DE3621035C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines synchronen Spaltentaktes zur Bildung verschiedener Zeichenbreiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Darstellung von aus Einzelpunkten gebildeten mosaik­ artig aufgebauten Zeichen werden sog. Mosaikdruckeinrich­ tungen verwendet. Derartige Mosaikdruckeinrichtungen können mit einem Nadeldruckkopf, mit einem Tintendruckkopf oder mit einem Thermodruckkopf ausgerüstet sein.

Ein Kennzeichen derartiger Mosaikdruckeinrichtungen ist es, daß die Zeichen auf dem Aufzeichnungsträger durch einzelne Punkte gebildet werden. Dazu ist z. B. jeder Nadel eines Nadeldruckkopfes oder jeder Schreibdüse eines Tintendruck­ kopfes ein Antriebselement zugeordnet, das über eine Druckelektronik individuell angesteuert wird. Unter Berücksichtigung der Relativbewegung zwischen dem Druckkopf und dem Aufzeichnungsträger während des Druckvorganges werden die Zeichen in einer sog. Zeichenmatrix rasterförmig aufgebaut. Die horizontal verlaufenden Rasterspalten werden bei einer solchen Zeichenmatrix als Spuren, die vertikal verlaufenden Spalten als Druckspalten bezeichnet. Ein Beispiel für eine Mosaikdruckeinrichtung mit einem Tinten­ schreibkopf ist in der Siemens-Zeitschrift, Heft 4, April 1977, Seiten 219 bis 221 ausführlich beschrieben.

Da im Gegensatz zum Typendrucker, der die Zeichen als Ganzes druckt, bei Mosaikdruckeinrichtungen die Zeichen aus einzelnen Punkten aufgebaut werden, hängt die Lesbarkeit dieser Zeichen weitgehend vom gewählten Raster ab.

Ist beispielsweise ein hochauflösender Matrixdrucker mit einem Tintendruckkopf mit z. B. 32 Düsen ausgestattet, so hat das Raster für die Darstellung eines Zeichens zu ¹/₁₀′′ 32 waagerechte Spuren (entsprechend den 32 Düsen des Tinten­ druckkopfes) und 48 Spalten bei der sog. Entwurfsschrift (Schnellschrift) bzw. 32 Spuren und 96 Spalten bei der Korrespondenzschrift. Je nachdem, welche Düsen in welcher Druckspalte angesteuert und zum Abdruck gebracht werden, erscheint das entsprechende Zeichen auf dem Papier. Daraus ergibt sich, daß man die verschiedenen Zeichen in digitaler Form in einen Speicher (RAM oder ROM) ablegen und bei Bedarf abrufen kann. Diese Speicher bilden - zusammen mit der zu­ gehörigen Ansteuerung - den Zeichengenerator. Die im Zeichen­ generator gespeicherten Zeichen können dabei in verschiede­ ner Schriftart (z. B. Standardschrift, Breitschrift, Fett­ schrift, Sperrschrift usw.) abgedruckt werden. So wird z. B. bei der Breitschrift die Zeichenbreite und damit der Schreib­ schritt (inklusive Zwischenraum) verdoppelt. Jeder Punkt der Zeichenmatrix wird dabei in der Horizontalen doppelt abge­ bildet.

Die Druckgeschwindigkeit von Zeichen in einer Zeile, die üblicherweise in Zeichen pro Sekunde angegeben wird, ist von zwei Faktoren abhängig. Die im jeweils eingeschalteten Zeichenvorrat enthaltene Schriftform - Korrespondenzschrift oder Normalschrift - bestimmt die Vorschubgeschwindigkeit des Druckwertes. Der eingeschaltete Schreibschritt, der als horizontaler Abstand zweier Zeichen (von Mitte zu Mitte) im Zollmaßstab definiert ist, bestimmt die Anzahl der Zeichen, die pro Zoll der Druckerbewegung zu Papier gebracht werden.

Gebräuchliche Schreibschritte für Mosaikdrucker sind 1/10′′, 1/12′′ und 1/17′′. Die Druckgeschwindigkeit (Schreibgeschwindigkeit) in Zeichen pro Sekunde ist bei einer Zeichenbreite von 1/10′′ am kleinsten und bei einer Zeichenbreite von 1/17′′ am größten. Für einen 1/10′′ Schreibschritt ist das Druckfeld für ein Zeichen 2,54 mm breit.

Um ein exaktes Schriftbild zu erhalten, ist es von großer Bedeutung, daß der Auslösezeitpunkt für die Betätigung der Druckelemente, also der Auslösezeitpunkt für die Tintentröpfchen bzw. die Betätigung der Nadeln genau dann erfolgt, wenn die Düsen bzw. die Nadeln des Druckkopfes vor den für das gerade darzustellende Zeichen vorgesehenen Druckspalten liegen.

Hierzu ist es bekannt, das Raster (Matrix) zur Darstellung der abzudruckenden Zeichen dem Grundtakt der Wagenmotorsteuerung zuzuordnen. Bevorzugt ist diese Zuordnung durch ein ganzzahliges Teilungsverhältnis bestimmt. Dabei befindet sich auf der Welle des Wagenmotors ein Taktgeber, dessen Takte außer zur Druckauslösung noch zur Drehzahlregelung des Wagenmotors benützt werden. Die vom Taktgeber, vorzugsweise in Form einer Taktscheibe erzeugten Impulse werden einer Schaltung zugeführt, die aus einem Phasenregelkreis (PLL) und einem festen Teiler zur synchronen Spaltentakterzeugung einer n-fachen Taktgeberfrequenz besteht. Ein variabler Teiler dient zur Erzeugung der Spaltenfrequenz entsprechend der gewünschten Zeichenbreite.

Ein solcher Schaltungsaufbau hat u. a. den Nachteil, daß bedingt durch den Hardwareaufbau Abgleich- und Drift­ probleme auftreten.

Aus der DE 28 44 198 A1 ist eine Steueranordnung zum Betrieb eines Matrixdruckers bekannt, bei dem ein Druckkopf mit selektiv betätigbaren Matrixdruckelementen längs einer zu druckenden Zeile verschiebbar angeordnet ist. Ein mit einer Motorwelle verbundener Fühler liefert Ausgangsimpulse, die die Bewegung des Druckers anzeigen und ein auf die Ausgangsimpulse ansprechender Drucksteuerzähler gibt die Druckzeilenplätze an. Die durchschnittliche Anzahl der vom Fühler gelieferten Ausgangsimpulse pro Zeichen ist dabei größer als die Anzahl der Matrixelementpositionen, die zum Drucken eines durchschnittlichen Zeichens herangezogen werden. Ferner ist eine Kompensationseinrichtung vorgesehen, die von den bei der Bewegung des Druckkopfes längs der Drucklinie auftretenden mechanischen Betriebseigenheiten gesteuert ist und dem Drucksteuerzähler zusätzliche Impulse zuführt.

In der Druckschrift IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 23, No. 9, February 1981, Seiten 3982 bis 3985 ist eine Motorsteuerung für einen Druckkopf in einer Matrixdruckeinrichtung beschrieben, die einen Haupt-Mikroprozessor und einen Neben-Mikroprozessor enthält und die über einen Systembus miteinander verbunden sind. Der Nebenprozessor übernimmt die Ansteuerung des Schrittmotors für den Druckkopf und entlastet so den Hauptprozessor. Ein interner Timer im Nebenprozessor wird dazu benutzt, um die Zeitabläufe des Antriebsmotors zu steuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs­ anordnung zur Erzeugung eines synchronen Spaltentaktes zur Bildung verschiedener Zeichenbreiten in Mosaikdruckeinrich­ tungen anzugeben, die einfach und sicher arbeitet und in digitale hochintegrierte Schaltkreise integrierbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erzeugung eines synchronen Spaltentaktes zur Bildung verschiedener Zeichenbreiten in Mosaikdruckeinrichtungen wird mit Hilfe eines digitalen Phasenregelkreises bewirkt.

Ein Phasenregelkreis hat allgemein die Aufgabe, einen Oszillator in Frequenz und Phase so zu regeln, daß dessen Phase mit der Phase eines Referenzsignals übereinstimmt. Der gesamte Regelvorgang wird als Phasensynchronisation bezeichnet.

Durch die Verwendung eines Einchip-Mikrocomputers, der alle benötigten Hardwarekomponenten enthält, entfallen alle Abgleich- und Driftprobleme, die bei analogen Phasenregel­ kreisen auftreten können. Außerdem ist dadurch eine hohe Stabilität des gesamten Regelkreises gewährleistet und durch die Verarbeitung digitaler Rechtecksignale zu diskreten Zeitpunkten ist die Störempfindlichkeit wesentlich geringer. Da die beiden Teiler, nämlich der Festteiler und der variable Teiler, die zur Anpassung der Signale entsprechend den ge­ wünschten Schreibschritten dienen, als Zählschleifen per Software gebildet werden können, reduziert sich der Hardwareaufwand zusätzlich. Ein weiterer Vorteil des digitalen Phasenregelkreises liegt darin, daß ein solcher Regelkreis in digital hochintegrierten Schaltkreisen integrierbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen er­ läutert. Dort zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild zur Spaltentakterzeugung mittels eines Phasenregelkreises,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der Spaltentakterzeugung mit Hilfe eines digitalen Phasenregelkreises.

Das in Fig. 1 gezeigte Blockschaltbild zur Erzeugung eines synchronen Spaltentaktes SF zur Bildung verschiede­ ner Zeichenbreiten in Mosaikdruckeinrichtungen zeigt einen Phasenregelkreis PLL. Dieser wird gebildet aus einem Vorwärtsverstärkungsweg VW mit einem Phasendiskriminator PD, einem Schleifenfilter TP, einem spannungsgesteuerten Oszillator VCO und einer Rückkopplungsschleife RS mit einem Festteiler FT. An der Welle eines hier nicht darge­ stellten Wagenmotors der Mosaikdruckeinrichtung befindet sich ein Taktgeber TG, der als Taktscheibe ausgeführt sein kann. Ein vom Taktgeber TG abgegebenes Referenzsignal, nämlich die Taktimpulse, werden dem Phasendiskriminator PD zugeführt. Der Phasendiskriminator PD erzeugt aus der Phasendifferenz der beiden Signale - Oszillatorsignal FO und Referenzsignal TF - eine Stellgröße, die über ein Schleifen­ filter TP, das als Tiefpaß ausgebildet ist, zum spannungs­ gesteuerten Oszillator VCO geführt wird. Die Stellgröße regelt den Oszillator VCO auf die Sollfrequenz/-Phase nach. Nach Abschluß des Regelvorgangs sind beide Signale mitein­ ander synchronisiert. Man spricht dabei vom "eingerasteten Zustand". Da die beiden Signalfrequenzen TF, FO sehr unter­ schiedlich sind, wird in den Regelkreis PLL ein Festteiler FT mit dem Verhältnis ¹/ _N eingebaut, damit die beiden Signale FO und TF mit etwa gleicher Frequenz am Phasendiskriminator PD anliegen. Der Regelkreis PLL synchronisiert also die Frequenz des Oszillators VCO mit der des entnommenen Signals TF so, daß kein Frequenzunterschied auftritt. Am Ausgang des Oszillators VCO steht eine synchronisierte N-fache Taktgeberfrequenz FO = N · TF zur Verfügung. Ein nachgeschalteter, in einer elektronischen Steuerungseinrichtung ES der Mosaik­ druckeinrichtung vorhandener variabler Teiler VT dient zur Er­ zeugung einer Spaltenfrequenz SF entsprechend der gewünsch­ ten Zeichenbreite.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild eines digitalen Phasen­ regelkreises DPLL. Ein Einchip-Mikrocomputer MC, der z. B. durch den Baustein µP 7811 realisiert sein kann, mit zwei Timer/Event Counter enthält alle Hardwarekomponenten, die zur Erzeugung eines synchronen Spaltentaktes benötigt werden.

Ein Timer/Event Counter dient dabei als Zähldiskriminator ZD zur Synchronisation der N-fachen Taktgeberfrequenz TF, während der zweite Timer/Event Counter als digital ge­ steuerter Generator DCO arbeitet. Der Festteiler FT, sowie der variable Teiler VT können per Software durch Zählschlei­ fen gebildet werden. Der als Zähldiskriminator ZD arbeitende Timer/Event Counter wird bei jedem Impuls des Taktgeber­ signals TF zurückgesetzt und gestartet, d. h. er zählt, wie­ viele Referenztaktperioden RT zwischen zwei Taktgeberimpul­ sen liegen. Bei jedem N-ten Impuls des digital gesteuerten Generators DCO wird durch den Mikrocomputer MC die Phasen­ differenz aus Zähldiskriminatorinhalt und Sollwert, der der gewünschten Mittenfrequenz der Regelschleife entspricht, so­ wie die Stellgröße für den digital gesteuerten Generator DCO entsprechend der gewünschten Filterkennlinie des digitalen Filters DF festgestellt. Besitzt das digitale Filter DF ein Proportional/Integralverhalten (digitale Phase Locked Loop 2. Ordnung), dann hat der Mittelwert der Ausgangsfrequenz des digital gesteuerten Generators DCO die gewünschte N-fache Taktgeberfrequenz N · TF, die zur Erzeugung der Spaltenfre­ quenz entsprechend der gewünschten Zeichenbreite einem ver­ änderbaren Teiler VT zugeführt wird. Der Phasenregelkreis DPLL zur Synchronisation des Spaltentaktes SF schließt sich über den Festteiler FT (¹/ _N -Teiler).

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines synchronen Spaltentaktes zur Bildung verschiedener Zeichenbreiten in Mosaikdruck­ einrichtungen, die einen Taktgeber, einen Phasenregel­ kreis, einen Festteiler und einen variablen Teiler zur Erzeugung der Spaltenfrequenz entsprechend der gewünsch­ ten Zeichenbreite enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenregelkreis als digitaler Phasenregelkreis (DPLL) auf einem Einchip-Mikrocomputer (MC) realisiert ist, der zwei Timer/Event Counter (ZD, DCO) enthält, wobei ein Timer/Event Counter als Zähldiskriminator (ZD) zur Synchronisation der N-fachen Taktgeberfrequenz (TF) und der andere Timer/Event Counter als digital gesteuerter Generator (DCO) arbeitet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festteiler (FT) und der variable Teiler (VT) durch Zählschleifen gebildet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem als Zähldiskriminator (ZD) arbeitenden Timer/ Event Counter ein Referenztakt (RT) anliegt und der Zähl­ diskriminator (ZD) bei jedem Impuls des Taktgebersignals (TF) zurückgesetzt und gestartet wird und so die Anzahl der Referenztaktperioden (RT) zwischen zwei Impulsen des Taktgebersignals (TF) zählt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem N-ten Impuls des digital gesteuerten Gene­ rators (DCO) der Mikrocomputer (MC) sowohl die Phasen­ differenz aus Zähldiskriminatorinhalt und Sollwert als auch die Stellgröße für den digital gesteuerten Gene­ rator (DCO) ermittelt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Phasenregelkreis (DPLL) ein digitales Filter (DF) enthält, das ein proportional-integrales Ver­ halten aufweist.