DE1800137B2 - Elektronische steuerschaltung fuer einen aus widerstandselemen ten bestehenden thermodrucker - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuer- nach Beendigung des Impulses bestehen bleibt, bis

schaltung für das Einschalten ausgewählter Strom- durch eine besondere Abschaltmaßnahme wieder der

pfade für die matrixartig angeordneten Widerstands- erste Zustand erzwungen wird,

elemente eines Thermodruckkopfes entsprechend dem Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden

jeweils abzudruckenden Zeichen. 5 an Hand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

In Thermodruckern erfolgt das Drucken dadurch, Fig. 1 eine Spannung/Strom-Kennlinie für einen

daß man ein wärmeempfindliches Aufzeichnungs- steuerbaren Siliziumgleichrichter, der unter der Be-

medium in die unmittelbare Nähe von Widerstands- zeichnung Thyristor bekannt ist,

elementen bringt und bestimmte dieser Widerstands- F i g. 2 eine schematische Darstellung eines ersten

elemente ausreichend lange mit einem Strom beauf- io Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Thyristoren,

schlagt, wodurch auf dem Aufzeichnungsmedium eine die jeweils eine in F i g. 1 gezeigte Spannung/Strom-

die Form eines Punktmusters aufweisende Aufzeich- Kennlinie besitzen,

nung von Information bewirkt wird, wobei jeder F i g. 3 eine Spannung/Strom-Kennlinie eines anPunkt von einem erwärmten Widerstandselement er- deren, in der Erfindung verwendbaren Gleichrichters zeugt wird. 15 und

In bekannten Thermodruckern werden über Di- F i g. 4 eine schematische Darstellung eines zweiten

odennetzwerke die in zweidimensionalen Matrizen an- Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Gleichrich-

geordneten Widerstandselemente angesteuert, wo- tern, die jeweils die in F i g. 3 dargestellte Kennlinie

durch jeweils einer angeschlagenen Taste entspre- besitzen.

chende Information gedruckt wird. 20 Zunächst wird auf F i g. 1 Bezug genommen. Der In der USA.-Patentschrift 2 917 996 wird eine Thyristor befindet sich zunächst in seinem hohen Steuerschaltung für einen Thermodrucker beschrie- Impedanzzustand. Sein Arbeitspunkt liegt auf dem ben, in der zur Ansteuerung der einzelnen Wider- Kennlinienzweig 10. Bei einer Änderung der Spanstandselemente über eine Diodenmatrix ansteuerbare nung verschiebt sich der Arbeitspunkt beispielsweise Trioden verwendet werden. Eine derartig aufgebaute 25 von Punkte nach Punkt B. Wird die an den Thyristor Steuerschaltung ist sehr kompliziert und benötigt angelegte Spannung weiter erhöht, stellt sich der Arrelativ viele Schaltelemente. beitspunkt C ein. Die dafür erforderliche Spannung Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer wird Durchbruchspannung genannt. Der beim Über-Steuerschaltung, die einen übersichtlichen Aufbau schreiten der Durchbruchspannung in Durchlaßrichaufweist und weniger Schaltelemente benötigt als die 30 tung auftretende Stromanstieg ist die Folge eines bekannten Steuerschaltungen. Lawineneffekts. Der Thyristor bleibt nun so lange in Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die seinem niedrigen Impedanzzustand, bis der ihn durchin Gruppen unterteilten Widerstandselemente jeweils fließende Strom den Mindesthaltestrom 16 untermit einem steuerbaren Gleichrichter in Reihe ge- schreitet. Wird der durch den Thyristor fließende schaltet sind und jeder Gruppe ein Transistor züge- 35 Strom kleiner als der Mindesthaltestrom 16, dann ordnet wird, dessen Emitter-Kollektor-Strecke eine kehrt der Thyristor in seinen Zustand 10 hoher Im-Zenerdiode parallel geschaltet ist, so daß durch erste pedanz zurück. Wird der Thyristor in Sperrichtung Impulse die steuerbaren Gleichrichter leitend werden betrieben, dann gleicht er zwei in Reihe geschalteten, und durch einen weiteren Impuls der jeweilige Tran- in Sperrichtung vorgespannten PN-Übergängen und sistor einen Strompfad von einer Spannungsquelle 4° hat eine umgekehrte Charakteristik, die der in Durchüber die Widerstandselemente, die steuerbaren Gleich- laßrichtung betriebener Thyristoren sehr ähnlich ist. richter und die Emit'ter-KoHektor-Strecken schließt, Bei Erhöhung der an einen in Durchlaßrichtung bewobei nach der Sperrung des Transistors der Strom- triebenen Thyristor angelegten Steuerspannung wird pfad über die Zenerdiode so lange aufrechterhalten die Durchbruchspannung verringert, wie durch die bleibt, bis die Spännungsquelle abgeschaltet wird. 45 Kurven 19 und 21 der F i g. 1 gezeigt. Bei Senken Mit dem erfindungsgemäßen Steuerungsprinzip ist der Schwellwertspannung ist daher eine geringere es möglich, die für Thermodrucker erforderlichen Leistung zum Steuern des Thyristors in den Zustand Druckzeiten erheblich zu verkürzen, indem das Druk- niedriger Impedanz ausreichend, wodurch er an das ken, beispielsweise einer Zeile, parallel erfolgt. Trotz- mit ihm in Reihe geschaltete Widerstandselement eine deirrtcämT eine einfach aufgebaute Steuerschaltung 5° große Leistung durchschalten kann. Wenn der Steuerverwendet werden, da die Ansteuerung der Wider- elektrode der erforderliche Impuls zugeführt und der Standselemente in bezug auf die einzelnen Gruppen Thyristor in seinen Zustand niedriger Impedanz umin Serie erfolgen kann. Im Gegensatz zu herkömm- geschaltet wird, bewirkt die Steuerelektrode keine liehen Druckern ist die Zeit für den thermischen Änderung in dem Thyristor, und dieser muß durch Druckvorgang sehr viel größer als die für die serielle 55 Reduzieren des durch ihn fließenden Stromes unter Ansteuerung der Druckelemente erforderliche Zeit, den »Mindesthaltestrom« 16 geschaltet werden. Da so daß letztere praktisch vernachlässigt werden kann. der Thyristor kein spannungsgesteuertes, sondern ein Durch die erfindungsgemäß angeordneten Zener- stromgesteuertes Element ist, benötigt er eine Spandioden erübrigen sich komplizierte Halteschaltungen nungsquelle mit niedriger Impedanz,
und außerdem vermeiden diese Fehlansteuerungen 60 Gemäß F i g. 2 besteht ein Thermodrucker aus in den Nachbargruppen. einer Anzahl Widerstandselementen 24, die jeweils in In der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung wer- Reihe mit einem Thyristor 22 geschaltet sind. Das den vorzugsweise elektrische Bauelemente mit jeweils Drucken erfolgt auf einem geeigneten, wärmeempfindeinem hohen und einem niedrigen Impedanzzustand liehen Aufzeichnungsmedium, das in die unmittelverwendet, die im Betrieb durch einen an sie ange- 65 bare Nähe eines angesteuerten Widerstandselementes legten Impuls aus dem Zustand hoher Impedanz in gebracht wird.

den Zustand niedriger Impedanz geschaltet werden Die Anode 26 der Thyristoren 22 ist jeweils mit können, wobei der niedrige Impedanzzustand auch einem Ende eines Widerstandselementes 24 verbun-

Claims (3)

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   •den, dessen anderes Ende mit einem gemeinsamen fließende Strom unterschreitet den Mindesthaltestrom Sammelleiter 56 verbunden ist. Die Steuerelektroden 16, wodurch die Thyristoren wieder in ihren Zustand 28 der Thyristoren 22 sind mit den Wählleitern 58 10 hoher Impedanz zurückgeschaltet werden,
   verbunden. Die Widerstandselemente 24 und die Thy- F i g. 3 zeigt eine Spannung/Strom-Kennlinie eines ristoren22 sind in mehreren Gruppen Gl bis G 4 5 zwei Anschlüsse aufweisenden, steuerbaren Halbleiangeordnet, wobei jede Wählleitung 58 mit der terelementes. Ein derartiges Halbleiterelement wird Steuerelektrode 28 eines Thyristors 22 in jeder in den USA.-Patentschriften 3 241 009 und 3 271 591 Gruppe verbunden ist. Die Kathoden 30 aller Thyri- beschrieben. Diese Elemente besitzen eine Spannung/ stören 22 einer Gruppe liegen zusammen am Kollek- Strom-Kennlinie, die derjenigen eines Thyristors in tor 38 eines Gruppenwähltransistors 20. Die Emitter io etwa gleicht. Sie hat einen Zustand 10' hoher Impe-36 der Gruppenwähltransistoren 20 liegen an Masse. danz, einen Zustand 12' niedriger Impedanz und Eine Zenerdiode 32 ist jeweils mit dem Kollektor 38 einen die Durchbruchspannung definierenden und dem Emitter 36 der Gruppenwähltransistoren 30 Punkt C. Nach dem Schalten in den Zustand niedriverbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ger Impedanz kann eine Vorrichtung dieser Art durch sind die Gruppenwähltransistoren 20 npn-Transisto- 15 Abschalten der an sie angelegten Spannung in den ren. Bei entsprechender Polarität der Betriebs- und Zustand hoher Impedanz zurückgeführt werden.
   Steuerspannungen könnten ebenso pnp-Transistoren Fig.4 zeigt eine weitere, nach dem erfindungsverwendet werden. Die Kollektoren 38 liegen über gemäßen Prinzip aufgebaute Schaltung, in der HaIb-Widerstände 34 an einer positiven Speisespannung. leiterelemente 62 mit dem in F ig. 3 dargestellten Über die Widerstände fließt bei gesperrten Transisto- 20 Kennlinienverlauf verwendet werden. Die Halbleiterren Strom durch die Zenerdioden 32. elemente 62 sind jeweils mit den Widerstandselemen-

   AlIe Gruppenwähltransistoren 20 sind durch die ten 64 in Reihe geschaltet. Eine derartige Gruppe G1 jeweilige Zenerdiode überbrückt. Wenn der Sammel- ist mit dem Kollektor 80 eines zugeordneten Grupleiter 56 mit einer positiven Spannung beaufschlagt penwähltransistors 68 verbunden. Der Sammelleiter wird, stellen sich alle Arbeitspunkte der Thyristoren 25 66 ist in mehrere getrennte Steuerleiter 70 unterteilt, 22 auf den Punkt A ein. Durch Anlegen von Im- die jeweils über eine Diode 72 mit dem Sammelleiter pulsen an die Steuerelektroden wandert der Arbeits- 66 verbunden sind. Jeder Steuerleiter 70 ist mit einem punkt auf einen anderen Kennlinienzweig (ζ. Β. auf steuerbaren Halbleiterelement 62 verbunden. Mehrere 19). Diese Arbeitspunktverschiebung erfolgt prak- Wählleitungen 76, die zahlenmäßig der Anzahl der tisch auch ohne Stromänderung. Wird nun eine posi- 30 Halbleiterelemente 62 in jeder Gruppe entsprechen, tive Spannung an die Basis 42 des Gruppenwähl- sind jeweils mit den Steuerleitern 70 verbunden. Die transistors 20, beispielsweise der Gruppe Gl, ange- von einem nicht gezeigten Impulsgenerator kommenlegt, dann wird dieser Transistor in die Sättigung den, an die Wählleitungen 76 angelegten Impulse geschaltet, wodurch sein Emitter-Kollektor-Wider- haben eine größere Amplitude als die an den Samstand sehr klein wird. Dadurch erhöht sich der Strom 35 melleiter 66 angelegten Impulse. Wird ein positiver durch die Thyristoren 22, die mit diesem Transistor Impuls an eine Wählleitung 76 angelegt, dann wird verbunden sind, wodurch die Schwellwertspannung die zugeordnete Diode 72 gesperrt,
   erreicht wird, so daß ihr Arbeitspunkt auf den In ähnlicher Weise wie im Zusammenhang mit Punkt D verschoben wird. Diese Thyristoren arbeiten dem Thyristoren verwendenden Ausführungsbeispiel nun in ihrem niedrigen Impedanzbereich, so daß 40 der F i g. 1 und 2 beschrieben, werden, wenn alle durch die Widerstandselemente 24 hohe Ströme Gruppenwähltransistoren 68 gesperrt sind, alle Halbfließen können. Die dabei entstehende Wärme wird leiterelemente 62 in einen Zustand 10' hoher Impefür den Druckvorgang ausgenützt. Der Punkt D in danz geschaltet. Wird ein Impuls an eine bestimmte F i g. 1 stellt den Schnittpunkt der Arbeitswiderstands- Wählleitung 76 angelegt, dann wird an dem zugeordgeraden mit der Spannung/Strom-Kennlinie dar. Die 45 neten, mit einem geöffneten Gruppenwähltransistor Thyristoren einer Gruppe können parallel ange- verbundenen Halbleiterelement 62 die Durchbrachsteuert werden. spannung überschritten, wodurch das Halbleiterele-

   Wenn die ausgewählten Thyristoren der Gruppe ment 62 in einen Zustand 12' niedriger Impedanz Gl geöffnet sind, wird die Spannung an den Wähl- geschaltet wird. Anschließend kann der an die zugeleiter 58 und an der Basis 42 des Gruppenwähltran- 50 ordnete Wählleitung 76 angelegte Impuls entfernt sistors 20 der Gruppe G1 abgeschaltet. Es bleibt ein und der zugeordnete Gruppenwähltransistor 68 ge-Strompfad vom Sammelleiter 56 durch die ausge- sperrt werden. Die Spannung am Kollektor 80 bleibt wählten Widerstandselemente 24, die dazugehörigen durch die Zenerspannung der Zenerdiode 78 erhal-Thyristoren 22 und über die zugeordnete Zenerdiode ten, so daß durch die Widerstandselemente 64 und 32 nach Masse erhalten. Es folgt die Ansteuerung der 55 die Halbleiterelemente 62 so lange ein Strom fließt, Gruppe G 2 in der gleichen Weise, wie bereits für bis die Spannung nach Ansteuerung aller Gruppen die Gruppe G1 beschrieben. Ebenso werden nach- Gl bis G 4 vom Sammelleiter 66 abgeschaltet wird, einander alle folgenden Gruppen angesteuert. Die wodurch alle Halbleiterelemente 62 in ihren Zustand wahlweise Erregung der zugeordneten Thyristoren 22 10' hoher Impedanz zurückkehren,
   erfolgt während der Zeit, in der der zugeordnete 60 An Stelle der im vorangegangenen beschriebenen Gruppenwähltransistor 20 angesteuert wird. Der Thyristoren 30 und der Halbleiterelemente 62, kön-Zeitabschnitt, während dem die Thyristoren 22 geöff- nen auch andere geeignete Bauelemente verwendet net bleiben, ist bedeutend größer als die zur An- werden, beispielsweise lichtgesteuerte Gleichrichter, steuerung eines Thyristors erforderliche Zeit, so daß

   alle Thyristoren 22 des Thermodruckers praktisch 65 Patentansprüche:
   gleichzeitig geöffnet werden. Nach Ansteuerung der

   letzten Gruppe G 4, wird die Spannung des Sammel- 1. Elektronische Steuerschaltung für das Einleiters 56 abgeschaltet und der durch die Thyristoren schalten ausgewählter Strompfade für die matrix-

   artig angeordneten Widerstandselemente eines Thermodruckkopfes entsprechend dem jeweils abzudruckenden Zeichen, dadurch gekennzeichnet, daß die in Gruppen (Gl bis G 4) unterteilten Widerstandselemente (24) jeweils mit einem steuerbaren Gleichrichter (22) in Reihe geschaltet sind und jeder Gruppe (Gl bis G 4) ein Transistor zugeordnet wird, dessen Emitter-Kollektor-Strecke (36, 38) eine Zenerdiode (32) parallel geschaltet ist, so daß durch erste Impulse die steuerbaren Gleichrichter (22) leitend werden und durch einen weiteren Impuls der jeweilige Transistor einen Strompfad von einer Spannungsquelle über die Widerstandselemente (24), die steuerbaren Gleichrichter (22) und die Emitter-Kollektor-Strecken (36, 38) schließt, wobei nach der Sperrung des Transistors der Strompfad über die Zenerdioden (32) so lange aufrechterhalten bleibt, bis die Spannungsquelle abgeschaltet wird.
2. 2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Gleichrichter (22) Thyristoren sind, deren Anoden-Kathoden-Strecken mit den Widerstandselementen (24) in Reihe geschaltet sind, wobei Impulse über die Wählleiter (58) an die Steuerelektroden (28) der Thyristoren angelegt werden.
3. 3. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß steuerbare Halbleiterdioden (62, F i g. 4) verwendet werden, die durch Wählleitungen (76, Fig. 4), die über Dioden (72, F i g. 4) mit einer gemeinsamen Spannungsquelle verbunden sind, jeweils die einzelnen Widerstandselemente (64, F i g. 4) der Gruppen (G 1 bis G 4) auswählen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen