DE3315257C2 - Thermodrucker - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drucker zum Drucken
unter Einsatz eines mit Heizelementen ausgestatteten Auf
zeichnungskopfes gemäß dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1.
Ein solcher Drucker ist aus der EP 0 036 965 A1 bekannt.
Das dort gezeigte Gerät umfaßt eine Impulserzeugungsein
richtung zum Erzeugen unterschiedlicher Impulsspeisungs
arten und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Im
pulserzeugungseinrichtung in Abhängigkeit von dem zeit
lich vorhergehenden Verlauf der Erregung der Heizelemen
te, wobei die Impulserzeugungseinrichtung dort zur Aus
führung einer ersten Impulsspeisungsart, bei der zumin
dest einem der Heizelemente des Aufzeichnungskopfes in
nerhalb eines Druckpunktintervalles lediglich ein Haupt
impuls zuführbar ist und einer zweiten Impulsspeisungsart
steuerbar ist, bei der zumindest einem der Heizelemente
des Aufzeichnungskopfes innerhalb eines Druckpunktinter
valles sowohl ein Hauptimpuls als auch ein Zusatzimpuls
zuführbar ist, dessen Dauer kürzer ist als die des Haupt
impulses und der zeitlichen Abstand gegenüber dem Haupt
impuls besitzt.
Bei einem solchen Gerät kann das Problem auftreten, daß
beim Aufheizen der Heizelemente oder während einer exten
siven Betätigung derselben Verzerrungen am Rand der
Druckzeilen auftreten.
Bei einem in der JP-A-57-25977 beschriebenen Thermo
drucker wird die Erregungszeit eines zum Drucken an zu
steuernden Heizelementes in Abhängigkeit von der Häufig
keit und des zeitlichen Abstandes vorhergehender Erre
gungen festgelegt. Hierzu werden in einem Speicher für
eine Vielzahl zurückliegender Zeitpunkte Daten über die
jeweilige Ansteuerung oder Nichtansteuerung des Heiz
elementes gespeichert und in Abhängigkeit von diesen
gespeicherten Daten und einer Gewichtung entsprechend des
zeitlichen Abstandes einen aktuellen Druckvorgang die
jeweils zugeordnete Erregungszeitdauer berechnet. Zur
Ansteuerung des Heizelementes wird folglich jeweils nur
ein einziger Impuls eingesetzt, dessen Breite aber von
der Anzahl und dem zeitlichen Abstand vorhergehender
Erregungen des Heizelementes abhängt.
Desweiteren ist es aus der JP-A-54-89746 bekannt, bei
einem Thermodrucker nicht nur die für den Druck tatsäch
lich zu erregenden Heizelemente anzusteuern, sondern zu
gleich auch die an diese angrenzenden, nicht für den
Druck heranzuziehenden Heizelemente mit Strom zu speisen.
Die in den angrenzenden Heizelementen zugeführte Leistung
ist dabei allerdings derart verringert, daß diese nicht
bis zur Drucktemperatur aufgeheizt werden, sondern knapp
unterhalb der Drucktemperatur bleiben. Diese Maßnahme
soll den seitlichen Wärmeabfluß von den tatsächlich für
den Druck benötigten aufzuheizenden Heizelementen ver
ringern, so daß die Aufheizung der tatsächlich zu akti
vierenden Heizelemente rascher erfolgt und eine hohe Auf
zeichnungsgeschwindigkeit erreicht werden kann. Eine Ver
änderung der den einzelnen Heizelementen zugeführten
Leistung abhängig von der Anzahl und dem zeitlichen
Abstand früherer Erregungen ist beim Gegenstand dieser
Druckschrift nicht vorgesehen.
Desweiteren ist es aus der JP-A-55-150388 bei einem
Thermodrucker bekannt, daß Auftreten eines Druckimpulses
zu speichern und bei einem nachfolgenden Druckimpuls das
Heizelement nicht kontinuierlich, sondern mit einer Viel
zahl von Impulsen zu speisen. Hierdurch sollen zu starke
Erwärmungen des Heizelementes vermieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drucker
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart wei
terzubilden, daß über die gesamte Länge der Druckzeile
eine gleichbleibend einwandfreie Qualität sichergestellt
ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 an
gegebenen Maßnahmen auf besonders vorteilhafte Art und
Weise gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen
stand der Unteransprüche.
Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Beispiel eines
Druckkopfs mit einer vertikalen Reihenanordnung
aus sieben Heizelementen, die in Dünnfilm-Technologie
hergestellt sind.
Gemäß der Darstellung in der Fig. 1 ist auf einem Keramik
substrat 101 eine Wärmeisolierschicht 102 beispielsweise
aus einem Glasmaterial angebracht, auf der beispielsweise
aus TaN Widerstände 103 ausgebildet sind. Mit Ausnahme
von Heizelementbereichen 103a sind die Widerstände 103
mit Leiterschichten 104 bedeckt, die beispielsweise aus
Aluminium oder Gold gebildet sind und die Zuleitungen bil
den, wodurch die Widerstande nur in den Heizelementberei
chen 103a einen hohen Widerstandswert zeigen. Daher er
zeugt ein beispielsweise zwischen einem Anschluß 105-1
und einem gemeinsamen Anschluß C fließender Strom nur in
dem obersten Heizelement 103-1 Wärme. Eine Abstrahlungs
platte 106 dient zum Verhindern eines Wärmestaus in dem
Keramiksubstrat.
In dem Thermodrucker wird der in Fig. 1 gezeigte Thermo
kopf gegen ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsblatt oder
über ein Warmübertragungs-Farbband gegen ein Aufzeichnungs
blatt gedrückt und die erwünschten Heizelemente des Ther
mokopfs werden zur Wärmeerzeugung gespeist, wenn der Ther
mokopf durch die Versetzung des Kopfs oder des Aufzeich
nungsblatts eine gewünschte Stelle erreicht; dadurch wird
in dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsblatt eine Verfär
bung hervorgerufen oder es wird die warmschmelzende Farbe
des Farbbands in der gewünschten Form auf das Aufzeich
nungsblatt übertragen.
Aus der vorstehend beschriebenen Gestaltung ist ersicht
lich, daß der Thermokopf eine gewisse Wärmekapazität bzw.
Wärmespeicherfähigkeit hat. Da das Drucken durch die Wärme
abgabe aus den Heizelementen erfolgt, ist es schwierig,
die Heizelemente des Thermokopfs vom Anfang bis zum Ende
des Druckvorgangs auf einer konstanten Temperatur zu hal
ten. Mit fortschreitendem Druckvorgang sammelt der Thermo
kopf die Wärme, so daß eine höhere Druckdichte auftritt
und sich eine ungleichmäßige Druckdichte ergibt.
Ferner werden beispielsweise beim Drucken einer Formular
linie die gleichen Heizelemente über eine lange Dauer
fortgesetzt betrieben und abnormal erwärmt, so daß wegen
der durch die hohe Temperatur verursachten Materialermü
dung die Lebensdauer des Thermokopfs verkürzt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs
beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu
tert.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau
eines Wärmedruckkopfs bzw. Thermokopfs zeigt.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die zur Erläuterung
das bei einem Ausführungsbeispiel des Thermodruckers
angewandte Druckverfahren veranschaulicht.
Fig. 3 und 4 sind Seiten-Schnittansichten des Thermodruckers
gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Thermodrucker gemäß
dem Ausführungsbeispiel.
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die die Gestaltung
einer Farbbandkassette zur Verwendung bei einem
Wärmübertragungsdrucker als Ausführungsbeispiel
zeigt.
Fig. 7A und 7B sind Zeitdiagramme, die die Funktion des
Thermodruckers gemäß dem Ausführungsbeispiel ver
anschaulichen.
Fig. 8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für das Drucken
von Formularlinien und grafischen Darstellungen
zeigt.
Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm, das den Druckvorgängen für
die in Fig. 8 gezeigten Beispiele entspricht.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung
zum Erzeugen von Impulsen, die in den Fig. 7A, 7B
und 9 gezeigt sind.
Fig. 11A, 11B, 11C und 12 sind Zeitdiagramme, die die Funk
tion der in Fig. 10 gezeigten Steuerschaltung ver
anschaulichen.
Als Ausführungsbeispiel des Thermodruckers wird ein Warm
übertragungs-Drucker beschrieben, bei dem das serielle bzw.
Reihendruckverfahren angewendet wird.
Bei einem Warmübertragungs-Drucker werden beiderseits ei
nes Druckblatts 3 ein Thermokopf 1 und eine Druckwalze 2
angeordnet, während zwischen das Druckblatt 3 und den
Thermokopf 1 ein Warmübertragungs-Farbband 4 gesetzt wird.
Der Thermokopf 1 wird in einer Richtung A bewegt und an
gewünschten Druckstellen mit Drucksignalen gespeist, um
bestimmte Heizelemente des Druckkopfs 1 zu betreiben, wo
durch die Farbe 4b des Farbbands 4 in einem erwünschten
Muster auf das Druckblatt 3 übertragen wird.
Die Fig. 3 ist eine Seitenansicht des als Ausführungs
beispiel des Thermodruckers gewählten Warmübertragungs-
Druckers, bei dem ein Schlitten 10 an einem Ende über
einen Arm 10a verschiebbar auf eine horizontale Führungs
stange 11 aufgesetzt ist und an seiner unteren Fläche ver
schiebbar durch eine Führungsschiene 12 geführt ist. Mit
tels einer in einem Teil des Arms 10a des Schlittens 10
angebrachten Achse 13 ist ein Arm 14 an seinem unteren
Ende drehbar gelagert. Am oberen Ende trägt der Arm 14
an der einer Druckwalze zugewandten Seite einen später zu
erläuternden Thermokopf 15.
An der unteren Fläche des Schlittens 10 ist beispielsweise
ein Schrittmotor 16 befestigt, der über ein an der Welle
des Motors befestigtes Zahnrad 17 und ein mit dem Zahnrad
17 kämmendes weiteres Zahnrad 18 eine Welle 19 für den
Vorschub des Farbbands antreibt. Der Schrittmotor 16 be
wegt sich natürlich zusammen mit dem Schlitten 10.
An dem Drucker ist mittels eines Bügels 20 ein Motor 21
für den Antrieb des Schlittens 10 befestigt, wobei ein
an der Welle dieses Motors befestigtes Zahnrad 22 mit ei
nem Zahnrad 23 kämmt, an dem eine Riemenscheibe 24 befestigt
ist, welche im Zusammenwirken mit einer an dem Drucker an
gebrachten nicht gezeigten Riemenscheibe einen Treibriemen
25 trägt. Der Treibriemen 25 ist als ein Endlosriemen aus
gebildet, der an einem Teil über ein Verbindungsglied 26
an dem Arm 10a des Schlittens 10 befestigt ist, wodurch
der Schlitten 10 bei der durch den Motor 21 verursachten
Bewegung des Riemens 25 versetzt wird.
An dem Schlitten 10 ist abnehmbar eine Farbband-Kassette
27 angebracht, die später in größeren Einzelheiten be
schrieben wird.
In Gegenübersetzung zum Schlitten 10 sind horizontal eine
Druckwalze 28 und ein umgreifendes Führungsteil 29 ange
bracht, zwischen die ein Druckblatt 30 eingesetzt ist. Das
Führungsteil 29 ist an einem Arm 31 befestigt, der mittels
einer Achse 32 drehbar gelagert und entgegen dem Uhrzeiger
sinn mittels einer Feder 33 vorgespannt ist, die zwischen
einem Ende dieses Arms und dem Bügel 20 angebracht ist.
An dem Arm 31 ist eine Andruckrolle 34 zum Hinführen des
Druckblatts 30 zu einer dem Thermokopf 15 gegenüberstehen
den Stelle angebracht.
Bei dem Druckvorgang wird ein in der Nähe des Arms 14 ge
mäß der Darstellung in Fig. 4 angebrachtes Solenoid 35
erregt, so daß der Tauchkolben vorgeschoben wird, wodurch
der Arm im Uhrzeigersinn geschwenkt wird und der Thermo
kopf 15 auf die Druckwalze 28 zu gedrückt wird.
Die Fig. 5 ist eine Draufsicht des Druckers, bei der der
Schlitten 10 zweimal dargestellt ist, nämlich in der lin
ken und der rechten Endstellung. Der Schlitten 10 ist an
der linken Endstellung zusammen mit der Farbband-Kassette
27 dargestellt, während er an der rechten Endstellung ohne
diese Kassette dargestellt ist.
Während des Druckvorgangs bewegt sich der Schlitten 10
längs der Führungsstange 11 und der Führungsschiene 12
in einer zur Druckwalze 28 parallelen Richtung B, wobei
der Schlitten den Thermokopf 15, die Farbband-Kassette 27
und Antriebsteile hierfür trägt und der Druckkopf 15 ge
gen die Druckwalze 28 gedrückt wird.
Die Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht der Farbband-
Kassette, bei der an einem Kassettengehäuse 27a eine Auf
wickelspule 36 und eine Abwickelspule 37 für ein Farbband
38 gelagert sind, welches von der Abwickelspule 37 her zu
geführt und über Führungsrollen 39 bis 42 zu der Abwickel
spule 36 geleitet wird. An dem Stirnende des Kassettenge
häuses 27a ist eine Öffnung 27b ausgebildet. Das Farbband
38 ist an dem Vorderrand des Ausschnitts 27b gelagert und
es wird in diesen Ausschnitt der Thermokopf 15 eingeführt,
wenn die Farbband-Kassette 27 auf den Schlitten 10 aufge
setzt wird. Das Kassettengehäuse 27a ist ferner mit einem
Treibriemen 46 versehen, der von einer Antriebsrolle 43 in
der Nähe der Spulen 36 und 37 und von Führungsrollen 44
und 45 an beiden Enden gehalten wird, wodurch der Treib
riemen in elastischer Berührung mit den Spulen 36 und 37
gehalten wird. Die Antriebsrolle 43 wird über die mittels
des Schrittmotors 16 angetriebene Welle 19 gedreht, wo
durch das Farbband 38 mit der Bewegung des Treibriemens
46 vorgeschoben wird.
Die Fig. 7A ist ein Zeitdiagramm, das die Funktion des
vorstehend beschriebenen Warmübertragungs-Druckers im
Falle des Druckens von Zeichen "A" und "B" veranschaulicht.
Zuerst wird der Motor 21 für die Schlittenversetzung in
Betrieb gesetzt, um eine Schlittenversetzung gemäß der Dar
stellung durch eine Kurve 200 einzuleiten. Zu Beginn des
Schlittenablaufs ist ein Vorbereitungsablauf über eine
bestimmte Strecke anzustreben, da wegen der Beschleunigung
des Schlittenantriebs-Motors 21 und der Streckung des Treib
riemens 25 eine gleichmäßige Versetzung nicht sofort er
reicht wird. Das Drucken des ersten Buchstabens "A" be
ginnt, wenn der Thermokopf 15 den Zustand des gleichmäßi
gen Ablaufens erreicht. Wie aus dem Zeitdiagramm ersicht
lich ist, wird das Drucken des Zeichens "A" dadurch her
beigeführt, daß im Thermokopf 15 bei der ersten Spalte
das vierte bis siebente Heizelement von oben gespeist wird,
in der darauffolgenden zweiten Spalte das zweite, dritte
und fünfte Heizelement gespeist wird, in der dritten Spalte
das erste und dritte Heizelement gespeist wird, in der
vierten Spalte das zweite, dritte und fünfte Heizelement
gespeist wird und in der fünften Spalte das vierte bis
siebente Heizelement gespeist wird.
Gemäß der Darstellung in dem Zeitdiagramm werden drei Ein
schaltimpulse 202a, 202b und 203 verwendet. Es sei als
Beispiel das zweite Heizelement des Thermokopfs 15 zu ei
ner Druckzeit 350 betrachtet. Da dieses Heizelement bei
einer unmittelbar vorangehenden Druckzeit 351 nicht ge
speist wird, befindet es sich in einem durch eine Kurve
204-2 dargestellten Kaltzustand, so daß es durch den Ein
schalt- bzw. Druckimpuls 202a allein nicht ausreichend
erwärmt wird. Infolgedessen wird ein bei der unmittelbar
vorangehenden Druckzeit nicht gespeistes Heizelement mit
einem dem Druckimpuls 202a innerhalb der gleichen Punkte
druckzeit 350 folgenden Korrekturimpuls 202b beaufschlagt,
wodurch gemäß der Darstellung durch eine Kurve 355 die
Temperatur auf annähernd den gleichen Wert wie in anderen
Fällen angehoben werden kann.
Falls andererseits das Heizelement in der unmittelbar
vorangehenden Druckzeit 351 gespeist wird, wie beispiels
weise das fünfte Heizelement, liefert während einer Druck
zeit 352 allein der Druckimpuls 202a die erwünschte Tempe
ratur gemäß der Darstellung durch 357 in einer Kurve 304-
5, da ein Wärmestau 356 in dem Heizelement vorliegt.
Es sei nun in größeren Einzelheiten der Druckvorgang wäh
rend der Punkte-Druckzeit 350 betrachtet. Während der un
mittelbar vorangehenden Druckzeit 351 werden das vierte
bis siebente Heizelement des Thermokopfs 15 gespeist bzw.
eingeschaltet, so daß die sich ergebende Wärme durch Wärme
leitung im Thermokopf 15 zu dem zweiten Heizelement über
tragen wird, wodurch eine durch 358 dargestellte Wärmean
sammlung entsteht. Andererseits können während einer ersten
Druckzeit 360 nach dem Beginn der Druckabtastung die Im
pulse 202a und 202b entsprechend der Darstellung durch ei
ne gestrichelte Linie 361 keine ausreichende Temperatur
liefern, da eine derartige Wärmeleitung von anderen Heiz
elementen her fehlt. Das Vorliegen eines Intervalls 362
für die Datenverarbeitung zwischen den Impulsen ergibt
nicht nur einen Verlust hinsichtlich der Druckzeit 351,
sondern führt auch während der Wärmeerzeugung gemäß der
Darstellung durch 363 zu einem wahrscheinlich auf eine
zeitweilige Wärmeabstrahlung zurückzuführenden verringerten
Wärmeerzeugungs-Wirkungsgrad, was zu einem gesteigerten
Wärmeverlust führt.
Bei dem Thermodrucker gemäß dem Ausführungsbeispiel wird
dieser Verlust an Wärmeabgabe aus den Heizelementen des
Thermokopfs 15 dadurch behoben, daß für den für die erste
Druckzeit nach dem Beginn der Druckabtastung zu druckenden
Punkt ein durch eine ausgezogene Linie 360 dargestellter
Einzelimpuls 203 herangezogen wird, welcher länger als
die anderen Impulse 202a und 202b gewählt wird, um in dem
Heizelement eine ausreichende Wärme zu erzeugen.
Die Fig. 7B zeigt eine Abwandlung gegenüber dem in Fig. 7A
dargestellten Verfahren, wobei jeweils während der ersten
Druckzeit nach dem Beginn der Druckabtastung das erste bis
siebente Heizelement den genannten Impuls 203 erhält.
Bei dem in Fig. 7B gezeigten Ausführungsbeispiel wird nach
dem Abschluß des Druckens einer Zeile auf die vorangehend
beschriebene Weise der Schlitten 10 mit hoher Geschwindig
keit in die Ausgangsstellung zurückgeführt und die Druck
abtastung für die nachfolgende Zeile auf gleiche Weise aus
geführt, wobei der erste Druckvorgang mit dem Impuls 203
ausgeführt wird.
Die Fig. 8 zeigt ein Beispiel für das Drucken von Formular
linien und Balkendiagrammen, während die Fig. 9 ein dem
entsprechendes Zeitdiagramm zeigt. Bei diesem Drucken
müssen die gleichen Heizelemente des Thermokopfs fort
laufend gespeist werden, da über eine lange Zeitdauer hin
weg das gleiche Druckmuster wiederholt wird. Entgegenge
setzt ausgedrückt findet ein fortlaufendes Speisen des
gleichen Heizelements des Thermokopfs nahezu nur dann statt,
wenn gemäß der vorangehenden Erläuterung das gleiche
Druckmuster fortgesetzt wird. In Fig. 9 entsprechen Ein
schaltimpulse bzw. Druckimpulse 700 einer in Fig. 8 ge
zeigten Formularlinie 600, während eine Kurve 701 den Er
wärmungszustand des zweiten Heizelements des Thermokopfs
darstellt. Aufgrund der wiederholten Einschaltungen des
für das Drucken dieser Formularlinie verwendeten zweiten
Heizelements sammelt sich trotz der Korrektur hinsichtlich
der Impulsdauer nach zehn Impulsen in dem Keramiksubstrat
101 und der Abstrahlungsplatte 106, die in Fig. 1 gezeigt
sind, die Wärme bis zu einem Pegel 703. Bei dem Thermo
drucker gemäß dem Ausführungsbeispiel werden daher in dem
Fall, daß das gleiche Druckmuster mehr als zehn mal wieder
holt wird, wie es für das ersten und das zweite Heizelement
in Fig. 9 gezeigt ist, die Impulse auf noch kürzere Impulse
702 umgeschaltet, um eine Überheizung dieser Heizelemente
zu vermeiden. Eine derartige Überheizung der Heizelemente
führt nicht nur zu einer Steigerung der Druckdichte, son
dern ergibt auch eine unzureichende Abkühlung der Heizele
mente zwischen den Einschaltungen, so daß das Auflösungs
vermögen des erzielten Abdrucks verschlechtert wird und
die Lebensdauer der Heizelemente aufgrund der Wärme-Er
müdung verringert wird.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Im
pulse verkürzt, falls das gleiche Druckmuster zehnmal
wiederholt wird, jedoch kann die Anzahl dieser Wiederho
lungen in geeigneter Weise in Anbetracht der Druckgeschwin
digkeit und des Thermokopf-Aufbaus gewählt werden.
Die Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung
zum Erzeugen der in den Fig. 7A, 7B und 9 gezeigten Im
pulse, während die Fig. 11A, 11B und 11C Zeitdiagramme
sind, die die Funktion dieser Steuerschaltung veranschau
lichen. Eine Zentralverarbeitungseinheit bzw. Zentralein
heit CPU für die Druckdatenverarbeitung erzeugt entspre
chend aus einer nicht gezeigten Eingabeeinrichtung wie
einer Tastatur eingegebenen Druckdaten Einschaltsignale
für das erste bis siebente Heizelement des Thermokopfs 15
bzw. TH an Anschlüssen 1 bis 7. An einem Anschluß 8 wird
für die ersten Signale nach dem Beginn der Druckabtastung
ein Signal "1" abgegeben, während an einem Anschluß 9 ein
Signal "1" abgegeben wird, wenn das gleiche Druckmuster
mehr als zehnmal wiederholt wird. Die Zentraleinheit CPU
erkennt das erste Signal nach dem Beginn der Druckabtastung
sowie die Wiederholungsanzahl des gleichen Druckmusters.
Ferner enthält die Steuerschaltung einen Zeichengenerator
CG zum Erzeugen von den Druckdaten entsprechenden Zeichen
schriftbildern, ein Schieberegister R1 zum Speichern der
aus den Anschlüssen 1 bis 7 der Zentraleinheit CPU zuge
führten Einschaltsignale für das erste bis siebente Heiz
element des Thermokopfs TH unter Synchronisierung mit in
Fig. 11C gezeigten Zeitimpulsen TP1 und zum Abgeben dieser
Signale unter Synchronisierung mit einem Steuersignal Φ3,
ein Korrekturregister R2 zum Speichern der von dem Schiebe
register R1 abgegebenen und mittels eines Inverters INV
invertierten Einschaltsignale, nämlich zum Speichern der
vorangehenden Einschaltsignale unter Synchronisierung mit
einem Steuersignal Φ4, ein Einschaltregister R3 zum Spei
chern der von dem Schieberegister R1 abgegebenen Einschalt
signale, ein UND-Glied AND5, das an einem ersten Eingangs
anschluß ständig ein Signal "1" aufnimmt, an einem zweiten
Eingangsanschluß die Einschaltsignale aus dem Schiebere
gister R1 aufnimmt und an einem dritten Eingangsanschluß
die invertierten Einschaltsignale aus dem Korrekturregi
ster R2 aufnimmt, ein Flip-Flop FF1, das synchron mit den
Steuerimpulsen TP1 entsprechend dem Signalzustand an dem
Anschluß 8 der Zentraleinheit CPU gesetzt bzw. rückge
setzt wird, ein Flip-Flop FF2, das synchron mit einem
Steuersignal Φ1 gemäß dem Zustand des Ausgangssignals
des Flip-Flops FF1 gesetzt bzw. rückgesetzt wird, ein
Flip-Flop FF3, das synchron mit den Steuerimpulsen TP1 ent
sprechend dem Signalzustand an dem Anschluß 9 der Zentral
einheit CPU gesetzt bzw. rückgesetzt wird, ein Flip-Flop
FF4, das synchron mit dem Steuersignal Φ1 entsprechend
dem Zustand des Ausgangssignals des Flip-Flops FF3 gesetzt
bzw. rückgesetzt wird, Impulsoszillatoren OS1, OS2 und OS3
zum Erzeugen der in Fig. 11A gezeigten Einschaltimpulse,
ein UND-Glied AND2 zum Durchlassen der Impulse aus dem
Oszillator OS1 in dem Fall, daß das Flip-Flop FF2 ein Aus
gangssignal OSSW1 mit dem Pegel "0" abgibt und das Flip-
Flop FF4 ein Ausgangssignal OSSW2 mit dem Pegel "1" ab
gibt, ein UND-Glied AND3 zum Durchlassen der Einschalt
impulse aus dem Oszillator OS2 in dem Fall, daß das Flip-
Flop FF2 ein Ausgangssignal OSSW1 mit dem Pegel "1" ab
gibt und das Flip-Flop FF4 ein Ausgangssignal OSSW2 mit
dem Pegel "0" abgibt, ein UND-Glied AND6 zum Durchlassen
der Einschaltimpulse aus dem Oszillator OS3 in dem Fall,
daß das Flip-Flop FF2 das Ausgangssignal OSSW1 mit dem
Pegel "0" abgibt und das Flip-Flop FF4 das Ausgangssignal
OSSW2 mit dem Pegel "1" abgibt, ein UND-Glied AND7 zur
Abgabe eines Steuersignals Φ2 gemäß der Darstellung in
Fig. 11B in dem Fall, daß das Flip-Flop FF2 das Ausgangs
signal OSSW1 mit dem Pegel "0" abgibt, ein UND-Glied AND8
zur Abgabe des in Fig. 11B gezeigten Steuersignals Φ4 in
dem Fall, daß das Flip-Flop FF2 das Ausgangssignal OSSW1
mit dem Pegel "1" abgibt, ein ODER-Glied OR1 zum Durch
lassen der Signale aus den UND-Gliedern AND2, AND3 und
AND6 als Einschalt-Freigabesignal ST, ein ODER-Glied OR2
zum Durchlassen der Signale aus den UND-Gliedern AND7 und
AND8 als Steuersignal Φ3, eine UND-Glied-Gruppe AND4 zum
Durchlassen des Einschalt-Freigabesignals aus dem ODER-
Glied OR1 in dem Fall, daß das Register R3 ein Einschalt
signal mit dem Pegel "1" abgibt, Verstärker AMP für das
Verstärken der Ausgangssignale der UND-Glied-Gruppe AND4
und den Thermokopf TH, der gemäß der vorangehenden Er
läuterung eine vertikale Reihenanordnung aus sieben Heiz
elementen hat.
Es wird nun die Funktion der vorstehend beschriebenen
Steuerschaltung in dem Fall erläutert, daß ein Zeichen
"A" mit einer 5×7-Punktematrix gedruckt wird.
Auf die Eingabe von Druckdaten aus der nicht gezeigten
Eingabeeinrichtung wie der Tastatur hin ruft die Zentral
einheit CPU aus dem Zeichengenerator CG ein dem Zeichen
code der Druckdaten entsprechendes Zeichenschriftbild ab
und führt die den Punkten in der ersten Spalte entspre
chenden Einschaltsignale über eine Datensammelleitung DB
dem Schieberegister R1 zu, das parallele Eingänge hat.
Gemäß der vorangehenden Erläuterung gibt die Zentralein
heit CPU parallel mit 9 Bit Signale an den Anschlüssen
1 bis 9 ab, von welchen an den Anschlüssen 1 bis 7 die
Einschaltsignale für das erste bis siebente Heizelement
des Thermokopfs abgegeben werden, während an dem Anschluß
8 ein Signal "1" nur für die ersten Signale nach dem Be
ginn der Druckabtastung abgegeben wird und an dem Anschluß
9 ein Signal "1" abgegeben wird, wenn das gleiche Druck
signal mehr als zehnmal wiederholt wird. Das Signal aus
dem Ausgang 8 wird dem Flip-Flop FF1 zugeführt, während
das Signal aus dem Ausgang 9 dem Flip-Flop FF3 zugeführt
wird. Infolgedessen werden die Signale aus der Zentralein
heit CPU zu einem in Fig. 11B gezeigten Zeitpunkt 500 syn
chron mit dem Zeitsteuersignal bzw. Steuerimpuls TP1 über
die Datensammelleitung DB dem Schieberegister R1 sowie den
Flip-Flops FF1 und FF3 zugeführt.
Die in das Schieberegister R1 eingegebenen Einschaltsig
nale werden zu einem in Fig. 11B gezeigten Zeitpunkt 501
synchron mit dem Steuersignal Φ3 dem Einschaltregister R3
zugeführt sowie auch nach der Inversion mittels des Inver
ters INV in das Korrekturregister R2 eingespeichert, das
synchron mit dem Steuersignal Φ4 gesteuert wird. Die dem
Einschaltregister R3 zugeführten Einschaltsignale werden
synchron mit dem Einschalt-Freigabesignal ST über die
UND-Glied-Gruppe AND4 dem Thermokopf zugeführt, um den
Druckvorgang herbeizuführen. Das Einschalt-Freigabesignal
ST wird von den Impulsoszillatoren OS1, OS2 bzw. OS3 syn
chron mit dem Steuersignal Φ1 erzeugt. Der Impulsoszilla
tor OS1 erzeugt ein den in Fig. 7A gezeigten Impulsen 202a
und 202b entsprechendes Impulsmuster, während der Impuls
oszillator OS2 bei dem ersten Druckvorgang nach dem Beginn
der Druckabtastung einen langen Einzelimpuls 203 gemäß
der Darstellung in Fig. 7A erzeugt und der Impulsoszilla
tor OS3 wiederholt Impulse 702 gemäß der Darstellung in
Fig. 9 erzeugt. Die Impulse aus den Impulsoszillatoren OS1,
OS2 oder OS3 werden entsprechend den Ausgangssignalen OSSW1
und OSSW2 der Flip-Flop FF1 bis FF4, die durch die Signale
aus den Anschlüssen 8 und 9 der Zentraleinheit CPU gesteuert
werden, mittels der UND-Glieder AND2, AND3 bzw. AND6 und
des ODER-Glieds OR1 angewählt. Nach dem Beginn der Druck
abtastung gibt der Anschluß 8 der Zentraleinheit CPU ein
Signal mit dem Pegel "1" ab, so daß von dem Flip-Flop FF2
ein Ausgangssignal mit dem Pegel "1" abgegeben wird, wo
durch das UND-Glied AND3 durchgeschaltet wird und der Im
puls 203 aus dem Oszillator OS2 als Freigabesignal ST zu
den UND-Gliedern AND4 durchgelassen wird, so daß zu einem
Zeitpunkt 502 gemäß Fig. 11C für die Punkte in der ersten
Spalte lange Einzelimpulse zugeführt werden.
Nach einer Zeitdauer vom Beginn des Druckvorgangs an wer
den zu einem Zeitpunkt 503 nach Fig. 11A die den Punkten
in der zweiten Spalte entsprechenden Einschaltsignale aus
den Anschlüssen 1 bis 7 der Zentraleinheit CPU der Daten
sammelleitung DB zugeführt und zu einem Zeitpunkt 504 ge
mäß Fig. 11C synchron mit dem Steuerimpuls TP1 in das
Schieberegister R1 eingespeichert. Von diesen Einschalt
signalen bis zum Abschluß einer Druckabtastung verbleibt
das an dem Anschluß 8 der Zentraleinheit CPU abgegebene
Signal auf dem Pegel "0", wodurch das Freigabesignal ST
von dem Impulsoszillator OS1 erzeugt wird. Die in dem
Schieberegister R1 gespeicherten Einschaltsignale werden
synchron mit dem Steuersignal Φ3 zu dem Einschaltregister
R3 übertragen. Da bei diesem Zustand die Anschlüsse 8 und
9 der Zentraleinheit CPU auf dem Pegel "0" verbleiben,
werden den UND-Gliedern AND4 als Freigabesignale ST über
das UND-Glied AND3 und das ODER-Glied OR1 die Impulse 202a
aus dem Impulsoszillator OS1 zugeführt, wodurch die den
Einschaltsignalen für die zweite Spalte gemäß der Darstel
lung in Fig. 11B entsprechende Speisung herbeigeführt wird.
Diese Einschaltsignale werden nach der Inversion durch den
Inverter INV dem Korrekturregister R2 zugeführt und auch
ohne Inversion dem UND-Glied AND mit den drei Eingängen
zugeführt, welches auch das konstante Signal "1" und das
Ausgangssignal des Korrekturregisters R2 aufnimmt. Aus dem
Steuersignal Φ2 werden die Steuersignale Φ3 und Φ4 bereit
gestellt, die zu einem Zeitpunkt 505 nach Fig. 11B mitein
ander völlig synchron sind. Die aus dem Korrekturregister
R2 dem UND-Glied AND5 zugeführten Signale sind unmittelbar
vorangehende Einschaltsignale nach der Inversion, so daß
ein jedes Bit, das nicht eingeschaltet worden ist, durch
ein Signal mit dem Pegel "1" angezeigt ist. Auf diese
Weise werden von dem UND-Glied AND5 Korrektursignale, die
bei jedem Bit, das nicht zuvor eingeschaltet worden ist
und das diesmal eingeschaltet werden soll, ein Signal mit
dem Pegel "1" enthalten, abgegeben und wieder in das Schie
beregister R1 eingespeichert. Im Ansprechen auf das nach
folgende Steuersignal Φ3 zu einem Zeitpunkt 506 gemäß Fig.
11B und 11C werden die in dem Korrekturspeicher R2 ge
speicherten Korrektursignale dem Einschaltregister R3 zu
geführt, wodurch diejenigen Heizelemente, die während der
vorangehenden Zeitdauer eingeschaltet worden sind,
keine korrigierende Einspeisung erhalten, jedoch die Heiz
elemente, die während der vorangehenden Zeitdauer nicht
eingeschaltet worden sind, durch die Impulse 202b zu dem
in Fig. 11C gezeigten Zeitpunkt 506 eine korrigierende
Stromversorgung erhalten. Infolgedessen empfangen entspre
chend den Druckdaten für die zweite Spalte zum Bilden des
Buchstabens "A" die Heizelemente des Thermokopfs die Ein
schalt- bzw. Heizimpulse 202a und 202b gemäß der Darstel
lung in Fig. 11C. Im weiteren wird die vorangehend be
schriebene Steuerung bei den entsprechend den Druckdaten
für die dritte bis fünfte Spalte den Heizelementen des
Thermokopfs zugeführten Impulsen angewandt, wie es in der
Fig. 11C gezeigt ist.
Falls ferner wie im Falle des Druckens einer Formularlinie
oder einer grafischen Darstellung das gleiche Druckmuster
zehnmal wiederholt wird, wird von dem elften Male an von
dem Anschluß 9 der Zentraleinheit CPU ein Ausgangssignal
mit dem Pegel "1" abgegeben, um das UND-Glied AND6 durch
zuschalten, wodurch als Freigabesignal ST die von dem Im
pulsoszillator OS3 erzeugten aufeinanderfolgenden Impulse
702 zugeführt werden, um einen Wärmestau bzw. eine Über
hitzung in den Heizelementen zu verhindern. Die Fig. 12
zeigt die Datenverarbeitung in diesem Fall.
Gemäß den vorangehenden Erläuterungen wird die Einschalt
zeit eines jeden Heizelements verringert, falls dieses
fortlaufend eingeschaltet wird, sowie ferner in dem Fall,
daß das gleiche Druckmuster wie beispielsweise für eine
Formularlinie oder eine grafische Darstellung in einer
bestimmten Wiederholungsanzahl wiederholt wird, wodurch
die Heizelemente des Thermokopfs vom Beginn bis zum Ende
des Druckvorgangs auf einer konstanten Temperatur gehalten
werdend so daß damit eine Ungleichmäßigkeit der Druck
dichte vermieden wird und die Lebensdauer des Thermokopfs
verlängert wird.
Es wird ein Thermodrucker angegeben, der es ermöglicht,
die Heizelemente auf einer konstanten Temperatur zu hal
ten, um eine gleichförmige Druckdichte zu erzielen und
eine abnormale Erwärmung der Heizelemente zu vermeiden.
Zu diesem Zweck erhält jedes Heizelement bei dem ersten
Druckvorgang einen stärkeren Ansteuerungsimpuls und bei
dem nachfolgenden Druckvorgang einen schwächeren Ansteue
rungsimpuls.
Claims (12)
1. Drucker zum Drucken unter Einsatz eines mit Heiz
elementen ausgestatteten Aufzeichnungskopfes, mit
- a) einer Impulserzeugungseinrichtung zum Erzeugen unterschiedlicher Impulsspeisungsarten und einer Steuer einrichtung zum Steuern der Impulserzeugungseinrichtung in Abhängigkeit von dem zeitlich vorhergehenden Verlauf der Erregung der Heizelemente, wobei
- b) die Impulserzeugungseinrichtung (CPU, R1-R3) zur Ausführung einer ersten Impulsspeisungsart, bei der zu mindest einem der Heizelemente des Aufzeichnungskopfes (TH) innerhalb eines Druckpunktintervalles lediglich ein Hauptimpuls zuführbar ist, und
- c) einer zweiten Impulsspeisungsart steuerbar ist, bei der zumindest einem der Heizelemente des Aufzeichnungs kopfes (TH) innerhalb eines Druckpunktintervalls sowohl ein Hauptimpuls (202a) als auch ein Zusatzimpuls (202b) zuführbar ist, dessen Dauer kürzer ist als die des Haupt impulses und der zeitlichen Abstand gegenüber dem Haupt impuls besitzt, dadurch gekennzeichnet,
- d) daß die Impulserzeugungseinrichtung zur Ausführung einer dritten Impulsspeisungsart steuerbar ist, in der zumindest einem der Heizelemente des Aufzeichnungskopfes innerhalb des Druckpunktintervalles ein Einzelimpuls (203) zuführbar ist, dessen Dauer größer als die des Hauptimpulses ist, und
- e) daß die Steuereinrichtung abhängig von dem zeitlich vorhergehenden Ablauf der Erregung der Heizelemente die erste, die zweite oder die dritte Impulsspeisungsart der Impulserzeugungseinrichtung auswählt.
2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung (FF1 bis 4, AND2, 3, 5, 6, R2) die
Impulserzeugungseinrichtung derart steuert, daß den Heiz
elementen des Aufzeichnungskopfs bei einem ersten Druck
vorgang nach Beginn einer Druckabtastung Einzelimpulse
(203) und bei einem zweiten Druckvorgang den bei dem
ersten Druckvorgang nicht, nun aber, betriebenen Heiz
elementen Haupt- und Zusatzimpulse (202) zugeführt wer
den, die zu einer geringeren Wärmeerzeugung als die Ein
zelimpulse geeignet sind.
3. Drucker nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine
Ermittlungseinrichtung (CPU) zum Ermitteln, ob ein Druck
vorgang der erste Druckvorgang nach Beginn einer Druck
abtastung ist, und zum Zuführen eines das Ermittlungs
ergebnis darstellenden Signals zu der Steuereinrichtung
(FF1 bis 4, AND2, 3, 5, 6, R2).
4. Drucker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Impulserzeugungseinrichtung (OS1 bis 3,
AND4, R3) einen ersten Impulsoszillator (OS2) zum Er
zeugen der Einzelimpulse (203) und einen zweiten Impuls
oszillator (OS1) zum Erzeugen der Haupt- und Zusatzim
pulse (202) aufweist.
5. Thermodrucker nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß eine Speichereinrichtung (R1)
zum Speichern von Druckdaten zum Betreiben der jeweiligen
Heizelemente des Aufzeichnungskopfs vorhanden ist, daß
die Impulserzeugungseinrichtung (OS1 bis 3, AND4, R3) die
Druckimpulse dem Aufzeichnungskopf entsprechend den in
der Speichereinrichtung gespeicherten Druckdaten zuführt,
und daß die Steuereinrichtung (FF1 bis 4, AND2, 3, 6) die
Impulserzeugungseinrichtung derart steuert, daß dann,
wenn die mittels des Aufzeichnungskopfs zu druckenden
Druckdaten zweite Druckdaten nach dem Beginn der Druck
abtastung sind, den mit Einzelimpulsen betriebenen Heiz
elementen Hauptimpulse (202a) zugeführt werden, die zu
einer geringeren Wärmeerzeugung als eine Aufeinanderfolge
von Haupt- und Zusatzimpulsen führen.
6. Drucker nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine
Vordaten-Speichereinrichtung (R2) zum Speichern der zuvor
in der Speichereinrichtung (R1) gespeicherten und für den
Druckvorgang mittels des Aufzeichnungskopfs (TH) verwen
deten Druckdaten als Vordaten, wobei die Wahl der den
Heizelementen zuzuführenden Haupt- und Zusatzimpulse
(202a, 202b) oder Hauptimpulse (202a) gemäß neuen Druck
daten entsprechend den in der Speichereinrichtung gespei
cherten neuen Druckdaten und den in der Vordaten-Spei
chereinrichtung gespeicherten Vordaten erfolgt.
7. Drucker nach Anspruch 5 oder 6 jeweils in Verbindung
mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Impulsoszillator (OS1) auch zum Erzeugen der Hauptimpulse
(202a) dient.
8. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Spannung des Hauptimpulses
der zweiten Impulsspeisungsart gleich groß ist wie die
des Zusatzimpulses.
9. Drucker nach einem der vorangegangenen Patent
ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des
Hauptimpulses (202a) als auch des Zusatzimpulses (202b)
von gleicher Größe ist.
10. Verfahren zum Steuern eines Druckers nach einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Beginn eines Druckvorganges die zweite oder drit
te Impulsspeisungsart gewählt wird und
daß bei einem nachfolgenden Druckvorgang die erste oder
zweite Impulsspeisungsart gewählt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Beginn eines Druckvorganges die dritte Impuls
speisungsart gewählt wird, wenn dabei der Aufzeichnungs
kopf erstmals angesprochen wird,
daß die zweite Impulsspeisungsart gewählt wird, wenn be reits andere Heizelemente nach Beginn des Druckvorganges angesprochen wurden und
daß die erste Impulsspeisungsart gewählt wird, wenn die Heizelemente kurz zuvor in der zweiten oder dritten Im pulsspeisungsart angesprochen wurden.
daß die zweite Impulsspeisungsart gewählt wird, wenn be reits andere Heizelemente nach Beginn des Druckvorganges angesprochen wurden und
daß die erste Impulsspeisungsart gewählt wird, wenn die Heizelemente kurz zuvor in der zweiten oder dritten Im pulsspeisungsart angesprochen wurden.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizelemente bei deren erstmaliger Betätigung
nach Beginn eines Druckvorganges in der dritten Impuls
speisungsart angesprochen werden und
daß bei einem nachfolgenden Druckvorgang die erste oder
zweite Impulsspeisungsart gewählt wird.
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