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Registrierkopf
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Registrierkopf mit Schreib- bzw.
Anzeigepunkten für digitale Schreib-bzw. Anzeigeverfahren, insbesondere Schreibkopf
für Schreibverfahren mit heizbaren Schreibelementen zur alphanumerischen und/oder
graphischen Aufzeichnung auf thermosensitiven Aufzeichnungsträgern, wobei die Heizelemente
zwecks Beheizung einzeln über elektrische Leitungsanschlüsse an eine Stromquelle
anschließbar sind.
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Es sind Thermodrucker bekannt, die Registrierköpfe mit Schreibpunkten
in Matrixform aufweisen. Solche Registrierköpfe sind im allgemeinen beweglich über
die Schreibbreite einer Registriervorrichtung angeordnet und dienen im wesentlichen
zur alphanumerischen Ausgabe von Daten auf dem Aufzeichnungsträger. Als Schreibkamm
mit in einer Reihe nebeneinanderliegenden Schreibpunkten können solche Registrierköpfe
auch starr über die gesamte Schreibbreite der Registriervorrichtung angeordnet sein,
um bei bewegtem Aufzeichnungsträger
ein digitalisiertes graphisches
Aufzeichnungsverfahren zu ermöglichen. Während der Frequenzgang im wesentlichen
durch die Ansteuerlogik und Schnelligkeit der Aktivierung der Heizelemente beeinflußt
wird, ist Schreibelementgröße und -dichte für die Amplitudenauflösung maßgebend.
Voraussetzungen für genügende AuSlösung über die Schreibbreite eines Registrierers
und damit Verwendung als graphisches Aufzeichnungsverfahren sind also entsprechend
hohe Punktdichten.
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Speziell für thermosensitive Aufzeichnungsverfahren werden in moderner
Technik die einzelnen Schreibelemente in Dickschicht-, Dünnschicht- oder Halbleitertechnologie
realisiert. Insbesondere bei Dickschichttechnologie wird auf ein Keramiksubstrat
mit Leitungszuführungen die Heizschicht in separat beheizbaren punktuellen Masseanhäufungen
aufgebracht. Dabei müssen die einzelnen Schreibelemente schnell aufheizbar bzw.
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abkühlbar und thermisch gut gegeneinander isoliert sein. Technisch
werden inzwischen Schreibpunktdichten von 8 pro mm erreicht. Problematisch ist dabei
aber immer noch die Leitungsführung für die einzelnen Heizelemente zwecks Beheizung.
Soll die Aktivierung der einzelnen Heizelemente voneinander unabhängig möglich sein,
benötigt jeder Schreibpunkt zwei Leitungszuführungen.
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Bei den erwähnten hohen Punktdichten von 8 pro mm entstehen durch
die Leitungsführung erhebliche technische Schwierigkeiten, so daß eine Leitungsreduzierung
wünschenswert ist.
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Aus der Zeitschrift "Micomp"(1976) 1, Seiten 86 bis 88, ist es nun
bekannt, zur Ansteuerung von Heizelementen eine sogenannte Diodenmatrix vorzusehen.
Dabei ist die Gesamtzahl k der Schreibpunkte in Gruppen organisiert, die jeweils
eine gemeinsame Grundleitung aufweisen,
über die zur Aktivierung
eines Einzelelementes aus der betroffenenGruppe mittels Einzelleitung angesteuert
werden muß. Es wird also bereits eine beachtliche Reduzierung von Leitungen erreicht.
In der Fig. 1 ist eine solche Organisation von Schreibpunkten in Gruppen im Prinzipschaubild
dargestellt. Bei k Schreibpunkten beträgt nun bei einer Organisation von lfl Gruppen
zu je n Schreibpunkten -.unter der Voraussetzung, daß M = n gilt - die Zahl der
minimal erforderlichen Leitungsanschlüsse Zmin = 2 k? w gegenüber 2 k Leitungsanschlüssen
bei konventioneller Leitungsführung.
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Bei solcher Organisation von Schreibpunkten ist zwar die erwünschte
Leitungsreduktion schon zum Teil erreicht; nachteilig ist dabei jedoch, daß zur
gleichen Zeit nicht eine beliebige Kombination von Punkten aus der Gesamtmenge k
angesteuert werden kann. Lediglich für die Grenzfälle M = k mit n = 1 bzw. n = k
mit M = 1 besteht die Möglichkeit, gleichzeitig jede beliebige Punktkombination
aus der Gesamtpunktmenge k anzusteuern. Allerdings lassen gerade diese Grenzfälle
wiederum keine Verringerung der Anzahl der Leitungsanschlüsse im erwünschten Sinne
zu.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Registrierkopf anzugeben,
bei dem die Zahl der Leitungsanschlüsse auf ein Minimum reduziert und trotzdem eine
beliebige Punktkombination gleichzeitig aktivierbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schreibkopf
lediglich zwei Anschlüsse zum Anschluß der einzelnen Schreibpunkte in Parallelschaltung
an eine einzige externe Spannungsversorgung beinhaltet und daß auf dem Schreibkopf
jedem einzelnen Schreibpunkt im Parallelzweig ein Schalter zugeordnet ist,
wobei
die Schalter parallel am Ausgang wenigstens eines, ebenfalls auf dem Schreibkopf
angeordneten Schieberegisters liegen, in das Schreibinformation seriell einschiebbar
und als Parallelinformation an die einzelnen Schalter anlegbar ist.im Sinne einer
beliebigen, vprprogrammierbaren Aktivierung der einzelnen Schreibpunkte, wobei lediglich
das Schieberegister am Schreibkopf weitere Anschlüsse für den Ansteuerbetrieb von
außen umfaßt.
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Durch die räumliche Zusammenlegung der Schreibelemente, Schalter und
der Schieberegister als Bestandteil des Schreibkopfes wird also das Problem der
komplizierten Leitungsführung gelöst. Zum Schreibkopf werden lediglich noch die
Leitungen der Spannungsversorgung und die Steuerleitungen für das Schieberegister
zugeführt. In das Schieberegister kann die Schreibinformation seriell in sehr kurzer
Zeit eingelesen werden. Die parallele Information liegt während des Schreibzyklusses
an den Schaltern. Durch Zusammenschaltung einzelner solcher Grundeinheiten kann
problemlos das gesamte Schreibsystem realisiert werden. Durch die Mikrotechnik ist
die Fertigung der aneinanderreihbaren Registrierelemente auf jeweils einem LSI-Schaltkreis
(large scale integration) durchführbar. Dabei sind die Schalter vorzugsweise Halbleiterschalter,
die auch zusammen mit den Schreibelementen eine einzige Funktionseinheit bilden
können.
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In Weiterbildung der Erfindung sind auf dem Schreibkopf zwei Schieberegister
im Wechselpufferbetrieb angeordnet, wobei jeweils das eine Schieberegister seriell
mit Information in der Zeitspanne beschickt wird, während der aus dem anderen Schieberegister
die Schreibinformation parallel zur Aktivierung der Schreibelemente
ausgelesen
wird. Während bei solchem Registrierkopf das Schieberegister ein digitales Schieberegister
ist, das jeweils Schaltinformationen für die Schalter liefert,- ist es in weiterer
Ausbildung der Erfindung möglich, das Schieberegister als analoges Schieberegister
auszubilden. Dies wird beispielsweise durch eine analoge Eimerkette mit Parallelabgriffen
realisiert. An diesen Abgriffen werden unterschiedliche Analogspannungen erzeugt.
Durch Ersetzen der Halbleiterschalter durch kontinuierlich steuerbare Halbleiter
lassen sich dann Schreibelemente so ansteuern, daß unterschiedliche Aktivierungsspannungen
an den einzelnen Elementen anliegen und dadurch Grau- bzw. Farbabstufungen auf geeigneten
Aufzeichnungsträgern ermöglicht werden. Werden nun beispielsweise statt Heizelemente
Leuchtdioden als Anzeigeelemente verwendet, kann eine Anzeigeeinheit mit steuerbarer
Leuchtdichte realisiert werden. Ein solches Prinzip läßt sich auch auf eine zweidimensionale
Display-Anordnung übertragen, so daß eine Bilddarstellung mit kontinuierlicher Intensitätsabstufung
möglich wäre.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figurenbeschreibung von
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 die bereits erläuterte, schematisch dargestellte
Organisation von Schreibpunkten in Gruppen entsprechend dem Stand der Technik, Fig.
2 schematisch die Grundeinheit eines Registrierelementes gemäß der Erfindung,
Fig.
3 die Grundeinheit eines modifizierten Registrierelementes mit zwei Schi eberegi
stern im Wechselpufferbetrieb und Fig. 4 die Grundeinheit eines Registrierelementes
unter Verwendung eines analogen Schieberegisters zur Erziehlung steuerbarer Intensitätsabstufungen.
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In der Fig. 1 werden M Gruppen mit je n Schreibelementen durch entsprechend
gekennzeichnete Leitungen angesteuert. Für die Anzahl der Schreibpunkte gilt k =
M . n; die Zahl der notwendigen Steuerleitungen wurde auf Zmin = 2 . reduziert.
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In der Fig. 2 ist mit 10 eine Grundeinheit eines Schreibkopfes bezeichnet.
Auf dieser Grundeinheit 10 sind schematisch die Heizelemente 11 bis 15 angedeutet,
die über Leitungsanschlüsse 16 und 17 an eine externe Spannungsversorgung angeschaltet
sind. In den Parallelzweigen sind den Heizelementen 11 bis 15 jeweils Halbleiterschalter
18 bis 22 nachgeschaltet. Die Schalter 18 bis 22 werden durch Parallelausgänge eines
n-bit-Schieberegisters 23 gesteuert. Der Grundeinheit 10 werden weiterhin noch die
Steuerleitungen 24 bis 28 für das Schieberegister 23 zugeführt. Der Schreibkopf
weist also insgesamt lediglich sieben Leitungsanschlüsse auf. Die Zahl der LeitungsanschCsse
ist dabei unabhängig von der Anzahl der Heizelemente k.
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In der Fig. 3 besteht die Grundeinheit 30 aus den Heizelementen 31
bis 33 mit externen Anschlüssen 34 und 35, den zugehörigen Halbleiterschaltern 36
bis 38 und den Schieberegistern 39 und 40. Entsprechend der Fig. 2
sind
die Heizelemente 31 bis 33 parallel über die Leitungsanschlüsse 34 und 35 an eine
externe Spannungsversorgung angeschaltet. Das Schieberegister 39 hat Steuerleitungen
mit Anschlüssen 41 bis 45, das Schieberegister 40 Steuerleitungen mit Anschlüssen
46 bis 50.
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Die Schieberegister 39 und 40 werden wechselweise durch einen (nicht
dargestellten) Taktgeber in der externen Ansteuerelektronik umgeschaltet. Die Gesamtzahl
der Steuerleitungen mit Anschlüssen 41 bis 50 kann auch über spezielle Schalter
auf dem Registrierkopf 30 gekoppelt werden, wodurch die Zahl der Leitungsanschlüsse
weiter reduziert wird. Jeweils dann, wenn in das Schieberegister 39 eingelesen wird,
liegt die vorhergehende Schreibinformation aus dem Schieberegister 40 parallel an
den Schaltern 36 bis 38 an. Entsprechend wird dann, wenn die Schreibinformation
des Schieberegisters 39 an den Schaltern 36 bis 38 anliegt, in das Schieberegister
40 eingelesen. Bei solcher Anordnung und Organisation der Schieberegister 39 und
40 im Wechselpufferbetrieb wird eine optimale Schreibgeschwindigkeit einer Registriervorrichtung
gewährleistet.
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Das schematische Blockschaltbild nach Fig. 4 entspricht im Aufbau
weitgehend dem nach Fig. 2. Statt eines Heizelementes zur Registrierung wird jedoch
hier die Anzeige durch eine Reihe von Leuchtdioden erzeugt, deren Leuchtintensität
von der Größe des Speisestroms abhängt.
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Auf der Grundeinheit 55 befinden sich die Leuchtdioden 56 bis 60 in
Parallelschaltung mit zwei Leitungsanschlüssen 61 und 62 an einer Spannungsversorgung.
Statt der Halbleiterschalter in Fig. 2 sind in dem Blockschaltbild nach Fig. 4 kontinuierlich
steuerbare Halbleiter angeordnet, die im speziellen Ausführungsbeispiel durch die
Feldeffekttransistoren 63 bis 67 gebildet sind. Die FET's 63 bis 67 werden von den
Analog-
spannungen der Eimerkette 68 über Widerstände 69 bis 73
durchgesteuert. An den einzelnen Leuchtdioden 56 bis 60 liegen also unterschiedliche
Spannungen an, so daß die Leuchtdioden 56 bis 60 mit entsprechender Intensität leuchten.
Eine solche Helligkeitssteuerung läßt sich bei allen Systemen mit Display-Darstellung
verwenden. So kann beispielsweise die Intensität von Leuchtdioden auf einer zweidimensionalen
Anzeigeeinheit gesteuert werden. Es läßt sich also - zumindest qualitativ - bei
einer Anzeigeeinheit durch die Steuerung der Intensität eine weitere variable Größe
berücksichtigen.
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Das helligkeitsgesteuerte Anzeigeverfahren entsprechend dem in Fig.
4 dargestellten Ausführungsbeispiel läßt sich auch auf die vorher beschriebenen
Schreibverfahren auf thermosensitive Aufzeichnungsträger übertragen. Einzelne Heizelemente
werden durch die analoge Ansteuertechnik während des Schreibzyklusses auf verschiedene
Temperaturen aufgeheizt. Bei Verwendung eines geeigneten thermosensitiven Aufzeichnungsträgers
wird dann eine erwünschte kontinuierliche Grau- oder Farbabstufung auf dem Aufzeichnungsträger
möglich.