CN1055894C - 热敏式打印机及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供热敏式打印机及其打印方法。它装有通过接收诸行单元中的图象数据来检测按灰度同时被加热的字点数的字点数计算存储器，字点数计算控制器，用来检测热打印头温度的热敏电阻，和修正器。该修正器用来控制热打印头以便根据灰度以恒定能量发出热量，办法是根据所检测的字点数和热打印头温度来改变选通信号的脉冲宽度。通过改变热打印头的加热时间可补偿由共同降落和温度特征引起的图形质量下降，改进了图形质量。

Description

热敏式打印机及其打印方法

本发明涉及热敏式打印机及其打印方法，更确切地说涉及一种用于补偿热打印头的共同降落(common drop)和温度特性所引起的图形质量恶化的热敏式打印机，及其打印方法。

一般来说，用热打印机头(TPH)打印的设备的例子有热敏式打印机、彩色复印机、传真机等。其中，升华型热敏式打印机通过向热打印头供给能量并由热打印头发出的能量来升华染料沉积膜的染料的方法，根据染料在一张记录纸上的转移量来打印想要的图象或图形。

一种常规的热敏式打印机在它的帧存储器10中存储一帧待打印的图象数据，如图1中所示。

当开始打印时，帧存储器10同时向行存储器20和控制开关51的第一选择触点a0传送一行待打印的图象数据。

该行待打印的图象数据与时钟发生器31中生成的时钟同步，并根据地址计数器32中生成的地址而存储在行存储器20中。灰度计数器33生成具有0-255数值的灰度数据(假定以八位形式来表达图象数据)，并作为比较器34的一个输入信号来输出。

当从行存储器20中读出数据并在热打印头40中实际打印时，根据灰度来打印数据。例如，如果图象数据由八位组成，则可以指示按0到255数值表达的灰度等级，并且热打印头40针对每个象素从灰度1到灰度255打印255次。

灰度计数器33把计数器值从1增加到255。然后，在比较器34中把灰度计数器33的输出与行存储器20的八位图象数据按其灰度加以比较。按照比较的结果，比较器34的输出变成“高”或“低”，从而确定热打印头40的字点是否发出热量。

同时，控制开关51、字点数计算存储器52、字点数计算控制器53、共同降落修正只读存储器54以及选通信号发生器55构成一个共同降落修正单元50，用于补偿由热打印头40的共同落引起的图形质量恶化。

模数转换器61、温度修正只读存储器62以及由一个转换方式电源(SMPS)和一个连接于热打印头40的加热元件基片背侧(见图2)的测温热敏电阻(都未详细示出)组成的电源63，构成一个温度修正单元60，用于补偿由热打印头温度变化引起的图形质量恶化。

这里，热打印头装置的共同降落指的是由热打印头40中存在的寄生电阻分量引起的电压降。如果供给热打印头40的字点的能量按该电压降而改变，则产生的图形质量恶化。

换句话说，假定参考字母V表示加于各加热元件的电压并且参考字母T表示加电压时间，则供给能量E可用下式表达。 $E=T\left(\frac{V^2}{R}\right)$

共同降落现象有个特征：电压降的值几乎正比于热打印头40的一行中同时被加热的字点数；也就是说，同时被加热的字点数越多，则热打印头40中的电压降也越大。因此，供给热打印头40的字点的能量实际上变小，因而打印密度下降，以致与较少的同时被加热的字点较少的情况相比，要模糊些。共同降落修正单元50通过调整选通信号的加热时间来补偿共同降落所引起的图形质量恶化，这用上了共同降落与同时被加热字点数之间的上述比例关系。

同时，热打印头40通过一个电阻把电能转换成热能的方法进行打印。即使供给同样数量的电能，由于热打印头40各字点中实际产生的热量随着环境温度的波动和随着热打印头中出现的热量积聚现象而变化，所以打印密度是变化的，为了修正热打印头40温度变化所引起的图形质量恶化，就在热打印头40的加热元件基片的背侧装设一个热敏电阻，以便检测热打印头40的温度。在那里所检测到的温度在模数转换器61中被转换成数字温度数据。与当前检测到的热打印头40的温度相对应的补偿数据被存储在温度修正只读存储器62中。此后，电源63中的转换方式电源根据所存储的温度数据来改变加于热打印头40的电压，从而改变热打印头40的供给能量。

换句话说，转换方式电源根据输入温度数据来改变加于热打印头40的电压。例如，通过在温度高时降低电压或在温度低时升高电压的方法来防止温度变化所引起的图形质量恶化。

然而，用来修正热打印头温度的温度修正单元60，需要一个能根据输入到电源63中的转换方式电源的温度数据来改变电压的控制电路，还需要一个用来传送温度数据的连接器。

为了克服上述问题，本发明的一个目的在于提供一种修正热打印头温度的热敏式打印机及其打印方法，它不是改变转换方式电源的电压，而是像在共同降落修正中那样调整热打印头的加热时间。

本发明的另一个目的在于提供一种修正共同降落和温度的热敏式打印机及其打印方法，它把打印头的加热时间按比例分成共同降落修正加热时间和温度修正加热时间。

本发明的又一个目的在于提供一种修正共同降落和温度的热敏式打印机及其打印方法，它使用一个既用于共同降落修正又用于温度修正的单一只读存储器来调整加热时间。

为了实现以上诸目的，根据本发明的热敏式打印机，其中在把图象数据灰度值与诸行单元中的预置灰度值相比较之后借助其热打印头进行打印，该热敏式打印机包括：

一个通过接收诸行单元中的图象数据来根据其灰度检测同时被加热的字点数的第一检测装置；

一个用来检测热打印头的温度的第二检测装置；以及

一个控制热打印头以便根据灰度以恒定能量发出热量的修正装置，它根据第一检测装置所检测到的按灰度同时被加热的字点数和第二检测装置所检测到的热打印头的温度来改变加热时间。

本发明的再一个目的在于提供一种适用于以上热敏式打印机的打印方法。

为了实现本发明的这一目的，在此提供一种用热打印头打印的方法，该方法包括下列步骤：

存储步骤：

第一步，在诸屏幕单元中存储图象数据；

第二步，通过读出第一存储步骤中所存储的数据，在诸行单元中存储数据；

检测步骤：

第一步，通过接收第二存储步骤中所存储的数据，检测在行单元中根据灰度同时被加热的字点数；

第二步，检测热打印头的温度；

控制步骤：

第一步，生成一个用来控制热打印头以便根据灰度以恒定能量发出热量的选通信号，办法是根据在第一检测步骤中所检测到的按灰度同时被加热的字点数和在第二检测步骤中所检测到的热打印头的温度来改变选通信号的脉冲宽度；以及

第二步，在把一行图象数据的灰度值与诸行单元中的预置灰度值相比较之后，控制热打印头以便在选通信号生成步骤中所生成的选通信号的脉冲宽度时间里打印。

通过对照诸附图详细描述本发明的一个优选实施例，本发明的以上目的和其他优点将变得更加明显，这些附图中：

图1是常规热敏式打印机的方框图；

图2是表示连接于图1所示热打印头的热敏电阻的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的热敏式打印机的方框图；

图4是图3所示选通信号发生器中产生的一个选通信号的视图；

图5是根据本发明的另一个实施例的热敏式打印机的方框图；

图6表示图5所示的共同降落和温度修正只读存储器；以及

图7是图5中所示选通信号发生器中产生的一个选通信号的视图。

根据本发明的热敏式打印机，如图3中所示，包括一个用来在帧单元中存储输入图象信号的帧存储器110，一个用来在行单元中存储来自帧存储器110的输出的行存储器120，一个用来把来自行存储器120的图象数据与预置灰度值进行灰度比较的热打印头控制单元130，一个热打印头140，以及一个用来修正共同降落和温度变化的修正单元150，修正办法是在根据按灰度同时被加热的字点数进行热打印头加热时间中，根据其环境环境温度和热积聚现象分配共同降落修正加热时间和温度修正加热时间。

在本发明的另一实施例中，如图5中所示，其帧存储器210、行存储器220、热打印头控制单元230和热打印头240的结构与上面第一实施例中的相同。然而，修正单元150使用单一的共同降落和温度修正只读存储器来改变加热时间，以修正共同降落和温度。

接下来将描述本发明的每个实施例的运行。

在图3中，由于帧存储器110、行存储器120、热打印头控制单元130和热打印头140的运行与图1所示对应元件的运行相同，这里省略这些运行的描述。修正单元150的运行的描述将主要对照图4完成。

参见图3，来自帧存储器110的一行数据被传送到行存储器120，与此同时由控制开关151的第一选择触点a1传送到字点数计算存储器152的地址端(ADDR)。这里，字点数计算存储器152用来计算根据灰度同时被加热的字点数。

与灰度等级数相对应的诸地址被指定给字点数计算存储器152。地址一经指定，数据就被一个从字点数计算控制器153输出的允许写入信号写入该指定地址。这里，字点数计算控制器153用于控制根据灰度同时被加热的字点数的计算。

例如，假定图象数据由八位组成并且它的一行字点总计为1000个，如果一行数据包括100个灰度1数据的采样、50个灰度5数据的采样和850个灰度235数据的采样，则数据值100、50和850被分别储存在字点数计算存储器152的地址1、5和235中，而数据值0被存储在所有其余地址中，因为其中没有对应的数据。

换句话说，字点数计算控制器153计算一行数据中有多少个数据值按各自的灰度输入，然后计算根据灰度同时被加热的字点数。

它的详细解释如下。

把存储在地址1至255中的所有数据相加并写入字点数计算存储器152的地址1。然后，把存储在地址2至255中所有数据相加并写入地址2，依此类推到每个地址。于是，把存储在地址254至255中的所有数据相加并写入地址254，而剩在地址255中的最后的数据值不进行任何加法运算。

按上述方式计算根据灰度同时被加热的字点数。这是因为打印是根据灰度来进行的。如果打印灰度1，则灰度计数器133的值变为“1”，并且一行数据中灰度1和灰度更大的数据(灰度1与灰度255之间的数据)都在比较器134中作为“高”(表示热量发射)而输出。如果打印灰度2，则灰度计数器133的值变为“2”，并且灰度2和灰度更大的数据(灰度2与灰度255之间的数据)被热打印。如果要打印灰度254，则灰度计数器133的值变为“254”，并且灰度254和灰度更大的数据(灰度254与255的数据)被热打印。此后，与灰度255相对应的数据被热打印，从而完成一行数据的打印。

同时，当从行存储器120读出一行图象数据并按灰度进行打印时，随着控制开关151接到第二选择触点b1而在灰度计数器133中生成的灰度数据是作为字点数计算存储器152的地址信号而输入的，而按上述字点数计算处理方法存储在字点数计算存储器152的地址中的数据则被读出。

由于按灰度同时加热的字点数被存储在字点数计算存储器152中，所以来自共同降落修正只读存储器154的修正数据，通过访问与按灰度同时被加热的字点数相对应的地址，经由加法器157传送到选通信号发生器158。

选通信号发生器158，通过改变依赖于共同降落修正只读存储器154输出数据的选通信号脉冲宽度，传送变化后的选通信号并控制热打印头140的加热时间。

供给热打印头140的能量，随选通信号的脉冲宽度而变化。例如，选通信号的脉冲宽度越长，则供给能量越多。因此，按灰度同时被加热的字点数越大，则选通信号的脉冲宽度变得越长，从而修正共同降落引起的能量下降。

热打印头140的温度修正是按如下所述进行的。当前温度由装在热打印头140的加热元件基片背侧的热敏电阻(未示出)来检测，并在模数转换器155中转换成数字数据以便送到温度修正只读存储器156。温度修正只读存储器156适当地转换该数据，以便根据该输入温度数据最佳地修正温度。

加法器157把由共同降落修正只读存储器154和温度修正只读存储器156所修正的数据相加的结果传送给选通信号发生器158，并改变该选通信号的脉冲宽度以便根据该变化后的选通信号的脉冲宽度来同时进行共同降落修正和温度修正。

该选通信号的脉冲宽度与输入到选通信号发生器158的数据值成比例。换句话说，该数据值变得越大，则该选通信号的脉冲宽度变得越长。而且，供给热打印头140的能量也与该选通信号的脉冲宽度成比例地增加。

如图4所示，A¹代表当打印灰度1时由于考虑到按灰度同时被加热的字点数而用于共同降落修正的脉冲宽度，A²表示当打印灰度2时用于共同降落修正的脉冲宽度，而A²⁵⁵代表当打印灰度255时用于共同降落修正的脉冲宽度。而且，B¹代表打印灰度1时用于温度修正的脉冲宽度，B²代表当打印灰度2时用于温度修正的脉冲宽度，而B²⁵⁵代表当打印灰度255时用于温度修正的脉冲宽度。

这里，当打印一行数据时，用于温度修正的诸脉冲宽度B¹至B²⁵⁵可以有相同的脉冲宽度。

选通信号的脉冲宽度的最大值和最小值根据热敏打印机的系统特性来确定。这里，极其重要的是要这样设定输入到选通信号发生器158的数据值，使它在任何升华型热敏式打印机中都不偏离选通信号脉冲宽度的最大值和最小值，因为选通信号脉冲宽度是供给热打印头140能量的一个系数(见前式)。至于为了得到一个系统的最佳图形质量而确定的热打印头供给能量技术要求，如果超过或尚未达到这些技术要求，则可能得不到最佳图形质量，还可能损坏热打印头本身。

考虑到选通信号脉冲宽度的最大值和最小值，输入到选通信号发生器158的数据值应该设定在不偏离最大值和最小值的预定范围之内，以便进行最佳的共同降落和时间修正。

这就是说，用于温度修正的温度修正只读存储器156的输出值被设定成使它在系统所设定的热打印头温度为下限值时输出最大值，因为温度越高则打印密度越高。因此，为了补偿该状态，热打印头温度越高，则应供给越少的能量。于是，按灰度同时被加热的字点数越大，则经由共同降落修正只读存储器154、加法器157和选通信号发生器158加于热打印头140的电压越低。因此，打印密度被减少。

如上所述设定的有关温度修正的数据值及有关共同降落修正的数据值应该设定成，使得它们各自的最大值的相加值至多为由系统设定的选通信号脉冲宽度的最大值。反之，它们各自的最小值的相加值至少为由系统设定的选通信号脉冲宽度的最小值。

图5是根据本发明的另一个实施例的热敏式打印机的方框图。描述将主要涉及与图3的对应部分不同的修正单元250。

参见图5，不分开设置图3中所示的共同降落修正只读存储器154和温度修正只读存储器156，也不设置加法器157。然而，为了得到与图3相同的结果，通过编程而使各自的共同降落数据和温度修正数据在一个共同降落和温度修正只读存储器255中相加，可以仅用一个只读存储器。

换句话说，如图6所示，在共同降落和温度修正只读存储器255中存储，根据从字点数计算存储器252输出的按灰度同时被加热的字点数和根据从模数转换器254输出的当前热打印头温度，具有不同的选通信号脉冲宽度的数据。

选通信号发生器256根据从共同降落和温度修正只读存储器255输出的修正数据，生成一个具有对应的脉冲宽度的选通信号。

该选通信号的脉冲宽度示于图7中。这里，C¹代表当打印灰度1时从共同降落和温度修正只读存储器255输出的修正数据的脉冲宽度，C²代表当打印灰度2时从共同降落和温度修正只读存储器255输出的修正数据的脉冲宽度，而C²⁵⁵代表当打印灰度255时从共同降落和温度修正只读存储器255输出的修正数据的脉冲宽度。

如上所述，根据本发明的热敏式打印机及其使用方法，通过使用变化的热打印头加热时间，可补偿热打印头的共同降落和温度特性所引起的图形质量恶化，从而改善了图形质量。

而且，根据本发明的热敏式打印机及其使用方法能减小硬件的体积，办法不是利用转换方式电源电压变化，而是像在共同降落修正中那样通过调整热打印头的加热时间来修正热打印头的温度，因为既不需要根据输入到电源单元的内部转换方式电源的温度数据来改变电压的控制电路，也不需要用来传送温度数据的连接器。

Claims (11)

1.一种热敏式打印机，其中在把图像数据灰度值与诸行单元中的预置灰度值相比较之后借助热打印头(TPH)进行打印，其特征在于，所述热敏式打印机包括：

一个用于接收诸行单元中的所述图像数据来检测按灰度同时被加热的字点数的第一检测装置；

一个用来检测所述热打印头温度的第二检测装置；以及

一个用来控制所述热打印头以便根据灰度以恒定能量发出热量的修正装置，它根据由所述第一检测装置所检测到的按灰度同时被加热的字点数和由所述第二检测装置所检测到的所述热打印头的所述温度来改变加热时间。

2.根据权利要求1所述的热敏式打印机，其特征在于，所述修正装置包括：

用来根据由所述第一检测装置所检测到的按灰度同时被加热的字点的检测数，输出控制所述热打印头加热时间的第一选通信号的第一修正装置，

用来根据由所述第二检测装置所检测的温度输出控制所述热打印头加热时间的第二选通信号的第二修正装置，

用来把从所述第一修正装置输出的所述第一选通信号与从所述第二修正装置输出的所述第二选通信号相加的加法装置；以及

用来向所述热打印头输出选通信号的加热时间控制装置，该选通信号的脉冲宽度是根据所述加法装置的和数数据来改变所述选通信号的脉冲宽度而改变的。

3.根据权利要求2所述的热敏式打印头，其特征在于，所述加热时间控制装置产生一个选通信号，然后向所述热打印头输出得出的信号，该选通信号的脉冲宽度是变化的，办法是根据按灰度同时被加热的字点数和温度把每个加热脉冲宽度相加。

4.根据权利要求3所述的热敏式打印机，其特征在于，所述选通信号的所述加热脉冲宽度被设写成不偏离由热敏式打印机预先设定的加于所述热打印头的选通信号脉冲宽度的最大值和最小值。

5.根据权利要求2所述的热敏式打印机，其特征在于，所述第一修正装置包括：

一个字点数计算存储器，在其中通过接收一行图像数据而存储按灰度同时被加热的字点数的计算值；

一个字点数计算控制器，它用来控制和数数据以便把这些数据存储在所述字点数计算存储器的各自的灰度地址中，办法是把所述一行图像数据的值和不超过其对应灰度的所有灰度值相加；以及

一个共同降落修正只读存储器，在其中这样存储第一选通信号的数据值：如果从所述字点数计算存储器输出的按灰度同时被加热的字点数大于某一个参考值，则脉冲宽度变长；而如果从所述字点数计算存储器输出的按灰度同时被加热的字点数小于某一个参考值，则脉冲宽度变短。

6.根据权利要求2所述的热敏式打印机，其特征在于，所述第二修正装置包括：

一个装在所述热打印头的加热元件基片背侧的温度传感器；

一个用来把所述温度传感器输出的温度转换成数字信号的模数转换器；以及

一个温度修正只读存储器，在其中存储第二选通信号的数据值，该信号对所述模数转换器输出的当前检测到的温度数据是敏感的。

7.根据权利要求1所述的热敏式打印机，其特征在于，所述修正装置包括：

一个共同降落和温度修正存储器，在其中存储着一种根据所述第一和第二检测装置输出的数据来控制加热时间的选通数据；以及

一个根据所述共同降落和温度修正存储器输出的选通数据来控制加热时间的加热时间控制装置。

8.根据权利要求7所述的热敏式打印机，其特征在于，所述加热时间控制装置，通过把存储在所述存储器中的每个取决于按灰度同时被加热的字点数的脉冲宽度和一个与温度有关的脉冲宽度相加，产生一个选通信号，然后向所述热打印头输出得出的信号。

9.根据权利要求1所述的热敏式打印机，其特征在于，所述第一检测装置包括；

一个字点数计算存储器，在其中通过接收一行图象数据而存储按灰度同时被加热的字点数的计算值；以及

一个字点数计算控制器，它用来控制和数数据以便把这些数据存储在所述字点数计算存储器的各自的灰度地址中，办法是把所述一行图像数据的值和不超过对应灰度的所有灰度的值相加。

10.根据权利要求1所述的热敏式打印机，其特征在于，所述第二检测装置包括：

一个装在所述热打印头的加热元件基片背侧的温度传感器；以及

一个用来把所述温度传感器输出的温度转换成数字信号的模数转换器。

11.一种借助热打印头(TPH)打印的方法，包括下列步骤：

存储步骤：

第一步，在诸屏幕单元中存储图象数据；

其特征在于，

第二步，通过读出所述第一存储步骤中存储的数据，在诸行单元中存储数据；

检测步骤：

第一步，通过接收所述第二存储步骤中存储的数据，检测按灰度同时被加热的字点数；

第二步，检测所述热打印头的温度；

控制步骤：

第一步，产生一个用来控制所述热打印头以便根据灰度以恒定能量发出热量的选通信号，办法是根据在所述第一检测步骤中检测到的按灰度同时被加热的字点数和在所述第二检测步骤中检测到的所述热打印头的温度，改变选通信号的脉冲宽度；以及

第二步，在把所述第二存储步骤中存储的一行图像数据的灰度值与诸行单元中的预置灰度值相比较之后，控制所述热打印头以便在所述选通信号生成步骤中生成的选通信号脉冲宽度时间里打印。

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