DE4025483C2 - Druckeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Druckeinrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der JP-62-212 180 A bekannt. Die Einstellung des Abstandes erfolgt dabei in der Weise, daß nach dem Ein­ ziehen des Aufzeichnungsträgers der Druckkopf in Rich­ tung auf den Aufzeichnungsträger verstellt wird, bis er diesen berührt. Anschließend wird der Druckkopf um einen festen Betrag (0,3 mm) zurückgefahren. Nachteilig an dieser Lösung ist, daß die Abstandseinstellung erst nach dem Einziehen des Aufzeichnungsträgers erfolgen kann.

Aus der US-PS 4 676 675 ist eine Vorrichtung zur Ein­ stellung des Abschnittes eines Druckkopfes in einem Ma­ trix-Drucker bekannt, bei der ein zur Anlage an der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers bestimmter Sensor an dem Druckkopfträger angeordnet ist. Der Druckkopf­ träger kann mit Hilfe eines Exzenterverstellmechanismus in Richtung auf das Druckwiderlager und von diesem weg verstellt werden. Zur Ermittlung der Dicke des Auf­ zeichnungsträgers wird dieser zunächst in die Druckpo­ sition eingezogen. Der Druckkopfträger wird dann in eine vom Druckwiderlager am weitesten entfernt gelegene Referenzstellung bewegt, die mittels einer Lichtschran­ ke ermittelt wird. Der Abstand der Sensorfläche von dem Druckwiderlager in dieser Referenzstellung ist fest vorgegeben und bekannt. Anschließend wird der Druck­ kopfträger in Richtung auf das Druckwiderlager bewegt, bis der Sensor an der Oberfläche des inzwischen einge­ zogenen Aufzeichnungsträgers mit einem bestimmten Auf­ lagedruck 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 Aufzeich­ nungsträgers. 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.

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist relativ um­ ständlich und aufwendig. Nachteilig an dieser Lösung ist wie bei der vorher beschriebenen Lösung, daß die Dickenberechnung und damit auch die Einstellung des Kopfabstandes erst dann erfolgen kann, wenn der Auf­ zeichnungsträger bereits in Druckposition ist. Dies führt zu einem erheblichen Zeitverlust. Ferner darf der Abstand zwischen dem Druckwiderlager und dem Sensor nicht größer sein als der Abstand zwischen dem Druck­ widerlager und dem Druckkopf. Umgekehrt darf er aber auch nicht wesentlich kleiner sein, da sich sonst der Abstand zwischen der Oberfläche des Aufzeichnungsträ­ gers und dem Druckkopf nicht auf einen gewünschten Wert einstellen läßt. Dies erfordert nicht nur eine relativ genaue Justage des Sensors relativ zum Druckkopf, son­ dern kann auch Schwierigkeiten bereiten, wenn Papier mit unterschiedlicher Dicke eingezogen wird.

Um die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beseiti­ gen, wurde bereits bei einer Vorrichtung der aus der US-PS 4 676 675 bekannten Art vorgeschlagen, einen Sensor - in Einzugsrichtung des Aufzeichnungsträgers betrach­ tet - vor der Druckposition an einem druckerrahmenfe­ sten Teil relativ zum Druckwiderlager derart anzuord­ nen, daß er bei noch nicht eingezogenem Aufzeichnungs­ träger am Druckwiderlager anliegt und durch den einge­ zogenen Aufzeichnungsträger auslenkbar oder verformbar ist, wobei die Auslenkung oder Verformung des Sensors in eine proportionale elektrische Größe umgesetzt wird. Der bei dieser Lösung vorgeschlagene Sensor umfaßt be­ wegliche Teile, die durch den unvermeidlich anfallenden Papierstaub verschmutzen und dadurch blockieren können. Ferner müßten diese mechanischen Teile justiert werden.

Aus der DE 26 08 301 C2 ist ferner eine Vorrichtung zur Regelung des Abstandes eines Druckkopfes von einem Aufzeichnungsträger bekannt, bei der an dem Druckkopf­ träger oder dem Druckkopfwagen ein Fühler in Form eines zweiarmigen Hebels schwenkbar so gelagert ist, daß er mit dem einen freien Hebelende im Bereich der jeweili­ gen Druckstelle an dem Aufzeichnungsträger anliegen kann. Der Fühler ist von einem dünnen Blech gebildet, das durch eine Feder mit einem sehr geringen Auflage­ druck gegen den Aufzeichnungsträger gedrückt wird, so daß der Fühler nahezu widerstandslos über das Papier gleiten kann. Das Blech weist an seiner Auflagestelle eine Aussparung auf, durch die die Nadeln des Druckkop­ fes treten können. An seinem der Auflagestelle abge­ wandten Hebelende trägt dieser Fühler einen Magnet, der mit einer am Druckkopfträger angeordneten Hallsonde zu­ sammenwirkt. Über eine elektronische Regelschaltung wird der Druckkopfträger bzw. der Druckkopfschlitten senkrecht zum Druckwiderlager so lange verfahren, bis eine einem vorgegebenen Abstand des Druckkopfes von dem Aufzeichnungsträger entsprechende Soll-Spannung an der Hallsonde auftritt. Diese Lösung hat im praktischen Be­ trieb erhebliche Nachteile. Einerseits darf der Fühler nur ganz leicht an der Oberfläche des Aufzeichnungsträ­ gers aufliegen, da er sonst die Bewegung des Druckkop­ fes behindern und den Aufzeichnungsträger bei der Bewe­ gung des Druckkopfes beschädigen könnte. Zum anderen führt aber gerade dieser geringe Auflagedruck dazu, daß der Fühler auf jede Unebenheit eines Aufzeichnungsträ­ gers anspricht. Dies macht sich insbesondere bei mehrlagigen Aufzeichnungsträgern, beispielsweise Formu­ larsätzen oder Sparbüchern bemerkbar. Momentane Auslen­ kungen des Fühlers führen aber zu einer dauernden Nach­ stellung des Druckkopfes, wodurch die Druckleistung der Druckeinrichtung erheblich beeinträchtigt wird. Zudem kann die Einstellung des korrekten Abstandes erst er­ folgen, wenn der Aufzeichnungsträger bereits das Mund­ stück des Druckkopfes erreicht hat, d. h. sich in seiner Aufzeichnungsstellung befindet. Da der Fühler sich in unmittelbarer Nähe des Druckkopfmundstückes befindet, an dem auch das Farbband vorbeiläuft, besteht die Ge­ fahr, daß der Fühler bei einem Farbbandwechsel beschä­ digt wird. Diese Gefahr ist umso größer, als der Fühler aus Platzgründen und aus Funktionsgründen sehr dünn und leicht gebaut sein muß. Da ferner der Fühler durch eine Feder an den Aufzeichnungsträger angedrückt wird und die Andruckkraft nur sehr gering sein soll, führt be­ reits eine geringfügige Veränderung der Andruckkraft dazu, daß der Fühler sich mehr oder weniger in den Auf­ zeichnungsträger eindrückt, was insbesondere bei mehr­ lagigen Aufzeichnungsträgern auftritt. Infolgedessen ist es erforderlich, die Andruckfeder sehr genau zu ju­ stieren. Dies ist erfahrungsgemäß äußerst schwierig. Gerade bei schwachen Federn genügt in der Regel ein ge­ ringfügiges Verbiegen der Feder, um deren Andruckkraft stark zu verändern. Daher ist es außerordentlich schwierig, einen derartigen Fühler zu justieren und die Justage während des Betriebes beizubehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art weiter dahingehend zu verbessern, daß bewegliche Teile des Sensors, die eine mechanische Justage erfordern, entfallen können und daß die Vorrichtung einfach im Aufbau und robust im Betrieb ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorzug, daß der Sensor berührungslos arbeitet und keine mechanischen Teile erfordert, die justiert werden müßten und deren Funktion durch anfallenden Papierstaub beeinträchtigt werden könnte.

Beide Teile des Hallsensors sind an ohnehin vorhandenen Teilen der Druckeinrichtung angeordnet, nämlich einer­ seits am Andruckelement und andererseits an dem Druck­ kopf oder Druckkopfwagen. Das Andruckelement wird so fest gegen das Druckwiderlager gespannt, daß es die zu verarbeitenden Aufzeichnungsträger flach an das Druck­ widerlager andrückt. Somit wird die Messung nicht durch Beulen, Knicke oder Falten in dem Aufzeichnungsträger verfälscht, da dieser in jedem Falle flachgedrückt wird. Da die Feder, welche das Andruckelement in Rich­ tung auf das Druckwiderlager vorspannt, relativ kräftig sein muß, spielen geringfügige Abweichungen von der üb­ lichen Federkraft auch keine Rolle. Eine Justierung ist daher relativ unkritisch. Das Anbringen des einen Tei­ les des Hallsensors an dem Andruckelement sorgt dafür, daß die Einstellung des Druckkopfabstandes bereits er­ folgen kann, während noch der Aufzeichnungsträger in seine Druckposition eingezogen wird. Wenn er diese er­ reicht hat, ist auch der Druckkopf auf den richtigen Abstand eingestellt. Damit wird eine Zeitverzögerung beim Einstellen des Druckkopfabstandes vermieden.

Das Druckwiderlager kann in an sich bekannter Weise eine Schreibwalze sein, wobei das Andruckelement vor­ zugsweise ein sich über die gesamte Breite des Druck­ widerlagers erstreckendes elastisch verformbares An­ druckblech ist.

Vorzugsweise ist an dem Andruckelement außerhalb des Bereiches, den der Druckkopf bei seiner Bewegung ent­ lang dem Druckwiderlager überstreicht, eine mit der er­ sten Hallsonde thermisch gekoppelte zweite Hallsonde vorgesehen. Die gute thermische Kopplung zwischen den beiden Hallsonden ermöglicht es, das Ausgangssignal der zweiten Sonde zur Kompensation des Temperaturganges der ersten Sonde heranzuziehen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ein­ stellen eines vorgegebenen Abstandes eines Druckkopfes einer Druckeinrichtung von einem Auf­ zeichnungsträger gemäß Anspruch 7.

Hiermit soll unabhängig von der Dicke des Aufzeichnungsträgers der einzuhaltende Abstand des Druckkopfes ermittelt werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Dabei ist zu bemerken, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung eines bestimmten Druckkopfes beschränkt ist. So kann der Druckkopf ein Nadeldruckkopf, ein Thermodruckkopf oder ein Tintenstrahldruckkopf sein.

Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Aus­ führungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Frontansicht der zur Erläuterung der Erfindung we­ sentlichen Teile eines Nadeldruc­ kers,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht senkrecht zur Schreibwalzenachse durch die Anordnung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Druckeinrichtung.

In den Fig. 1 und 2 erkennt man eine mit 10 bezeich­ nete als Druckwiderlager dienende Schreibwalze. Paral­ lel zur Welle 12 der Schreibwalze 10 ist vor dieser eine Druckkopfführung 14 angeordnet, die mit Exzenter­ lagern 16, 18 in Seitenplatinen 20, 22 eines Drucker­ rahmens gelagert ist. An dem in der Fig. 1 rechten Ende der Druckkopfführung 14 ist ein Ritzel 24 drehfest angeordnet, das mit einem zweiten auf der Ausgangswelle eines Schrittmotors 28 sitzenden Ritzel 26 kämmt. Auf der Druckkopfführung 14 ist ein Träger 30 axial ver­ schiebbar gelagert, der seinerseits einen Nadeldruck­ kopf 32 trägt.

Unterhalb des Mundstückes 34 des Nadeldruckkopfes 32 befindet sich ein elastisch verformbares Andruckblech 36. Dieses erstreckt sich über die gesamte Schreibbrei­ te des Druckers. Es ist an seiner Unterkante 38 fest mit einer sich zwischen den Seitenplatinen 20, 22 er­ streckenden Traverse 40 des Druckerrahmens verbunden und berührt nahe seiner Oberkante in einer Berührungs­ linie 42 (Fig. 2) tangential die Schreibwalze 10 un­ mittelbar unterhalb des Druckkopfmundstückes 34. Die Oberkante 44 des Andruckbleches 36 ist oberhalb der Be­ rührungslinie 42 schräg von der Schreibwalze 10 wegwei­ send umgekantet.

Auf dem Träger 30 sind beiderseits des Druckkopfmund­ stückes 34 Papierführungen 46, 48 angeordnet, deren je­ weils oberes, der Schreibwalze 10 mit geringem Abstand gegenüberstehendes Ende 50 der Kontur der Schreibwalze 10 angepaßt ist (Fig. 2). Durch die vorstehend be­ schriebene Anordnung des Andruckbleches 36 und der Pa­ pierführungen 46, 48 ist sichergestellt, daß sich einen Aufzeichnungsträger 52 im Druckbereich eng an die Schreibwalze 10 anschmiegt.

In die linke Papierführung 46 ist ein Permanentmagnet 54 eingesetzt. Auf das Andruckblech 36 ist eine erste Hallsonde 56 aufgeklebt. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, befindet sich diese Hallsonde 56 auf Höhe des Per­ manentmagneten 54, so daß sich diese Elemente gegen­ überstehen, wenn sich der Druckkopf 32 in einer ent­ sprechenden Druckposition entlang der Schreibwalze 10 befindet. Auf dem Andruckblech 36 befindet sich außer­ halb des Bereiches, der durch die Bewegung des Trägers 30 entlang der Druckkopfführung 14 von dem Permanentma­ gneten 54 überstrichen wird, eine zweite Hallsonde 58.

Beide Hallsonden 56, 58 sind über das Andruckblech 36 thermisch gut gekoppelt, so daß das Ausgangssignal der zweiten Sonde 58 zur Kompensation des Temperaturganges der ersten Sonde 56 herangezogen werden kann.

Die soweit beschriebene Anordnung arbeiten zur Einstel­ lung des Abstandes des Druckkopfes 32 von der Oberflä­ che des Aufzeichnungsträgers 52 wie folgt, wobei auch auf das Flußdiagramm in Fig. 3 verwiesen wird.

Bei der automatischen Einstellung muß sich der Druck­ kopf 32 in der Stellung befinden, in der sich der Per­ manentmagnet 54 und die erste Hallsonde 56 gegenüber­ stehen. Die Hallspannung ist abhängig von der magneti­ schen Induktion und damit vom Abstand d (Fig. 2) zwi­ schen dem Permanentmagneten 54 und der Hallsonde 56. Dieser Abstand d ist dem Abstand des Druckkopfmundstüc­ kes 34 von der Schreibwalze 10 bzw. der Oberfläche des um die Walze geführten Aufzeichnungsträgers 52 propor­ tional.

Der Soll-Kopfabstand ist eine für den verwendeten Druckkopf spezifische Kostante, die je nach Kopftyp zwischen 0 mm bei einem Thermodruckkopf und 0,5 mm für einen Nadeldruckkopf liegt. Diesem Abstand entspricht ein bestimmter Hallspannungswert, der im Steuerprogramm für die Druckersteuerung 60 (Fig. 1) fest abgespei­ chert ist.

Zunächst wird ein Aufzeichnungsträger 52 von der Wal­ zenunterseite her in den Drucker eingezogen. Er schiebt sich dabei zwischen die Schreibwalze 10 und das An­ druckblech 36. Dadurch verringert sich der Abstand d und die Hallspannung steigt an. Über den Schrittmotor 28 und die Ritzel 24, 26 wird daraufhin die exzentrisch gelagerte Druckkopfführung 14 gedreht, wodurch sich der Abstand d verändert, bis die Hallspannung der Hallsonde 56 mit dem abgespeicherten Soll-Wert übereinstimmt.

Damit ist dann wieder der Soll-Kopfabstand eingestellt. Um das unvermeidliche mechanische Spiel auszugleichen, wird die Kopfzustellung immer aus der gleichen Richtung durchgeführt, wie dies die ersten drei Schritte in dem Flußdiagramm der Fig. 3 zeigen.

Für dickere Papiersorten ist bei Nadeldruckern biswei­ len eine Verringerung des Soll-Kopfabstandes erforder­ lich. Dies kann bei der erfindungsgemäßen Lösung leicht vorgenommen werden, da die Anzahl der Motorschritte während des Einstellvorganges proportional der Papier­ dicke ist. Damit ist auch die tatsächliche Papierdicke bestimmbar, so daß eine Kopfabstandseinstellung abhän­ gig von der Papierdicke möglich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung wurde anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles mit einem Nadeldrucker erläutert. Die Erfindung ist aber nicht auf einen solchen Nadeldrucker beschränkt. Vielmehr ist sie bei allen Druckertypen einsetzbar, bei denen der Abstand zwischen Druckkopf und Druckwiderlager papierdickenabhängig eingestellt werden muß.

Claims (8)

1. Druckeinrichtung mit einem Rahmen (20, 22), einem in diesem gehaltenen Druckwiderlager (10) zur Abstüt­ zung eines Aufzeichnungsträgers (52), einem an dem Rahmen (20, 22) in Zeilenrichtung relativ zum Druck­ widerlager (10) bewegbar gelagerten Druckkopf (32), einem Stellantrieb (28, 26, 24) zur Einstellung des Druckkopfabstandes relativ zum Druckwiderlager (10) und einem den Aufzeichnungsträger (52) an das Druck­ widerlager (10) andrückenden rahmenfesten Andruck­ element (36), das sich über die gesamte Länge des Druckwiderlagers (10) erstreckt und entsprechend der Dicke des Aufzeichnungsträgers (52) im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Druckwiderlagers aus­ lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Teile (Andruckelement 36, druckkopffestes Teil 46) ein Magnet (54) und an dem jeweils anderen Teil (druckkopffestes Teil 46, Andruckelement 36) minde­ stens eine Hallsonde (56) derart angeordnet sind, daß der Magnet (54) und die Hallsonde (56) in einer einer Meßstellung entsprechenden vorgegebenen Druck­ kopfstellung miteinander zur Deckung gebracht werden können und daß eine Schaltungsanordnung (60) zur Messung der Hallspannung und zur Regelung vorgesehen ist, wobei die Schaltungsanordnung (60) den Stellantrieb (28, 26, 24) des Druckkopfes (32) in Abhängigkeit einer Differenz zwischen der Ist-Hallspannung und Soll-Hallspannung so steuert, daß diese Differenz minimal wird.

2. Druckeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Andruckelement ein elastisch ver­ formbares Andruckblech (36) ist.

3. Druckeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (32) auf einem parallel zum Druckwiderlager verstellbaren Träger (30) befestigt ist und daß das druckkopffeste Teil ein mit dem Druckkopfträger (30) fest verbundenes Führungselement (46) für den Aufzeichnungsträger (52) ist.

4. Druckeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckkopfträger (30) auf einer exzentrisch gelagerten Welle (14) gelagert ist, die mittels des Stellantriebes (28, 26, 24) ver­ drehbar ist.

5. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Andruckelement (36) außerhalb des Bereiches, den der Druckkopf (32) bei seiner Bewegung entlang dem Druckwiderla­ ger (10) überstreicht, eine mit der ersten Hall­ sonde (56) thermisch gekoppelte zweite Hallsonde (58) vorgesehen ist.

6. Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Abstandes des Druck­ kopfes (32) in Abhän­ gigkeit von der Dicke des Aufzeichnungsträgers (52) die Schaltungsanordnung (60) einen Speicher zur Speicherung einer Mehrzahl von Soll-Hallspannungs­ werten enthält, die unterschiedlichen Dicken des Aufzeichnungsträgers (52) entsprechen.

7. Verfahren zum Einstellen und eines vor­ gegebenen Abstandes eines Druckkopfes (32) einer Druckeinrichtung von einem Aufzeichnungsträger (52), wobei die Druckeinrichtung einen Rahmen (20, 22), ein an diesem gehaltenes Druckwiderlager (10), einen Stellantrieb (28, 26, 24) zum Verstel­ len des Druckkopfes (32) im wesentlichen senkrecht zum Druckwiderlager (10), ein Andruckelement (36) zum Andrücken des Aufzeichnungsträgers (52) an das Druckwiderlager (10) und einen Abstandssensor (54, 56) zum Erfassen des Abstandes des Druckkopfes (32) von dem Druckwiderlager (10) bzw. Aufzeich­ nungsträger (52) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einziehen des Aufzeichnungsträgers in die Druckeinrichtung der Druckkopf (32) parallel zum Druckwiderlager (10) in eine Meßposition ge­ fahren wird, in der ein Sensorelement (Magnet 54, Hallsonde 56) an dem Andruckelement (36) mit einem druckkopffesten Sensorelement (Hallsonde 56, Ma­ gnet 54) zur Abstandsmessung zur Deckung gebracht wird, daß der Druckkopf (32) senkrecht zum Druck­ widerlager (10) verstellt wird, bis eine an dem Abstandssensor erzeugte Ist-Spannung gleich einer vorgegebenen Soll-Spannung ist, daß der Druckkopf (32) aus dieser Abgleichstellung eine vorgegebene Wegstrecke vom Druckwiderlager (19) wegbewegt wird, daß der Aufzeichnungsträger (52) eingezogen wird und daß der Druckkopf (32) in Richtung auf das Druckwiderlager bewegt wird, bis die Ist-Spannung wieder mit der Soll- Spannung übereinstimmt, wobei die dabei vom Druck­ kopf (32) zurückgelegte Strecke erfaßt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß aus der Differenz der vom Druckkopf zu­ rückgelegten vorgegebenen Strecke und der bis zum Erreichen der Abgleichsstellung bei eingezogenem Aufzeichnungsträger (52) vom Druckkopf (32) zu­ rückgelegten Strecke die Stärke des Aufzeichnungs­ trägers ermittelt und die Soll-Spannung in Abhängigkeit der Dicke des Aufzeichnungsträgers eingestellt wird.