DE3106434C2

DE3106434C2 - Verfahren zum Steuern eines Punktmatrixdruckers

Info

Publication number: DE3106434C2
Application number: DE3106434A
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: 1984-04-12
Also published as: JPH0340717B2; JPS56117664A; US4693618A; DE3106434A1

Abstract

Ein Punktmatrixdrucker besitzt einen Druckkopf (1), der mehrere vertikal ausgerichtete Druckelemente aufweist und in Querrichtung bezüglich eines zu druckenden Blatts mittels eines Schrittmotors (18) bewegbar ist. Druckimpulse für wenigstens zwei Punkte werden während derselben Magnetisierungsphase des Schrittmotors erzeugt und an den Druckkopf (1) gegeben.

Description

enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Druck jeweils eines Schriftzeichens dem Schrittmotor (18) zugeführten Steuerimpulse mit unterschiedlicher Periodendauer erzeugt werden, derart, daß die Steuerimpulse für die Beschleunigung und Verzögerung des Schrittmotors (18) langer als die dazwischenliegenden Steuerimpulse gewählt sind und daß während jedes Steuerimpulses mit Ausnahme der längeren Steuerimpulse wenigstens zwei Druckimpulse (Pi, Pl bzw. P3, PA) erzeugt werden, derart, daß der eine Druckimpuls (P 1 bzw. P3) je Steuerimpuls synchron zu dem zugeordneten Steuerimpuls erzeugt wird, während der oder die andere(n) Druckimpuls(e)(P2 bzw. P4) je Steuerimpuls in einem von der Vorschubcharakteristik des Druckkopfes (1) abhängigen Zeitabstand zu dem zugehörigen Steuerimpuls erzeugt wird (werden).

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs. Ein derartiges Verfahren ist aus der älteren DE-OS 28 55 624 bekannt.

Bei einem bekannten Thermodrucker (US-PS 39 42 619) werden die an den Thermokopf als Druckbefehlssignale zu gebenden Heizimpulse synchron zu den Steuerimpulsen für einen den Thermokopf antreibenden Gleichstrommotor erzeugt. Wegen der Eigenschaften des Gleichstrommotors eignet sich der bekannte Thermodrucker nur für einen kontinuierlichen, nicht aber für einen intermittierenden Schlittenvorschub.

Um sowohl kontinuierlich als auch intermittierend drucken zu können, ist es ferner bekannt (DE-OS 28 55 624), einen Schrittmotor als Antrieb für den Druckkopf zuverwenden. Bei diesem Drucker werden gleichfalls die Heizimpulse synchron zu den Steuerimpulsen des Schrittmotors erzeugt, und zwar je Steuerimpuls ein Heizimpuls.

Es ist ferner aus der DE-OS 28 44 468 bekannt, den Schlitten eines Matrixdruckers in Abhängigkeit von dessen Bewegungsphase mit unterschiedlichen Energien anzutreiben.

Die jüngsten Fortschritte in der Thermokopf-Technologie haben es ermöglicht, mit Impulsen von einer Länge von 0,5 ms und einer Periodendauer von 1 ms zu drucken, was gegenüber den bislang verwendeten Impulsen von 5 ms Länge und 10 ms Periodendauer eine Erhöhung der Druckgeschwindigkeit um den Faktor 10 bedeutet. Um einer derartig hohen Druckgeschwindigkeit Rechnung tragen zu können, muß der Schrittmotor mit ImDulsen einer Periodendauer von 1 ms, also 1000 Impulsen pro Sekunde angetrieben we^rden. Da Schrittmotoren bei höherer Geschwindigkeit ein verringertes Antriebsmoment haben, muß ein in seiner Leistung entsprechend erhöhter Schrittmotor beim Drucken mit den genannten hohen Druckgeschwindigkeiten eingesetzt werden, was einen erhöhten Motoraufwand bedingt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das to ein Drucken mit hoher Geschwindigkeit mittels eines relativ einfachen, billigen Schrittmotors unter Beibehaltung einer Leistungsfähigkeit ermöglicht, die bislang nur mit einem aufwendigen Schrittmotor erzielbar war.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden während jedes, dem Schrittmotor zugeführten Steuerimpulses (mit Ausnahme der längeren Steuerimpulse während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphase des Motors) wenigstens zwei Heizimpulse für den Thermokopf erzeugt, wodurch sich ohne Erhöhung der Motorleistung und der Betriebsfrequenz des Schrittmotors mit wenigstens der doppelten Geschwindigkeit drucken läßt. Der eine der je Steuerimpuls erzeugten Heizimpulse ist mit dem zugehörigen Steuerimpuls synchronisiert, während der andere Heizimpuls, der während der Dauer des zugehörigen Steuerimpulses erzeugt wird, in Abhängigkeit von der Vorschubcharakteristik des Druckkopfes zeitlich derartig gesteuert wird, daß man eine gleichförmige Punkteverteilung in horizontaler Richtung erhält.

Durch diese Maßnahmen läßt sich ein Punktmatrixdrucker, der wenig kostet, mit hoher Druckgeschwindigkeit bei zufriedenstellender Druckqualität infolge der gleichförmigen Punkteverteilung in horizontaler Richtung betreiben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Thermodruckers,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein von einem Thermodrucker nach F i g. 1 gedrucktes Zeichen,

Fig. 3 ein Impulsdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht, und

F i g. 4 ein Schaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des in F i g. 3 veranschaulichten Verfahrens.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Thermodrucker wird ein herkömmlicher Schrittmotor 18 für den Schlitten 3 eines Thermokopfes t als Antriebsquelle verwendet. An eine Abtriebswelle 19 des Schrittmotors 18 ist ein Ritzel 20 befestigt, die über einen Riemen 14 ein Zahnrad 10 antreibt, wobei durch die Größe der Zahnräder 8,10 und Meine Untersetzung von 1 : 2 erzielt wird.

F i g. 2 zeigt als Beispiel das von einer 5 · 7 Punktmatrix gedruckte Zeichen »T«. Bei diesem Zeichen sind die Positionen der sieben vertikal untereinanderliegenden Punkte durch die Heizelemente des Thermokopfs 1 bestimmt, während die Positionen der horizontal angeordneten fünf Punkte durch den Schlittenvorschub bestimmt sind.

F i g. 3 ist ein Impulsdiagramm, das die Beziehung zwischen den Erregungsphasen des Schrittmotors 18. der Impulsdauer, der Schlittenbewegiing und den Heizimpulsen verdeutlicht.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die an den Schrittmotor 18 angelegten Steuerimpulse

einem ODER-Glied 23 zugeführt, das den Rücksetzeingang des Zählers 24 steuert. Falls das Drucksignal (F i g. 3) im Low-Zustand ist, erhält das ODER-Glied 23 von dem Invertierglied 22 ein High-Signal, das den Zähler 24 in seine Anfangsstellung rücksetzt. Geht das Drucksignal in den High-Zustand über, so wird dem Zähler 24 ein Low-Signal zugeführt, wodurch der Zähler 24 mit dem Zählen der von dem Impulsgenerator 21 gelieferten 1 ms-lmpulse beginnt

Zur gleichen Zeit gibt ein mit dem Ausgang des Invertiergliedes 22 verbundener Schrittmotortreiber 40 in Abhängigkeit des High-Low-Übergangs des Ausgangssignals des Invertiergliedes 22 den ersten Steuerimpuls ab. Zu diesem Punkt besitzt ein Beschleunigungssignal am Eingang eines ODER-Gliedes 25 den High-Zustand, der mittels eines Invertiergliedes 26 in ein Low-Signal umgewandelt und dem ersten Eingang eines UND-Gliedes 28 zugeführt wird.

In diesem Zustand erzeugt ein mit dem Ausgang des

3 aus der schnellen Bewegung zu _>o Zählers 24 verbundener Dekoder 27 eine »2«, die dem

zweiten Eingang eines UND-Gliedes 28 zugeführt wird,

variierende Impulslängen auf. Wie in F i g. 3 gezeigt ist, hat der erste Steuerimpuls eine Periodendauer von 3 ms, während der zweite und dritte Steuerimpuls eine Periodendauer von 2 ms haben; der v^:erte Steuerimpuls wiederum hat eine Periodendauer von 3 ms. Der Grund für diese variierenden Impulspei ioden der vier Steuerimpulse besteht darin, 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 Scnlittens 3 einen ultraschnellen Antrieb zu erhalten. Der zweite und dritte Steuerimpuls mit einer Periodendauer von jeweils 2 ms ergeben einen quasi-linearen, kontinuierlichen Schlittenvorschub mit geringerer Vibration im Vergleich zum Stand der Technik, da die kürzeren Impulse den Schlittenvorschub bereits zur nächsten Position treiben, noch ehe sich die Vibration einstellen kann.

Der vierte Steuerimpuls ist mit 3 ms wiederum langer, um den Schlitten
verzögern.

Synchron mit dem zweiten, dritten bzw. vierten Steuerimpuls des Schrittmotors werden Heizimpulse PX, P3 und PS erzeugt, wobei zwischen den Heizimpulsen PX und P3, bzw. zwischen den Heizimpulsen P3 und P5 zusätzliche Heizimpulse P2 und P4 erzeugt werden.

Der dem ersten Steuerimpuls entsprechende Heizimpuls fehlt, um einen Zwischenraum zwischen benachbarten Zeichen zu schaffen. Die Heizimpulse P2 und P4, die zwischen dem zweiten und dritten Steuerimpuls von 2 ms Periodendauer liegen, sind nicht exakt in der Mitte zwischen den Heizimpulsen Pl und P3, bzw. P3 und PS positioniert, sondern liegen etwas versetzt von der Mitte. Wie aus der in Fig.3 dargestellten Kurve hervorgeht, ist der Vorschub des Schlittens 3 fast linear, wobei jedoch noch eine geringe Schwankung vorhanden ist, so d.iß die zeitliche Steuerung der Heizimpulse Pl und P4 nach Maßgabe der auf dieser Kurve basierenden Berechnungen versetzt wird. Dadurch besitzen die horizontal angeordneten fünf Punkte des Zeichens nach Fig. 2 einen gleichmäßigen Abstand / (Fig.3), um auch bei extrem hoher Druckgeschwindigkeit einen Punktmatrixdruck mit zufriedenstellender Qualität zu erhalten.

Im betrachteten Beispielsfall werden die Impulse P2 und P 4 1,1 ms nach dem zweiten bzw. dritten Steuerimpuls erzeugt, d. h., 0,1 ms hinter der Mitte, die bei 1 ms zwischen dem zweiten und dritten Steuerimpuls liegen.

Wie man ebenfalls aus F i g. 3 ersieht, werden sowohl die synchron bezüglich der Vorderflanke der Steuerimpulse erzeugten Heizimpulse Pl, P3 und. P5 als auch die dazwischenliegenden Heizimpulse P2 und P4 während des Schlittenvorschubs 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, wobei jedoch aufgrund der kurzen Heizimpulsdauer von 0,5 ms die gedruckten Punkte in der Tat kreisförmig erscheinen.

Fig.4 zeigt eine Schaltung zum Erzeugen der dem Scnrittmoior 18 zuzuführenden Steuerimpulse sowie der Heizimpulse für den Thermokopf 1.

Gemäß F i g. 4 erzeugt ein Impulsgenerator 21 . konstant Impulssignale mit einer Periodendauer von ms. die einem Zähler 24 zugeführt werden. Das Drucksignal (Fig. 3) wird über ein Invertierglied 22 das wegen des Low-Sjgnals an seinem ersten Eingang gesperrt ist. Anschließend erzeugt der Dekoder 27 eine »3«, die dem zweiten Eingang eines UND-Gliedes 29 :i zugeführt wild. Der erste Eingang des UND-Gliedes 29 wird mi: dem von dem ODER-Glied 25 kommenden High-Signal gespeist, welches das UND-Glied 29 öffnet, so daß ein mit den Ausgängen der UND-Glieder 28,29 verbundenes ODER-Glied 30 ein High-Signal abgibt. j« Auf diese Weise erzeugt das ODER-Glied 30 3 ms nach dem Low-High-Übergang des Drucksignals das Ausgangssignal, das als »1« in einem ODER-Glied 30 nachgeschalteten Zähler 31 gespeichert wird. Der erste Steuerimpuls ist damit beendet. Da das ODER-Glied 23 mit dem Ausgangssignal des ODER-Gliedes 30 gespeist ist, wird der Zähler 24 durch das High-Signal am Ausgang von 20 rückgesetzt, so daß es wiederum von seiner Ausgangsstellung zu zählen beginnt. Außerdem wird der Zähler 31 durch das Ausgangssignal des Invertiergliedes 22 rückgesetzt.

Bei Anlegen des zweiten Steuerimpulses an den Schrittmotor 18 gibt das ODER-Glied 25 kein Ausgangssignal ab, weil an seinen Eingängen weder ein Beschleunigungs- noch ein Verzögerungssignal ansteht, so daß das Ausgangssignal des Invertiergliedes 26 den High-Zustand besitzt. Das von dem Dekoder 27 abgegebene Ausgangssignal »2« wird daher über das aufgesteuerte UND-Glied 25 an das ODER-Glied 30 abgegeben. Folglich wird das Ausgangssignal nun nach ">o 2 ms abgegeben. In diesem Zustand veranlaßt der Zähler 31, dessen Inhalt »1« ist, einen nachgeschalteten Dekoder 32 zur Abgabe einer »1« an ein ODER-Glied 33, wodurch ein mit den Ausgängen der ODER-Glieder 30 und 33 verbundenes UND-Glied 34 ein H-Signal abgibt, das ein Monoflop 35 aktiviert, welches dadurch einen Heizimpuls P1 mit einer Länge von 0,5 ms an den Thermokopf 1(F ig. 1) gibt.

Gleichzeitig wird das Ausgangssignal »1« des Dekoders 32 über ein nachgeschaltetes ODER-Glied 36 bo einem UND-Glied 37 zugeführt, das ferner mit dem Ausgang des ODER-Gliedes 30 verbunden ist. Das UND-Glied 37 wird dadurch leitend und aktiviert, ein veiteres Monoflop 38, welches einen Impuls mit einer Periodendauer von 1,1 ms erzeugt. Dieser Impuls " gelangt über ein Invertierglied 39 zu dem anderen Eingang des Monoflops 35, wodurch nach dem Verstreichen von 1,1 ms erneut ein Heizimpuls mi' einer Periodendauer von 0.5 ms erzeugt wird. Dieser Imnuls

entspricht dem Zwischen-Heizimpuls PT. gemäß F i g. 3.

Die Heizimpulse P3, P4 werden in ähnlicher Weise erzeugt, wenn der Inhalt des Zählers 31 »2« ist.

Nachdem der Inhalt des Zählers 31 eine »3« geworden ist, gibt das ODER-Glied 30 das Ausgangssignal nach 3 ms ab, und zwar aufgrund des dem ODER-Glied 25 zugeführten Verzögerungssignals, ähnlich wie bei dem anfänglichen Beschleunigungssignal. In diesem Zustand des Zählers 31 ist das ODER-Glied 33 geöffnet, während das ODER-Glied 36 gesperrt ist, so daß nur das Monoflop 35 nicht jedoch das Monoflop 38, aktiviert wird.

Auf diese Weise werden in einer vorbestimmten Periodendauer des Drucksignals fünf Heizimpulse Pl bis P 5 erzeugt, von denen der erste, dritte und fünfte Heizimpuls Pl, P3, P5 synchron mit den Steuerimpulsen bzw. der Erregungsphase des Schrittmotors 18 freigegeben werden, während der zweite und vierte Heizimpuls P2, P4 etwas versetzt bezüglich der Mitte

der 2 ms langen Steuerimpulse erzeugt werden. Die Versetzungszeit der Zwischenimpulse P2 und P4 bestimmt sich durch die Zeitkonstante des Monoflop 38.

In Abweichung von dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist es möglich, während eires Steuerimpulses des Schrittmotors 18 drei Heizimpulse zu erzeugen, indem ein weiteres Monoflop, das ähnlich wie das Monoflop 38 ausgebildet ist, hinzugefügt wird, um die zeitliche Lage des dritten Heizimpulses festzulegen.

Wenngleich die vorliegende Erfindung anhand eines Druckers erläutert wurde, dessen Thermokopf eine 5 · 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Steuern eines Punktmatrixdrukkers, der

— einen Druckkopf mit mehreren, in einer vertikalen Linie angeordneten Druckelementen,

— einen Schrittmotor zum intermittierenden Bewegen des Druckkopfes in Querrichtung bezüglich eines zu bedruckenden Blattes, und

— eine Einrichtung zum Zuführen von Druckimpulsen zu dem Druckkopf und von Steuerimpulsen zu dem Schrittmotor