DE3314041C2 - Handmatrixdrucker - Google Patents

Abstract

Ein Handpunktmatrixdrucker mit einem Körper (20), Mitteln (52), die an dem Körper (20) angebracht sind, und mit einem Aufzeichnungsträger zum Abstützen des Körpers (20) für eine Bewegung über dem Aufzeichnungsträger in Eingriff bringbar sind, und mit einer Mehrzahl von Druckelementen (16, 32), die in dem Körper (20) enthalten und selektiv betätigbar sind, um eine Matrix von dem Aufzeichnungsträger gedruckten Punkten zu erzeugen. Gemäß der Erfindung ist in dem Körper (20) eine Beschleunigungsabtastvorrichtung (54) zum Erzeugen elektrischer Signale unter Ansprechen auf eine Beschleunigung oder Verzögerung des Körpers (20) während seiner Bewegung über den Aufzeichnungsträger vorgesehen, wodurch die Zeitgabe der selektiven Betätigung der Druckelemente (16, 32) gesteuert werden kann. n Vorteile liegen u. a. darin, daß die Maschinenraumtemperatur nur wenige Grad

Description

Die Erfindung betrifft einen Handmatrixdrucker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In den letzten Jahren sind verschiedene Arten von Punktmatrixdrucker entwickelt worden. In Drahtmatrixdruckern sind mehrere Druckdrähte mit elektromagnetischen Betätigungsvorrichtungen verbunden, die in einer Gruppe angeordnet sind und ausgewählte Drähte bewegen, so daß diese gegen ein Druckfarbband schlagen und eine Matrix von aufgezeichneten Punkten auf einem Aufzeichnungsträger erzeugen. Bei Thermodrukkern sind elektrische Widerstandselemente in einer Matrix angeordnet und werden selektiv erregt, um Punkte auf einem wärme empfindlichen Aufzeichnungsmaterial zu erzeugeji. Unter den nicht anschlagender! Druckern sind Tintenstrahldrucker in letzter Zeit besonders bekanntgeworden und zwar wegen ihrer geräuschlosen Arbeitsweise und der Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit auf einfachem unbehandeltem Papier. In einem Tintenstrahldrucker sind mehrere Wandler zusammengefaßt und selektiv erregbar, um Tintentropfen dirch mehrere zugeordnete Düsen auszustoßen.

In letzter Zeit hat sich ein Bedarf für Punktmatrixdrucker entwickelt, die in der Hand gehalten werden können, und zwar zum Bedrucken von Gegenständen, die nicht ohne weiteres mit üblichen Zeilendruckern bedruckt werden können. Da in der Hand gehaltene Drukker von Hand üb&r die zu bedruckende Aufzeichnungsfläche bewegt werden, fehlt ihnen der Positionsbezugsrahmen, wie er bei Zeilendruckern und Schreibmaschinen vorgesehen ist Um einem in der Hand gehaltenen Drucker Positionsinformationen zuzuführen, die ihn in die Lage versetzen, das richtige Zeichen an der richtigen Stelle zu drucken, sind Vorrichtungen entwickelt worden, die die Position des Druckers abfühlen, während er über den Aufzeichnungsträger bewegt wird.

So beschreibt die GB-OS 20 78 616 einen in der Hand gehaltenen Drahtmatrixdrucker mit einem Steuerrad, das während des Drückens über den Aufzeichnungsträger läuft und taktierende Signale zum Steuern der Zeitgabe der selektiven Betätigung der Druckdrahtbetätigungsvorrichtungen erzeugt Die US-PS 36 56 169 offenbart einen in der Hand gehaltenen Tintenstrahldrukker, der mit einem Wegmeßrad zum Feststellen des Laufweges des Druckers versehen ist, während dieser über dem Aufzeichnungsträger bewe^* wird. Unter Ansprechen auf die Laufwegsignale, die durch eine Signalerzeugungsvorrichtung erzeugt werden, die das genannte Wegmeßrad einschließen, werden von einem Rechner an den Aufzeichnungskopf Steuersignale angelegt. Die EP-A 0 036 295 beschreibt einen in der Hand gehaltenen Tintenstrahldrucker, bei dem eine durch die Räder des Druckers angetriebene Codierscheibenanordnung elektrische Signale an einen Mikrocomputer legt, wobei die Signale ein Maß für die Geschwindigkeit sind, mit der der Drucker über die zu bedruckende Fläche bewegt wird.

Die DE-OS 28 47 492 beschreibt einen Anschlagdrukker bei dem eine gleichmäßige Anschlagstärke dadurch erreicht wird, daß ein Stößel beim Anschlag einer Type auf den Aufzeichnungsträger immer eine bestimmte Geschwindigkeit besitzt. Hierbei wird aus einem Stößelbeschleunigungssignal durch zweifache Integration zuerst ein Geschwindigkeitssignal und dann ein Positionssignal erzeugt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die bekannten Anordnungen rotierende Mittel verwenden, die einen ,Reibungskontakt mit dem Aufzeichnungsträger benötigen, um die Position des Druckers Während des Druckvorgangs zu bestimmen. Derartige Anordnungen haben verschiedene Nachteile. So kann sich die Reibung abhängig von der Art der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers ändern, die beispielsweise hart, rauh, glatt oder auf Grund von Feuchtigkeit oder Ölrückständen

schlüpfrig sein kann. Derartige Reibungsschwankungen können sehr leicht zu Fehlern oder Verschiebungen in der Positionsinformation führen. Ferner muß für eine exakte Positionierung jedes Tintentropfen- oder Drahtdruckpunktes die Dichte der Codiermittel oder -markierungen auf Codierscheiben oder -rädern, die zur Positionsabfühlung verwendet werden, für kleine Scheiben oder Räder, wie sie bei in der Hand gehaltenen Drukkern erforderlich sind, äußerst hoch sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Handmatrixdrucker der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem kein Reibungskontakt bei der Bewegung des Gehäuses über den Aufzeichnungsträger für die Bestimmung der Geschwindigkeit erforderlich ist, mit der sich der Drucker über den Aufzeichnungsträger bewegt

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Perspektivansicht eines in der Hand gehaltenen Tintenstrahldruckers gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einem Mehrdüsentintenstrahldruckkopf,

F i g. 2 eine Schnittansicht des Druckers nsch F i g. 1 längs der Linie 2-2 der Fig.3 zur Erläuterung einer Beschleunigungsabtastvorrichtung,

F i g. 3 eine Vorderansicht des Druckers nach F i g. 1 mit entfernter Vorderwand und Abdeckung zur Veranschaulichung des Druckkopfes und der Räder,

F i g. 4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Druckkopfs gemäß F i g. 3, und

F i g. 5 ein Prinzipschaltbild der Mittel zur Steuerung der Funktion des Druckers gemäß F i g. 1.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen einen in der Hand gehaltenen Tintenstrahldrucker 10, der von Hand längs eines Aufzeichnungsträgers 12 (F i g. 1) bewegt werden kann und alphanumerische Zeichen 14 durch selektive Erregung von piezoelektrischen Kristallantriebselementen 16 eines Druckkopfs 17 druckt, wobei die Antriebselemente 16 das Ausstoßen von Tintentropfen durch ihnen zugeordnete entsprechende Düsen 18 (Fig.4) bewirken. Wie die Erregung der piezoelektrischen Elemente 16 gesteuert wird, sei später anhand der F i g. 5 beschrieben.

Der Drucker 10 besitzt ein Gehäuse 20 aus Kunststoff zum Unterbringen der Funktionselemente des Druckers sowie eine Abdeckung 22, die mittels mehrerer Schrauben 24 an dem Gehäuse 20 angebracht ist. Eine Stirnwand des Gehäuses 20 wird durch eine Platte 26 gebildet, die in Nuten 27 zweier mit den Nuten versehenen Abschnitte 28 (F i g. 3) des Gehäuses 20 einschiebbar ist Die Abdeckung 22 und üie Platte 26 können von dem Gehäuse 20 für einen Zugriff zu den Funktionselementen entfernt werden.

Die Funktionselemente des Druckkopfs 14 sind in einem Block 30 aus Kunststoff eingebettet oder eingelassen, der hinter der Platte 26 mit Preßsitz in das Gehäuse 20 eingepaßt ist und durch die Abdeckung 22 und ein Glied 31 (Fig. 3) in Position gehalten wird, welches an der Innenseite des Gehäuses 20 absteht. Die Platte 26 ist vorzugsweise aus durchsichtigem Material, um eine Inspektion des Druckkopfes 17 zu ermöglichen. Der ^Druckkopf 17 besitzt mehrere Tintenkanäle 32, die sich jeweils von einem gemeinsamen Zwischenbehälter öder Tintenzufiihrungsverteiler 34 zu der entsprechenden Düse 16 erstrecken, die in einer in dem Block 30 eingebetteten Düsenplaite 35 gebildet ist. Eine typische Zahl von Düsen 18 für eine gute Lesbarkeit der nach Art einer Punktmatrix erzeugten Drucke liegt zwischen 7 und 12; bei der vorliegenden Ausführungsform werden für den Druckkopf 17 sieben Düsen verwendet Die Düsen 18 sind auf einer Geraden angeordnet, die sich quer zur Richtung der Druckkopfbewegung und parallel zu der Ebene des zu bedrückenden Aufzeichnungsträgers 12 erstreckt Die piezoelektrischen Antriebselemente 16 umgeben entsprechend die zugeordneten Tintenkanäle 32 und besitzen Erregungsleitungen 36, die über einen Verbinder 39 (F i g. 2) an ein elektrisches Versorgungskabel 38 angeschlossen sind. Der Deutlichkeit halber sind in F i g. 3 die Erregungsleitungen 36 für· die piezoelektrischen Antriebselemente weggelassen.

Fig.2 zeigt, daß Tinte 40 über die Tintenversorgungsverzweigung 34 von einem Tintenreservat 42 zugeführt wird, das über eine Tintenversorgungsröhre 44 mit der Tintenversorgungsverzweigung 34 in Fließverbindung steht

Zwei Wellen 48,50 erstrecken sieb zwischen den Seitenwänden des Gehäuses 20 und tragen jeweils in der Nähe ihrer Enden gummibeschichtete Räder 52. Die Räder 52 erlauben eine lineare Rollb^vegung des Drukkers 10 über den Aufzeichnungsträger 12 und dienen auch zum Einhalten des gewünschten Abstands zwischen der Düsenplatte 35 und der gegenüberliegenden Fläche des Aufzeichnungsträgers 12. Eine nichtgczeigte Kupplung kann an einer der Wellen 48,50 befestigt sein, um die Bewegung des Druckers 10 nur in einer Richtung, etwa in Richtung des Pfeils 46 in F i g. 1 zu ermöglichen. Ein Mikroschalter 55 (schematisch in F i g. 2 gezeigt) ist betriebsmäßig mit einer dei Radweilen 50 verbunden und wird betätigt oder geschlossen, wenn der Drucker sich über den Aufzeichnungsträger 12 zu bewegen jsginnt, wodurch die Bereitschaft des Druckers 10 zu drucken, signalisiert wird; der Mikroschalter wird geöffnet, wenn der Drucker angehalten wird. Der Mikroschalter 55 arbeitet zusammen mit einem nichtgezeigten, mit Sprossen versehenen Rad, das auf der Radweiie 50 angebracht ist, so daß beim Drehen der Welle 50 die Sprossen auf dem Rad aufeinanderfolgende Kontakte mit seinem ortsfesten Kontaktglied machen. Ein nichtgezeigter elektronischer Logikdetektor spricht auf der Eingriff der Sprossen mit dem ortsfesten Kontaktglied an, derart, daß er ein Signal eines ersten die Betätigung oder Schließung des Mikroschahers S5 darstellenden ersten Pegels erzeugt, wenn wiederholt Kontakt zwischen aufeinanderfolgenden Sprossen und dem ortsfesten Kontaktglied hergestellt wird, und erzeugt ein Signal eines die Deaktivierung oder öffnung des Mikroschalters 55 darstellenden zweiten Pegels unter Ansprechen auf einen dauernden Kontakt oder eines fehlenden Kontakts zwischen einer Sprosse und dem ortsfesten Kontaktglied.

Obwohl die veranschaulichte Ausführungsform Räder verwendet, sei bemerkt, daß auch Gleitglieder, Gleitschuhe oder Läufer dafür verwendet werden können, den Drucker JC zur Bewegung über d^m Aufzeichnungsträger abzustützen, da die Positio.nsabtastung unabhängig von de- reibungsinduzierten Drehung der Räder oder andere^r Rotationsglieder ist, wobei die Gleitglieder oder Schuhe lediglich dazu dienen, den erforderlichen Absiand zwischen dem Aufzeichnungsträger 12 und den Düsen 18 einzuhalten.

Bei einer derartigen Anordnung wird dtrf Mikroschalter geschlossen, wenn der Drucker auf den Äüfzeichnungsträger aufgesetzt wird, und geöffnet, wenn er von dem Aufzeichnungstf äger abgehoben wilrd.

Eine Beschleunigungsabtastvorrichturtg 54 ist in dem Druckgehäuse 20 eingebaut, wobei die Vorrichtung an

einer Stirnwand des Druckgehäuses 20 befestigt ist und auf der Grundplatte des Gehäuses 20 in der Nähe der Hinterräder 52 ruht. Die Abtastvorrichtung 54 besitzt ein im Schnitt in F i g. 2 gezeigtes Innengehäuse 56. Eine mit einem Ende an dem fcinengehäuse 56 und mit dem anderen Ende auf der rechten Seite eines Trägheitsgliedes 58 (gemäß Fig.2) abgestützte Feder 64 bestimmt die Ruheposition des Trägheitsgliedes 58 bezüglich des Innengehäuses 56 und bringt das Trägheitsglied 58 nach dessen Verstellung durch Beschleunigung oder Verzögerung des in der Hand gehaltenen Druckers in die Ruheposition zurück. Ein ferromagnetischer Stift 66 ist fest an dem linken Ende des Trägheitsgliedes 58 angesetzt und ragt in die Spule 68. Elektrische Leitungen 70 für die Abtastvorrichtung 54 sind über den Verbinder 39 mit dem Kabel 38 verbunden.

Beim Einsatz des Druckers 10 fühlt die als ein linear veränderlicher Wandler (LVT) wirkende Abtastvorrichtung 54 jegliche Beschleunigung oder Verzögerung ab, wahrend der Drucker iö über den Aufzeichnungsträger 12 geschoben wird. Das Trägheitsglied 58 kann sich relativ zu der Bohrung 60 in horizontale Richtung in einem entgegengesetzten Sinn zur Richtung der Beschleunigung oder Verzögerung bewegen. Wird der Drucker 10 beschleunigt oder verzögert, dann wird das Trägheitsglied 58 horizontal zum Gehäuse direkt proportional zur Beschleunigung oder Verzögerung der Vorrichtung verstellt und die Position des Stiftes 66 entsprechend verschoben. Die Spule 68 wirkt als ein Induktionssensor für die Position des Stifts 66. Wird der Stift bewegt, dann wird in der Spule 68 ein elektrisches Signal induziert, das zu einem nichtgezeigten Rechner über die Leitungen 70 und das Kabel 38 übertragen wird. Wie unter Bezugnahme auf Fig.5 noch zu beschreiben ist. werden die durch die Abtastvorrichtung 54 erzeugten Signale zur Synchronisierung der Erregung der piezoelektrischen Antriebselemente 16 vervon mit welcher Geschwindigkeit der Drucker 10 über den Aufzeichnungsträger 12 bewegt wird, immer ein gleichmäßiger Druck.

Während bei dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ferromagnetische Mittel zur Beschleunigungsabtastung verwendet werden, ist es auch möglich, andere Arbeiten von Beschleunigungsabtastvorrichtungen einzusetzen. Somit können beispielsweise kapazitive Mittel verwendet werden sowie optische Positionssensoren, die Analog- und Digitalausgangssignale erzeugen, sind ebenfalls für die Zwecke der Erfindung geeignet.

F i g. 5 zeigt, daß die Beschleunigungsabtastvorrichtung 54 des Druckers 10 über das Kabel 38 mit einem nicht gezeigten Rechner verbunden, der mit dem Druckkopf 17 über übliche Treiberschaltungen 72 und das Kabel 38 in Verbindung steht. Der Rechner verarbeitet die Signale von der Abtastvorrichtung 54 und erzeugt Daten bezüglich der Position des in der Hand gehaltenen Druckers im Laufe seiner Bewegung unter elektronischer Durchführung zweier aufeinanderfolgender Integrationen der Beschleunigungsdaten. Die erste Integration dient dazu, die Geschwindigkeit des Druckers relativ zum Papier zu erhalten, während die zweite Integration die Position des Druckers bezüglich des F'apiers bestimmt Die beiden Integrationen müssen nicht aufeinanderfolgen, sondern können gleichzeitig durchgeführt werden. Der Beginn der Druckerbewegung und der Beginn der Zeitperiode für die beiden Integrationen wird durch das Schließen des Mikroschalters 35 der F i g. 2 definiert, während eine Rückstellung der Integration betätigt wird, wenn der Schalter 55 beim Anhalten des in der Hand gehaltenen Druckers 10 auf dem Aufzeichnungsträger geöffnet wird.

Unter Ansprechen auf die Signale von der Abtastvorrichtung 54 können der Rechner und eine nicht gezeigte übliche Zeichenerzeugungsschaltung die Treiberschaltungen 72 zur selektiven Erwägung der piezoelektrischen Antriebselemente 16 steuern. Da die Erregung der piezoelektrischen Antriebselemente 16 unter Ansprechen auf die durch die Abtastvorrichtung 54 erzeugten Signale bewirkt wird, erfolgt, unabhängig daHierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Handmatrixdrucker mit einem Gehäuse, mit Abstützinitteln, die an dem Gehäuse befestigt und mit einem Aufzeichungsträger für die Bewegung des Gehäuses über den Aufzeichnungsträger in Eingriff bringbar sind, mit einer Vielzahl von selektiv betätigbaren Druckelementen, die in dem Gehäuse enthalten und über eine Datenverarbeitungsvorrichtung zeitabhängig als Funktion einer Geberanordnung gesteuert werden, um eine Matrix von gedruckten Punkten auf dem Aufzeichnungsträger zu erzeugen, gekennzeichnet durch eine Beschleunigungsabtastvorrichtung (54), die in dem Gehäuse (20) zum Erzeugen elektrischer Signale unter Ansprechen auf eine Beschleunigung oder Verzögerung des Gehäuses (20) während seiner Bewegung über den Aufzeichnungsträger (12) enthalten ist, daß ein Rechner zwei Integrationen bezüglich dieser an ihn angelegter elektrischen Signale durchführt, wobei in an sich bekannter Weise die erste Integration die Geschwindigkeit des Gehäuses (20) relativ zum Aufzeichnungsträger (12) und die zweite die Position des Gehäuses (20) bezüglich des Aufzeichnungsträgers (12) bestimmt und einen den Abstützmitteln (Räder 52) zugeordneten Mikroschalter (55), der durch den Beginn der Bewegung des Gehäuses (20) oder dessen aufsetzen auf den Aufzeichnungsträger (12) aktiviert und durch Anhalten des Gehäuses (20) oder durch dessen Abheben vom Aufzeichnungsträger (12) deakf'iert wird, wobei der Beginn der Zeitperiode für die beiden Integraiionen definiert wird durch die Aktivierung und deren Ende durch die Deaktivierung des Mikroschalter? /55).

2. Handmatrixdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsabtastvorrichtung (54) ein Trägheitsglied (58) aufweist, das in eine Ruheposition vorgespannt und entgegen der Vorspannung in beiden Richtungen längs der Bewegungslinie des Gehäuses (20) bewegbar ist, sowie Positionsabtastvorrichtungen (66, 68), die auf eine Verstellung des Trägheitsgliedes (58) zum Erzeugen der elektrischen Signale ansprechen.

3. Handmatrixdrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsabtastvorrichtung (54) ein Innengehäuse (56) aufweist, daß das Trägheitsglied (58) zylindrisch ist und sich in einer geschmierten Bohrung (60) bewegt, die sich in Bewegungsrichtung des Gehäuses (20) erstreckt, daß das Trägheitsglied (58) durch eine das Trägheitsglied (58) mit der Innenwand des Innengehäuses (56) verbindende Feder (64) in die Ruheposition vorgespannt ist und einen ferromagnetischen Stift (66) trägt, der sich in eine Spule (68) erstreckt, die an der Innenwand des Innengehäuses (56) befestigt ist.

4. Drucker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsglied (58) aus Blei oder rostfreiem Stahl ist.

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