DE1964389A1

DE1964389A1 - Elektronisches Wiedergabegeraet

Info

Publication number: DE1964389A1
Application number: DE19691964389
Authority: DE
Inventors: Canion Joseph Rodney
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1968-12-31
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1970-07-23
Also published as: NL6916957A; CH504310A; FR2027415A1; SE355884B; GB1284939A; BE740852A; ES372686A1; BR6914548D0; JPS493209B1

Description

DR-INQ. "3'PL -INQ. M. JC. DIPC-PHYS. D R. DIPL.-PHVS, HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER A 37 682 b PATENTANWÄLTE IN STUT-TGART

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20. Oktober 1969 1964389

Texas Instruments Incorporated Dallas, Texas, U.S.A.

Elektronisches Wiedergabegerät

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Wiedergabegerät mit mehreren thermisch möglichst weitgehend isolierten Wiedergabeelementen, von denen jedes für sich vorzugsweise über einen Heizwiderstand elektrisch beheizbar ist» Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem Wiedergabegerät, das zur Darstellung verschiedener Zeichen geeignet ist.

Derartige Wiedergabegeräte,, insbesondere diejenigen, mit denen man auf wärmeempfindliches Papier drucken kann., sind in einem Punkt problematisch _s nämlich in der Aufreehterhaltung einer gleichmässigen Temperatur bei aufeinanderfolgenden Wiedergabe- bzw. Druck vorgängen ₉ um eine gleichmassige Wiedergabe bzw. eine gleichmässige Papierverfärbung zu erzielen. Dieser Punkt ist von grosser Bedeutung., besonders

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bei der Wiedergabe mehrerer Zeichen, bei der beispielsweise eine grosse Zahl von Wiedergabeelenentrastern nacheinander aktiviert werden, um eine vollständige Zeile auf einer Zeile zu drucken. Einen Einfluss auf die Temperatur der Wiedergabeelemente hat nicht nur die Raumtemperatur, sondern auch die Zahl der Aufheiζvorgänge pro Zeiteinheit für irgendein Wiedergabeeleir.entraster und die Form des darzustellenden Zeichens. Dabei ist der Einfluss der Umgebungstemperatur verhältnismässig gering. Beispielsweise werden aber häufig die letzten Zeichen in einer Zeile nicht so oft benötigt wie die am Zeilenanfang liegenden Zeichen, so dass diese sich schneller Aufheizen. Würde man nun der Druckvorrichtung bei jedem Druck^T/organg dieselbe Leistung zuführen, so würde schliesslich die Wiedergabe- bzw- Drucktemperatur eines Rasters von der Temperatur am Beginn einer Zeile bestimmt» Es ist aber einzusehen, dass die Anfangstemperatur stark ansteigt, je öfter das Raster zur Darstellung eines Zeichens benötigt wird.

Der- Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Wiedergabegerät der eingangs erwähnten kx-t so auszubilden, dass eine gleichmässige und überall ausreichende Wiedergabe- bzw. Drucktenper-atur gewährleistet ist, und gercäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass für jedes einseine oder jeweils eine Gruppe von Wiedergabeelementen jeweils ein Temperaturfühler vorgesehen £fc_s und dass eine mit dem Signal des Temperaturfühlers beaufschlagte Steuerschaltung zur Steuer rung der den Heizwiderständen suführbaren Leistung entsprechend diesem Temperatursignal vergessen ist, Zweckes Eimer weise erfolgt die Temperaturmessung/ vor jedfrir, einzelnen Druckvorgang; und nur für jeweils eise au einem Raster ϊϊ us aminen

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gefasste Gruppe von Wiedergabeelesnente.

Bei einen vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Steuerschaltung zur Auswahl der darzustellenden Zeichen vorgesehen, die gleichzeitig dazu dient_s die Temperaturüberwachungsvorrichtung in Zeichenraster auszuwäüen«, Am einfachsten ist es natürlich die einzelnen V/ie der gäbeelemente mit in ihnen gebildeten Heizwiderständen aufzuheizen, Man kann aber auch irgend ein anderes Schaltelement ₃ das sich bei Stromdurchgang erwärmt, heranziehen, beispielsweise den Kollektorbereich einen Transistors oder dergleichen.

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Weitere Einzelheiten und Merkmale-der Erfindung können den beigefügten Ansprüchen und/oder der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels entnommen werden; es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachten Draufsicht auf ein elektronisches Wiedergabegerät für Zeichen, das die erfindungsgemässen Merkmale aufweist;

Fig. 2 eine vergrösserte_; perspektivische Darstellung eines Teils des V/iedergabegeräts der Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltbild des erfindungsgemässen V/iedergabegeräts, das insbesondere die Temperaturkompensation erkennen lässt, und

Fig. H ein vereinfachtes Blockdiagramm der Fig. 3.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines erfindungsgemässen V/iedergabegeräts, der für die Darstellung von drei Blöcken zu jeweils vier Zeichen geeignet ist. Die Wiedergabeblöcke sind mit loa bis Io c bezeichnet, und jeder Block enthält vier Raster 12 a bis 12 d zur Darstellung jeweils eines Zeichens. Jedes Raster enthält wieder 5x7 V/iedergabeelemente E₁ bis E,j.j von denen jedes gegenüber den anderen durch Luft ringsum thermisch isoliert ist. Die V/iedergabeelemente sind ferner mittels eines Epoxyklebers l6 auf einer Keramikscheibe 1Ί befestigt, und die Epoxyschicht 16 hat den Vorteil, die Wiedergabeelemente auch gegenüber der Keramikscheibe thermisch zu isolieren. Schliesslich sitzt die Keramikscheibe auf einer V/ärmeableitplatte 17, die zweckmässigerweise aus einem gut leitenden Metall besteht.

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Wie noch gezeigt werden wird, wurden in jedem der Wiedergabeelemente E₁ bis E-,- durch Diffusion an der inneren Grenzfläche ein Transistor E mit einem mit dem Kolektor in Reihe geschalteten Heizwiderstand R gebildet, so dass diese Schaltelemente der Epoxyschicht l6 benachbart sind; an derselben Grenzfläche der WMergabeeleniente sind Dünnfilm-Schaltungen angeordnet, um die im Duffusionsverfahren gebildeten Schaltelemente miteinander zu einer integrierten Schaltung zu verbinden. Im einzelnen wird auf die Fig. 3 verwiesen, wo die Transistoren und Heizwiderstände dieselben Indizes wie die Wiedergabeelemente tragen.

Die Kollektoren aller Transistoren T. bis T,,- eines bestimmten

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Zeichenrasters sind über die jeweiligen Heizwiderstände an eine gemeinsame Kollektorspannungsleitung l8 angeschlossen, während alle Emitter der Transistoren T. bis T _ eines jeden Zeichenrasters 12 a bis 12 d an getrennte, jedoch für jedes Zeichenraster gemeinsame Emitterleitungen 2o a bis 2o d angeschlossen sind. Jedes Zeichenraster kann also dadurch getrennt aktiviert werden, dass man die zugehörige Emitterleitung 2o a bis 2o d mit Masse verbindet. Ein Zeichenwahlschalter 22 sorgt dafür, dass stets nur eine der Emitterleitungen 2o a bis 2o d der drei Wiedergabeblöcke ausgewählt und an Masse angeschlossen wird, so dass gleichzeitig stets nur ein Zeichenraster aktiviert wird.

Die Basisanschlüsse der Transistoren aller einander entsprechenden Elemente aller Zeichenraster sind ebenfalls miteinander verbunden. So sind beispielsweise die Basisanschlüsse aller Transistoren T₁ der Zeichenraster 12 a bis 12 d in allen Wiedergabeblöcken Io an eine gemeinsame Basissteuerleitung C₁ angeschlossen, während beispielsweise die Basisanschlüsse

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aller Transistoren T.g mit einer Basissteuerleitung C_{1 R} verbunden sind usf. Gezeigt sind in Fig. 3 allerdings nur die Basissteuerleitungen C₁, C^ und C,^· Sämtliche Basissteuerleitungen C₁ bis C,^ führen zu einem gemeinsamen Zeichengenerator 24, der lediglich diejenigen Basissteuerleitungen an Spannung legt, die erforderlich sind, um die gewünschten Zeichen darzustellen, was durch die Aktivierung _t. ausgewählter Wiedergabeefemente im ausgewählten Zeichenraster erfolgt.

Bei einer typischen Betriebsart aktiviert der Zeichenwahlschalter 22 nacheinander die Zeichenraster von links nach rechts, indem er die gemeinsamen Emitterleitungen 2o η ' der Wiedergabeelemente aufeinanderfolgender Zeichenraster an Masse legt. In dem Zeitraum, ir/dem nun ein bestimmtes Zeichenraster zu einer Wiedergabe bereit ist, stellt der Zeichengenerator 24 die erforderliche positive Spannung an den Basissteuerleitungen C^ bis C^j- her, die ausgewählt werden müssen, um das gewünschte Zeichen an dem ausgewählten Zeichenraster zu erzeugen. So führt beispielsweise eine positive Spannung an der Basissteuerleitung C₁ dazu, dass der Transistor T^ leitet und infolgedessen das Wiedergabeelement E₁ über den Heizwiderstand R₁ beheizt wird. Diejenigen Wiedergabeelemente, deren Basissteuerleitungen auf Massepotential bleiben, bleiben infolgedessen abgeschaltet.

Wie die Fig. 4 zeigt, ist erfindungsgemäss ein Konstantstromgenerator 26 vorgesehen, der an die Basissteuerleitung C₁Q angeschlossen ist und währeiö eines ausserordentlich kurzen Äuswahlintervalls, das einem Druckvorgang vorausgeht, einen konstanten Strom abgibt. Dieser Sfcr-om verläuft über ede Basissteuerleitung C₁Q und die Basis-Eroitter-Strecke des

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Transistors T₁Q des vom Zeichenwahlschalter 22 ausgewählten Wiedergabeelements. Schliesst beispielsweise der Zeichenwahlschalter 22 die Emitterleitung 2o a des Wiedergabeblocks Io d an Kasse an, um das Zeichenraster 12 a des Wiedergabeblocks Io d zu aktivieren, so verläuft <fer in 'die Basissteuerleitung C^g abgegebene Konstantstrom des Generators 26 durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T.g des Zeichenrasters 12 a des Wiedergabeblocks Io d, weil die Emitterkreise der Transistoren Tg aller anderen Zeichenraster durch den Zeichenwählschalter 22 unterbrochen sind. Gemäss der Erfindung wird nun die Spannung auf der 3aßissteuerleitung C₁g der Temperatur der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T^g angepasst, d. h. es erfolgt gemäss der Erfindung eine Anpassung des Heizstromes an die Temperatur des aktivierten Zeichenrasters.

Wenn an den Anschluss 3¹J(S, Fig. § ) ein kurzer Äuswahlimpuls gelegt wird, so verstärkt ein Verstärker 28 die an der Basissteuerleitung C₁g liegende Spannung, und die verstärkte Spannung wird von einem Abfrage- und Speicherkreis 3o zwischengespeichert. Diese zwischengespeicherte Spannung wird anschliessend an den nicht-invertierenden Eingang eines ύ Verstärkers 32 gelegt, und zwar während eines Druckimpulses, der unmittelbar auf einen Auswahlimpuls folgt und an einen Anschluss 36 gelegt wird. Während der Dauer des Druckimpulses schaltet ein Schalter 38 einen Hauptstromregler ^o ein, der eine Spannung an die gemeinsame Kollektorleitung l8 legt, deren Höhe in einen vorgegebenen Verhältnis zu der im Speicherkreis 3o gespeicherten Spannung steht. Der Grund hierfür ist in einer Rückkopplungsleitung ¹H zu sehen, die vom Hauptstroir.regler 4o zum invertierenden Eingang des Verstärkers 32 führt. Während der Dauer des Druckvorganges

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wird auch der Zeichengenerator 24 aktiviert, so dass er an die richtigen Basissteuerleitungen C₁ bis C₅₅ eine positive Spannung legt und damit das gewünschte Zeichenraster 12 a ein bestimmtes Zeichen erzeugen kann.

Die in Fig. 4 als vereinfachtes Blockschaltbild gezeigte Schaltung soll nun anhand der Fig. 3 im einzelnen erläutert werden: Einander entsprechende Komponenten sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen worden. Wie die Zeichnung erkennen lässt, enthält der Konstantstromgenerator 26 einen Transistor 42, der in Abhängigkeit vom Zustand eines Schalttransistors 44 leitend ist oder sperrt., Im leitenden Zustand gibt der Transistor 42 einen- konstanten Strom ab, und* zwar infolge eines an seine Basis angeschlossenen Spannungsteilers, so dass die Spannung auf der Basissteuerlatung C₁Q durch den Spannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des aktivierten Transistors T₁Q bestimmt, wird. Diese? Spannung/nimmt also mit einer Temperaturzunahme ab, und zwar mit ungefähr o,o2 V pro ⁰C.

Die Spannung auf der Basissteuerleitung C₁Q wird auch an den Eingang 46 des Verstärkers 28 gelegt, dessen Offset-Sparinung durch ein Potentiometer 48 in der üblichen Weise eingestellt werden kann. Infolgedessen ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 28 proportional zur Spannung auf der Basissteuerleitung C₁Q, und diese Ausgangsspannung wird an die Basis eines Transistors 52 gelegt, und zwar über einen Widerstand 50, und ausserdem liegt sie über diesen Widerstand und eine Diode 55 auch an der Basis eines Transistors 54. Die Transistoren 52 und 54 bilden ein komplementäres Schalterpaar zum Auf- und Entladen eines Speicherkondensators 64 im eingeschalteten Zustand. Die Diode 55 erzeygt einen Spannungsabfall zur Eliminierung eines Totpunkts am Ort der Spannungskreuzung.

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Die Transistoren 52 und 54 werden durch das Komplement des Auswahlimpulses leitend gemacht, das ein Inverter-Verstärker 56 abgibt und an die Basis eines Schalttransistors 58 legt. Dadurch werden die Transistoren 58, 60 und 62 sperrend, die Transistoren 52 und 54 leitend_/und die Ausgangsspannung des Verstärkers 28 lädt den Speicherkondensator 64 auf. Die Spannung an diesem Kondensator wird während des nachfolgenden Druckvorgangs gespeichert, nachdem die Transistoren 52 und 54 sperrend wurden.

Die Spannung des Kondensators 64 wird an den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 32 gelegt, dessen. Ausgang über eine Zenerdiode 66 und eine weitere Diode 68 an die Basis eines Transistors 7 ο eines Transistorpaars 7o,72 geführt ist; diese beiden Transistoren gehören zum Hauptstromregler Ho. Wenn ein Druckimpuls nun an den Anschluss 36 gelegt wird, macht ein Inverter*-Verstärker 74 einen Transistor 76 sperrend, so dass die Transistoren 7o und 72 durch das Ausgangssignal des Verstärkers 32 leitend gemacht werden können. Die an die gemeinsame Kollektorleitung 18 gelegte Spannung wird infolgedessen auf einem Wert gehalten, der in einem vorgegebenen Verhältnis zu der vom Kondensator 64 gespeicherten Spannung steht, und zwar infolge einer Rückführschleife, die Widerstände 78 und 80 enthält und zum nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 32 geführt ist.

Infolgedessen wird die Spannung und deshalb auch die Leistung, die an die vom Zeichengenerator 24 ausgewählten Wiedergabeelemente eines aktivierten Zeichenrasters gelegt wird, entsprechend der Temperatur des in. der Mitte des jeweiligen Rasters angeordneten Wiedergabeelementes E^g gesteuert, und zwar wird die Temperatur unmittelbar vor einem Druckvorgang

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abgefühlt, so dass ein Druckiir.puls vorgegebener Länge zu einer gleichmässigen Temperatur der ausgewählten Vfieäergabeelemente führt, unabhängig von der Temperatur des Zeichenrasters vor dem Druckvorgang. Dieser Schritt wird für jedes Zeichenraster unmittelbar vor jeden Druckvorgang wiederholt.

Es ist selbstverständlich, dass nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, so dass verschiedene Abänderungen möglich sind, ohne dass man den Grundgedanken der Erfindung, verlässt.

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Claims

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Patentansprüche:

Ϊ. Elektronisches Wiedergabegerät mit mehreren thermisch voneinander möglichst weitgehend isolierten Wiedergabeelementen, von denen jedes für sich vorzugsweise über einen Heizwiderstand elektrisch beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes einzelne oder jeweils eine Gruppe von Wiedergabeelementen jeweils ein Temperaturfühler vorgesehen ist, und dass eine mit dem Signal des Temperaturfühlers beaufschlagte S.teuerschaltung zur Steuerung der den Heizwiderständen zuführbaren leitung entsprechend diesem Teroperatursignal vorgesehen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Gruppe von Wiedergabeelementen um jeweils ein an einem Element dieser Gruppe angebrachter Temperaturfühler vorgesehen ist.

3« Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperaturfühler ein Halbleiter-Diodenübergang vorgesehen ist, der mit dem Heizwiderstand thermisch gekoppelt ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Diodenübergang Teil eines den Stromfluss durch den Heizwiderstand steuernden Transistors ist.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Steuerschaltung einen schliessbaren Kreis für den Diodenübergang zur Ermittlung der Temperatur des letzteren aufweist.

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6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Diodenübergang die Basis-Emitter-Strecke des Transistors ist, und dass der Heizwiderstand mit dem Kollektor dieses Transistors in Serie liegt.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektoren aller Transistoren der Wiedergabeelemente über die Heizwiderstände an an eine gemeinsame Kollektorleitung angeschlossen sind, dass die Basisanschlüsse von Transistoren einander entsprechender Wiedergabeelemente verschiedener Wiedergabeelementgruppen zusammengeschaltet sind, und dass die Emitter der Transistoren einzeln und wahlweise an eine EmitterpotentialgueHe anschliessbar sind.

8. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet„ dass die Steuerschaltung einen Spannungsspeicher zur Speicherung einer zur Temperatur eines Wiedergabeelements während eines Messintervalls proportionalen Spammng enthält, und dass die von dieser Steuerschaltung in einem auf da: Messintervail folgenden Heizintervall abgegebene Heisialf t'ang proportional zum gespeicherten Sp^anungswert ist.

9. Gerat nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergabeelemente zu Rastergruppen zusasTc^ngefasst sind.

lo. Gerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Rasterwähler (22) zum selektiven Aktivieren eines ausgewählten Rasters durch dessen Anschluss sowie den Anschluss seines

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Temperaturfühlers an eine Speisespannung, sowie durch einen Dekodierer (24) zur Dekodierung elektrischer Signale, die Zeichen darstellen, in einer Weise, dass die dem Dekodierer nachgeschalteten Wiedergabeelemente der Form des darzustellenden Zeichens entsprechend aufheizbar sind.

11. Gerät.nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperatursignal der Spannungsabfall an der Basis-Emitterstrecke des Transistors ist.

12. Gerät nach den Ansprüchen Io und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rasterwähler (22) im Emitterkreis eines jeden Transistors liegt.

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