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Dokumentenidentifikation DE69604468T2 05.01.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0761475
Titel Anpassungsfähiger Druckmedienzufuhrmotor für Druckmechanismus
Anmelder Hewlett-Packard Co., Palo Alto, Calif., US
Erfinder Chia, Kay Boon, Singapore 510584, SG
Vertreter Schoppe & Zimmermann, 81479 München
DE-Aktenzeichen 69604468
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 09.08.1996
EP-Aktenzeichen 963058649
EP-Offenlegungsdatum 12.03.1997
EP date of grant 29.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.01.2000
IPC-Hauptklasse B43L 13/00
IPC-Nebenklasse B65H 5/00   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf Druckvorrichtungen und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf solche Druckvorrichtungen, die Schrittmotoren verwenden, um bedruckbare Medien durch die Vorrichtung vorzuschieben. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Vorschieben von bedruckbaren Medien durch eine Druckvorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Druckvorrichtungen, die Druckmedien durch die Vorrichtung inkremental vorschieben, um ein Bild aufzunehmen. Diese Druckvorrichtungen umfassen beispielsweise elektrophotographische Drucker ("Laser"-Drucker) und Tintenstrahldrucker, Plotter, Faxgeräte, Kameras und dergleichen, die im Geschäftsleben, in der Industrie, zu Hause oder in anderen Umgebungen verwendet werden können. Zu Darstellungszwecken wird hierin im folgenden bei dem Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahldruckers der Ausdruck "Drucker" verwendet, um die Konzepte dieser Erfindung zu erläutern. Während eine Vielzahl von unterschiedlichen Druckmedien, wie z. B. Papier, Transparentfolien, Folien, Stoff, Karton und dergleichen, verwendet werden können, wird hierin im folgenden zweckmäßigerweise der Ausdruck "Papier" verwendet.

Motoren, wie z. B. Schrittmotoren, sind verwendet worden, um Papier durch die Papierzuführungsvorrichtung von Druckvorrichtungen, wie z. B. Tintenstrahldruckern, vorzuschieben. Bei diesen früheren Druckvorrichtungen arbeiten die Motoren während der gesamten Betriebslebensdauer der Druckvorrichtung mit einer relativ konstanten Drehgeschwindigkeit.

Das Papier kann um so schneller durch die Papierzuführungsvorrichtung der Druckvorrichtung zugeführt werden, je höher bei solchen Motoren die Drehgeschwindigkeit ("Umdrehungsgeschwindigkeit") ist, auf die der Betrieb des Motors eingestellt ist. Es gibt jedoch eine obere Grenze für die Geschwindigkeit, mit der der Motor das Papier durch die Druckvorrichtung vorschieben kann. Das Drehmoment, das durch einen Schrittmotor erzeugt wird, variiert umgekehrt proportional zu der Drehgeschwindigkeit der Motorachse, so daß die Drehmomentausgabe niedriger ist, wenn die Schrittmotoren mit höheren Drehgeschwindigkeiten arbeiten. Folglich ist jeder Schrittmotor durch eine optimale Drehgeschwindigkeit charakterisiert, über der es wahrscheinlicher ist, daß der Motor überlastet wird, wenn derselbe kein ausreichendes Drehmoment erzeugen kann, um das Papier vorzuschieben. Selbst wenn die Druckvorrichtungen neu sind, sind diese früheren Druckvorrichtungen jedoch im allgemeinen nicht darauf eingestellt, um in dem Bereich dieser optimalen Drehgeschwindigkeit zu arbeiten, da es vorkommen kann, daß die Druckvorrichtungen nicht in der Lage sind, eine solch hohe Leistung über die Lebensdauer der Druckvorrichtung beizubehalten. Dies ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß der Drehmomentwert, der von dem Motor bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit erzeugt wird, typischerweise allmählich mit der Zeit abnimmt, da ein Schrittmotor während seiner Verwendung altert.

Im Vorgriff auf die unvermeidliche Abnahme der Motorleistung sind die Motoren bei diesen früheren Druckvorrichtungen eingestellt worden, um mit relativ konstanten Drehgeschwindigkeiten zu arbeiten, die beträchtlich unterhalb der optimalen Leistungsfähigkeit der neuen Motoren liegen. Ein Einstellen der neuen Motoren auf einen Betrieb, der sich beträchtlich unterhalb ihrer optimalen Drehgeschwindigkeit befindet, stellt sicher, daß die Motoren durchgehend ein angemessenes Drehmoment liefern, um das Papier vorzuschieben, selbst wenn die Motoren älter werden. Somit wird bei diesen früheren Druckvorrichtungen im allgemeinen die optimale Leistungsfähigkeit der neuen Motoren nicht vollständig ausgenutzt.

Außerdem sind diese früheren Druckvorrichtungen häufig mit leistungsstärkeren Motoren entworfen, als es tatsächlich erforderlich ist, so daß die Motoren, die eingestellt sind, um mit einer konstanten Zwischengeschwindigkeit zu arbeiten, in der Lage sein werden, über eine längere Betriebslebensdauer ein angemessenes Drehmoment zu liefern. Ungünstigerweise tendiert eine Erhöhung der Leistungskapazität eines Motors dazu, einer Erhöhung der Größe, des Gewichts und der Kosten des Produkts zugeordnet zu sein. Die Kompaktheit des Entwurfs und die Tragbarkeit werden daher geopfert, um die Langlebigkeit der Druckvorrichtungen zu erhöhen. Die damit verbundene Erhöhung des Leistungsverbrauchs des Motors ist darüberhinaus insbesondere bei tragbaren, batteriebetriebenen Druckvorrichtungen ein Nachteil.

In Patent Abstracts of Japan, Bd. 017, Nr. 071 (E-1319) (JP-A-04 275097), wird ein System zum Steuern eines Papierzuführungsmotors beschrieben, bei dem eine Einrichtung zum Erfassen einer Überlastung des Motors und zum Reduzieren der Motorgeschwindigkeit auf einen Wert, bei der die Überlastung nicht länger auftritt, vorgesehen ist.

In Patent Abstracts of Japan, Bd. 010, Nr. 291 (M-522) (JP- A-61 106347), wird ein Steuerungssystem zum Variieren der Geschwindigkeit eines Druckpapierzuführungsmotors in Abhängigkeit von dem Typ des Papiers, das zugeführt wird, beschrieben. Bei dem Steuerungssystem werden Papierzuführungssensoren verwendet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Vorschieben von bedruckbaren Medien durch eine Druckvorrichtung unter Verwendung eines Motors mit variabler Geschwindigkeit geschaffen, wie es in Anspruch 1 definiert ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Druckvorrichtung mit einem Motor mit variabler Geschwindigkeit geschaffen, der angepaßt ist, um bedruckbare Medien durch die Druckvorrichtung vorzuschieben, wie es in Anspruch 6 definiert ist.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Vorschieben von bedruckbaren Medien durch eine Druckvorrichtung unter Verwendung eines Motors mit variabler Geschwindigkeit geschaffen, wie es in Anspruch 9 definiert ist.

Bei einem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die unterschiedliche Geschwindigkeit niedriger als die Anfangsgeschwindigkeit des Motors sein. Alternativ kann die unterschiedliche Geschwindigkeit höher als die Anfangsgeschwindigkeit des Motors sein. Vorzugsweise ist die Anfangsgeschwindigkeit jedoch etwa die höchste Geschwindigkeit, mit der der Motor, wenn derselbe neu ist, Medien ohne Überlastung durch die Druckvorrichtung gleichmäßig vorschieben kann. Gemäß der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1 und 6 beansprucht ist, gibt es auf eine anfängliche Erfassung hin, daß der Motor die Medien nicht durch die Druckvorrichtung vorschieben kann, und vor dem Wiederholen der zwei Schritte, einen Schritt des Verringerns der Geschwindigkeit des Motors auf eine niedrige Geschwindigkeit unterhalb der unterschiedlichen Geschwindigkeit, wobei der Motor mit dieser niedrigen Geschwindigkeit die Medien sicher durch die Druckvorrichtung vorschieben kann.

Vorzugsweise gibt es vor dem Schritt des Erfassens den Schritt des Betreibens des Motors für eine begrenzte zeitperiode, um eine Möglichkeit für beliebige Druckmedien vorzusehen, um durch die Druckvorrichtung vorgeschoben zu werden. Jedesmal, wenn die Geschwindigkeit des Motors geändert wird, wird vorzugsweise die Geschwindigkeit jedesmal um ein konstantes Geschwindigkeitsintervall verringert. Der Motor ist vorzugsweise ein Schrittmotor, wobei die Geschwindigkeit des Motors durch einen Mikroprozessor variiert wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung vorzugsweise in der Lage, die Geschwindigkeit des Motors wiederholt zu variieren, bis der Mediensensor erfaßt, daß die Geschwindigkeit des Motors auf eine Geschwindigkeit verändert worden ist, mit der der Motor die Medien durch die Druckvorrichtung vorschieben kann. Vorzugsweise weist der Mediensensor eine optisch-mechanische Vorrichtung auf, die, wenn die Vorrichtung die Medien in Eingriff nimmt, der Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung anzeigen kann, daß die Medien durch die Druckvorrichtung vorgeschoben werden können. Vorzugsweise weist die Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung einen Mikroprozessor auf.

Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, das Verhalten einer Druckvorrichtung zu optimieren, die einen Motor mit variabler Geschwindigkeit verwendet, um die bedruckbaren Medien durch die Druckvorrichtung vorzuschieben, und/oder zu ermöglichen, daß die Druckvorrichtung mit einem weniger leistungsstarken Motor genauso effektiv arbeiten kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht, die einen Drucker und eine Blattzuführungseinrichtung in einem Betriebsmodus zeigt;

Fig. 2 eine perspektivische Rückansicht, die den Drucker und die Blattzuführungseinrichtung von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 eine Seitenansicht von rechts des Druckers und der Blattzuführungseinrichtung in dem Betriebsmodus von Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine zu Fig. 3 entsprechende Ansicht, bei der Abschnitte weggebrochen sind, um den Papierzuführungsweg der Papierzuführungsvorrichtung darzustellen;

Fig. 5 eine Teilansicht des Druckers und der Blattzuführungseinrichtung von Fig. 4, bei der unterschiedliche Abschnitte weggebrochen sind, um die Verbindung zwischen dem Papierzuführungsmotor (Schrittmotor) in dem Drucker und den Papierzuführungsvorrichtungen in dem Blattzuführer darzustellen;

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht des Druckers von Fig. 1, bei dem ein Zugangstor geöffnet ist;

Fig. 7 ein Blockdiagramm, das verschiedene Komponenten darstellt, die in dem Drucker von Fig. 1 vorzufinden sind; und

Fig. 8 ein schematisches Diagramm eines Mediensensors, der bei dem Drucker von Fig. 1 verwendet wird (Fig. 8 ist nicht maßstäblich gezeichnet).

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Bezugnehmend auf die Zeichnungen sind Fig. 1, 2 und 3 Darstellungen eines Ausführungsbeispiels einer Druckvorrichtung, die hier als Tintenstrahldrucker 10 dargestellt und gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, und die zum Ausdrucken von Geschäftsberichten, Korrespondenzen, rechnererstellten Druckvorlagen (Desktop Publishing) und derglei chen in einer industriellen Anwendung, im Büro, zu Hause oder in einer anderen Umgebung verwendet werden kann. Es sind eine Vielzahl von Tintenstrahldruckvorrichtungen handelsüblich erhältlich. Beispielsweise umfassen einige der Druckvorrichtungen, die die vorliegende Erfindung ausführen können, Plotter, tragbare Druckeinheiten, Kopierer, Kameras, Videodrucker und Faxgeräte, um lediglich einige zu nennen. Zweckmäßigerweise werden die Konzepte der vorliegenden Erfindung in der Umgebung eines Tintenstrahldruckers 10 dargestellt.

Die Druckmedien können ein beliebiger Typ eines geeigneten Blattmaterials, wie z. B. Papier, Karton, Transparentfolien, Mylar und dergleichen, sein, wobei jedoch zweckmäßigerweise das dargestellte Ausführungsbeispiel unter Verwendung von Papier als Druckmedium beschrieben wird.

Der Drucker 10 umfaßt ein Gehäuse 172, das am besten in Fig. 4 und 6 zu erkennen ist. In dem Gehäuse 172 ist eine mechanische Druckerstruktur untergebracht, wie z. B. eine Wagenanordnung (nicht sichtbar), die sich entlang eines Führungsstabs (auch nicht gezeigt) hin- und herbewegt, um eine oder mehrere Tintenstrahldruckkassetten 182, wie z. B. eine Kassette oder einen "Stift", zu tragen. Die Wagenanordnung wird von einem Wagenmotor 80 angetrieben. Die Kassette 182 wirft durch einen Tintenstrahldruckkopf 182b Tintentröpfchen auf das Papier aus, wenn das Papier unterhalb des sich hin- und herbewegenden Wagens vorbeiläuft. Typischerweise bewegt sich der Wagen lateral, um ein einzelnes Band über das Papier zu drucken, wobei ein weiteres laterales Band gedruckt wird, wenn das Papier vorgeschoben wird, usw., bis ein vollständiges bedrucktes Blatt aus dem Drucker austritt.

In dem Gehäuse 172 sind ferner sowohl ein Papierhandhabungssystem, das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Form einer Papierblattzuführungseinrichtung 12 vorliegt, als auch elektronische Schaltungen untergebracht, die den Drucker 10 steuern. Die elektronische Schaltungsanordnung enthält einen Mikroprozessor 51, der den Betrieb des Druckers beeinflußt. Ein Benutzer ist in der Lage, Parameter, die von dem Mikroprozessor 51 verwendet werden, zu verändern, indem Informationen und Auswahlmöglichkeiten über eine Eingangs/Ausgangsschnittstelle 54 (I/O-Schnittstelle) eingegeben werden. Bezugnehmend auf Fig. 7 werden Signale von dem Mikroprozessor zu Treibereinrichtungen geführt, die wiederum den Betrieb der unterschiedlichen Komponenten des Druckers 10 steuern. Insbesondere wird ein Druckkopftreiber 182a verwendet, um den Tintenstrahldruckkopf 182b anzusteuern. Ein Wagenmotortreiber 80a wird verwendet, um einen Wagenmotor 80 anzusteuern. Ein Schrittmotortreiber 52a wird verwendet, um einen Schrittmotor 52 anzusteuern.

Der Drucker 10 kann über ein Kabel mit einem Computer (nicht gezeigt) verbunden sein, wobei es typischerweise der Computer ist, der den Drucker 10 anweist, ein Bild auf ein Medienblatt zu drucken, das z. B. als ein oberstes Blatt Papier 235a von einem Papierstapel 235 als erstes in den Drucker 10 eingezogen werden wird.

Der Drucker 10 weist die in Fig. 3 dargestellte Blattzuführungseinrichtung 12 auf. Bezugnehmend auf Fig. 4 ist ein Papierstapel 235 in die Blattzuführungseinrichtung 12 geladen. Die Vorderkante des obersten Blatt Papiers 235a aus dem Stapel 235 ist unterhalb einer Andruckrolle 230 positioniert. Die Andruckrolle dreht sich um eine Welle 231.

Bezugnehmend auf Fig. 7 ist ein Motor mit variabler Geschwindigkeit in dem Drucker 10 enthalten. Bei dem Ausführungsbeispiel liegt der Motor mit variabler Geschwindigkeit in der Form des Schrittmotors 52 vor, obwohl es vorstellbar ist, daß die Erfindung auf eine Verwendung von anderen Motoren mit variabler Geschwindigkeit angepaßt werden kann.

Bezugnehmend auf Fig. 5 treibt der Schrittmotor 52 ein Zahnrad 232 an, das mit einem entsprechenden Zahnrad 234 in der Blattzuführungseinrichtung 12 in Eingriff genommen ist. Das entsprechende Zahnrad 234 ist mittels eines herkömmlichen Getriebezugs 233 (teilweise sichtbar) mit der Welle 231 zum Antreiben der Klemmrolle 230 verbunden. Der Schrittmotor 52 wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das im folgenden beschrieben wird, angesteuert, um jeweils ein Blatt von dem Papierstapel 235 aus der Blattzuführungseinrichtung 12 durch den Drucker 10 vorzuschieben.

Um Papier durch den Drucker 10 vorzuschieben, wird das oberste Blatt 235a in dem Papierstapel 235 von der Klemmrolle 230 gegriffen. Das Papier wird an Schlitzen 228, 22 vorbei vorgeschoben und daraufhin unter die Tintenstrahlkassette 182 geführt, wenn die Kassette die Breite des Papiers überquert. Das bedruckte Blatt tritt aus einem Papierausgabeschlitz 30 auf der anderen Seite des Druckers aus.

Wenn das Papier in der Nähe des Wegs der Tintenstrahlkassette 182 in das Gehäuse 172 eintritt, erfaßt ein Mediensensor den Eintritt der Vorderkante 71 des Papiers 235a in das Gehäuse 172.

Bezugnehmend auf Fig. 8 liegt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Mediensensor in der Form einer optisch-mechanischen Erfassungseinrichtung 70 vor. Ein Teil der Vorrichtung besteht aus einem profilierten Manschettenbauglied 73, das lose um die Achse einer Antriebsrolle 78 eingehakt ist, die auch von dem Schrittmotor 52 angetrieben wird. Diese lose Verbindung ermöglicht, daß sich das Manschettenbauglied 73 unabhängig um die Achse der Antriebsrolle 78 dreht. Das Manschettenbauglied 73 dreht sich in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Antriebsrolle ist. Der obere Abschnitt des Manschettenbauglieds ist mit einem nach oben stehenden Fortsatz 74 versehen, während der untere Abschnitt mit einem länglichen herabhängenden Fortsatz 75 verbunden ist. Folglich drehen sich sowohl der nach oben stehende Fortsatz 74 als auch der herabhängende Fortsatz 75 gemeinsam um die Achse der Antriebsrolle. Das Manschettenbauglied wird durch eine Federeinrichtung (nicht gezeigt), die an dem herabhängenden Fortsatz 75 befestigt ist, in einer Gleichgewichtsanordnung gehalten (wie es in Fig. 8 dargestellt ist). Die Feder steht einer Drehbewegung des Manschettenbauglieds in einer Richtung im Uhrzeigersinn entgegen (wie es durch den kreisförmigen Pfeil in Fig. 8 angegeben ist).

Ein weiterer Teil der optisch-mechanischen Erfassangseinrichtung 70 weist einen Optokoppler 76 auf (dessen Außenlinie teilweise dargestellt ist), der einen Schlitz 77 umfaßt. Ein Lichtstrahl ist von einem Ende des Schlitzes auf das andere Ende gerichtet, wobei der Schlitz 77 überquert wird. Wenn sich jedoch das Manschettenbauglied in der Gleichgewichtsposition befindet, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, ist der herabhängende Fortsatz 75 in dem Schlitz 77 positioniert, so daß derselbe den Lichtweg des Lichtstrahls blockiert, der von der einen Seite zu der anderen Seite des Schlitzes verlaufen soll.

Der nach oben stehende Fortsatz 74 der Erfassungseinrichtung 70 ist in dem Weg der Papierzuführung positioniert. Wenn die Vorderkante 71 des Papiers den nach oben stehenden Fortsatz 74 berührt, wird der Fortsatz nach vorne gedrängt, um sich im Uhrzeigersinn um die Achse der Antriebsrolle zu drehen. Da sich der herabhängende Fortsatz 75 gemeinsam mit dem nach oben stehenden Fortsatz 74 bewegt, bewirkt die Vorwärtsbewegung im Uhrzeigersinn des nach oben stehenden Fortsatzes, daß sich der herabhängende Fortsatz 75 aus dem Lichtwegverlauf des Lichtstrahls A-A bewegt. Der nach oben stehende Fortsatz 74 bleibt durch das Papier nach vorne gedrängt, wenn das Papier entlang des Papierzuführungswegs durch den Drucker 10 vorwärts geschoben wird. Dieses Vorwärtsdrängen des nach oben stehenden Fortsatzes 74 bewirkt wirksam, daß Licht von einer Seite des Schlitzes 77 zu der anderen Seite scheint, um eine optische Lichtschaltung, die in dem Optokoppler 76 enthalten ist, zu vervollständigen. Dies bewirkt, daß die Schaltung ein geeignetes Signal 50 zu dem Mikroprozessor 51 schickt, das anzeigt, daß das Papier erfolgreich von der Blattzuführungseinrichtung 12 in den Drucker eintreten konnte.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Ausgestaltung eines Mediensensors in der Form der optisch-mechanischen Erfassungsvorrichtung 70 beschränkt. Alternative Mediensensoren, wie z. B. reine optische Bauelemente, einschließlich Photosensoren, oder reine mechanische Sensoren, können verwendet werden, um den Eintritt des Papiers in das Gehäuse zu erfassen.

Es ist nicht wesentlich, daß die Erfassung auf den Eintritt des Papiers in das Gehäuse begrenzt ist. Der Senor ist vorzugsweise in der Lage, zu erfassen, daß das bedruckbare Medium erfolgreich von der Klemmrolle 230 oder einer äquivalenten Vorrichtung gegriffen wird, so daß sichergestellt ist, daß das Papier die Druckvorrichtung des Druckers erreicht. Folglich kann die tatsächliche Position des Mediensensors bei dem Entwurf des Druckers variiert werden, solange der Mediensensor die vorher genannte Funktion erfüllen kann.

Die Drehgeschwindigkeit ("Umdrehungsgeschwindigkeit") der Welle 231, die von dem Schrittmotor angetrieben wird, kann gemäß der Anweisung, die von einer Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung zu dem Motor geschickt wird, variiert werden. Bei der vorliegenden Erfindung führt der Mikroprozessor 51 die Funktion der Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung durch. Der Mikroprozessor 51 wird durch ein Computerprogramm gesteuert, das in der Computerschaltungsanordnung gespeichert ist. Es fällt jedoch auch unter den Schutzbereich der Erfindung, daß ein Motor mit variabler Geschwindigkeit durch eine mechanische oder eine andere wirksame Einrichtung, wie z. B. einen Hostcomputer, der mit dem Drucker gekoppelt ist, gesteuert wird. Als ein weiteres Beispiel kann eine Form eines Mediensensors verwendet werden, um selektiv eine Reihe von Relais auszulösen, die jeweils angepaßt sind, um zu bewirken, daß der Schrittmotor 52 mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit arbeitet. Folglich muß die Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung, die verwendet wird, um den Schrittmotor 52 zu steuern, nicht auf einen Mikroprozessor und ein Computerprogramm beschränkt sein.

Der Schrittmotor 52 ist anfänglich auf eine hohe Umdrehungsgeschwindigkeit eingestellt (die in Pulse pro Sekunde, "p. p. s.", gemessen wird) wodurch bewirkt wird, daß sich die Klemmrolle 230 mit einer hohen Drehrate dreht. Diese anfängliche Drehrate sollte vorzugsweise nicht auf die absolut höchste mögliche Rate eingestellt sein, da dies lediglich einen geringen Spielraum für einen Fehler, der aufgrund der Variation des Verhaltens von handelsüblich erhältlichen Schrittmotoren auftritt, lassen würde. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der neue Schrittmotor 52 die Fähigkeit auf, Papier mit einer Rate von mehr als 1.000 p. p. s. vorzuschieben. Trotzdem hat sich herausgestellt, daß ein Verhalten von über 1.000 p. p. s., das einen geringen Spielraum für einen Fehler aufweist, unregelmäßig sein kann, so daß aus dem Entwurfsgesichtspunkt ein Wert von 1.000 p. p. s. als obere Grenze ausgewählt worden ist, mit dem die meisten neuen Schrittmotoren das Papier ohne Überlastung gleichmäßig durch den Drucker vorschieben können.

Der Schrittmotor 52 versucht zunächst einmal, das Papier durch den Drucker 10 vorzuschieben, während derselbe mit der hohen anfänglichen Geschwindigkeit von 1.000 p. p. s. läuft. Der Schrittmotor dreht sich für eine vorbestimmte Überprüfungsperiode, beispielsweise in dem Bereich von 2.000 bis 5.000 Schritten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dreht sich der Schrittmotor für 3.300 Schritte, was zu etwa 70 Umdrehungen der Achse des Schrittmotors äquivalent ist. Bei dem Schrittmotor, der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, entspricht ein Schritt einer Drehung von 7,5 Grad. Dies ist jedoch lediglich eine Eigenschaft des speziellen Motors, der für das Ausführungsbeispiel ausgewählt wurde, und ist nicht notwendigerweise eine feststehende Gleichung für jeden Motor. Falls der Drehmomentwert, der von dem Schrittmotor 52 erzeugt wird, der mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 1.000 p. p. s. läuft, ausreichend ist, um das Papier vorzuschieben, dann würde vernünftigerweise erwartet werden, daß die Erfassungsvorrichtung 70 das Papier innerhalb dieser für die Drehung der 3.300 Schritte erforderlichen Zeitperiode erfassen wird. Falls die Erfassungsvorrichtung 70 erfaßt, daß das Papier innerhalb dieser Überprüfungsperiode erfolgreich durch den Drucker vorgeschoben wurde, wird der Motor dann eingestellt, um mit dieser maximalen Umdrehungsgeschwindigkeit von 1.000 p. p. s. zu laufen, wobei dies fortgesetzt wird, bis ein Blatt Papier nicht mehr mit dieser Geschwindigkeit vorgeschoben werden kann. Folglich kann der Drucker zumindest so lange mit dieser hohen Drehgeschwindigkeit von 1.000 p. p. s. arbeiten, solange der Motor relativ neu ist, wobei dies im Gegensatz zu früheren Entwürfen steht, die für die gesamte Lebensdauer auf eine mittlere Geschwindigkeit, d. h. 500 p. p. s., begrenzt waren.

Wenn jedoch die Erfassungsvorrichtung 70 kein Papier erfaßt, das während der 3.300 Schritte langen Überprüfungsperiode in den Drucker eintritt, könnte dies aufgrund der Unfähigkeit des Schrittmotors 52 auftreten, ein ausreichendes Drehmoment zu liefern, wenn derselbe mit der maximalen anfänglichen Drehgeschwindigkeit von 1.000 p. p. s. arbeitet. Alternativ könnte die fehlende Erfassung von Papier auch einfach auf das Fehlen von Papier in der Blattzuführungseinrichtung 12 zurückzuführen sein.

Die Erfindung gemäß Anspruch 1 und 6 ist in der Lage, zu testen, ob der Papierzuführungsfehler aufgrund eines unzureichenden Motordrehmoments oder aufgrund der Tatsache aufgetreten ist, daß kein Papier in der Blattzuführungseinrichtung vorhanden ist. Um diesen Test durchzuführen, weist der Mikroprozessor 51 den Schrittmotor 52 an, die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors auf einen niedrigeren Wert abzusenken, bei dem sichergestellt sein würde, daß ein Papiervorschub gelingt, d. h. beispielsweise auf eine Umdrehungsge schwindigkeit von 550 p. p. s. Falls die Erfassungsvorrichtung 70 erfaßt, daß der Papiervorschub bei dieser niedrigen Geschwindigkeit von 550 p. p. s. erfolgreich ist, wird angenommen, daß der Schrittmotor 52 nicht in der Lage war, ein ausreichendes Drehmoment zu liefern, wenn derselbe anfänglich mit der höheren Geschwindigkeit von 1.000 p. p. s. arbeitet. Diese Tatsache kann in einem nicht-flüchtigen Speicher 60 der Schaltungsanordnung gespeichert werden. Wenn das nächste Blatt Papier bedruckt werden soll, weist folglich der Mikroprozessor 51 den Schrittmotor 52 an, die Drehung mit einer niedrigeren Anfangsgeschwindigkeit von 900 p. p. s. und nicht der maximalen Geschwindigkeit von 1.000 p. p. s. zu beginnen. Dieselbe iterative Sequenz wird durchgeführt. Falls das Papier erfolgreich bei 900 p. p. s. vorgeschoben wird, schiebt der Drucker 10 daraufhin weiterhin das Papier mit der Geschwindigkeit 900 p. p. s. vor, bis ein weiterer Fehler auftritt. Wenn jedoch die Erfassungseinrichtung 70 einen Fehler bei einem Vorschub des Papiers mit 900 p. p. s. erfaßt, liefert die Erfassungseinrichtung eine Mitteilung an den Mikroprozessor 51, der wiederum den Schrittmotor 52 anweist, um noch einmal auf den niedrigeren Pegel von 550 p. p. s. abzufallen, um den Ursprung des Fehlers wie oben beschrieben (kein Papier oder ein Papieraufnahmefehler) zu ermitteln. Falls der Vorschub bei 550 p. p. s. erfolgreich ist, versucht der Drucker das nächste Blatt Papier mit einer sequentiell niedrigeren Geschwindigkeit, wie z. B. 850 p. p. s. usw., vorzuschieben.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die iterative Sequenz wie beschrieben gemäß der folgenden Sequenz durchgeführt:

Umdrehungsgeschwindigkeit Drehmomentspielraum

1.000 p. p. s. 10%

900 p. p. s. 14%

850 p. p. s. 16%

800 p. p. s. 17%

750 p. p. s. 18%

700 p. p. s. 19%

650 p. p. s. 20% (Ende der iterativen Sequenz)

550 p. p. s. 22% (Testgeschwindigkeit)

Die obige Tabelle ist in Intervallen von 50 p. p. s. geordnet, obwohl die Erfindung nicht auf die obige Sequenz, die obigen Schritte oder Verhältnisse der Werte begrenzt ist. Beispielsweise könnten im Gegensatz zu den 5%-großen Geschwindigkeitsreduzierungsschritten die Reduzierungen abhängig von der speziellen Implementierung 10%, 20% oder andere geeignete Intervalle betragen.

Bei der obigen Tabelle wurde die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors 52 hinsichtlich der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors, die in Pulsen pro Sekunde (p. p. s.) gemessen wird, ausgedrückt. Das Drehmoment, das von dem Schrittmotor 52 bei einer bestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit erzeugt wird, wurde hinsichtlich des Drehmomentspielraums ausgedrückt, der proportional zu dem Drehmoment ist. Der Drehmomentspielraum ist ein Maß für die Differenz zwischen dem tatsächlichen Drehmoment, das bei der speziellen Umdrehungsgeschwindigkeit erzeugt wird, und dem Drehmoment, bei dem der Motor erwartungsgemäß überlastet wird. Wenn ein Schrittmotor mit einem sehr geringen Drehmomentspielraum läuft, tritt folglich im Vergleich dazu, wenn der Motor mit einem höheren Drehmomentspielraum läuft, eine höhere Wahrscheinlichkeit für eine Überlastung auf.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Drucker nicht länger auf die iterative Sequenz angewiesen, sobald die Umdrehungsgeschwindigkeit des Schrittmotors 52 auf 650 p. p. s. abnimmt. Falls der Schrittmotor dabei versagt, Papier vorzuschieben, wenn derselbe mit 650 p. p. s. läuft, wird folglich der Drucker anzeigen, daß kein Papier vorhanden ist, und wird den Druckauftrag nicht fortsetzen.

An einem beliebigen Punkt während der iterativen Sequenz des Ausführungsbeispiels wird die vorherrschende Geschwindigkeit, auf die der Betrieb des Schrittmotors 52 eingestellt ist, vorzugsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher 60 in der Schaltungsanordnung des Druckers 10 gespeichert. Wenn der Drucker ausgeschaltet wird, werden diese Informationen in dem nicht-flüchtigen Speicher 60 beibehalten. Wenn der Drucker wieder eingeschaltet wird, beginnt der iterative Prozeß damit, den Schrittmotor 52 einzustellen, um mit der anfänglichen Umdrehungsgeschwindigkeit von 1.000 p. p. s. zu laufen. Falls dieses Mal bei der Geschwindigkeit von 1.000 p. p. s. ein Fehler auftritt, wird die Geschwindigkeit nicht auf den nächsten inkrementalen Pegel von 900 p. p. s. abgesenkt, sondern die Geschwindigkeit des Schrittmotors wird sofort nach unten auf den Geschwindigkeitswert abgesenkt, der in dem nicht-flüchtigen Speicher 60 gespeichert ist.

Es können Fälle vorkommen, bei denen das Verhalten des Motors oder des Druckers beispielsweise als Ergebnis einer Reparatur oder eines Austauschs durch neue Bauteile modifiziert oder verbessert wird. Wenn solche Verbesserungen durchgeführt wurden, muß beispielsweise bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schrittmotor 52 nicht länger auf die niedrigere Betriebsgeschwindigkeit abgesenkt werden, die in dem nicht-flüchtigen Speicher 60 gespeichert worden ist. Wenn der verbesserte Drucker das erste Mal eingeschaltet wird, beginnt folglich der Schrittmotor 52 seinen Betrieb mit der anfänglichen Umdrehungsgeschwindigkeit von 1.000 p. p. s. Falls aufgrund der Verbesserungen keine Zuführfehler bei 1.000 p. p. s. auftreten, wird die in dem Speicher 60 gespeicherte niedrigere Betriebsgeschwindigkeit zurück auf den oberen Wert von 1.000 p. p. s. geändert. Es wird angenommen, daß die Zustände, die es erforderlich machten, daß der Drucker mit der niedrigeren Geschwindigkeit arbeitet, nicht länger vorhanden sind. Auf diese Art und Weise kann der Drucker unter Verwendung der iterativen Sequenz des Ausführungsbeispiels sogar auf eine Verbesserung des Motorverhaltens reagieren, wobei der Drucker auch in der Lage ist, eine Verschlechterung des Motorverhaltens über der Zeit zu kompensieren.

Es ist wichtig, zu beachten, daß die beanspruchte Erfindung in ihrem breitesten Aspekt nicht auf die oben beschriebene iterative Sequenz begrenzt ist. Obwohl der Schrittmotor 52 bei dem Ausführungsbeispiel anfänglich auf seine optimale Drehgeschwindigkeit eingestellt ist und dieselbe nachfolgend progressiv abgesenkt wird, kann die Erfindung eine Vielzahl anderer Sequenzen verwenden, insbesondere wenn der Motor mit variabler Geschwindigkeit iterativ gesteuert werden kann, um das Verhalten des Motors zu einem beliebigen Zeitpunkt zu optimieren. Gemäß der Erfindung, wie sie in Anspruch 9 beansprucht ist, könnte der Schrittmotor 52 anfänglich auf seine niedrigste Drehgeschwindigkeit eingestellt sein, die daraufhin fortschreitend mit jedem nachfolgenden Blatt Papier erhöht werden kann, bis der Motor dabei versagt, das Papier vorzuschieben. Es gibt eine beliebige Anzahl von möglichen Iterationssequenzen, die es ermöglichen würden, daß der Schrittmotor abhängig von den vorliegenden Betriebsparametern eine optimale Geschwindigkeit erreicht.

Ein Vorteil des Ausführungsbeispiels besteht darin, daß der Schrittmotor 52 zu jedem Zeitpunkt während der Betriebslebensdauer des Druckers 10 mit der optimalen Geschwindigkeit läuft, bei der der Motor zu diesem Zeitpunkt in der Lage ist, gleichmäßig und ohne Überlastung zu arbeiten. Beispielsweise kann ein neuer Drucker Papier anfänglich mit einer Geschwindigkeit von z. B. 1.000 p. p. s. vorschieben. Dies kann während der Betriebslebensdauer des Druckers allmählich auf eine Rate von beispielsweise 550 p. p. s. abfallen. Ein Drucker mit der iterativen Steuerungssequenz des Ausführungsbeispiels würde zumindest dann, wenn der Motor neu ist, folglich in der Lage sein, einen Vorteil aus der hohen Motorgeschwindigkeit von 1.000 p. p. s. zu ziehen. Dies steht im Gegensatz zu früheren Druckern, die für die gesamte Betriebslebensdauer des Druckers auf einen Betrieb mit einer niedrigen konstanten Drehgeschwindigkeit von beispielsweise 550 p. p. s. eingestellt sind, wobei dies sicherstellen soll, daß der Motor diese niedrigere Drehgeschwindigkeit während der Betriebslebensdauer des Druckers beibehalten kann. Folglich besteht ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß das Verhalten des Druckers zumindest während des frühen Abschnitts der Betriebslebensdauer des Druckers optimiert wird. Es hat sich beispielsweise herausgestellt, daß ein neuer Drucker, der gemäß dem Ausführungsbeispiel aufgebaut ist, im Vergleich zu einem früheren Druckermodell, der die iterative Steuerungssequenz des Ausführungsbeispiels nicht verwendet, beinahe doppelt so schnell Papier vorgeschoben hat.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß dieselbe die Verwendung kleinerer Motoren bei Druckvorrichtungen ermöglicht. Da es gemäß dieser Erfindung möglich ist, den Motor näher an dessen optimaler Leistungsfähigkeit zu betreiben, ist es nicht länger notwendig, einen größeren Motor zu verwenden, der eingestellt ist, um mit einer mittleren Leistung zu arbeiten. Ein kleinerer Motor, der nahe an seiner optimalen Geschwindigkeit läuft, würde ein ähnliches Verhalten wie ein größerer Motor liefern, der mit mittlerer Leistung läuft. Die Möglichkeit, kleinere Motoren zu verwenden, ermöglicht den Entwurf von leichteren und wirtschaftlicheren Druckern. Kleinere Motoren erfordern ferner weniger Leistung, was insbesondere für den Entwurf von tragbaren Druckern nützlich ist, die über eine Batterie mit Leistung versorgt werden.

Außerdem treten abgesehen vom Alter des Motors weitere Faktoren auf, die die Fähigkeit des Schrittmotors 52, Papier vorzuschieben, beeinflussen können. Die Dicke des Papiers und der bedruckbaren Medien und sogar die Umgebungstemperatur können das Verhalten des Schrittmotors 52 beeinflussen. Die iterative Steuerungssequenz ermöglicht, daß der Schrittmotor 52 mit der optimalen Drehgeschwindigkeit läuft, die für die gegebenen Betriebsparameter, wie z. B. Motoralter, Umgebungsbedingungen und/oder die Eigenschaften der bedruck baren Medien, geeignet ist.

Ohne diese Fähigkeit, die Geschwindigkeit des Motors 52 iterativ zu variieren, müßte der Drucker 10 mit einem Motor arbeiten, der auf eine konstante Drehgeschwindigkeit eingestellt ist. Da die Schrittmotoren von früheren Druckern vorsichtig eingestellt sind, um beträchtlich unter der maximalen Leistung arbeiten, so daß die Motoren eine längere Betriebslebensdauer erreichen können, wurde die optimale Leistungsfähigkeit der Schrittmotoren bei diesen früheren Druckern nie vollständig ausgenutzt.


Anspruch[de]

1. Ein Verfahren zum Vorschieben von bedruckbaren Medien durch eine Druckvorrichtung (10) unter Verwendung eines Motors (52) mit variabler Geschwindigkeit, mit folgenden Schritten:

Versuchen, die Medien durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben, wobei der Motor (52) eingestellt ist, um mit einer Anfangsgeschwindigkeit zu laufen;

Erfassen, ob der Motor (52) in der Lage ist, die Medien (235) durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben; und

wenn erfaßt wird, daß der Motor (52) nicht in der Lage ist, die Medien durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben, wenn der Motor (52) auf die Anfangsgeschwindigkeit eingestellt ist, Absenken der Geschwindigkeit des Motors (52) auf eine niedrige Geschwindigkeit, bei der der Motor (52) sicher in der Lage ist, die Medien (71; 235) durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben, und nachfolgend Wiederholen der zwei Schritte des (i) Variierens der Geschwindigkeit des Motors (52), um mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit zu laufen, die höher als die niedrige Geschwindigkeit ist, und (ii) des Schritts des Erfassens, bis die Geschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit variiert ist, bei der der Motor (52) in der Lage ist, die Medien durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die unterschiedliche Geschwindigkeit niedriger als die Anfangsgeschwindigkeit des Motors (52) ist.

3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Anfangsgeschwindigkeit etwa die höchste Geschwindigkeit ist, mit der der Motor (52), wenn derselbe neu ist, in der Lage ist, Medien (71; 235) ohne Überlastung durch die Druckvorrichtung (10) gleichmäßig vorzuschieben.

4. Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor dem Schritt des Erfassens das Verfahren ferner einen Schritt des Betreibens des Motors (52) für eine begrenzte Zeitperiode aufweist, um eine Möglichkeit vorzusehen, daß jegliche Medien (71; 235) durch die Druckvorrichtung (10) vorgeschoben werden.

5. Ein Verfahren gemäß Anspruch 2 oder jedem davon abhängigen Anspruch, bei dem jedesmal, wenn die Geschwindigkeit des Motors (52) variiert wird, sich die Geschwindigkeit um ein konstantes Geschwindigkeitsintervall verringert.

6. Eine Druckvorrichtung (10) mit einem Motor (52) mit variabler Geschwindigkeit, der angepaßt ist, um bedruckbare Medien (71; 235) durch die Druckvorrichtung vorzuschieben, mit folgenden Merkmalen:

einem Mediensensor (70) zum Erfassen, ob die Medien (71; 235) durch die Druckvorrichtung (10) vorgeschoben werden; und

einer Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung (51), die angepaßt ist, um die Geschwindigkeit des Motors (52) als Antwort auf eine Anzeige von dem Mediensensor (70) zu variieren;

wobei die Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung (51) ausgelegt ist, um auf den Empfang einer Anzeige (54) von dem Mediensensor (70) hin, daß der Motor (52) nicht in der Lage ist, die Medien durch die Druckvorrichtung vorzuschieben, wenn der Motor (52) auf eine bestimmte Geschwindigkeit eingestellt ist, die Geschwindigkeit auf eine niedrige Geschwindigkeit zu reduzieren, bei der der Motor (52) sicher in der Lage ist, die Medien (71; 235) durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben, und um nachfolgend die Geschwindigkeit des Motors (52) auf einen Wert zu variieren, der höher als die niedrige Geschwindigkeit ist, und bei der der Motor (52) in der Lage ist, die Medien (71; 235) durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben.

7. Eine Druckvorrichtung (10) gemäß Anspruch 6, bei der die Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung (51) in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Motors (52) wiederholt zu variieren, bis der Mediensensor (70) erfaßt, daß die Geschwindigkeit des Motors (52) auf eine Geschwindigkeit variiert worden ist, bei der der Motor (52) in der Lage ist, die Medien (71; 235) durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben.

8. Eine Druckvorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, bei der der Mediensensor (70) eine optisch-mechanische Vorrichtung (73, 74, 75, 76, 77) aufweist, die in der Lage ist, wenn die Vorrichtung die Medien (71; 235) in Eingriff nimmt, der Motorgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung (51) anzuzeigen, daß die Medien (71; 235) durch die Druckvorrichtung (10) vorgeschoben werden können.

9. Ein Verfahren zum Vorschieben von bedruckbaren Medien durch eine Druckvorrichtung (10) unter Verwendung eines Motors (52) mit variabler Geschwindigkeit, mit folgenden Schritten:

Versuchen, die Medien durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben, wobei der Motor (52) eingestellt ist, um mit einer Anfangsgeschwindigkeit zu laufen;

Erfassen, ob der Motor (52) in der Lage ist, die Medien (235) durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben; und

wenn erfaßt wird, daß der Motor (52) in der Lage ist, die Medien durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben, wenn der Motor (52) auf die Anfangsgeschwindigkeit eingestellt ist, Wiederholen der zwei Schritte des (i) Variierens der Geschwindigkeit des Motors (52), um mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit zu laufen, die höher als die Anfangsgeschwindigkeit ist, und (ii) des Schritts des Erfassens, bis die Geschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit variiert ist, bei der der Motor (52) nicht in der Lage ist, die Medien durch die Druckvorrichtung (10) vorzuschieben.







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