DE4000465A1 - Steuereinrichtung fuer einen thermodruckkopf und verfahren zum ansteuern der heizelemente des thermodruckkopfes - Google Patents

Description

Beim Betrieb von Thermodruckern, bei denen das Druckbild zeilenweise mittels eines Thermodruckkopfes erzeugt wird, der einen Thermokamm mit einer Vielzahl von ansteuerbaren Heizele­ menten aufweist, ist es üblich, die Übertragung der Druckdaten vom Druckdatenspeicher zum Thermodruckkopf und die Steuerung des Druckvorganges einschließlich der Druckdatenübernahme durch den Thermokamm mittels einer zentralen Steuereinheit (CPU) zu steuern. Diese zentrale Steuereinheit ist ebenso wie der Druck­ datenspeicher und die Steuereinheit des Thermodruckkopfes an einem gemeinsamen Datenbus angeschlossen. Dabei ist es bekannt, den Thermokamm in mehrere, insbesondere vier Segmente zu unter­ teilen; das Auslösen des Druckvorganges für die einzelnen Segmente wird von der zentralen Steuereinheit mit Hilfe von Interrupten gesteuert.

Ausgehend von einer Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die zentrale Steuereinheit von Steuerungs­ aufgaben bezüglich des Betriebes des Thermodruckkopfes zu ent­ lasten und damit die Leistungsfähigkeit des Thermodruckers zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Steuereinheit für die Heizelemente des Thermodruckkopfes aus zwei logisch voneinander entkoppelten Untereinheiten, nämlich aus einer Druckdaten-Schiebeeinheit und aus einer Ansteuereinheit besteht, die jeweils mit der zentralen Steuereinheit verbunden sind.

Eine derartige Ausgestaltung der Steuereinrichtung ermöglicht also eine zeitliche Entlastung der zentralen Steuereinheit. Hierzu ist es zweckmäßig, daß die Druckdaten-Schiebeeinheit eine Kontrollogik und für jedes Segment des Thermodruckkopfes ein Zwischenregister sowie ein nachgeordnetes Schieberegister auf­ weist und daß die Ansteuereinheit ebenfalls eine Kontrollogik, ferner ein Zwischenregister für die Länge der Steuerimpulse und einen Zeitgeber aufweist. - Auf diese Weise ist gewährleistet, daß von der zentralen Steuereinheit nur die Übertragung der Druckdaten aus dem Druckdatenspeicher in die Druckdatenschiebe­ einheit zu veranlassen und zu kontrollieren ist und daß ein Be­ fehl "Druckbeginn" für jede Druckzeile zu geben ist; das Aus­ schreiben der Druckdaten erfolgt dann durch die Selbststeuerung der Druckdatenschiebeeinheit und der Ansteuereinheit. Damit ist der Software-Aufwand für den eigentlichen Druckvorgang in der zentralen Steuereinheit minimiert worden, so daß die zentrale Steuereinheit zeitlich entlastet ist und damit andere Aufgaben, z. B. den Empfang und die Aufbereitung weiterer Druckdaten, in kürzerer Zeit erledigen kann.

Bei der Ansteuerung der Heizelemente des Thermodruckkopfes wird zweckmäßig derart vorgegangen, daß die Kontrollogik der Druck­ datenschiebeeinheit nach dem Laden des letzten Zwischenregisters die Übernahme der Druckdaten in das Schieberegister sowie das parallele Schieben der Druckdaten in die Zwischenregister des Thermodruckkopfes steuert und daß die Ansteuereinheit durch einen Befehl der zentralen Steuereinheit aktiviert wird und mittels der Kontrollogik selbsttätig die Ansteuersignale für die einzelnen Segmente des Thermodruckkopfes erzeugt.

Um weiterhin eine Möglichkeit zu haben, die Länge der Ansteuer­ impulse für die Heizelemente der einzelnen Segmente des Thermo­ druckkopfes durch Eingreifen der zentralen Steuereinheit flexibel variieren zu können, empfiehlt es sich, daß die Ansteuereinheit am Ende jedes Ansteuersignals ein Interrupt- Signal an die zentrale Steuereinheit abgibt.

Ein Ausführungsbeispiel der neuen Steuereinrichtung ist in den Fig. 1 bis 8 schematisch dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 und 2 die funktionelle Zuordnung der einzelnen Elemente der Steuereinrichtung zueinander sowie zu einem Thermo­ druckkopf,

Fig. 3 und 4 Blockschaltbilder für die Druckdatenschiebe­ einheit und

Fig. 5 ein Zeitdiagramm für die Steuerung der Druckdatenschiebe­ einheit,

Fig. 6 und 7 Blockschaltbilder für die Ansteuereinheit und Fig. 8 ein Zeitdiagramm für die Steuerung der Ansteuerein­ heit.

Gemäß Fig. 1 besteht die Steuereinrichtung für den Thermodruck­ kopf (TDK) 6 aus einer zentralen Steuereinheit (ZSE/CPU) 1, einem Druckdatenspeicher (DDS) 2, einer Druckdatenschiebeeinheit (DDSE) 3, einer Ansteuereinheit (AE) 4 und einem Datenbus (DB) 5. Die zentrale Steuereinheit 1, der Druckdatenspeicher 2, die Druckdatenschiebeeinheit 3 und die Ansteuereinheit 4 sind direkt an den Datenbus 5 angeschlossen. - Der Druckdatenspeicher 2, die Druckdatenschiebeeinheit 3 und die Ansteuereinheit 4 werden von der zentralen Steuereinheit 1 kontrolliert und gesteuert, während der Thermodruckkopf 6 nicht direkt von der zentralen Steuerein­ heit 1, sondern indirekt über die Druckdatenschiebeeinheit 3 und die Ansteuereinheit 4 gesteuert wird.

Gemäß Fig. 2 enthält der Thermodruckkopf 6 eine Vielzahl ein­ zelner Heizelemente R, die entlang einer Zeile dicht nebenein­ ander liegend angeordnet sind, wobei der Thermodruckkopf in nicht näher dargestellter Weise in vier einzelne Segmente unter­ teilt ist. Jedes einzelne Heizelement ist in Reihe mit einem ihm jeweils zugeordneten steuerbaren Schalter S an eine für alle Heizelemente gemeinsame Spannungsquelle 7 angeschlossen. Die steuerbaren Schalter S bestehen jeweils aus NAND-Gliedern, die über einen jeweils ersten Eingang gemeinsam mit den ausgangs­ seitigen Ansteuertaktsignalleitungen STROBE 1 bis 4 der Ansteuer­ einheit 3 verbunden sind; darüber hinaus sind die NAND-Glieder S über jeweils einen zweiten Eingang an ihnen zugeordneten Ausgän­ gen einer Halteschaltung 61 angeschlossen, die eine der Anzahl der Heizelemente R entsprechende Zahl von Speicherplätzen auf­ weist. Die Halteschaltung 61 ist über einen Steuereingang mit einer entsprechenden ausgangsseitigen Datenübernahme-Signal­ leitung LATCH der Ansteuereinheit 3 verbunden.

Die Halteschaltung 61 ist weiterhin eingangsseitig mit Parallel­ datenausgängen eines Serien/Parallel-Schieberegisters 62 verbun­ den, das eine gleiche Anzahl von Speicherplätzen wie die Halte­ schaltung 61 aufweist. Dieses Schieberegister 62 ist - ent­ sprechend der Aufteilung des Thermodruckkopfes in vier Segmente - in vier Teilregister aufgeteilt, wobei an den seriellen Daten­ eingängen dieser Teilregister der jeweilige Ausgang "Daten 1 bis 4" bzw. "Laden in TDK 6" der Druckdatenschiebeeinheit 3 ange­ schlossen ist.

Gemäß Fig. 3 besteht die Druckdatenschiebeeinheit 3, welche die Druckdaten in den Thermodruckkopf schiebt, aus vier Druckdaten­ registern 31 bis 34 sowie vier Schieberegistern 36 bis 39 und einer Kontrolleinheit 35. Die Druckdatenregister 31 bis 34 werden aufgrund entsprechender Steuerbefehle der zentralen Steuereinheit 1 an den Druckdatenspeicher 2 und an die Druck­ datenschiebeeinheit 3 nacheinander geladen. Nach dem Laden des Druckdatenregisters 34 beginnt - aufgrund bestimmter Steuerim­ pulse der Kontrolleinheit 35 - automatisch die Datenübertragung zum Thermodruckkopf 6. Hierzu werden die Druckdaten zunächst in vier Schieberegister 36 bis 39 der Druckdatenschiebeeinheit und dann mit Hilfe entsprechender Taktsignale parallel zueinander zu den vier Segmenten des Thermodruckkopfes geschoben. Dieses Schieben wird durch einen entsprechenden Zähler kontrolliert. Da­ bei wird der invertierte Schiebetakt als "Takt"-Signal benutzt, welches das Schieberegister des Thermodruckkopfes kontrolliert. - Bereits während des Schiebevorganges können die nächsten Druck­ daten in die Druckdatenregister 31 bis 34 geladen werden.

Zur Übertragung der Druckdaten einer gesamten Druckzeile in den Thermodruckkopf muß dieser Vorgang des Ladens und Schiebens mehr­ fach wiederholt werden.

Gemäß Fig. 4 werden die Steuersignale "Laden" und "Schieben" für die Druckdatenschiebeeinheit von der Kontrolleinheit 35 wie folgt erzeugt: Das Signal W 4 zum Einschreiben der Druckdaten in das vierte Register der DDSE löst in dem Logikbaustein 51 zum einen das Signal "Laden" aus, das die Schieberegister 36 bis 39 zum Übernehmen der Druckdaten aus den Zwischenregistern 31 bis 34 veranlaßt. Zum anderen wird - zeitlich verzögert - das Signal "Start" ausgelöst, welches den Zähler (Timer) 52 anstößt. Während der Zählzeit des Zählers 52 wird über den Logikbaustein 54 ein Schiebetakt erzeugt, der von einem "Takt"-Signal abgeleitet wird und der das Schieben der Druckdaten aus den Schieberegistern 36 bis 39 und die Übernahme der Druckdaten in die Zwischenre­ gister 62 des Thermodruckkopfes 6 bewirkt. Der Schiebevorgang wird nach der erforderlichen Zahl von Schiebeschritten beendet, indem von einer Ende-Erkennungslogik 53 ein STOP-Signal erzeugt wird. Dadurch wird der Logikbaustein 51 wieder initialisiert und der Zähler 52 durch die Reaktivierung des START-Signals zurück­ gesetzt. - Fig. 5 zeigt den zeitlichen Ablauf der verschiedenen Steuersignale in der Druckdatenschiebeeinheit 3.

Beim Betrieb des Thermodruckkopfes gemäß Fig. 2 werden also zu­ nächst Druckdaten aus dem Druckdatenspeicher 2 über den Datenbus 5 in die Druckdatenschiebeeinheit 4 übertragen; parallel dazu werden bereits übertragene Druckdaten aus der Druckdatenschiebe­ einheit 4 in das Schieberegister 62 geschoben. Danach erfolgt die Übernahme der Druckdaten aus dem Schieberegister 62 in die Halteschaltung 61. Abschließend erfolgt über die Ansteuertakt­ signalleitungen STROBE 1 bis 4 die Ansteuerung der Schalter S und damit die Anregung der Heizelemente R.

Die in Fig. 6 dargestellte Ansteuereinheit 4 erzeugt die Kon­ trollsignale für die Länge der Heizimpulse und für die Übernahme der übertragenen Druckdaten innerhalb des Thermodruckkopfes. Hierbei wird die Zeitdauer der Ansteuersignale durch einen Timer 42 bestimmt; der Startwert des Timers wird zunächst von der zentralen Steuereinheit 1 in das Datenregister 41 der Ansteuer­ einheit eingeschrieben. Ein von der zentralen Steuereinheit 1 ausgehender Befehl "Druckbeginn" aktiviert das Kontrollregister 43, das mit einem Signal "Laden" die Übernahme des Startwertes in den Timer 42 veranlaßt. Danach wird der Timer 42 mit dem Signal "Enable" gestartet, wodurch das Signal "STROBE" bis zum vorgegebenen Endwert des Zählers aktiviert wird. Dieser Vorgang wird viermal durchgeführt, wobei das STROBE-Signal des Timers 42 der Reihe nach die Ausgänge STROBE 1 bis 4 des Kontrollregisters 43 aktiviert. - Nach Erreichen des Endwertes des Zählers wird das Ansteuersignal (STROBE) deaktiviert.

In der Zwischenzeit werden die Druckdaten für die nächste Mikro­ zeile zum Thermodruckkopf 6 übertragen und innerhalb des Thermo­ druckkopfes in dem Schieberegister 62 gehalten. Dieses Halten erfolgt durch Aktivierung eines Haltesignals LATCH, das nach dem Ende des STROBE 4-Signals - gemäß Fig. 7 - innerhalb des Kontrollregisters 43 von den Logik-Bausteinen 44 und 46 er­ zeugt wird.

Gemäß Fig. 7 wird zur Umsetzung des Signals "STROBE" des Timers 42 ein 1 : 4-Demultiplexer 45 angesteuert, der mittels der zusätz­ lichen, vom Logikbaustein 44 ausgehenden Signale "STROBE-Select 1" und "STROBE-Select 2" nacheinander die Ansteuersignale STROBE 1 bis 4 für die vier Segmente des TDK 6 erzeugt. Wenn das Signal "STROBE 4" fertig ist, wird das Signal "LATCH" erzeugt, mit dem die Übernahme der Druckdaten der nächsten Mikrozeile innerhalb des TDK 6 veranlaßt wird.

Fig. 8 zeigt den zeitlichen Ablauf der verschiedenen Steuersignale der Ansteuereinheit 4.

Die bisher beschriebene Funktionsweise der Ansteuereinheit 4 bietet keine Möglichkeit, die Heizdauer der einzelnen Heizele­ mente von Segment zu Segment des Thermodruckkopfes zu variieren. Um dies zu ermöglichen, ohne dabei in die zeitliche Abfolge der Steuersignale einzugreifen, kann man vorsehen, daß das Ende jedes STROBE-Signales der zentralen Steuereinheit 1 durch ein gegebenenfalls maskierbares Interrupt-Signal angezeigt wird. Im Bedarfsfall besteht somit für die zentrale Steuereinheit die Möglichkeit, dem Zeitgeber für das nächste bzw. die nächsten noch nicht angesteuerten Segmente des Thermodruckkopfes einen anderen Startwert zu geben.

Sofern die beschriebene Steuereinrichtung und der Thermodruck­ kopf in bekannter Weise dafür eingerichtet sind, die Vorgeschichte der Heizelemente bei ihrer erneuten Ansteuerung zu berücksichtigen, können in der Ansteuereinheit weitere Datenre­ gister benutzt werden, um Steuersignale für die Vorgeschichte der Heizelemente durch Vergleich mit dem Zählerstand des Timers zu erzeugen. Hierfür erforderliche Kontrollsignale können ebenfalls in der Kontrollogik der Ansteuereinheit mit erzeugt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, über das gegebenenfalls maskierbare Interrupt-Signal, das die Ansteuer­ einheit an die zentrale Steuereinheit gibt, auch die Werte in den Datenregistern zur Berücksichtigung der Vorgeschichte zu ändern.

Claims (4)

1. Steuereinrichtung für die zyklische Ansteuerung der Heizele­ mente eines in mehrere Segmente aufgeteilten Thermodruckkopfes, mit einer zentralen Steuereinheit (CPU), einem Druckdaten-Spei­ cher und einer Steuereinheit für die Heizelemente des Thermo- Druckkopfes, wobei die zentrale Steuereinheit, der Druckdaten-Speicher und die Steuereinheit für die Heizelemente an einen gemeinsamen Datenbus angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit für die Heizelemente (R) des Thermodruckkopfes (6) aus zwei logisch voneinander entkoppelten Untereinheiten, nämlich aus einer Druckdaten-Schiebeeinheit (3) und aus einer Ansteuereinheit (4) besteht, die jeweils mit der zentralen Steuereinheit (1) verbunden sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckdaten-Schiebeeinheit (3) eine Kontrollogik (35) und für jedes Segment des Thermodruck­ kopfes (6) ein Zwischenregister (31 . . . 34) sowie ein nachge­ ordnetes Schieberegister (36 . . . 39) aufweist und daß die Ansteuereinheit (4) ebenfalls eine Kontrollogik (43), ferner ein Zwischenregister (41) für die Länge der Steuerimpulse und einen Zeitgeber (42) aufweist.

3. Verfahren zum Ansteuern der Heizelemente eines Thermodruck­ kopfes mit einer Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrol­ logik (35) der Druckdaten-Schiebeeinheit (3) nach dem Laden des letzten Zwischenregisters (34) die Übernahme der Druckdaten in das Schieberegister (36 . . . 39) und das parallele Schieben der Druckdaten in die Zwischenregister (62) des Thermodruckkopfes (6) steuert und daß die Ansteuereinheit (4) durch einen Befehl ("Druck­ beginn") der zentralen Steuereinheit (1) aktiviert wird und mittels der Kontrollogik (43) selbsttätig die Ansteuersignale (STROBE 1 . . . 4; Latch) für die einzelnen Segmente des Thermodruckkopfes (6) erzeugt.

4. Ansteuerverfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ansteuereinheit am Ende jedes Ansteuersignals ein Interruptsignal an die zentrale Steuereinheit abgibt.