DE3727049A1 - Druckkopfansteuersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckkopfansteuersystem zur Ansteuerung eines Druckkopfes für einen seriellen Drucker und insbesondere ein Druckkopfansteuersystem zur Ansteuerung eines Druckkopfes mit Magnetschaltungen, die so angesteuert werden, um entsprechende Drucknadeln zum Drucken zu betätigen.

Zum leichteren Verständnis des Ausgangspunkts der Erfindung wird bereits an dieser Stelle auf die Figuren Bezug genommen. Ein herkömmliches Druckkopfansteuersystem wird im nachfolgenden anhand der Figuren Fig. 4(A) bis 4(C), Fig. 5(A) bis 5(C), Fig. 6 und Fig. 7 beschrieben.

Die Fig. 4(A) bis 4(C) zeigen die Beziehung zwischen der Anordnung der Drucknadeln an der Vorderseite eines Druckkopfes und der mit den Drucknadeln gedruckten Punktmatrizen.

Beim Drucken von Punktmustern mit einer einzigen Spalte einer Vielzahl von Drucknadeln 1, beispielsweise 8 Drucknadeln wie es in Fig. 4(A) dargestellt ist, durch ein Farbband (nicht dargestellt) auf ein Aufnahmeblatt (nicht dargestellt) ist es üblich, ein Zeichen in einer vollen Matrix mit 8 Punkten 2 in einer Linie (eine Linie entlang der Bewegungsrichtung des Druckkopfes), wie es in Fig. 4(B) dargestellt ist, oder in einer Pseudomatrix zu drucken, die 12 Punkte 2 in einer Linie aufweist, wie es in Fig. 4(C) dargestellt ist.

Der Aufbau eines solchen Druckkopfes und die Wirkungsweise der Drucknadeln 1 wird im nachfolgenden kurz beschrieben. Im Druckkopf ist hier die Drucknadel 1 an einem auf einem Federblättchen gelagerten Anker angebracht. Gegenüber dem Anker ist, mit einem Spalt dazwischen, ein Kern angeordnet, um den eine Ansteuerspule gewickelt ist. Die Anker, die Ansteuerspulen und die Kerne sind kreisförmig oder elliptisch angeordnet und um die kreisförmige oder elliptische Anordnung der Kerne herum ist ein üblicher Permanentmagnet vorgesehen.

Normalerweise wird der Anker durch den Magnetismus des Permanentmagneten an den Kern angezogen, um das Federblättchen zu krümmen. Ein Ansteuerstrom wird der Ansteuerspule selektiv zugeführt, um die Ansteuerspule selektiv zu erregen. Der mit der erregten Ansteuerspule verbundene Kern wird in einer solchen Polarität magnetisiert, um den Magnetismus des Permanentmagneten zu löschen, so daß das Federblättchen aufgrund seiner Elastizität vom Kern wieder freigegeben werden kann und dadurch die Drucknadel 1 zur Durchführung des Druckvorgangs einen Flug ausführt und einen Punkt druckt.

Die Druckgeschwindigkeit eines mit einem solchen Druckkopf versehenen seriellen Druckers ist abhängig von der Ansprechfrequenz der Drucknadeln des Druckkopfes. Damit kann die Druckgeschwindigkeit des seriellen Druckers durch Erhöhung der minimalen Punktdichte zwischen zwei Punkten erhöht werden, die während der Seitwärtsbewegung des Druckkopfes mit der gleichen Drucknadel gedruckt werden.

Es ist ein weiteres Drucksystem bekannt, bei dem zwei Spalten von Drucknadeln verwendet werden, wie es in Fig. 5(A) dargestellt ist, um die Druckgeschwindigkeit zu erhöhen. Wie aus Fig. 5(A) zu ersehen ist, sind 14 Drucknadeln 1 an der Vorderseite eines Druckkopfes in zwei Spalten mit einem Abstand zueinander angeordnet. Beim Drucken eines Buchstabens "A" werden, wie es in Fig. 4(C) dargestellt ist, während der seitlichen Bewegung des Druckkopfes die Punkte 2 der Spalten 1, 2, 5, 6 und 9 von den Drucknadeln 1 der rechten Spalte gedruckt, während die Punkte 2 der Spalten 3, 4, 7 und 8 von den Drucknadeln 1 der linken Spalte gedruckt werden. Die Spalten 10 bis 12 entsprechen einem Freiraum zwischen aufeinanderfolgenden Zeichen, nämlich einem Nichtdruckbereich. Wie aus den Fig. 5(B) und 5(C), die die entsprechenden Positionen der mit den Drucknadeln 1 in der oben beschriebenen Druckweise gedruckten Punkte 2 zeigen, offensichtlich ist, ist der Abstand d zwischen den seitlich aufeinanderfolgenden Punkten 2 doppelt so groß wie der Abstand D zwischen den seitlich aufeinanderfolgenden Punkten 2, die mit einer einzelnen Spalte von Drucknadeln 1 gedruckt werden, wie es in Fig. 4(C) dargestellt ist. Damit kann die Druckgeschwindigkeit eines Druckkopfes mit zwei Spalten von Drucknadeln 1 doppelt so groß sein wie die eines Druckkopfes mit einer einzigen Spalte von Drucknadeln 1.

Bei einem mit einem Druckkopf mit zwei Spalten von Drucknadeln 1 ausgerüsteten seriellen Drucker wird der Druckkopf an Zeitpunkten angesteuert, die durch eine vorherbestimmte Zeitsteuerung auf der Basis eines Punktimpulses bestimmt wird, der einmal bei jedem Bewegungsschritt eines Trägers mit dem darauf angebrachten Druckkopfes um einen Abstand entsprechend D/2 bestimmt wird.

Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung der Druckkopfansteuerzeitsteuerung, wobei die Kurvenformen der Ansteuerströme und der Flug der Drucknadeln 1 dargestellt ist. In Fig. 6 stellen die Ansteuerzeitsteuerungen I bzw. II jeweils eine vorhergehende Ansteuerzeitsteuerung bzw. eine nachfolgende Ansteuerzeitsteuerung der Betätigung der Drucknadeln 1 dar. Die Ansteuerströme I und II sind Ströme, die den, den Drucknadeln 1 zugeordneten Ansteuerspulen zugeführt werden, um die Drucknadeln 1 an Zeitpunkten zu betätigen, die durch die Ansteuerzeitsteuerung I bzw. II bestimmt werden. Die Nadelverschiebungen I bzw. II sind die Verschiebungen der Drucknadeln 1, wenn die Ansteuerströme den entsprechenden Ansteuerspulen an Zeitpunkten zugeführt werden, die durch die Ansteuerzeitsteuerung I bzw. II bestimmt werden.

Bei einem derartigen herkömmlichen Druckkopfansteuersystem kann ein Druckkopf für den Druckvorgang mit hoher Druckgeschwindigkeit und hoher Druckqualität gesteuert werden, wobei der Druckkopf vergleichsweise groß und die Zahl der auf dem Druckkopf befestigten Drucknadeln vergleichsweise gering ist. Wenn jedoch der Druckkopf vergleichsweise klein ist und eine vergleichsweise große Anzahl von Drucknadeln aufweist, wird die Druckgeschwindigkeit unvermeidbar vermindert und die Druckqualität aufgrund der magnetischen Störungen zwischen den Magnetschaltungen, die jeweils den Anker, die Ansteuerspule und den Kern enthalten, verschlechtert. Ursachen für derartige Probleme werden anhand der Fig. 6 und 7 erläutert.

Wenn, wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, der Ansteuerstrom I einer Ansteuerspule einer Magnetschaltung zugeführt wird, die in einer Gruppe von Magnetschaltungen enthalten ist, die durch die vorhergehende Ansteuerzeitsteuerung I angesteuert werden, um die entsprechende Drucknadel 1 für die Druckverschiebung I zu betätigen, und wenn der Ansteuerstrom II anschließend einer Ansteuerspule einer Magnetschaltung zugeführt wird, die in einer Gruppe von Magnetschaltungen enthalten ist, die durch die nachfolgende Ansteuerzeitsteuerung II angesteuert werden, um die entsprechende Drucknadel 1 für die Druckverschiebung II zu betätigen, nimmt die Flugzeit, nämlich die Zeit vom Beginn der Betätigung der Drucknadel 1 bis zu ihrer Ankunft an der Druckstelle auf einem Aufnahmeblatt, für die Verschiebung II zu und die Startzeit wird verzögert, wie es durch die gestrichelten Linien dargestellt ist, da die Ansteuerzeit, nämlich die Zeitdauer der Zuführung des Ansteuerstromes I länger ist als die Zeitdauer zwischen den Ansteuerzeitsteuerungen I und II. Folglich wird der nachfolgende Punkt 2 von seiner vorgesehenen Stelle an eine falsche Stelle eines Punktes 2 a verschoben, wie es durch eine gestrichelte Linie in Fig. 7 dargestellt ist. Damit muß die Druckgeschwindigkeit notwendigerweise vermindert werden oder aber die Druckqualität wird verschlechtert.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Druckkopfansteuersystem zu schaffen, das einen Druckkopf ermöglicht, der eine kompakte Konstruktion aufweist und mit einer vergleichsweise großen Anzahl von Drucknadeln ausgerüstet ist, der mit hoher Druckgeschwindigkeit arbeitet und eine zufriedenstellende Druckqualität liefert.

Kurz gesagt sieht die Erfindung ein Druckkopfansteuersystem für einen Drucker vor, bei dem die Magnetschaltungen des Druckkopfes individuell von überlappenden Ansteuerströmen angesteuert werden, um einen Abflug bzw. ein Abschießen der entsprechenden Drucknadeln für den Druck zu ermöglichen. Dabei weist das erfindungsgemäße Druckkopfansteuersystem auf: eine erste Speichereinrichtung zum Speichern der Zahl der Drucknadeln, die durch von der vorhergehenden Ansteuerzeitsteuerung angesteuerten Magnetschaltungen abgeschossen wurden, eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern der Anzahl von Drucknadeln, die durch Magnetschaltungen abgeschossen werden sollen, die durch die nachfolgende Ansteuerzeitsteuerung angesteuert werden sowie eine Recheneinrichtung zur Berechnung der die Flugzeitsteuerung berichtigenden Zeiten sowie eine Zeitsteuereinrichtung.

Erfindungsgemäß werden die die Flugzeitsteuerung korrigierenden Zeiten auf der Basis der Daten berechnet, die in der ersten und zweiten Speichereinrichtung gespeichert sind. Danach wird die nachfolgende Ansteuerzeitsteuerung zur Ansteuerung der Magnetschaltungen durch die die Flugzeitsteuerung korrigierende Zeit mittels einer Zeitsteuereinrichtung verzögert, um eine vorbestimmte Flugzeitsteuerung der Drucknadeln zu verschieben, die durch die Magnetschaltungen gesteuert werden, die wiederum durch die nachfolgende Ansteuerzeitsteuerung angesteuert werden. Damit wird der Einfluß der Störung zwischen den Magnetschaltungen auf die Druckbetätigung der Drucknadeln fast gänzlich eliminiert und es tritt nur eine geringfügige Verschiebung der Punkte auf, so daß damit die Druckgeschwindigkeit des Druckkopfes erhöht und die Druckqualität verbessert werden kann.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Drucksteuerschaltung eines Druckkopfansteuersystems einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Darstellung des Vorgangs der Betriebsweise des Druckkopfansteuersystems nach Fig. 1 zur Berechnung einer Flugzeitsteuerung-Korrekturzeit;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung der Druckkopfansteuerung des Druckkopfansteuersystems nach Fig. 1;

Fig. 4(A), 4(B) und 4(C) diagrammartige Darstellungen zur Erläuterung der Beziehung zwischen einer Anordnung von herkömmlichen Drucknadeln und Punktmustern;

Fig. 5(A), 5(B) und 5(C) diagrammartige Darstellungen zur Erläuterung der Beziehung zwischen einer weiteren Anordnung von herkömmlichen Drucknadeln und Punktmustern;

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Druckkopfansteuerung eines herkömmlichen Druckkopfansteuersystems und

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Verschiebung eines Punkts von der richtigen Position bei einem herkömmlichen Druckkopfansteuersystem.

Fig. 1 zeigt eine Zentralprozessoreinheit 3, die im nachfolgenden kurz "CPU" genannt wird, einen Nur-Lesespeicher 4 (im nachfolgenden kurz "ROM" genannt), der vorbestimmte Daten einschließlich eines Steuerprogramms und der Punktmuster speichert, einen Speicher 5 mit direktem Zugriff (im nachfolgenden kurz "RAM" genannt) zur Speicherung der Druckdaten, die von einer externen Eingabeeinrichtung eingegeben werden, einen Zeitgeber 6, der als Zeitsteuereinrichtung dient, eine Recheneinheit 7, die eine Flugzeitkorrektur zur Korrektur der Flugzeit einer Drucknadel in Abhängigkeit von einer Instruktion berechnet, die ihr von der CPU 3 geliefert wird, und einen Bus 9, der die CPU 3, den ROM 4, den RAM 5, den Zeitgeber 6, die Recheneinheit 7 und den E/A-Treiber 8 miteinander verbindet. Die Recheneinheit 7 weist ein erstes Register und ein zweites Register als interne Speichereinrichtungen auf. Eine Spannungswelle (nicht dargestellt) zur Ansteuerung der Ansteuerspulen eines Druckkopfes (nicht dargestellt) und zur hin- und hergehenden Bewegung eines Trägers (nicht dargestellt), auf dem der Druckkopf befestigt ist, ist mit dem E/A-Treiber verbunden.

Der CPU 3 werden die Druckdaten, nämlich die Zeichen- und Buchstabendaten und die Steuerdaten, nämlich die Steuercodes einschließlich eines Befehls für die Zeichendichte und die Zeilenzuführung über den E/A-Treiber 8 und ein Interface (nicht dargestellt) von einer externen Eingabeeinrichtung entsprechend einem im ROM 4 gespeicherten Steuerprogramm zugeführt und diese speichert die so zugeführten Daten im RAM 5. Nach Empfang der Druckdaten für eine Zeile durch den RAM 5 liest die CPU 3 die Druckdaten vom RAM 5 und gibt die Druckdaten an den E/A-Treiber 8 weiter. Dann steuert der E/A-Treiber 8 den Druckkopf an, um die Druckdaten auszudrucken.

Der Druckvorgang wird sowohl bei der Vorwärts- als auch bei der Rückwärtswanderung des Trägers, auf dem der Druckkopf befestigt ist, entlang der Druckwalze durchgeführt, die ein Aufnahmeblatt trägt, das sich im wesentlichen über die gesamte Druckbreite erstreckt. Ein Druck- oder Schrittimpuls wird bei jeder Bewegung des Trägers bzw. Wagens über eine, der Druckbreite entsprechende Entfernung einmal festgestellt. Der Druckvorgang wird durch ein Impulssignal mit einer Zeitdauer gesteuert, die zur Ansteuerung des Druckdrahts von der Feststellung des Punktimpulses erforderlich ist, nämlich einem Ansteuerzeitsteuerungssignal.

Die Funktionsweise des Druckkopfansteuersystems wird nun anhand von Fig. 2 näher beschrieben. Nach der Vollendung eines Ausdrucks von Druckdaten durch den Druckkopf und die Bewegung des Wagens um eine einer Distanz entsprechend der Druckzeichendichte, wird ein Schrittimpuls festgestellt. Dann gibt die CPU 3 ein auf dem Schrittimpuls basierendes Druckzeitsteuersignal an die Recheneinheit 7 ab. Im Schritt S 1 speichert die Recheneinheit 7 die Zahl N _t-1 der für den vorhergehenden Druckzyklus verwendeten Drucknadeln im ersten Register ab. Dann speichert die Recheneinheit 7 die Zahl N _t der für den nachfolgenden Druckzyklus zu verwendenden Drucknadeln im zweiten Register im Schritt S 2 ab. Im Schritt S 3 macht die Recheneinheit 7 eine Entscheidung dahingehend, ob die Zahl N _t-1 Null ist oder nicht. Wenn N _t-1=0 ist, berechnet die Recheneinheit 7 einen internen Flugzeitgebereinstellwert N _c im Schritt S 4 unter der Verwendung der Gleichung:

N _c = K-N _t /2 (K≧N _t /2) (1)

Wenn sich im Schritt S 3 N _t-1≠0 ergibt, so berechnet die Recheneinheit 7 einen internen Flugzeitgebereinstellwert N _c im Schritt S 5 unter Verwendung der folgenden Gleichung:

N _c = K-(N _t +N _t-1/2) (K≧N _t +N _t-1/2) (2)

Damit wird die Gleichung (1) zur Einstellung einer größeren Flugzeitkorrektur verwendet, wenn die Zahl der für den nachfolgenden Druckzyklus zu verwendenden Drucknadeln kleiner ist, nämlich im Falle, wenn keine Drucknadel im vorhergehenden Druckzyklus wie im Falle eines Leerraums verwendet wurde, während die Gleichung (2) zum Einstellen einer kleineren Flugzeitkorrektur verwendet wird, wenn die Zahl der für den nachfolgenden Druckzyklus zu verwendenden Zahlen größer ist, wie in dem Falle, wenn einige Drucknadeln im vorhergehenden Druckzyklus verwendet wurden. In den Gleichungen (1) und (2) ist K eine Konstante speziell für die Kenndaten des Druckkopfes.

Im Schritt S 6 wird der Zeitgeber 6 auf den durch die Gleichung (1) oder (2) berechneten internen Flugzeitgebereinstellwert N _c eingestellt. Im Schritt 7 gibt die CPU 3, nachdem Takte entsprechend dem Wert N _c vom Zeitgeber 6 gezählt wurden, die Druckdaten an den E/A- Treiber 8 ab, wodurch die Ansteuerspulen der Magnetschaltungen entsprechend den Druckdaten angesteuert werden, um die entsprechenden Drucknadeln zur Durchführung des Druckvorgangs und Druckens von Punkten entsprechend den Druckdaten zu betätigen.

In Fig. 3 ist der Betätigungsmodus der Drucknadeln dargestellt. t _{d 1} und t _{d 2} sind Verzögerungszeiten I und II zur Fehlerkorrektur in der Betätigung der Drucknadeln aufgrund magnetischer Störung. Die Größe der Verzögerungszeiten I bzw. II ist abhängig von der zu verwendenden Zahl der Drucknadeln. Die Verzögerungszeiten I bzw. II entsprechen den in den Schritten S 4 bzw. S 5 berechneten Werten. Die Ansteuerzeitsteuerungen I und II, die Ansteuerströme I und II und die Drucknadelverschiebungen I und II in Fig. 3 sind gleich wie die in Fig. 6.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, wird die vorhergehende Ansteuerzeitsteuerung I durch die Verzögerungszeit I verzögert, nämlich die Verzögerungszeit t _{d 1}, entsprechend der Verzögerungszeit im Flug der Drucknadel, wenn die entsprechenden Spulen an einem Zeitpunkt angesteuert werden, der durch die vorhergehende Ansteuerzeitsteuerung I bestimmt wird. Dann wird die nachfolgende Ansteuerzeitsteuerung II um die Verzögerungszeit II, nämlich die Verzögerungszeit t _{d 2} so verzögert, daß der den Ansteuerstrom I überlappende Ansteuerstrom II den Spulen zugeführt wird, die den Drucknadeln für den nachfolgenden Druckvorgang entsprechen. Folglich wird die relative Verschiebung der Punkte fast vollständig korrigiert. Dies bedeutet, daß eine Zeitverzögerung

Δ t _f = t _{d 1}-t _{d 2}

bei der Vollendung des Fluges der Drucknadeln kleiner ist als die der Drucknadeln, die durch das herkömmliche Druckkopfansteuersystem gesteuert werden, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.

Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsform sind für den Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung. So können das erste und zweite Register, die in der dargestellten Ausführungsform interne Register der Recheneinheit 7 sind, auch externe Register sein.

Claims (1)

1. Druckkopfansteuersystem zur Ansteuerung eines Druckkopfes mit einer Vielzahl von Drucknadeln und einer Vielzahl die Drucknadeln steuernden Magnetschaltungen, die jeweils mit den Drucknadeln so verbunden sind, daß sie individuell durch überlappende Treiberströme angesteuert werden, so daß die entsprechenden Drucknadeln für den Druckvorgang abfliegen bzw. "abgeschossen" werden,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß das Druckkopfansteuerungssystem aufweist:
   eine erste Speichereinrichtung zum Speichern der Daten, die die Zahl der Drucknadeln (1) darstellen, die durch die die Drucknadeln steuernden Magnetschaltungen abgeschossen wurden, denen ein Ansteuerstrom zu einem durch eine vorhergehende Ansteuerzeitsteuerung bestimmten Zeitpunkt zugeführt wurde,
   eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern der Daten, die die Zahl der Drucknadeln (1) darstellen, die durch die die Drucknadeln steuernden Magnetschaltungen abgeschossen werden sollen, denen ein Ansteuerungsstrom zu einem durch eine nachfolgende Ansteuerzeitsteuerung bestimmten Zeitpunkt zugeführt werden soll,
   eine Recheneinrichtung (7) zur Berechnung der Daten zur Regulierung der Flugstartzeitsteuerung der Drucknadeln so, daß die Punkte (2) an den richtigen Stellen gedruckt werden und
   eine Zeitsteuereinrichtung (6) zur Verzögerung der Zeitsteuerung zur Zuführung des Ansteuerstroms zu dem die Drucknadeln steuernden Magnetschaltungen um Zeitspannen, die den durch die Recheneinrichtung berechneten Daten zur Regulierung der Flugstartzeitsteuerung entsprechen.