DE2540686A1

DE2540686A1 - Drucker und verfahren zu seinem betrieb

Info

Publication number: DE2540686A1
Application number: DE19752540686
Authority: DE
Inventors: Albert W Kovalick
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1974-09-23
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1976-04-01
Also published as: US3934695A; JPS5928849Y2; JPS5524432B2; DE2559563A1; JPS5159641A; IT1047502B; CA1059578A; DE2540686C2; HK27079A; GB1503970A; JPS58125037U

Description

Case 902 11. September 19 75

BL/ps

Hewlett-Packard Company

DRÜCKER UND VERFAHREN ZU SEINEM BETRIEB

Die Erfindung betrifft einen Drucker und ein Verfahren zu seinem Betrieb gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8.

Bei der Entwicklung von Druckern ist es allgemein wichtig, darauf zu achten, daß die gedruckten Zeichen einheitlich gute Klarheit und Kontrast aufweisen und zwar sowohl in Bezug auf das Medium, auf das sie gedruckt werden, als auch untereinander. Wird ein mit einer Punktmatrix arbeitender thermischer Drucker mit Batterie betrieben, kann diese Zeichengualität von Zeichen zu Zeichen und von Zeit zu Zeit als Funktion der Konfiguration der Punktmatrix und/oder der BatterieSpannung variieren.

Bei der thermischen Drucktechnik wird ein beweglicher Druckkopf mit sieben Widerstandselementen ("Punkten") benutzt, die auf dem Kopf spaltenartig übereinander angeordnet sind und die auf der Oberfläche von wärmeempfindlichem Papier konzentrierte Hitze erzeugen, wenn ihnen Energie zugeführt wird. Wie in Fig. 1a dargestellt ist, werden die Zeichen auf dem Papier dadurch geformt, daß Punkte 1 bis 7 selektiv angesteuert werden, wenn sich der Druckkopf 10 mit geringem Abstand über das Papier bewegt. Jedes Zeichen weist ein Punktmuster auf, das aus einer 5 χ 7-Punktmatrix ausgewählt ist.

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Wie in Fig. 1A dargestellt ist, werden zu den Zeitpunkten t. und t- maximal vier Punkte des Kopfs erhitzt, wenn ein typischer thermischer 7-Punkt-Druckkopf gemäß Fig. 1B eine "8" druckt. Zum Zeitpunkt t„ werden alle sieben Punkte angesteuert, wenn derselbe Kopf eine"1" druckt. Parasitäre Verluste, wie sie z.B. durch Rückleitung und Innenwiderstand der Batterie entstehen, verringern die Energiemenge, die jedem Punkt zugeführt wird. Diese Verringerung ist eine Funktion der Anzahl der gleichzeitig angesteuerten Punkte. Die Verluste steigen nämlich mit der Anzahl der gleichzeitig mit Energie versorgten Punkte. Der Druckkontrast ist daher bei einer "8" besser als bei einer "1", da beim Drucken einer "8" weniger Punkte gleichzeitig angesteuert werden. Für eine gute Druckqualität sollte der Punktkontrast von Zeichen zu Zeichen gleichförmig sein, unabhängig von dem Punktmuster der Zeichen.

Die Größe der den Punkten zugeführten Energie und damit der erzeugten Hitze ist eine Funktion der Batteriespannung. Je mehr Punkte die Batterie zum Drucken eines Zeichens versorgen muß, desto mehr sinkt ihre Spannung ab. Außerdem sinkt die Batteriespannung im Laufe des Betriebes auch einfach dadurch ab, daß sich die in ihr gespeicherte Energie erschöpft. Mit dem Absinken der Batteriespannung verschlechtert sich die Druckqualität der Zeichen da die Punkte die Hitze ungleichförmig von Zeichen zu Zeichen erzeugen. Die parasitären Verluste, die durch den Batterieinnenwiderstand und den Kontakt- und Leitungswiderstand entstehen, sollten möglichst klein gehalten werden, da sie Energie verbrauchen, die eigentlich dem Druckkopf zugeführt werden sollte. Wesentlich· sind diese Verluste, wenn der Drucker Teil eines Taschenrechners ist und die Batterie klein ist. Zur Verringerung des Innenwiderstandes der Batterie ist jedoch typischerweise eine größere Batterie notwendig. Kontakt- und Leitungswiderstände können auch nicht beliebig reduziert werden, ohne daß auf Miniaturisierung verzichtet wird, die Kopfgeometrie verändert wird oder die Her-

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Stellungskosten stark ansteigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drucker bzw. ein Verfahren zu seinem Betrieb zu schaffen, mittels welchem auch bei kleiner Batterie und verlustbehafteten Zuleitungen eine gleichmäßig gute Druckqualität erreichbar ist. Die Lösung dieser Aufgabe ist in den nebenge- ordneten Ansprüchen gekennzeichnet.

Dadurch, daß der Zeitpunkt und die Zeitdauer der Ansteuerung jedes Punktes in Bezug auf die Bewegung des Druckkopfes gesteuert wird, werden einerseits parasitäre Verluste reduziert und andererseits die Lebensdauer der Batterie verlängert und die Druckqualität der Zeichen verbessert. Der Zeitpunkt zu welchem die einzelnen Punkte angesteuert werden wird durch einen Schrägstellungsgenerator gesteuert, der ein umlaufendes Schieberegister nebst zugehöriger Steuerlogik enthält. Der Schrägstellungsgenerator steuert die spaltenartig übereinander stehenden Punkte im Druckkopf durchlaufend aufeinanderfolgend im zu bildenden Zeichenmuster an, wodurch die Anzahl der gleichzeitig angesteuerten Punkte verringert wird. Da weniger Punkte gleichzeitig angesteuert werden, ist der jeweilige Momentanstrom von und zur Batterie geringer , und die entsprechenden Verluste sind kleiner. Das sich ergebende Zeichen wird entsprechend der Bewegung des Druckkopfes schräggestellt.

Die Zeitdauer der Ansteuerung eines Punktes wird durch einen Generator für veränderliehe Einschaltzeit gesteuert, der eine Kondensatorladeschaltung und einen Komparator aufweist. Dadurch, daß die Einschaltzeit des den Punkten zugeführten Signals invers zur Veränderung der Batteriespannung geändert wird, ist die Temperatur, die jeder Punkt bei Ansteuerung erreicht für einen größeren Batteriespannungsbereich im wesentlichen gleich. Es wird also für eine größere Variationsbreite der Batteriespannung eine im wesentlichen

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gleichförmige Druckqualität sichergestellt.

Die Kombination der beiden Steuerschaltungen führt zu einer im wesentlichen gleichförmigen Druckqualität der Zeichen und verbessert den Wirkungsgrad des Untersystems des thermischen Druckkopfes, indem den Punkten des Druckkopfes mehr Nutzenergie zugeführt wird. Außerdem wird die nutzbare Lebensdauer der Batterie durch die Kompensation von deren Spannung verlängert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1A einen typischen Zeichendruck in einer 5 χ 7-Punktmatrix durch einen typischen thermischen Drucker mit beweglichem Kopf gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 1B ein Blockschaltbild eines typischen beweglichen thermischen Druckkopfes mit sieben Punkten;

Fig. 2A eine Logikschaltung eines Zeichenschrägstellungsgenerators entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2B ein Zeitfolgediagramm der den Punkten des Druckkopfes zugeführten Energie bei Benutzung des Schrägstellungsgenerators gemäß Fig. 2A;

Fig. 2C ein in einer 5 χ 7-Punktmatrix von einem Drucker mit einem Schrägstellungsgenerator gemäß Fig. 2A gedruckten Zeichens;

Fig. 3 ein Zeitfolgediagramm der den Punkten des Druckkopfes zugeführten Energie zum Drucken des schräggestellten Zeichens "1" gemäß Fig. 2C;

Fig. 4 im Vergleich die Zeiten, die typische Druckkopfpunkte benötigen, um bei verschiedenen Batteriespannungen die gleiche Arbeitstemperatur zu erreichen;

Fig. 5A das Schaltbild eines Einschaltzeitgenerators gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

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Fig. 5B ein Zeitfolgediagramm der Ausgangsspannung und der Eingangsspannung des Einschaltzeitgenerators gemäß Fig. 5A im Vergleich mit der Spannung an dessen Kondensator 504;

Fig. 5C eine Kurve, die die prozentuale Einschaltzeit des Punktansteuerungssignals als Funktion von der Batteriespannung darstellt.

Fig. 6A eine logische Schaltung eines thermischen Druckersystems mit einem Zeichenschrägstellungs- und einem Einschaltzeitgenerator gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
und

Fig. 6B ein Zeitfolgediagramm der im Druckersystem nach Fig. 6A benutzten Steuersignale.

Der in Fig. 2A dargestellte Schrägstellungsgenerator enthält ein umlaufendes Schieberegister (SR) 201, Inverter 202 bis 205, NOR-Glieder 206 bis 208, Flipflops 209 bis 211 und UND-Glieder 212 bis 219. SR 201 arbeitet als Ringzähler, in welchem eine eins nach jeweils fünf Taktimpulsen von links nach rechts verschoben wird und dann zurück in einen Serieneingang gegeben wird. Die NOR-Glieder 206 bis 208 und die Inverter 202 bis 205 codieren die Ausgangssignale der Ausgangsanzapfungen von SR 201. Dadurch werden die in Fig. 2B dargestellten Zeitfolgesignale erhalten. Diese Signale werden dann mit Punktmatrixdaten aus einem Festwertspeicher (ROM) in den Druckbefehl-UND-Gliedern213 bis 219 verknüpft.Deren Ausgangssignale sind die Befehlssignale für die Punktansteuerung, die den Eingängen der Punktansteuerungen zugeführt werden. Dabei ist zu beachten, daß bei jedem Umlauf von SR 201 eine Zeichenspalte gedruckt wird. Die Umlaufgeschwindigkeit von SR 201, die gleich der Wiederholfrequenz der Ausgangssignale ist, legt daher zusammen mit der Vorschubgeschwindigkeit des Kopfes den Abstand zwischen den Spalten eines Zeichens fest.

Bei Schrägstellung um einen Punkt fallen die Zeitgabesignale für die Punkte 1 und 7 zeitlich zusammen,- wie in Fig. 2B dar-

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gestellt ist. Eine detailliertere Beschreibung der Steuerung der Zeichenschrägstellung wird weiter unten gegeben. Die Flipflops 2O9 bis 211 halten die Daten auf der 5., 6. und 7. Leitung fest, da der Druck der nächsten Spalte in der 5x7-(Spalten χ -Zeilen-)Matrix beginnt bevor der Druck der jeweiligen Spalte beendet ist. Dieses Überlappen der Spaltendaten ist in Fig. 2B dargestellt, wo die Signale 1, 2 und 3 der nächsten Punktspalte sich mit den Signalen 4, 5 und 6 der vorherigen Punktspalte überlappen. Es können daher Teile von mehr als zwei Punktspalten in der Matrix gleichzeitig gedruckt werden.

Fig. 2A zeigt auch die schematische Schaltung der sieben untereinander gleichen Punktansteuerungen. Widerstände 301 bis 307 stellen die Heizwiderstände der auf dem Druckkopf 30 angeordneten Punkte dar. In der Punktansteuerung 31 ist z.B. die Basis eines Transistors 313 mit einem Basiswiderstand 312 verbunden, und der Kollektor ist mit dem Heizwiderstand (Punkt) 301 verbunden. Der Emitter liegt an Masse. Der Transistor 313 ist so gewählt, daß er bei Sättigung eine niedrige Kollektor-Emitter-Spannung V_,„ hat. Wenn das Ausgangssignal eines der UND-Glieder 212 bis 219 (d.h. ein Punktansteuerungsbefehl) der Basis des Transistors 213 über den Widerstand 312 zugeführt wird, geht der Transistor 313 in die Sättigung, und durch den Punkt wird Strom geleitet, was zur Hitzeerzeugung führt.

Im Betrieb werden die sieben Punkte von oben nach unten (d.h. von 1 bis 7) aufeinanderfolgend abgetastet. Dies erfolgt entsprechend der Zeitfolge der in Fig. 2B dargestellten Punktans teuerungsbe fehle im Muster des zu erzeugenden Zeichens, während der Druckkopf 30 mittels eines Motors 40 über das Papier geschoben wird. Das Zeichenmuster wird durch die Zeichendaten von einem Zeichengenerator festgelegt. Wie in Fig. 2C dargestellt ist, werden auf dem Papier schräggestellte Zeichen gebildet. In Fig. 3 ist die Zeitfolge der Punktansteuerungsbef ehle dargestellt, mittels welcher das schräggestellte Zeichen "1" gemäß Fig. 2 gebildet wird. Die Zeitfolge

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der Befehlssignale bestimmt in Verbindung mit der Vorschubgeschwindigkeit des Kopfes die Schrägstellung des Zeichens. Für eine Schrägstellung des Zeichens um einen Punkt von der Oberseite bis zur Unterseite (d.h. wenn die Punkte 1 und 7 senkrecht übereinander liegen) beträgt die Periode des Befehlssignals 5ms, wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Kopfes 3,38 cm/sec beträgt.

Die Wahl einer Schrägstellung um einen Punkt stellt einen Kompromiß zwischen der Verringerung der parasitären Verluste, dem logischen Schaltungsaufwand für die Erreichung der Schrägstellung und dem ästhetischen Erscheinungsbild der gedruckten Zeichen dar. Bei einer Schrägstellung um einen Punkt werden zu jedem Zeitpunkt im Durchschnitt weniger als vier Punkte angesteuert. Der Momentanstrom wird dadurch allgemein gesenkt, was zu einer entsprechenden Verringerung der parasitären Energieverluste führt. Da der der Batterie entnommenen Momentanstrom kleiner ist, wird auch der Spannungsabfall am unvermeidlichen Batterieinnenwiderstand verringert. Somit wird auch die von der Batterie einer zugeordneten Rechnerelektronik zugeführte Spannung weniger durch den Betrieb des Druckers beeinträchtigt.

Die Schrägstellung der Zeichen kann auch dadurch erzielt werden, daß das Papier relativ zum Druckkopf bewegt wird oder daß beide möglichen Bewegungsarten kombiniert werden. Die Vorteile des Schrägstellens sind immer dann erreichbar, wenn eine Relativbewegung zwischen Druckkopf und Druckmedium vorhanden ist.

Zu beachten ist, daß das Konzept der Zexchenschrägstellung gemäß der vorliegenden Erfindung es möglich macht, alle sieben Treibertransistoren für die Punkte in einer integrierten Schaltung unterzubringen. Wie oben dargelegt wurde, könnten ohne Schrägstellung alle sieben Treibertransistoren gleichzeitig angesteuert werden. Die notwendigerweise entstehende momentane

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Gesamtverlustleistung aller sieben Treibertransistoren könnte zu einem Temperaturanstieg in der integrierten Schaltung führen, wodurch deren Zerstörung möglich würde. Die Zuverlässigkeit solcher Schaltungen ist im allgemeinen eine Funktion der Temperatur bei der sie zu arbeiten gezwungen sind. Durch die erfindungsgemäße Schrägstellung wird die momentane Verlustleistung wesentlich reduziert, wodurch entsprechend auch die im Betrieb erreichte Temperatur der Schaltung verringert wird und deren Aufbau als integrierte Schaltung praktikabel wird.

Die von den Punkten im Kopf erreichte Temperatur ist der Größe der angelegten Spannung und der Zeitdauer des Anlegens der Spannung proportional. Wie bereits erwähnt wurde, ist es für eine gleichförmige Druckqualität wesentlich, daß die Punkttemperatur von Zeichen zu Zeichen gleichförmig ist. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, kann die gleiche Temperatur mit verschiedenen Batteriespannungen erreicht werden, wenn eine niedrigere Spannung dem Punkt .länger zugeführt wird. Durch die Verwendung des in Fig. 5A dargestellten Einsehaltzeitgenerators kann die dem Punkt zugeführte Spannung zeitlich als Funktion der verfügbaren Batteriespannung verändert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5A und 5B gilt mit

CAV = iÄt,

wenn Kondensator 504 = 1 χ 10 , und AV = V_n^- ist:

V^(VREF ⁺ °-⁷⁾ ι

wobei V die Batteriespannung und 0.7 die Basisemitterspannung V_,„ des Transistors 501 ist. Daher gilt:

^{C X V}REF ^{X R} (1)

^VB - ^(VREF ^{+ 0}·⁷>

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Dabei ist At die Zeit die der Kondensator 504 braucht, um auf V_REp, aufgeladen zu werden und stellt die Veränderung der Einschaltzeit des den Punktansteuerungen zugeführten Befehlsignals dar. Wie weiter unten gezeigt ist, stellt At auch die Zeit dar, während der ein Schieberegister ähnlich dem SR 201 mit Einsen gefüllt wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispxel variiert die Batteriespannung V_ zwischen 3,3 und 4,2 V, was einer Veränderung von ungefähr 27% entspricht. Wenn der gewünschte Wert von At proportional der Veränderung von V_. wäre, könnte die Basis des Transistors auf Masse gelegt werden und V _p würde nur den Komparator 503 steuern. Jedoch stellt eine um 27% längere Zufuhr von 3,3 V im Vergleich zu 4,2 V eine unangemessene Zusatzzeit für die Erreichung der gleichen Temperatur durch den Punkt an der unteren Grenzspannung dar. Die Änderung von V_D muß daher eine größere

rs

Veränderung der Einschaltzeit für die den Punkten zugeführte: ι Energie erzeugen. Ein Verhältnis zwischen Einschalt- und Ausschaltzeit von 50/50 ist in Fig. 2B für eine 5 ms lange feste Ansteuerungsperxode bei Batterienennspannung dargestellt. Wenn bei 3,4 V ein Verhältnis 75/25 und bei 4,15V ein Verhältnis 45/55 erwünscht ist, können die Werte von R und V₁₁₁₁₁, im Einschaltzeitgenerator nach Fig. 5A durch simultane Lösung der Gleichung (1) ermittelt werden. Es gilt dann für eine gesamte Einschaltzeit von 5 ms:

ο 1 x 10"⁶R χ V 0,75(5 χ 10 ³) = REF ,

³'⁴ - ^(VREF ⁺⁰'⁷⁾

und 1 χ 10"⁶RX

0,45(5 χ 10~³) =

4,15 - (V_REF +0,7)

R = 2,65kß und V_REp = 1,58 V.

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Unter Benutzung dieser Werte von R und V_n^₀ gilt:

4,187

At (in ms) =

- 2,28

In Prozenten von der gesamten Einschaltperiode ausgedrückt, beträgt die Einsehaltzeit

83,7 At (in % von 5ms) =

V_n - 2,28 (2)

Bezogen auf Fig. 5C beträgt z.B. das Einschaltverhältnis bei 3,5 V 69/31 während es bei 4 V 49/51 beträgt.

Um die Vorteile des Schragstellungsgenerators und des Einschaltzeitgenerators in einem System zu kombinieren, wird der Inhalt des Schragstellungsgenerators auf einer Zeile-bei-Zeile-Basis durch den Einschaltzeitgenerator neu festgelegt. Wie in Fig. 6A dargestellt ist, enthält das thermische Drucksystem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ehen Zeichengenerator 610, den oben beschriebenen Einschaltzeitgenerator 500, einen Zeichenschrägstellungsgenerator 609 ähnlich dem oben beschriebenen mit einer Verbindungslogik und die ebenfalls oben beschriebene Befehlslogik für die Punktansteuerungen. Zeichengeneratoren sind marktgängige Produkte und erzeugen die Daten, die für die Auswahl der passenden Punkte zum Form eines Zeichens innerhalb des 5 χ 7-Matrixformates erforderlich sind. Es kann z.B. ein Zeichengenerator Signetics 2516 oder eine ähnliche Schaltung verwendet werden.

Der Zeichenschrägstellungsgenerator 609 weist ein angezapftes 18-Bit-Schieberegister (SR) 605, ein UND-Glied 602, ein ODER-Glied 604, einen Inverter 607 und ein NAND-Glied 608 auf. Die Verzögerungselemente von SR 605 können eine Reihenschaltung von zwei Signetics 74164 und einem Signetics 7474 oder ähnlich sein. Während die an den Anzapfungsausgangen beobachtete Zirkulation des SR 605 die grundlegende Zeitsteuerung erzeugt, die erforderlich ist, um die Zeichen elektrisch schrägzustellen, wenn sich

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der Druckkopf über das Papier bewegt, stellt der Inhalt von SR 605 (d.h. die relative Anzahl von Einsen und Nullen) die Einschaltzextmodulation zur Verfügung, die für die elektrische Kompensation der absinkenden Batteriespannung benötigt wird. Modifiziert in der Einschaltzeit modulieren die Schrägstellungsdaten die Zeichendaten über Logikglieder 634 bis 646. Die Punkttreiber werden nur angesteuert, wenn diese Logikglieder freigegeben sind. Da diese Logikglieder dann und nur dann freigegeben werden, wenn an beiden Eingängen eine "1" erscheint, werden die Punkttreiber, selbst wenn eine Zeichen-1 dem einen Eingang zugeführt wird, nur solange angesteuert, wie Einsen vom SR 605 (im folgenden als Schrägstellungseinsen bezeichnet) am anderen Eingang erscheinen.Wenn SR 605 neun Schrägstellungseinsen und neun Nullen enthält, wird von den Punkttreibern sequentiell ein Signal mit einer relativen Einschaltzeit 50/50 empfangen. Die Einschaltzeit des den Punkten zugeführten Signals wird somit durch die Anzahl der Schrägstellungseinsen gesteuert, die im SR 605 zirkulieren, da diese Anzahl die Zeitdauer bestimmt, während der die Logikglieder 634 bis 646 freigegeben sind. Die Anzahl der Schrägstellungseinsen im SR 605 wird vor dem Drucken jeder Zeile durch den Einschaltzeitgenerator festgelegt.

Wie in Fig. 6A dargestellt ist, werden Schrägstellungseinsen in das SR 605 während der Zeitdauer eingegeben, die der Kondensator 5O4 im Einschaltzeitgenerator 500 benötigt, um auf V_nT,„ aufgeladen zu werden. Wenn das Drucksteuerungs-Verzögerungssignal (PCD) 690 niedrig ist, ist das Ausgangssignal des Einsehaltzeitgenerators 500 hoch, und SR 605 empfängt Schrägstellungseinsen von diesem über Logikglieder 602 und 604. Während dieser Zeit können die Punkte des Druckkopfes nicht eingeschaltet werden. Die Zufuhr von Schrägstellungseinsen vom Einsehaltzextgenerator 500 wird beendet, wenn der Kondensator 504 auf v___ aufgeladen ist und der Komparator 503 sein Zustand ändert. Die Ladezeit des Kondensators 504 ist relativ zur Taktzeit des SR 605 so, daß der Komparator 503 seinen Zu.-

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stand ändert, bevor SR 605 vollständig mit Schrägstellungseinsen (d.h. mit 18 Eins-Bits) gefüllt ist. Während SR 605 Schrägstellungseinsen dem B-Eingang des Logikgliedes 604 zuführt, ist dessen Α-Eingang niedrig, der Inhalt von SR 605 gelöscht wurde, bevor PCD 690 heruntergeschaltet wurde. SR 605 schiebt seinen Inhalt, der aus mindestens sechs und weniger als achtzehn Schrägstellungseinsen besteht, weiter, bis das Logikglied 608 herunterschaltet. Wenn das PCD 690 hochschaltet, zirkuliert der Inhalt von SR 605, und der Kondensator 504 im Einschaltzeitgenerator 500 entlädt sich über den Transistor 502.

Wie in Fig. 6B dargestellt ist, werden ein Spalt/vor sch üb signal (CA) 660, dessen Erzeugung weiter unten näher beschrieben wird, und PCD 690 über ein ODER-Glied 613 geschaltet, welches ein niedriges Ausgangssignal erzeugt, wenn die im SR 605 zirkulierende anführende Schrägstellungseins sich bei Bit 17 (siehe E) befindet. Wönn dies auftritt, wird das SR-Taktsignal 6 70 durch das Logikglied 611 gesperrt, und die Zirkulation in SR 605 hört auf. Wenn das PCD-Signal 690 hochgeht, wird das SR-Taktsignal 670 wieder dem SR 605 zugeführt und dessen Inhalt zirkuliert wieder. Wenn die Zirkulation von SR 605 bei niedrigem Spaltenvorschubsignal 660 aufhört, weiß man, daß die anführende Schrägstellungseins in SR 605 sich bei Bit 17 befindet. Die Lokalisierung der anführenden Schrägstellungseins ist wichtig, da PC 600 asynchron ist. Da die anführende Schrägstellungseins immer von Bit 17 startet, ist die senkrechte Ausrichtung des ersten Punktes des ersten Zeichens aller gedruckten Zeilen sichergestellt. Das SR-Löschsignal 680 löscht den Inhalt von SR 605 von allen Schrägstellungseinsen vor der Festlegung jeder neuen Einschaltzeit durch den Einschaltzeitgenerator 500.

Der oben beschriebene Prozess des Füllens von SR 605 mit

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Schrägstellungseinsen wird vor dem Druck jeder Zeile wiederholt. Die Ausgangssignale der sieben Anzapfungen des SR 605 sind die gleichen wie die in Fig. 2B gezeigten, wenn der Einschaltzeitgenerator 500 neun Schrägstellungseinsen in SP eingegeben hat. Selbstverständlich kann der Einschaltzeitgenerator 500 variable relative Einschaltzeiten von 30/70 bis 90/10 erzeugen, wenn sich V ändert, wie in Fig. 5C dargestellt ist. Zu beachten ist, daß, obwohl/Anzapfungen 1 und von SR 605 elektrisch gleich sind, das Signal an Anzapfung 7 um 18 Taktimpulse gegenüber dem Signal an der Anzapfung 1 verzögert ist, wobei die Signale an beiden Anzapfungen die gleiche Anzahl von Schrägstellungseinsen und Nullen enthalten. Diese Signalverzögerung erzeugt die Schrägstellung des gedruckten Zeichens, und der Signalinhalt von Schrägstellungseinsen und Nullen legt die Einschaltzeit des Punkttreibersignals fest.

Um die notwendige Zeitsteuerung für den Druck jeder Zeichenspalte bereit zustellen, erzeugt das Logikglied 608 ein CA-Signal 608 nur dann, wenn Bit 17 eine Eins ist und das Komplement von Bit 18 Eins ist. Die diese Bedingungen darstellenden Signale werden den Eingängen A bzw. B des Logikgliedes 608 zugeführt. Das Signal wird vom Zeichengenerator 610 und der Logik benutzt, um festzustellen, wann der Druckkopf zur nächsten Spalte des im Druck befindlichen Zeichens vorgeschoben worden ist. Die Logikglieder 634 bis 646 empfangen Zeichen von SR 605 Schrägstellungsdaten und vom Zeichengenerator 610 daten über Verriegelungsschaltungen 62 2 bis 632. Diese Verriegelungsschaltungen sind für die Aufrechterhaltung der Zeichendaten nötig. Wegen der Schrägstellung um ein Zeichen wird der siebte Punkt von Spalte eins gfeichzeitig mit dem ersten Punkt von Spalte zwei gedruckt. Wenn die relative Einschaltzeit lang ist, z.b. 70/30 werden noch fünf Punkte (3 bis 7) von Spalte eins gedruckt, wenn der erste Punkt der Spalte zwei mit dem Druck beginnt. Da die Daten der Spalte 2 für den Druck des ersten Punktes vorhanden sein müssen, müssen die Daten der

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Spalte 1 in den Verriegelungsschaltung festgehalten werden, wenn während des Spaltenwechsels ein Punkt gedruckt wird.

Wie oben aufgezeigt wurde wird am Ende jeder gedruckten Zeile ein neuer Einsehaltzyklus festgelegt. Das Drucksteuerungssignal 600 kann von der Kontaktlogik des Druckkopfwagens erzeugt werden, oder auch von einer anderen Logik, die die Relativbewegung zwischen Druckkopf und Papier auf den Abschluß oder den Start des Drucks einer Zeile von Zeichen synchronisiert.

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Claims

Case 902 11. September 19

Hewlett-Packard Company BL/ps

PATENTANSPRÜCHE

/ 1. Drucker mit Relativbewegung zwischen einem zu bedruckenden

V. ^Medium und einem Druckkopf, der eine Vielzahl von quer zur

Bewegungsrichtung geradlinig aufgereihten, Punkte auf dem Medium erzeugenden Druckelementen aufweist, wobei der Druck von Zeichen durch selektive Ansteuerung der Druckelemente während der Relativbewegung durch einen Zeichengenerator erfolgt, derart, daß die Zeichen matrixartig aus Spalten und Zeilen von Punkten und Leerstellen aufgebaut werden, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (609), die beim Druck jeder Zeichenspalte die jeweils selektiv ansteuernden Druckelemente (1 bis 7) zeitlich derart aufeinanderfolgend ansteuert, daß sich in Verbindung mit der Relativbewegung zwischen Druckkopf (10) und zu bedruckendem Medium eine Schrägstellung der gedruckten Zeichen ergibt,
2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (1 bis 7) Heizelemente sind, die bei elektrischer Ansteuerung Flecke auf dem zu bedruckendem Medium erzeugen.
3. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (609) für die Zeichenschrägstellung ein umlaufendes Schieberegister (201) mit Anzapfungen aufweist, die mit Torschaltungen zur Freigabe der Ansteuersignale für die Druckelemente verbunden sind.
4. Drucker nach Anspruch 1 für Batteriebetrieb, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (609) für die Zeichenschrägstellung einen Einschaltzeitgenerator (500) aufweist, der die Einschaltzeit der Druckelemente

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(1 bis 7) batteriespannungsabhängig derart steuert, daß die von diesen erreichte Temperatur im wesentlichen konstant bleibt.
5. Drucker nach Anspruch 4, dadurch gekennz ei c h η e t, daß der Einschaltzeitgenerator (500) einen Kondensator (504) , der mit einer der Batteriespannung entsprechenden Geschwindigkeit aufladbar ist, sowie einen Komparator (503) enthält, der die Kondensatorspannung mit einer Referenzspannung vergleicht und dessen Ausgangssignal zur Ansteuerung der Druckelemente (1 bis 7) verwendet wird und die Zeitspanne wiedergibt, die der Kondensator bis zum Erreichen der Referenzspannung braucht, wobei die Referenzspannung so gewählt ist, daß das Ausgangssignal des Komparators der jeweils erforderlichen Einschaltzeit der Druckelemente entspricht.
6. Drucker nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Einschaltzeit der Druckelemente als inverse Funktion der Batteriespannung gesteuert wird.
7. Drucker nach Anspruch 6, dadurch gekennz e i chn et, daß die Funktion im wesentlichen eine abfallende Exponentialfunktion ist.
8. Verfahren zum Betrieb eines Druckers nach Anspruch 1, bei dem eine Relativbewegung zwischen einem zu bedruckenden Medium und einem Druckkopf erzeugt wird, der eine Vielzahl von quer zur Bewegungsrichtung geradlinig aufgereihten, Punkte auf dem Medium erzeugenden Druckelementen aufweist, wobei der Druck von Zeichen durch selektive Ansteuerung der Druckelemente während der Relativbewegung erfolgt, derart, daß die Zeichen matrixartig aus Spalten und Zeilen von Punkten und Leerstellen aufgebaut werden, dadurch gekennzeichnet , daß beim Druck jeder Zeichenspalte die jeweils selektiv anzusteuerenden Druckelemente zeitlich derart aufeinanderfolgend angesteuert werden, daß sich in Verbindung mit der Relativbewegung zwichen Druckkopf und zu

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bedruckendem Medium ehe Schrägstellung der gedruckten Zeichen ergibt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Punkte der Zeichen auf dem zu bedruckendem Medium durch Hitze erzeugt werden, die von den als Heizwiderstände ausgebildeten Druckelementen bei deren Ansteuerung abgegeben wird.
10. Ver&hren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale zum zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuern der Druckelemente den Anzapfungen eines umlaufenden Schieberegisters entnommen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Energie zum Ansteuern der Druckelemente einer Batterie entnommen wird, dadurch gekennzeichnet , daß den Druckelementen batteriespannungsabhängig jeweils solange Energie zugeführt wird, wie zum Erreichen einer gleichförmigen Druckqualität erforderlich ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator mit einer der Batteriespannung entsprechenden Geschwindigkeit aufgeladen wird, daß die Kondensatorspannung mit einer Referenzspannung verglichen wird, daß das Vergleichssignal zur Ansteuerung der Druckelemente verwendet wird und die Zeitspanne wiedergibt, die der Kondensator bis zum Erreichen der Referenzspannungbraucht, wobei die Referenzspannung so gewählt wird, daß das Vergleichssignal der jeweils erforderlichen Einschaltzeit der Druckelemente entspricht.
13. Verfahren .nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltzeit der Druckelemente als inverse Funktion der Batteriespannung gesteuert wird.

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14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltzeit im wesentlichen entsprechend einer abfallenden Exponentialfunktion gesteuert wird.
15. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitfolge der aufeinanderfolgenden Ansteuerungen der Druckelemente und die Geschwindigkeit der Relativbewegung derart gewählt sind, daß schräggestellte Zeichen vorgegebener Schräglage gedruckt werden.
16. Drucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Druckelemente durch Befehlssignale auslösbar ist, deren Einschaltzeit durch den Einschaltzeitgenerator als Funktion der Batteriespannung bestimmt ist.
17. Drucker nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltzeit der Befehlssignale eine inverse Funktion der Batteriespannung ist.
18. Drucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (609) ein umlaufendes Schieberegister mit einer Vielzahl von Ausgängen aufweist und daß der Einschaltzeitgenerator (500) eine Abtasteinrichtung zur Feststellung der Batteriespannung sowie einen Komparator (503) aufweist, der mit der Abtasteinrichtung verbunden ist und die Batteriespannung mit einer Referenzspannung vergleicht und die Zeitdauer festlegt^ für die die Druckelemente bei dieser Batteriespannung angesteuert werden müssen, um eine gleichförmige Druckqualität zu erzielen, sowie eine mit dem Komparator verbundene Torschaltung aufweist, die den Inhalt des umlaufenden Schieberegisters steuert, welcher die Periode der Ansteuersignale der Druckelemente steuert.

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19. Drucker nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (504) und die zugehörige Schaltung so bemessen sind, daß die Zeitdauer der Aufladung des Kondensators auf die Referenzspannung im wesentlichen gleich der Zeitdauer ist, für die die Druckelemente angesteuert werden müssen, um eine gleichförmige Druckqualität zu erzielen.
20. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuersignale für die Druckelemente in einer derartigen Zeitfolge gegeben werden und daß Druckkopf und zu bedruckendes Medium mit einer derartigen Geschwindigkeit relativ zueinander bewegt werden, daß Zeichen vorgegebener Schräglage gedruckt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlssignale für die Ansteuerung der Druckelemente einer Vielzahl von Ausgängen eines umlaufenden Schieberegisters entnommen werden und daß die Steuerung der Periode der Befehlssignale dadurch erfolgt, daß die Batteriespannung festgestellt wird, daß die Batteriespannung mit einer Referenzspannung verglichen wird, daß aus dem Vergleichswert die Zeitdauer ermittelt wird, für die die Druckelemente bei der gegebener Batteriespannung angesteuert werden müssen, um eine gleichförmige Druckqualität zu erzielen, und daß der Inhalt des umlaufenden Schieberegisters entsprechend gesteuert wird.

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