DE3730844A1

DE3730844A1 - Matrix-schreibeinrichtung

Info

Publication number: DE3730844A1
Application number: DE19873730844
Authority: DE
Inventors: Kenth Dipl Ing Nilsson; Bengt Dipl Ing Jofs; Goeran Dipl Ing Skog
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-09-14
Filing date: 1987-09-14
Publication date: 1989-03-23
Also published as: DE3869026D1; EP0307800A1; JPH01127364A; US4922271A; EP0307800B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Matrix-Schreibeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Unter Matrix-Schreibeinrichtungen werden dabei allgemein alle Schreibeinrichtungen verstanden, die punktweise Verläu fe, alphanumerische Zeichen oder Bilder auf einen Auf zeichnungsträger aufbringen. Beispiele dafür sind Nadeldrucker oder Tintentropfendrucker. Aus herstellungs technischen Gründen ist die Breite der Schreibköpfe begrenzt. Aus den gleichen Gründen lässt sich auch der Abstand zwischen benachbarten Schreibelementen nicht beliebig verkleinern.

Eine Tintenmosaikschreibeinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der DE 25 27 647 Cl be kannt. Die maximal mögliche Auflösung beträgt hierbei ca. 4 Schreibelemente, d.h. Tintendüsen pro mm.

Aus der DE 33 06 098 Al ist eine andere Matrix-Schreib einrichtung mit einer sogenannten Kanalmatrize bekannt, bei der zur Erhöhung der Auflösung bereits vorgeschlagen ist, zwei oder mehrere Reihen von Tintenkanälen versetzt zueinander anzuordnen. Diese Anordnung kann nicht nur zur erhöhten Auflösung, sondern auch für mehrfarbige Auf zeichnungen verwendet werden.

Wenn bei feststehenden Schreibköpfen eine Schreibbreite erwünscht ist, die grösser ist als die des einzelnen Kopfes, müssen mehrere dieser Schreibköpfe in Reihe angeordnet werden. Dabei tritt bisher das Problem auf, dass die Randbereiche der einzelnen Schreibköpfe, die keine Schreibelemente aufweisen, wiederum aus herstel lungstechnischen Gründen grösser sind als der halbe Abstand zwischen zwei Schreibelementen. Das bedeutet aber, dass selbst bei aneinanderstossenden Schreibköpfen eine Lücke zwischen dem letzten Schreibelement des einen Schreibkopfes und dem ersten Schreibelement des anderen Schreibkopfes entsteht, die in der Regel wesentlich grösser als der Abstand zwischen zwei Schreibelementen eines Kopfes ist. Das heisst, mit einer einfachen Anein anderreihung mehrerer Schreibköpfe lässt sich die gesamte Schreibbreite nicht mit gleich hoher Auflösung erzielen. Wenn man die Auflösung eines Schreibkopfes für die gesamte Schreibbreite beibehalten will, so hat man bisher die einzelnen Schreibköpfe nicht in einer Reihe, sondern in zwei Reihen auf Lücke versetzt angeordnet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Matrix-Schreibeinrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass eine Schreibbreite erzielt wird, die grösser als die eines einzelnen Schreibkopfes ist, und wobei gleichzeitig die Auflösung besser ist als die des einzelnen Schreibkopfes. Weiterhin soll für diese Einrichtung die Zahl der notwendigen Reihen von Schreib köpfen so klein wie möglich gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Unter Phase sei hier der Abstand der einzelnen Schreibelemente untereinander verstanden. Der Abstand zweier Schreibelemente in einem Schreibkopf entspricht dabei einer Phasenverschiebung von 360°. Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Schreib köpfe ist es möglich, mit einer minimalen Anzahl von Reihen von Schreibköpfen eine erhöhte Auflösung und gleichzeitig grosse Schreibbreite zu erhalten. Würde man versuchen, dieses Ziel mit den bekannten Mitteln zu erreichen, so müsste man zunächst zur Überdeckung der gesamten gewünschten Schreibbreite bereits zur Erzielung der Grundauflösung, worunter die Auflösung der einzelnen Schreibköpfe verstanden wird, zwei Reihen dieser Schreibköpfe versetzt auf Lücke zueinander anordnen. Wollte man die Auflösung nur verdoppeln, so müssten zwei weitere Reihen wiederum auf Lücke versetzt zueinander angeordnet sein, diesmal mit einer Phasenverschiebung von 180° zu denen der ersten beiden Reihen. Insgesamt wären damit bereits vier Reihen von Schreibköpfen notwendig. Für eine dreifache Auflösung wären entsprechend sechs Reihen notwendig.

Im Gegensatz dazu ist gemäss der vorliegenden Erfindung nur eine Reihe mehr notwendig als der Steigerung der Auflösung entspricht, d.h. für eine doppelt so hohe Auflösung drei Reihen und für eine dreifach so hohe Auflösung beispielsweise vier Reihen.

Anstelle der erhöhten Auflösung lässt sich die erfindungsgemässe Matrix-Schreibeinrichtung auch zur Erzielung eines Mehrfarbendruckes verwenden. Wenn das normale Rasterprinzip verwendet wird, bei dem zwischen den einzelnen Farbpunkten eine Verschiebung vorliegt, kann der Faktor, um den die Auflösung ansonsten erhöht werden sollte, lediglich durch die Anzahl der gewünschten Farben ersetzt werden. Für einen Dreifarbendruck sind damit vier Reihen erforderlich, wobei jeder Reihe eine Farbe zugeordnet ist und die erste und vierte Reihe die gleiche Farbe verwenden.

Wird im Gegensatz ein Mehrfarbendruck "in Phase" ge wünscht, d.h. ein Druck, bei dem verschiedene Farben dem gleichen Aufzeichnungspunkt zugeordnet sind, so wird erfindungsgemäss die Phasenverschiebung Null gewählt und die Farbe der Schreibköpfe in jeder Reihe und zwischen den Reihen zyklisch vertauscht.

Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft möglich, erhöhte Auflösung und Farbschrift zu kombinieren. Sollen Mehrfarbendruck in Phase mit erhöhter Auflösung kombi niert werden, so müssen zusätzlich bestimmte Vorkehrungen getroffen werden. Entweder müssen Schreibköpfe mit unter schiedlicher Länge verwendet werden oder es kann nicht jedes Schreibelement in jedem Schreibkopf ausgenützt werden.

Zu berücksichtigen ist in jedem Fall, dass ohne spezielle Massnahmen, wie verkürzte Schreibköpfe, nicht alle Schreibelemente der äussersten Schreibköpfe ausgenutzt werden können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im folgenden anhand von Fig. 11 näher beschrieben und erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch einen einzelnen Schreibkopf,

Fig. 2 und 3 aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen zur Verbreiterung der Schreibbreite oder zur Erhöhung der Auflösung,

Fig. 4 und 5 zwei Ausführungsbeispiele gem. der vorlie genden Erfindung mit um den Faktor 3 bzw. 4 erhöhter Auflösung,

Fig. 6 und 7 Ausführungsbeispiele gem. der Erfindung für den Drei- bzw. Vierfarbendruck mit raster förmig farbenverschobenen Farbpunkten,

Fig. 8 und 9 Ausführungsbeispiele gem. der Erfindung für Drei- bzw. Vierfarbendruck, wobei sämtliche Farben jeweils ein und demselben Aufzeich nungspunkt zugeordnet sind,

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel für Vierfarbendruck mit gleichzeitig doppelter Auflösung und

Fig. 11 eine schematische Ansicht einer kompletten Schreibeinrichtung mit Aufzeichnungsträger.

In Fig. 1 ist schematisch ein Schreibkopf (1) dargestellt, der beispielsweise die Draufsicht auf die Düsenaustritts öffnungen eines piezoelektrischen Tintentropfenschreibers darstellen kann. Die Schreibelemente (2) werden praktisch durch die Düsenaustrittsöffnungen gebildet.

Wie eingangs bereits erwähnt, kann anstelle eines Tinten tropfenschreibers auch ein Nadel- oder Thermodrucker verwendet werden. Wesentlich ist nur, dass z.B. die alphanumerischen Zeichen oder Bilder, die auf einem Aufzeichnungsträger dargestellt werden sollen, aus den Punkten einer Matrix bestehen.

Anhand der Fig. 1 sollen einige Grössen definiert werden, die für das Verständnis der nachfolgenden Figuren von Bedeutung sind. Mit A ist die Schreibbreite des Schreib kopfes (1) bezeichnet, d.h. der Abstand vom Zentrum des äussersten linken zum Zentrum des äussersten rechten Schreibelementes. B bezeichnet die Breite des gesamten Schreibkopfes und s den Abstand zweier Schreibelemente (gerechnet von Zentrum zu Zentrum).

In Fig. 2 ist schematisch eine bekannte Schreibeinrichtung dargestellt, bei der es lediglich darum geht, die Schreibbreite bei ortsfesten Schreibköpfen mit unver änderter Auflösung zu vergrössern. Die Auflösung des einzelnen Schreibkopfes wird im folgenden als Grund auflösung G bezeichnet. In der Fig. 2 sind vier Schreib köpfe (3 bis 6) zickzackförmig auf Lücke in zwei Reihen angeordnet. Wie man sowohl der Fig. 1 als auch der Fig. 2 entnehmen kann, weisen die Schreibköpfe (1, 3 bis 6,) Randbereiche auf, die grösser sind als der halbe Abstand zweier Schreibelemente. Daher ist es nicht möglich, die Schreibköpfe in einer Reihe anzuordnen, ohne im Über gangsbereich von einem Schreibkopf zum anderen Auflö sungsverluste hinnehmen zu müssen. Bei den extrem kleinen Abmessungen - erzielbar sind in der Praxis heutzutage etwa vier Schreibelemente pro mm - ist es herstellungs technisch kaum möglich, schmalere Randbereiche zu erzie len.

Fig. 3 zeigt eine, beispielsweise aus der DE 33 06 098 Al, bekannte Anordnung zur Erhöhung der Auflösung bei einer Schreibbreite, die annähernd der Schreibbreite A ent spricht. Dargestellt sind hierzu drei Schreibköpfe (7-9), die jeweils um 120° gegeneinander phasenverschoben sind. Hiermit ist eine Auflösung erzielbar, die dreimal höher ist als die Grundauflösung G. Der Faktor, mit dem die Grundauflösung multipliziert werden muss, um zu der erzielten Auflösung zu gelangen, wird mit n bezeichnet. Um diesen Faktor werden praktisch die Abstände der durch die Schreibelemente erzeugbaren Matrix-Punkte gegenüber dem Abstand der Schreibelemente selbst verringert.

In Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeipsiel gemäss der vorliegenden Erfindung mit einer Grundauflösung G von vier Schreibelementen pro mm und mit einem Faktor n = 3 für die Erhöhung der Auflösung angegeben. Damit sämtliche Schreibelemente eines Schreibkopfes ausgenutzt werden können, soll für die Zahl M der Schreibelemente eines Schreibkopfes gelten

M = m × n+1,

wobei m eine willkürliche natürliche Zahl ungleich 0 ist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass nicht alle Schreibelemente des am weitesten aussen sitzenden Schreibkopfes für die erhöhte Auflösung verwendet werden können, wenn dieser äussere Schreibkopf nicht kürzer ausgeführt ist als die übrigen. Im Beispiel gem. Fig. 4 ist m = 2 gewählt. Damit ergibt sich M = 7, d.h. sieben Schreibelemente pro Schreibkopf. Zur Vereinfachung der Darstellung sind von den Schreibköpfen nur noch die als Kreise dargestellten Schreibelemente längs einer Linie wiedergegeben.

Allgemein lassen sich einige Formeln aufstellen, mit deren Hilfe die erfindungsgemässe Anordnung berechnet werden kann. So ist die Schreiblänge A = (M-1)×s. Die Verschiebung D zwischen den Schreibköpfen zweier benachbarter Reihen ergibt sich zu D=(m+1/n)×s= A/n+1/n×s. Der Abstand C zwischen dem letzten Schreibelement des einen und dem ersten Schreibelement des nächstfolgenden Schreibkopfes ergibt sich zu C=(m+ 1+1/n)×s=D+s. Hinzu kommt noch eine Bedingung für die Breite B des Schreibkopfes. Für B muss gelten:
B (m×n+m+1+1/n)×s=M×s+D=A+D+s= A+C

Im unteren Teil der Fig. 4 sind die möglichen Aufzeichnungspunkte dargestellt. Wie man daraus ersehen kann, ist die Auflösung auf 12 Aufzeichnungspunkte pro mm über eine totale Schreibbreite, die weit über die eines einzelnen Schreibkopfes hinausgeht, gesteigert worden. Notwendig dazu sind lediglich n + 1 Reihen von geschickt phasenverschoben angeordneten Schreibköpfen.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Darstellung für n = 4; m = 1 und M = 5. Die notwendige Phasenverschiebung in diesem Beispiel beträgt 90°. Die Auflösung beträgt in diesem Fall 16 Aufzeichnungspunkte pro mm.

Wie bereits erwähnt, ist die erfindungsgemässe Matrix- Schreibeinrichtung auch für Mehrfarbendarstellungen ver wendbar. Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Dreifarbendarstellung mit einer Auflösung, die der Grund auflösung G entspricht. In diesem Fall sei beispielsweise wieder angenommen, dass die Grundauflösung vier Schreib elemente pro mm beträgt. Weiterhin ist angenommen, dass die drei Farben nach dem Rasterprinzip gegeneinander verschoben dargestellt werden sollen. Für diesen Fall gilt das gleiche Prinzip wie für die erhöhte Auflösung gem. der Fig. 4. Für n wird der Faktor 3 gewählt, womit in diesem Fall nicht die erhöhte Auflösung, sondern die Zahl der darzustellenden Farben gemeint ist. Für m ist eben falls 3 gewählt. Damit ergibt sich M = 10. Als Farben sind beispielsweise gelb, zyanblau und magentarot ge wählt. Die Phasenverschiebung beträgt wiederum 120°. Im unteren Teil der Fig. 6 sind die Aufzeichnungspunkte der drei Farben mit der entsprechenden Phasenverschiebung dargestellt.

In Fig. 7 ist ein weiteres Beispiel für vier Farben dar gestellt, wobei als vierte Farbe schwarz hinzugenommen worden ist.

Wenn im Gegensatz zu den beiden letzten Ausführungs beispielen mehrfarbige Darstellungen beabsichtigt sind, bei denen sämtliche Farben gewissermassen "in Phase" liegen, d.h. dass sie übereinander auf den gleichen Aufzeichnungspunkt aufgetragen werden, so müssen die Formeln leicht variiert werden. Um wiederum sämtliche Schreibelemente eines Schreibkopfes verwenden zu können, muss hier die Zahl der Schreibelemente pro Schreibkopf M als M=m × n gewählt werden. Die Schreibbreite ergibt sich zu A=(M-1)×s. Die Verschiebung ergibt sich zu D=m × s. Der Abstand der Schreibelemente zwischen zwei benachbarten Schreibköpfen wird damit C=(m+1)×s=D +s. Für die Breite des Schreibkopfes gilt hier B (n+ 1)×m+s. Die Anzahl der erforderlichen Reihen von Schreibköpfen ist wie vorher n+1. Die Fig. 8 und 9 zeigen zwei Beispiele für Drei- bzw. Vierfarben darstellungen.

Wie bereits erwähnt, ist es mit der erfindungsgemässen Matrix-Schreibeinrichtung vorteilhaft ebenso möglich, Mehrfarbendarstellungen mit erhöhter Auflösung zu kombi nieren. Mit n=8 kann man beispielsweise eine Vierfar bendarstellung mit doppelter Grundauflösung für jede Farbe erhalten. Dabei werden vorteilhaft nur 9 Reihen von Schreibköpfen gegenüber 16 Reihen bei einer konventio nellen Anordnung benötigt. Dieser Fall ist in Fig. 10 dargestellt.

Die letzte Fig. 11 schliesslich zeigt schematisch den äusseren Prinzipaufbau einer kompletten Matrix-Schreib einrichtung. Über Transportrollen (10, 11) wird ein Auf zeichnungsträger (12), beispielsweise normales Re gistrierpapier, in Richtung des Pfeiles (13) über einen Abstandhalter (14) an der Stirnseite (15) eines Gehäuses (16) vorbeigezogen. In das Gehäuse (16) ist die Anschlussleitung (17) geführt, die an ihrem freien Ende mit einem Stecker (18) zum Anschluss an ein entspre chendes Steuergerät versehen ist, dass die Steuersignale für die Aufzeichnung der gewünschten Verläufe, Zeichen oder Bilder liefert. Das Gehäuse (16) enthält die erfin dungsgemäss angeordneten Reihen von Schreibköpfen.

Bezugszeichenliste:

1, 3-6, 7-9 = Schreibkopf
2 = Schreibelemente
10, 11 = Transportrollen
12 = Aufzeichnungsträger
13 = Pfeil
14 = Abstandhalter
15 = Stirnseite
16 = Gehäuse
17 = Anschlußleitung
18 = Stecker

Claims

1. Matrix-Schreibeinrichtung mit mehreren nebeneinander in einer Reihe angeordneten Schreibköpfen, die jeweils eine begrenzte Anzahl von Schreibelementen pro Längen einheit aufweisen und einen Randbereich haben, der grösser ist als der halbe Abstand zwischen zwei benachbarten Schreibelementen, und mit mindestens zwei derartigen parallel zueinander angeordneten Reihen, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Reihen vorgesehen sind und dass die benachbarten Schreibköpfe in einer Reihe und die Reihen untereinander phasenverschoben angeordnet sind.

2. Matrix-Schreibeinrichtung nach Anspruch 1 da durch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung umgekehrt proportional zu einem ganzzahligen Faktor n < 1 ist, um den der Abstand der durch die Schreibelemente erzeugbaren Matrix-Punkte gegenüber dem Abstand der Schreibelemente verringert werden soll.

3. Matrix-Schreibeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei M die Zahl der Schreibelemente pro Schreibkopf, A der Abstand zwischen den Zentren der beiden äusseren Schreibelemente eines Schreibkopfes und s der Abstand zweier Schreibelemente ist, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schreibköpfe in benachbarten Reihen um den Abstand D = A/n + 1/n × s versetzt und innerhalb derselben Reihe der Abstand C zwischen dem letzten Schreibelement eines und dem ersten Schreib element des benachbarten Schreibkopfes D + s beträgt.

4. Matrix-Schreibeinrichtung nach Anspruch 1 für mehrere Farben, die alle jeweils einem Matrix-Punkt zuordenbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung Null ist und die Farben der Schreibköpfe in jeder Reihe und zwischen den Reihen zyklisch vertauscht werden.

5. Matrix-Schreibeinrichtung nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass der Ab stand D = M/n × s beträgt.