DE4023411A1 - Vorrichtung zur einstellung des abstandes eines druckkopfes eines matrixdruckers von der oberflaeche des aufzeichnungstraegers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung des Abstandes eines Druckkopfes eines Matrixdruckers, insbesondere Nadeldruckers von der Oberfläche des Auf­ zeichnungsträgers, umfassend einen Sensor, der zwischen einer Referenzstellung und einer Meßstellung bewegbar ist, in der er an der Oberfläche des Aufzeichnungsträ­ gers anliegt, eine Rechenvorrichtung zur Berechnung der Dicke des Aufzeichnungsträgers aus den beiden Sensor­ stellungen entsprechenden Signalen und eine Steuerein­ richtung zur Steuerung einer Kopfstelleinrichtung, die den Druckkopf in Abhängigkeit der ermittelten Dicke des Aufzeichnungsträgers verstellt.

Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist bei­ spielsweise aus der US-PS 46 76 675 bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung ist der zur Anlage an der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers bestimmte Sen­ sor an dem Druckkopfträger angeordnet. Der Druckkopf­ träger kann mit Hilfe eines Exzenter- Verstellmechanismus in Richtung auf das Druckwiderlager und von diesem weg verstellt werden. Zur Ermittlung der Dicke des Aufzeichnungsträgers wird dieser zunächst in die Druckposition eingezogen. Der Druckkopfträger wird dann in eine vom Druckwiderlager am weitesten entfernt gelegene Referenzstellung bewegt, die mittels einer Lichtschranke ermittelt wird. Der Abstand der Sensor­ fläche von dem Druckwiderlager in dieser Referenzstel­ lung ist fest vorgegeben und bekannt. Anschließend wird der Druckkopfträger in Richtung auf das Druckwiderlager bewegt, bis der Sensor an der Oberfläche des inzwischen eingezogenen Aufzeichnungsträgers mit einem bestimmten Auflagedruck anliegt, wobei der bis zu diesem Punkt zu­ rückgelegte Weg mittels eines Zählers gemessen wird. Anschließend wird in der Rechenvorrichtung diese gemes­ sene Strecke von der vorbekannten Referenzstrecke abge­ zogen. Die Differenz entspricht der Dicke des Aufzei­ chnungsträgers. Auf der Basis des so ermittelten Wertes für die Dicke des Aufzeichnungsträgers wird nun der Druckkopfträger wieder von dem Druckwiderlager weg be­ wegt, bis der gewünschte Abstand zwischen dem Druckkopf und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers eingestellt ist.

Nachteilig an dieser Lösung ist, daß die Dickenberech­ nung und damit auch die Einstellung des Kopfabstandes erst dann erfolgen kann, wenn der Aufzeichnungsträger bereits in Druckposition ist. Dies führt zu einem er­ heblichen Zeitverlust. Ferner darf der Abstand zwischen dem Druckwiderlager und dem Sensor nicht größer sein als der Abstand zwischen dem Druckwiderlager und dem Druckkopf. Umgekehrt darf er aber auch nicht wesentlich kleiner sein, da sich sonst der Abstand zwischen der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers und dem Druckkopf nicht auf einen gewünschten Wert einstellen läßt. Dies erfordert nicht nur eine relativ genaue Justage des Sensors relativ zum Druckkopf, sondern kann auch Schwie­ rigkeiten bereiten, wenn Papier mit unterschiedlicher Dicke eingezogen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß man ohne wesentlichen Zeitverlust mit einfachen Mitteln eine präzise Messung der Papierdicke erhält, die eine Einstellung des gewünschten Druckkopfabstandes von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers in Abhängigkeit der Dicke desselben ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor - in Einzugsrichtung des Aufzeichnungsträ­ gers betrachtet - vor der Druckposition an einem druck­ rahmenfesten Teil relativ zum Druckwiderlager derart angeordnet ist, daß er bei noch nicht eingezogenem Auf­ zeichnungsträger am Druckwiderlager anliegt und durch den eingezogenen Aufzeichnungsträger auslenkbar oder verformbar ist, wobei die Auslenkung oder Verformung des Sensors in eine proportionale elektrische Größe um­ gesetzt wird.

Durch die Anordnung des Sensors vor der Druckposition ist es möglich, die Dicke des Aufzeichnungsträgers zu messen, bevor dieser die Druckposition erreicht hat. Dies ermöglicht eine Einstellung des Druckkopfträgers in dem Zeitraum, den der Aufzeichnungsträger zum Zu­ rücklegen der Strecke zwischen dem Sensorelement und der Druckposition benötigt. Da ferner die Messung der Dicke des Aufzeichnungsträgers nicht an eine Verstellung des Druckkopfträgers gebunden ist wie bei der bekannten Lösung, kann der Stellweg minimal gehal­ ten werden, so daß auch dadurch eine rasche Einstellung des gewünschten Abstandes möglich ist. Schließlich kann bei der erfindungsgemäßen Lösung die Dicke des Auf­ zeichnungsträgers exakt gemessen werden, da als Refe­ renzstellung die Stellung des Sensors bei Anlage an der Druckwiderlage also beispielsweise der Druckwalze dient und der Sensor diese Referenzstellung vor jeder Messung einnimmt. Damit werden Fehler vermieden, die sich bei der indirekten Ermittlung der Referenzstellung ein­ schleichen können.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ent­ hält die Steuereinrichtung Mittel, um den Kopfabstand als Funktion der Dicke des Aufzeichnungsträgers einzu­ stellen. Der Abstand des Druckkopfes von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers muß also nicht konstant sein. Man kann den Kopfabstand auf diese Weise auch unter Be­ rücksichtigung der Elastizität des Aufzeichnungsträgers einstellen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform umfaßt der Sensor eine Tastfeder und einen auf dieser angeordneten Deh­ nungsmeßstreifen. Der Sensor kann jedoch auch von einem auslenkbaren Fühler und einem durch diesen verformbaren piezoelektrischen Element gebildet sein. In beiden Fäl­ len ist der Sensor vorzugsweise an einer Halterung be­ festigt, die ein mit dem Druckerrahmen starr verbindba­ res erstes Teil, ein an diesem beweglich angeordnetes, das Sensorelement tragendes zweites Teil und eine Stellvorrichtung umfaßt, um die Lage des zweiten Teiles relativ zum ersten Teil einzustellen. Auf diese Weise ist es möglich, den Anlagedruck einzustellen, mit dem der Sensor an dem Druckwiderlager bzw. der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers anliegen soll. Um Fehlmessun­ gen zu vermeiden muß nämlich sichergestellt werden, daß der eingezogene Aufzeichnungsträger flach an dem Druck­ widerlager anliegt. Andererseits darf der Anlagedruck des Sensors nicht so hoch sein, daß dadurch der Trans­ port des Aufzeichnungsträgers behindert wird oder Spu­ ren auf dem Aufzeichnungsträger entstehen.

Um das Andrücken des Aufzeichnungsträgers an das Druck­ widerlager auch bei relativ steifen Aufzeichnungsträ­ gern zu gewährleisten, können an der Halterung beider­ seits des Sensors federnd gelagerte Andruckrollen vor­ gesehen sein.

Die Kopfstelleinrichtung kann eine über einen Schritt­ motor antreibbare exzentrisch gelagerte und zum Druck­ widerlager parallele Welle umfassen, auf der der Träger für den Druckkopf axial verschiebbar gelagert ist. Es sind jedoch auch durchaus andere Stellvorrichtungen denkbar, bei denen beispielsweise der Druckkopf auf dem Druckkopfträger relativ zum Druckwiderlager verstellbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbin­ dung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an­ hand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung der zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile eines Matrixdruckers und der erfindungsge­ mäßen Einstellvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Frontansicht der Druckeinrichtung senkrecht zur Achse der Druckwalze und

Fig. 3 eine perspektivische Detailansicht, welche das Sensorelement und seine Halterung an einem Druckerrahmen fe­ sten Teil relativ zur Druckwalze zeigt.

In Fig. 1 sind nur die Teile eines Matrixdruckers dar­ gestellt, die für die Erläuterung der Erfindung von Be­ deutung sind. Im übrigen kann es sich um einen herkömm­ lichen Matrixdrucker handeln. Man erkennt eine Druck- oder Schreibwalze 10, die als Druckwiderlager dient. Der Druckwalze 10 ist ein Führungsblech 12 zugeordnet, das zusammen mit der Druckwalzenoberfläche einen Pa­ pierführungsschacht 14 bildet, in dem ein als Aufzeich­ nungsträger dienendes Papier 16 eingezogen wird. Der Papiertransportmechanismus ist im übrigen nicht darge­ stellt.

Parallel zur Achse 18 der Druckwalze 10 erstreckt sich eine Führungswelle 20, auf der ein Kopfträger 22 axial verschiebbar gelagert ist, der einen Nadeldruckkopf 24 trägt. Der Transportmechanismus zur axialen Verschie­ bung des Kopfträgers 22 ist nicht dargestellt. Die Füh­ rungswelle 20 ist in Lagern 26 (Fig. 2) exzentrisch ge­ lagert, so daß durch eine Drehung der Führungswelle der Abstand des Druckkopfes 24 zur Oberfläche der Druckwal­ ze 10 einstellbar ist. Hierzu ist die Führungswelle 20 an ihrem einen Ende mit einem Zahnsegment 28 verbunden, das über ein Getriebe 30 mit einem Schrittmotor 32 in Antriebsverbindung steht. Um eine definierte Bezugs­ stellung für die Einstellung des Kopfabstandes festle­ gen zu können, ist dem Zahnsegment 28 ein Winkelsensor 34 zugeordnet, der die Winkelstellung des Zahnsegmentes 28 ermitteln kann.

An einer Stelle unterhalb der Druckwalze 10 ist ein in den Papierführungsschacht 14 hineinragender Sensor 36 vorgesehen, der die Aufgabe hat, das Einlaufen eines Papieres 16 zu erkennen. Zwischen diesem Sensor 36 und der durch das Mundstück des Nadeldruckkopfes 24 gegebe­ nen Druckposition liegt am Umfang der Druckwalze 10 eine Tastfeder 38 an, die an einer allgemein mit 40 be­ zeichneten Halterung befestigt ist, die ihrerseits wie­ derum an einer parallel zur Achsrichtung der Druckwalze 10 verlaufenden Traverse 42 des im übrigen nicht darge­ stellten Druckerrahmens befestigt ist.

Gemäß Fig. 3 umfaßt die Halterung 40 ein erstes Teil 44, das mit Fortsätzen 46 in Aussparungen 48 in der Traverse 42 eingesetzt und mit der Traverse 42 derart verrastet ist, daß sich dieses Teil gegenüber der Tra­ verse nicht bewegen kann. An diesem ersten Halterungs­ teil 44 ist ein zweites Halterungsteil 50 um eine Achse 52 schwenkbar gelagert, wobei der Winkelabstand zwi­ schen den beiden Teilen 44 und 50 durch eine Stell­ schraube 54 verändert und fest eingestellt werden kann.

Die Tastfeder 38 ist an dem beweglichen Halterungsteil 50 mittels eines Federträgers 56 lösbar befestigt. Die Tastfeder 38 weist einen zur Anlage an der Oberfläche des Papiers 16 oder der Druckwalze 10 bestimmten ge­ krümmten Abschnitt 58 auf und trägt einen Dehnungsmeß­ streifen 60, der in bekannter Weise ein der Auslenkung der Tastfeder proportionales Signal erzeugen kann.

Beiderseits der Tastfeder 58 ist jeweils eine Andruck­ rolle 62 drehbar gelagert, wobei die gemeinsame Welle der Andruckrollen 62 mit ihren Enden an Blattfederarmen 64 gehalten ist. Diese Andruckrollen 62 dienen dazu, sicherzustellen, daß auch steife Papiere 16 flach an der Oberfläche der Druckwalze anliegen, da sonst die Auslenkung der Tastfeder zu Fehlmessungen führen könn­ te.

Die so beschriebene Vorrichtung arbeitet folgenderma­ ßen: ein Papierbogen 16 wird von der dem Druckkopf ab­ gewandten Seite her in den Papierführungsschacht 14 eingezogen. Seine Ankunft wird von dem Sensor 36 gemeldet. Dieser veranlaßt eine Null-Messung, bei der die Stellung oder Auslenkung der an der Oberfläche der Schreibwalze 10 anliegenden Tastfeder 38 erfaßt wird. In der Regel werden hierbei mehrere Meßwerte genommen und gemittelt. Dieser Wert wird einer mit dem Dehnungsmeßstreifen 60 verbundenen Rechenvorrichtung 66 zugeführt. Nach einer bestimmten Zeit bzw. nach einer bestimmten Anzahl von Zeilenschaltungen, die sicherstellt, daß der Papierbogen 16 bis zur Tastfeder 38 gelangt ist, wird abermals die Auslenkung der Tastfeder erfaßt, wobei wiederum mehrere Meßwerte gemittelt werden. Auch diese Werte werden der Rechenvorrichtung 66 zugeführt. Diese errechnet nun aus der Null-Messung und der zweiten Messung die Papierdicke und führt diesen Wert einer Steue­ reinrichtung 68 zu. Diese wiederum steuert nun in Ab­ hängigkeit der ermittelten Papierdicke den Schrittmotor 32 in der erforderlichen Richtung, um den der Papierdic­ ke angemessenen Abstand des Druckkopfes 24 von der Oberfläche des Papieres 16 einzustellen.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß jedes neu an­ kommende Papier vermessen werden kann. Jede Messung stellt dabei eine Differenzmessung zum Bezugspunkt "Walzenoberfläche" dar. Dadurch kann eine eventuelle Nullpunkt-Drift der beteiligten Komponenten der Meßein­ richtung unterdrückt werden. Die Referenzmessung ohne Papier wird durch das Signal des Papiererkennungssen­ sors 36 ausgelöst. Die eigentliche Dickenmessung wird durch einen bestimmten Zählerstand der Motorschritte der Zeilenschaltung des Druckers ausgelöst, wodurch die korrekte Stellung des Papiers zur Tastfeder gewährlei­ stet ist. Man kann also hierzu die ohnehin vorhandenen Elemente der Zeilenschaltung ausnützen.

Die eigentliche Dickenberechnung erfolgt mittels eines Kalibrierfaktors, der in einem Festwertspeicher der Re­ chenvorrichtung 66 abgelegt ist.

Der Abstand des Druckkopfes von der Papieroberfläche muß nicht konstant sein. Vielmehr kann die Vorgabe des Stellweges aus der Papierdicke d und einer beliebigen Funktion f(d) berechnet werden. Dadurch ist eine Opti­ mierung des Druckbildes möglich, indem Elastizitätsef­ fekte des Papieres ausgeglichen werden.

Die vorliegende Beschreibung zeigt auch, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung der Dickenmeßeinrichtung für die Dickenmessung und die Einstellung des Druckkopfab­ standes kaum Zeit verloren geht.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Einstellung des Abstandes eines Druckkopfes (24) eines Matrixdruckers, insbesonde­ re Nadeldruckers, von der Oberfläche eines Auf­ zeichnungsträgers (16), umfassend einen Sensor (38, 60), der zwischen einer Referenzstellung und einer Meßstellung bewegbar ist, in der er an der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (16) anliegt, eine Rechenvorrichtung (66) zur Berechnung der Dicke (d) des Aufzeichnungsträgers aus den beiden Sensorstellungen entsprechenden Signalen und eine Steuereinrichtung (68) zur Steuerung einer Kopf­ einstelleinrichtung (20, 22, 28, 30, 32), die den Druckkopf (24) in Abhängigkeit der ermittelten Dicke (d) des Aufzeichnungsträgers (16) verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (38, 60) - in Einzugsrichtung des Aufzeichnungsträgers (16) betrachtet - vor der Druckposition an einem druck­ rahmenfesten Teil (42) relativ zum Druckwiderlager (10) derart angeordnet ist, daß er bei nicht ein­ gezogenem Aufzeichnungsträger (16) am Druckwider­ lager (10) anliegt und durch den Aufzeichungsträ­ ger (16) auslenkbar oder verformbar ist, wobei die Auslenkung oder Verformung des Sensors (38) in eine proportionale elektrische Größe umgesetzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinrichtung (68) Mittel ent­ hält, um den Kopfabstand des Druckkopfes (24) als Funktion (f(d)) der Dicke (d) des Aufzeichnungs­ trägers einzustellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sensor eine Tastfeder (38) und einen auf dieser angeordneten Dehnungsmeß­ streifen (60) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sensor einen auslenkbaren Fühler und ein durch diesen verformbares piezo­ elektrisches Element umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor (38, 60) an einer Halterung (40) befestigt ist, die ein mit dem Druckrahmen starr verbindbares erstes Teil (44), ein an diesem beweglich angeordnetes, den Sensor (38, 60) tragendes zweites Teil und eine Stellvorrichtung (54) umfaßt, um die Lage des zweiten Teiles (50) relativ zum ersten Teil (44) einzustellen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Halterung (40) beiderseits des Sensors (38, 60) federnd gelagerte Andruckrollen (62) zum Andrücken des Aufzeichnungsträgers (16) an das Druckwiderlager (10) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kopfstelleinrichtung eine über einen Schrittmotor (32) antreibbare, ex­ zentrisch gelagerte und zum Druckwiderlager (10) parallele Welle (20) umfaßt, auf der der Träger (22) für den Druckkopf (24) axial verschiebbar ge­ lagert ist.