DE3036919A1

DE3036919A1 - Druckhammermechanismus fuer einen punktmatrixdrucker

Info

Publication number: DE3036919A1
Application number: DE19803036919
Authority: DE
Inventors: Gordon Brent El Segundo Calif. Barrus; Jerry Westminster Calif. Matula
Original assignee: Printronix LLC
Current assignee: Printronix LLC
Priority date: 1979-10-03
Filing date: 1980-09-30
Publication date: 1981-04-23
Also published as: GB2059656A; FR2466346A1; DE3036919C2; CA1145612A; JPS5656885A; GB2059656B; US4280404A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Druckhammermechanismus entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die einzelnen Hämmer des Druckhammermechanismus werden wahlweise ausgelöst, um Zeichen oder eine andere Information auf ein Papier oder ein anderes bedruckbares Medium in Punktmatrixform zu drucken.

Zeilendrucker, bei denen eine Hammerbank relativ zu einem Papier oder bedruckbaren Medium hin- und herbewegbar ist, deren Hämmer längs der Hammerbank angeordnet und wahlweise betätigbar sind, um gegen das Papier zu schlagen und es dadurch in Punktmatrixart zu bedrucken, sind aus der US-PS 3 941 051 bekannt. Bei dem hieraus bekannten Drucker sind dünnen Hammer-Blattfedern parallel und mit Abstand längs einer langgestreckten Hammerbank mit dem einen Ende fest angeordnet. Punktdruckelemente sind nahe den gegenüberliegenden Enden der Blattfedern befestigt. Magnetkreise zwischen den gegenüberliegenden Enden jeder Blattfeder sind durch einen Permanentmagneten und ein zugehöriges magnetisches Rückstellelement langgestreckter Form geschlossen, das allen Hämmern gemeinsam ist. Das Rückstellelement trägt mehrere Polstücke gegenüber dem Permanentmagneten. Jedes Polstück berührt das obere Ende einer der Blattfedern und ist mit einer Hammerauslösespule versehen.

Jede Feder wird normalerweise durch die Wirkung des Permanentmagneten in einer zurückgezogenen Stellung gehalten. Die Kraft des Permanentmagneten kann vorübergehend unterbunden werden, um die Feder durch momentane Erregung der auf dem zugehörigen Polstück angeordneten Spule auszulösen. Dadurch kann die Feder sich in eine neutrale Lage bewegen, in der der Hammer seine maximale kinetische Energie hat. In dieser Lage schlägt die an der Feder befestigte Druckspitze auf das Papier und ein zugehöriges Farbband, um einen Punkt zu drucken. Beim Schlag gegen das Papier und das Farbband springt die Hammerfeder vom Papier und dem Farbband zurück und bewegt

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sich in die zurückgezogene Stellung zurück, in der sie an
dem zugehörigen Polstück unter dem Einfluß des Permanentmagneten anliegt.

Die bekannten Drucker arbeiten genau und können mit
300 Zeilen pro Minute überschreitenden Geschwindigkeiten
drucken, wobei -jede Zeile bis zu 10 gesonderte Durchläufe der Hammerbank erfordern und bis zu 132 Zeichen enthalten kann, von denen jedes eine Ereite von 5 Punktspalten hat. Zum Drucken in dieser Weise muß die Auslösung der
Hammerfedern genau gesteuert sein. Jeder Spule muß
während eines bestimmten Zeitintervalls eine ausreichende Strommenge zugeführt werden, damit der Hammer ausgelöst
wird, mit der erforderlichen Kraft gegen das Papier
schlägt und dann rasch und wirksam in Vorbereitung für
den nächsten Punktdruckvorgang in die zurückgezogene
Stellung zurückspringt. Wenn diese genauen Betriebszustände erreicht sind, müssen sie aufrechterhalten werden, um
ein gleichmäßiges Drucken zu erreichen.

Ein Problem, das zu ungleichmäßigen Hammerauslösekennlinien und damit zu einem ungleichmäßigen Punktdruckvorgang führt, ist auf die sich ändernden magnetischen
Eigenschaften der Hammerbank zurückzuführen, wenn unterschiedliche Anzahlen von Hämmern ausgelöst werden. Die
Verwendung bestimmter gemeinsamer Bauteile in der
Hammerbank einschließlich des Permanentmagneten und des
Rückstellelements ebenso wie die relativ dichte Anordnung der Hammerfedern führt zu Änderungen solcher Faktoren wie des magnetischen Widerstandes des Magnetpfades, wenn sich die Anzahl der ausgelösten Hammer ändert. Wenn daher eine relativ große Zahl von Hämmern ausgelöst wird, kann jede
Auslösung relativ langsam oder unvollständig erfolgen,
so daß die Hammerfeder in die Drucklage mit einer geringeren als der erforderlichenGeschwindigkeit und kinetischen Energie bewegt wird. Dies führt dazu, daß der Schlag nicht mehr stark genug ist, um die gewünschte Punktdichte
aufrecht zu erhalten. Auch die Rückbewegung der Hammerfe-

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der kann schwer zu erreichen sein, insbes. in der kurzen Zeitspanne, die erforderlich ist, um die Hammerbank für den nächsten Punktdruckvorgang über das Druckpapier vorzubereiten. Das Problem wird bei Hammerbänken um so schwieriger, bei denen die Anzahl der Hammer erhöht ist, und die Hammer selbst dichter beieinander angeordnet sind und einen kürzeren Hub ausführen, um noch höhere Druckgeschwindigkeiten zu erreichen. Diese Faktoren führen zu einer noch größeren Ungleichmäßigkeit des Betriebs in Abhängigkeit zu der Anzahl von Hämmern, die bei jedem Punktdruckvorgang ausgelöst werden.

Ungleichmäßige Hammerauslösekennlinien können auch auf andere Faktoren als die Änderung der Anzahl der ausgelösten Hammer zurückzuführen sein. Ein solcher gemeinsamer Faktor sind Änderungen der Betriebsspannung. Solche Änderungen können die Amplitude des den Hammerauslösespulen zugeführten Stroms auslösen und dadurch die Zeitsteuerung und Kraft der Hammerauslösung beeinflussen, wenn sich die Hammerbank zu den nächsten Punktdrucklagen bewegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Druckhammermechanismus der eingangs genannten Art so auszubilden, daß gleichmäßige Auslösekennlinien trotz Änderungen von Betriebsparametern der Hammerbank erreicht werden, die auftreten können, wenn unterschiedliche Anzahlen von Hämmern ausgelöst werden.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei diesem Druckhammermechanismus werden die Signale, die die Hammer auslösen, in direkter Beziehung zu einem sich ändernden Parameter wie der Anzahl der in der Bank ausgelösten Hämmer geändert. Es wurde festgestellt, daß

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eine Gleichmäßigkeit dadurch aufrechterhalten werden kann, daß die Spulen, die die Hämmer in einer bestimmten Ausführungsform auslösen, während einer Zeitperiode erregt werden, die der Anzahl der ausgelösten Hämmer direkt proportional ist. Die erhöhte Dauer der Auslöseerregung gleicht die wesentlichen Änderungen der magnetischen Eigenschaften der Hammerbank aus, wenn eine relativ große Anzahl von Hämmern gleichzeitig ausgelöst wird. Ungleichmäßigkeiten infolge von Änderungen der Betriebsspannung können durch Änderung der Dauer der Hammerauslöseerregung in direkter Beziehung zu der Betriebsspannung verringert werden.

Jeder Hammer hat eine Auslösespule, die mit einem von mehreren Treiberverstärkern verbunden ist. Die Treiberverstärker werden von zugehörigen Flip-Flops ein- oder ausgeschaltet, die mit den verschiedenen Stufen eines Schieberegisters verbunden sind, das die zu druckenden Seriendaten empfängt. Die Seriendaten bestehen aus einer Folge von Bits, die angeben, ob die aufeinanderfolgenden Hammer längs der Bank ausgelöst werden sollen oder nicht. Diese Bits, die eine Hammerauslösung bezeichnen, bewirken, daß das zugehörige Flip-Flop beim Anlegen eines Setzsignals gesetzt wird. Wenn ein Flip-Flop gesetzt ist, schaltet es den zugehörigen Treiberverstärker ein, um der jeweiligen Hammerauslösespule Strom zuzuführen. Der Strom der Auslösespule wird beim Rückstellen aller Flip-Flops beendet.

Das Zeitintervall zwischen dem Setzen ausgewählter Flip-Flops und dem Rückstellen aller Flip-Flops wird in direkter Beziehung zur Anzahl der auszulösenden Hämmer, die durch die Serienexngangsdaten bestimmt ist, geändert. Ein Zähler wird auf einen bestimmten Zählwert voreingestellt und zählt dann mittels jedes Bits der Serieneingangsdaten zurück, die eine Auslösung eines Hammers bezeichnen. Auf diese Weise zählt der Zähler von dem voreingestellten Wert durch einen zusätzlichen Wert zu-

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rück, der die Anzahl der auszulösenden Hämmer darstellt. Wenn die mit den Stufen des Schieberegisters, das Hammerauslösebits enthält, verbundenen Flip-Flops gesetzt werden, um die Erregung der zugehörigen Hammerauslösespulen zu bewirken, beginnt der Zähler in Abhängigkeit von Taktimpulsen vorwärts zu zählen. Wenn der Zähler einen bestimmten Wert erreicht, der sich durch den überlauf des Zählers ergibt, werden die Flip-Flops zurückgestellt, um die Zufuhr von Strom zu den Hammerauslösespulen zu beenden. Der voreingestellte Wert im Zähler unterscheidet sich von dem Uberlaufwert durch eine Größe, die notwendig ist, um die Auslösespule richtig zu erregen, wenn nur ein Hammer in der Bank ausgelöst wird. Jedes Rückwärtszählen über den voreingestellten Zählwert hinaus verlängert somit die Zufuhr von Auslösestrom um eine zusätzliche Größe, die notwendig ist, um die Auslösung von einem Hammer mehr in der Bank zu kompensieren.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Figuren 1 bis 8 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine perspektivische Darstellung der Hammerbank des Druckhammermechanismus,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Hammerbank in Fig. 1,

Fig. 3 eine B/H-Kurve,aus der die sich mit der Anzahl der in der Hammerbank der Fig. 1 ausgelösten Hämmer ändernden Magneteigenschaften hervorgehen,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Hammertreiberverstärkers und des zugehörigen Flip-Flops in der Hammerbank der Fig. 1,

Fig. 5A den Verlauf des der Hammerauslösespule von der Schaltung der Fig. 4 in Abhängigkeit von der Zeit

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zugeführten Stroms,

Fig. 5B den Verlauf der Spannung am Ausgang des Flip-Flops der Fig. 4 zur Erzeugung des Spulenstroms der Fig. 5A,

Fig. 5C den Verlauf der Kollektorspannung im Hammertreiberverstärker der Fig. 4,

Fig. 6 ein Diagramm, aus dem die direkte Beziehung zwischen der Anzahl der ausgelösten Hammer und der Dauer des Hammerauslöseimpulses hervorgeht,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Anordnung zur Änderung der Dauer des Auslösestromimpulses in Abhängigkeit von der Anzahl der ausgelösten Hammer, und

Fig. 8 den Verlauf verschiedener Signale zu Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung in Fig. 7.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Hammerbankanordnung 10 mit einer Hemmerbank 12, die parallel angeordnete, in Längsrichtung der Hammerbank 12 versetzte Hammer 14 aufweist. Die Hämmer 14 sind langgestreckte, magnetische Federelemente, die am unteren Ende längs einer Horizontalachse der Hammerbank 12 befestigt sind, und von denen jeder vertikal angeordnet ist und in ein bewegliches freies oberes Ende ausläuft. Jeder der Hämmer 14 verläuft etwa tangential zu einer Platte 16, die auf der gegenüberliegenden Seite eines Papiers 18 oder eines ähnlichen Druckmediums angeordnet ist und eine Unterlage zur Aufnahme des Stoßes der Hammer 14 bildet. Das Papier 18 wird von Federfingern 19 gegen die Platte 16 gedrückt. Jeder Hammer 14 hat eine Punktmatrix-Druckspitze 20, die nahe dem oberen Ende des Hammers angeordnet ist und senkrecht von der Oberfläche gegen das Papier 18 und ein benachbartes Farbband 22 verläuft.

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Die Spitzen 20 der aufeinanderfolgenden Hämmer 14 liegen längs einer bestimmten horizontalen Linie im wesentlichen radial zu dem benachbarten Bogen der ' gekrümmten Oberfläche der Platte 1.6 und bestimmen die Drucklinie bzw. -zeile. In der zurückgezogenen Stellung ist jede Spitze 20 etwas hinter der Vorderseite 24 einer Abdeckung 26 angeordnet. Beim Schlag verlaufen allein die Spitzen 20 durch Öffnungen 28 in der Vorderseite 24 der Abdeckung 26.

Die Hammerbank hat ein planares, gemeinsames Rückstellelement 30, das parallel und mit Abstand zu den Hämmern 14 an der den Spitzen 20 entgegengesetzten Seite angeordnet ist und einen gemeinsamen Rückstell-Magnetpfad für die Magnetkreise der Hammerbank 12 bildet. Einzelne Polstücke 32 sind parallel und mit Abstand längs des oberen Endes des gemeinsamen Rückstellelementes 30 angeordnet, erstrecken sich von diesem nach außen und berühren die oberen Enden der einzelnen Hämmer 14. Jeder Hammer 14 berührt in der zurückgezogenen Stellung das zugehörige Polstück 32 und befindet sich in dessen Magnetkreis. Hämmerauslösespulen 34 sind einzeln auf jedes Polstück 32 gewickelt, wobei AnschlußDeitungen der Spulen mit Anschlüssen und gedruckten Schaltkreisleitungen auf dem gemeinsamen Rückstellelement 30 verbunden sind. Externe Leitungen zu zugehörigen Kreisen sind miteinander in einem Leitungsstrang 36 verbunden, der sich von der Hammerbank 12 nach außen erstreckt. Der Strang 36 bewegt sich in Längsrichtung zusammen mit der Bewegung der Hammerbank 12 hin und her. Der Magnetkreis in der Hammerbank 12 hat auch einen gemeinsamen Permanentmagneten 38 in Form eines Stabes, der zwischen dem gemeinsamen Rückstellelement 30 und einem magnetischen Einsatz 40 angeordnet ist, der am festen unteren Ende jedes Hammers 14 angeordnet ist.

Die Hammerbank 12 betätigt durch Einzelauslösung die Federhämmer 14 aus der zurückgezogenen Stellung, in der

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die Hämmer 14 gegen die Polstücke 32 gehalten sind. Ein geschlossener Magnetkreis wird normalerweise durch den Permanentmagneten 38, das gemeinsame Rückstellelement 30, das Polstück 32, den Hammer 14 selbst und den Einsatz 40 gebildet.In der zurückgezogenen Stellung berührt die Spitze 20 das Farbband 22 nicht und befindet sich etwas hinter der Abdeckungsvorderseite 24, wie zuvor beschrieben. Das sich bewegende Farbband 22 liegt daher an der Vorderseite 24 an und läuft ohne wesentliche Reibungskraft am Papier 18. Wenn eine bestimmte Spule 3 4 erregt wird, wird das Magnetfeld in dem jeweiligen Kreis nahe dem freien Ende des zugehörigen Hammers 14 neutralisiert, und der Hammer 24 wird freigegeben. Die Federwirkung des Hammers 14 bewegt ihn mit einer bestimmten Geschwindigkeit und Laufzeit, so daß die Spitze 20 gegen das Farbband 22 und das darunterliegende Papier 18 schlägt. Bewegung und Kraft sind beide" vorbestimmbar und steuerbar, da sie nur auf die konstante Federkennlinie des Hammers 14 und seines Bewegungsabstandes zurückzuführen sind. Änderungen der Druckkraft können durch Änderung des Beendigungszeitpunktes der Erregungsimpulse und damit der Regenerationszeit der vom Permanentmagnet selbst ausgeübten Rückstellkraft hervorgerufen werden. Üblicherweise endet jedoch das den Impuls aufhebende Feld in Übereinstimmung mit dem Schlagzeitpunkt. Bei dem vorliegenden Beispiel beträgt die vollständige Zykluszeit etwa 670 Mikrosekunden. Der Hammer ist daher nach etwa 670 Mikrosekunden wieder für den nächsten Zyklus bereit, nachdem er auf das Papier geschlagen hat, in die zurückgezogene Stellung zurückgekehrt ist und den Ruhezustand erreicht hat.

Die Hochgeschwindigkeitsbewegung der einzelnen Hämmer 14 innerhalb der Hammerbank 12 erfolgt zusammen mit der kontinuierlichen Hin- xmd Herbewegung der Hammerbank Die Hammerbank 12 wird mit einer im wesentlichen trapezförmigen Geschwindigkeitsfunktion angetrieben. Die Hammerbank 12 arbeitet mit einer etwa konstanten Ge-

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schwindigkeit von z.B. 63,5 cm/sec, bei einem Druck mit 600 Zeilen pro Minute bei einer, bestimmten Dauer in einer Richtung und ändert die Geschwindigkeit mit etwa konstanter Rate, bis sie sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt hat, wiederum mit etwa konstanter Geschwindigkeit, usw. Bei jeder der mit etwa konstanter Geschwindigkeit erfolgenden Bewegungen werden aufeinanderfolgende Punkte für jedes von mehreren Zeichen seriell längs der bestimmten Punktdruckstellen für diese horizontale Zeile eines Zeichens gedruckt.

Bei üblichen Druckern werden die Hammerauslösespulen wie die Spulen 34 in der Hammerbank 12 in Fig. 1 und 2 von einem Stromimpuls fester Dauer erregt, die so gewählt ist, daß die einzelnen Hammer optimale Arbeitskennlinien haben. Es wurde festgestellt, daß sich solche Kennlinien entsprechend der Anzahl der ausgelösten Hammer bei einer bestimmten Punktlage der Hammerbank 12 ändern. Solche Änderungen sind auf Änderungen der Magnetkennlinien der Hammerbank 12 zurückzuführen, wenn verschiedene Anzahlen von Hämmern ausgelöst werden. Je größer die Anzahl der ausgelösten Hämmer ist, desto geringer ist die Auslösekraft an den einzelnen Hämmern und umgekehrt. Wenn daher alle oder etwa alle Hammer der Hammerbank 12 in einer bestimmten Punktlage ausgelöst werden, kann das entgegenwirkende Magnetfeld, das durch die Erregung der Spulen 34 erzeugt wird, kaum mehr oder sogar nicht mehr ausreichen, um die Hämmer so auszulösen, daß sie sich mit der erforderlichen Geschwindigkeit und Schlagkraft in die Schlagstellung bewegen. Wenn dagegen der Erregungsstromimpuls für die Hämmerauslösespulen 34 so gewählt wird,daß sich optimale Auslösekennlinien ergeben, wenn weit mehr als einige der Hämmer ausgelöst werden, tritt ein anderer Effekt auf, wenn nur einer oder wenige Hammer ausgelöst werden. In diesem Falle können die Hämmer richtig ausgelöst werden. Der Hammerauslösestrom kann jedoch während des Schlages und eines Teils des Rückpralls

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andauern, so daß die Rückbewegung des Hammers verzögert wird und er für die mögliche Auslösung in der nächsten Punktlage nicht bereit ist.

Die sich ändernden Hammerauslösekennlinien, die sich ergeben, wenn untersehiedliche Anzahlen von Hämmern in der Bank ausgelöst werden, können bei Druckern mit relativ geringer Leistung tolerierbar oder sogar unbedeutend sein, und sogar bei Druckern, die mit Geschwindigkeiten von 300 Zeilen pro Minute mit einer Bank von bis zu 44 Hämmern arbeiten. Das Problem wird jedoch bei Druckern mit höherer Leistung wie solchen, die mit Geschwindigkeiten von etwa 6 00 Zeilen pro Minute oder mehr zu drucken in der Lage sind und größere Anzahlen von Hämmern wie 66 Hämmer in einer Bank haben, erheblich größer. In diesen Fällen wirken sich die Änderungen der Auslösekennlinien infolge der dichten Anordnung einer größeren Anzahl von Hämmern stärker aus. Änderungen der Auslösekennlinien können auch durch eine kürzere und kritischere Bewegungsbahn und -zeitsteuerung für die Hammerdruckspitze beeinträchtigt werden.

Fig. 3 zeigt eine B/H-Kurve, aus der die wesentlichen Änderungen der Belastungslinie der magnetischen Eigenschaften der Hammerbank hervorgehen, wenn große Anzahlen von Hämmern bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten verwendet werden. Die Kurve der Fig. 3 entspricht der Hammerbank 12 der Fig. 1 und 2 mit 66 Hämmern, die mit einer Geschwindigkeit arbeitet, die zum Drucken von 600 Zeilen pro Minute erforderlich ist,Eine erste Linie 50 stellt die Belastungslinie dar, wenn nur ein Hammer bei einer bestimmten Punktlage für die Hammerbank ausgelöst wird. Eine zweite Linie 52 zeigt die Belastungslinie, wenn alle Hammer in der Hammerbank gleichzeitig bei einer bestimmten Punktlage ausgelöst werden. Es ist ersichtlich, daß die Änderung in der Belastungslinie zwischen der Linie 50 und der Linie 52 erheblich ist. Eine Linie 54 stellt die Entmagnetisierungskurve des

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gemeinsamen Permanentmagneten 38 dar, wenn der Magnet aus Keramikmaterial besteht. Die Schnittpunkte der Belastungslinienextrema 50 und 5 2 mit der Entmagnetisierungskurve 54 ergeben Werte H₁ bei dem Extrem, wenn nur ein Hammer ausgelöst wird, und H„ beim anderen Extrem, wenn alle Hämmer ausgelöst werden. Es ist ersichtlich, daß H und H„ erheblich verschieden sind.

Fig. 4 zeigt einen typischen Treiberverstärker 6 0 und ein zugehöriges Schaltglied bzw. Flip-Flop 62 zur Erregung einer der Hammerauslösespulen 34. Wenn ein Flip-Flop 62 gesetzt wird und anzeigt, daß die Spule erregt werden soll, wird das Ausgangssignal des Flip-Flops 62, das über einen Widerstand 64 mit der Basis eines Transistors 66 verbunden ist, hoch, um den Transistor 66 in den leitenden Zustand vorzuspannen. Der Emitter des Transistors ist an Masse, und der Kollektor ist über die Spule 34 mit einem positiven Spannungsquellenanschluß verbunden. Der Kollektor des Transistors ist auch mit dem Anschluß 68 über eine Diode 7 0 und eine Zener-Diode 7 2 verbunden, die in Reihe geschaltet sind. Wenn der Transistor 66 durch das Ausgangssignal der Flip-Flops 62 in den leitenden Zustand vorgespannt wird, fällt die Kollektorspannung von +V aud Masse und bleibt auf diesem Wert, bis das Ausgangssignal des Flip-Flops 62 niedrigt wird, so daß der Strom zur Basis des Transistors 66 dadurch unterbrochen wird. Wenn das Ausgangssignal des Flip-Flops niedrig wird, und der Transistor 66 dadurch gesperrt wird, steigt die Kollektorspannung auf einen Wert gleich +V plus die Abschneidspannung der Zener-Diode 72, und fällt dann allmählich auf den Wert +V ab. Die Kollektorspannung des Transistors 66 ist in Fig. 5C gezeigt.

Fig. 5A zeigt den Strom durch die Hammerauslösespule der Fig. 4 als Funktion der Spannung des Ausgangssignals

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des Flip-Flops 62 der Fig. 4, das Fig. 5B zeigt. Wenn das Ausgangssignal des Flip-Flops 62 hoch wird, wie am Punkt 80 in Fig. 5B, beginnt der Strom durch die Spule 34 anzusteigen. Wenn das Ausgangssignal des Flip-Flops während einer Periode t. hoch bleiben kann, dann fällt das Ausgangssignal des Flip-Flops am Punkt 82, und der Spulenstrom beginnt in gerader Linie abzunehmen, wie die gestrichelte Linie 84 zeigt. Wenn das Flip-Flop-Ausgangssignal während eines größeren Zeitintervalls t„ hoch bleiben kann, um am Punkt 86 zu enden, dann steigt der Spulenstrom weiter über die Abschneidspannung 82 am Ende von t , bis der Punkt 86 erreicht ist, worauf der Spulenstrom etwa linear abnimmt, wie die Linie 88 zeigt.

Es wurde erkannt, daß das Zeitintervall zwischen dem Setzen und Rückstellen des Flip-Flops 6 2 die Größe und Dauer des Stroms direkt ändert, der der Hammerauslösespule 34 zugeführt wird. Weiter wurde erkannt, daß gleichmäßige Hammerauslösekennlinien zu einer etwa linearen Beziehung zwischen der Anzahl der ausgelösten Plämmer und der Dauer des Stromimpulses der HammerauslÖsespule führt, wie Fig. 6 zeigt. Fig. 6 ist ein Diagramm der Auslösestromdauer, die zur Erzielung gleichmäßiger Auslösekennlinien für unterschiedliche Anzahlen von ausgelösten Hämmern erforderlich ist. t₁ stellt die minimale Zeit dar, während der das Flip-Flop gesetzt sein muß, um einen Hammer mit den gewünschten Auslösekennlinien auszulösen. Beim anderen Extrem stellt t„ das Zeitintervall dar, während dem das Flip-Flop gesetzt sein muß, um einen ausreichend großen Strom der Auslösespule zuzuführen, so daß die gleichen erforderlichen magnetischen Eigenschaften aufrechterhalten werden, wenn alle 6 6 Hämmer in der Hammerbank gleichzeiitg ausgelöst werden.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Schaltung zur Erregung der verschiedenen Hammerauslösespulen 34 der Hammerbank

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12, um gleichmäßige Auslösekennlinien aufrecht zu halten. Die Schaltung der Fig. 7 ändert die Dauer des Ausgangsstroms des Flip-Flops 6 2 zwischen t und t₂ in direkter Proportionalität zur Anzahl der auszulösenden Hämmer bei einer bestimmten Punktlage für die Hammerbank 12. Die Schaltung der Fig. 7 erreicht dies durch Prüfen der Seriendaten für jede Punktlage der Hammerbank, um die Anzahl der auszulösenden Hämmer zu bestimmen und dann das Zeitintervall zwischen dem Setzen der jeweiligen Flip-Flops und dem Zurückstellen der Flip-Flops in direkter Beziehung dazu zu ändern.

Die Schaltung der Fig. 7 hat ein Schieberegister 94 mit einem Eingang 96, der die Seriendaten für jede Punktlage der Hammerbank 12 empfängt. Die Seriendaten bestehen aus einer Serienfolge von 66 Bits, von denen jedes den Zustand eines der 66 verschiedenen Hämmer der Hammerbank 12 für eine bestimmte Punktlage der Hammerbank darstellt. Jedes Bit gibt daher an, ob ein bestimmter Hammer ausgelöst werden soll oder nicht. Die Bits werden seriell durch 66 verschiedene Registerstufen verschoben, die das Schieberegister 94 umfaßt, und zwar unter der Steuerung eines Schiebetaktsignales, das auf den Eingang 98 des Schieberegisters 94 gegeben wird.

Die Arbeitsweise der insoweit beschriebenen Schaltung der Fig. 7 ist an Hand der entsprechenden Signalverläufe der Fig. 8 besser verständlich. Es wird zunächst auf das Schiebetaktsignal Bezug genommen; es ist ersichtlich, daß 66 Schiebetaktimpulse vorgesehen sind, um die 66 Bits der Seriendaten in das Schieberegister 94 zu laden. Die 66 Bits werden in das Schieberegister 94 während eines Ladeintervalls geladen, in dem ein Ladesignal, das ebenfalls Fig. 8 zeigt, von einem NICHT-Ladezustand in einen Ladezustand übergeht. Die Seriendaten bestehen, wie gezeigt, aus einer Reihe kurzer vertikaler Impulse, die diejenigen Bits darstellen, die eine Hammerauslösung bezeichnen.

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Wenn das Schieberegister 94 mit den Seriendaten geladen worden ist, ist das Ladeintervall beendet. Gleichzeitig wird ein Setzsignal, das Fig. 8 zeigt, auf die Flip-Flops 62 gegeben, um diejenigen der 66 Flip-Flops zu setzen, die mit einer Stufe des Schieberegisters 94 verbunden sind, die ein Hammerauslösebit speichern. Das Setzsignal wird auf den Setzeingang 100 der Flip-Flops 62 gegeben. Jedes der Flip-Flops 62, das gesetzt wurde, betätigt einen der zugehörigen 66 Hammertreiberverstärker 60 in der zuvor an Hand der Fig. 4 beschriebenen Weise, um die Erregung der zugehörigen Hammerauslösespule 3 4 zu beginnen. Die Erregung der Auslösespulen 34 dauert an, bis das Ausgangssignal jedes der gesetzten Flip-Flops nach Anlegen eines Rückstellsignals an alle Flip-Flops am Eingang 102 niedrig wird. Das Zeitintervall zwischen dem Setzen und Rückstellen der Flip-Flops 62 wird von einem Zähler 104 in Verbindung mit zwei UND-Gliedern und 108 bestimmt. Der Zähler 104 erzeugt ein Rückstellsignal für die Flip-Flops 62, wenn er einen vorbestimmten Wert erreicht, der durch den Überlaufzustand dargestellt wird. Am Beginn des Ladeintervalls, in dem die Seriendaten in dcLS Schieberegister 94 geladen werden, wird der Zähler 104 durch das Anlegen eines Signals an seinen Voreinstelleingang 110 voreingestellt. Dieses Signal am Eingang 110 zählt den Zähler 104 auf einen voreingestellten Zählwert zurück, der sich von dem vorbestimmten bzw. überlaufzustand-Zählwert, bei dem das Flip-Flop-Rückstellsignal auftritt, um einen Wert entsprechend einem Wert klexner als t unterscheidet, t stellt die Dauer des Flip-Flop-Ausgangsstroms dar, der erforderlich ist, wenn ein Hammer ausgelöst werden soll. Nach der Voreinstellung durch einen Impuls wie in Fig. 8 zählt der Zähler 104 weiter entsprechend der Anzahl der auszulösenden Hammer zurück. Das UND-Glied 106 hat einen Ausgang 112, der mit einem Rückwärtszähleingang 114 des Zählers 104 verbunden ist. Das UND-Glied 106 hat einen ersten Eingang 116, der die Schiebetaktimpulse empfängt, und einen zweiten Eingang 118, der die Seriendaten empfängt.

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Die Schiebetaktimpulse aktivieren den Eingang 116 des UND-Gliedes 106,da sie jeweils während des Ladeintervalls auftreten. Dadurch kann das UND-Glied 106 jedes Bit der Seriendaten, die eine Hammerauslösung bezeichnen, zum Rückwärtszähleingang 114 übertragen, so daß der Zähler 104 um eine Einheit beim Empfang jedes eine Hammerauslösung bezeichnenden Bits zurückzählt.

Wenn alle Seriendaten in das Schieberegister 9 4 geladen worden sind, enden die Schiebetastimpulse, so daß das UND-Glied 106 gesperrt wird. Gleichzeitig fällt das Ladesignal auf den NICHT-Ladezustand, so daß ein erster Eingang 120 des UND-Glieds 106 aktiviert wird, das einen Ausgang 122 hat, der mit einem Vorwärtsζähleingang 124 des Zählers 104 verbunden ist. Das UND-Glied 108 hat einen zweiten Eingang 126, der Taktimpulse empfängt, die Fig. 8 zeigt. Wenn der Eingang 120 des UND-Glieds 108 durch den NICHT-Ladezustand aktiviert ist, überträgt das UND-Glied 108 die Taktimpulse, damit der Zähler 104 vorwärts zählt. Zähler 104 zählt in Abhängigkeit von den Taktimpulsen vorwärts, bis er überläuft und das Rückstellsignal für die Flip-Flops 62 erzeugt. Das Taktsignal, das in Fig. 8 willkürlich mit einer Frequenz gleich der halben Frequenz der Schiebetaktimpulse gezeigt ist, hat keine besondere Beziehung zu den Schiebetaktimpulsen. Statt dessen wird die Taktfrequenz unter Berücksichtigung des Bereichs des Zählers 104 und der Stromimpulsdauer gewählt, die erforderlich sind, um t , t_ und Werte dazwischen zu erreichen.

Der Zähler 104 in Verbindung mit den UND-Gliedern 106 und 108 ändert somit die Dauer des ErregungsStroms für die Auslösespulen in direkter Proportionalität zur Anzahl der ausgelösten Hämmer. Der Zähler 104 wird auf einen Wert eingestellt, der um eine Einheit niedriger als der für t₁ erforderliche Zählstand ist. Der Zähler wird dann schrittweise,bei diesem speziellen Beispiel in der

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Abwärtsrichtung, durch diejenigen Bits der Seriendaten geschaltet, die eine Hammerauslösung darstellen. Der Zähler zählt somit auf einen Wert zurück, der die Stromimpulsdauer darstellt, die erforderlich ist, um gleichmäßige Auslösekennlinien für eine Anzahl von auszulösenden Hämmern zu bewirken, wie sie durch die Seriendaten angegeben sind. Die erforderliche Stromimpulsdauer wird danach dadurch erreicht, daß der Zähler bis zum Überlaufzustand vorwärts zählt.

Die Dauer des Hammerauslösestroms kann somit geändert werden, um andere Variablen zusätzlich zu der sich ändernden Anzahl der ausgelösten Hammer zu kompensieren. z.B. kann das Papier 18 ein einzelnes Papierblatt oder in bestimmten Fällen ein Stapel von Blättern mit Kohlepapier oder dergl. dazwischen sein. In letzterem Falle kann es erforderlich sein, die Dauer des Spulenauslösestroms zu ändern, um eine größere erforderliche Schlagkraft zu erzeugen, ebenso wie die kürzere Bewegungsbahn jedes Hammers zwischen der zurückgezogenen Stellung und dem ersten Blatt des Papierblattstapels zu kompensieren, auf das der Hammer trifft.

Bei einer bestimmten Anzahl von auszulösenden Hämmern können sich die Auslösekennlinien mit der Änderung der Betriebsspannung ändern. Dies kann durch Verlängerung der Dauer des Hammerauslösestroms korrigiert werden, um eine Verringerung der Betriebsspannung zu kompensieren. Fig. 4 zeigt eine Schaltung, die dem Treiberverstärker 60 zur Vervollständigung zugefügt werden kann. Der Eingang eines Spannungs/Frequenz-Wandlers 130 liegt über einen Widerstand 132 an Masse und ist mit dem +V-Spannungsquellenanschluß 68 über einen Widerstand 134 verbunden, um Änderungen der Betriebsspannung +V zu kontrollieren. Das Ausgangssignal des Wandlers 130, das eine sich als Funktion der Eingangsspannung ändernde Frequenz ist, wird als Taktsignal in der Schaltung der Fig. 7 verwendet. Die Schaltung der Fig„7 ist so abge-

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wandelt, daß bei der Voreinstellung des Zählers 104 das Taktsignal des Spannungs/Frequenz-Wandlers 130 vorwärtszählt. Wenn der Zähler 104 überläuft, werden die Flip-Flops 62 in der zuvor beschriebenen Weise zurückgestellt. Wenn sich die Betriebsspannung +V erhöht, nimmt die Taktfrequenz, die vom Wandler 130 erzeugt wird, zu, so daß die Zeit verkürzt wird, die der Zähler 104 benötigt, um von dem voreingestellten Wert bis zum Überlauf zu zählen; dadurch verkürzt sich auch die Dauer des Hammerauslösestroms. Eine Abnahme von+V verringert dagegen die Taktfrequenz, um die Zeit zu verlängern, die der Zähler 104 benötigt, um von dem voreingestellten Wert aus vorwärtszuzählen, so daß die Dauer des HammerauslöseStroms vergrößert wird.

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30. September 1980 Vg/Bö

Druckhammermechanismus für einen Punktmatrixdrucker

{ 1. I Druckhammermechanismus für einen Punktmatrixxrrucker, bestehend aus einer hin- und herbeweglichen Hammerbank, die längs einer Druckzeile angeordnet ist und Hammer aufweist, von denen jeder ein Punktdruckelement zum Drucken eines Punktes aufweist, wenn der Hammer betätigt wird, einer gesonderten Antriebsvorrichtung für jeden Hammer zur Betätigung des zugehörigen Hammers, einer Einrichtung zur periodischen Erzeugung von Daten, die die einzelnen,zu betätigenden Hammer angeben_/ und einer auf die Daten zur Ansteuerung der jedem zu betätigenden Hammer zugeordneten Antriebsvorrichtung ansprechenden Einrichtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (94, 130) zur Kontrolle eines veränderbaren Parameters der Hammerbank (12), um die Betätigungskennlinien der Hämmer (14) zu beeinflussen, und dadurch daß die Antriebsvorrichtung (32, 34) eine Einrichtung

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Bayerische Vereinsbank München,Kto.-Nr.882495 (BLZ 70020270) · Deutsche Bank München,Kto.-Nr.82/08050 (BLZ 70070010)

Postscheckamt München. Kto.-Nr. 1633 97- 802 (BLZ 700 100 80)

ORIGINAL INSPECTED

- ² - 3036S1ί

(104, 106, 108) zur Änderung der Dauer der Ansteuerung jeder einem zu betätigenden Hammer (14) zugeordneten Antriebsvorrichtung (32, 34) entsprechend dem von der Kontrolleinrichtung kontrollierten veränderbaren Parameter aufweist.
2. Druckhammermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Parameter die Betriebsspannung für jede gesonderte Antriebsvorrichtung (32, 34) ist.
3. Druckhammermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Parameter die Anzahl der zu betätigenden Hämmer (14) ist.
4. Druckhammermechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antriebsvorrichtung (32, 34) einen Treiberverstärker (60) aufweist, der mit dem zugehörigen Hammer (14) gekoppelt ist, sowie ein Flip-Flop (62), um den Treiberverstärker zu erregen, wenn es gesetzt ist, und dessen Erregung zu unterbrechen, wenn es zurückgestellt ist, und dadurch daß die Einrichtung (104, 106, 108) zur Änderung der Ansteuerdauer das Zeitintervall zwischen dem Setzen und dem Rückstellen jedes Flip-Flops (62), das einem zu betätigenden Hammer zugeordnet ist, in direkter Proportionalität zur Anzahl der zu betätigenden Hammer ändert.
5. Druckhammermechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung der Ansteuerdauer einen Zähler (104), eine Einrichung zur Voreinstellung des Zählers auf einen Voreinstellwert, der ein minimales Zeitintervall zwischen dem Setzen und Rückstellen jedes Flip-Flops (62) darstellt, und eine Einrichtung zur Änderung des Voreinstellwertes im Zähler in Abhängigkeit

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von den Daten aufweist.
6. Druckhammermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderte Antriebsvorrichtung (32, 34), die jedem Hammer zugeordnet ist, eine Spule (34) aufweist, die mit dem Hammer magnetisch gekoppelt ist und den Hammer bei Erregung aus der zurückgezogenen Stellung freigibt.
7. Druckhammermechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Daten zur Ansteuerung der Antriebsvorrichtung (32, 34), die jedem Hammer zugeordnet ist, ansprechende Einrichtungen einen gesonderten Treiberverstärker (60) aufweist, der mit jeder Spule (34) verbunden ist, ein gesondertes Flip-Flop (62), das mit jedem Treiberverstärker verbunden ist, sowie ein Schieberegister (94) mit mehreren Stufen, von denen jede mit einem der Flip-Flops verbunden ist, wobei das Schieberegister (94) die Daten empfängt, und dadurch daß die Einrichtung (104, 106, 108) zur Änderung der Dauer der Ansteuerung jeder Antriebsvorrichtung (32, 34) ausgewählte Flip-Flops entsprechend den vom Schieberegister empfangenen Daten setzt und alle Flip-Flops nach einer gewählten Zeitperiode oder nach dem Setzen der ausgewählten Flip-Flops zurückstellt, wobei die gewählte Zeitper'iode zur Gesamtanzahl der durch in den Daten angegebenen, auszulösenden Hämmer direkt proportional ist.
8. Druckhammermechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung der Dauer der Ansteuerung jeder Antriebsvorrichtung (32, 34) einen Zähler (104), eine Einrichtung zur Voreinstellung des Zählers, damit dieser bis zu einer gewählten Zahl zählt, eine auf den Empfang der Daten durch das Schieberegister ansprechende Einrichtung, damit der Zähler entsprechend der Anzahl der von den Daten angegebenen und auszulösenden Hammer

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rückwärts zählt, sowie eine Einrichtung aufweist, um den Zähler zu veranlassen, mit dem Zählen beim Setzen der ausgewählten Flip-Flops zu beginnen, und dadurch, daß die Einrichtung zum Rückstellen aller Flip-Flops diese zurückstellt, wenn der Zähler überzulaufen beginnt.
9. Druckhammermechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ansteuerung der Antriebsvorrichtung (32, 34), die jedem zu betätigenden Hammer zugeordnet ist, Flip-Flops (62) aufweist, von denen jedes mit einer der Antriebsvorrichtungen verbunden ist, ein Schieberegister (94) mit mehreren Stufen, von denen jede mit einem der Flip-Flops verbunden ist, einen Zähler (104), der auf eine gewählte Zahl voreinstellbar ist, eine Einrichtung, die dem Schieberegister Seriendaten zuführt, die Hinweismerkmale der zu erregenden Hammerauslösespulen (34) aufweist, eine auf die Übertragung der Seriendaten zum Schieberegister ansprechende Einrichtung, um den Zähler in einer ersten Richtung von der gewählten Zahl aus entsprechend der Anzahl der Hinweismerkmale der zu erregenden Hammerauslösespulen, die in den Seriendaten enthalten sind, zu schalten, eine Einrichtung, um jedes Flip-Flop zu setzen, das in einer Stufe des Schieberegisters enthalten ist, das ein Hinweismerkmal· einer zu erregenden Hammerauslösespule enthält, eine auf das Setzen jedes Flip-Flops zum Schalten des Zählers in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten ansprechende Einrichtung, und eine Einrichtung zum Rückstellen der Flip-Flops, wenn der Zähler eine vorbestimmte Zahl erreicht.
10. Druckhammermechanismus nach Anspruch-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Schalten des Zählers in einer ersten Richtung ein Schiebetaktsignal· dem Schieberegister (94) und einem UND-Glied (106) zuführt, dessen Ausgang mit dem Zähler (104) verbunden ist, dessen einer Eingang die

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dem Schieberegister zugeführten Seriendaten empfängt und dessen anderer Eingang das Schiebetaktsignal empfängt, und daß die Einrichtung zum Schalten des Zählers in einer zweiten Richtung ein zweites UND-Glied (108) aufweist, dessen Ausgang mit dem Zähler verbunden ist, dessem einen Eingang ein Taktsignal und dessem anderen Eingang ein Signal zugeführt wird, wenn die Seriendaten dem Schieberegister nicht zugeführt werden.

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