CN101746151A - 一种热打印头检测装置、检测方法及其热打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热打印头检测装置，包括电源、电源开关、电源开关控制电路、第一检测电阻、第二检测电阻、以及待检测的打印头及其打印头控制电路；所述电源的输出端通过所述电源开关连接到所述打印头的各个发热体单元的共同端，所述第一检测电阻与所述电源开关并联；电源开关控制电路的输出端连接所述电源开关的控制端；所述第二检测电阻一端与所述发热体单元共同端连接，另一端接地；所述打印头控制电路对所述打印头中的各个发热体单元的选通进行控制。本发明提供的热打印头检测装置不需要设置专用电源，使该检测装置的电路显著简化，降低了成本。

Description

一种热打印头检测装置、检测方法及其热打印机

技术领域

本发明涉及热敏打印机技术，尤其是涉及一种热打印头检测装置。本发明同时提供一种使用该热打印头检测装置对热打印头进行检测的检测方法。本发明还提供一种使用上述热打印检测装置和检测方法的热打印机。

背景技术

热打印头是热打印机的主要部件，用于热敏打印机(Thermal printer)和热转印打印机(Thermal transfer printer)等热打印机。热打印头上设有发热体单元，通过控制每一个单元是否发热，从而打印出相应的图形或者文字。其中，热敏打印机利用打印头发热体发热，使打印纸表面的感热层发生化学变化，从而显色，形成文字或者图像。热转印打印机则是利用打印头发热体发热，将碳带上的颜料物质加热熔化到打印纸表面，形成文字或图像。

以最普遍的热敏打印机为例，其使用的热打印头的发热体单元为可发热方点，一个热打印头具有320个可发热方点，每一点所占面积为0.25mm×0.25mm。打印时，根据需要打印的文字和图形，控制点阵中相应的可发热方点发热，就可把打印内容打印在热敏纸的任意位置上。上述发热体单元在电器特性上表现为电阻。

显然，热打印头的任何一个发热体单元出现断路等故障而不能正常发热时，都会对正常打印产生影响。但是，在通常情况下，热打印头的个别发热体单元不能正常发热对于打印的影响往往无法通过观察打印效果立刻辨别，而这种故障却可能在一些打印场合产生重要影响。例如，热打印机常用于条形码的打印，条形码由宽度不同、反射率不同的条和空按照一定的编码规则编制成，可表达一组数字或字母符号等信息，用于商品和印刷品识别等各种场合。在使用热打印机打印时，根据条形码编码需要，通过控制热打印头的各个发热体单元是否发热，在打印介质上相应形成条和空。如果某个打印头发热体单元断路或者损坏，该发热体单元通电后不能发热，造成该发热体单元对应的点就不能显色。这样，在打印条形码时，断路的发热体对应位置生成的白条使条形码的条和空排布规则发生变化，造成数据错误。由于条形码代表的数据信息非常重要，而打印中出现的上述错误却很难发觉，因此必须采取措施避免。

由于上述原因，热打印机一般都对热打印头的发热体单元进行检测。传统的方法是定期将打印头从打印机上拆卸下来，利用专用检测电路对热打印头发热体单元的阻值进行检测。由于定期检测不能及时反映打印头发热体通断状态，并且需要拆卸打印头，操作复杂，因此，不能满足实际需要。

公开号为JP2007-268918日本专利公开了一种热敏打印头检测装置。图1为该日本专利提供的热打印头检测装置的电路原理图，热打印头检测装置的控制装置包括正常打印电源和断路检测电源21。当打印机接收到打印指令时，电源切换开关22导通正常打印电源；当打印机接收到检测指令时，电源切换开关22则导通断路检测电源21。打印头发热体单元HE与电阻25并联，其并联的一端通过电阻23连接在电源切换开关22的输出端，另一端接地。上述导通断路检测电源21与电阻23、发热体单元HE、检测电阻25构成检测电路，在检测时，通过检测电阻23电压，可判断发热体单元HE是否断路。这样，通过对正常打印电源和断路检测点原的切换，可以在线检测打印头发热体通断状态。

上述现有技术的缺点在于，需要分别设置正常打印电源和打印头检测电源，并为上述电源设置电源切换开关，电路复杂。并且，如果电阻23阻值设置过小，发热体单元的阻值检测不精确，可能无法发现存在的故障；电阻23阻值过大，正常打印时，该电阻23消耗的功耗过大，影响打印效果。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种结构简单、精确度高、可实时检测的热敏打印头的检测装置。

本发明提供的打印头检测装置，包括电源、电源开关、电源开关控制电路、第一检测电阻、第二检测电阻、以及待检测的打印头及其打印头控制电路；所述电源的输出端通过所述电源开关连接到所述打印头的各个发热体单元的共同端，所述第一检测电阻与所述电源开关并联；电源开关控制电路的输出端连接所述电源开关的控制端；所述第二检测电阻一端与所述发热体单元共同端连接，另一端接地；所述打印头控制电路对所述打印头中的各个发热体单元的选通进行控制。

优选的，所述第二检测电阻阻值远大于所述打印头的发热体单元的阻值。

优选的，所述第一检测电阻阻值远大于于所述打印头的发热体单元的阻值。

优选的，所述第二检测电阻阻值具体是所述打印头发热单元阻值的5倍以上。

本发明还提供一种热打印头检测方法，适用于上述任一优选方案所述的热打印头检测装置，包括，断开所述电源开关，执行热打印头阻值检测；闭合所述电源开关，热打印头执行打印工作。

优选的，断开所述电源开关后，选通打印头的某个发热体单元，在选通后，检测获得打印头发热体共同端的电压U_A、或者所述第一检测电阻的电压或电流、或者第二检测电阻的电压或电流，并以该检测数值为判断标准，将其和经过计算获得的正常数值比较，判断其是否在正常数值的误差范围内，如果是，则判断该发热体单元阻值正常，如果否，则判断该发热体单元阻值异常；重复上述步骤，逐个检测各个发热体单元的阻值状况，即可获得该热打印头的阻值状况。

优选的，其中以打印头发热体共同端的电压U_A为判断标准时，检测某一个发热体单元阻值状态的具体步骤如下：

步骤一，关断所述电源开关；

步骤二，选通待检测发热体单元

步骤三，测量打印头发热体共同端的电压U_A；

步骤四，将测量电压U_A与一个发热体单元选通时的该点理论电压值单发热体单元选通电压V_{TPH_ONE}的数值范围比较，判断其是否在该数值范围内，若是，则判断该发热体单元阻值正常；若否，则判断该发热体单元阻值异常。

优选的，还包括下列步骤：

将检测获得的中间点检测电压U_A与预先确定发热体单元关断电压V_{TPH_OFF}的数值范围比较，若在该数值范围内，则判断被检测的发热体单元断路。

本发明还提供使用前述热打印头检测装置的热打印机；以及使用上述热打印头检测方法的热打印机。

与现有技术相比，本发明提供的热打印头检测装置设置有与电源开关并联的第一检测电阻。当热打印头正常工作时，该第一检测电阻被电源开关短路，不起作用；当对热打印头发热体单元进行检测时，所述电源开关断开，电源只有通过该第一检测电阻才能流向热打印头发热体单元。这样，在提供相同电压的情况下，工作状态和打印状态流过热打印头发热体单元的电流差别可以很大。现有技术下，为了控制检测时流过发热体单元的电流，需要设置专用电源，本发明则不需要设置专用电源，使该检测装置的电路显著简化，降低了成本。

在本发明的优选实施方式中，选择阻值远大于热打印头发热体单元阻值的第二检测电阻。这样，进行检测时，打印头发热体单元的通断对作为判断依据的打印头发热体共同端的电压U_A、或者第一检测电阻的电压或电流、或者第二检测电阻的电压或电流等影响很大，便于进行区分。同样由于第二检测电阻的阻值很大，使打印头工作时，被该第二检测电阻分流的电流很小，使该第二检测电阻消耗的功率很小，不会产生过多的无效功耗。

在本发明的另一个优选实施方式中，选用远大于打印头发热体单元阻值的第一检测电阻，这样，进行检测时，可以采用很小的检测电流，甚至使用电源的漏电流，就可以有效区分打印头发热体单元的通断，获得检测结果。这种优选方式进一步降低了检测中的电流损耗，并可避免检测时打印头发热体单元发热对其造成损伤。

本发明提供的打印头检测方法，能够利用上述装置有效检测打印头发热体单元阻值是否正常，其进一步的优选方案则能够利用打印头发热体共同端的电压U_A与预先确定的发热体单元关断电压V_{TPH_OFF}的数值范围比较，进一步判断打印头发热体单元阻值是否断开。

附图说明

图1是公开号为JP2007-268918日本专利公开的热敏打印头检测装置；

图2是本发明第一实施例提供的热打印头检测装置的电路原理图；

图3是本发明第一实施例提供的热打印头检测装置在电源开关导通时的等效电路图；

图4是本发明第一实施例提供的热打印头检测装置在电源开关关断时的等效电路图；

图5是本发明第一实施例进行发热体单元检测的检测步骤流程图。

具体实施方式

请参看图2，该图为本发明第一实施例提供的热打印头检测装置的电路原理图。应当说明，仅仅由于本发明仅仅关注热打印头的检测问题，因此将图1所示的电路称为热打印头检测装置，实际上，该电路同时实现热打印头正常工作时的控制。

如图2所示，热打印头检测装置包括电源1、打印头2、打印头控制电路3、电源开关4、电源开关控制电路5、第一检测电阻Ra和第二检测电阻Rb。

所述电源1用于提供打印头2正常打印所需的电压，如24v电压。同时，该电源1也作为进行检测时的供电电压，即本实施例无需为进行检测专门提供检测电源。

打印头2包括一排由若干发热体单元组成的发热体。由于本装置用于实现对发热体单元的工作状况进行检测，因此不考虑打印头2的其他部分。每个发热体单元相当于一个电阻，组成该发热体的n个发热体单元具有一个相互连接的共同端N，该共同端N连接电源正极，另一端则称为选通端，该选通端通过对应各个发热体单元的选通开关(图未示)接地。打印时控制所述发热体单元发热，实际上就是通过上述对应各个发热体单元分别设置的选通开关的开闭，控制该发热体单元是否通过电流。当然，也可以采用共同端N接地，而各个发热体单元的选通端通过各自的选通开关连接电源正极。具体采用何种连接方法在此并无本质区别，本实施例仅仅说明发热体单元共同端N连接电源正极的情况。

所述打印头控制电路3通过数据总线DATA、时钟总线CLK、选通总线STROBE、数据锁存线LATCH与打印头2连接。该打印头控制电路3输出的信号可控制各个发热体单元选通开关的通断，当某个发热体单元对应的选通开关导通时，称该发热体单元被选通。通过选通不同的发热体单元，可以实现对打印内容的控制。

所述电源开关4为连接在电源1的电源输出端和所述发热体单元共同端之间。该电源开关4具有控制端，通过在该控制端施加高电平或者低电平，可以控制电源开关4的导通和关断。该电源开关4具体可以选择开关三极管、晶闸管、继电器等实现。

所述电源开关控制电路5的输出端连接所述电源开关4的控制端，该电源开关控制电路5接收打印机控制器件发送的控制信号，并据此从其输出端输出相应的高低电平，控制所述电源开关4的导通或者关断。

所述第一检测电阻Ra连接在电源1的电源输出端和所述发热体单元共同端之间，即与所述电源开关4并联。

所述第二检测电阻Rb一端与所述发热体单元共同端连接，另一端接地；该第二检测电阻Rb的阻值远远大于所述发热体单元的阻值。所谓远远大于，是指第二检测电阻Rb对发热体单元的旁路作用可以忽略不计，即可以认为电源1输出的电流全部通过发热体单元流向接地端。举例而言，所述第二检测电阻Rb的阻值为所述发热体单元阻值的10倍以上。

以下说明上述装置的工作原理。

在打印机需要打印工作时，打印机的控制器件向所述电源开关控制电路5发出指令，指示其控制所述电源开关4导通。电源开关控制电路5从其输出端提供控制所述电源开关4导通的高电平(或者低低电平)，使所述电源开关4导通，电源1输出端的电压通过该电源开关4，提供给所述发热体单元共同端N。这种状态下，所述第一检测电阻Ra被所述电源开关4断路，即该第一检测电阻Ra对向打印头的供电不起作用，使该装置的电路可以简化为图3所示的电路。此时，所述打印头控制电路3则根据打印机控制器件提供的指令，通过其四个输出线，选通需要发热的发热体单元。由所述电源1输出的电压通过所有被选通的发热体单元流向接地端，使这些发热体单元通过电流而发热，最终实现所期望的打印效果。所述第二检测开关Rb在该状态下，相当于与被选通的发热体单元并联，由于该第二检测开关Rb的阻值比发热体单元的阻值大，所以通过该第二检测开关Rb的电流很小，不会造成很大的电能损耗。

需要检测热打印头检测装置时，打印机控制器件向所述电源开关控制电路5发出指令，指示其控制所述电源开关4断开。该电源开关4断开后，所述第二检测电阻Rb与发热体单元并联后，与所述第一检测电阻Ra串联。第一检测电阻Ra设置足够大，这样，可以选取非常小的检测电路电流。检测时通过被选通的发热体单元的电流十分微小，不足以引起发热体发热。在所述第一检测电阻Ra足够大的情况下，直接使电源1处于不向外供电的状态，仅仅使用其漏电流，即可实现检测。在上述状态下，该装置的电路可以简化为图4所示的电路。此时，所述打印头控制电路3根据打印机控制器件提供的指令，通过其四个输出线，按顺序依次逐个选通各个发热体单元。由所述电源1输出的电流通过被选通的发热体单元流向接地端。所述第二检测开关Rb相当于与被选通的发热体单元并联。此时检测第一检测电阻Ra和第二检测电阻Rb的中间点A的电压。假设当前被检测的发热体单元工作正常，则由于发热体单元的电阻远远小于所述第二检测电阻Rb，所以，中间点A的单发热体单元选通电压V_{TPH_ONE}主要取决于该当前被检测的发热体单元，该电压与任何发热体单元都没有选通时的中间点A的发热体单元关断电压V_{TPH_OFF}相比，V_{TPH_ONE}＜＜V_{TPH_OFF}。若发热体单元或者向其供电的电路出现故障，则该发热体单元被选通后，其阻值与正常工作时阻值有明显区别，极端情况是该发热体单元的支路完全不导通。此时的中间点A的检测电压明显与正常工作时的单发热体单元选通电压V_{TPH_ONE}存在很大区别。因此，根据中间点A的检测电压可以判断当前被检测的发热体单元的状况。

根据中间点A的检测电压判断发热体单元状况的方法如图5所示。在执行该判断之前，已经确定了发热体单元关断电压VTPH_OFF和单发热体单元选通电压VTPH_ONE两个参数的数值范围。具体可以根据实际检测结果或者理论计算，确定所述发热体单元关断电压VTPH_OFF和单发热体单元选通电压VTPH_ONE两个参数的数值。另外，还需要根据设计要求，为上述两个参数设置合适的误差范围。结合上述两个步骤的数据，即可确定这两个参数的数值范围。

步骤S501，开始。

步骤S502，断开所述电源开关。

步骤S503，通过所述打印头控制电路3选通某个待检测的发热体单元。

步骤S504，在选通某个发热体单元后，测量获得打印头发热体共同端A的电压U_A。

步骤S505，将所述测量电压U_A与上述步骤S501确定的单发热体单元选通电压V_{TPH_ONE}的数值范围比较，判断其是否在数值范围内。若是，则判断相应的发热体单元工作正常，并进入下一步骤S506；若否，则判断该发热体单元工作异常，进入下一步骤S506。

步骤S506，记录检测结果，并选通下一个发热体单元，返回步骤S504。直到所有发热体单元都被检测过。

在步骤S505中，如果判断发热体单元工作异常，还可以将所述测量电压U_A与上述步骤S501确定的发热体单元关断电压V_{TPH_OFF}的数值范围比较；若在该数值范围内，则判断该发热体单元断路，进入步骤S507；若否，则判断该发热体单元出现其他异常。通过该判断，可以确定发热体单元的异常种类，为进行修理提供更多的信息。

通过上述步骤，可以逐个检测打印头2发热体的所有发热体单元，获得各个发热体单元的工作状态情况。检测完毕后，可根据检测结果生成检测报告，供打印机维护之用。

上述实施例中虽然是通过检测A点检测电压U_A对热打印头进行检测，实际上也可以检测Ra两端电压或者电流判断打印头发热体单元的状态。

将上述热打印头检测装置用于热敏打印机或者热转印打印机等打印机，就可获得使用本热打印头检测装置的热打印机的实施例，在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热打印头检测装置，包括电源、电源开关、电源开关控制电路、第一检测电阻、第二检测电阻、以及待检测的打印头及其打印头控制电路；其特征在于，所述电源的输出端通过所述电源开关连接到所述打印头的各个发热体单元的共同端，所述第一检测电阻与所述电源开关并联；电源开关控制电路的输出端连接所述电源开关的控制端；所述第二检测电阻一端与所述发热体单元共同端连接，另一端接地；所述打印头控制电路对所述打印头中的各个发热体单元的选通进行控制。

2.根据权利要求1所述的热打印头检测装置，其特征在于，所述第二检测电阻阻值远大于所述打印头的发热体单元的阻值。

3.根据权利要求1或2所述的热打印头检测装置，其特征在于，所述第一检测电阻阻值远大于于所述打印头的发热体单元的阻值。

4.根据权利要求1或者2所述的热打印头检测装置，其特征在于，所述第二检测电阻阻值具体是所述打印头发热单元阻值的5倍以上。

5.一种热打印头检测方法，适用于权1-权4任一项所述的热打印头检测装置，其特征在于，断开所述电源开关，执行热打印头阻值检测；闭合所述电源开关，热打印头执行打印工作。

6.根据权利要求5所述的热打印头检测方法，其特征在于，断开所述电源开关后，选通打印头的某个发热体单元，在选通后，检测获得打印头发热体共同端的电压U_A、或者所述第一检测电阻的电压或电流、或者第二检测电阻的电压或电流，并以该检测数值为判断标准，将其和经过计算获得的正常数值比较，判断其是否在正常数值的误差范围内，如果是，则判断该发热体单元阻值正常，如果否，则判断该发热体单元阻值异常；重复上述步骤，逐个检测各个发热体单元的阻值状况，即可获得该热打印头的阻值状况。

7.根据权利要求6所述的热打印头检测方法，其特征在于，其中以打印头发热体共同端的电压U_A为判断标准时，检测某一个发热体单元阻值状态的具体步骤如下：

步骤一，关断所述电源开关；

步骤二，选通待检测发热体单元

步骤三，测量打印头发热体共同端的电压U_A；

步骤四，将测量电压U_A与一个发热体单元选通时的该点理论电压值单发热体单元选通电压V_{TPH_ONE}的数值范围比较，判断其是否在该数值范围内，若是，则判断该发热体单元阻值正常；若否，则判断该发热体单元阻值异常。

8.根据权利要求7所述的热打印头检测方法，其特征在于，还包括下列步骤：

将检测获得的中间点检测电压U_A与预先确定发热体单元关断电压V_{TPH_OFF}的数值范围比较，若在该数值范围内，则判断被检测的发热体单元断路。

9.一种热打印机，其特征在于，具有权利要求1-4任一项所述的热打印头检测装置。

10.一种热打印机，其特征在于，使用权利要求4-8任一项所述的热打印头检测方法。

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