfestlegvorrichtung (78) zum Anhalten des Druckelements (14) in der Sollage, einschließlich einer Vorrichtung zum Aufbringen eines AntriebsSignaIs auf die Antriebsvorrichtung (24), in der Weise, daß es bei Erreichen dieser Sollage zu Null wird, wenn sich das Druckelement in einer ersten Zone befindet, die sich in vorbestimmter Entfernung in einer ersten Richtung von besagter Lage befindet und daß das Antriebssignal umgekehrte Polarität aufweist, wenn das Druckelement sich innerhalb einer zweiten Zone befindet, die sich in einer zweiten vorbestimmten Lage in entgegengesetzter Richtung in Bezug zu besagter Lage befindet und daß das Antriebssignal in dieser Lage von Null aus anwächst, und ferner gekenn-

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zeichnet durch eine Prüf- und Haltevorrichtung (102, 148, 150) zum Halten des Antriebssignals in der Höhe und Polarität, die es in einer der Zonen aufwies, nachdem das Druckelement sich in eine von dieser Lage weiter entfernten Lage in Bezug auf eine der vorbestimmten Entfernungen bewegte.

6. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Differenzierkreis (148) zur Differenzierung des Antriebssignals und zur Aufbringung eines dem Differential des Antriebssignals entsprechenden Signals auf die Antriebsvorrichtung (24) zusätzlich zum Antriebssignal.

7. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignalvorrichtung Einrichtungen zur Darstellung einer der Sollgeschwindigkeiten als erstes periodisches Signal enthält, dessen Periode sich mit der Sollgeschwindigkeit ändert und weiter eine Einrichtung zur Darstellung der anderen der beiden Geschwindigkeiten nämlich der Ist-Geschwindigkeit, als ein zweites periodisches Signal enthält, dessen Periode sich mit dieser Ist-Geschwindigkeit ändert-und daß ein Zähler (100) sowie eine Vorrichtung (82) vorgesehen sind, die die erst- und zweitgenannten Signale diesem Zähler zuführen, um in diesem das Fehlersignal als Zählerstand darzustellen.

8. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssignale periodische Signale einschließen, deren Wirkzyklus entsprechend den Beschleunigungs- bzw. Verzögerungssignalen änderbar ist.

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9. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs- bzw. Verzögerungssignale angenähert durch die Gleichung

A =

2T ² X²

definiert sind, worin A die Beschleunigung, d die Entfernung zwischen benachbarten Geschwindigkeitskorrektu ren, T₁ die Sollzeit zwischen benachbarten Korrekturen

T₁ ■- ·

und X = —= ist, wobei T₁ die Ist-Zeit zwischen

¹2 '

bendachbarten Korrekturen ist.

10. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssignale Impulse sind, deren Wirkzyklus durch Änderung der Impulsbreite entsprechend den Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerten und durch Änderung der Impulswiederholungsrate entsprechend dem Geschwindigkeitsfaktor änderbar ist.

11. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (14) an einem Wagen (15) gelagert ist und die zugehörige Antriebsvorrichtung zur Bewegung quer zur Oberfläche, auf der gedruckt werden soll, ein Antriebsmotor (22) ist.

12. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 4 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Lagenanzeigerad (90) mit dem Antriebsmotor zwecks Mitdrehens gekoppelt ist, das Lageanzeigemarken (92) trägt und ein ortsfester Detektor (94) zur -Abfühlung dieser Marken während der Drehung des Rades (90) zwecks Erzeugung von die Istgeschwindigkeit anzeigenden Signalen vorgesehen ist.

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13. Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit eines angetriebenen Teiles, insbesondere in einem Drucker nach Anspruch 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Anzeige der Ist- und der Sollgeschwindigkeit des Teiles, durch eine Speichervorrichtung zur Speicherung von Beschleunigungs- und Verzögerungswerten, die verschiedenen Differenzwerten zwischen jenen Geschwindigkeiten entsprechen, um die Ist- in die Sollgeschwindigkeit während einer bestimmten Zeitspanne zu ändern und durch eine Vorrichtung, die Signale entsprechend ausgewählten Beschleunigungs- oder Verzögerungswerten der Antriebsquelle des Teiles zur Beschleunigung oder Verzögerung des Teiles zu liefern.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen weiteren Speicher zur Speicherung der Werte eines Geschwindigkeitsfaktors, der sich mit dem Wert der Sollgeschwindigkeit ändert und durch eine Geschwindigkeitsfaktoreinrichtung zur Modifizierung der Beschleunigungsbzw. Verzögerungswerte mit den entsprechenden Werten des Geschwindigkeitsfaktors.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (78, 96) zum Empfang von Lagesignalen, die die Lage des Teiles in jedem folgenden Augenblick anzeigen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Mehrfachstromkreis als Speichervorrichtung mit direktem Zugriff wie beispielsweise ein Kreuzschienen-Halbleiter-(ROM)-Nurlesespeicher (Totspeicher).

17. Vorrichtung nach Anspruch 1,5-7 und 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssignal eine Wechselspannungswelle ist mit einer positiven Spitze bei der ersten

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vorbestimmten Lage (M), einem Nulldurchgangspunkt bei der Sollage (Stop) und einer negativen Spitze bei der zweiten vorbestimmten Lage (P)(gemäß Fig. 3).

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssignal eine erste Sinuswelle ist und Vorrichtungen zur Auffindung einer zweiten Sinuswelle vorgesehen sind, die mit der ersten synchronisiert, jedoch um 90° gegen diese phasenverschoben ist und Vorrichtungen (88) zur Ein- und Ausschaltung des Prüf- und Haltekreises (102) vorhanden sind, die hierzu die vor- und nachlaufende Flanke einer positiven und negativen Halbperiode der zweitgenannten Sinuswelle benützen.

19. Steuerungssystem für Drucker, in dem mindestens eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit einer Spule vorgesehen ist, die ein Antriebssignal und ein Haltesignal zum Festhalten der Betätigungsvorrichtung in einer vorher gesetzten Lage erfordert, insbesondere nach Anspruch 1 und folgenden, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (242) zum Aufbringen eines Antriebsimpulses auf die Wicklung (244, 224) und Vorrichtungen (52, 54, 56) zum Zuführen eines pulsierenden Haltesignals zur Wicklung, dessen Größe hoch genug ist, um die Betätigungsvorrichtung in ihrer vorher gesetzten Lage zu halten.

20. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch mindestens eine Leistungshalbleitervorrichtung (242, 220), um der Spule (224, 244) Energie zuzuführen, wobei das erforderliche stetige Haltesignal wesentlich unter der Größe des Eingangssignals liegt, bei dem die Halbleitervorrichtung mit maximalem Wirkungsgrad arbeitet und durch Vorrichtungen (230, 232, 220), die solche

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pulsierenden Haltesignale der Halbleitervorrichtung zuführen, wobei die Spitzen der Haltesignale etwa in der Größe des maximalen Wirkungsgradbereichs der Leistungstransistoren liegen.

21. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des pulsierenden Haltesignals so hoch ist, daß sie die Spule befähigt, die Pulsierung des Haltesignals zu glätten.

22. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltesignale die Form einer Rechteckwelle haben und daß deren Spannungsspitzen so hoch liegen, daß die Halbleitervorrichtungen (220, 242) in einem im wesentlichen gesättigten Betriebszustand während der Spannungs spitzen arbeitet und zu anderen Zeiten während anderer Teile des Haltesignals abgeschaltet ist.

23. Steuerungsvorrichtung nach den Ansprüchen 19 oder 20 oder 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Einrichtung aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Zeilenschaltmotor, einem Farbbandschaltmotor, einer Farbband-Verschiebespule und einer Druckelementverschiebespule besteht.

24. Steuerungssystem für Drucker nach Anspruch 1 bis 23 mit einem Elektromagneten zum Antrieb des Druckhammers, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (52, 216, 220) zur Versorgung des Elektromagneten (224) mit einem pulsierenden elektrischen Antriebssignal, wobei der Betriebszyklus des Antriebssignals so gewählt wird, daß ein Hammeranprall einer vorbestimmten- Größe erzeugt wird.

25. Steuerungsvorrichtung, irisbesondere für den Drucker nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch einen Digitalspeicher für verschiedene Hammeranprallwerte zum Abdruck ver-

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schiedener Buchstaben, Vorrichtungen zum Auslesen dieser Werte aus dem Speicher in Abhängigkeit von Codesignalen, die für diese Buchstaben repräsentativ sind und Vorrichtungen zum Regulieren des Betriebszyklus in Übereinstimmung mit diesen Werten.

26. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliervorrichtungen (10, 56) Mittel zur Änderung der Impulsbreite des Antriebssignals enthalten.

27. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das pulsierende Antriebssignal periodisch ist und die Verweilzeit des Hammers im wesentlichen größer als die Periode des Antriebssignals ist.

28. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Leistungshalbleitereinrichtung (220) für die Zuführung elektrischer Energie zu dem Elektromagneten, wobei die Spannungsspitzen des pulsierenden Antriebssignals hoch genug liegen, um den Halbleiter in gesättigtem Betriebszustand zu betreiben und die Frequenz so hoch liegt, daß die Spule des Elektromagneten als Glättungsspule für das pulsierende Signal wirkt.

29. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert des pulsierenden Haltesignals über der Zeit annähernd gleich dem stetigen Haltestromsignalwert ist.

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