DE3241768C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur An­ steuerung eines Thermodruckkopfs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Verfahren dieser Art ist aus "IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 23, Nr. 7A, Dezember 1980, Seiten 2633 bis 2634" bekannt. Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren wird ein Farbband verwendet, das mehrere aufein­ andergeschichtete Tintenschichten aufweist, welche unter­ schiedliche Schmelzpunkte haben. Alternativ dazu kann auch noch eine einzelne Tintenschicht vorgesehen sein, die ver­ schiedenfarbige Farbpartikel aufweist, deren Schmelzpunkt jedoch in Abhängigkeit von der jeweiligen Farbe unter­ schiedlich hoch ist. Beim Erzeugen einer Aufzeichnung wird entweder die Größe des durch ein Aufzeichnungselement des Thermodruckkopfs fließenden Stroms oder alternativ die Zeit des Stromflusses durch das Aufzeichnungselement derart variiert, daß genau die gewünschte Farbe vom Farbband auf den Aufzeichnungsträger übertragen wird.

In der Praxis stellte sich jedoch heraus, daß ein der­ artiges Aufzeichnungsverfahren Mängel bezüglich der farb­ lichen Übereinstimmung bei der Erzeugung mehrerer gleicher Aufzeichnungen aufweist und daß auf diese Weise darüber­ hinaus nur eine relativ geringe Anzahl unterschiedlicher Farben erzeugbar ist.

In der DE 29 21 120 A1 ist ein Thermodrucker beschrieben, dessen Farbband zur Erzielung eines Mehrfarbendrucks eine Vielzahl räumlich nebeneinander liegender Regionen unter­ schiedlicher Tintenfarben aufweist. Diese einzelnen Re­ gionen können entweder die Form einzelner Bildpunkte auf­ weisen oder aber streifenförmig ausgebildet sein. Eine der­ artige Ausgestaltung dem Farbbands weist den Nachteil auf, daß eine sehr genaue Positionierung des Farbbands bezüglich dem Druckkopf erfolgen muß und daß darüberhinaus ein sehr hoher Farbbandverbrauch entsteht.

In der DE 29 28 304 A1 ist ein Thermodrucker beschrieben, der im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Vorrich­ tungen nur einfarbige Aufzeichnungen ermöglicht und darüberhinaus auch kein Tinte tragendes Farbband, sondern ein wärmeempfindliches Aufzeichnungspapier verwendet. Für diesen Thermodrucker ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, mittels der in Abhängigkeit von Schwankungen der Versor­ gungsspannung die Verzögerungsintervalle für die Verzöge­ rung des Beginns des Ansteuerimpulses für die Heizelemente bestimmbar sind.

Weder dem in der DE 29 21 120 A1 noch dem in der DE 29 28 304 A1 beschriebenen Gerät sind Anregungen entnehmbar, wie die eingangs genannten Nachteile des gattungsgemäßen Stan­ des der Technik verringert oder beseitigt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart wei­ terzubilden, daß zuverlässig Aufzeichnungen mit sehr guter Farbauflösung und gleichbleibend guter Qualität erzeugbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Maßnahme ge­ löst.

Demnach werden in Abhängigkeit von einer Farbinformation sowohl die Zeitdauer als auch die Spannungsamplitude zur Aktivierung des Thermodruckkopfs variiert.

Durch eine derartige Ansteuerung des Thermodruckkopfs wird nicht nur die zugeführte Energiemenge variiert, sondern durch die gezielte Veränderung sowohl der Zeitdauer als auch der Spannungsamplitude ist darüberhinaus auch gezielt ein vorbestimmtes Temperaturprofil in den Tintenschichten einstellbar. Auf diese Weise ist es möglich, eine sehr feine Farbabstufung zu erzielen; darüber hinaus können Ein­ flüsse von sich auf die Aufzeichnungsqualität auswirkenden Umgebungsbedingungen wie Temperaturschwankungen und der­ gleichen relativ einfach kompensiert werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es somit möglich, zuverlässig Aufzeichnungen mit sehr guter Farbauflösung und gleichbleibend guter Qualität zu erzeugen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des Thermodruckers gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt die Signalkurvenform eines Ansteuerungssig­ nals zum Betreiben eines Thermodruckkopfs.

Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Mehr­ farben-Farbbands gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Schmelz­ viskosität-Kennlinien des Farbbands zeigt.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Tempera­ tur/Energie-Kennlinie des Thermodruckkopfs zeigt.

Fig. 6 veranschaulicht die Übertragung von Druckfarben von dem Farbband auf ein Aufzeichnungspapier mit­ tels des Thermodruckkopfs.

Fig. 7A und 7B sind Blockschaltbilder von Ausführungsbei­ spielen einer Stromversorgungsschaltung.

In der Fig. 1, die ein Ausführungsbeispiel des Thermodruc­ kers zeigt, ist 1 ein Mehrfarben-Farbband mit Schichten von durch Wärme schmelzbaren Druckfarben, dessen Aufbau später in Einzelheiten erläutert wird. 2 ist ein Thermo­ druckkopf, mit dem das Farbband gegen ein Aufzeich­ nungspapier 3 gedrückt wird, das an einer (nicht gezeig­ ten) Druckwalze aufliegt. 4 ist eine Steuerschaltung zum Steuern der Anlegespannung und der Anlegezeit von Ansteu­ erungssignalen, die an (nicht gezeigte) Heizelemente in dem Thermodruckkopf 2 anzulegen sind. Die Steuer­ schaltung 4 legt die Spannung und die Zeitdauer in Abhän­ gigkeit von einem Farbbestimmungssignal für ein aus dem zu druckenden Zeichen, Bild oder dergleichen abgeleitetes Bildmustersignal fest. Zu diesem Zweck ist beispielsweise in einem Festspeicher (ROM) eine Korrelationstabelle für das Farbbestimmungssignal in Bezug auf die Spannung und die Zeitdauer gespeichert.

Die Steuerschaltung 4 gibt ein Spannungssteuersignal und ein Zeitsteuersignal ab. Diese Ausgangssignale der Steuer­ schaltung 4 werden vorübergehend mittels eines Zwischen­ speichers 5 gespeichert und dann über eine Spannungsdaten­ leitung 6 bzw. eine Zeitdatenleitung 7 zu einer Strom­ versorgungsschaltung 8 übertragen. Die Stromversorgungs­ schaltung 8 speist den Thermodruckkopf 2 entsprechend den Spannungssteuersignalen und den Zeitsteuersignalen. In dem Zwischenspeicher 5 wird auch das aus der Steuer­ schaltung 4 kommende Bildmustersignal für das zu druckende Zeichen, Bild oder dergl. gespeichert. Das Bildmustersig­ nal aus dem Zwischenspeicher wird über eine Bildmusterda­ tenleitung 9 gleichfalls dem Thermodruckkopf 2 zuge­ führt. In dem Thermodruckkopf wird vor dem Empfang eines Ansteuerungssignals (nach Fig. 2) aus der Stromver­ sorgungsschaltung 8 mittels des Bildmustersignals ein an­ zusteuerndes Heizelement angewählt. Danach wird das vorge­ schriebene Heizelement mittels des Ansteuerungssignals mit einer vorbestimmten Anlegespannung V_H für eine vorbe­ stimmte Anlegezeitdauer T_H gemäß dem Muster betrieben bzw. angesteuert.

Die Fig. 7A ist ein Blockschaltbild der Stromversorgungs­ schaltung 8. In der Fig. 7A ist D/A ein Digital/Analog­ wandler, mit dem das Spannungssteuersignal aus dem Zwi­ schenspeicher 5 in einen entsprechenden Analogwert umge­ setzt wird. D ist eine Treiberstufe zum Verstärken des Ausgangssignals des Wandlers D/A und zum Anlegen des ver­ stärkten Signals an den Kopf 2.

CNT ist ein Zähler, an den von dem Zwischenspeicher 5 her das Zeitsteuersignal angelegt wird. Das Zeitsteuersignal wird mittels eines Einstellsignals SET als Anfangswert eingestellt. Der Inhalt des Zählers CNT wird dann mit Taktsignalen cl abgestuft. DE ist ein Decodierer, der ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "0" nur dann er­ zeugt, wenn der Inhalt des Zählers CNT gerade einen vorbe­ stimmten Wert erreicht hat. Zu allen anderen Zeiten er­ zeugt der Decodierer ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "1". AG ist ein UND-Glied, das von dem Ausgangssig­ nal des Decodierers DE gesteuert wird, um das Anlegen der Taktsignal cl an den Zähler CNT in folgender Weise zu steuern:

Nachdem der Zähler CNT auf einen bestimmten Anfangswert für den Zählerinhalt eingestellt wurde, wird der Inhalt des Zählers mittels der Taktsignale cl abgestuft. Wenn der Zählerinhalt gerade einen vorbestimmten Wert annimmt, wie beispielsweise den Wert "0", erzeugt der Decodierer DE ein Ausgangssignal mit dem Pegel "0". Dadurch wird das UND-Glied AG gesperrt, so daß der Zählvorgang des Zählers CNT angehalten wird. Von diesem Zeitpunkt an erzeugt der Decodierer weiterhin das Ausgangssignal "0". Da während des Zählvorgangs das Ausgangssignal des Decodierers DE den Pegel "1" hat, wird hierdurch die Thermokopf-An­ steuerungszeitdauer bestimmt.

Die Fig. 7B ist ein Blockschaltbild, das ein anderes Aus­ führungsbeispiel der Stromversorgungsschaltung 8 zeigt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Decodierer DE1 und DE2 vorgesehen. Der erste Decodierer DE1 decodiert das aus dem Zwischenspeicher 5 kommende Spannungssteuer­ signal, um selektiv Spannungstreiberschaltungen D1, D2 und D3 zu betreiben, die voneinander verschiedene Spannun­ gen abgeben.

Die Ausgangsspannungen der Spannungstreiberschaltungen D1, D2 und D3 werden über einen Addierer A an den Warm­ übertragungskopf angelegt.

Der zweite Decodierer DE2 decodiert das aus dem Zwischen­ speicher 5 kommende Zeitsteuersignal, um selektiv drei monostabile Kippstufen OS1, OS2 und OS3 zu betreiben, die Signale unterschiedlicher Zeitdauer erzeugen. Die Aus­ gangssignale der Kippstufen OS1, OS2 und OS3 werden über ein ODER-Glied OR an den Warmübertragungskopf 2 angelegt.

Auf diese Weise werden die Ausgangssignale des Zwischen­ speichers 5 in analoge Signale umgesetzt.

Der Aufbau des Mehrfarben-Farbbands 1 ist in Einzelheiten in der Fig. 3 gezeigt.

Gemäß der Fig. 3 ist das Farbband aus einem Grundfilm bzw. Unterlagenfilm 10 und auf den Unterlagenfilm aufgebrachten Farbschichten zusammengesetzt. Die in den verschiedenen Farbschichten enthaltenen Druckfarben sind voneinander sowohl hinsichtlich der Farbe als auch hinsichtlich des Schmelzpunkts verschieden. Beispielsweise ist eine äußer­ ste Farbschicht 11 aus einem Gemisch eines Farbstoffs 12 und eines Bindemittels 13 mit niedrigem Schmelzpunkt ge­ bildet. Eine darunterliegende Farbschicht 14 ist aus einem Gemisch eines anderen Farbstoffs 15 und eines anderen Bin­ demittels 16 gebildet. Der Farbstoff 15 hat eine andere Farbe als der Farbstoff 12, während das Bindemittel 16 einen höheren Schmelzpunkt als das Bindemittel 13 hat. Auf diese Weise werden etliche verschiedene Farbschichten aufeinandergeschichtet. Daher hat das in der innersten, an den Unterlagenfilm 10 angrenzenden Farbschicht verwen­ dete Bindemittel von allen Bindemitteln den höchsten Schmelzpunkt. Wenn durch die Wärme aus dem Heizelement die Temperatur des Kopfs ansteigt, beginnt die oberste Farbschicht zuerst zu schmelzen, während die unterste Farbschicht als letzte von allen schmilzt.

Die Fig. 4 zeigt die Schmelzeigenschaften des Mehrfarben- Farbbands 1. Die Kurven in der Fig. 4 stellen Temperatur/Viskose-Kennlinien der einzelnen Farbschichten in dem Farbband 1 dar. P bezeichnet eine Viskosität, die für die Übertragung der Farbe auf das Aufzeichnungspapier 3 die maximale Viskosität ist. Die Farbe in einer Schicht des Farbbands kann nur dann auf das Aufzeichnungspapier über­ tragen werden, wenn die Farbe geschmolzen ist und ihre Viskosität bis zu der maximalen Viskosität P abgesunken ist. Da gemäß den vorangehenden Ausführungen die verschie­ denfarbigen Farbschichten in dem Farbband 1 verschiedene Schmelzpunkte haben, ist die Temperatur, bei der die Farb­ schichten die Viskosität P erreichen, nicht die gleiche, sondern von Schicht zu Schicht verschieden. Beispielsweise erreicht die Farbschicht 11 gemäß der Kennlinie für die Farbschicht 11 die Viskosität P schon bei einer Temperatur t₁₁. Die nächste Farbschicht 14 erreicht die Viskosität P bei einer Temperatur t₁₄, die höher als die Temperatur t₁₁ ist. Gleichermaßen erreicht eine Farbschicht an der Innenseite der Farbschicht 14 die Viskosität P bei einer Temperatur, die höher als die Temperatur t₁₄ ist. Wenn das Mehrfarben-Farbband 1 mittels des Thermodruck­ kopfs 2 allmählich erwärmt wird, schreitet daher das Schmelzen der Farbe schrittweise von der äußersten Farb­ schicht zu der inneren Farbschicht hin fort. Die zuerst geschmolzene Farbe wird zuerst auf das Aufzeichnungspapier 3 übertragen. Infolgedessen ändert sich die Farbe des übertragenen Farbstoffs in Abhängigkeit von der Temperatur des Thermodruckkopfs 2.

Die Betriebsweise bei dem Ausführungsbeispiel ist folgen­ de:

In einem (nicht gezeigten) Druckdatenspeicher sind im Voraus verschiedenerlei Informationen über zu druckende Zeichen oder Bilder gespeichert. Die Steuerschaltung 4 führt zuerst dem Thermodruckkopf 2 über den Zwischen­ speicher 5 ein der gespeicherten Information entsprechen­ des Bildmustersignal zu. Als nächstes legt die Steuer­ schaltung 4 über den Zwischenspeicher 5 an die Stromver­ sorgungsschaltung 8 ein Spannungssteuersignal 6 an. Das Span­ nungssteuersignal wird entsprechend dem Farbbestimmungs­ signal erzeugt, das zu der gespeicherten Zeichen- oder Bildinformation gehört. Mittels dieses Spannungssteuersig­ nals wird die an den Thermodruckkopf 2 angelegte Spannung V_H be­ stimmt. Nach dem Spannungssteuersignal legt die Steuer­ schaltung 4 synchron mit dem Druckzeitpunkt über den Zwi­ schenspeicher 5 an die Stromversorgungsschaltung 8 ein Zeitsteuersignal für die Stromzufuhrzeit an. Das Zeitsteu­ ersignal wird entsprechend dem Farbbestimmungssignal so erzeugt, daß die Anlegezeitdauer T_H festgelegt wird, wäh­ rend der dem Thermodruckkopf 2 ständig Strom zuge­ führt wird. Aufgrund des Spannungssteuersignals und des Stromzufuhr-Zeitsteuersignals erzeugt die Stromversor­ gungsschaltung 8 ein Ansteuerungssignal gemäß der Darstel­ lung in Fig. 2, das an den Thermodruckkopf 2 angelegt wird. Die dem Thermodruckkopf 2 zugeführte Energiemenge ist durch die angelegte Spannung V_H und die Zeitdauer T_H der Stromzufuhr bestimmt. Der Wert der zugeführten Energie wird um so größer, je höher die Spannung V_H ist und je länger die Zeitdauer T_H ist. Die Fig. 5 zeigt den Zusam­ menhang zwischen der Temperatur des Thermodruckkopfs und der Energiezufuhr. Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, ist die Temperatur bei der von dem Thermodruckkopf 2 erzeugten Wärme von dem Wert der zugeführten Energie abhängig. Wenn der Wert der dem Thermodruckkopf 2 zugeführten Energie gleich W11 ist, schmilzt von den Farbschichten in dem Farbband 1 nur die Farbschicht 11 mit dem niedrigsten Schmelzpunkt, so daß gemäß der Darstellung in der Fig. 6 durch die Wärme eine den Farbstoff 12 enthaltende Druckfarbe 17 auf das Auf­ zeichnungspapier 3 übertragen wird.

Wenn die dem Thermodruckkopf zugeführte Wärmemenge von W11 auf W14 ansteigt, schmelzen die beiden Farbschichten 11 und 14 in dem Farbband 1. In diesem Fall ist eine auf das Auf­ zeichnungspapier 3 übertragene Druckfarbe 18 ein Gemisch mit den beiden verschiedenen Farbstoffen 12 und 15.

Wenn dem Thermodruckkopf eine noch größere Wärmemenge zugeführt wird, schmelzen auf gleichartige Weise die Farb­ schichten 11 und 14 sowie eine weiter innen liegende Farb­ schicht zusammen, so daß auf das Aufzeichnungspapier 3 als eine Druckfarbe mit gegenüber den vorstehend genannten Druckfarben verschiedener Farbe ein Gemisch mit drei ver­ schiedenen Farbstoffen übertragen wird.

Auf diese Weise kann durch ein geeignetes Steuern der dem Thermodruckkopf 2 zugeführten Energiemenge auf das Aufzeichnungspapier eine Druckfarbe in irgendeiner erwünschten Farbgebung übertragen werden, um damit das Mehrfarbendrucken zu erzielen.

Wie aus dem Vorstehenden leicht ersichtlich ist, ergibt der Thermodrucker ein sehr einfaches Mehrfarben-Thermo­ drucksystem. Die Färbung der von ein- und demselben Farb­ band auf ein Aufzeichnungspapier übertragenen Druckfarbe kann auf einfache Weise dadurch verändert werden, daß die von dem Thermodruckkopf erzeugte Wärmemenge ver­ ändert wird. Daher ist der Thermodrucker für den Mehrfar­ bendruck einfach aufgebaut und klein bemessen. Ferner ist der Thermodrucker preiswert und für das Drucken mit hoher Geschwindigkeit geeignet. Das Mehrfarben-Farbband des Thermodruckers wird dadurch erzeugt, daß auf einem Unterlagen-Filmblatt verschiedene Druckfarben mit unter­ schiedlichen Schmelzpunkten in Schichten aufgetragen wer­ den. Es ist nicht länger notwendig, das Farbband ungenutzt zu transportieren. Damit kann die Farbübertragung in ir­ gendeiner gewünschten Färbung ohne einen Leerlauf des Farbbands erfolgen. Infolgedessen kann das Farbband wirtschaftlich genutzt werden.

Es wurde also ein Thermodrucker für Mehrfarbendruck geschaffen, dessen Druckkopf entsprechend Informatio­ nen über die Farbe eines zu druckenden Zeichens oder Bilds angesteuert wird. Die Farbinformationen werden zuvor in einer Speichereinrichtung gespeichert. Ein bei dem Drucker ver­ wendetes Mehrfarben-Farbband ist mit verschiedenfarbigen Druckfarben gebildet, die jeweils unterschiedliche Schmelz­ punkte haben und die in Schichten auf einem Unterlagen­ film aufgeschichtet sind. Bei der Ansteuerung des Thermodruck­ kopfs wird für den Mehrfarbendruck mit dem Mehrfarben- Farbband die von dem Kopf erzeugte Wärmeenergiemenge da­ durch verändert, daß die an den Kopf angelegte Span­ nung und/oder die Ansteuerungszeitdauer verändert wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines Thermodruckkopfs in einer Thermodruckvorrichtung zum Aufzeichnen unter Verwendung eines Farbbands, das mehrere aufeinandergeschichtete Tintenschichten aufweist, die ihrerseits durch unterschiedliche Energien auf einen Aufzeichnungsträger übertragbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einer Farbinformation sowohl die Zeitdauer als auch die Spannungsamplitude zur Aktivierung des Thermo­ druckkopfs variiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Tinte vom Farbband auf den Auf­ zeichnungsträger durch Schmelzen der Tinte bewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenschichten des Farbbands derart aufein­ andergeschichtet sind, daß der Schmelzpunkt einer jeweiligen Tintenschicht niedriger als der Schmelzpunkt der unmittelbar darunterliegenden Tintenschicht ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer und die Spannungsamplitude für die Erzeugung einer gewünschten Farbe aus einer in einer Speichereinrichtung gespeicherten Tabelle ausgelesen werden.