CN1355744A - 热打印头 - Google Patents
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Abstract
一种热打印头,包括:根据打印头电压的供给,为了在记录纸上进行印字而发热的多个发热元件(6);根据逻辑电压的供给,驱动所述发热元件的多个驱动IC(3)。所述印字可以在所述打印头电压为从2.7V到8.5V范围内的任何值时进行。另外,在所述逻辑电压为从2.7V到5.5V范围内的任何值时,所述驱动IC(3)都动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种热打印头,该热打印头具备多个发热元件及多个控制这些发热元件动作的驱动IC。另外,本发明涉及内装有这种热打印头的打印机。
背景技术
近年来,便于携带的打印机、复印机已经普及。这些便携式装置以电池作为驱动电源,内装有用于在给定记录纸上印字的热打印头。
一般来说,热打印头包含有多个发热元件和用于控制这些发热元件动作的多个驱动IC。为了进行打印,有必要分别向所述发热元件供给打印头电压,而向所述驱动IC供给逻辑电压。在便携式装置的情况下,打印头电压及逻辑电压由该装置内装的电池供给。
因此,在便携式装置的情况下,要求消耗的电力尽量少及驱动电压尽可能低。而且,有必要考虑到由于使用而使电源电压降低的情形。
为此,现有的热打印头是设法改变发热元件的构造以降低消耗电力,同时使在较低的打印头电压下的使用成为可能。
但是,现有的热打印头,逻辑电压固定在3.3V或者5V。因此,有必要设计及制造至少两种热打印头,这正是导致制造成本上升的原因。另外,为了避免由于使用一段时间后逻辑电压的降低,需要从电池经由DC-DC变换器供给驱动IC逻辑电压,这也是导致部件成本及组装成本上升的原因。
发明内容
鉴于以上所述问题的存在,本发明的目的在于:提供一种尽量不使制造成本增加,在把电池作为电源的情况下,可以在设定范围内的所有电源电压下使用的热打印头。
本发明的另一个目的是提供一种内装有这种热打印头的便携式打印机。
为了实现以上所述目的,在本发明中采用了以下所述的技术方案。
根据本发明1提供的热打印头包括:根据打印头电压的供给,为了在记录纸上进行印字而发热的多个发热元件;根据逻辑电压的供给,驱动所述发热元件的多个驱动IC。印字可以在所述打印头电压为从2.7V到8.5V范围内的任何值时进行。
作为记录用纸,可以用感热纸。在不用感热纸的情况下,可以用油墨带。
根据本发明的理想实施例,构成为:即使在所述逻辑电压为从2.7V到5.5V范围内的任何值时,所述驱动IC都动作。
最好,所述打印头电压和所述逻辑电压可以相互独立地设定。
最好,本发明的热打印头还具备打印头电压可变装置,该打印头电压可变装置根据所述打印头电压的变化,可调节在印字时的所述打印头电压的脉冲幅度。
最好,所述发热元件各自具有沿副扫描方向的有效印字长度,应该根据一个印字数据进行印刷的1个象素具有沿所述副扫描方向的打印长,所述有效印字长度大约等于所述打印长的n分之1,n是2以上的自然数。
最好,所述各驱动IC内装连接所述发热元件的多个晶体管。
最好,所述晶体管是MOS型的场效应晶体管。
根据本发明2提供的打印机包含:电力供给装置;热打印头。该热打印头包含:利用打印头电压的供给,为了在记录纸上进行印字而发热的多个发热元件;利用逻辑电压的供给,驱动所述发热元件的多个驱动IC。即使在所述打印头电压为从2.7V到8.5V范围内的任何值时,都可以进行印字。
最好,构成为:即使在所述逻辑电压是从2.7V到5.5V范围内的任何值时,所述驱动IC都可以动作。
最好,所述电力供给装置包含电池。
根据本发明,如果供给发热元件的打印头电压在从2.7V到8.5V的范围内,就可以使图像在记录用纸上形成。另外,如果供给驱动IC的逻辑电压在从2.7V到5.5V范围内,就可以使驱动IC动作。因此,在以电池为电源的情况下,可以在设定范围内的所有电源电压下使用。另外,根据以上所述,没有必要分别设计及制造对应2种逻辑电压的产品,可以降低包含开发成本在内的制造成本。
本发明的其他特征及优点,通过下面参照附图进行的详细说明,就会更加明确。
图1是本发明的热打印头的俯视图。
图2是图1的热打印头的主要部分的放大图。
图3是表示图1的热打印头的发热电阻的扩大俯视图。
图4是表示发热元件的有效印字区域和1个象素的关系的俯视图。
图5是图1的热打印头所具备的驱动IC的电路框图。
图6是有关图5的驱动IC的各种信号的时间图。
图7是采用图1所示热打印头的打印机主要部分的电路框图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
图1是本发明的热打印头概况的俯视图。图中所示的热打印头包括:长方且是矩形的基板1;沿基板1的长方向延伸的发热电阻2;呈列状配置的多个驱动IC3(在图1中有18个驱动IC·DR1~DR18)及端子4。
基板1具有沿该基板长方向的第1缘部1a及与该第1缘部1a相对的第2缘部1b。而且,该基板1具有沿该基板1的长方向互相离开的第1端部1c及第2端部1d。发热电阻2沿第1缘部1a延伸,多个驱动IC沿第2缘部1b配置。端子4位于与第1端部1c邻接的位置,安装在第2缘部1b上。在该端子4上,连接有电缆(图中未示出),通过该电缆,电源及各种信号传送到发热电阻2及驱动IC3。
图2是基板的主要部分的放大图。如该图所示的,多个驱动IC3仅仅相隔很小的距离配置。各驱动IC3驱动在发热电阻2的给定部分形成的发热元件(参照图3的符号6)。各驱动IC3构成为:例如驱动96个发热元件。
图3是发热电阻2的一部分及其附近的部件的扩大俯视图。如该图所示,发热电阻2与公共电极7及多个个别电极8有电连接。更具体地说,公共电极7由公共导体7b及多个栉齿状导体部7b(以下简称齿7b)组成。公共导体7a沿与发热电阻2平行方向延伸。齿7b与公共导体7a垂直,在与发热导体2的下面相接触的情况下向外延伸。各个别电极8的一端部8a位于邻接的两个齿7b之间,而且在与公共电极7的公共导体部7a邻接的位置上。虽然图中未示出,但是个别电极的另一端部在对应的一个驱动IC3的近旁,通过电线与该驱动IC3的输出延长器实现电连接。
各驱动IC3根据向其输入的图像数据将选择的个别电极接地。以此,从电池的阳极,通过公共电极7(公共导体部7a及齿7b)、发热电阻2及被选择的个别电极8,到达电池的阴极,形成闭合的电路。其结果是,电流流过发热电阻2的给定区域,该区域发热。更具体地说明的话,在图3中,从左边数第3个个别电极8S被选择。该个别电极8S被两个邻接的齿7b挟住,通过这两个齿规定了发热电阻2的特定区域6(画有斜线的部分)。形成所述闭合电路后,电流流过该特定区域发热。
为了便于理解,在个别电极8S以外的个别电极8被选择的情况下,与此对应的发热区域在所述发热电阻2上也被确定。如此,在发热电阻2上,个别电极8对应的个数的多个发热区域被规定。在下文中,这些发热区域被称为发热元件。
如图4所示,各发热元件6在副扫描方向SSD(与主扫描方向PSD垂直),具有有效印字长A。另一方面,根据一个印字数据应该印刷的1个象素,在副扫描方向具有长度B。如在该图中所看到的,有效印字长A大约等于长度B的1/2。准确的讲,有效印字长度A比长度B的1/2稍大。因此,在副扫描方向SSD,通过1组印字数据进行2回印字形成1个象素。
下面,对驱动IC3的构成进行说明。
如图5所示,在各驱动IC3的芯片11上,形成了移位寄存器SR、闩锁电路LT、97个逻辑积电路AND1~AND97、96个场效应晶体管PC01477FET1~FET96、反相器IV、D双稳态多谐振荡器电路DFF及延长器DI、STRI、LAT、CLK、STRCLK、GND、VDD、ST、RO、DO、DO1~DO96。逻辑积电路AND1~AND97分别通过MOS型场效应晶体管实现。
一般来说,现有的驱动IC设有在逻辑电压为设定值以下时,使电路动作停止的减电压电路。例如,逻辑电压设定为5V的驱动IC3的情况下,逻辑电压变为3.7V以下的话,减电压电路动作停止电路动作。与此相对,图5所示的驱动IC3没有设减压电路。因此,供给延长器VDD的逻辑电压即使变为3.7下面,该驱动IC3的动作也不会停止。
每一个场效应晶体管FET1~FET96有3个电极,即,源极、漏极、栅极。这些场效应晶体管FET1~FET96的源极全部接在延长器GND上。场效应晶体管FETi(1≤i≤96)的漏极连接在延长器DOi(1≤i≤96)上。场效应晶体管FETi(1≤i≤96)的栅极连接在逻辑积电路ANDi(1≤i≤96)的输出端。
每一个逻辑积电路AND1~AND96有2个输入端,即,第1输入端T1及第2输入端T2。各逻辑积电路的第1输入端T1连接于延长器STRO上,第2输入端T2连接于闩锁电路LT的输出端OLT上。闩锁电路LT的输入端ILT连接于移位寄存器SR的输出端OSR上。闩锁电路LT的闩锁信号输入端连接于延长器LAT。
移位寄存器SR具有串行输入端SI、时钟信号输入端CS及串行输出端SO。串行输入端SI连接于延长器CLK上。串行输出端SO连接于延长器DO上。
D双稳态多谐振荡器电路DFF具有输入端D、输出端Q及时钟信号输入端C。输入端D连接于逻辑积电路AND97的输入端。输出端Q连接于延长器STRO及反相器IV的输入端。时钟信号输入端C连接于延长器STRCLK上。逻辑积电路AND97的第一输入端T1连接于延长器STR1,第二输入端T2连接于反相器IV的输出端。
每一个场效应晶体管FET1~FET96具有多个源区域和多个漏区域。进一步各场效应晶体管具有围绕这些多个源区域和漏区域的门电极。所述源区域互相连接在一起。同样,所述漏区域也互相连接在一起。通过这样的构成,可以有效的降低各场效应晶体管接通时的电阻。具有这样构成的MOS型场效应晶体管在例如JP-A-10(1998)-65146、JP-A-7(1995)-221192中被公开。
图6是表示各种信号的时间图。DI表示记录图像数据,CLK表示时钟信号,LAT表示闩锁信号,STRCLK表示选通脉冲时钟信号。STRj(1≤j≤18)表示从驱动IC·DRj的D双稳态多谐振荡器电路DFF输出的选通脉冲信号。
图7是具备所述的热打印头的便携式打印机的主要部分的电路框图。如该图所示,该便携式打印机包括:CPU21、ROM22、RAM23、接口电路24、打印头电压检测电路25及控制信号生成电路26。
CPU(central processing unit)21控制打印机全体。
ROM(read only memory)22存储控制程序、各种初始值等。
RAM(random access memory)23为CPU21提供工作区域。该工作区域在印字数据的展开等中利用。
接口电路24控制打印头电压检测电路25、控制信号生成电路26与CPU21之间的通讯。
打印头电压检测电路25检测从电池通过端子4等供给公共电极7的打印头电压。
通过CPU21的控制,控制信号生成电路26生成时钟信号、闩锁信号或者选通脉冲时钟信号等用于控制热机械设备打印头的各种信号。这些控制信号和记录图像数据、打印头电压及逻辑电压同时,从控制信号生成电路26供给热机械设备打印头。
接下来,对所述便携式打印机的动作进行说明。
首先,通过接口电路24向CPU21供给印字数据。该印字数据通过CPU21进行各种处理(数据的展开)成为图像数据。该图像数据通过接口电路24及控制信号生成电路26供给热机械设备打印头的第1驱动IC3(DR1)的延长器DI。串行输入给驱动IC3(DR1)的延长器DI的图像数据输入给移位寄存器SR的输入端。移位寄存器SR将串行输入给初位彼特的图像数据与通过延长器CLK输入的时钟信号同期传送给下一位彼特。传送到移位寄存器SR的最后位彼特的图像数据,通过下一个时钟信号的输入,从串行输出端输出到延长器DO,通过基板1上的配线板,供给第2驱动IC3(DR2)的延长器DI。如此,96×18即1728彼特的图像数据被18个驱动IC3的移位寄存器SR存储起来。各驱动IC3的移位寄存器SR的输出端根据图像数据成为高电平或者是低电平。
在这种状态下,通过各驱动IC3的延长器LAT,向闩锁电路LT的闩锁信号输入端输入闩锁信号。以此,闩锁电路LT将输入到输入端的移位寄存器SR的输出端的信号(即,图像数据)拿来存储。其结果,闩锁电路LT的输出端根据图像数据成为高电平或者低电平。
闩锁信号也可以通过第1驱动IC3(DR1)的延长器STRI向逻辑积电路AND97的第一输入端T1输入。在此,D双稳态多谐振荡器电路DFF的输出端Q是低电平的话,该低电平信号通过反相器IV转变成高电平,输入给逻辑积电路AND97的第2输入端T2。因此,逻辑积电路AND97的输出端成为高电平,该高电平信号输入给D双稳态多谐振荡器电路DFF的输入端D。因此通过延长器STRCLK输入给D双稳态多谐振荡器电路DFF的时钟信号输入端C的选通脉冲时钟信号翻转为高电平的话,在那个时刻,为D双稳态多谐振荡器电路DFF的输出的选通脉冲信号变为高电平。该选通脉冲信号输入给逻辑积电路AND1~AND96的第1输入端T1的同时,通过延长器STRO及基板1上的配线板输入给第3驱动IC(DR3)的延长器STRI。
在第1驱动IC3(DR1)中,根据闩锁信号和选通脉冲时钟信号生成选通脉冲信号。在第2驱动IC3(DR2)中,根据在第1驱动IC3中生成的选通脉冲信号和选通脉冲时钟信号生成新的选通脉冲信号。而且,在第3驱动IC3(DR3)中,根据在第2驱动IC3中形成的选通脉冲信号和选通脉冲时钟信号形成新的选通脉冲信号。其结果,在第1~第18驱动IC3中的选通脉冲信号TR1~STR18成为图6所示的波形。选通脉冲信号TR1~STR18各自仅在选通脉冲时钟信号的1周期期间成为高电平。选通脉冲信号TR1~STR18的高电平部分在时间上不会重叠。
进一步具体地讲,闩锁信号输入给第1驱动IC3(DR1)的D双稳态多谐振荡器电路DFF后,在其后的最初的选通脉冲时钟信号的上升时刻,D双稳态多谐振荡器电路DFF的输出变为高电平。在其下一个选通脉冲时钟信号的上升时刻,闩锁信号已经翻转成低电平。因此,D双稳态多谐振荡器电路DFF的输出从高电平翻转成低电平。通过这个过程,D双稳态多谐振荡器电路DFF仅在相当于选通脉冲时钟信号的1周期时间内输出成为高电平的选通脉冲信号。
接下来,该选通脉冲信号通过逻辑积电路AND97输入给第2驱动IC3的D双稳态多谐振荡器电路DFF。通过这个信号,第2驱动IC3的D双稳态多谐振荡器电路DFF在由第1驱动IC3的D双稳态多谐振荡器电路DFF生成的选通脉冲信号下降的同时上升。其结果,仅在相当选通脉冲时钟信号的1周期时间内输出成为高电平的选通脉冲信号。这样,18个驱动IC3的D双稳态多谐振荡器电路DFF依次生成新的选通脉冲信号。
如图5所示,各驱动IC3具备反相器IV和逻辑积电路AND97,因此,只能在D双稳态多谐振荡器电路DFF的输出为低电平时,得到D双稳态多谐振荡器电路DFF的输入成为高电平。因此,不会由于干扰等的影响,出现D双稳态多谐振荡器电路DFF的输出(即选通脉冲信号)在选通脉冲时钟信号的2周期以上成为高电平。
在各驱动IC3中,D双稳态多谐振荡器电路DFF的输出(选通脉冲信号)成为高电平后,该高电平信号输入给逻辑积电路AND1~AND96的第一输入端T1。因此,在逻辑积电路AND1~AND96中,对应于根据图像数据闩锁电路LT的输出成为高电平的彼特的逻辑积电路的输出端成为高电平。其结果,场效应晶体管FET1~FET96中,相应的场效应管打开。场效应晶体管FET1~FET96的漏极通过延长器DO1~DO96连接于图3的个别电极8上。因此,场效应晶体管FET1~FET96中的任何一个打开的话,对应的发热元件6发热,在记录用纸上记录记录图像。该记录根据选通脉冲信号的时间,分18回(驱动IC3的个数)依次进行。
根据以上动作印的字在主扫描方向为1行的长度,而在副扫描方向为1/2行。即,由各发热元件6进行的,在副扫描方向的有效印字长A,是根据1组印字数据应该印刷的1个象素在副扫描方向的长度B的大约1/2大小,因此,在副扫描方向,1个象素的一半被印刷。
接下来,所述打印机打印头进行剩下的1/2行的印字,与此相对应,记录用纸在副扫描方向只输送1/2象素的距离。该印字根据已经供给的记录图像数据,通过向延长器LAT输入闩锁信号实行。
通过以上动作,进行了1行的印字。通过多次反复进行该动作,将给定的图像印刷在记录用纸上。
通过打印头电压检测电路25(图7)检测出的打印头电压,作为打印头电压数据,通过接口电路24供给CPU21。据此,CPU21控制控制信号生成电路26,根据打印头电压,可以使选通脉冲时钟信号的周期改变。具体地讲,随着打印头电压的降低延长选通脉冲时钟信号的周期,以此延长向发热元件6的通电时间。其结果,虽然印字速度降低,但是能保证一定的印字质量。
这样,通过打印头电压的选通脉冲幅度可调,可以在很广的范围内(例如,从2.7V到8.5V)设定打印头电压。另外,如以上所述,减小了场效应晶体管FET1~FET96打开驱动时的电阻,因此可以减少消耗的电力。
而且,根据本发明,通过打印头电压检测电路25检测出打印头电压,根据打印头电压自动地改变印字时的打印头电压的选通脉冲幅度。因此,没有必要设昂贵的DC-DC转换器。
另外,由于驱动IC3没有设减压电路,因此不设DC-DC转换器,可以在很广的范围内(例如,从2.7V到5.5V)任意设定逻辑电压。
另外,可以互相独立地设定打印头电压和逻辑电压。因此,可以根据各种设计条件,以相同电压设定打印头电压和逻辑电压,或者,使它们互不相同。
由于其构成为:使每一个驱动IC3印字的时间错开,而且通过在副扫描方向的2次印字完成1行字的印刷,所以,可以减小流过公共电极7及接地线路的电流。因此可以省掉电力的浪费,减少消耗的电力。而且,通过在副扫描方向的2次印字完成1行字的印刷,通过这样的构成,可以减小流过驱动IC3的场效应晶体管FET1~FET96的电流。其结果,可以减小场效应晶体管FET1~FET96驱动时的电阻。
而且,在所述实施例中,使发热元件6在副扫描方向的有效印字长度A是1个象素在副扫描方向的长度B的大约1/2倍。虽然是这样,也可以使有效印字长度A是长度B的1/n倍(n≥3),通过在副扫描方向进行n回印字完成1行字的印刷。
另外,在所述实施例中,使每一个驱动IC3印字的时间错开,但不是必须这样构成。
另外,在所述实施例中,在基板1上搭载了18个控制96个发热元件6的驱动IC3,但是,本发明自然不局限于这些数值。
另外,在所述实施例中,在便携式打印机中采用了本发明的热打印头,但是,本发明的热打印头也可以用在复印机和传真通讯设备等中。
以上就本发明进行了说明,很明显,可以对本发明的内容进行各种各样的改变。只要这样的改变不超出本发明的思想以及范围,就都应视为落入本发明的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种热打印头,其特征是:包括:
根据打印头电压的供给,为了在记录纸上进行印字而发热的多个发热元件;
根据逻辑电压的供给,驱动所述发热元件的多个驱动IC;
所述印字可以在所述打印头电压为从2.7V到8.5V范围内的任何值时进行。
2.根据权利要求1所述的热打印头,其特征是:其构成为:
即使所述逻辑电压为从2.7V到5.5V范围内的任何值,所述驱动IC也都动作。
3.根据权利要求1所述的热打印头,其特征是:
所述打印头电压和所述逻辑电压可以相互独立地设定。
4.根据权利要求1所述的热打印头,其特征是:
还包括打印头电压可变装置,该装置根据所述打印头电压的变化,可改变印字时的所述打印头电压的脉冲幅度。
5.根据权利要求1所述的热打印头,其特征是:
所述发热元件各自具有副扫描方向上的有效印字长度,应该根据一个印字数据进行印刷的1个象素具有所述副扫描方向上的打印长,所述有效印字长度大约等于所述打印长的n分之1,n是2以上的自然数。
6.根据权利要求1所述的热打印头,其特征是:
所述驱动IC内装有连接所述发热元件的多个晶体管。
7.根据权利要求6所述的热打印头,其特征是:
所述晶体管是MOS型的场效应晶体管。
8.一种打印机,包括:电力供给装置和热打印头,其特征是:
该热打印头包含:根据打印头电压的供给,为了在记录纸上进行印字而发热的多个发热元件;根据逻辑电压的供给,驱动所述发热元件的多个驱动IC;
即使在所述打印头电压为从2.7V到8.5V范围内的任何值时,都可以进行所述印字。
9.根据权利要求8所述的打印机,其特征是:其构成为:
即使在所述逻辑电压为从2.7V到5.5V范围内的任何值时,所述驱动IC都可以动作。
10.根据权利要求8所述的打印机,其特征是:
所述电力供给装置包含电池。
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