DE3224445A1

DE3224445A1 - Thermischer drucker

Info

Publication number: DE3224445A1
Application number: DE19823224445
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokosuka Kanagawa Fukui
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1982-06-30
Publication date: 1983-01-20
Also published as: JPS585280A; US4510505A; DE3224445C2; JPH0118872B2

Description

Thermischer Drucker

Die Erfindung betrifft eine durch Wärme wirkende Druckvorrichtung (thermischer Drucker oder Thermodrucker), bei welcher die Druckschwärzung durch Steuerung eines Ansteuerungsimpulses konstant gehalten wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Thermodrucker, in welchem eine optimale Ansteuerungsdauer (z.B. Dauer des Anlegens der Spannung oder Erregungsdauer) eines Druckkopfs bestimmt wird, und zwar abhängig von der Anzahl gleichzeitig zu beheizender Punkte des Kopfs und von der gefühlten Spannung, so daß eine konstante Druckschwärzung eingehalten wird, auch wenn sich die an den Thermokopf gelegte Spannung infolge einer Änderung der Anzahl gleichzeitig zu beheizen-

30 der Punkte ändert.

Unter "Druckschwärzung" sei hier allgemein die Intensität der gedruckten Schrift verstanden, auch wenn die Schrift eine andere Farbe hat. Bei thermischen Druckern wird diese Druckschwärzung durch die Wärmemenge der Punkte des Druckkopfs bestimmt. Um eine gleichmäßige Druckschwärzung zu erhalten, ist es notwendig, daß die Wärmemenge je Punkt

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eines verwendeten Thermokopfs konstant ist. Die Wärmemenge pro Punkt ist durch folgende Gleichung gegeben:

¥ = v²t/R (1.1)

Hierin bedeutet:

R (Π.) cLer Wert des elektrischen Widerstandes pro Punkt, V (Volt) die angelegte Spannung pro Punkt, t (ms) die Heizzeit.

Wenn zum Beispiel der Widerstand R je Punkt gleich 11 ΓΣ ist und die Wärmemenge W pro Punkt gleich 2,1 mJ beträgt, dann ergibt sich für die aus der obigen Gleichung (1.1) abgeleitete Beziehung zwischen der an den Thermokopf angelegten Spannung und der Heizzeit eine Kurve, wie sie in der Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt ist.

Wenn als Energieversorgungsquelle eine Trockenbatterie verwendet wird, dann nimmt die an den Thermokopf gelegte Spannung ab, wenn die elektromotorische Kraft der Trockenbatterie kleiner wird. Als Folge davon nimmt auch die Druckschwärzung für eine gegebene Heizzeit ab. Gemäß dem Stand der Technik wird die Druckschwärzung konstant gehalten, indem man die Heizzeit bei Abnahme der elektromotorischen Kraft der Trokkenbatterie verlängert.

Um die jextfeils optimale Heizzeit zu bestimmen, wird eine Prüflast (z.B. eine Last entsprechend dem Fall, daß die An zahl gleichzeitig beheizter Punkte gleich 1 ist) an die Trockenbatterie angeschlossen, und die Spannung an der Batterie wird gemessen.

Bei einem Thermodrucker, der als Schrittmotor einen Vierphasen-Impulsmotor aufweist, besteht die Last aus den elek trischen Widerständen zweier Phasen des Motors und einem

durch die Anzahl gleichseitig zu heizender Punkte bestimmten Widerstand. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt den Widerstand des Druckers in verschiedenen BetriebsSituationen und läßt erkennen, wie sich dieser Widerstand abhängig von der Anzahl der gleichzeitig zu beheizenden Punkte ändert.

Tabelle 1

Drucker-Operation (erregte Elemente)	Drucker- Widerstand R
Spannungsmessung (4 Phasen)	7.5n
2-Punkt-Druck (2 Phasen + 1 Punkt)	6.5n
2-Punkt-Druck (2 Phasen + 2 Punkte)	4.0Π
5-Punkt-Druck (2 Phasen + 5 Punkte)	2.9Λ
^-Punkt-Druck (2 Phasen + 4- Punkte)	2.5η
5-Punkt-Druck (2 Phasen + 5 Punkte)	1.9Π
6-Punkt-Druck (2 Phasen + 6 Punkte)	i.en
7-Punkt-Druck (2 Phasen + 7 Punkte)	1 ΛΠ
Bemerkungen Wicklungswiderstand des Vierphasen-Impulsmotors: 50il/ Phase Thermokopf: 1x7 Punkte 11ίΊ/ Punkt

Wenn die Trockenbatterie als Euergieversorgungsquelle verwendet wird, dann ändert sich die an den Thermokopf angelegte Spannung außerdem in der in Pig.2 dargestellten Weise, weil sich das Verhältnis des Innenwiderstandes der Trockenbatterie zum Lastwiderstand ändert. Die Fig. 2 offenbart auch, daß sich die an den Thermokopf angelegte Spannung abhängig von der Anzahl der gleichzeitig zu beheizenden Punkte ändert.

Bisher ist es jedoch üblich gewesen, die an den Thermokopf gelegte Spannung durch Anschließen der Prüflast zu bestimmen und dann die Heizzeit zu ermitteln. Hiermit wird die Heizzeit also unabhängig von der Anzahl der gleichzeitig zu beheizenden Punkte bestimmt, was eine Änderung der Druckschwärzung zur Folge hat. Wenn eine Vielzahl von Punkten mit derjenigen Heizzeit erregt wird, die optimal für die an den Thermokopf gelegten Spannung zur Beheizung eines Punktes ist, dann wird die Druckschwärzung geringer, weil die an den Thermokopf gelegte Spannung bei Beheizung vieler Punkte geringer ist als bei Beheizung nur eines Punktes.

Eine wichtige Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gleichmäßige Druckschwärzung bei einem thermischen Drucker zu erreichen, indem die optimale Heizzeit abhängig von der Anzahl gleichseitig zu beheizender Punkte des Thermokopfs bestimmt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen thermischen Drucker vorzusehen, der mit einer vorbestimmten Häufigkeit eine Versorgungsspannung fühlt,um eine richtige Versorgungsspannung in Form eines Mittelwerts zu bestimmen, und der unter Berücksichtigung der Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Punkte die Heizzeit bestimmt.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht auch darin, einen thermischen Drucker zu schaffen, der eine Versorgungsspannung

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-ιοί unter Verwendung eines einen Thermokopf antreibenden Motors als Prüflast fühlt und der die Heizzeit auf der Grundlage der gefühlten Versorgungsspannung und der Anzahl der jeweils gleichzeitig zu beheizenden Punkte steuert. 5

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch Merkmale gelöst, wie sie in den Patentansprüchen 1, 5» 9_? 15» 17 und 20 angegeben sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der an einen Therraokopf angelegten Spannung und der Heizzeit;

Fig.. 2 zeigt in einer graphischen Darstellung, wie sich die an den Therraokopf angelegte Spannung mit der Anzahl der gleichzeitig zu beheizenden Punkte des Thermokopf s ändert;

Pig. 3 ist ein Blockschaltbild eines thermischen Druckers, der eine gemäß der Erfindung ausgebildete Drucksteuerschaltung enthält;

Fig. 4 veranschaulicht an einem Flußdiagramm den Betrieb

des thermischen Druckers nach Fig. 3; 30

Fig. 5 ist ein Zeitdiägramm für eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten thermischen Druckers;

Fig. 6 zeigt in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen einem Treiberstrom und einer Treiber-Sättigungsspannung .

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In der Pig. 3 ist mit der Bezugszahl 1 ein Wirt-Computer bezeichnet, der eine Tastatur mit einer Vielzahl von Tasten zur Dateneingabe und einer Druckbefehlstaste aufweist, um das Ausdrucken der eingegebenen Daten zu veranlassen. Der Block 2 ist eine Zentraleinheit (CPU) für die Steuerung eines an den Wirt-Computer 1 angeschlossenen thermischen Druckers . Die Zentraleinheit 2 hat einen für wahlfreien Zugriff ausgelegten Speicher (RAM) 8, um darin eine codierte Information entsprechend der vom Computer 1 gelieferten Druckdaten sowie den Wert einer Spannung einzuspeichern, die von einem später noch zu beschreibenden Spannungsdetektor gefühlt wird. Die Zentraleinheit 2 enthält ferner einen Zeichengenerator zur Erzeugung eines Druckmusters entsprechend der codierten Information und einen Pestwertspeicher (ROM) 9, in welchem eine Heizzeittabelle gespeichert ist, um auf der Grundlage der Versorgungsspannung und der Anzahl gleichzeitig zu beheizender Punkte eine optimale Heizzeit zu ermitteln, zum Beispiel die Dauer des Anlegens einer Spannung oder Erregungsdauer. Ein Spannungsdetektor 3 fühlt die Spannung einer als Versorgungsquelle verwendeten Batterie 4-, die einen Innenwiderstand r hat. Ein Treiber 5 zum Ansteuern eines Thermokopfs 7 und ein Impulsmotor 6 zum Bewegen des Thermokopfs werden später beschrieben. Der Thermokopf 7 hat eine Vielzahl von Heiz- oder Druckelementen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind diese Druckelemente RD1-RD7 in einer vertikalen Linie angeordnet. Der Impulsmotor 6 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Vierphasen-Impulsmotor, dessen Wicklungen für die vier Phasen mit RM1-RM4 bezeichnet sind. Die dicken Doppelpfeile S1-S3 sind Signalleitungen.

Die Arbeitsweise des so aufgebauten thermischen Druckers sei nachstehend anhand des Plußdiagramms nach Fig. 4- und cLes Zeitdiagramms nach Pig. 5 erläutert. Wie oben erwähnt, werden die auszudruckenden Daten durch eine Eingabevorrichtung wie zum Beispiel die Tastatur des Wirt-Computers

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eingegeben, und die codierte Information für die eingegebenen Daten wird im RAM-Speicher 8 gespeichert. Wenn dann die Druckbefehlstaste gedruckt wird, gibt der Wirt-Computer 1 über die Signalleitung S1 einen Druckbefehl an die Zentraleinheit 2. Als Antwort auf diesen Befehl instruiert die Zentraleinheit 2 den Batteriespannungsdetektor 3 über die Signalleitung S2, die Spannung der Trockenbatterie M- zu fühlen. Um eine der Last des Druckers ähnliche Prüflast anzulegen, liefert die Zentraleinheit 2 über die Signalleitung SJ ein Signal an den Treiber 5> welches bewirkt, daß die Ausgangsspannung der Trockenbatterie 4- an den Vierphasen-Impulsmotor 6 gelangt, um dessen Vierphasenwicklungen RM1-RM4 zu erregen. Die Zeit hierfür entspricht dem schraffierten Bereich im Zeitdiagramm der Fig.5-Die vorstehend beschriebenen Operationen entsprechen dem Schritt 1 in Fig. 4 und beruhen auf der Überlegung, daß die Last bei einem wirklichen Druclcvorgang aus zwei Phasen des Motors 6 und den jeweils gleichzeitig zu beheizenden Punkten des Thermokopfs 7 besteht. Der Impulsmotor 6 wird anschließend durch Erregung seiner Wicklungen gemäß der in Fig. 5 durch die Wellenformen S01 - S04 gezeigten Zeitabfolge angetrieben, um den Thermokopf 7 zu bewegen. Beispiele für die Widerstände der Motorwicklungen und den Widerstand des Thermokopfs 7 sind in der obenstehenden Tabelle angegeben.

Die Prüflast bleibt für mehrere Millisekunden angeschlossen, bis sich die zu fühlende Spannung stabilisiert hat, und um eventuelle Änderungen im stabilisierten Zustand zu berücksichtigen, werden zwei oder mehr Abfragen genommen und gemittelt. Auf diese Weise wird die Batteriespannung für eine gegebene Last, das heißt eine Referenzspannung, gefühlt. Der Batteriespanhungsdetektor 3 wandelt die gefühlte Spannung mittels eines A/D-Wandlers (nicht dargestellt) in einen Digitalwert um. Die vorstehend beschriebenen Vorgänge entsprechen dem Schritt 2 in Fig. 4. Die gefühlte Spannung V ist durch folgende Gleichung gegeben:

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wobei V, der Spannungsabfall am Treiber 5 für den Antrieb -? des Impulsmotors 6 und die Beheizung des Thermokopfs 7 ist, Vq ist die Spannung an der Trockenbatterie 4, r ist der In-. nenwiderstand der Trockenbatterie 4-, und E ist der Widerstand des Thermokopfs 7 "und Impulsmotors 6.

^O Wenn der Batteriespannungsdetektor 3 ein- das Ende des Fühlvorgangs anzeigendes Signal an die Zentraleinheit 2 sendet, speichert diese Einheit die gefühlte Spannung im RAM-Speicher 8. Palls der vom Batteriespannungsdetektor 3 gesendete Wert der gefühlten Spannung abnormal ist, zum Beispiel zu hoch oder zu niedrig, dann wird die Batteriespannung erneut gemessen. Die Zentraleinheit 2 wählt entsprechend dem vom Wirt-Computer 1 über die Signalleitung S1 gesendeten und im RAM-Speicher 8 gespeicherten Druckcode das jeweils geltende Druckmuster aus, welches im ROM-Speicher 9 zur Realisierung des Zeichengenerators gespeichert ist. Diese Operationen entsprechen dem Schritt 3 in Fig. 4-,

Anhang der Figuren 4- und 5 sei nachstehend als Beispiel die Drucker-Operation für das Zeichen "A" beschrieben. Die Zentraleinheit 2 ermittelt die Anzahl von Punkten des Druckmusters, die als erstes zu beheizen sind. Wie in Fig. 5 dargestellt, müssen zum Drucken des Zeichens "A" als erstes sechs Punkte (DT2-DT7) beheizt werden, wie mit der gestrichelten Umrahmung TC1 angedeutet. Dementsprechend bestimmt die Zentraleinheit 2 auf der Grundlage der gefühlten Spannung eine optimale Heizzeit tg für die sechs gleichzeitig zu beheizenden Punkte. Diese Bestimmung erfolgt durch Auswahl des entsprechenden Zeitwertes aus den Werten t ^, tp, t₇, t^,, tr, tg und tn der im ROM-Speicher 9 gespeicherten Heizzeittabelle, entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Beziehung zwischen der Spannung und der An-

zahl gleichzeitig zu beheizender Punkte und der in I¹Xg. 6 dargestellten Beziehung zwischen der Treiber-Sättigungsspannung und dem Treiberstrom. Die vorstehend beschriebenen Vorgänge entsprechen dem Schritt 4 in Fig. 4-. Die Heizzeit wird auf der Grundlage der in Fig. 1 gezeigten graphischen Darstellung ermittelt, welche die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Heizzeit des Tnermokopfs 7 zeigt. Zur Beendigung des Druckzyklus' werden sechs der Widerstände RD1- D7 der Druckelemente des Thermokopfs 7 durch den Treiber 5 für die Dauer der Heizzeit tg aufgeheizt. Dann schließen sich nacheinander der zweite, dritte und vierte Zyklus entsprechend dem Flußdiagramm nach Fig. 4 und dem Zeitdiagraram nach Fig. ^> an, vm das Zeichen "A" mit gleichmäßiger Druckschwärzung zu drucken. Die vorstehend beschriebenen Operationen entsprechen dem Schritt 5 in Fig.4.

Wie oben beschrieben,wird mit der Erfindung eine sehr gleichmäßige Druckschwärzung erzielt. Ein erfindungsgemäßer thermischer Drucker kann also insbesondere die Erfordernisse einer modernen Errichtung erfüllen, die mit einer erhöhten Anzahl von Punkten arbeitet, wie zum Beispiel einKÄNJI-Drukker oder ein Graphikdrucker.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

20 1. Thermischer Drucker mit einem eine Vielzahl von Heizelementen auf v/eis enden Thermokopf und einer an den Thermokopf angeschlossenen Energieversorgungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine Spannungsfühleinrichtung (3) zum Eühlen einer Spannung der

25 Versorgungseinrichtung (4-) und eine Steuereinrichtung

(2) zum Steuern der Dauer des Anlegens der Spannung an den Thermokopf (7) abhängig von der vom Spannungsfühler gefühlten Spannung und von der Anzahl der gemäß den Druckdaten gleichzeitig zu "beheizenden Heizelemente

50 (ED1-ED7) des Thermokopfs (7).

2. Thermischer Drucker nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung eine Batterie O) ist.
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5. Thermischer Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) einen ersten

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Speicher (8) zur Speicherung der Druckdaten und einen zweiten Speicher (9) aufweist, um darin Daten zu speichern, welche die Dauer des Anlegens der Spannung angeben, wie sie bestimmt ist durch die von den Druckdaten bestimmte Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (HD1-ED7) des Thermokopfs (7).

4·. Thermischer Drucker nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speicher (9) ein Festwertspeieher (ROH) ist.

5. Thermischer Drucker mit einem eine Vielzahl von Heizelementen aufweisenden Thermokopf und einer mit dem Thermokopf verbundenen Energieversorgungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine Fühleinrichtung (3)? welche in vorbestimmter Anzahl hintereinander eine Spannung der Versorgungseinrichtung (4) fühlt, und eine Steuereinrichtung (2), welche einen Mittelwert der vom Spannungsfühler hintereinander gefühlten Spannungen bildet und die Dauer des Anlegens dieser mittleren Spannung abhängig von deren Wert und von der durch die Druckdaten bestimmten Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (RD1-RD7) des Thermokopfs (7) steuert.

6. Thermischer Drucker nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung eine Batterie ist.

7. Thermischer Drucker nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen ersten Speicher (8) zum Speichern der Druckdaten enthält und einen zweiten Speicher (9) aufweist, um darin Daten zu speichern, welche die Dauer des Anlegens der Spannung angeben ,-wie sie bestimmt ist durch die von den Druckdaten bestimmte Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (RD1-RD7) des Thermokopfs (7)·

8. Thermischer Drucker nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speicher (9) einen Zeichengenerator enthält, in welchem eine Vielzahl von Druckmustern entsprechend den Druckdaten gespeichert ist.

9. Thermischer Drucker mit einem eine Vielzahl von Heizelementen aufweisenden Thermokopf und einer mit dem Thermokopf verbundenen Energieversorgungseinrichtung sowie mit einem an die Energieversorgungseinrichtung angeschlossenen Motor zur Bewegung des Thermokopfs, gekennz eichnet durch einen Spannungsfühler (3)> welcher die Spannung der Versorgungseinrichtung (4) fühlt, während der Motor (6) als Rrüflast an dieser Spannung liegt, und eine Steuereinrichtung (2) zum Steuern der Dauer des Anlegens der Spannung an den Thermokopf (7) abhängig von der durch den Spannungsfühler gefühlten Spannung und von der durch die Druckdaten bestimmten Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (RD1-RD7) des Therraokopfs.

10. Thermischer Drucker nach Anspruch 9_? dadurch gekennzeichnet, daß er einen Treiber (5) zur Erregung des Thermokopfs (7) aufweist, welcher die Spannung der Versorgungseinrichtung (4-) entsprechend der gesteuerten Dauer anlegt.

11. Thermischer Drucker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung eine Batterie ist.

12. Thermischer Drucker nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) ein Impulsmotor ist.

13. Thermischer Drucker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen ersten Speicher (8) zum Speichern der Druckdaten enthält und einen zweiten Speicher (9) aufweist, um darin Daten zu spei-

ehern, welche die Dauer des Anlagens der Spannung angeben, wie sie bestimmt ist durch die von den Druckdaten bestimmte Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (RD1-RD7) des Thermokopfs (7).

14. Thermischer Drucker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speicher (9) einen Zeichengenerator enthält, worin eine Vielzahl von Druckmustern entsprechend den Druckdaten gespeichert sind.

15. Thermischer Drucker mit einem eine Vielzahl von Heizelementen aufweisenden Thermokopf, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (2) zum Steuern der Heizzeit des Thermokopfs (7) abhängig von der durch die Druckdaten bestimmten Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (RD1-RD7) des Thermokopfs.

16. Thermischer Drucker nach -inspruch 1.5» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) eine Einrichtung zur Erfassung der Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (RD1-RD7) enthält.

17· Thermischer Drucker mit einem eine Vielzahl von Heizelementen aufweisenden Thermokopf, gekennzeich net durch einen Spannungsfühler (3) zum Fühlen der Spannung einer Versorgungsquelle (4) für den thermischen Drucker und eine Steuereinrichtung (2) zum Steuern der Heizdauer des Thermokopfs (7) abhängig von der durch den Spannungsfühler gefühlten Spannung und von der Anzahl der gemäß den Druckdaten jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (RD1-RD7) des Thermokopfs (7)·

18. Thermischer Drucker nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) einen ersten Speicher (8) zum Speichern der Druckdaten enthält und einen zweiten Speicher (9) aufweist, um darin Daten für

die Heizdauer zu speichern, wie sie bestimmt ist durch die von den Druckdaten "bestimmte Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (RD1-RD7) des Thermokopfs (7).

19. Thermischer Drucker nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speicher (9) ein Festwertspeicher (ROM) ist.

20. Thermischer Drucker mit einem eine Vielzahl von Heizelementen aufweisenden Thermokopf, gekennzeichnet durch: eine Prüflast, die verwendet wird, um die Spannung einer Energieversorgungseinrichtung (4) für den Drucker zu fühlen;

einen Spannungsfühler (3) zum Fühlen der Spannung der Energieversorgungseinrichtung während des Anliegens dieser Spannung an der Prüflast;

eine Steuereinrichtung zum Steuern der Heizdauer des Thermokopfs (7) abhängig von der durch den Spannungsfühler gefühlten Spannung und von der durch die Druckdaten bestimmten Anzahl jeweils gleichzeitig zu beheizender Heizelemente (RD1-RD7) des Thermokopfs.

21. Thermischer Drucker nach Anspruch .20, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüflast ein Motor (6) zur Bewegung des Thermokopfs (7) ist.

22. Thermischer Drucker nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) ein Impulsmotor ist.