[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Drucker, insbes. Matrix - Nadeldrucker mit einem längsverschieblich
auf einer Führung, insbesondere einer Führungswelle gelagerten Halter zur Aufnahme
des Druckkopfes, der durch einen Antrieb parallel zu einem mit einem Aufzeichnungsträger
belegten Druckwiderlager bewegt wird, wobei der Abstand zwischen der Druckkopfspitze
und dem Druckwiderlager (Druckspalt), unter Berücksichtigung der Stärke der eingelegten
Aufzeichnungsträger durch einen über einen Sensor gesteuerten, dem Druckkopfhalter
zugeordneten Stellantrieb auf einen erforderlichen Wert eingestellt wird.
[0002] Ferner bezieht sich die Erfindung auf Verfahren durch die der Druckspalt und die
Anschlagstärke eingestellt werden können.
[0003] Zur Einstellung des Druckspaltes sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt. Insbesondere
bei Nadeldruckern, die mit einem Farbband arbeiten, wird vielfach die Bremswirkung
des Farbbandes beim Anlegen des Druckkopfes an das Druckwiderlager oder einen Aufzeichnungsträger
als Lagensensor benutzt. Wird das Farbband durch das Anlegen des Druckkopfes abgebremst,
so steigt die Stromaufnahme des Farbband - Antriebsmotors. Dieser Stromanstieg kann
als Steuerkriterium benutzt und so die Lage des Druckkopfes gegenüber dem Druckwiderlager
bzw. dem Aufzeichnungsträger erfaßt werden. Der erforderliche Abstand des Druckkopfes
kann dann über einen Stellantrieb auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden.
Diese Methode ist wegen des vergleichsweise langsamen Anstiegs des Stromes im Antriebsmotor
ungenau. Die Messung selbst ist zeitaufwendig und verursacht häufig eine Bandfärbung
auf dem Aufzeichnungsträger
[0004] In der DE - A1 - 38 30 880 ist ein Matrixdrucker beschrieben, bei dem zur Steuerung
des Stellantriebes für den Druckspalt, ein Abtastglied eingesetzt ist, das aus einer
an dem einen Ende eines Tasthebels drehbar gelagerten, mit einer Federkraft beaufschlagten
Tastrolle besteht. Das Abtastglied hat einen Indikator der mit dem Sensor einer elektronischen
Schaltung zur Erzeugung eines Analogsignals zusammenwirkt. Der Indikator besteht dabei
aus einem Weicheisenteil das mit einem Sensor zusammenarbeitet, der aus einem Feldplatten
Differentialfühler besteht.
[0005] In der DE- C2- 40 25 483 ist eine Druckeinrichtung beschrieben bei der die Druckspalteinstellung
in Abhängigkeit von Sonden gesteuert wird, die aus einem Magneten und einer Hallsonde
bestehen. Die Hallsonde ist dabei auf einem elastisch verformbaren Andrückblech montiert,
dessen freies Ende als Tastfühler mechanisch gegen die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers
anliegt. Der zugehörige Magnet ist dabei starr mit dem Druckkopf bzw. dessen Halter
verbunden.
[0006] Diese beschriebenen und weitere bekannte Einrichtungen zur Einstellung des Druckspaltes
machen meist von Tastelementen Gebrauch, die zur Erfassung und Einstellung des Druckspaltes,
mit Tastfingern oder dergleichen, die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers abtasten.
[0007] Diese bekannten Ausführungsformen sind gegenüber Fremdbeeinflussungen, wie mechanische
Belastungen und Schwingungen ebenso empfindlich, wie gegen Ablagerungen. Die mechanische
und elektrische Ausstattung ist aufwendig und bedarf häufig einer empfindlichen Justierung.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Drucker mit einer Einrichtung zur
Einstellung des Druckspaltes auszurüsten, die einen hohen Grad an Betriebssicherheit
gewährleistet, genau arbeitet und einfach im Aufbau ist.
[0009] Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei einem Drucker der Eingangs beschriebenen
Art dadurch gelöst, daß der Sensor aus einem dem Druckkopfhalter zugeordneten Tastfinger
und einem von diesem betätigten elektrischen Geber besteht, der Tastfinger derart
angeordnet ist, daß er Lagenänderungen, insbes. das Lagerspiel zwischen der Führung
und dem Halter des Druckkopfes erfaßt und der Geber ein Steuersignal liefert, wenn
der Druckkopf bei einer Bewegung durch den Stellantrieb gegen die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers
oder des Druckwiderlagers als Anschlag gefahren und damit der Druckkopfhalter gegenüber
der Führung angehoben wird.
[0010] Wenn nur die Bewegung im Lagerspiel zwischen Führung und Halter als Kriterium für
die Erfassung der Lage des Druckkopfes und damit für die Einstellung des Druckspaltes
als Meßgröße herangezogen wird, kann auf eine genaue Justierung des Abstandes zwischen
dem Druckkopf bzw. seinem Halter und dem Druckwiderlager verzichtet werden. Es muß
nur sicher gestellt sein, daß die Führung und das Druckwiderlager im Druckergehäuse
absolut mit gleichem Abstand, also parallel befestigt sind.
[0011] Vorteilhaft ist es, für den Druckkopf einen Halter einzusetzen, der mit einer Führungshülse
auf einer Führungswelle gleitet. Der Tastfinger kann dann so angeordnet werden, daß
er durch eine bodenseitige Öffnung in der Hülse oder dicht am Rande der Hülse durch
sein Eigengewicht oder eine Feder gegen die Führungswelle gedrückt wird. Wird der
Druckkopf durch einen Stellantrieb gegen den Aufzeichnungsträger oder das Druckwiderlager
gedrückt, so wird der Halter des Druckkopfes im Rahmen des Spieles zwischen Führungswelle
und Hülse geringfügig angehoben und damit der Tastfinger bewegt.
[0012] Der Tastfinger überträgt die kleine Bewegung auf einen elektrischen Geber, dessen
Signal die erreichte, definierte Stellung des Druckkopfes aus der Lage des Stellantriebes
erfaßt. Wird der Tastfinger als Kipphebel ausgebildet, so ist es vorteilhaft, das
Lager des Hebels so anzuordnen, daß sich von dem Hebelteil das an der Führungswelle
anliegt, zum Hebelteil, das auf den elektrischen Geber wirkt, eine mechanische Übersetzung
von beispielsweise 1:3 ergibt. Zumindest der an der Führungswelle anliegende Tastfinger
ist vorteilhaft aus einem sehr gleitfähigen, abriebarmen Kunststoff gebildet oder
mit einem solchen bestückt.
[0013] Als elektrische Geber sind Widerstandsgeber, z. B. gesputterte Dehnungsmeßstreifen
ebenso geeignet, wie bekannte kapazitive Geber. Besonders vorteilhaft sind jedoch
piezoelektrische Geber, die auf eine Durchbiegung mit einem Signal hoher Flankensteilheit
ansprechen und sehr preiswert sind. Vorteilhaft ist bei diesen Gebern auch, daß sie
keine Restladung haben, so daß jede Bewegungsänderung neu erfaßt wird. Durch Messen
auf Durchgang kann bei einem solchen Signalgeber, die Funktionsfähigkeit auf einfache
Weise festgestellt werden.
[0014] An Hand der Zeichnungen werden die wesentlichen Elemente der Erfindung beschrieben
und die Wirkungsweise sowie Verfahren zur Nutzung der Erfindung in Druckern der beschriebenen
Art erläutert.
[0015] An Hand der schematischen Darstellung nach Figur 1 wird das Prinzip der Erfindung
beschrieben.
[0016] Die Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung zum Teil im Schnitt, einen
Druckkopfhalter für einen Nadeldrucker. Gleiche bzw. gleichartige Teile sind in beiden
Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[0017] Die Fig. 1 zeigt einen Halter 1 für den Druckkopf 2 mit seiner Druckkopfspitze 3.
Der Druckkopf 2 ist im Halter 1 über Federn 4 elastisch gelagert. Ein nicht eingezeichneter
Farbbandhalter ist der Druckkopfspitze 3 zugeordnet. Der Druckkopfspitze 3 gegenüber,
ist das Druckwiderlager 6 angeordnet. Über das Druckwiderlager 6 ist ein Aufzeichnungsträger
5, meist ein Papierband, in einer oder mehreren Lagen gelegt. Der Druckkopf 2 kann
durch einen schematisch angedeuteten Stellantrieb 7 gegenüber dem Halter 1 und damit
relativ zum Druckwiderlager 6 zur Einstellung des Druckspaltes bewegt werden. Wird
ein Schrittmotor als Antrieb für den Stellantrieb 7 eingesetzt, so kann ein Schrittzählwerk
nicht nur die Lage des Druckkopfes 2 beim Anlegen an einen Aufzeichnungsträger 5 und
gegenüber dem Druckwiderlager 6 erfassen, sondern auch die Rückbewegung des Druckkopfes
2 für die Einstellung des Druckspaltes überwachen und steuern.
[0018] Der Halter 1 für den Druckkopf 2 ist im Druckergehäuse auf einer Führungswelle 8
unter Einsatz einer Führungshülse 9 gelagert. Am Rande der Führungshülse 9 oder im
Bereich einer Öffnung in der Wandung der Hülse 9 ist ein Tastfinger 10 angeordnet.
Der Tastfinger 10 ist als Hebel ausgebildet und über die mit dem Halter 1 starr verbundene
Achse 11 schwenkbar gelagert. Mit dem Ende 12 liegt der Tastfinger 10 an der Führungswelle
8 und mit dem Ende 13 an einem die Kippbewegung des Tastfingers 10 erfassenden elektrischen
Geber 14 an. Das Eigengewicht des Tastfingers 10 und eine gegebenenfalls zusätzlich
eingesetzte Feder 15 sorgen für eine gute Anlage desTastfinger - Endes 12 an die Führungswelle
8. Da das Ende 12 des Tastfingers 10 im Druckbetrieb ständig auf der Führungswelle
8 gleitet, ist es vorteilhaft den Tastfinger 10 oder zumindest das anliegende Ende
12 aus einem abriebarmen, gut gleitfähigen Kunststoff zu fertigen.
[0019] Der aus der Toleranz zwischen der Führungswelle 8 und der Gleithülse 9 resultierende
Spalt ist sehr klein, 10 µm bis maximal 30 µm, also wesentlich kleiner als in der
schematischen Zeichnung zum besseren Verständnis dargestellt. Das geringe, allein
schon aus Gründen guter Gleiteigenschaften des Druckkopfhalters 1 mit seiner Hülse
9 gegenüber der Führungswelle 8 zwangsläufig vorhandene Spiel ergibt, daß die Hülse
9 durch das Gewicht des Halters 1 samt Druckkopf 2 und gegebenenfalls unterstützt
durch die Kraft der Feder 15, oben auf der Führungswelle 8 aufliegt und unten den
gezeichneten Spalt bildet.
[0020] Wird der Druckkopf 2 durch den stellantrieb 4 gegen den Aufzeichnungsträger 5 bzw.
das Druckwiderlager 6 bewegt, so wird beim Aufsetzen der Druckkopfspitze 3 auf das
Druckwiderlager 6, bzw. den Aufzeichnungsträger 5 der Druckkopfhalter 1 mit seiner
Hülse 3 um den kleinen Toleranz - Spalt angehoben. Damit wird das Ende 12 des Tastfingers
10 nach unten bewegt. Der damit verbundene Hub des Endes 13 gegen die Kraft der Feder
15, betätigt den elektrischen Geber 14. Insbesondere bei Nadeldruckern, soll die Feder
15 vergleichsweise kräftig ausgelegt sein. Damit wird sichergestellt, daß im Druckbetrieb,
bei dem die Nadeln gegen den Aufzeichnungsträger 5 schlagen, keine Anhebung des Halters
1 gegenüber der Führungswelle 8 und damit auch kein Signal durch den Geber 14 erfolgt.
[0021] Mit der beschriebenen Einrichtung läßt sich die Lage der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers
5 über die Lage des Stellantriebes 4 sehr genau feststellen, so daß auch die Einstellung
eines definierten Druckspaltes gegenüber dem Aufzeichnungsträger 5 durch den Stellantrieb
4 genau erfolgen kann, ohne die Bauteile vorher zu justieren.
[0022] In Fig. 2 sind die mit der schematischen Zeichnung nach Fig. 1 beschriebenen Teile,
mit gleichen Bezeichnungen versehen. Ergänzend ist dieser Figur ein Führungsprofil
16 zu entnehmen, das ein Kippen des Halter 1 um die Führungswelle 8 verhindert. Die
kufenartigen Teile 17 nehmen die Haltefedern 4 des Druckkopfes 2 auf. In die Durchbrüche
18 ist eine Schneckenwelle eingesetzt über die als Teil des Stellantriebes 4 die vertikale
Verstellung des Druckkopfes 2 erfolgt. Der Halter 1 bildet eine Aufnahme 19 für den
in dieser Figur nicht dargestellten Druckkopf.
[0023] Da der Stellantrieb 4 den Druckkopf 2 nicht nur gegen das Druckwiderlager 6 bewegen
muß, sondern auch eine sehr genaue Einstellung des Druckspaltes, sicherstellen soll,
ist es zweckmäßig, für den Stellantrieb 4 einen Schrittmotor einzusetzen und die Einstellbewegungen
im Pilgerschritt vorzunehmen.
[0024] Mit einem Drucker der beschriebenen Art läßt sich in einfacher Weise ein Verfahren
zum Einstellen des Druckspaltes realisieren. Der Druckkopf 2 wird bei diesem Verfahren
durch den Stellantrieb 4 in einer Ruheposition, z. B. an einem Zeilenende, gegen das
mit dem Aufzeichnungsträger 5 belegte Druckwiderlager 6 gefahren, bis die Führungshülse
9 des Druckkopfhalters 1 gegenüber der Führungswelle 8 angehoben und damit über den
Tastfinger 10 ein Signal ausgelöst wird. Durch das Signal wird die Bewegung des Stellantriebes
4 und damit auch des Druckkopfes 2 gestoppt, dessen erreichte Position erfaßt und
dann der Druckkopf 2 durch den Stellantrieb 4, vorzugsweise im Pilgerschritt, auf
einen definierten Druckabstand zum Aufzeichnungsträger 5 eingestellt
[0025] Die Einstellung des Druckspaltes kann auch während des Druckbetriebes erfolgen. Der
Druckbetrieb braucht dabei z. B. bei einer Zeilenschaltung nur kurz unterbrochen und
dabei der Druckkopf 2 gegen den Aufzeichnungsträger 5 gefahren werden. Die so gewonnenen
Meßdaten erlauben ein derart rasches Einstellen des Druckspaltes, daß praktisch keine
Druckunterbrechung feststellbar ist.
[0026] Mit einem Drucker der beschriebenen Art kann aber nicht nur der Druckspalt genau
eingestellt werden, sondern auch die Anschlagstärke bei Nadeldruckern in Abhängigkeit
der Dicke des eingelegten Aufzeichnungsträgers 5 festgelegt werden. Hierzu dient ein
Verfahren, bei dem der Druckkopf 2 zunächst seitlich neben die Bahn des Aufzeichnungsträgers
5 gefahren und durch Anlegen des Druckkopfes 2 an das Druckwiderlager 6, die Nullage
festgestellt wird. Durch das nachfolgende Anlegen des Druckkopfes 6 an den Aufzeichnungsträger
5 wird über diese erfaßten Lagendifferenzen des Stellantriebes 4, die genaue Dicke
des Aufzeichnungsträgers 5 ermittelt und die Anschlagstärke entsprechend eingestellt.
[0027] Wenn vorstehend das Wort Lagerspiel verwendet ist, so ergibt sich dieses Wort aus
dem beschriebenen, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel. An Stelle eines Lagerspieles
zwischen einer Führungswelle 8 und einer Lagerhülse 9 am Druckkopfhalter 1, kann z.B.
auch eine Gewichtsänderung oder die durch das Anlegen des Druckkopfes 2 an den Aufzeichnungsträger
verursachte geringfügige Vertikalbewegung eines auf einer Schiene geführten, als Druckkopfhalter
ausgebildeten Wagens, zur Erfassung der genannten Kriterien herangezogen werden. Das
Abheben des Wagens von der Schiene beim Anlegen des Druckkopfes gegen ein Druckwiderlager
kann über einen tastfingerartigen Fühler in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben,
erfaßt werden.
1. Drucker, insbes. Matrixdrucker mit einem längsverschieblich auf einer Führung gelagerten
Halter zur Aufnahme des Druckkopfes, der durch einen Antrieb parallel zu einem mit
einem Aufzeichnungsträger belegten Druckwiderlager bewegt wird, wobei der Abstand
zwischen der Druckkopfspitze und dem Druckwiderlager (Druckspalt), unter Berücksichtigung
der Stärke der eingelegten Aufzeichnungsträger durch einen über einen Sensor gesteuerten,
dem Halter zugeordneten Stellantrieb auf einen erforderlichen Wert eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus einem dem Druckkopfhalter (1) zugeordneten Tastfinger (10) und einem
von diesem betätigten elektrischen Geber (14) besteht, der Tastfinger (10) derart
angeordnet ist, daß er Lagenänderungen, vorzugsweise das Lagerspiel, zwischen der
Führung (8) und dem Halter (1) des Druckkopfes (2) erfaßt und der Geber (14) ein Steuersignal
liefert, wenn der Druckkopf (2) bei einer Bewegung durch den Stellantrieb 4 gegen
die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (5) als Anschlag gefahren und damit der Druckkopfhalter
(1) angehoben wird.
2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) für den Druckkopf (2) eine Führungshülse (9) für eine Führungswelle
(8) bildet und der Tastfinger(10), dicht am Rande der Führungshülse (9) oder durch
eine Ausnehmung in deren Wandung vorzugsweise unter Belastung durch dessen Eigengewicht
oder eine Feder (15) gegen die Führungswelle (8) anliegt.
3. Drucker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfinger (10) als am Druckkopfhalter (1) gelagerter Kipphebel ausgebildet ist,
der einerseits gegen die Führungswelle (8) anliegt und andererseits mit dem elektrischen
Geber (14) gekoppelt ist.
4. Drucker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfinger (10) so am Druckkopfhater (1) schwenkbar gelagert ist, daß sich vom
Tastfinger (10) an der Führungswelle (8), zum elektrischen Geber (14) eine mechanische
Übersetzung ergibt.
5. Drucker nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das an der Führungswelle (8) anliegende Teil (12) des Tastfingers (10)
aus einem abriebarmen, gut gleitfähigen Kunststoff besteht..
6. Drucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Geber (14) als Piezoelement ausgebildet ist.
7. Drucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (14) als Dehnungsmeßstreifen, vorzugsweise als gesputtertes Widerstandselement
ausgebildet ist.
8. Verfahren zum Einstellen des Druckspaltes bei einem Drucker nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß Druckkopf (2) durch den Stellantrieb (4) in einer Ruheposition, z. B. an einem Zeilenende,
gegen das mit dem Aufzeichnungsträger (5) belegten Druckwiderlager (6) gefahren wird,
bis die Führungshülse (9) des Druckkopfhalters (1) gegenüber der Führungswelle (8)
angehoben und damit über den Tastfinger (11) ein Signal ausgelöst wird, durch das
die Bewegung des Stellantriebes (4) und damit auch des Druckkopfes (2) gestoppt, dessen
erreichte Position erfaßt und dann der Druckkopf (2) durch den Stellantrieb (4) vorzugsweise
im Pilgerschritt, auf einen definierten Druckabstand zum Aufzeichnungsträger (5) eingestellt
wird.
9. Verfahren zum Einstellen der Anschlagkraft eines Nadeldruckers in Abhängigkeit der
durch die Aufzeichnungsträger (7) gegebenen Auflagestärke auf dem Druckwiderlager
(6), unter Einsatz eines Druckers nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (2) durch den Stellantrieb 4 zunächst seitlich neben dem Aufzeichnungsträger
(5), gegen das Druckwiderlager (6) bewegt wird, bis der Sensor (14) anspricht, diese
Lage des Stellantriebes 4 wird dann mit der Lage des Stellantriebes 4 nach dem Anlegen
des Druckkopfes (2) gegen das mit dem Aufzeichnungsträger (5) belegten Druckwiderlager
(6) verglichen und aus der Lagendifferenz die Anschlagkraft eingestellt.