DE3921217A1

DE3921217A1 - Treibervorrichtung fuer thermokopf

Info

Publication number: DE3921217A1
Application number: DE3921217A
Authority: DE
Inventors: Yukio Yamamoto; Takashi Yoshida; Mitsugu Asano
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1990-04-12
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JP2502345B2; JPH028065A; US5038154A; DE3921217C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treibervorrichtung bzw. Treiberschaltung für einen Thermokopf (thermal head) und insbesondere eine Treibervorrichtung für einen Thermokopf, die eine Wärmespeicherungskompensationsschaltung aufweist, die für Hochgeschwindigkeitsthermoaufzeichnung mit hoher Qualität geeignet ist.

Der Thermokopf, der für die Thermoaufzeichnung verwendet wird, umfaßt eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen, die miteinander ausgerichtet sind. Nur die erforderlichen wärmeerzeugenden Elemente werden aufgeheizt, und zwar in Übereinstimmung mit Bilddaten, um eine Färbung auf Thermoaufzeichnungspapier zu erzeugen, wobei Farbstoff bzw. Tinte bzw. Druckerschwärze auf einem Farbstoffilm auf das Aufzeichnungspapier zur Aufzeichnung übertragen wird.

Bei einem Aufzeichnungsvorgang, bei dem solch ein Thermokopf eingesetzt wird, verursacht eine Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit bzw. Druckgeschwindigkeit, daß das Drucken der nächsten Zeile ausgeführt wird, bevor eine ausreichende Diffusion und Abführung von Wärmeenergie, die den wärmeerzeugenden Elementen zugeführt wurde, stattgefunden hat, wodurch Wärmeenergie ständig bzw. gleichmäßig in den wärmeerzeugenden Elementen gespeichert ist. Es wurde gefunden, daß jedes wärmeerzeugende Element Wärmeenergie entsprechend seiner vergangenen Wärmeerzeugung speichert, was zu Variationen im Energiezustand führt, wodurch eine verschlechterte Bildqualität verursacht wird.

Bei der Übertragung von Farbstoff von einem Farbstoffilm auf das Aufzeichnungspapier, würde z. B. bei einem Zuführverfahren der gleichen Wärmeenergie zu jedem wärmeerzeugenden Element, ohne daß dabei die Vorgeschichte der Wärmeerzeugung in dem jeweiligen Element in Betracht gezogen wird, zu einer akkumulativen Addition der Wärmespeicherungsenergie und der resultierenden Totalenergie führen, woraus ein erhöhter Betrag von übertragenem Farbstoff folgt, wodurch ein Verschmieren bzw. Verwischen der gedruckten Zeichen resultiert oder wodurch es unmöglich wird, die gewünschte Feldhelligkeit bzw. Gradation durch das Tönungserzeugungsverfahren mittels der Dichte jedes Elements einzuhalten.

Um einer Verschlechterung der Bildqualität vorzubeugen, ist bereits ein Wärmespeicherungskompensationsverfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine geeignete Wärmemenge bzw. Energiemenge für das jeweilige wärmeerzeugende Element berechnet wird, und zwar aus dem gegenwärtigen Aufzeichnungsvorgang des jeweiligen wärmeerzeugenden Elements und der Aufzeichnungsvorgeschichte von benachbarten wärmeerzeugenden Elementen. Dieses Verfahren erfordert jedoch, daß die Aufzeichnungsvorgeschichte jedes wärmeerzeugenden Elements gespeichert wird, und erfordert für eine genaue Kompensation mit Bezug auf einen großen Bereich von Aufzeichnungsdaten eine entsprechend notwendige große Speicherkapazität.

Mehrere Versuche sind hierzu ausgeführt worden, um ein Verfahren mit genauerer Wärmespeicherungskompensation zu entwickeln, das ohne eine große Speicherkapazität auskommt, worin der Nachteil des oben genannten Verfahrens zu sehen ist.

Die JP-A-60-161163 zeigt z. B. ein Wärmespeicherungskompensationssystem zum Berechnen des Wärmespeicherungszustand jedes wärmeerzeugenden Elements für den nächsten Aufzeichnungsvorgang, und zwar aus dem gegenwärtigen Wärmespeicherungszustand jedes wärmeerzeugenden Elements und einer Energie, die gerade diesem zugeführt wird, wobei die Energie kompensiert wird, die dem jeweiligen wärmeerzeugenden Element zugeführt wird, und zwar beim nächsten Druckvorgang bzw. bei der nächsten Gelegenheit auf der Basis der berechneten Speicherungszustände.

In diesem Wärmespeicherungskompensationssystem wird die Differenz zwischen einer Zielenergie und dem Energiezustand jedes wärmeerzeugenden Elements, die in einem Energiezustandsspeicher (buffer) gespeichert ist, als eine Energie eingesetzt, die dem jeweiligen wärmeerzeugenden Element zugeführt werden soll. Des weiteren kompensiert eine Berechnungsschaltung für die zuzuführende Energie den Effekt einer wechselseitigen Wärmereaktion zwischen dem jeweiligen Wärmeerzeugungselement und benachbarten bzw. peripheren Wärmeerzeugungselementen, wodurch die optimal zuzuführende Energie bzw. Leistung bestimmt wird.

Weiterhin wird der Wert, der die jedem wärmeerzeugenden Element zuzuführende Energie angibt, der von der Energiezuführungberechnungsschaltung bestimmt wird, einem Wert zuaddiert, der den Energiezustand des jeweiligen wärmeerzeugenden Elements nach einem einzeiligen Druckzyklus angibt, der von einer Wärmediffusionsberechnungsschaltung berechnet wird. Das Additionsergebnis wird in einem Energiezustandsspeicher als ein Energiezustand des jeweiligen wärmeerzeugenden Elements für das Drucken bzw. Aufzeichnen der nächsten Zeile abgespeichert. Die Wärmediffusionsberechnungsschaltung berechnet die Wärmediffusion aus dem gegenwärtigen Energiezuständen jedes wärmeerzeugenden Elements und der benachbarten bzw. peripheren wärmeerzeugenden Elemente und aus der Temperatur des Thermokopfsubstrats, wodurch die den Energiezustand nach einem einzeiligen Druckzyklus bestimmt.

Der Berechnungsvorgang in der Wärmediffusionsberechnungsschaltung eines solchen bekannten Wärmespeicherungskompensationssystems ist so kompliziert, daß es schwierig ist, die Erfordernisse hoher Druckdichte und großer Schärfe bzw. Druckqualität bzw. Auflösung einzuhalten.

Im Fall des Druckens eines Originals in B4-Größe mit der Druckrate von 400 DPI (dots/inch) und 2 msec pro Zeile wird z. B. eine Gesamtheit von 4096 wärmeerzeugenden Elementen benötigt und es ist notwendig, die Wärmediffusion jedes druckerzeugenden Elements innerhalb von 500 msec zu berechnen.

Dieses Problem kann durch eine Hochgeschwindigkeitsvorrichtung oder eine Hochgeschwindigkeitstechnik wie z. B. Parallelverarbeitung oder pipeline processing gelöst werden. Die Erhöhung der Größe und der Kosten jedoch macht dieses Gerät bzw. die Vorrichtung relativ unpraktikabel.

Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die Probleme der oben erwähnten bekannten Vorrichtungen bzw. Drucker zu lösen und es besteht darin, eine Treiberschaltung für einen Thermokopf zu schaffen, die eine genaue Wärmespeicherungskompensation bewirkt, und zwar mit einer einfachen Schaltung, um dadurch ein hochqualitatives Druckbild mit niedrigen Kosten und auch bei hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung zu erzeugen.

Um die oben erwähnte Aufgabe zu erfüllen, wird typischerweise entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Thermokopftreibervorrichtung zum Bestimmen und Steuern der Energie geschaffen, die jedem der Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen des Thermokopfs in Übereinstimmung mit den Druckdaten zugeführt wird, wobei die Schaltung bzw. Vorrichtung einen Pufferspeicher (buffer memory) zum Speichern der ihr zugeführten Druckdaten, eine Temperaturdetektionseinrichtung zum Detektieren der Substrattemperatur des Thermokopfes, einen Wärmespeicherungsspeicher zum Speichern der Daten des Wärmespeicherungszustands einer Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen für jeden einzeiligen Druckzyklus, eine Energiezuführkompensationsschaltung zum Bestimmen einer Druckenergie und einer Kompensationsenergie, die jedem wärmeerzeugenden Element zugeführt wird, und zwar auf der Basis der Druckdaten, die aus dem Zwischenspeicher bzw. Pufferspeicher ausgegeben werden auf der Basis der Temperaturdaten, die von der Substrattemperaturdetektionseinrichtung ausgegeben werden, und auf der Basis der Wärmespeicherungsdaten, die von dem Wärmespeicherungsspeicher ausgegeben werden, des weiteren eine Wärmespeicherungsberechnungsschaltung zum Berechnen von Wärmespeicherungsdaten jedes wärmeerzeugenden Elements für das Drucken der nächsten Zeile, und zwar auf der Basis der Wärmespeicherungsdaten jedes wärmeerzeugenden Elements, die von dem Wärmespeicherungsspeicher ausgegeben werden, und auf der Basis der Druckenergie, die von der Energiezuführberechnungsschaltung ausgegeben wird, und des weiteren zum Zuführen der berechneten Wärmespeicherungsdaten zu dem Wärmespeicherungsspeicher, wodurch sequentiell die Wärmespeicherungsdaten des Wärmespeicherungsspeichers aktualisiert werden, und eine Energiesteuerschaltung zum Steuern der Energie aufweist, die jedem wärmeerzeugenden Element des Thermokopfes zugeführt wird, und zwar in Übereinstimmung mit der Druckenergie und der Kompensationsenergie, die von der Berechnungsschaltung für die zuzuführende Energie bezeichnet werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben erwähnte Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfüllt, indem dem jeweiligen wärmeerzeugenden Element die Kompensationsenergie, die in Übereinstimmung mit den Temperaturvariationen des Substrats des Thermokopfes bestimmt wird, und die Druckdaten (vorgeschichtlichen Druckdaten) von peripheren wärmeerzeugenden Elementen zugeführt wird, und zwar zusätzlich zu der notwendigen Energie zum Drucken für das wärmeerzeugende Element unter einer hypothetischen Bedingung, daß die peripheren wärmeerzeugenden Elemente des aktuellen wärmeerzeugenden Elements erregt worden sind.

Die Kompensationsenergie wird auf der Basis der Druckdaten der peripheren wärmeerzeugenden Elemente und der Substrattemperatur des Thermokopfes auf solche Weise bestimmt, daß eine konstante Wärmespeicherung der Druckenergie unabhängig von den Variationen der oben erwähnten Faktoren eingehalten wird. Als Ergebnis kann die Wärmespeicherungsberechnung genau ausgeführt werden, und zwar nur mit der Druckenergie und dem Wärmespeicherungsbetrag jedes wärmeerzeugenden Elements, wodurch eine komplizierte und aufwendige Wärmespeicherungsberechnung entfällt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das die Treiberschaltung für den Thermokopf entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm zum Erläutern einer Anordnung zum Drucken von Bildelementen;

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration einer Berechnungsschaltung für die zuzuführende Energie zeigt;

Fig. 4 ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Konfiguration für die Berechnungsschaltung für die zuzuführende Energie zeigt;

Fig. 5 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Schaltung für Widerstandskompensation zeigt;

Fig. 6 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration einer Wärmespeicherungsberechnungsschaltung zeigt;

Fig. 7 ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel für die Konfiguration einer Wärmespeicherungsberechnungsschaltung zeigt;

Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration eines Thermokopfes zeigt;

Fig. 9 ein Zeitdiagramm, das den Betrieb des Thermokopfes gemäß Fig. 8 zeigt;

Fig. 10 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Energiesteuerschaltung zeigt;

Fig. 11 ein Zeitdiagramm zur Erregungszeitsteuerung;

Fig. 12 ein Diagramm, das den Effekt einer Kombination von Erregungsimpulsen zeigt;

Fig. 13 ein Diagramm zum Erläutern der Kombinationen von Erregungsimpulsen;

Fig. 14 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform mit einer Umordnungsschaltung für Erregungsmusterdaten zeigt;

Fig. 15 ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Umordnungsschaltung für Erregermusterdaten zeigt;

Fig. 16 ein detailliertes Schaltungsdiagramm, das noch eine andere Ausführungsform der Umordnungsschaltung für Erregungsmusterdaten zeigt;

Fig. 17 ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Umordnungsschaltung für Erregermusterdaten gemäß Fig. 16 zeigt;

Fig. 18 ein Blockdiagramm, das die Datenübertragung zum Thermokopf zeigt;

Fig. 19 ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Datenübertragung gemäß Fig. 16 zeigt.

Ein Blockdiagramm einer Treiberschaltung für einen Thermokopf entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 1 gezeigt und ein Diagramm zum Erläutern einer Anordnung von Druckbildzellen wird in Fig. 2 gegeben.

In Fig. 1 ist gezeigt ein Pufferspeicher für periphere Muster, der mit einem Pufferspeicher 1 (buffer memory) zum Speichern von digitalen Druckdaten V _d, die diesem zugeführt werden, verbunden ist, eine Energiezuführberechnungsschaltung 2, die im Detail weiter unten beschrieben wird, ein Thermistor 3, der mit einer Temperaturdetektionseinrichtung zur Detektion der Substrattemperatur des Thermokopfes verbunden ist, ein Wärmespeicherungsspeicher 4 zum Speichern des Zustands des Betrags der Wärmespeicherung jedes wärmeerzeugenden Elements zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt in einem einzeiligen Druckzyklus, eine Energiesteuerschaltung 5 zum Steuern der elektrischen Leistung, die jedem wärmeerzeugenden Element des Thermokopfes 6 in Übereinstimmung mit der Druckenergie E _p und der Kompensationsenergie E _r zuaddiert wird, die in der Energiezuführberechnungsschaltung 2 berechnet wird, und eine Wärmespeicherungsberechnungsschaltung 7, die weiter unten erläutert wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, sind die Druckbilddaten V _d, die jedem wärmeerzeugenden Element zugeordnet sind, seriell dem Pufferspeicher für periphere Muster 1 für jede Zeile zugeführt.

Der Energiezuführberechnungsschaltung 2 werden sequentiell in Synchronismus mit der Übertragung der Druckbilddaten V _d die Druckdaten V _d der peripheren wärmeerzeugenden Elemente und der wärmeerzeugenden Elemente, die von dem Pufferspeicher für periphere Muster 1 ausgegeben werden, und die Substrattemperatur T _h des Thermokopfes, die von dem auf dem Substrat des Thermokopfes angeordneten Thermistor (3) gemessen wird, und die Wärmespeicherungsdaten E _s, die den Wärmespeicherungsbetrag des jeweiligen wärmeerzeugenden Elements angeben, die in dem Wärmespeicherungsspeicher 4 abgespeichert sind und für das wärmeerzeugende Element ausgelesen werden, das berechnet werden soll (wobei die Wärmespeicherungsdaten für jedes einzeilige Drucken, wie später erläutert wird, aktualisiert und abgespeichert werden), zugeführt. Die Energiezuführberechnungsschaltung 2 erzeugt eine optimale Druckenergie E _p und eine Kompensationsenergie E _r.

Die Druckenergie E _p und die Kompensationsenergie E _r, die sequentiell von der Energiezuführberechnungsschaltung 2 erzeugt werden, werden der Energiesteuerschaltung 5 zugeführt und in Erregungsmusterdaten D umgewandelt, die kombiniert sind mit dem Erregungsimpuls P, um die zugeführte Energie E jedes wärmeerzeugenden Elements des Thermokopfes 6 zu steuern.

Des weiteren werden die Druckenergie E _p und die Wärmespeicherungsdaten E _s eines entsprechenden wärmeerzeugenden Elements sequentiell der Wärmespeicherungsberechungsschaltung 7 in Synchronismus zugeführt, so daß die Wärmespeicherungsdaten E _s′ des bestimmten wärmeerzeugenden Elements für das Drucken der nächsten Zeile berechnet und ausgegeben werden. Diese Daten werden sequentiell in dem Wärmespeicherungsspeicher 4 abgespeichert und für die Berechnung der zuzuführenden Energie zum Zeitpunkt des Druckens der nächsten Zeile verwendet.

In dieser Konfiguration wird die optimale zuzuführende Energie durch die Energiezuführberechnungsschaltung 2 auf der Basis der Wärmespeicherungsdaten in der Wärmespeicherungsberechnungsschaltung 7 für jedes wärmeerzeugende Element bestimmt und der Wert, der so erhalten wird, wird eingesetzt, um die zuzuführende Energie E in der Energiesteuerschaltung 5 zu steuern, wodurch ein Druck mit hoher Bildqualität bei irgendeinem Wärmespeicherzustand erreicht wird. Eine genaue Erläuterung wird weiter unten gegeben.

Der Pufferspeicher für periphere Muster 1 weist auf ein Serielleingangs/Parallelausgangs-Schieberegister mit mehreren Bits zum Halten und Erzeugen mehrerer hintereinander folgender bzw. kontinuierlicher Pixel (Bildeinheiten) der Druckbilddaten V _d, die diesen seriell zugeführt werden. Die Daten, die in dem Pufferspeicher 1 für periphere Muster gehalten und ausgegeben bzw. erzeugt werden, entsprechen den Druckdaten V _d des aktuellen wärmeerzeugenden Elements und dessen peripheren wärmeerzeugenden Elementen, für die die zugeführte Energie bestimmt werden muß, und die Bitanzahl dieser Daten wird aus der Anzahl der peripheren wärmeerzeugenden Elemente bestimmt, von denen eine gegenseitige Reaktion bzw. Beeinflussung in Betracht gezogen werden muß.

Eine Anordnung von Pixel wird in Fig. 2 gezeigt. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform werden die kreuzschraffierten Druckdaten D₀ des jeweiligen wärmeerzeugenden Elements und die Druckdaten D _-1 und D₁ von benachbarten wärmeerzeugenden Elementen so betrachtet, als hätten sie einen Einfluß auf die zugeführte Energie gemäß der nachfolgenden Erläuterung.

Die Energiezuführberechnungsschaltung 2 wird mit den Druckdaten D _-1, D₀ und D₁ von dem Pufferspeicher für periphere Muster 1, der Substrattemperatur T _h des Thermokopfes, die von dem Thermistor 3, angeordnet auf dem Thermokopfsubstrat, detektiert wird, und der aktuellen Wärmespeicherungsdaten E _s eines aktuellen wärmeerzeugenden Elements versorgt, das in dem Wärmespeicherungsspeicher 4 abgespeichert ist. Diese Daten werden ausgelesen und sequentiell der Schaltung 2 in Synchronismus mit der Übertragung der Druckbilddaten V _d zugeführt, wodurch die optimale Zuführenergie E bestimmt wird.

Die Zuführenergie E ist aufgeteilt in die Druckenergie E _p, die für das Drucken (die sich in Abhängigkeit von den Druckzuständen bzw. Bedingungen, wie weiter unten erwähnt, ändert) verwendet wird, und der Kompensationsenergie zum Aufrechterhalten bzw. Einhalten einer konstanten Beziehung (mit einer festgelegten Energie zum Drucken von Pixelpunkten) zwischen der Druckenergie E _p und der Variation des Wärmespeicherungszustands, die sequentiell ausgegeben werden.

Im folgenden wird die Art und Weise, in der die Zuführenergie bestimmt wird, im Detail erläutert.

Die Druckenergie wird immer unter der Annahme berechnet, daß die Druckdaten D _-1, D₁ benachbarter wärmeerzeugender Elemente gleich sind, d. h., daß die Druckenergie den benachbarten wärmeerzeugenden Elementen zugeführt ist. Die Druckenergie E _p ist somit bestimmt durch die Berechnung, wie unten stehend gezeigt, aus der Substrattemperatur T _h des Thermokopfes und den Wärmespeicherungsdaten E _s.

Wenn D₀ gleich "0" ist, E _p = 0, und
Wenn D₀ = "1", E _p = E₀-E _s-E _t (T _h) (1)

Wobei E₀ die Zielenergie ist, die zum Drucken einer vorgegebenen Dotgröße erforderlich ist, und zwar unter der Voraussetzung, daß D _-1 = D₁ = 1, und wobei E _t, die eine Funktion der Substrattemperatur T _h ist, zur Kompensation der Veränderung in der Zielenergie ist, die durch die Änderung in der Substrattemperatur T _h des Thermokopfes erzeugt wird.

Tatsächlich sind die Druckdaten D _-1 und D₁ von benachbarten wärmeerzeugenden Elementen immer "1", so daß die Wärmestrahlung bzw. Ausbreitung und der Abkühlbetrag eines bestimmten wärmeerzeugenden Elements während einer Erregungsperiode erhöht werden für eine erhöhte Energie, die erforderlich ist, um einen vorgegebenen Punkt zu erhalten. Auch während der Abkühldauer bzw. Abkühlperiode, entwickelt sich eine Differenz in dem Betrag der Wärmeabstrahlung oder Abkühlung.

Die Änderung in der Wärmeabstrahlung und der Abkühlbeträge eines bestimmten wärmeerzeugenden Elements, die durch die Änderung in den Druckdaten D _-1, D₁ von benachbarten wärmeerzeugenden Elementen verursacht wird, wird durch die Kompensationsenergie E _r kompensiert, wodurch die Energieverteilung des Druckpunkts bzw. Dots konstant gehalten wird.

Der Wert der Kompensationsenergie E _r wird bestimmt durch die Werte der Druckdaten D _-1, D₀ und D₁ und die Substrattemperatur des Thermokopfes, und zwar auf die Art und Weise, wie sie in Tabelle 1 unten gezeigt wird.

Tabelle 1

Wie zu sehen ist, wird die Kompensationsenergie E _r separat für die Erregungsperiode und die Abkühlperiode bestimmt.

In der oben stehenden Tabelle bezeichnen E₁ und E₃ den Wert bzw. Betrag der Energie, die direkt in ein bestimmtes wärmeerzeugendes Element von benachbarten wärmeerzeugenden Elementen aus hineinfließt, wenn D₀ = "0" und D _-1 = "1" oder wenn D₁ = "1" ist während der Erregungsperiode oder Abkühlperiode.

E₂ und E₄ bezeichnen auf der anderen Seite den Betrag von Energie, der von einem bestimmten wärmeerzeugenden Element weg in benachbarte wärmeerzeugende Elemente fließt, wenn D₀ = "1" und D _-1 = "0" oder wenn D₁ = "0". Der Wärmespeicherungsbetrag hat nur einen kleinen Einfluß auf diese Energiewerte, die im wesentlichen von der Substrattemperatur T _h des Thermokopfes abhängen, und deshalb sind all diese Werte eine Funktion von T _h.

Demnach wird die Druckenergie E _p unabhängig von den Druckdaten von benachbarten wärmeerzeugenden Elementen durch Zuführen der Kompensationsenergie E _r bestimmt. Da die Energieänderung des aktuellen wärmeerzeugenden Elements abhängig ist vom Wert E _p der Druckenergie, wird andererseits nur die Druckenergie E _p verwendet zum Berechnen der Wärmespeicherungsdaten des aktuellen wärmeerzeugenden Elements.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration der Energiezuführberechnungsschaltung zeigt, und Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel für die Konfiguration der Energiezuführberechnungsschaltung zeigt.

Wie in Fig. 3 gezeigt wird, werden die Druckdaten D₀, D _-1 und D₁ eines aktuellen wärmeerzeugenden Elements und der benachbarten wärmeerzeugenden Elemente, die digitalen Daten T _h′ der Substrattemperatur des Thermokopfes, die durch Umwandeln des Ausgangs T _h des Thermistors 3 von einem A/D-Wandler 8 erhalten werden, und die Wärmespeicherungsdaten E _s, die aus dem Wärmespeicherungsspeicher 4 ausgelesen werden, sequentiell als eine Adresse einer Energiezuführbestimmungstabelle (LUT) 9 bzw. Vergleichstabelle zugeführt.

In Übereinstimmung mit dem oben genannten Verfahren der Energiebestimmung hat die Energiezuführbestimmungstabelle 9 im vorhinein die Druckenergie E _p und die Kompensationsenergie E _r mit Bezug auf einen Eingangswert berechnet und ist so ausgelegt, daß sie Werte entsprechend der Adresseneingangswerte sequentiell erzeugt bzw. abgibt.

Genauso wie in Fig. 4 gezeigt, ist es also möglich, die Druckenergie E _p und die Kompensationsenergie E _r durch separate LUTs zu bestimmen. In solch einem Fall werden die Druckdaten D _-1, D₁ benachbarter wärmeerzeugender Elemente für den Adreßeingang der Druckenergiebestimmungstabelle LUT 10 nicht benötigt, während keine Wärmespeicherungsdaten E _s erforderlich sind für die Kompensationsenergiebestimmungs-LUT 11, wodurch die erforderliche Speicherkapazität der LUTs eingespart wird.

Die Energie, die jedem wärmeerzeugenden Element des Thermokopfes zugeführt wird, wird durch Ändern der normalen Erregungszeit und/oder der angelegten Spannung gesteuert. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform werden die zugeführte Energie, die Wärmespeicherungsdaten usw. als Zeitdaten zur Erläuterung unter der Voraussetzung behandelt, daß die Energiesteuerung durch die Erregungszeit (energization time) bewirkt wird.

Die Widerstandswerte der wärmeerzeugenden Elemente des Thermokopfes sind nicht gleichförmig bzw. gleich, vielmehr entwickelt sich eine Differenz in der Wärmeenergie, die für die gleiche Erregungszeit erzeugt wird, und zwar mit der Erhöhung in den Änderungen des Widerstandwerts, und deshalb ist eine Kompensation notwendig.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Schaltung zur Widerstandskompensation zeigt.

In einem Widerstandskompensationswertspeicher 12 ist ein Kompensationswert Δ E auf der Basis eines Widerstandswertes für jedes wärmeerzeugende Element abgespeichert. Der Kompensationswert E, der nur ausgelesen wird, wenn die Druckdaten D₀ gleich "1" sind, für einen Ausgang der Energiezuführberechnungsschaltung 2, wird der Kompensationsenergie E _r in einem Addierer 13 hinzuaddiert und der Energiesteuerschaltung 5 zugeführt. Der Kompensationswert Δ E ist eine Differenz zwischen der Erregungszeit, die erforderlich ist für jedes wärmeerzeugende Element, um eine Zielenergie zu erzeugen, und der Erregungszeit, die erforderlich ist zum Erzeugen des gleichen Zielwertes mit einem Durchschnittswiderstandswert, und hat einen positiven oder negativen Wert. Auf gleiche Art und Weise kann der Ausgang E _r′ des Addierers 13 einen negativen Wert haben. Da die Energiesteuerschaltung 5 nach Fig. 5 die letztendlich anliegende Energie aus der Druckenergie E _p und der Kompensationsenergie E _r′ bestimmt, die die Widerstandswertkombination enthält, nimmt die zugeführte Energie jedoch niemals einen negativen Wert an.

In Fig. 1 werden die Druckenergie E _p, die von der Energiezuführberechnungsschaltung 2 erzeugt wird, zusammen mit den Wärmespeicherungsdaten E _s eines entsprechenden wärmeerzeugenden Elements der Wärmespeicherungsberechnungsschaltung 7 sequentiell zugeführt und die Wärmespeicherungsdaten E _s′ für das aktuelle wärmeerzeugende Element wird nach einem einzeiligen Druckzyklus berechnet und sequentiell dem Wärmespeicherungsspeicher 4 zugeführt. Der Wärmespeicherungsspeicher 4 aktualisiert sequentiell die gespeicherten Daten mittels der Wärmespeicherungsdaten E _s′, die ihm sequentiell zugeführt werden. Die Wärmespeicherungsberechnungsschaltung 7 bewirkt die Berechnung der unten stehenden Gleichung (2) und bestimmt z. B. die Wärmespeicherungsdaten, die einem einzeiligen Druckzyklus nachfolgen.

E _s′ = K₁E _s + K₂E _p (2)

Wobei K₁ und K₂ Faktoren sind, die durch den einzeiligen Druckzyklus bestimmt werden. In anderen Worten ist K₁ ein Reduktionsfaktor der Wärmespeicherungsenergie E _s und K₂ das Verhältnis der Druckenergie E _p gegenüber der Erhöhung in der Wärmespeicherungsenergie E _s.

Eine spezielle Konfiguration der Wärmespeicherungsberechnungsschaltung 7 wird erläutert mit Bezug auf die Fig. 6 und 7.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration der Wärmespeicherungsberechnungsschaltung zeigt, und Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel für die Konfiguration der Wärmespeicherungsberechnungsschaltung zeigt.

Wie in Fig. 6 gezeigt wird, werden die Wärmespeicherungsdaten E _s und die Druckenergie E _p, die sequentiell der Schaltung zugeführt werden, jeweils mit K₁ und K₂ in Multiplizierern 14 bzw. 15 multipliziert und in einem Addierer 16 addiert und schließlich in einen FIFO-Speicher (first-in/first-out) 17 eingeschrieben.

Der FIFO-Speicher 17 wird eingesetzt zum Speichern der Wärmespeicherungsdaten E _s, da die Wärmespeicherungsdaten E _s mit hoher Geschwindigkeit sequentiell ausgelesen und eingeschrieben werden müssen und wobei die Lese- und Schreibvorgänge wunschgemäß unabhängig voneinander sind.

Der FIFO-Speicher 17 kann ersetzt werden durch den Schaltbetrieb von 2 Zeilenpufferspeichern 18 und 19, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Ebenfalls kann wie es in Fig. 6 gezeigt ist, die Wärmespeicherungsberechnung, die durch die Multiplizierer 14 und 15 und den Addierer 16 ausgeführt wird, ersetzt werden durch die Berechnung mittels der Wärmespeicherungsberechnungstabelle LUT 20, in der das Ergebnis der Wärmespeicherungsberechnung abgespeichert ist.

In Fig. 1 bestimmt und steuert die Energiesteuerschaltung 5 die Energie, die jedem wärmeerzeugenden Element zugeführt wird, auf der Basis der Druckenergie E _p, die in der Energiezuführberechnungsschaltung 2 bestimmt wird, und der Kompensationsenergie E _r. Wie oben beschrieben, entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wird die Energie mittels Ändern der Erregungszeit gesteuert.

Mit der Erhöhung der Druckgeschwindigkeit wird es notwendig, eine genaue und feine Energiesteuerung innerhalb einer kurzen Zeitperiode bzw. eines kurzen Zeitabschnittes auszuführen. Die Energiesteuerung, die im folgenden erläutert wird, wird für beide Perioden eingesetzt, es wird jedoch nur die Energiesteuerung während der Erregungsperiode erläutert.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel für eine Schaltungskonfiguration des Thermokopfes 6 und Fig. 9 ein Zeitdiagramm für die Datenübertragung. Der Thermokopf 6 enthält einen wärmeerzeugenden Abschnitt 100 und einen Wärmeerzeugungstreiber 200. Der wärmeerzeugende Abschnitt 100 entspricht einer Ansammlung von wärmeerzeugenden Elementen 31. Dieses Beispiel zeigt einen Fall mit 4096 Einheiten von wärmeerzeugenden Elementen 31. Der Erregungstreiber 200 ist im Inneren in eine Vielzahl von Blöcken zum Erhöhen der Datenübertragungsgeschwindigkeit aufgeteilt, wobei jeder Block ausgelegt ist, um mit Daten versehen zu werden. Im Fall, der in Fig. 8 gezeigt ist, ist der Erregungstreiber 200 in 16 Einheiten von Blöcken 1-16 unterteilt und hat Dateneingangsleitungen DIN 1-DIN 16 für die jeweiligen Blöcke. Erregungsdaten R (0) für das wärmeerzeugende Element Nr. 0 bis Erregungsdaten R (255) für das wärmeerzeugende Element Nr. 255 werden über DIN 1 zugeführt. Ähnlich werden R (256) bis R (511) mittels DIN 2 und R (3840) bis R (4095) mittels DIN 16 versorgt. Da jeder Block den gleichen Betrieb aufweist, wird nur einer von ihnen im nachfolgenden erläutert.

Jeder Block des Erregungstreibers 200 enthält 256 Verstärker 32, 256 UND-Gatter 33, ein 256-Bit-Latchregister 34 und ein 256-Bit-Schieberegister 35, wodurch die Steuerung der Erregung der 256 wärmeerzeugenden Elemente unabhängig voneinander gesteuert wird. Die Erregungsdaten, die über die Dateneingangsanschlüsse sequentiell zugeführt werden, werden sequentiell in den Schieberegistern 35 in Synchronismus mit dem Datenübertragungstakt auf den Taktleitungen bzw. -anschlüssen abgespeichert. Sobald die Schieberegister 35 aufgefüllt sind, werden alle Daten in den Schieberegistern zur gleichen Zeit in den Latchregister 34 zwischengespeichert (latch), und zwar in Synchronismus mit dem Zwischenspeicherimpuls bzw. Latchimpuls, der auf der Zwischenspeicherleitung angelegt ist. Die Erregungsdaten, die so in dem Latchregister 34 zwischengespeichert sind, werden einem UND-Gatter 33 zusammen mit einem Erregungsimpuls auf der Auswahlleitung (strobe) zugeführt, und der resultierende Ausgang bzw. das resultierende Ausgangssignal wird verwendet, um den Verstärker 32 zu treiben, der mit jedem wärmeerzeugenden Element 31 verbunden ist, wodurch die Steuerung der Erregung des wärmeerzeugenden Elements 31 ausgeführt wird. Kurz gesagt, der Erregungsimpuls, der der Auswahlleitung (strobe wire) zugeführt ist und die Erregungsdaten, die in dem Latchregister 34 zwischengespeichert sind, werden dem wärmeerzeugenden Element 31 für eine "1"-Periode zur gleichen Zeit zur Wärmeerzeugung zugeführt.

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration der Energiesteuerschaltung 5 zeigt.

Der Zeilenpufferspeicher 300 enthält zwei Sätze von RAM 24 (random access memory), die für jede Zeile geschaltet werden bzw. umgeschaltet werden, und die zuzuführende Energie E wird für eine Zeile gespeichert und während des nächsten Zeilendruckzyklus erzeugt. Die zuzuführende Energie E, die vom Zeilenpufferspeicher 300 erzeugt bzw. ausgegeben wird, wird in Erregungsmusterdaten D mittels einer Erregungsmusterumwandlungstafel LUT 21 umgewandelt und des weiteren umgeordnet bzw. neu geordnet, um für die Übertragung zum Thermokopf 6 geeignet zu sein, und zwar mittels der Erregungsmusterdatenumordnungsschaltung 29. Die sich ergebenden Daten werden in dem Zeilenpufferspeicher 400 abgespeichert. Der Zeilenpufferspeicher 400 speichert eine einzige Zeile der Erregungsmusterdaten D, die somit durch Schalten der zwei RAM-Sätze 27 umgeordnet werden, und zur gleichen Zeit erzeugt er Erregungsmusterdaten, die in dem vorhergehenden Zeilenzyklus gespeichert wurden. Diese Erregungsdaten D und der Erzeugungsimpuls P, der in der Erregungsimpulserzeugungsschaltung erzeugt wird, werden dem Thermokopf 6 zugeführt, um die Erregungszeitdauer für jedes wärmeerzeugende Element des Thermokopfes 6 zu steuern.

Eine Erregungsperiode für ein gegebenes wärmeerzeugendes Element, um einen einzelnen Druckpunkt zu erzeugen, ist unterteilt in eine Vielzahl von Abschnitten, wobei jeder Abschnitt unterschiedlich gewichtet ist. Für jeden Abschnitt, der so gewichtet ist, werden "0"- oder in "1"-Daten zu dem Thermokopf 6, und zwar zum Erregungssteuerabschnitt des wärmeerzeugenden Elementes übertragen, so daß die Erregung unterbunden bzw. gehemmt ist für den Abschnitt, in dem "0" übertragen wird, wohingegen die Erregung bewirkt wird, während der Gewichtungsperiode, in der "1" übertragen wird, wodurch ein Steuern der Erregung jedes wärmeerzeugenden Elements ausgeführt wird. Auf diese Art und Weise, wird der Abschnitt für die Erregung für jedes wärmeerzeugende Element ausgewählt und die Abschnitte, die so ausgewählt werden, werden kombiniert, um die Erregungszeit zu steuern. Entsprechend dieser Ausführungsform wird jeder Abschnitt einem Auswahlsignal des Thermokopfes 6 zugeordnet. Im folgenden wird der Fall erläutert, in dem eine Erregungsperiode in acht gleich lange Abschnitte aufgeteilt. Bevor nicht das Minimal-Intervall der Aufteilung durch die Zeit begrenzt ist, die erforderlich für einen Einheitsdatentransfer zum Thermokopf 6 ist, gibt es keine Begrenzung für die Anzahl der Unterteilungen, für die es nicht erforderlich ist, in gleichen Intervallen unterteilt zu sein.

Im Fall, daß die Erregungszeit mit acht Unterteilungen gesteuert wird, gibt es eine Maximalanzahl von steuerfähigen Werten bzw. Leveln, wenn die jeweiligen Abschnitte gewichtet werden, wie, 1, 1/2, 1/4, . . ., 1/64, 1/128. Ein Zeitdiagramm für den Datentransfer und die Erregungsimpulse unter solchen Bedingungen wird in Fig. 11 gezeigt.

Die Zeichen P 1 bis P 8 in Fig. 11(a) bezeichnen Erregungsimpulse, die eine relative Zeitdauer zwischen 1/128 bis 1 haben, und zwar als Ergebnis der Gewichtung.

Die Referenzzeichen D 1 bis D 8 bezeichnen Daten zum Drucken eines einzigen vorbestimmten Druckpunktes bzw. Dots und werden mit "0" oder mit "1" gekennzeichnet, um zu bestimmen, ob ein spezielles wärmeerzeugendes Element während jedes gleich unterteilten Abschnitts erregt wird. Wenn D 1 gleich 1 ist, ist deshalb das aktuelle Element erregt durch einen Impuls P 1, und wenn D 1 gleich 0 ist, ist es dementsprechend nicht durch den Impuls P 1 erregt. Wenn D 1 = D 3 = D 5 = D 7 = 1 und gleichzeitig D 2 = D 4 = D 6 = D 8 = 0, wird das aktuelle Element durch die Impulse P 1, P 3, P 5 und P 7 erregt.

Der Thermokopf enthält dafür ein Schieberegister und ein Latchregister. Die Daten D 1 bis D 8, die sequentiell dem Schieberegister für jedes wärmeerzeugende Element zugeführt werden, werden ebenfalls sequentiell dem Latchregister mittels der Zwischenspeicherimpulse LP 1 bis LP 8 einzeln übertragen.

Ausführlich, wenn die Daten D 1, die mit jedem wärmeerzeugenden Element verbunden sind, in einem Register in der 1. Stufe gehalten werden, werden die gesamten Daten D 1 gleichzeitig zum Schieberegister der 2. Stufe mittels des Zwischenspeicherimpulses LP 1 übertragen, um die Erregungssteuerung des wärmeerzeugenden Elements zu bewirken, und zum nächsten Zeitpunkt, wenn die Daten D 2, die jedem wärmeerzeugenden Element zugeordnet sind, in dem Schieberegister der 1. Stufe festgehalten sind, werden die Daten D 2 insgesamt zu dem Schieberegister der 2. Stufe mittels des Zwischenspeicherimpulses LP 2 übertragen. Ein ähnlicher Vorgang wird für die nachfolgenden Stufen von Daten ausgeführt.

Die Erregung jedes wärmeerzeugenden Elements wird mittels der Daten in dem Latchregister gesteuert und deshalb, wenn ein Erregungsimpuls P 1 mittels der Daten D 1 während der Erregung z. B. zugeführt wird, können die nächsten Daten D 2 dem Schieberegister zu gleichen Zeit zugeführt werden.

Bei einer Erregung, die einen Erregungsimpuls erzeugt, der mittels der oben erwähnten Gewichtungsprozedur erhalten wird, wird die maximale Erregungszeit eines gegebenen wärmeerzeugenden Elements erhalten, wenn all die Daten D 1 bis D 8 gleich "1" sind, d. h., 1/8 (1 + 1/2 + 1/4 + 1/8 + . . . + 1/128) = 1/4. Die tatsächliche Erregungszeit ist somit meistens kleiner als 25% der vorgegebenen Erregungsdauer, mit dem Ergebnis, daß die angelegte Spannung notwendigerweise erhöht sein müßte bei einer Erniedrigung der wirksamen Länge des Thermokopfes. Ein Erregungsimpuls einer extrem kurzen Dauer ist andererseits unerwünscht, da ein instabiler Erregungseffekt erzeugt werden würde. Deshalb werden Erregungsimpulse P 1′ bis P 8′ mit den folgenden Gewichtungen vorausgesetzt, z. B.: 2/32, 3/32, 4/32, 8/32, 16/32, 32/32, 32/32, 32/32.

Des weiteren, um den Einfluß eines Erregungsimpulses kurzer Dauer zu stabilisieren, wird die Größenordnung der Erregungsimpulse P 1 bis P 8 und deren Positionen innerhalb aufgeteilter Abschnitte abgeändert.

Wie in Fig. 12(a) gezeigt wird, wird in dem Fall, wo die Erregungsimpulse P 1, P 2 und P 3 voneinander getrennt sind, der Effekt des kurzen Impulses P 1 besonders klein und unstabil. Wenn die Erregungsimpulse nahe zueinander liegen, wie es in Fig. 12(b) gezeigt wird, wird der Effekt des Impulses kurzer Dauer jedoch ebenfalls sehr stabil. Ein Beispiel wird in Fig. 11(b) gezeigt. Ein Impuls kurzer Dauer wird vor und nach einem längeren Impuls angeordnet, und alle Impulse sind in der Nachbarschaft zueinander angeordnet, um einen einzigen kontinuierlichen Impuls zu erzeugen, wodurch der Stabilisierungseffekt jedes Erregungsimpulses eingehalten wird.

Im Fall der Gewichtung ist die relative Impulsbreite der Erregungsimpulse P 1′ bis P 8′ als 1/8 (2/32 + 3/32 + 4/32 + 8/32 + 16/32 + 32/32 + 32/32 + 32/32) gegeben, und zwar für die maximale Erregungszeit eines gegebenen wärmeerzeugenden Elements von mehr als 50% einer vorgegebenen Erregungsdauer. Die Erregungszeit ist änderbar mittels einer Kombination der Erregungsimpulse P 1′ bis P 8′, wie in Fig. 13 gezeigt, und steuerbar in 128 Schritten von 0 bis 129/32 (außer für 1/32 und 128/32).

Bei der Steuerung der Erregungszeit gemäß der oben erwähnten Art, ist es notwendig, die Energie E, die jedem wärmeerzeugenden Element zugeführt ist, in entsprechende Erregungsmusterdaten D (eine Kombination von Daten für unterteilte Anschlüsse D 1 bis D 8 zum Auswählen von Erregungsimpulsen entsprechend E) umgewandelt. Diese Umwandlung wird bewirkt mittels einer Erregungsmusterumwandlungstabelle LUT, die Erregungsmusterdaten für die angelegte Energie E speichert, wie es in den Fig. 14 bis 16 gezeigt ist.

Die Erregungsmusterdatenumwandlung(Umordnung)-Schaltungen gemäß den Fig. 14 und 15 sind innerhalb der Energiesteuerschaltung gemäß Fig. 1 konfiguriert.

Wie oben erwähnt, ist die Länge des minimalen, unterteilten Abschnitts nicht kleiner als die Zeit, die erforderlich ist für die den ersten Datentransfer zu dem Thermokopf 6 und deshalb ist es notwendig, die Datenübertragungszeit zu kürzen, wenn eine genaue Energiesteuerung mit vielen Unterteilungen bzw. Aufteilungen erzeugt werden soll. Ein Verfahren zum Kürzen der Datentransferzeit besteht darin, das Schieberegister der 1. Stufe auf den Thermokopf in eine Vielzahl von Blöcken zu unterteilen und darin jeden Block mit einer Dateneingabeleitung zu versehen, um dadurch eine gleichzeitige Übertragung einer Vielzahl von Daten sicherzustellen. Wenn ein Schieberegister in eine Anzahl von n-Blöcken mit einer Anzahl von n-Dateneingangsleitungen z. B. unterteilt wird, wird die Datentransferzeit um einen Faktor von n gekürzt.

Aufgrund der Tatsache, daß die angelegte Energie E bzw. Leistung sequentiell zu den wärmeerzeugenden Elementen transferiert wird, werden jedoch jedenfalls die Erregungsmusterdaten D (D 1 bis D 8), die von der Erregungsmusterumwandlungs LUT erzeugt werden, ebenfalls zu den wärmeerzeugenden Elementen auf sequentielle Art und Weise transferiert. Wenn Daten zu den Adressen der wärmeerzeugenden Elemente parallel blockweise übertragen werden, ist es notwendig, die Erregungsmusterdaten D umzuordnen.

Fig. 14 zeigt ein Beispiel für eine Erregungsmusterdatenumordnungsschaltung.

Eine Erläuterung wird mit Bezug auf den Fall von Fig. 14 gegeben, in dem der Thermokopf 6 4096 wärmeerzeugende Elemente hat, die linienmäßig ausgerichtet sind und in 16 Blöcke mit jeweils 256 Elementen unterteilt sind.

Es wird angenommen, daß die 4096 wärmeerzeugenden Elemente mit den Nummern (Adressen) von 0 bis 4095 versehen sind. Die angelegte Energie E (i), die jedem Element sequentiell zugeführt wird, wird in Erregungsmusterdaten D (i) (i : 0 bis 4095) mittels der Erregungsmusterdatenumwandlungstabelle LUT 21 umgewandelt und werden sequentiell in 16 Speichereinheiten 22-1 bis 22-16 blockweise abgespeichert. Das Zeichen D (0) z. B. die Erregungsmusterdaten des wärmeerzeugenden Elements Nr. 0. Während des Druckzyklus der nächsten Zeile werden die Daten, die in den Speichereinheiten 22-1 bis 22-16 abgespeichert sind, ausgelesen und zum Thermokopf zum Druck übertragen. Die Speichereinheiten 22-1 bis 22-16 bestehen somit aus zwei Zeilenpufferspeichern (buffer), die für jede Zeile umgeschaltet werden, um die Lese- und Schreiboperationen (während einer der Zeilenpufferspeicher für Schreiben eingesetzt wird, wird der andere gelesen) auszuführen. Die Erregungsmusterdaten D (0 + j), D (256 + j), . . ., D (3480 + j) (j : 1 bis 255) werden sequentiell von den Speichereinheiten 22-1 bis 22-16 gelesen. Alle Musterdaten, die aus jeder Speichereinheit gelesen werden, bestehen aus 8 Bit D 1 bis D 8. Zuerst werden die Daten D 1, die mit dem Erregungsimpuls P 1 für den ersten Unterteilungsabschnitt verbunden sind, zur gleichen Zeit von den Datenselektoren 23-1 bis 23-16 für die Übertragung zum Thermokopf ausgewählt, dann werden die Daten D 2 ausgewählt und zum Thermokopf übertragen. Auf ähnliche Weise wird ein Bit von Daten entsprechend D 1 bis D 8 achtmal von den Speichereinheiten 22-1 bis 22-16 ausgelesen. Ebenfalls werden die Erregungsmusterdaten D 1 bis D 8 simultan von den Datenselektoren 23-1 bis 23-16 ausgewählt und simultan zum Thermokopf übertragen. Die oben stehende Ausführungsform erfordert eine Vielzahl von Speichereinheiten oder ähnlichem und enthält die Probleme hoher Kosten und aufwendiger Schaltung.

Fig. 15 zeigt ein Beispiel für eine Umordnung von Erregungsmusterdaten, in dem eine einfache Schaltung mit Schieberegistern und Speichern mit wahlfreiem Zugriff (RAM) eingesetzt wird.

Im Fall der Fig. 15 wird die zuzuführende Energie E(i), die eine Zeile wiedergibt, vorläufig in einem RAM 24, einem ersten Speicher mit wahlfreiem Zugriff mit einer Adresse i (i : 0 bis 4095) entsprechend der Anzahl der wärmeerzeugenden Elemente, abgespeichert. Die Daten werden gelesen und umgeordnet in dem Druckzyklus der nächten Zeile. Die zuzuführende Energie E(i) (d. h. das zugeordnete Signal), die aus dem RAM 24 ausgelesen wird, wird in Erregungsmusterdaten D(i) in der Erregungsmusterumwandlungstabelle LUT 21 umgewandelt, so daß die Bit-Daten von D 1 (i) bis D 8 (i), die den Erregungsimpulsen jedes unterteilten Abschnittes entsprechen, den Schieberegistern 25-1 bis 25-8 jeweils zugeführt werden. D 1 (i) bis D 8 (i) geben die Erregungsmusterdaten D 1 bis D 8 wieder, die in dem i-ten Wärmeerzeugungselement zugeordnet sind.

Die Ausgänge der Schieberegister 25-1 bis 25-8, die vom Serielleingangs/Parallelausgangs-Typ sind, werden zwischengespeichert in den Latchspeichern 26-1 bis 26-8 immer dann, wenn acht Daten abgespeichert sind, und sequentiell im RAM 27-1 oder 27-2 abgespeichert, der dem zweiten Speicher mit wahlfreiem Zugriff zugeordnet ist.

Die Datenübertragung zum Thermokopf und der Druck werden im Druckzyklus der nächsten Zeile bewirkt. Als Ergebnis werden der RAM 24 und die RAMs 27-1 und 27-2, die zwei Zeilen wiedergegeben, jeweils umgeschaltet, um eine Lese- und Schreiboperation getrennt für jede Zeile auszuführen.

Fig. 16 zeigt eine detaillierte Konfiguration und Fig. 17 ein Zeitdiagramm, auf das sich bezogen wird, um den Betrieb genauer zu beschreiben.

Die zugeführte Energie E(i), die aus dem RAM 24 für das i-te wärmeerzeugende Element ausgelesen wird, wird in einem Latchspeicher 28 geformt (shaped) und wird in Erregungsmusterdaten Dk(i) (k : 1 bis 8) mittels der Erregungsmusterumwandlungstabelle LUT 21 in geeigneter Zeit umgewandelt. Die Daten Dk(i), die so umgewandelt worden sind, die in einer Kombination von Bit-Daten D 1 bis D 8 gegeben sind und den Erregungsimpulsen P 1 bis P 8 jeweils zugeordnet sind, wie es oben erwähnt ist, werden parallelerweise den Schieberegistern 25-1 bis 25-8 jeweils zugeführt. Die Betriebs- bzw. Verarbeitungsprozesse werden in Synchronismus mit einem Basistaktsignal SCK ausgeführt (Fig. 17). Die Adresse FRA zum Lesen der Daten E(i) aus dem RAM 24 wird in der nachfolgenden Weise geändert (E(i) in Fig. 17).

Damit werden die nachfolgenden Daten Di (0) bis Di (4095) sequentiell dem Schieberegister 25-1 zugeführt:

wobei D 1(0) z. B. Erregungsmusterdaten entsprechend dem Erregungsimpuls P 1 für das wärmeerzeugende Element Nr. 0 ist. Die Schieberegister 25-2 bis 25-8 werden ebenfalls versorgt mit den Daten D 2 (i) bis D 8 (i) in ähnlicher Reihenfolge auf parallele Weise wie die Daten D 1 (i) (Dk(i), k = 1 bis 8 in Fig. 17). Die Ausgangssignale der Schieberegister 25-1 bis 25-8 werden simultanerweise in den Latchspeichern 26-1 bis 26-8 mittels des Taktes LCK zwischengespeichert, und zwar werden jeweils acht Daten (wie z. B. i = 0, 256, 512, . . ., 1792) gespeichert.

Die Latchspeicher 26-1 bis 26-8, die mit dem (Ausgangssteuerung) versehen sind, sind vorgesehen, um die zwischengespeicherten Daten nur während der Periode, wenn "0" bleibt, zu erzeugen. Die Daten, die in den Latchspeichern 26-1 bis 26-8 zwischengespeichert sind, werden sequentiell in Übereinstimmung mit den Signalen bis erzeugt und sequentiell zuerst dem RAM 27-1 zugeführt. Wenn der Latchspeicher 26-1 bzw. D 1(0), D 1 (256), D 1(512) bis D 1(1792) zwischengespeichert, dann speichert der Latchspeicher 26-2 D 2(0), D 2(256), D 2(512), . . ., D 2(1792) zwischen. Auf ähnliche Art speichert der Latchspeicher 26-3 D 3(0) usw., und der Latchspeicher 26-8 die Daten D 8(0), D 8(256), . . ., D 8(1792). Des weiteren werden die Daten D 1(0) bis D 1(1792) des Latchspeichers 26-1 durch erzeugt und dem RAM 27-1 zugeführt. Als nächstes werden die Daten D 2(0) bis D 2(1792) des Latchspeichers 26-2 mittels erzeugt und dem RAM 27-1 zugeführt. Auf ähnliche Art werden die Daten jedes Latchspeichers erzeugt durch bis . In Antwort auf das Umschalten des Chip-Auswahlsignals (chip select) und und des Schreibeinschaltsignals führen der RAM 27-1 und RAM 27-2 die Schreiboperation alternativerweise durch, um alle Daten Hälfte um Hälfte abzuspeichern und damit die nächsten acht Daten (wie z. B. i = 2048, 2304, . . ., 3840) gegenüber dem RAM 27-2 zwischenzuspeichern und auszulesen. Die Chipauswahlsignale und sind vorgesehen, alternativerweise geschaltet zu werden. Als Ergebnis werden die Daten, die in Tabelle 2 gezeigt werden, sequentiell von den Latchspeichern 26-1 bis 26-8 für den RAM 27-1 ausgelesen.

Tabelle 2

Auf ähnliche Weise werden die Daten in der unten stehenden Tabelle sequentiell aus den Latchspeichern 26-1 bis 26-8 für den RAM 27-2 ausgelesen.

Tabelle 3

Andererseits werden die Adressen SWA der RAMs 27-1 und 27-2, in die diese Daten geschrieben werden, in der nachfolgenden Art und Weise abgeändert.

Darauf bezogen werden die Daten D 1(0) bis D 1(1792) mittels des Signals unter der Adresse 0 des RAM 27-1 geschrieben, die Daten D 2(0) bis D 2(1792), die mittels des Signals in den Adressen 256 des RAMs 27-1 erzeugt werden usw., bis die Daten D 8(0) bis D 8(1792), die mittels des Signals erzeugt worden sind, unter der Adresse 1792 des RAMs 27-1 eingeschrieben worden sind und nachfolgend in ähnlicher Weise. In dem Ablauf speichern der RAM 27-1 und der RAM 27-2 Daten vollständig umgeordnet, wie in den unten stehenden Tabellen 4 und 5 gezeigt wird.

Tabelle 4

Tabelle 5

Danach, wie in Fig. 18 gezeigt wird, werden die Daten, die im RAM 27-1 und RAM 27-2 gespeichert sind, einfach simultan von den Bits 1 bis 8 (I/O₁ bis I/O₈) jedes RAMs respektiver Weise ausgelesen und auf parallele Art und Weise zu jedem wärmeerzeugenden Element jedes Blocks des Thermokopfes in Übereinstimmung mit der Reihenfolge der Adressen i übertragen. Ein zugeordnetes Zeitdiagramm wird in Fig. 19 gezeigt. Genauer betrachtet werden die 256 wärmeerzeugenden Elemente des ersten Blocks mit D 1(0) bis D 1(255) sequentiell beaufschlagt, die 256 wärmeerzeugenden Elemente des zweiten Blocks werden parallel mit D 1(256) bis D 1(511) in sequentieller Weise versorgt und auf ähnliche Art findet das gleiche für nachfolgende Blöcke statt, bis der 16. Block mit den Daten D 1(3840) bis D 1(4095) beaufschlagt worden ist. Nach der Vervollständigung der Zuführung des Signals D 1 zu den 4096 wärmeerzeugenden Elementen für eine Zeile in dieser Art und Weise werden die Signale D 2 bis D 8 ähnlich jedem wärmeerzeugenden Element jedes Blocks sequentiell bei ähnlichem Betrieb zugeführt.

Anstatt einer Änderung der Leseadresse FRA des RAMs 24 und der Schreibadresse SWA des RAMs 27-1 und RAMs 27-2 in dem oben stehenden Fall der Umordnung ist es genauso möglich, die Schreibadresse PWA des RAMs 24 oder die Leseadresse SRA des RAMs 27-1 und RAMs 27-2 zu verwenden.

Des weiteren, obwohl der Thermokopf 4096 wärmeerzeugende Elemente hat und in 16 Blöcken gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform unterteilt ist, ist die Erfindung genauso leicht anwendbar auf einen Thermokopf, der verschiedene unterschiedliche Anzahlen von wärmeerzeugenden Elementen hat und in verschiedene Anzahlen von Blöcken unterteilt ist, in dem die Anzahl der Zwischenspeicher bzw. Latches oder die Ordnung der Adressen abgeändert wird.

Des weiteren, anstatt der Gewichtung der unterteilten Abschnitte der Erregungsperiode mittels Abänderung der Erregungszeit wie in der oben stehenden Ausführungsform, kann die gleiche Funktion mit gleicher Wirkung durch Ändern der angelegten Spannung für die unterteilten Abschnitte oder mittels einer Kombination der oben beschriebenen Methode und einer Abänderung der angelegten Spannung erreicht werden.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine feine genaue Energiesteuerung mit hoher Auflösung mittels einer einfachen Schaltung und Wärmespeicherungsberechnung erleichtert.

Es ist damit leicht zu verstehen aus der vorhergehenden Beschreibung, daß entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Treiberschaltung für einen Thermokopf gegeben ist, mittels derer ein genauer Wärmespeicherungskompensationseffekt erhalten wird, und zwar wird mit einer einfachen Schaltung ein hochqualitatives Druckbild zu niedrigen Kosten erzeugt, sogar wenn Hochgeschwindigkeitsbetrieb und ein Druckbetrieb hoher Auflösung ausgeführt werden soll.

Claims

1. Treibervorrichtung für einen Thermokopf, die aufweist:
einen Thermokopf (6), der eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen aufweist;
einen Pufferspeicher (1) zum Speichern von Aufzeichnungsdaten, die ihm zugeführt werden,
eine Temperaturdetektionseinrichtung (3) zum Detektieren der Temperatur des Substrats des Thermokopfes;
einen Wärmespeicherungsspeicher (4) zum Speichern durch Aktualisieren der Wärmespeicherungsdaten E _s, die den Betrag der Wärme wiedergeben, die in jedem der wärmeerzeugenden Elemente für jeden einzeiligen Aufzeichnungszyklus gespeichert ist;
eine Energiezuführberechnungsschaltung (2) zum Berechnen der Energie, die jedem wärmeerzeugenden Element auf der Basis der Aufzeichnungsdaten, die von diesem Pufferspeicher ausgegeben werden, zugeführt wird, der Temperaturdaten, die von der Temperaturdetektionseinrichtung für das Thermokopfsubstrat ausgegeben werden, und den Wärmespeicherungsdaten zugeführt wird, die von dem Wärmespeicherungsspeicher ausgegeben werden;
eine Wärmespeicherungsberechnungsschaltung (7) zum Berechnen der Wärmespeicherungsdaten für die Aufzeichnung der nächsten Zeile auf der Basis der Wärmespeicherungsdaten jedes wärmeerzeugenden Elements, die von dem Wärmespeicherungsspeicher ausgegeben werden, um sequentiell die Wärmespeicherungsdaten aufzufrischen, die in dem Wärmespeicherungsspeicher abgespeichert sind, mittels des Ergebnisses der Berechnung, das dem Wärmespeicherungsspeicher zugeführt ist; und
eine Energiesteuerungsschaltung (5) zum Steuern der elektrischen Leistung, die jedem wärmeerzeugenden Element des Thermokopfes in Übereinstimmung mit der durch die Energiezuführberechnungsschaltung berechneten Energie zugeführt wird, wobei die Energiezuführberechnungsschaltung aufweist eine Einrichtung zum Berechnen der Aufzeichnungsenergie E _p für jedes wärmeerzeugende Element auf der Basis der Aufzeichnungsdaten, die von dem Pufferspeicher ausgegeben werden, der Temperaturdaten T _h, die von der Temperaturdetektionseinrichtung des Thermokopfsubstrats erzeugt werden, und der Wärmespeicherungsdaten E _s, die von dem Wärmespeicherungsspeicher und der Einrichtung zum Berechnen der Kompensationsenergie E _r auf der Basis der Aufzeichnungsdaten E _p und der Temperaturdaten erzeugt werden.

2. Treibervorrichtung für einen Thermokopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicherungsberechnungsschaltung die Wärmespeicherungsdaten E _s′ für die Aufzeichnung der nächsten Zeile mittels der Funktion der Aufzeichnungsenergie E _p berechnet, die von der Energiezuführberechnungsschaltung erzeugt wird.

3. Treibereinrichtung für Thermokopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiesteuerschaltung die Energie steuert, die jedem wärmeerzeugenden Element zugeführt wird, in solch einer Weise, daß jeder Erregungszyklus in eine Vielzahl von Perioden unterteilt ist, wobei die Erregungsenergie für jede der unterteilten Perioden differenziert unterschieden wird und die Kombination von tatsächlich erregten Perioden von all den unterteilten Erregungsperioden abgeändert wird in Übereinstimmung mit dem Ausgang der Energiezuführberechnungsschaltung.

4. Treibervorrichtung für einen Thermokopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiesteuerschaltung aufweist:
einen ersten Speicher mit wahlfreiem Zugriff (24) zum vorläufigen Speichern einer Zeile von Daten, die kontinuierlich übertragen werden,
eine Vielzahl von Serielleingangs/Parallelausgangs-Schieberegistern (25-1 bis 25-8), die sequentiell mit Daten versorgt werden, die von dem ersten Speicher mit freiem Zugriff erzeugt werden,
einem zweiten Speicher mit wahlfreiem Zugriff (27-1, 27-2) zu sequentiellen Abspeichern von Ausgangssignalen der Schieberegister und
eine Datenumwandlungsschaltung (21) zum Betreiben der Lese- und Schreibadressen der ersten und zweiten Speicher mit wahlfreiem Zugriff, um die kontinuierlich übertragenen Daten in eine Form umzuordnen, die geeignet für die Übertragung zum Thermokopf ist, der in eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt ist und eine Dateneingangsleitung für jeden Block aufweist.

5. Treibervorrichtung für Thermokopf zum steuerbaren Zuführen von Energie an jedes der Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen des Thermokopfes in Übereinstimmung mit Eingangsaufzeichnungsdaten, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Unterteilen jedes Erregungszyklusses in eine Vielzahl von Perioden;
eine Einrichtung zum Bestimmen unterschiedlicher Quantitäten der Erregung für die unterteilten Perioden; und
eine Einrichtung zum selektiven Kombinieren von tatsächlich erregten Perioden aus den unterteilten Perioden in Übereinstimmung mit der zuzuführenden Energie.

6. Treibervorrichtung für Thermokopf zum steuerbaren Zuführen von Energie an jedes der Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen, die auf einem Thermokopf in Linie angeordnet sind, in Übereinstimmung mit einer Eingangsaufzeichnungsenergie, wobei die Vorrichtung aufweist:
einen ersten Speicher mit wahlfreiem Zugriff (24) zum Speichern einer Zeile von kontinuierlich übertragenen Eingangsdaten;
eine Vielzahl von Serielleingangs/Parallelausgangs-Schieberegistern (25-1 bis 25-8), die sequentiell mit Daten versorgt werden, die von dem ersten Speicher mit wahlfreiem Zugriff ausgegeben werden;
einen zweiten Speicher mit wahlfreiem Zugriff zum sequentiellen Abspeichern von Daten, die von dem Schieberegister ausgegeben werden;
eine Dateneingangseinrichtung zum Unterteilen der Elemente in viele Blöcke, um die Eingangseinrichtung mit diesen jeweils zu verbinden; und
eine Energiesteuereinrichtung (5) zum Adressieren der ersten und zweiten Speicher mit wahlfreiem Zugriff, um Daten von diesen zu lesen und in diese einzuschreiben, um optimalerweise die kontinuierlich transferierten Daten umzuordnen und um die umgeordneten Daten der Eingangseinrichtung zuzuführen.

7. Treibervorrichtung für Thermokopf zum kontrollierbaren Zuführen von Energie an jedes der Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen, die einen Thermokopf bilden, in Übereinstimmung mit Eingangsaufzeichnungsdaten, wobei die Vorrichtung aufweist:
einen Pufferspeicher (1) zum Speichern der Eingangsaufzeichnungsdaten;
eine Temperaturdetektionseinrichtung (3) zum Detektieren der Substrattemperatur des Thermokopfes;
einen Wärmespeicherungsspeicher (4) zum Speichern durch Aktualisieren von Wärmespeicherungsdaten, die den Wärmespeicherungsbetrag jedes wärmeerzeugenden Elements für jeden Aufzeichnungszyklus wiedergeben;
eine Energiezuführberechnungsschaltung (2) zum Berechnen einer Aufzeichnungsenergie E _p und einer Kompensationsenergie E _r auf der Basis der Aufzeichnungsdaten, die von dem Pufferspeicher ausgegeben werden, der Temperaturdaten, die von der Temperaturdetektionseinrichtung ausgegeben werden und der Wärmespeicherungsdaten, die von dem Wärmespeicherungsspeicher ausgegeben werden, aufgrund der hypothetischen Bedingung, daß ein wärmeerzeugendes Element und benachbarte wärmeerzeugende Elemente desgleichen unter der gegebenen Steuerung beide erregt werden, wobei die Energiezuführberechnungsschaltung die Kompensationsenergie E _r durch Auswählen einer vorgegebenen Funktion der Substrattemperatur des Thermokopfes in Übereinstimmung mit der Erregung/Nichterregung des wärmeerzeugenden Elements und der benachbarten wärmeerzeugenden Elemente berechnet, um eine Energiekürzung zu dem Zeitpunkt der Nichterregung der benachbarten wärmeerzeugenden Elemente zu kompensieren;
eine Wärmespeicherungsberechnungsschaltung (7) zum Berechnen von Wärmespeicherungsdaten E _s′ für den nächsten Aufzeichnungszyklus aus den Wärmespeicherungsdaten E _s jedes wärmeerzeugenden Elements von dem Wärmespeicherungsspeicher und der Aufzeichnungsenergie E _p von der Energiezuführberechnungsschaltung, wobei die Ergebnisse dieser Berechnungen sequentiell dem Wärmespeicherungsspeicher zugeführt werden, um sequentiell die Wärmespeicherungsdaten zu aktualisieren, die in dem Wärmespeicherungsspeicher gespeichert sind; und
eine Energiesteuerschaltung (5) zum steuerbaren Zuführen an jedes der wärmeerzeugenden Elemente in Übereinstimmung mit der Aufzeichnungsenergie und der Kompensationsenergie, die von der Energiezuführberechnungsschaltung berechnet wird.