DE3106434A1

DE3106434A1 - Punktmatrixdrucker

Info

Publication number: DE3106434A1
Application number: DE19813106434
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Yamato Kanagawa Hanagata
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-02-22
Filing date: 1981-02-20
Publication date: 1982-01-28
Also published as: JPH0340717B2; US4693618A; DE3106434C2; JPS56117664A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Punktmatrixdrucker, insbesondere auf einen Punktmatrixdrucker, bei dem die. Versetzung des Druckkopfs durch einen Schrittmotor erfolgt.

Bei Nadeldruckern und Thermodruckern werden häufig Druckköpfe verwendet, in denen die Druckelemente vertikal in einer Linie ausgerichtet sind.

Fig. 1 zeigt die Anordnung eines herkömmlichen Thermodruckers mit derart vertikal ausgerichteten Heizelementen. Auf einein auf einem horizontalen Gleitelement 2 gleitenden Schlitten 3 ist ein Thermokopf 1 befestigt, der derart positioniert ist, daß er an einer Anschlagplatte 6 anliegt, die sich quer unter einem zu bedruckenden Blatt 5, das von einer Vorratsrolle 4 abgezogen wird, erstreckt.

Der Schlitten 3 ist mittels eines Befestigungsglieds 3a an einem Endlosriemen 9, der zwischen Riemenscheiben 7 und 8 gespannt ist, befestigt. Die Riemenscheibe 8 ist an einer Riemenscheibe 9 größeren Durchmessers koaxial befestigt. Die Riemenscheibe

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steht über einen Riemen 14 mit einer auf der Ausgangswelle 12 eines Gleichstrommotors 11 befestigten Riemenscheibe 13 in Verbindung. Auf der Welle 12 und unterhalb der Riemenscheibe 13 ist eine Schlitzscheibe 15 befestigt, die in vorbestimmten Winkelabständen Radialschlitze 16 aufweist. Um die Schlitzscheibe 15 ist ein Photokoppler 17 angeordnet, um die Winkelstellung der Ausgangswelle 12 zu erfassen.

Aus dem in Fig. 2 dargestellten Impulsdiagramm geht hervor, daß die an den Thermokopf 1 als Druckbefehlssignale zu gebenden Heizimpulse synchron zu den AusgangsSignalen des Photokopplers 17 erzeugt werden.

Der oben erläuterte Drucker eignet sich für die kontinuierliche Schlittenversetzung in einer Linie, ist jedoch ungeeignet für eine intermittierende Schlittenbewegung, was zurückzuführen ist auf die Eigenheiten des Gleichstrommotors. Aus diesem Grunde wurde ein Schrittmotor als Antriebsquelle verwendet, um sowohl kontinuierlich als auch intermittierend drucken zu können; dabei werden die Schlitzscheibe 15 und der Photokoppler 17 naturgemäß überflüssig.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen den Erregungsphasen des Schrittmotors, der Schlittenbewegung und den Heizimpulsen, wobei der Schlitten in Abhängigkeit jedes Steuerimpulses ver-

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setzt wird, wobei das Vibrationsmuster jedesmal wiederholt wird. Folglich können die Heizimpulse synchron zu den an den Schrittmotor zu liefernden Impulsen erzeugt werden.

Die jüngsten Portschritte in der Thermokopf-Technologie haben es ermöglicht, mit Impulsen einer Dauer von 0,5 ms und einem Intervall von 1 ms zu drucken, was zehn mal schneller ist als die zuvor in Erwägung gezogenen Grenzen der Impulsdauer von 5 ms und des Impulsintervalls von 10 ms. Um einer derart hohen Druckgeschwindigkeit Rechnung zu tragen, muß der Schrittmotor mit Impulsen eines Intervalls von 1 ms oder einer Impulsrate von 1000 Impulsen pro Sekunde angetrieben werden. Da der Schritt- * motor bei höherer Geschwindigkeit ein geringeres Ausgangs-Drehmoment liefert, wird daher ein aufwendigerer Schrittmotor mit erhöhter Leistungsaufnahme benötigt, um ein höheres Drehmoment und einen höheren Frequenzgang zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Punktmatrixdrucker anzugeben, der das Hochgeschwindigkeitsdrucken mit einem relativ billigen Schrittmotor ermöglicht, wobei dennoch eine Leistungsfähigkeit beibehalten wird, die bisher nur durch einen aufwendigen Schrittmotor erzielt werden konnte.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bei dem erfindungsge- * mäßen Punktmatrixdrucker wird die seitliche Druckposition in

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den Druckmatrizen synchron mit den Impulsen für verschiedene Erregungsphasen des Schrittmotors bestimmt, wobei Druckimpulse für wenigstens zwei Punkte innerhalb derselben Erregungsphase des Schrittmotors erzeugt werden.

Im folgenden wird- die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen, von einem Gleichstrommotor angetriebenen Thermodruckers,

Fig. 2 ein Impulsdiagramm, das die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen des Photokopplers und den Heizimpulsen des in Fig. 1 dargestellten Druckers verdeutlicht,

Fig. 3 ein Impulsdiagramm, das die Steuerungsmethode eines herkömmlichen, durch einen Schrittmotor angetriebenen Thermodruckers verdeutlicht,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht-eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein von einem erfindungsgemäßen Drucker gedrucktes Zeichen,

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Fig. 6 ein Impulsdiagramm, das die Steuerungsmethode für den erfindungsgemäßen Drucker darstellt, und

Fig. 7 eine Schaltungsskizze einer Schaltung zum Erzeugen von Steuerimpulsen und Heizimpulsen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 entsprechende Teile.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein herkömmlicher Schrittmotor 18, der sich nicht durch spezielle Genauigkeit auszeichnet, als Antriebsquelle verwendet. An eine Ausgangswelle 19 des Schrittmotors ist eine Riemenscheibe 20 befestigt, die über einen Riemen 14 die Riemenscheibe 10 antreibt, wobei durch die Größe der Riemenscheiben 8, 10 und 20 eine Geschwindigkeitsherabsetzung von 1/2 erzielt wird.

Fig. 5 zeigt als Beispiel das von einer 5 χ 7-Punktmatrix gedrucktes Zeichen "T". Bet diesem Zeichen sind die Positionen der sieben vertikal untereinanderliegenden Punkte durch die Heizelemente des Thermokopfs bestimmt, während die Positionen der horizontal angeordneten fünf Punkte durch die Schlittenversetzung bestimmt sind.

Fig. 6 ist ein Impulsdiagranun, das die Beziehung zwischen den

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Erregungsphasen des Schrittmotors 18, der Impulsdauer, der Schlittenbewegung und den Heizimpulsen verdeutlicht.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die an den Schrittmotor 18 angelegten Impulssignale variierende Impulslängen auf. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, hat der erste Steuerimpuls eine Dauer von 3 ms, während der zweite und dritte Steuerimpuls eine Dauer von 2 ms haben; der vierte Steuerimpuls wiederum hat eine Dauer von 3 ms. Derartig variierende Impulsdauern der vier Steuerimpulse stellen ein Merkmal der vorliegenden Erfindung dar.

Zurückzuführen ist dies auf die Tatsache, daß wenigstens ein längerer Impuls für die Beschleunigung benötigt wird, bevor eine konstante Geschwindigkeit erreicht ist, um gegen die erhöhte Trägheit des Rotors des Schrittmotors 18 und des Schlittens 3 einen hochschnellen Antrieb zu erhalten. Der zweite und dritte Steuerimpuls mit einer Dauer von jeweils 2 ms ergeben eine quasi-lineare, kontinuierliche Schlittenversetzung mit herabgesetzter Vibration im Vergleich zu der Schlittenbewegung bei der in Fig. 3 dargestellten herkömmlichen Konstruktion, weil die Impulse kürzerer Dauer die Schlittenversetzung zu der nachfolgenden Position veranlassen, bevor die Vibration hervorgerufen werden kann.

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Der vierte Steuerimpuls wiederum ist mit 3 ms länqer, um den Schlitten 3 aus der schnellen Bewegung zu verzögern.

Die Heizimpulse P1, P3 und P5 werden synchron mit dem zweiten, dritten bzw. vierten Steuerimpuls des Schrittmotors erzeugt, und es gibt zusätzlich erzeugte Heizimpulse P2 und P4 zwischen den Helzlmpulsan P1 und P3, bzw. zwischen den Hei ζ impuls en P's und P5.

Der dem ersten dem Schrittmotor zugeführten Steuerimpuls entsprechende Heizimpuls fehlt, um einen Zwischenraum zwischen benachbarten Zeichen zu schaffen. Die Heizimpulse P2 und P4, die zwischen dem zweiten und dritten dem Steuermotor mit einem Intervall von 2 ms zugeführten Steuerimpuls liegen, sind nicht exakt in der Mitte zwischen den Heizimpulsen P1 und P3, bzw. P3 und P5 positioniert, sondern etwas versetzt. Wie aus der in Fig. 6 dargestellten Kurve hervorgeht, ist die Versetzung des Schlittens fast linear, es ist jedoch noch eine geringe Schwankung vorhanden, so daß die zeitliche Steuerung der Heizimpulse P2 und P4 nach Maßgabe der auf dieser Kurve basierenden Berechnungen versetzt ist, wodurch die seitlich angeordneten fünf Punkte gleichförmig um eine Strecke 1 beabstandet sind, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, um einen Punktmatrixdruck extrem guter Qualität zu erhalten, bei dem die Punkte in horizontaler Richtung völlig gleichförmig beabstandet sind.

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Als Beispiel werden beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Impulse P2 und P 4 1,1 ras nach dem zweiten Steuerimpuls erzeugt, d. h., 0,1 ms hinter der Mitte, die bei 1 ms zwischen dem zweiten und dritten, um 2 ms beabstandeten Steuerimpuls liegen, um eine gleichförmige Verteilung der Punkte in horizontaler Richtung nach Maßgabe des Bewegungsablaufs des Schlittens zu erhalten. Auf diese Weise wird eine zufriedenstellende Druckqualität erreicht, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.

Wie man ebenfalls aus Fig. 6 ersieht, werden sowohl die synchron bezüglich der Steuerimpulse für den Schrittmotor erzeugten Heizimpulse P1, P3 und P5 als auch die dazwischenliegenden Heizimpulse P2 und P4 während der Verschiebung des Schlittens erzeugt und dem Thermokopf 1 zugeführt, so daß die gedruckten Punkte im Prinzip durch die Synthese der Bewegungsbahn des Schlittens und der Stellung der Heizelemente gebildet werden, aufgrund der kurzen Impulsdauer von 0,5 ms jedoch erscheinen die gedruckten Punkte in der Tat kreisförmig.

Fig. 7 zeigt eine Schaltung zum Erzeugen der an den Schrittmotor 18 zu gebenden Steuerimpulse sowie der Heizimpulse, die erfindungsgemäß benötigt werden.

Gemäß Fig. 7 erzeugt ein Impulsgenerator 21 konstant Impulssignale in einem Intervall von 1 ms. Hat jedoch das Drucksignal

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niedrigen oder L-Pegel, empfängt ein ODER-Glied 23 ein Signal mit hohem oder Η-Pegel über einen Negator 22, um einen die von dem Impulsgenerator 21 gelieferten Impulse zählenden Zähler 24 zurückzusetzen, so daß der Zählerstand Null wird oder bleibt.

Geht das Drucksignal auf hohen Pegel über, so gibt der Negator 22 ein Signal mit L-Pegel ab, wodurch der Zähfer 24 mit dem Zählen der von dem Impulsgenerator 21 gelieferten Impulse beginnt.

Zur gleichen Zeit gibt ein Schrittmotortreiber 40 in Abhiingi rekelt dea Übergangs dea am Ausgang des Negators 22 erscheinenden Signals von hohem auf niedrigen Pegel den ersten Steuerimpuls ab. An diesem Punkt hat das Beschleunigungssignal Η-Pegel, so daß ein ODER-Glied 25 ein Signal mit Η-Pegel abgibt und ein Negator 26 ein Signal mit L-Pegel erzeugt.

In diesem Zustand gibt ein Dekoder 27 eine "2" ab, ein UND-Glied 28 ist geschlossen. Anschließend gibt der Dekoder 27 eine "3" aus und das UND-Glied 29 wird durch das vom ODER-Glied 2 5 kommende Signal mit hohem Pegel geöffnet, so daß das ODER-Glied 30 ein Signal mit Η-Pegel abgibt. Auf diese Weise wird von dem ODER-Glied 30 3 ms nach dem übergang des Drucksignals von L-auf Η-Pegel das Ausgangssignal erhalten, das als "1" in einem

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" ¹² " 31G6434

weiteren Zähler 31 gespeichert wird, wodurch der erste Steuerimpuls beendet wird. Außerdem wird der Zähler 24 durch ein an seinem Rücksetzeingang von dem ODER-Glied 23 empfangenes Signal mit Η-Pegel zurückgesetzt, und wiederum beginnt das Zählen von Impulsen bei Null. Außerdem wird der Zähler 31 durch das Ausgangssignal des Negators 22 zurückgesetzt.

Bei Anlegen des zweiten Steuerimpulses an den Schrittmotor 18 gibt das ODER-Glied 25 kein Ausgangssignal ab, weil weder ein Beschleunigungs- noch ein Verzögerungssignal ansteht, so daß der Ausgang des Negators 26 auf Η-Pegel bleibt, wodurch der Dekoder 27 ein Ausgangssignal "2" abgibt, das über das UND-Glied 25 an das ODER-Glied 30 gegeben wird. Folglich wird das Ausgangssignal nun nach 2 ms abgegeben. In diesem Zustand veranlaßt der Zähler 31, dessen Inhalt "1" ist, einen Dekoder 32 zur Abgabe einer "1" an ein ODER-Glied 33, wodurch ein UND-Glied 34 ein Signal mit Η-Pegel abgibt, um ein Monoflop 35 zu aktivieren, welches dadurch einen Heizimpuls P1 mit einer Dauer von 0,5 ms an den Thermokopf 1 gibt.

Gleichzeitig wird das Ausgangssignal "1" von dem Dekoder über ein ODER-Glied 36 geleitet, um ein UND-Glied 37 zu öffnen, wodurch ein weiteres Monoflop 38 aktiviert wird, um einen Impuls einer Dauer von 1,1 ms zu erzeugen. Dieser Impuls gelangt über einen Negator 39 zu dem anderen Eingang des Monoflops 35, wo-

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durch erneut ein weiterer Heizimpuls mit einer Dauer von 0,5 ms nach dem Verstreichen von 1,1 ms erzeugt wird. Dieser Impuls entspricht dem Zwischen-Heizimpuls.P2 gemäß Fig. 6.

Die Heizimpulse P3, P4 werden in ähnlicher Weise erzeugt, wenn der Inhalt dea zähler 31 "2" ist.

Ist der Inhalt des Zählers 31 "3", gibt das ODER-Glied 30 das Ausgang3signal nach 3 ms ab, und zwar aufgrund des der Schaltung zugeführten Verzögerungssignals, ähnlich wie bei dem anfänglichen Beschleunigungssignal. In diesem Zustand ist das ODER-Glied 33 geöffnet, das ODER-Glied 36 jedoch bleibt geschlossen, so daß das Monoflop 35 aktiviert wird, nicht jedoch das Monoflop 38.

Auf diese Weise werden in einer vorbestimmten Periodendauer fünf Heizimpulse erzeugt, unter denen der erste, dritte und fünfte Hei ζ impuls synchron mit der Errequnginphase fies Schrittmotors freigegeben werden, während der zweite und vierte Heizimpuls etwas versetzt bezüglich der Mitte der 2 ms dauernden Steuerimpulse erzeugt werden.

In Fig. 7 bezeichnet 40 eine Treiberschaltung für den schrittmotor 18, Όίψ VerßG.t?,wrmv®ik 4@if Zwieehenimpulse V2 und P 4 bestimmt sich durch die Zeitkonstante des Monoflops 38.

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Wie oben erläutert wurde, gestattet das vorliegende Ausftihrungsbeispiel das Drucken mit der doppelten Geschwindigkeit bezogen auf das Motor-Leistungsvermögen, und zwar selbst mit einem Motor, der nur begrenzte Genauigkeit gewährleistet, da zwei Heizimpulse während eines einzigen dem Schrittmotor zugeführten Steuerimpplses erzeugt werden, wobei einer der Heizimpulse mit dem Steuerimpuls synchronisiert ist, während der andere während der Dauer des Steuerimpulses erzeugt wird und derart zeitlich gesteuert ist, daß eine gleichförmige Punktverteilung in horizontaler Richtung unter Berücksichtigung der Verschiebungseigentümlichkeiten des Schlittens erhalten wird.

Es ist ferner möglich, während eines Steuerimpulses des Schrittmotors drei Heizimpulse zu erzeugen, indem ein weiteres Monoflop, das ähnlich wie das Monoflop 38 ausgebildet ist, hinzugefügt wird, um die zeitliche Lage des Impulses festzulegen.

Wenngleich die vorliegende Erfindung anhand eines Druckers erläutert wurde, dessen Thermokopf eine 5 χ 7-Punktmatrix aufweist, so versteht sich, daß die Erfindung ebenfalls anwendbar ist bei jedem anderen Punktmatrixdrucker, der mit einem Druckkopf ausgestattet ist, in dem mehrere Druckelemente vertikal ausgerichtet sind, wie es beispielsweise bei einem Nadel-Punktmatrixdrucker der Fall ist.

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Wie aus der obigen detaillierten Beschreibung hervorgeht, werden erfindungsgemäß wenigstens zwei Druckimpulse während der
Dauer eines zum Steuern des Schrittmotors dienenden Impulssignals erzeugt, d. h., es werden wenigstens zwei Druckimpulse während derselben Erregungsphase des Schrittmotors erzeugt, um an den Punktmatrix-Druckkopf geliefert zu v/erden; weiterhin wird einer der Impulse in Abhängigkeit der Versetzungskennlinie des Schlittens erzeugt. Durch diese Maßnahmen wird ein Punktmatrixdrucker geschaffen, der wenig kostet und dennoch in der Lage
ist, bei zufriedenstellender Druckqualität aufgrund gleichförmiger Punktverteilung in horizontaler Richtung, mit hoher Gesahwindigkoit zu drucken.

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Claims

BLUMBACM . WESER .Bergen KRAMER ZWIRNER . HOFFMANN

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN O I U D 4 O 4

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089} 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsull Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Paientconsult

Canon K. K.

Tokyo, Japan Case 1056

Punktmatrixdrucker

Patentansprüche

f 1 ΛPunktmatrixdrucker, gekennzeichnet durch einen mehrere in einer vertikalen Linie angeordnete Druckelemente aufweisenden Druckkopf (1), einen Schrittmotor (18) zum Versetzen des Druckkopfs (1) in Querrichtung bezüglich eines zu bedruckenden Blatts, und einer Einrichtung zum Anlegen von Druckimpulsen wenigstens zweier Punkte während derselben Erregungsphase des Schrittmotors an den Druckkopf.
2. Punktmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckkopf durch den Schrittmotor (18) selbst während derselben Erregungsphase des Schrittmotors versetzt wird.

München: B. Kramer Dlpl.-Ing. » W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nai. ■ E Holfmann pipl.-lng.

Dißl lti#. < h Bergen Pfef. Or I'm uipl_:-lfi| P§(.--Ai?, Pel Anw.t-MWv ■ <3 IwiKipM'iiii-i'iti-Dlpl.-W ι»ϋ

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3. Punktmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckimpulse in variierenden Intervallen erzeugt werden.

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