DE3922992C2

DE3922992C2 -

Info

Publication number: DE3922992C2
Application number: DE19893922992
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 7737 Bad Duerrheim De Eibel
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1993-07-01
Also published as: DE3922992A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erkennen der Dicke als auch der Kanten auf Aufzeichnungsträgern in Verarbeitungsgeräten, insbesondere in Druckern, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for detecting the thickness as well as the edges on recording media in processing devices, especially in printers, according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Einrichtungen werden benötigt, um Kriterien eines Aufzeichnungsträgers an Organe eines Verarbeiitungsgerätes zu geben, die danach das Druckmittel und dessen Druckelemente steuern oder den Papiervorschub in Abhängigkeit des ermittelten Dokuments beeinflussen.Such facilities are required to meet a criteria Record carrier to organs of a processing device then give the pressure medium and its pressure elements control or the paper feed depending on the determined Affect the document.

Eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist durch die Literaturstelle DE-Z Elektronik 1970, Heft 1, S. 12, bekannt. Bei dieser Einrichtung, die insbesondere bei Druckern Verwendung findet, wird der Aufzeichnungsträger mittels eines einen hubmessenden Fühlelements abgetastet, wobei gemessene Hubunterschiede des Fühlelements als Meßsignal zur Anzeige bzw. Auswertung bezüglich Lage, Breite, Dicke und Art des Aufzeichnungsträgers verwertbar sind.A device of the generic type is by Literature DE-Z Elektronik 1970, Issue 1, p. 12, known. With this device, which is used especially in printers finds, the record carrier is by means of a stroke-sensing sensing element, with measured stroke differences of the sensing element as a measurement signal for display or evaluation with regard to the position, width, thickness and type of the recording medium are usable.

Durch die DE 36 12 914 A1 ist eine Vorrichtung zum Messen der Dicke von Papier od. dgl. bekannt, bei der sich das Papier auf einer Unterlage abstützt und ein auf die Lage der Oberfläche ansprechender, beweglich gelagerter Fühler vorgesehen ist, dessen Lage durch eine Meßvorrichtung erfaßt wird. Diese bekannte Vorrichtung beruht auf der Erzeugung eines Luftkissens auf der Oberseite des Papiers, wobei der Fühler derart ausgebildet und angeordnet ist, daß er von dem Luftkissen getragen wird. Es werden dadurch Beschädigungen des Papiers vermieden und es soll eine genaue Messung der Papierdicke möglich sein. Ferner sollen Dickenunterschiede unterschiedlicher Papiere von 10 µm noch sicher erfaßt werden können. DE 36 12 914 A1 describes a device for measuring the Thickness of paper or the like. Known in which the paper supported on a base and one on the location of the surface attractive, movably mounted sensor is provided, the position of which is detected by a measuring device. This well-known Device relies on the creation of an air cushion the top of the paper, the feeler being so designed and is arranged to be carried by the air cushion. This prevents damage to the paper and an accurate measurement of the paper thickness should be possible. Further Differences in thickness of different papers are said to 10 µm can still be reliably detected.

Die oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen sind jedoch nur dann einzusetzen, wenn es sich um Produktionsmaschinen handelt, die einer ständigen Aufsicht eines Fachpersonals unterstehen. In denjenigen Fällen, in denen ein beliebiger Benutzer ein Beleg- oder Dokumentenverarbeitungsgerät bedient, sind die bekannten Einrichtungen nicht brauchbar. Andererseits ist bei Druckern, insbesondere Matrixdruckern und bei Spezialdruckern, wie z. B. Multifunktionsdruckern, Beleg- und Dokumentenverarbeitungsgeräten eine Benutzbarkeit durch Büropersonal üblich und notwendig.However, the known devices described above are can only be used when it concerns production machines acts under the constant supervision of specialist staff subordinate. In those cases where any User operates a receipt or document processing device, the known devices are not usable. On the other hand is for printers, especially matrix printers and special printers, such as B. multifunction printers, receipt and document processing equipment usability by office staff is common and necessary.

Die Erfassung von Markierungen (z. B. Unebenheiten) und deren Umwandlung in Signale mittels eines Fühlelementes zur Ausübung unterschiedlicher Drücke auf ein Piezo-Element, ist durch die DE-OS 20 48 714 bekannt.The detection of markings (e.g. bumps) and their Conversion into signals using a sensing element for exercise different pressures on a piezo element is due to the DE-OS 20 48 714 known.

Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die mit ihr vorzunehmende Messung unabhängig vom Benutzer durchführbar ist.Based on the prior art described above the invention has for its object a device Generic type so that the to be carried out with it Measurement can be carried out independently of the user.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved according to the invention with the characteristics of Features specified claim 1 solved.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß die von der Einrichtung durchgeführte Messung vom Benutzer unabhängig ist, d. h., der Benutzer des Gerätes kann und muß keinen Einfluß auf den Meßvorgang nehmen.The advantage achieved by the invention is that the measurement carried out by the device independently of the user is, d. that is, the user of the device can and must have no influence take on the measuring process.

Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.The further development of the subject of the invention starts the characteristics of the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the invention is schematic shown and is explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drucker mit Druckunterlage, Aufzeichnungsträger, Führung und Schlitten mit Druckkopf und Fig. 1 shows a longitudinal section through a printer with printing pad, record carrier, guide and carriage with print head and

Fig. 2 einen Querschnitt durch das das Piezo-Element aufnehmende Gehäuse. Fig. 2 shows a cross section through the housing accommodating the piezo element.

Der Drucker 1 weist eine Druckunterlage 2 auf, auf der ein Aufzeichnungsträger 3 (im gezeichneten Fall ein aufgeschlagenes Sparbuch) liegt. Hierbei ist von Bedeutung, daß der Aufzeichnungsträger 3 weitestgehend spaltfrei aufliegt, um eine Verfälschung des Meßergebnisses zu vermeiden. Die Dicke des Druckgutes, z. B. des Aufzeichnungsträgers 3 wird mittels eines Fühlelementes 4, das wie gezeichnet als eine Rolle 4a ausgeführt ist, gemessen. Das Fühlelement 4 stellt Hubunterschiede fest. Diese Hubunterschiede werden als Drücke oder Druckunterschiede auf ein Piezo-Element 5 übertragen, das sich in einem speziellen Gehäuse 6 befindet. Das Fühlelement 4 ist funktionell mit dem Piezo-Element 5 wie folgt verbunden: die Rolle 4a befindet sich an einer quer zum Aufzeichnungsträger 3 verlaufenden Führung 7, die im Ausführungsbeispiel aus einer Führungsstange 7a und einem Schlitten 7b besteht. Diese gesamte Führung 7, bestehend aus der Führungsstange 7a und dem Schlitten 7b ist quer zur Bewegungsrichtung 8 des Fühlelementes 4 verstellbar in einer Querrichtung 9. In den in Querrichtung 9 verlaufenden Verstellweg 10, der der Dicke des Druckgutes entspricht, ist das Piezo-Element 5 eingeschaltet. Das Piezo-Element 5 ist mit einer speziellen Lagerung in dem Gehäuse 6 angeordnet. Das Gehäuse 6 ist selbst mit der Führungsstange 7a verbunden und an einem Winkelstück 11 befestigt, das selbst an dem Geräterahmen 1a des Druckers 1 befestigt ist. The printer 1 has a printing pad 2 on which a record carrier 3 (in the illustrated case an open savings book) is located. It is important here that the recording medium 3 rests largely without gaps in order to avoid falsification of the measurement result. The thickness of the printed matter, e.g. B. the record carrier 3 is measured by means of a sensing element 4 , which is designed as a roller 4 a, measured. The sensing element 4 detects differences in stroke. These stroke differences are transmitted as pressures or pressure differences to a piezo element 5 , which is located in a special housing 6 . The sensing element 4 is functionally connected to the piezo element 5 as follows: the roller 4 a is located on a guide 7 running transversely to the recording medium 3 , which in the exemplary embodiment consists of a guide rod 7 a and a slide 7 b. This entire guide 7 , consisting of the guide rod 7 a and the slide 7 b, is adjustable transversely to the direction of movement 8 of the sensing element 4 in a transverse direction 9 . The piezo element 5 is switched on in the adjustment path 10 running in the transverse direction 9, which corresponds to the thickness of the printed material. The piezo element 5 is arranged in the housing 6 with a special bearing. The housing 6 is itself connected to the guide rod 7 a and attached to an elbow 11 which is itself attached to the device frame 1 a of the printer 1 .

Im Prinzip genügt es, die Führungsstange 7a über das Gehäuse 6 und das Fühlelement 4 abzustützen. Es ist jedoch auch möglich und sinnvoll, die Führungsstange 7a nicht nur an einem Ende 12, sondern an beiden Enden (das rechte Ende ist nicht gezeichnet) hubverstellbar zu lagern (Fig. 1).In principle, it is sufficient to support the guide rod 7 a via the housing 6 and the sensing element 4 . However, it is also possible and expedient to mount the guide rod 7 a not only at one end 12 but at both ends (the right end is not shown) in a stroke-adjustable manner ( FIG. 1).

Das Piezo-Element 5 (Fig. 2) ist im Innern des nach dem Kolben-Zylinder-Prinzip gestalteten Gehäuses 6 untergebracht. Das Piezo-Element 5 ist scheibenförmig und wird bei der Herstellung mit einer biegefähigen Grundplatte 13 (einer Metallscheibe) verbunden, die außen auf einer ringförmigen Randfassung 14 abgestützt ist. Ein Kolbenteil 6a, der aus einem beweglichen Kunststoffteil besteht, liegt über weitere noch zu beschreibende Teile im Zentrum 15 des scheibenförmigen Piezo-Elementes 5 auf. Zwischen dem Kolbenteil 6a und der das Piezo-Element 5 aufnehmenden Grundplatte 13 ist eine zu dem Piezo-Element 5 zentrische Tragplatte 16 angeordnet, die eine Druckfeder 17 abstützt, wobei sich die Druckfeder 17 gegenüberliegend an dem Kolbenteil 6a abstützt. Ein Kontaktanschluß 18 für das Piezo-Element 5 ist an die Randfassung 14 gelegt und der andere Kontaktanschluß 19 ist durch einen zentrischen Durchführungsschacht 20 bis auf die Tragplatte 16 und durch diese hindurch an einen metallischen Kontaktkörper 21 geführt, der mit dem Piezo-Element 5 elektrisch verbunden ist.The piezo element 5 ( FIG. 2) is accommodated in the interior of the housing 6 designed according to the piston-cylinder principle. The piezo element 5 is disc-shaped and is connected to a bendable base plate 13 (a metal disc) which is supported on the outside on an annular rim 14 during manufacture. A piston part 6 a, which consists of a movable plastic part, lies on other parts to be described in the center 15 of the disk-shaped piezo element 5 . Between the piston part 6 a and the piezo element 5-receiving base plate 13 has a central to the piezo element 5 supporting plate 16 is arranged, which supports a compression spring 17, whereby the compression spring 17 opposite to the piston member 6a is supported. A contact connection 18 for the piezo element 5 is placed on the edge mount 14 and the other contact connection 19 is guided through a central bushing 20 to the support plate 16 and through this to a metallic contact body 21 which is electrically connected to the piezo element 5 connected is.

Der Kolbenteil 6a ist in einem Zylinderteil 6b gleitend geführt und beide werden mittels Schrauben 22 über Schlitze 23 gegeneinander eingestellt, um die Vorspannung der Druckfeder 17 aufzubauen.The piston part 6 a is slidably guided in a cylinder part 6 b and both are set against one another by means of screws 22 via slots 23 in order to build up the prestress of the compression spring 17 .

Dickes Druckgut verursacht einen entsprechend großen Hub und somit eine größere Spannungsamplitude an den Kontaktanschlüssen 18 und 19 des Piezo-Elementes 5. Bei dünnem Druckgut ist die Spannungsamplitude entsprechend kleiner. Die Sensor-Baueinheit, bestehend aus dem Kolbenteil 6a und dem Zylinder 6b mit dem im Inneren angeordneten Teil wird durch eine geeignete Wahl der Dicke der Grundplatte 13 und der Druckfeder 17 derart dimensioniert, daß Papierkanten und Druckgutdicken von 0,06 mm bis ungefähr 2,0 mm eindeutig identifiziert werden können.Thick printed matter causes a correspondingly large stroke and thus a larger voltage amplitude at the contact connections 18 and 19 of the piezo element 5 . The stress amplitude is correspondingly smaller for thin print material. The sensor assembly, consisting of the piston part 6 a and the cylinder 6 b with the part arranged inside, is dimensioned by a suitable choice of the thickness of the base plate 13 and the compression spring 17 such that paper edges and material thicknesses of 0.06 mm to approximately 2.0 mm can be clearly identified.

Das Meßsignal wird über einen Operationsverstärker verstärkt, der gleichzeitig dazu dient, wegen seines hohen Eingangswiderstandes die Sensor-Baueinheit von der Auswerteelektronik zu entkoppeln. Vorteilhaft ist hierbei auch, daß sowohl die Druckgutdicke als auch die Druckgutkanten aus ein und demselben Meßsignal bestimmt werden können. Während die Signalamplitude die Dicke des Druckgutes wiedergibt, wird die Belegkante allein durch die Änderung des Meßsignals detektiert.The measurement signal is amplified via an operational amplifier serves at the same time because of its high input resistance Decouple the sensor assembly from the evaluation electronics. Advantageous is also that both the print thickness and the Edges of printed material can be determined from one and the same measurement signal. While the signal amplitude reflects the thickness of the printed matter, the document edge is detected solely by the change in the measurement signal.

Jede Lageänderung des Kolbenteils 6a verursacht eine Stauchung bzw. eine Dehnung der unter leichter Vorspannung eingebauten Druckfeder 17, wodurch auf das Piezo-Element 5 eine Kraft ausgeübt wird, deren Richtung von der Richtung der Auslenkung abhängt. Die auftretende Kraft verursacht wiederum eine Änderung der Biegung der Piezo-Element-Scheibe, so daß auf der Oberfläche des Piezo-Elementes elektrische Ladungen erzeugt werden. Diese Potentialdifferenz wird über die elektrischen Leitungen gemessen und weiterverarbeitet.Each change in position of the piston part 6 a causes a compression or an expansion of the compression spring 17 installed under slight prestress, whereby a force is exerted on the piezo element 5 , the direction of which depends on the direction of the deflection. The force occurring in turn causes a change in the bending of the piezo element disk, so that electrical charges are generated on the surface of the piezo element. This potential difference is measured via the electrical lines and processed further.

Damit die maximale Durchbiegung der Grundplatte 13 mit dem verbundenen Piezo-Element 5 nicht überschritten wird, muß die Federkonstante der Druckfeder 17 in Abhängigkeit der zu messenden Auslenkungen gewählt werden. Je kleiner die Federkonstante (je weicher die Druckfeder 17), desto geringer ist die Änderung der Durchbiegung der Grundplatte 13 mit dem verbundenen Piezo-Element und somit auch die Amplitude des Meßsignals. Durch geeignete Wahl der Druckfeder 17 und der Grundplatte 13 lassen sich somit Sensoren in verschiedenen Größen und Empfindlichkeiten aufbauen. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein aus der Grundplatte 13 und dem Piezo-Element 5 bestehender Sensor mit 30 mm Gesamthöhe und 18 mm Durchmesser verwendet. Unterhalb des Curie-Punktes eingesetzte Piezo-Elemente 5 weisen sehr gute Temperatureigenschaften auf. Eine Abnahme des piezo-elektrischen Effektes setzt je nach dem verwendeten Werkstoff (Barium-Titanat, Quarz) zwischen 120 Grad C und 250 Grad C ein.So that the maximum deflection of the base plate 13 with the connected piezo element 5 is not exceeded, the spring constant of the compression spring 17 must be selected as a function of the deflections to be measured. The smaller the spring constant (the softer the compression spring 17 ), the less the change in the deflection of the base plate 13 with the connected piezo element and thus also the amplitude of the measurement signal. By suitable selection of the compression spring 17 and the base plate 13 , sensors of various sizes and sensitivities can thus be constructed. In the exemplary embodiment described, a sensor consisting of the base plate 13 and the piezo element 5 and having a total height of 30 mm and a diameter of 18 mm was used. Piezo elements 5 used below the Curie point have very good temperature properties. Depending on the material used (barium titanate, quartz), the piezoelectric effect decreases between 120 degrees C and 250 degrees C.

Claims

1.Device for recognizing the thickness and the edges of recording media in processing devices, in particular in printers, in which the recording media rest on a base largely without gaps and can be scanned by means of a sensing element ( 4 ) which performs a movement relative to the recording media, wherein measured elements are measured Differences in stroke of the sensing element ( 4 ) are converted into electrical signals, characterized in that the sensing element ( 4 ) is attached to a guide ( 7 ) running transversely to the recording medium ( 3 ), and in that the guide ( 7 ) transversely to the direction of movement ( 8 ) of the sensing element ( 4 ) is adjustable, a piezo element ( 5 ) for detecting the stroke differences being switched into the adjustment path ( 10 ), which is arranged inside a housing ( 6 ) designed according to the piston-cylinder principle.

2. Device according to claim 1, characterized in that the piezo element ( 5 ) is disc-shaped and rests on the outside on an edge frame ( 14 ) and the piston part ( 6 a) on the center ( 15 ) of the disc-shaped piezo element ( 5 ) lies on.

3. Device according to claim 2, characterized in that between the piston part ( 6 a) and one of the piezo element ( 5 ) receiving, bendable base plate ( 13 ) is arranged on the piezo element ( 5 ) bearing plate ( 16 ), which supports a compression spring ( 17 ), the compression spring ( 17 ) being supported opposite one another on the piston part ( 6 a).

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that a contact connection ( 18 ) for the piezo element ( 5 ) is placed on the edge socket ( 14 ) and the other contact connection ( 19 ) through a central bushing shaft ( 20 ) Support plate ( 16 ) is passed and placed on a metallic contact body ( 21 ) which is connected to the piezo element ( 5 ).

5. Device according to claim 1, characterized in that the sensing element ( 4 ) from a on a carriage ( 7 b) rotatably mounted roller ( 4 a) that the carriage ( 7 b) on the guide ( 7 ) back and forth can be moved on the roller ( 4 a) and that the guide ( 7 ) is mounted at least at one end ( 12 ) with the interposition of the piezo element ( 5 ) on a device frame ( 1 a) so that it can be raised and lowered.