DE69109985T2 - Verfahren zum steuern eines seriellen Punktanschlagdruckers. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb eines seriellen Punktanschlagdruckers, der beispielsweise als Ausgabeendgerät eines Computers eingesetzt werden kann.
• Bei einem herkömmlichen seriellen Punktanschlagdrucker ist es übliche Praxis, die Spitzen von Drucknadeln in einer einzigen Gruppe oder in zwei oder drei parallelen Gruppen anzuordnen. Ausgewählte Drucknadeln in der gleichen Gruppe, die einem gewünschten Druckmuster entsprechen, werden zum gleichen Zeitpunkt angetrieben, um gegen eine Schreibwalze zu schlagen.
• Da die selektierten Drucknadeln jeder Gruppe zum selben Zeitpunkt gegen die Schreibwalze schlagen, wird die Oberfläche der Schreibwalze in einem merklichen Ausmaß elastisch verformt. Derartige Verformungen der Schreibwalze werden sequentiell längs der Schreibwalze weitergeleitet und erzeugen Oberflächenwellen mit verschiedenen Frequenzkomponenten. Die Oberflächenwellen werden an den Enden der Schreibwalze wiederholt reflektiert und längs der Oberfläche der Schreibwalze hin und her geleitet. Da die Oberflächenwellen so hin und her geleitet werden, wird eine stehende Welle mit derselben Periodendauer wie die Zeitdauer, in welcher die Oberflächenwelle die Länge der Schreibwalze durchläuft, auf der Oberfläche der Schreibwalze erzeugt.
• Der serielle Punktanschlagdrucker schlägt seine Drucknadeln kontinuierlich mit einer vorgegeben Periode gegen die Schreibwalze. Somit werden die Oberflächenwellen kontinuierlich erzeugt, und wenn die Anschlagperiode identisch zur Periode der stehenden Welle ist, wirken die Oberflächenwellen mit der stehenden Welle zusammen. In diesem Fall entsteht eine stabile Oberflächenschwingung auf der Oberfläche der Schreibwalze. Eine derartige Oberflächenschwingung stellt die Quelle unerwünschten Lärms dar.
• Die JP-A-62-278055 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einen seriellen Punktanschlagdruckers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei welchem mehrere Drucknadeln in einem Druckkopf sukzessiv in einem Intervall angetrieben werden, das durch Dividieren der Antriebsperiode pro Nadel durch die Anzahl der Drucknadeln bestimmt ist. In der JP-A- 56-144170 wird das Intervall T für das Antreiben der sukzessiv aufeinanderfolgenden Drucknadeln durch die Abtastgeschwindigkeit in der Zeichentrennrichtung des Kopfes, den vertikalen Abstand zwischen benachbarten Nadeln und den Neigungswinkel bestimmt. Diese angegebenen Quellen versuchen den Druckzeitpunkt der mehreren Drucknadeln verteilen, um die Amplitude der durch das Anschlagen der Drucknadeln auf die Schreibwalze verursachten Oberflächenwelle im Vergleich zu den Nadeln, die gleichzeitig angetriebenen werden, zu reduzieren. Diese Quellen lehren jedoch nicht den Zusammenhang zwischen dem Antriebsintervall der aufeinanderfolgenden Nadeln und der Zeitperiode, in welcher eine Oberflächenwelle die Schreibwalze in ihrer Längsrichtung durchläuft.
• Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren für den Betrieb eines seriellen Punktanschlagdruckers bereitzustellen, welcher mit einem Minimum an Lärm betrieben werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
• In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden einzeln aufeinanderfolgende Drucknadeln in dem vorgenannten Zeitintervall angetrieben, um gegen die Schreibwalze zu schlagen. Somit wird die Amplitude jeder Oberflächenwelle reduziert. Ferner sind, da das Intervall kleiner als eine Hälfte der Zeit ist, in welcher die Oberflächenwellen der Schreibwalze die Schreibwalze in Längsrichtung durchlaufen, die Phasendifferenzen zwischen den Oberflächenwellen kleiner als 180º einer Grundwelle der stehenden Welle. Die Oberflächenwellen löschen sich daher gegenseitig aus und wirken nicht zusammen. Dieses ist für die Reduzierung der Oberflächenschwingung und damit des Lärms auf eine vernachlässigbares Maß sehr wirkungsvoll.
• Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher. Es zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, welche einen erfindungsgemaß zu betreibenden seriellen Punktanschlagdrucker darstellt;
• Fig. 2(a) und (2b) eine perspektivische Ansicht bzw. eine Vorderansicht, welche einen in dem in Fig. 1 dargestellten Drucker enthaltenen Druckkopf darstellen;
• Fig. 3(a) und 3(b) graphische Darstellungen, welche einen Antriebszeitablauf des in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäß betriebenen Druckers bzw. einen herkömmlichen Antriebszeitablauf zeigen;
• Fig. 4 ein Blockschaltbild, welches schematisch einen spezifischen Aufbau einer in dem in Fig. 1 dargestellten Drucker enthaltenen Schaltung zum Erzeugen der Antriebszeitablaufsignale zeigt; und
• Fig. 5(a) und 5(b) graphische Darstellungen, welche die Wellenformen des Schalldrucks des erfindungsgemäß betriebenen Druckers und eines herkömmliche betriebenen Druckers zeigen.
• Gemäß Fig. 1 von den Zeichnungen enthält ein erfindungsgemäß zu betreibender serieller Drucker einen Wagen 2. Der Wagen 2 ist auf parallelen Führungswellen 4a und 4b montiert und daran entlang hin und her bewegbar, wie es durch einen Pfeil H in der Figur dargestellt ist. Ein Druckkopf 1 und eine Farbbandkassette 1' sind auf dem Wagen 2 montiert. Eine Antriebsrolle 8a ist auf der Ausgangswelle eines Motors 6 montiert. Ein Riemen 7 ist in einer Schleifenkonfiguration über die Antriebsrolle 8a und eine angetrieben Rolle 8b geführt, und der Wagen 2 ist an dem Riemen 7 befestigt. Angetrieben von dem Motor 6 über den Riemen 7 bewegt sich der Wagen 2, d.h., der Druckkopf 1 mit einer Geschwindigkeit von 111 cps (Zeichen pro Sekunde), was einer Geschwindigkeit von 11,1 inches (28,19 cm) pro Sekunde gleich ist.
• Der Druckkopf 1 liegt einer zylindrischen Schreibwalze 5 gegenüber, welche sich parallel zu der vorgenannten Richtung H erstreckt. Ein Aufzeichnungsmedium in der Form eines Blattes S ist um die Schreibwalze 5 gewickelt. Der Druckkopf 1 weist zwölf Drucknadeln an seiner Druckfläche auf, wie es später noch speziell beschrieben wird. Die zwölf Drucknadeln werden als Antwort auf ein dem Druckkopf 1 über ein Flachkabel 3 zugeführtes Drucknadelantriebssignal selektiv auf die Schreibwalze 5 hin ausgestoßen. Ein Farbband wird aus der Kassette 1' heraus zur Druckfläche des Druckkopfes 1 geführt.
• Während der Druckkopf 1 von dem Motor 6 in der Richtung H bewegt wird, werden die Drucknadeln des Kopfes 1 selektiv angetrieben, um ein gewünschtes Zeichen oder Bild auf das Blatt S zu drucken. In der dargestellten Ausführungsform weist die Schreibwalze 5 eine Länge L von 426 mm auf und besteht aus SBR (Stylene Butylene Rubber - Styrol-Butadien-Kautschuk) mit einer Härte von 98 Grad.
• Gemäß Darstellung in den Fig. 2(a) und 2(b), sind Drucknadeln 11a, 11b, 11c, 11d, ..., 11l in einer im wesentlichen vertikalen Gruppe auf der Druckfläche 11 des der Schreibwalze 5 gegenüberliegenden Druckkopf es 1 angeordnet. Die von den Spitzen der Nadeln 11a bis 11l gebildete Linie ist relativ zu der vertikalen Linie V geneigt, welche zur Bewegungsrichtung H des Druckkopfes 1 senkrecht steht.
• Die Druckfläche 11 des Druckkopfes 1 erscheint so wie in Fig. 2(b) dargestellt ist, wenn sie von der Schreibwalzenseite aus betrachtet wird. In Fig. 2(b) sind die Drucknadeln 11a bis 11l im selben Raster Pv von 1/180 inch (0,141 mm) in der Richtung der vertikalen Linie V angeordnet. Die oberste Nadel 11a und die unterste Nadel 11l sind voneinander in der Bewegungsrichtung H des Druckkopfes 1 in einem Abstand Ph von 1/195 inch (0,130 mm) beabstandet. Die zwischen den Nadeln 11a und 11l liegenden Nadeln 11b, 11c, 11d, ... sind in der Richtung H im selben Raster beabstandet.
• Die Zeitabläufe für den Antrieb der Drucknadeln 11a bis 11l werden unter Bezugnahme auf die Fig. 3(a) und 3(b) und mit der Annahme beschrieben, daß sie kontinuierlich zu der vertikalen Linie V parallele Linien drucken. Die Fig. 3(a) und 3(b) beziehen sich auf den Drucker der vorliegenden Erfindung bzw. einen herkömmlichen Drucker.
• In der dargestellten Ausführungsform des Betriebsablaufs beträgt die Antriebsperiode für eine Drucknadel 500 Mikrosekunden, und die Schreibwalze 5 besteht aus SBR und weist eine Länge von 426 mm und eine Härte von 98 Grad auf. Damit durchläuft die Oberflächenwelle die Oberfläche der Schreibwalze 5 in der Längsrichtung L in 500 Mikrosekunden.
• Bei einem in herkömmlicher Weise betriebenen Drucker war es üblich, alle parallel zu der vertikalen Linie V angeordneten Drucknadeln zum selben Zeitpunkt anzutreiben, wie es durch die Wellenformen 31a bis 31l in Fig. 3(b) dargestellt ist. Dieses ist unerwünscht, da die Schreibwalze des Druckers eine Oberflächenschwingung mit der Periode von 500 Mikrosekunden entstehen läßt, was einen beträchtlichen Lärm ergibt.
• Im Gegensatz dazu treibt gemäß Darstellung in Fig. 3(a) der erfindungsgemäß betriebene Drucker einzelnen aufeinanderfolgende Nadeln 11a bis 11l in demselben Zeitintervall und einer Zeitverzögerung t an, welche 500/12 Mikrosekunden beträgt, wie es durch die Wellenformen 11'a bis 11'l dargestellt ist. Die Zeitverzögerung von 500/12 Mikrosekunden ist ein Zwölftel, d.h., weniger als die Hälfte der Zeit, in welcher die Oberflächenwelle die Schreibwalze 5 in der Längsrichtung L durchläuft. Folglich löschen sich die Oberflächenwellen gegenseitig aus, um die Oberflächenschwingung der Schreibwalze 5 und damit den Lärm zu unterdrücken.
• Die Fig. 4 stellt einen spezifischen Schaltungsaufbau zum Erzeugen der vorgenannten Antriebszeitabläufe 11'a bis 11'l dar. Gemäß Darstellung weist die Schaltung eine Druckzeitablauf-Erzeugungsschaltung 21 auf, welche ein Druckzeitablaufsignal 215 zum Antreiben der Nadeln 11a bis 11l erzeugt. Verzögerungsschaltungen 22a, 22b, 22c, 22d ..., 22l verzögern jeweils das Druckzeitablaufsignal 215 und liefern das sich ergebende verzögerte Signal an eine zugeordnete Drucknadelantriebsschaltung 23a, 23b, 23c, 23d, ..., 23l. Eine Druckmustererzeugungsschaltung 24 erzeugt als Antwort auf ihr von einem Zeichensatz-ROM 25 zugeführte Daten ein Druckmustersignal 245. Das Druckmustersignal 245 wird über eine Druckmustersteuerschaltung 26 den einzelnen Verzögerungsschaltungen 22a bis 22l zugeführt. Eine Verzögerungszeitsteuerschaltung 27 steuert die Verzögerungszeit jeder Verzögerungsschaltungen 22a bis 22l so, daß einzelne Verzögerungsschaltungen 22a bis 22l, wenn sie von Druckmustersteuerschaltung 26 selektiert werden, das Druckzeitablaufsignal 21S um eine entsprechende Verzögerungszeit verzögern, und dann das verzögerte Signal an eine zugeordnete Drucknadelantriebsschaltung 23a bis 23l liefern. Die Druckmustersteuerschaltung 26 beginnt als Antwort auf das Druckzeitablaufsignal 21S zu arbeiten und liefert auf der Basis des Druckmusters ein Selektionssignal 26S an einzelne Verzögerungsschaltungen 22a bis 22l, welche den anzutreibenden Nadeln zugeordnet sind.
• Im Betrieb stellt die Verzögerungssteuerschaltung 27, während sich der Druckkopf 1 in der Vorwärtsrichtung Hf (Fig. 1) bewegt, um ein Bild einer vertikalen Linie zu drucken, Verzögerungszeiten von 0, t, 2t, 3t, ..., 11t (t = 500/12 Mikrosekunden) in den Verzögerungsschaltungen 22a, 22b, 22c, 22d, ..., 22l ein. Demzufolge werden Antriebssignale 11'a bis 11'l sequentiell an den Druckkopf 1 angelegt, was bewirkt, daß die Drucknadeln 11a bis 11l in der in Fig. 3(a) dargestellten Reihenfolge angetrieben werden. Da der Druckkopf 1 die Nadeln 11a bis 11l, während er sich in der Vorwärtsrichtung Hf bewegt sequentiell antreibt, wird eine Linie parallel zu der vertikalen Linie V auf das Blatt S gedruckt.
• Wenn der Druckkopf 1 in der Rückwärtsrichtung Hb bewegt wird, um ein Bild zu drucken, stellt die Verzögerungssteuerungsschaltung 27 Zeiten von 11t, 10t, 9t, 8t, ..., 0 in den Verzögerungsschaltungen 22a, 22b, 22c, 22d, ..., 22l ein. Demzufolge werden die Antriebssignale 11'l bis 11'a sequentiell an den Druckkopf 1 angelegt, was bewirkt, daß die Drucknadeln 11l bis 11a in entgegengesetzter Reihenfolge zu der in Fig. 3(a) dargestellten Reihenfolge angetrieben werden. Der Druckkopf 1 druckt daher eine Linie parallel zu der vertikalen Linie V auf das Blatt S.
• In der vorstehend beschriebenen speziellen Fall werden alle Drucknadeln 11a bis 11l angetrieben, um eine vertikale Linie auf das Blatt S zu drucken. Natürlich können die Nadeln 11a bis 11l selektiv auf der Basis eines zu druckenden Musters angetrieben werden, d.h. sie können jedes gewünschte Muster auf das Blatt S drucken.
• Die Fig. 5(a) und 5(b) stellen die Wellenformen des Schalldrucks des erfindungsgemäß betriebenen Druckers bzw. des konventionell betriebenen Druckers dar, die jeweils zu Beginn eines Druckvorgangs in einem Abstand von etwa 200 mm über der Druckfläche 11 gemessen wurden. Gemäß Darstellung steigt die Wellenform 32 des herkömmlich betriebenen Druckers seguentiell in der Amplitude an, während die Wellenform 31 des erfindungsgemäß betriebenen Druckers kleine Amplituden aufweist. Bezüglich des Lärmpegels wurden für den herkömmlich betriebenen Drucker und den erfindungsgemäß betriebenen Drucker 97 dB(A) bzw. 85 dB(A) gemessen.
• Es ist anzumerken, daß die vorliegende Erfindung auch mit einem Punktanschlagdrucker mit einer beliebigen anderen Anzahl von Drucknadeln als mit den dargestellten und beschrieben zwölf Drucknadeln ausgeführt werden kann. Ebenso stellt die in Fig. 4 dargestellte Schaltung nur ein Beispiel und keine Einschränkung dar.
• Zusammengefaßt kann man sehen, daß die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines seriellen Punktanschlagdruckers bereitstellt, welches den Lärm durch sukzessives Antreiben seiner jeweiligen Nadeln in einem Intervall kleiner als die Hälfte der Zeit, in welcher die Oberflächenwelle einer Schreibwalze die Schreibwalze in längsweiser Richtung der letzteren durchläuft, reduziert.

Claims (4)

1. Verfahren zum Betrieb eines seriellen Punktanschlagdruckers mit:

einer Schreibwalze (5) zum Haltern eines Blattes darauf;

einem Druckkopf (1), der mehrere Drucknadeln (11a bis 11l) enthält, deren Spitzen in einer Druckfläche des Druckkopfes angeordnet sind, wobei der Druckkopf auf die Spitzen der Drucknadeln Druck ausübt, um ein Bild zu drucken; und

einer Druckantriebseinrichtung (21, 22, 23, 26) für den sukzessiven Antrieb der mehreren Drucknadeln in einem Intervall (t),

dadurch gekennzeichnet, daß

das Intervall (t) so bestimmt ist, daß es weniger als die Hälfte der Zeit beträgt, in welcher eine Oberflächenwelle die Schreibwalze in der Längsrichtung (H) der Schreibwalze durchläuft, was Phasendifferenzen kleiner als 180º zwischen den Oberflächenwellen verursacht, die in der Längsrichtwlg der Schreibwalze laufen und von jeder Spitze der auf die Schreibwalze schlagenden Drucknadeln verursacht werden, wodurch die Oberflächenwellen sich gegenseitig auslöschen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Druckkopf (1) ein Bild druckt, während er in der Längsrichtung (11) der Schreibwalze (5) angetrieben wird, wobei die Spitzen der mehreren Drucknadeln (11a bis 11l) in einer Gruppe angeordnet sind, welche relativ zu einer Richtung (V) geneigt ist, die senkrecht zu der Längsrichtung (H) steht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckantriebseinrichtung aufweist:

eine Druckzeitablaufsignal-Erzeugungsschaltung (21) zum Erzeugen eines Druckzeitablaufsignals (21S); und

mehrere Verzögerungsschaltungen (22a bis 22l), welche jeweils einer von den mehreren Drucknadeln (11a bis 11l) zugeordnet sind, um beim Empfang des Druckzeitablaufsignals (21S) eine entsprechende Verzögerungszeit (0 bis 11t) zu erzeugen und ein verzögertes Druckzeitablaufsignal (11 a' bis 11 l') als ein Nadelantriebssignal auszugeben.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine Verzögerungssteuerschaltung (27) zum Einstellen der jeweiligen Verzögerungszeiten (0 bis 11t) für jede der mehreren Verzögerungsschaltungen (22a bis 22l) aufweist.