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Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für thermisches
Drucken und insbesondere eine Wärmesteuerschaltung für einen
thermischen Druckkopf
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Ein thermischer Druckkopf weist mehrere, durch Widerstände
gebildete Druckelemente auf, die in einer Zeile entsprechend den
zu druckenden Punkten angeordnet sind. Jedes Druckelement wird
durch kurzzeitiges Anlegen eines Spannungsimpulses zum Druck-
Zeitpunkt eines entsprechenden Punktes erwärmt. Der Punkt wird
auf das Druckpapier gedruckt, indem das Druckelement eine
bestimmte Zeit lang auf einer Temperatur gehalten wird, die über
der Wärmeempfindlichkeits-Temperatur des Druckpapiers liegt.
Nach Wegfall der Spannungsimpulse wird danach die Wärme des
Druckelements auf natürliche Weise abgestrahlt, und die
Temperatur des Druckelements fällt unter die Wärmeempfindlichkeits-
Temperatur. Dieser Vorgang wird beim Drucken eines Punktes
jedesmal wiederholt.
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Mit der bedeutenden Steigerung der Druckgeschwindigkeit von
Druckern traten in letzter Zeit mehrere Probleme bei der
Wärmesteuerung des vorstehend beschriebenen Druckkopfes auf.
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In "Thermal Printhead Drive Circuit for High Speed Printing"
(Treiberschaltung für einen thermischen Druckkopf zum
Hochgeschwindigkeitsdrucken), veröffentlicht im IBM Disclosure
Bulletin, Vol. 24 Nr. 13, Juni 1981, S. 646-648, wird eine
Gegenmaßnahme zur Lösung des Problems eines ungenügenden
Temperaturanstiegs beschrieben, der durch eine Verringerung des
Arbeitszyklus eines angelegten Impulses infolge einer hohen
Druckgeschwindigkeit hervorgerufen wird.
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Im Gegensatz zum obengenannten Problem kommt es bei neueren
thermischen Hochgeschwindigkeitsdruckern, z. B. beim
Zeilendruck, aufgrund der sich ständig wiederholenden Erwärmung der
Druckelemente zur Wärmeakkumulation im Druckkopf, so daß die
Druckstärke des Punktes zunimmt. Damit wird der Ausdruck
allmählich undeutlich, was ein weiteres Problem aufwirft.
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Die US-A-4 364 063 beschreibt eine thermische
Schreibvorrichtung, in der eine Zeile thermischer Widerstandselemente
selektiv in Übereinstimmung mit Schreibsignalen angesteuert wird.
Durch Ändern der Breite des Treibersignals für jedes
thermische Widerstandselement soll eine Überhitzung eines Elements
und eine ungleichmäßige Schreibdichte vermieden werden. Diese
thermische Schreibvorrichtung weist mehrere, in einer Zeile
angeordnete thermische Widerstandselemente auf. Schreibsignale
werden seriell einem Schieberegister zugeführt, dessen
Fassungsvermögen der Anzahl der Elemente entspricht. Nachdem die
Schreibsignale einer Zeile vollständig im Schieberegister
gespeichert sind, werden sie parallel Zwischenspeichern
zugeführt. Ferner werden im Schieberegister gespeicherte
Schreibsignale seriell ausgegeben und einem zweiten Schieberegister
zugeführt. Das zweite Schieberegister speichert die
Schreibsignale der vorhergehenden Zeile. Die Ausgaben des ersten und
zweiten Schieberegisters werden in einem Komparator bitweise
verglichen, der modifizierte Schreibsignale erzeugt, die im
ersten Schieberegister anstelle der gerade empfangenen
Schreibsignale gespeichert werden. Zwischenspeicher dienen zum
Zwischenspeichern der modifizierten Schreibsignale. Mit den
Zwischenspeichern sind Treiberschaltungen verbunden, die
Treibersignale zum jeweiligen thermischen Widerstandselement
führen.
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Wenn nacheinander Signale von "1" in einem bestimmten Bit,
d. h. einem thermischen Widerstandselement, auftreten, wird
die Einschaltzeit von (T1 + T2) zu T1 geändert, um das
Durchbrennen
des entsprechenden thermischen Widerstandselements zu
verhindern. Die Einschaltzeit ist jene Zeit, während der die
Treiberschaltung den Strom zum jeweiligen thermischen
Widerstandselement führt.
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Die US-A-4 524 368 beschreibt eine Treiberschaltung für eine
wärmeempfindliche Schreibvorrichtung mit einem Thermokopf, der
mehrere Heizelemente aufweist. Die Schaltung hat vier
Zeilenpuffer, in welche die Druckdaten nacheinander zeilenweise
geschrieben werden. Ein Selektor dient zum Auswählen eines der
Zeilenpuffer. Wenn die Druckdaten in den ersten Zeilenpuffer
geschrieben werden, speichert der vierte Zeilenpuffer die
Druckdaten für die Zeile, auf die als nächstes gedruckt oder
geschrieben werden soll, während der dritte und zweite Puffer
die Druckdaten für die zuvor gedruckte Zeile bzw. für die
Zeile speichern, die vor der zuvor gedruckten Zeile gedruckt
wurde.
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Die Druckdaten werden einem X(i)-Operationselement zum
Festlegen des Zustands der Wärmespeicherung eingegeben. Die
Betriebs-Ausgangssignale des X(i)-Operationselements werden zu
einem T(i)-Operationselement zum Berechnen der den einzelnen
Heizelementen zuzuführenden Wärmeenergie gesendet, um dadurch
die jedem Heizelement zuzuführende Impulsbreite entsprechend
der Berechnung einzustellen. Das T(i)-Operationselement
bestimmt die jeweilige Impulsbreite für die zu beschreibende
Zeile unter Verwendung von drei Datenarten: den
Betriebs-Ausgangssignalen, den Ausgangssignalen eines
Impulsbreiten-Speichers zum Speichern der jeweiligen Impulsbreite
für die vorhergehenden Zeile sowie ein von einem Zähler
erzeugtes Schwarzpunktsignal. Die Schwarzpunktsignale stellen
die Anzahl schwarzer Punkte als deren Verhältnis zu den auf
der gerade gedruckten Zeile liegenden dar. Danach werden die
für die jeweiligen Heizelemente bestimmten
Impulsbreitensignale einer Schaltung zum Zuführen der Impulsspannung zum
Thermokopf zugeführt.
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Zum Berechnen des Zustands der Wärmespeicherung verwendet das
X(i)-Operationselement in einem ROM (Festwertspeicher)
gespeicherte Tabelleninformationen. Das T(i)-Operationselement sucht
anhand der vom Impulsbreitenspeicher zugeführten
Ausgangssignale die Impulsbreite für die jeweiligen Heizelemente für
die vorhergehende Zeile heraus. Die Impulsbreite T(i1) für die
nunmehr zu beschreibende Zeile wird anhand des Zustands der
Wärmespeicherung ermittelt, die das X(i)-Operationselement für
die jeweiligen Heizelemente bestimmte. Die so gewonnenen
Impulsbreiten werden korrigiert, um schließlich die Impulsbreite
T(i2) zu-bestimmen.
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Die US-A-4 574 293 beschreibt einen Ausgleichsvorgang für die
Wärmeakkumulation in einem Thermokopf. Gemäß dieser Lehre
wird die einem Heizelement zuzuführende Energie durch
Berücksichtigen der dem Heizelement bei der vorhergehenden
Ansteuerung zugeführten Energie sowie der Auswirkung von
Wärmeakkumulation in den das Heizelement umgebenden Heizelementen
gesteuert; danach wird die so gesteuerte Energie unter
Berücksichtigung der Temperaturänderung in der Grundplatte des
Thermokopfes oder der Druckzeitänderung zwischen den Zeilen erneut
korrigiert. Die Information zur Darstellung der Temperatur der
Thermokopfgrundplatte wird gewöhnlich anhand des
Widerstandswerts eines Thermistors berechnet, der normalerweise im
Thermokopf vorhanden ist.
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Die zurückliegende Wärmeinformation X(i) für jedes Bildelement
wird auf der Grundlage der benachbarten Bildelemente in der
aktuell gedruckten, angesteuerten Zeile sowie in den beiden
Zuvor gedruckten Zeilen bestimmt. Dabei werden bestimmte Werte
für die Gewichtung verwendet.
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Die Zurückliegende Wärmeinformation X(i) wird zum Korrigieren
der Heizimpulsbreite Ti-1 verwendet.
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Zusätzlich dient die Information Ki als Maß für die
Grundplattentemperatur des Thermokopfes zum Korrigieren der
Heizimpulsbreite.
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Bisher wurde keine bekannte, zweckmäßige Gegenmaßnahme zur
Lösung dieses Problems vorgeschlagen.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der
vorstehend beschriebenen Standes der Technik zu beseitigen und
eine Steuerschaltung für thermisches Drucken zu schaffen, die
Änderungen der Druckstärke infolge von Wärmeakkumulation im
Druckkopf auch beim ununterbrochenen
Hochgeschwindigkeitsdrucken verhindert.
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Eine Erfindungsgemäße Steuerschaltung für thermisches Drucken
weist die Merkmale von Anspruch 1 auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1A, 1B, 2, 3, 4 und 5 sind Impulsübersichten zur
Erläuterung der in der vorliegenden Erfindung vorgenommenen
Untersuchung;
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Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau einer
Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das einen detaillierten Aufbau
eines Teils der Logikschaltung in Fig. 6 zeigt, und
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Fig. 8 ist ein Blockschaltbild einer Verbindungsschaltung, in
der mehrere der jeweils in Fig. 7 gezeigten Schaltungen
miteinander verbunden sind.
Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Vor der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung wird
nachstehend zunächst die vom Erfinder angestellte logische und
experimentelle Untersuchung beschrieben.
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Fig. 1A und 1B Zeigen eine Beziehung zwischen der Ansteuerung
eines Druckelements und der Wärmeerzeugung. Dabei werden in
Fig. 1A bzw. 1B Änderungen der Druckelementtemperatur und der
angelegten Spannung als Funktion der Zeit dargestellt.
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Gemäß Fig. 1A und 1B wird beim Anlegen eines Spannungsimpulses
mit einer Spannung V an ein Druckelement während eines
Zeitintervalls zwischen der Zeit t&sub0; und der Zeit Tw die Temperatur
des Elements von Tc auf Tp erhöht. Anhand der experimentellen
Ergebnisse wird die Funktion während dieses Zeitintervalls als
primäre Verzögerungsreaktion bezüglich eines
Stufeneingangssignals mit einer Zeitkonstante betrachtet, die durch die spezifische
Wärme (Wärmekapazität) eines Druckkopfes bestimmt
wird. Mit dem Wegfall des Spannungsimpulses zum Zeitpunkt tw
beginnt eine Abstrahlungs-/Abkühlungsperiode. Diese
Wärmeabstrahlungs-/Abkühlungsperiode ist ebenfalls eine primäre Verzögerungsreaktion.
Die Wärmeabstrahlungs-/Abkühlungsperiode
dauert bis zur nächsten Impulsanlegezeit t&sub0;'.
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Wird als Wärmeempfindlichkeits-Temperatur einer in Kombination
mit dem thermischen Druckkopf verwendeten Farbschicht oder
eines wärmeempfindlichen Papiers Ts gemäß Fig. 1A angenommen,
dann ist eine Wärmeenergiekomponente mit einer Temperatur über
Ts proportional zu einer Fläche Ee eines in Fig. 1A
schraffiert dargestellten Bereichs. Dementsprechend kann die vom
Druckelement erzeugte und zum Punktdrucken beitragende
Wärmeenergie dadurch konstant gehalten werden, indem die Fläche Ee
durch Steuerungsmaßnahmen stets konstant gehalten wird,
wodurch die Druckstärke von Punkten auf der Farbschicht oder dem
wärmeempfindlichen Papier ebenfalls konstant bleibt. Um dies
zu erreichen, muß bei einem kurzen Zeitraum für die
Spannungszufuhr, d. h. beim Hochgeschwindigkeitsdrucken, der Zeitraum
für das Anlegen der Spannung veränderlich sein; folglich
müssen die Zeiten für das Anlegen und den Wegfall der Spannung
t&sub0;, tw, t&sub0;' und tw' so gesteuert werden, daß die Flächen der
schraffierten Abschnitte im ersten und zweiten Zyklus gemäß
Fig. 1A und 1B konstant gehalten werden.
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Nachstehend wird die eingehende Untersuchung der Bedingungen
zum Bestimmen der obengenannten Zeiten beschrieben.
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Fig. 2 Zeigt Kurven der primären Verzögerungsreaktion Tup und
TDOWN in den Zeiträumen- für die Spannungszufuhr und die
Wärmeabstrahlung eines Druckelements. Gemäß Fig. 2 wird angenommen,
daß die Temperatur eines Druckkopfes mit Beginn der Spannungszufuhr
zu einem Druckelement zur Zeit t&sub0; gleich Tc ist.
Unmittelbar nach Beendigung der vorhergehenden Spannungszufuhr
fällt die Druckkopftemperatur auf Tc, während die Wärme
abgestrahlt wird. Diese Temperatur Tc wird als Wärmeakkumulations-
Temperatur bezeichnet.
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Folgendes gilt:
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x ist eine Temperatur des Druckelements zur Zeit der
Spannungszufuhr t&sub0;, d. h. Tc;
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y ist ein Zeitintervall für die Spannungszufuhr (tw - t&sub0;),
wobei tw die Endzeit der Spannungszufuhr ist;
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Ee ist die effektive Wärmeenergie (proportional zur Fläche Ee
eines Bereiches mit einer Temperatur über der
Wärmeempfindlichkeits-Temperatur Ts) für wärmeempfindliches Papier oder
eine Farbschicht;
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T ist die Zeitkonstante für die Wärmeerzeugung und
Wärmeabstrahlung (miteinander identisch);
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Ts ist eine Wärmeempfindlichkeits-Temperatur;
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Tp ist eine Spitzentemperatur;
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TM ist eine Sättigungstemperatur, d. h. eine Temperatur, die
sich bei lang anhaltender Spannungszufuhr konvergierend
einstellt;
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t&sub1; ist die Zeit, zu der die Kurve Tup die
Wärmeempfindlichkeits-Temperatur Ts kreuzt und
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t&sub2; ist die Zeit, zu der die Kurve TDOWN die
Wärmeempfindlichkeits-Temperatur Ts kreuzt.
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Ist der Nullpunkt der Zeit t gleich t&sub0;, d. h. t&sub0;= 0, dann
kann die Kurve Tup in einem Zeitraum der Spannungszufuhr als
Kurve der primären Verzögerungsreaktion auf eine
Stufensignaleingabe wie folgt dargestellt werden:
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Tup = TM - (TM - x)e t/τ (1)
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Genauso kann die Reaktionskurve TDOWN in einem Zeitraum der
Wärmeabstrahlung dargestellt werden durch:
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TDOWN = Tp*e t-y/τ (2)
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Daher kann die von den Kurven Tup und TDOWN und einer
lang/kurz-gestrichelten Linie zur Kennzeichnung der
Wärmeempfindlichkeitstemperatur Ts begrenzte Fläche Ee dargestellt
werden durch:
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Ee = TM(Y - t&sub1;) - Ts (t&sub2; - t&sub1;) (3)
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Folglich sind die Bedingungen dafür, daß die Fläche Ee
unabhängig von der akkumulierten Temperatur Tc, d. h. x, konstant
gehalten wird oder, anders ausgedrückt, die Bedingungen für
die Wärmesteuerung gemäß dem Hauptgedanken der Erfindung jene,
die dEe/dx = 0 erfüllen.
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Gemäß Gleichung (3) gilt:
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dEe/dx = TM dy/dx - (TM - Ts) dt1/dx - Ts dt&sub2;/dx (4)
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Das bedeutet:
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TM * (Tp - Ts) * (Dy/dx + τ/TM - x) = 0 (5)
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Da feststeht, daß TM ≠ 0 und Tp - Ts ≠ 0 ist, gilt folgende
Gleichung:
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dy/dx + ρ/TM - x
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Damit gilt
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y = τ * log(TM - x) + C (6)
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Wenn x = 0 ist, d. h. wenn ein Druckzeitintervall ohne
Wärmeakkumulation y = n ist, wird die Konstante C bestimmt, womit
gilt:
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y = τ * log(TM - x/TM) + n (7)
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Da gemäß Gleichung (1) Tup = Tp bei t = tw ist, gilt:
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Tp = TM - (TM - x)e y/τ (8)
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Die Gleichungen (7) und (8) haben zur Folge:
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Tp = TM(1 - e n/τ) (9)
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Durch Einsetzen von Gleichung (9) in Gleichung (2) ergibt sich
folglich:
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TDOWN = TM(1 - e n/τ) * e t-y/τ (10)
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Wenn daher y' ein optimaler Druckzeitraum zu einem Zeitpunkt
nach Ablauf der Zeit t vom Beginn der vorhergehenden
Spannungszufuhr und y ein Druckzeitraum im ersten Zyklus ist,
ergibt sich die folgende Gleichung:
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y' = τ log{1 - (1 - e n/τ) * e t-y/τ} + n (11)
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Das heißt, der optimale Zeitraum y' für die Spannungszufuhr im
aktuellen Zyklus wird anhand einer Laufzeit (t - y), beginnend
mit der Endzeit tw für die Spannungszufuhr im vorhergehenden
Zyklus, gemäß Gleichung (11) bestimmt.
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Es ist jedoch unpraktisch, die Drucksteuerung während der
Berechnung nach Gleichung (11) durchzuführen, da sie eine lange
Verarbeitungszeit erfordert. Durch Annähern der Laufzeit (t -
y) mit (t - n) folgt daher die Gleichung (12):
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y' = τ * log{1 - (en/τ - 1) * e t/τ} + n (12)
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Da außerdem der Arbeitszyklus in einem Druckzeitraum für jeden
Punkt normalerweise konstant ist, kann, wenn dessen
Druckzykluszeit tc und die Anzahl der Zyklen ohne Spannungszufuhr
(d. h. Zyklen, bei denen das Papier leer bleibt) Cy beträgt,
ein Zeitintervall, in dem nicht gedruckt wird, dargestellt
werden durch:
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Cy *tc
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Folglich kann ein optimales Zeitintervall für die
Spannungszufuhr, unmittelbar nachdem während einer Anzahl von Zyklen Cy
nicht gedruckt wurde, dadurch angegeben werden, daß t =
Cy * tc in Gleichung (12) eingesetzt wird:
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y' = τ * log{1 - (e n/τ -1) * e Cy*tc /τ} + n (13)
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Da τ, n und normalerweise Konstanten sind, kann in diesem
Fall eine Beziehung zwischen Cy und y' unter Verwendung von
Gleichung (13) berechnet werden.
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Folglich-wird das Zeitintervall y' für die Spannungszufuhr im
voraus unter Verwendung der Werte T, n und Tc berechnet, die
experimentell bezüglich der Anzahl der Zyklen Cy von eins bis
z. B. vier oder sechs gewonnen wurden; die
Berechnungsergebnisse werden in einer Steuerschaltung als Entsprechungstabelle
von Cy- und y'-Daten gespeichert, so daß Druckzeitintervalle
beim Drucken anhand der gespeicherten Werte gesteuert werden
und dadurch das Drucken gleichbleibend und ohne
Wärmeakkumulation im Druckkopf durchgeführt wird.
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In der vorstehend beschriebenen Untersuchung wurde nur ein
Druckelement des Druckkopfes beachtet, und es wurde nur die
Zurückliegende Spannungszufuhr zum Druckelement
berücksichtigt. Aber selbst bei z. B. einem langem Wegfall der
Spannungszufuhr zu einem bestimmten Druckelement wird dieses
Druckelement im praktischen Betrieb durch die Wärmeerzeugung
des benachbarten Druckelements beeinflußt, wenn diesem
benachbarten Druckelement ständig eine Spannung zugeführt wird. Fig.
3 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Steuerungsprinzips
unter Berücksichtigung der zurückliegenden Daten für die
Spannungszufuhr zu zwei Druckelementepaaren, die an beiden Seiten
eines Druckelements liegen, dem eine Spannung zugeführt werden
soll.
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Gemäß Fig. 3 ist jedes der 5·5 Quadrate ein Punkt, der von
einem entsprechenden Druckelement zu drucken ist. Jede Spalte
entspricht fünf Druckelementen, und Reihen entsprechen in der
Reihenfolge von der untersten Reihe jeweils einem aktuellen
Zyklus, einem um einen Zyklus vor dem aktuellen liegenden
Zyklus, einem um zwei Zyklen davor liegenden Zyklus, einem um
drei Zyklen davor liegenden Zyklus und einem um vier Zyklen
davor liegenden Zyklus.
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Betrachtet wird ein kreuzweise schraffierter Punkt a&sub0;.
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In der vorstehend beschriebenen Untersuchung wird die Zeit für
die Spannungszufuhr zum Punkt a&sub0; lediglich unter Verwendung
der zurückliegenden Daten über die Spannungszufuhr zu den
Punkten a&sub1; bis a&sub4; bestimmt, die in derselben Spalte wie der
Punkt a&sub0; und ein bis vier Zyklen vor dem aktuellen Zyklus
liegen. In der Erfindung wird jedoch eine zweidimensionale
Steuerfunktion eingeführt, so daß ein zuverlässigeres Drucken
verwirklicht werden kann. Insbesondere wird der obengenannte
Gesichtspunkt des Einflusses der zurückliegenden Spannungszufuhr
zu einem Druckelement in den ein bis vier vorhergehenden
Zyklen auf das Zeitintervall für die Spannungszufuhr im
aktuellen Zyklus auf die beiden Druckelementepaare an beiden Seiten
des Druckelements erweitert, das dem Punkt a&sub0; entspricht.
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Gemäß Fig. 3 handelt es sich dabei um vier benachbarte
Punktgruppen des Punktes a&sub0;; d. h., definiert werden ein mit dem
Bezugszeichen A bezeichneter Punkt, drei mit dem Bezugszeichen
B bezeichnete Punkte, drei mit dem Bezugszeichen C bezeichnete
Punkte und fünf mit dem Bezugszeichen D bezeichnete Punkte,
jede Punktgruppe wird gewichtet, und die zurückliegenden Daten
über die Spannungszufuhr zu jeder Gruppe werden als Faktor zum
Bestimmen der Zeit für die Spannungszufuhr zum
interessierenden Punkt a&sub0; erhoben.
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Fig. 4 zeigt eine am Druckelement zum Drucken des Punktes a&sub0;
anzulegende Spannungssignalform, wenn zuvor in allen
vorhergehenden vier Zyklen keine Spannung an den Punktgruppen A bis D
angelegt wurde. Die Spannung wird während allen
Zeitintervallen t&sub0;, tA, tB, t&sub0; und tD angelegt. Wurde einer der
Punktgruppen A bis D eine Spannung zugeführt, erfolgt während eines
entsprechenden Zeitintervalls tA, tB, tC oder tD keine
Spannungszufuhr. Wurden z. B. zuvor Spannungen an den Punktgruppen
A und C angelegt, kann eine im aktuellen Zyklus anzulegende
Impulsform gemäß Fig. 5 dargestellt werden.
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Zu beachten ist, daß die Länge des Zeitintervalls tA bis zum
Zeitintervall tD der nach Gleichung (13) bestimmten
Impulsbreite entspricht. Dabei erfolgt jedoch eine Änderung auf
einen- experimentellen Wert, um ein optimales, deutliches
Druckbild zu erreichen, ohne von der Erfindung abzuweichen.
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Im folgenden wird eine Steuerschaltung zum Steuern der
Impulsbreite auf der Grundlage der vorstehenden Untersuchung
beschrieben, die einer Ausführungsform der Erfindung entspricht.
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Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Ausführung. Gemäß Fig. 6 werden serielle Daten D für jeden Ansteuerzyklus
eines Druckkopfes einem Eingabeanschlup 101 synchron
mit einem an einem Eingabeanschlup 102 anliegenden
Takteingabesignal CLK zugeführt. Diese seriellen Daten D werden in
einem Schieberegister 104 zwischengespeichert. Diese
Eingabeoperation erfolgt gleichzeitig mit einer später zu beschreibenden
Druckoperation.
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Mehrere Register 105, 106, 107, 108 und 109 bilden ein
Schieberegister. Das Schieberegister 104 ist mit dem Register 105
verbunden. Wenn alle zu einem Zyklus gehörenden seriellen
Daten D in das Schieberegister 104 eingegeben sind, wird den
Registern 104 bis 109 ein Schiebeimpuls SFT vom Eingabeanschlup
103 zugeführt. Danach wird der Inhalt der Schieberegister 104,
105, 106, 107 und 108 jeweils in die Register 105, 106, 107,
108 und 109 verschoben. Damit werden die aktuell zu druckenden
Daten im Register 105 gespeichert, während die Daten für den
um einen, zwei, drei und vier Zyklen zurückliegenden Zyklus in
den Registern 106, 107, 108 bzw. 109 gespeichert werden.
Nunmehr beginnt die Dateneingabe zum Schieberegister 104 für den
nächsten Zyklus.
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Die Register 105 bis 109 sind über Datenbusse 110 bis 114 mit
einer Logikschaltung 140 verbunden. Bei diesem Aufbau wird der
Inhalt der Register 105 bis 109 der Logikschaltung 140
eingegeben.
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Grundzeitsignale T&sub0;, TA, TB, TC und TD entsprechend den
Zeitintervallen t&sub0;, tA, tB, tC und tD gemäß Fig. 4 und 5 werden
über Eingabeanschlüsse 120, 121, 122, 123 bzw. 124 der
Logikschaltung 140 eingegeben.
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Die Logikschaltung führt eine Logikoperation auf der Grundlage
der Grundzeitsignale T&sub0; bis TD und des Inhalts der Register
105 und 109 durch, ermittelt eine Signalform entsprechend
einem Spannungsimpuls, der an einem entsprechenden Druckelement
anzulegen ist, und gibt die ermittelte Signalform an einem
entsprechenden Ausgabeanschlup 130 bis 139 aus.
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Es wird angenommen, daß die Position jedes Punktes der Gruppen
A bis D in Fig. 3 durch (n-i),(n-j) dargestellt ist, wobei n
angibt, daß ein interessierender Punkt, dessen anzulegende
Spannung ermittelt werden soll, an der n-ten Position von der
linken Endposition des Registers liegt, i angibt, daß jeder
Punkt der Gruppen A bis D ein Punkt eines Zyklus ist, der i
Zyklen vor dem aktuellen Zyklus des interessierenden Punktes
liegt, und j angibt, daß jeder Punkt der Gruppen A bis D zu
einer j-ten Spalte von der Spalte mit dem interessierenden
Punkt zur Linken gehört. Liegt ein Punkt in einer j-ten Spalte
von der Spalte mit dem interessierenden Punkt zur Rechten, so
hat j einen negativen Wert.
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Der Zustand jedes Punktes der Gruppen A bis D wird durch
Rn-i,n-j dargestellt. Wird ein Punkt gedruckt, so gilt ein
Wert von 1, ist ein Punkt leer, gilt ein Wert von 0. So stellt
z. B. Rn-i,n-2 den Druckzustand eines Punktes dar, der einen
Zyklus vor dem interessierenden Punkt und durch zwei Punkte
zur Linken von diesem entfernt liegt.
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Durch Darstellen jedes Punktes auf diese Weise können die
Signal formen gemäß Fig. 4 und 5 als Satz t&sub0; bis tD unter
Verwendung von Grundzeitsignalen T&sub0;, TA, TB . . . TD, die an den
Eingabeanschlüssen 120 bis 124 eingegeben werden, wie folgt
dargestellt werden:
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Wenn daher die in Fig. 4 und 5 gezeigte Signalform T ist,
gilt:
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T = t&sub0; + tA + tB + tC + tDt (19)
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rundzeitsignale T, TA, TB, TC, TD werden normalerweise so
eingestellt, daß die Zeitsumme für die dem logischen Wert "1"
entsprechenden schraffierten Bereiche in Fig. 4 und 5
annähernd gleich der Zeit tw in der vorstehenden Gleichung (13)
ist. Damit wird die Wärmeakkumulation im Druckkopf gewöhnlich
auf ein Mindest- oder zu vernachlässigendes Maß verringert, um
so ein gleichbleibendes Drucken durchzuführen.
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Fig. 7 zeigt einen Teil der erfindungsgemäßen Logikschaltung
140.
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Unter Bezugnahme auf einen gemäß Fig. 7 kreuzweise
schraffierten Bereich wird die durch Gleichung (14) bis (19)
dargestellte Logik durch Logikgatter 141 bis 149 verwirklicht. Eine
Spannungssignalform, die an einem dem interessierenden Punkt
entsprechenden Druckelement anzulegen ist, wird von einem
Ausgabeanschlup (130 + m) ausgegeben, wobei m gleich 0 bis 9 ist.
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Die Logikschaltung gemäß Fig. 7 entspricht nur einem Bit des
Schieberegisters. In der Praxis werden jedoch Logikschaltungen
mit jeweils demselben Aufbau gemäß der vorstehenden
Beschreibung für alle Druckelemente des Druckkopfes, d. h. für alle
Bits des Schieberegisters 105, hergestellt. Da in der Praxis
jede Logikschaltung von einem LSI (hochintegrierter
Schaltkreis) gebildet wird, werden mehrere miteinander verbundene
LSI verwendet. In der Schaltung gemäß Fig. 7 müssen LSI
jeweils Zwei Überschußbits in den Anschlupbereichen ihrer
Schieberegister speichern.
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Fig. 8 zeigt eine Anschlupschaltung, mit der die vorstehende
Forderung erfüllt wird. In Fig. 8 bezeichnen die Bezugszahlen
201 und 202 jeweils LSI. Unter der Voraussetzung, daß die LSI
Druckelemente mit N Bit steuern können, muß jedes Register
eine Größe von N + 2 Bit haben. Wie aus Fig. 8 hervorgeht,
liegt der Grund dafür darin, daß zur Steuerung des N-ten Bits
die Daten der Bits 203, 204, 205 und 206 erforderlich sind.
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Die N-ten Daten des LSI 201 werden am untersten
Schieberegister des LSI 202 eingegeben und nacheinander nach rechts
verschoben. Im vorliegenden Fall wird die (N-2)-te Ausgabe des
LSI 201 dem höchstwertigen Bit des Schieberegisters des LSI
202 eingegeben. Der Grund dafür ist, daß die (N+1)-ten Daten
des LSI 202 dem höchstwertigen Bit eines vom LSI 202 zu
steuernden Druckelements entsprechen und der LSI Daten mit
gleichem
Inhalt wie die Daten des (N-1)-ten und N-ten Bits für
Wärmesteuerdaten für dieses (N+1)-te Bit benötigt.
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Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Aufbaus kann ein
Drukker mit beliebiger Druckbreite durch serielles Verbinden
mehrerer LSI verwirklicht werden.
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Gemäß der vorstehenden Beschreibung weist die Erfindung eine
Logikschaltung zum Bestimmen der Ansteuerzeit für jedes
Druckelement des Druckkopfes unter Berücksichtigung des
Wärmeabstahlungszustands jedes Druckelements in einem nicht
angesteuerten Zertraum auf. Daher kann die Wärmeakkumulation auch dann
verhindert werden, wenn der Druckkopf ständig über eine lange
Zeit eingesetzt wird, womit sich selbst beim
Hochgeschwindigkeitsdrucken klare Druckzeichen in hoher Qualität erzielen
lassen.