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Verfahren zur Steuerung eines thermischen Druckkopfs Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines thermischen Druckkopfs, bestehend aus
Heizelementen, die in einer in Zeilen und Spalten gegliederten Matrix angeordnet
sind, wobei jeweils alle Heizelemente einer Zeile bz-. einer Spalte gleichzeitig
angesteuert werden.
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Bei thermischen Druckköpfen mit einer Vielzahl von Heizelementen ,
z. Esp. Widerstandsheizelementen, werden diese gewöhnlich untereinander elektrisch
in einer Matrix verbunden, um die Anzahl der Anschlüsse und Betriebsstufen zu verringern.
So können z. Bsp. in einer 5 x 9 Matrix mit insgesamt 14 Anschlüssen (5c 9) 45 Heizelemente
miteinander verbunden sein. Ein Nachteil der Matrix -Anordnung besteht darin, daß
es nicht möglich ist, ein einzelnes, ganz bestimmtes Heizelement anzusteuern und
zu erhitzen. Angesteuert rerden können jeweils nur eine Zeile und/oder eine Spalte
der Matrix, so daß sämtliche darin angeordneten Heizelemente beaufschlagt werden.
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Normalerweise wird eine Zeile (oder eine Spalte) während der gesamten
Zeitdauer angesteuert und beaufschlagt, welche erforderlich ist, um das benutzte
Wärmedruckpapier zu
sch"arzen. Diese Zeitdauer kann z.Bsp. 12 ms
betragen. Um das Ansteuern ausgerählter Heizelemente zu ermöglichen, wird eine Zeile
ebenso oft, wie Spalten vorhanden sind, angesteuert, bz. es wird eine Spalte so
oft angesteuert, wie Zeilen vorhanden sind. In einer 5 x 9 Matrix beträgt demnach
die gesamte Zeit zum Drucken eines Buchstabens 5 oder 9 mal die erforderliche Errärmzeit,
also z.Bsp.
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60 oSer 108 ms bei einer Erwärmzeit von 12 ms. Diese Zeiten sind im
allgemeinen zu lang für gute Rechenautomaten.
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Ein bekanntes Verfahren zur Beschleunigung der Druckgeschwindigkeit
besteht darin, die Heizelemente jeweils z"-ar für kürzere Zeit, aber mit einer höheren
Eingangsleistung zu beaufschlagen. Dies bringt aber den Nachteil mit sich, daß die
Heizelemente stark belastet werden und deshalb leicht zu Bruch gehen oder sich in
der Qualität verschlechtern. Diese negativen Auswirkungen sind vermutlich darauf
zurUckzuführen, daß die Temperatur im Inneren der Heizelemente bei stärkerer Eingangsleistung
einen höheren Nltert erreicht, selbst wenn der Farbstoff im Papier nur dieselbe
Temperatur erreicht wie bei einer Erwärmung der Heizelemente mit niedrigerer Eingangsleistung
während einer längeren Zeitspanne.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidurch des vorgenannten
Mangels die Druckgeschwindigkeit zu ve-größern, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die zum Aufheizen bestimmter Heizelemente erforderliche Ansteuerzeit
bestimmter Zeilen und Spalten in Intervalle unterteilt rird, zwischen denen andere
Zeilen und Spalten angesteuert werden.
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Es versteht sich, daß die Erfindung Anwendung finden kann auf alle
Arten von Heizelementen, also sowohl herkömmliche Widerstandsheizelemente als auch
Widerstandselemente des PTC-oder VDR-Typs. Dabei spielt es auch keine Rolle, ob
die Heizelemente z.Bsp. in einer Di;Lnnfilmtechnik, Dickfilmtechnik,
Halbleitertechnik
oder einer anderen Technik hergestellt rorden sind.
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Durch die Erfindung wird das Abtasten der Druckvorrichtung sehr ähnlich
dem eines Bildschirms. Außerdem ist durch Umprogrammierung eines und desselben MOS-Schaltkreises
die Möglichkeit gegeben, entweder einen anzeigenden oder drukkenden Rechner zu erhalten.
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Das schnelle Abtasten der Zeilen und Spalten kann auch dazu benutzt
werden, eine Schalttafel abzutasten. Voraussetzung ist natürlich, daß das Abtasten
schnell genug erfolgt, um sicherzustellen, daß jeder einzelne Schalter wenigstens
einmal innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls abgetastet wird, welches der normalen
Zeitdauer entspricht, während relcher ein Schalter oder eine Taste innerhalb einer
Tastatur niedergedrückt ist.
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Die Erfindung rird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Beispiel einer Matrix, Fig. 2a ein Zeitdiagramm
einer herkömmlichen Ansteuerung der Heizelemente der Matrix nach Fig. 1, Fig. 2b
ein Zeitdiagramm des Temperaturverlaufs eines gemäß Fig. 2a angesteuerten Heizelements,z.Bsp.
des Elements B2 nach Fig. 1, Fig. 3a Zeitdiagramme entsprechend Fig. 2a und 3b und
2b, jedoch bei einer Ansteuerung der Heizelemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Die in Fig. 1 als Beispiel gezeigte einfache Matrix hat
errärmt
sechs Heizelemente, von denen die in der Zeichnung durch Punkte angedeuteten, an
den Schnittpunkten der Zeilen A und B und der Spalten 1, 2 und 3 angeordneten Heizelemente
nachstehend als A7, A2, B2 und B3 beseichnetwerden.
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Nach der herkömmlichen Ansteuertechnik werden zunächst die Zeile A
und die Spalten 1 und 2 angesteuert, so daß die Heizelemente an den Schnittpunkten
Al und A2 erhitzt werden. Nachdem die gewünschte Temperatur erreicht worden ist,
werden danach die Zeile B und die Spalten 2 und 3 angesteusert, so daß die an den
Schnittpunkten angeordneten Heizelemente B2 und B3 erhitzt werden. Fig. 2b zeigt
die Temperatur des Heizelements B2, wenn die Steuerung gemäß Fig. 2a erfolgt. Erfindungsgemäß
werden die Heizelemente, wie in dem Zeitdiagramm nach Fig. 3a dargestellt, angesteuert,
d.h. es rird eine Art Multiplex-Steuerung benutzt. Dabei wird alternierend zwischen
Ansteuer-Intervalle der Zeile A die Ansteuerung der Zeile B eingeschoben. Entsprechend
wird auch die Ansteuerung der Spalten 1 und 3 alternierend betrieben, so daß jeweils
das richtige Heizelement in der Matrix erhitzt wird. Die Spalte 2 kar, wie gezeigt,
kontinuierlich angesteuert werden, da beide Heizelemente in dieser Spalte erhitzt
werden.
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Wie aus Fig. 3a hervorgeht, werden im ersten Zeitintervall die Zeile
A und die Spalten 1 und 2 angesteuert, so daß die Erwärmung der Heizelemente an
den Schnittpunkten Al und A2 beginnt. Bevor jedoch deren erforderliche Endtemperatur
erreicht wird, wird dieses Ansteuern unterbrochen und statt dessen werden die Zeile
B und die Spalten 2 und 3 angesteuert. Dadurch steigt die Temperatur in den Heizelementen
an den Schnittpunkten B2 und B3. Nach einer gerissen Zeit, welche dem Zeitintervall
entspricht, während dessen Al und A2 angesteuert wurden, wird auch die Beaufschlagung
von B2 und B3 wieder unterbrochen, und die Zeile A so in die Spalten 1 und 2 werden
erneut angesteuert. Dadurch wird die Erwärmung der Elemente A1 und A2 fortgesetzt,
obgleich sie in diesem Zyklus bei einer etwas niedrigeren
Temperatur
beginnt, als derjenigen, bei welcher die vorhergehende Erwärmung aufgehört hat,
da sich die Heizelemeute in der Zeit, in welcher B2 und B3 angesteuert wurden, etwas
abgekühlt haben. Auf diese Weise wird die Ansteuerung der Heizelemente Al und A2
einerseits und B2, B3 andererseits ständig alternierend fortgesetzt. Wenn die Heizelemente
die vorbestimmte Endtemperatur erreicht haben, sird dieser Zyklus unterbrochen und
ein neuer Ansteuerzyklus beginnt.
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vig. 3b zeigt den Temperaturverlauf des Heizelements am Schnittpunkt
B2 im Verlauf des Ansteuerverfahrens nach Fig. 3a. Wie ersichtlich, folgt die Temperatur
des Heizelements einer Kurve, die alternierend steigt und fällt, bis eine vorbestimmte
Endtemperatur erreicht ird. Es ist somit durch Erwärmung der Heizelemente vrährend
kurzer Intervalle möglich, ohne Beschädigung der Heizelemente die Eirrnsleistung
so stark zu erhöhen, daß die Endtemperatr -<ch einer Zeit erreicht wird, die
insgesamt nicht länger ist, als bei dem herkömmlichen Verfahren nach Fig. 2a. Das
Drucken der Zeilen A und B dauert also insgesamt nicht länger als vorher der Druckvorgang
für nur eine dieser Zeilen.