DE4026896A1 - Compensating temp. of thermal printing heads - using preceding output patterns, heat dissipation model and temp. sensors to set currents in heating elements - Google Patents

Compensating temp. of thermal printing heads - using preceding output patterns, heat dissipation model and temp. sensors to set currents in heating elements

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Abstract

For precise control of the temp. of the individual elements on a thermal printing head, individual temp. sensors are used in conjunction with a temp. control algorithm. The existing and previous settings of the printing elements are stored in a memory. To calculate the required heating voltage for a single element, its required setting (DO) is combined with previous settings for it and its immediate neighbours (D2-3), and easier settings of the same elements (D4-D9). The algorithm is modified for graphics and text printing modes, and it takes account of the time delays in temp. measurements. ADVANTAGE - Takes into account printing mode, speed, type of printing, text, graphics, type of ink ribbon.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermodruckverfahren, bei dem zur zyklischen Ansteuerung von Heizelementen eines Thermo­ druckkopfes die Temperatur des Thermodruckkopfes mittels einer Temperaturfühlereinrichtung gemessen wird und in jedem Ansteuerzyklus die jeweils nach Maßgabe von Druckdaten zum Drucken bestimmten Heizelemente mit Stromimpulsen beaufschlagt werden, deren Impulsenergien in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des Thermodruckkopfes bemessen sind.The invention relates to a thermal printing process, at for the cyclical control of heating elements of a thermo printhead the temperature of the thermal printhead by means of a Temperature sensor device is measured and in each Control cycle each according to the pressure data Printing certain heating elements with current pulses are, whose pulse energies depending on the measured Temperature of the thermal print head are dimensioned.

Beim Thermodruck ist die für ein gutes Druckbild ideale Heiz­ zeit bzw. Heizleistung abhängig von der Temperatur des drucken­ den Dots und des Kühlkörpers sowie der Farbbandtemperatur. Um die ideale Heizleistung und die Pulsdauer einstellen zu können, sind die Parameter, die die Temperatur der oben genannten Druckelemente beeinflussen, zu ermitteln. Die Temperatur wird beispielsweise durch den Druckvorgang und durch die Umgebung des Druckkopfes beeinflußt.With thermal printing, the ideal heating is for a good print image time or heating output depending on the temperature of the print the dots and the heat sink as well as the ribbon temperature. Around to be able to set the ideal heating power and pulse duration, are the parameters that the temperature of the above Influence pressure elements to determine. The temperature will for example through the printing process and the environment of the printhead.

Ein Thermodruckverfahren, das diese Voraussetzungen erfüllt, ist in der US-PS 45 74 293 beschrieben. Die Temperatur des Kühlkörpers wird dort mit einem oder mehreren Thermistoren gemessen und daraus die Heizleistung oder die Pulsdauer für alle Dots bestimmt. Um die unterschiedliche Erwärmung der Dots zu berücksichtigen, wird die Pulsdauer dot-individuell ent­ sprechend der Vorgeschichte eingestellt. Die Vorgeschichte wird im wesentlichen durch das vorangegangene Druckmuster, die daraus abgeleitete dotindividuelle Wärmeakkumulation und die hieraus abgeleitete Energiekorrektur repräsentiert. Die Ausführungen dieses Thermodruckverfahrens vernachlässigen jedoch die Berück­ sichtigung der langfristigen wechselseitigen Einflüsse, die die Dots untereinander ausüben. Ferner findet die Berücksichtigung des Druckmodus (Geschwindigkeit, Druckart, Text/Graphik, Farbbandsorte) wenig Beachtung.A thermal printing process that meets these requirements is described in US-PS 45 74 293. The temperature of the The heat sink is there with one or more thermistors measured and from this the heating power or the pulse duration for all dots determined. To the different warming of the dots to be considered, the pulse duration is dot-individual set according to the previous history. The prehistory will essentially by the previous print pattern resulting from it derived individual heat accumulation and the resulting derived energy correction represents. The executions this thermal printing process neglects the Berück consideration of the long-term mutual influences that the Practice dots with each other. It is also taken into account  the print mode (speed, print type, text / graphics, Ribbon type) little attention.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das diese Anforderungen im oben genannten Sinne erfüllt.The invention is now the Task to specify a method that this Requirements in the above sense met.

Die Lösung der Aufgabe gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Impulsenergie zusätzlich in aufeinanderfolgenden und jeweils mindestens einen Ansteuerzyklus umfassenden Zeitinter­ vallen jeweils in Abhängigkeit von einem die Temperatur­ differenz des Thermodruckkopfes zwischen dem Bereich der Heiz­ elemente und der Temperaturfühlereinrichtung repräsentierenden Korrekturwert geregelt wird, wobei der Korrekturwert für jedes Zeitintervall in der Weise ermittelt wird, daß der Korrektur­ wert des jeweils vorangehenden Zeitintervalls in Abhängigkeit von der Summe aller in dem jeweils aktuellen Zeitintervall aufgrund der Druckdaten zum Drucken bestimmten Heizelemente um einen die Wärmezufuhr im Bereich der Heizelemente aufgrund ihrer Ansteuerung repräsentierenden Wert erhöht wird und in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten der Wärmeleitung des Thermodruckkopfes von den Heizelementen zu der Temperaturfühler­ einrichtung um einen der abfließenden Wärme entsprechenden Wert verringert wird.The object according to the invention is achieved by that the pulse energy is additionally in successive and each time interval comprising at least one control cycle the temperature depends on one difference of the thermal print head between the area of the heating elements and the temperature sensor device Correction value is regulated, the correction value for each Time interval is determined in such a way that the correction value of the previous time interval depending from the sum of all in the current time interval certain heating elements based on the print data for printing due to the heat supply in the area of the heating elements their control representative value is increased and in Dependence on the time constant of the heat conduction of the Thermal print head from the heating elements to the temperature sensor device by a value corresponding to the outflowing heat is reduced.

Durch dieses Verfahren ist es erstmals möglich, eine von den Dots in ihrer Gesamtheit abhängige Korrektur der die Heizener­ gie beeinflussenden Pulsdauer vorzunehmen. Der Korrektur­ wert berücksichtigt also den Beitrag der Wärmezufuhr aller Heizelemente auf ein Heizelement dergestalt, daß die Summe der Einzelbeiträge der Heizelemente in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten der Wärmeleitung ermittelt wird. Dadurch findet eine Berücksichtigung des durch die Wärmeleitung verzögerten Meßwertes der Temperaturfühlereinrichtung statt.This procedure makes it possible for the first time to use one of the Dots in their totality dependent correction of the heaters gie influencing pulse duration. The correction So value takes into account the contribution of everyone's heat input Heating elements on a heating element such that the sum the individual contributions of the heating elements depending on the Time constant of the heat conduction is determined. Thereby takes into account the heat conduction delayed measured value of the temperature sensor device instead.

Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die jeweilige Dauer der Zeitintervalle geringer als die Zeitkonstante der Wärmeleitung des Thermodruckkopfes von den Heizelementen zu der Temperaturfühlereinrichtung bemessen ist. Diese Werte sind aus der Differentialgleichung der Wärmeleitung zu ermitteln. Es gilt:An advantageous embodiment for performing the The inventive method is that the respective Duration of the time intervals less than the time constant of the  Thermal conduction of the thermal print head from the heating elements to the Temperature sensor device is dimensioned. These values are off to determine the differential equation of heat conduction. It applies:

∂Q = -∂t/τ * Q+P* · t∂Q = -∂t / τ * Q + P * · t

∂ ist das Differentialsymbol
Q ist die Wärme in den Dots (proportional zur Temperatur)
t ist die Zeit
τ ist die Zeitkonstante der Wärmeleitung von den Dots zur Temperaturfühlereinrichtung
P ist die Druckleistung (abhängig von der Anzahl der gedruckten Dots, der Pulsdauer und der Heizleistung)∂ is the differential symbol
Q is the heat in the dots (proportional to the temperature)
t is time
τ is the time constant of the heat conduction from the dots to the temperature sensor device
P is the printing output (depending on the number of printed dots, the pulse duration and the heating output)

In der Terminologie der Druckergrößen lautet die Gleichung:In printer size terminology, the equation is:

S = S* (1-dn/ν)+neue SS = S * (1-dn / ν) + new S

S ist die "Summe" der berücksichtigten Dots und bestimmt die Hauptpulsdauer
dn ist die Anzahl der Spalten, nach denen die Berechnung neu ausgeführt wird
ν ist die Analogon zu τ in bezug auf Spaltenzahl als Zeitgeber
neue S ist die Summe der während der letzten dn Spalten gedruckten Dots.S is the "sum" of the dots considered and determines the main pulse duration
dn is the number of columns after which the calculation is carried out again
ν is the analogue to τ with respect to the number of columns as a timer
new S is the sum of the dots printed during the last dn columns.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß zur Ermittlung des Korrekturwertes ein Kondensator in jedem Zeitintervall eine Anzahl der in dem betreffenden Zeitintervall zum Drucken bestimmten Heizelemente proportionale elektrische Ladung zugeführt wird und daß der Kondensator über einen Widerstand mit einer der Zeitkonstante der Wärmeleitung des Thermodruckkopfes entsprechenden Entladungszeitkonstante entladen wird, wobei die Spannung an dem Kondensator als Korrekturwert herangezogen wird. Another advantageous embodiment of the invention exists in that a capacitor for determining the correction value in each time interval a number of those in the concerned Time interval for printing certain heating elements proportional electrical charge is supplied and that the capacitor over a resistance with a time constant of heat conduction discharge time constant corresponding to the thermal print head is discharged, the voltage across the capacitor being Correction value is used.  

Damit ist es möglich, den Korrekturwert analog zu bestimmen. Da­ zu wird eine Ladung proportional zu Druckstrom * Druckspannung auf einen Kondensator geladen, der seinerseits über einen Widerstand entladen wird.This makes it possible to determine the correction value analogously. A charge proportional to the pressure current * pressure voltage is then charged onto a capacitor, which in turn is discharged via a resistor.

Der Widerstand wird so eingestellt, daß sich für die Zeit­ konstante der Entladung gerade das τ des Thermokopfes ergibt. Auf diese Weise können Streuungen in Werten für tau aufgefangen werden. Die Spannung am Kondensator ist dann proportional zur Temperatur (im Vergleich zum Thermistor) und kann ihrerseits die Heizspannung mitregeln oder digitalisiert zur Pulsdauerbestimmung dienen.The resistance is set so that the time constant of the discharge just the τ of the thermal head results. In this way, scatter in values for tau to be caught. The voltage across the capacitor is then proportional to the temperature (compared to the thermistor) and can in turn regulate or digitize the heating voltage serve to determine the pulse duration.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung erläutert.An embodiment of the invention is based on the drawing and the description below.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Bestimmung der Pulsdauer, Fig. 1 is a flowchart for determining the pulse duration,

Fig. 2 eine schematische geometrische Darstellung der Dotreihen in Abhängigkeit von der Zeit und Fig. 2 is a schematic geometric representation of the rows of dots as a function of time and

Fig. 3 ein Flußdiagramm zum Ablauf des Druckvorganges. Fig. 3 is a flowchart for the sequence of the printing process.

Fig. 1 zeigt das Flußdiagramm zur Bestimmung der Pulsdauer für den Druckvorgang. Zunächst muß hier der Druck einer neuen Zeile initialisiert werden. Fig. 1 shows the flow chart for determining the pulse duration for the printing process. First the printing of a new line has to be initialized.

Beim Druck am Zeilenanfang wird der Modus bestimmt, mit dem gedruckt werden soll. Hier werden insbesondere die Parameter berücksichtigt, wie eingestellte Druckgeschwindigkeit, gewählte Druckart (Text/Grafik) und Farbbandsorte. Des weiteren werden die Parameter für die Hauptpulsdauer und die Spaltenzahl S zu Null gesetzt und der Korrekturwert K in Abhängigkeit des Modus und der vom Thermistor gemessenen Temperatur T bestimmt. When printing at the beginning of the line, the mode is determined with which to be printed. Here in particular the parameters takes into account how the print speed is set Type of print (text / graphic) and ribbon type. Be further the parameters for the main pulse duration and the number of columns S. Set to zero and the correction value K depending on the mode and the temperature T measured by the thermistor.  

Danach wird die Summe der zu berücksichtigenden Dots neu bestimmt, ebenso wie bei Nichtvorliegen einer neuen Zeile. Ist die ermittelte Zeit t seit der letzten Korrektur größer als das Zeitintervall Δ t, so wird die Summe der zu berück­ sichtigenden Dots mit einem geeigneten Korrekturfaktor C neu bestimmt, die Zeitmessung t auf Null zurückgesetzt und mit den gespeicherten Werten eine neue Hauptpulsdauer errechnet. Im anderen Fall wird nur die Hauptpulsdauer neu berechnet. Die Hauptpulsdauer hängt von der Summe der berechneten Dots ab. Diese Summe wird allein durch das Vergehen der Zeit geringer.Then the sum of the dots to be taken into account becomes new determined, just as in the absence of a new line. Is the determined time t longer since the last correction than the time interval Δ t, the sum of the to be considered visible dots with a suitable correction factor C newly determined, the time measurement t reset to zero and a new main pulse duration is calculated using the stored values. Otherwise, only the main pulse duration is recalculated. The main pulse duration depends on the sum of the calculated dots from. This sum comes from passing time alone less.

Fig. 2 zeigt eine schematische geometrische Darstellung der Dotreihen in Abhängigkeit von der Zeit. P0, P1, P2 und P3 gibt das Alter der Dots in Spalten an, die horizontale An­ ordnung entspricht der Anordnung der Dots im Kopf. Mit D0, D1 . . . D9 sind die logischen Variablen für die Hauptdruckpulse bezeichnet. Sie sind WAHR, wenn der entsprechende Dot gedruckt wurde (werden soll), sonst FALSCH. Dabei werden die Randdots der Dotreihe so behandelt, als ob sie noch einen nie druckenden Nachbardot hätten. Fig. 2 shows a schematic geometric representation of the rows of dots as a function of time. P 0 , P 1 , P 2 and P 3 indicate the age of the dots in columns, the horizontal arrangement corresponds to the arrangement of the dots in the head. With D 0 , D 1 . . . D 9 are the logical variables for the main pressure pulses. They are TRUE if the corresponding dot was (should be) printed, otherwise FALSE. The edge dots of the dot row are treated as if they had never had a neighboring dot printed.

Die Berücksichtigung der Einflüsse der Nachbardots auf den druckenden Dot findet in der logischen Berechnung der Vorheiz­ impulse wie folgt statt:The consideration of the influences of the neighboring spots on the printing dot takes place in the logical calculation of the preheating impulses as follows:

im Graphikmodus:in graphics mode:

im Textmodus:in text mode:

Fig. 3 zeigt das Flußdiagramm für den Druckvorgang in Anlehnung an die geometrische Darstellung in Fig. 2. Nach Bestimmung der Pulsdauer und der Initialisierung des Druckvorganges werden die Vorpulsmuster berechnet und die Vorpulsmuster und das Druck­ muster mit den so ermittelten Werten gedruckt. Fig. 3 shows the flow chart for the printing process based on the geometric representation in Fig. 2. After determining the pulse duration and the initialization of the printing process, the pre-pulse patterns are calculated and the pre-pulse pattern and the print pattern are printed with the values determined in this way.

Claims (3)

1. Thermodruckverfahren, bei dem zur zyklischen Ansteuerung von Heizelementen eines Thermodruckkopfes die Temperatur des Thermodruckkopfes mittels einer Temperaturfühlereinrichtung gemessen wird und in jedem Ansteuerzyklus die jeweils nach Maß­ gabe von Druckdaten zum Drucken bestimmten Heizelemente mit Stromimpulsen beaufschlagt werden, deren Impulsenergien in Ab­ hängigkeit von der gemessenen Temperatur des Thermodruckkopfes bemessen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Impulsenergie zusätzlich in aufeinanderfolgenden und jeweils mindestens einen Ansteuerzyklus umfassenden Zeitinter­ vallen jeweils in Abhängigkeit von einem die Temperaturdifferenz des Thermodruckkopfes zwischen dem Bereich der Heizelemente und der Temperaturfühlereinrichtung repräsentierenden Korrekturwert geregelt wird, wobei der Korrekturwert für jedes Zeitintervall in der Weise ermittelt wird,
daß der Korrekturwert des jeweils vorangehenden Zeitintervalls in Abhängigkeit von der Summe aller in dem jeweils aktuellen Zeitintervall aufgrund der Druckdaten zum Drucken bestimmten Heizelemente um einen die Wärmezufuhr im Bereich der Heizelemente aufgrund ihrer Ansteuerung repräsentierenden Wert erhöht wird und in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten der Wärmeleitung des Thermodruckkopfes von den Heizelementen zu der Temperaturfühlereinrichtung um einen der abfließenden Wärme entsprechenden Wert verringert wird.1.Thermal printing process in which the temperature of the thermal printhead is measured by means of a temperature sensor device for the cyclical activation of heating elements of a thermal printhead and in each actuation cycle the heating elements determined in accordance with the printing data for printing are acted upon with current pulses, the pulse energies of which depend on the measured one Temperature of the thermal print head are dimensioned, characterized in that
that the pulse energy is additionally regulated in successive time intervals, each comprising at least one drive cycle, depending on a correction value representing the temperature difference of the thermal print head between the area of the heating elements and the temperature sensor device, the correction value being determined for each time interval in such a way
that the correction value of the previous time interval is increased depending on the sum of all heating elements determined in the current time interval based on the print data for printing by a value representing the heat supply in the area of the heating elements due to their actuation and depending on the time constant of the thermal conduction of the thermal print head from the heating elements to the temperature sensor device is reduced by a value corresponding to the outflowing heat. 2. Thermodruckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Dauer der Zeitintervalle geringer als die Zeitkonstante der Wärmeleitung des Thermodruckkopfes von den Heizelementen zu der Temperaturfühlereinrichtung bemessen ist.2. Thermal printing method according to claim 1, characterized, that the respective duration of the time intervals is less than that Time constant of thermal conduction of the thermal print head Heating elements to the temperature sensor device is dimensioned. 3. Thermodruckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Korrekturwertes ein Kondensator in jedem Zeitintervall eine zur Anzahl der in dem betreffenden Zeitinter­ vall zum Drucken bestimmten Heizelemente proportionale elektrische Ladung zugeführt wird und daß der Kondensator über einen Widerstand mit einer der Zeitkonstante der Wärmeleitung des Thermodruckkopfes entsprechenden Entladungszeitkonstante entladen wird, wobei die Spannung an dem Kondensator als Korrekturwert herangezogen wird.3. Thermal printing method according to claim 1, characterized,  that to determine the correction value, a capacitor in each Time interval one to the number of times in the relevant time interval vall proportional heating elements intended for printing electrical charge is supplied and that the capacitor over a resistance with a time constant of heat conduction discharge time constant corresponding to the thermal print head is discharged, the voltage across the capacitor being Correction value is used.
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