DE4332572A1 - Steuerschaltung für mindestens einen Thermodruckkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung für mindestens einen Thermodruckkopf mit einer Reihe ein­ zeln elektrisch ansteuerbarer Heizelemente, bestehend aus einem Antrieb für eine Gegendruckrolle, auf der die Heizelemente des Thermodruckkopfes in Anlage gebracht sind, aus einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Druckerfreigabesignales für den Thermodruckkopf und aus einem Schieberegister zur Zwischenspeicherung von vom Thermodruckkopf zu druckenden Daten.

Steuerschaltungen der eingangs genannten Art für Ther­ modruckköpfe sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Sie bestehen aus einem Schieberegister, in den ein Teil der zu druckenden Daten parallel eingelesen und dann seriell an den Thermodruckkopf geliefert werden. Ein mit dem Schieberegister verbundener Daten­ bus kann bis zu 16 parallele Leitungen aufweisen, so daß makimal 16 Bits zur selben Zeit eingelesen werden können. Thermodruckköpfe moderner Bauart weisen aber meist über 1000 Heizelemente und ebensoviel Speichere­ lemente auf, 50 daß es eine nicht unerhebliche Zeitver­ zögerung verursacht, wenn ein Thermodruckkopf der bekannten Art zum Druck einer kompletten Zeile mit Druckdaten geladen wird.

Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung zu schaffen, mit deren Hilfe der Lade­ vorgang eines Thermodruckkopfspeichers beschleunigt wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit Hilfe eines Schieberegisters gelöst, dessen Kapazität aus­ reicht, um die von einer Dateneingabeschnittstelle gelieferten Daten zur Ansteuerung der gesamten Reihe der Heizelemente aufzunehmen.

Ist hierbei das Schieberegister mit einer Ladezustands­ kontrolle verbunden, die über eine Schreib-Lesesteue­ rung an einen Mikroprozessor angeschlossen ist, der die Dateneingabeschnittstelle steuert, ergibt sich die Möglichkeit, mit dem Laden des Thermodruckkopfspeichers bereits dann zu beginnen, wenn das Schieberegister erst zu 30% belegt ist. Zudem bietet eine Ladezustandskon­ trolle die Möglichkeit, den Ladevorgang des Schiebere­ gisters noch weiter zu entkoppeln und unabhängig vom Auslesen der Daten mit dem Einlesen bereits dann zu beginnen, wenn im Schieberegister Kapazitäten frei werden.

Wenn der Mikroprozessor mit der Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Druckerfreigabesignales verbunden ist und zudem über einen mit der Schreiblesesteuerung verbunde­ nen ersten Impulsgenerator an das Schieberegister und an den Thermodruckkopf angeschlossen ist, muß der Mikroprozessor zum Laden des Thermodruckkopfspeichers und zum Beginn des Druckvorganges lediglich ein Start­ signal geben. Der Impulsgenerator führt daraufhin alle weiteren Arbeiten selbständig aus und setzt den Mikro­ prozessor frei für andere Aufgaben. Denselben Vorteil bietet ein Antrieb für die Gegendruckrolle, die aus einem mit dem Mikroprozessor verbundenen zweiten Im­ pulsgenerator besteht, der über einen Schrittmotortrei­ ber an einen Schrittmotor für die Gegendruckrolle verbunden ist.

Eine der aktuellen Temperatur des Thermodruckkopfes angepaßte Steuerung wird möglich, wenn der Thermodruck­ kopf einen mit dem Mikroprozessor verbundenen Tempera­ tursensor aufweist.

Besonders problemlos ist Mehrfarbendruck realisierbar, wenn der Mikroprozessor mindestens einen weiteren Thermodruckkopf steuert und zudem über mindestens einen weiteren Impulsgenerator und über mindestens einen weiteren Schrittmotortreiber und Schrittmotor minde­ stens eine weitere Gegendruckolle antreibt, auf dem jeweils ein Thermodruckkopf aufliegt. Da Gegendruckrol­ len meist geringfügig unterschiedliche Durchmesser aufweisen, ist es erforderlich, daß die Gegendruckrol­ len mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden. Dies ist dann problemlos realisierbar, wenn jeder Schrittmotor von einem eigenen Impulsgenerator ange­ trieben wird.

Insbesondere bei hohen Druckgeschwindigkeiten erzeugt ein Thermodruckkopf sehr viel Wärme. Um zu vermeiden, daß dadurch dessen Lebensdauer zu sehr verkürzt wird, erzeugt die Schaltungsanordnung ein Druckerfreigabesig­ nal, das aus einem anfänglichen Dauerimpuls mit sich daran anschließenden höherfrequenten Rechteckimpulsen besteht. Durch Regeln des Tastverhältnisses der höher­ frequenten Rechteckimpulse ist der Temperaturhaushalt eines Thermodruckkopfes sehr gut beherrschbar. Das sich hierbei ergebende schaltungstechnische Problem ist besonders einfach und zuverlässig zu lösen, wenn die Schaltungsanordnung aus folgenden Bauelementen aufge­ baut wird:

• - aus einem ersten Rechteckimpulsgenerator, der ein Signal von der Dauer des gesamten Druckerfreigabesigna­ les erzeugt,
• - aus einem zweiten Rechteckimpulsgenerator, der einen Impuls mit einer von der Temperatur des Thermo­ druckkopfes abhängigen Impulsdauer erzeugt, die kürzer ist als die Dauer des vom ersten Rechteckimpulsgenera­ tor erzeugten Signales,
• - aus einem dritten Rechteckimpulsgenerator, der ein höherfrequentes Rechtecksignal mit einem von der Tempe­ ratur des Thermodruckkopfes abhängigen Tastverhältnis liefert,
• - aus einem ersten vom ersten und zweiten Rechteck­ impulsgenerator angesteuerten Und-Glied,
• - aus einem zweiten vom ersten und zweiten Rechtec­ kimpulsgenerator angesteuerten Und-Glied, dessen Aus­ gang mit dem Eingang des dritten Rechteckimpulsgenera­ tors verbunden ist, wobei der zweite Rechteckimpulsge­ nerator an dessem negierenden Eingang und der erste Rechteckimpulsgenerator an dessem nicht-negierendem Eingang angeschlossen ist und
• - aus einem vom ersten Und-Glied und vom dritten Rechteckimpulsgenerator angesteuerten Oder-Glied, an dessem Ausgang das Druckerfreigabesignal anliegt,
• - wobei der Mikroprozessor mit dem ersten und dem zweiten Recheckimpulsgenerator zur Lieferung eines Startsignales und zudem mit jedem der drei Rechteckim­ pulsgeneratoren zur von der Temperatur des Thermodruck­ kopfes abhängigen Steuerung der Impulsdauern verbunden ist.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 die erfindungsgemäße Steuerschaltung für einen Thermodruckkopf,

Fig. 2 ein für Mehrfarbenthermodruck vorteilhaf­ ter Antrieb der Gegendruckrollen,

Fig. 3 eine Ausgestaltung der Schaltungsanord­ nung zur Erzeugung des Druckerfreigabesignales und

Fig. 4 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Funktion obiger Schaltungsanordnung.

Die in Fig. 1 dargestellte Steuerschaltung für einen Thermodruckkopf 1 weist einen Mikroprozessor 2 auf, an den eine Bedientastatur 3 als Dateneingabemöglichkeit angeschlossen ist. Der Mikroprozessor 2 ist mit einer Dateneingabeschnittstelle 4 , mit einer Schreiblese­ steuerung 5, mit einem ersten Impulsgenerator 6, mit einer Schaltungsanordnung 7 zur Erzeugung eines Druck­ erfreigabesignales und mit einem Temperatursensor 8 zur Erfassung der Temperatur des Thermodruckkopfes 1 ver­ bunden. Weiterhin steuert der Mikroprozessor 2 einen zweiten Impulsgenerator 9 an, der über einen Schrittmo­ tortreiber 10 an einen Schrittmotor 11 zum Antrieb der Gegendruckrolle 12 angeschlossen ist.

Im Thermodruckkopf 1 ist andeutungsweise ein Thermo­ druckkopfspeicher 13 eingezeichnet, der ebensoviel Speicherzellen aufweist, wie der Thermodruckkopf 1 Heizelemente 14 hat. Das vorliegende Ausführungsbei­ spiel ist mit einem Thermodruckkopf 1 mit 1280 Heiz- 14 und Speicherelementen 13 ausgerüstet.

Der Kern der Steuerschaltung wird von einem Schiebere­ gister 15 gebildet, das aus 80 Speicherelemente à 16 Bits besteht. Über einen zusätzlichen Parallel-Se­ riellwandler 16 werden die zu druckenden Daten in den Thermodruckkopfspeicher 13 eingelesen. Zudem wird der Speicherinhalt des Schieberegisters 15 von einer Lade­ zustandskontrolle 17 überwacht.

Wird über die Bedientastatur 3 der Mikroprozessor 2 dazu veranlaßt, über die Dateneingabeschnittstelle 4 Daten in das Schieberegister 15 einzulesen, wird hier­ bei von der Ladezustandskontrolle 17 überwacht, wieviel Speicherplatz des Schieberegisters 15 belegt ist. Bereits wenn 30% des Schieberegisters 15 beschrieben ist, wird von der Ladezustandskontrolle 17 die Schreib­ lesesteuerung 5 veranlaßt, Daten in den Parallel-Se­ riellwandler 16 einzulesen und getaktet vom ersten Impulsgenerator 6 in den Thermodruckkopfspeicher 13 einzuschreiben. Parallel hierzu werden gesteuert von der Schreib-Lese-Steuerung 5 weiter Daten in das Schie­ beregister 15 eingelesen, ohne daß hierbei der Mikro­ prozessor 2 erforderlich wäre, der somit andere Steue­ rungsaufgaben wahrnehmen kann.

Wenn der Thermodruckkopfspeicher 13 vollgeschrieben ist, wird die Schaltungsanordnung 7 vom Mikroprozessor 2 veranlaßt, ein Druckerfreigabesignal an den Thermo­ druckkopf 1 zu senden, so daß die gespeicherten Daten auf einem Aufzeichnungsträger 18 geschrieben werden. Parallel hierzu wird vom Mikroprozessor 2 der zweite Impulsgenerator 9 gestartet, der nun selbsttätig über den Schrittmotortreiber 10 den Schrittmotor 11 ansteu­ ert, der die Gegendruckrolle 12 zum Transport des Aufzeichnungsträgers 18 antreibt.

In Fig. 2 ist schematisch ein Mehrfarben-Thermodrucker skizziert, der neben dem Mikroprozessor 2, dem zweiten Impulsgenerator 9, dem Schrittmotortreiber 10, dem Schrittmotor 11, der Gegendruckrolle 12 und dem Thermo­ druckkopf 1 einen weiteren Impulsgenerator 19, einen weiteren Schrittmotortreiber 20, einen weiteren Schrittmotor 21, eine weitere Gegendruckrolle 22 und einen weiteren Thermodruckkopf 23 aufweist. Im vorlie­ genden Ausführungsbeispiel reagiert der temperaturemp­ findliche Aufzeichnungsträger 18 auf unterschiedliche Temperaturen mit unterschiedlichen Farben. Somit ist Mehrfarbendruck dadurch realisierbar, daß die Heizele­ mente der beiden Thermodruckköpfe auf unterschiedliche Temperaturen aufgeheizt werden und dann den Aufzeich­ nungsträger nacheinander bedrucken. Der Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß die beiden Gegendruckrollen 12 und 22, nachdem die Impulsgenerato­ ren 9 und 19 vom Mikroprozessor 2 gestartet wurden, unabhängig voneinander angetrieben werden. Hierdurch können Fertigungstoleranzen der Gegendruckrollen 12 und 22 ausgeglichen werden, ohne daß der Aufzeichnungsträ­ ger 18 reißt oder Schlaufen bildet.

In Fig. 3 ist die Schaltungsanordnung 7 zur Erzeugung des Druckerfreigabesignals dargestellt. Sie wird ge­ steuert vom Mikroprozessor 2 und besteht aus einem ersten 24, einem zweiten 25 und einem dritten 26 Rech­ teckimpulsgenerator. Der Ausgang des ersten Rechteckim­ pulsgenerators 24 ist mit den nichtinvertierenden Eingängen eines ersten 27 und eines zweiten 28 Und- Gliedes verbunden, während der Ausgang des zweiten Rechteckimpulsgenerators 25 an den nichtinvertierenden Eingang des ersten Und-Gliedes 27 und an einen inver­ tierenden Eingang des zweiten Und-Gliedes 28 ange­ schlossen ist. Die Ausgänge des ersten Und-Gliedes 27 und des dritten Rechteckimpulsgenerators 26 sind mit den Eingängen eines Oder-Gliedes 29 verbunden, das über seinen Ausgang das Druckerfreigabesignal liefert.

Das in Fig. 4 skizzierte Impulsdiagramm gibt die Funk­ tion der Schaltungsanordnung 7 wieder. Zunächst wird vom Mikroprozessor 2 an den ersten 24 und an den zwei­ ten 25 Rechteckimpulsgenerator ein Startsignal "a" geliefert, das den ersten Rechteckimpulsgenerator 24 veranlaßt einen Impuls "b" und den zweiten Rechteckim­ pulsgenerator 25 einen Impuls "c" zu erzeugen. Beide Impulse "b" und "c" werden zum einen dem ersten Und- Glied 27 zugeführt, an dessem Ausgang somit der Impuls "c" anliegt. Weiterhin werden beide Impulse "b" und "c" dem zweiten Und-Glied 28 zugeführt, das hieraus das Signal "b und nicht c" erzeugt und an den dritten Rechteckimpulsgenerator 26 liefert. Während der dritte Rechteckimpulsgenerator 26 von diesem Signal "b und nicht c" angesteuert wird, erzeugt er die Signale "d", die gemeinsam mit dem Signal "c" nach einer Oder-Ver­ knüpfung im Oder-Glied 29 das Druckerfreigabesignal "e" ergeben.

Über die Leitung 30 wird der Mikroprozessor von dem im Thermodruckkopf 1 befindlichen Temperatursenor 8 ange­ steuert. Dies veranlaßt den Mikroprozessor 2, die Dauer des Impulses "c" im zweiten Rechteckimpulsgenerator 25 und das Tastverhältnis des vom dritten Rechteckimpuls­ generator 26 erzeugten Signales "d" so lange zu va­ riieren, bis die Temperatur im Thermodruckkopf 1 einen unkritischen Wert annimmt.

Bezugszeichenliste

1 - Thermodruckkopf
2 - Mikroprozessor
3 - Bedientastatur
4 - Dateneingabeschnittstelle
5 - Schreib-Lese-Steuerung
6 - erster Impulsgenerator
7 - Schaltungsanordnung
8 - Temperatursensor
9 - zweiter Impulsgenerator
10 - Schrittmotortreiber
11 - Schrittmotor
12 - Gegendruckrolle
13 - Thermodruckkopfspeicher
14 - Heizelemente
15 - Schieberegister
16 - Parallel-Seriell-Wandler
17 - Ladezustandskontrolle
18 - Aufzeichnungsträger
19 - weiterer Impulsgenerator
20 - weiterer Schrittmotortreiber
21 - weiterer Schrittmotor
22 - weitere Gegendruckrolle
23 - weiterer Thermodruckkopf
24 - erster Rechteckimpulsgenerator
25 - zweiter Rechteckimpulsgenerator
26 - dritter Rechteckimpulsgenerator
27 - erstes Und-Glied
28 - zweites Und-Glied
29 - Oder-Glied

Claims (10)

1. Steuerschaltung für mindestens einen Thermodruck­ kopf (1) mit einer Reihe einzeln elektrisch ansteuerba­ rer Heizelemente (14), bestehend aus einem Antrieb (9, 10, 11) für eine Gegendruckrolle (12), auf der die Heizelemente (14) des Thermodruckkopfes (1) in Anlage gebracht sind, aus einer Schaltungsanordnung (7) zur Erzeugung eines Druckerfreigabesignales für den Thermo­ druckkopf (1) und aus einem Schieberegister zur Zwi­ schenspeicherung von vom Thermodruckkopf zu druckenden Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Schieberegisters (15) ausreicht, um die von einer Dateneingabeschnittstelle (4) gelieferten Daten zur Steuerung der gesamten Reihe der Heizelemente (14) aufzunehmen.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schieberegister (15) mit einer Lade­ zustandskontrolle (17) verbunden ist, die über eine Schreib-Lesesteuerung (5) an einen Mikroprozessor (2) angeschlossen ist, der die Dateneingabeschnittstelle (4) steuert.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mikroprozessor (2) mit der Schal­ tungsanordnung (7) zur Erzeugung des Druckerfreigabe­ signales verbunden ist.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (2) über einen mit der Schreiblesesteuerung (5) verbundenen ersten Impulsgenerator (6) an das Schieberegister (15, 16) und an den Thermodruckkopf (1) angeschlossen ist.

5. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Gegen­ druckrolle (12) aus einem mit dem Mikroprozessor (2) verbundenen zweiten Impulsgenerator (9) besteht, der über einen Schrittmotortreiber (10) und einen Schritt­ motor (11) mit der Gegendruckrolle (12) verbunden ist.

6. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermodruckkopf (1) einen mit dem Mikroprozessor (2) verbundenen Tempera­ tursensor (8) aufweist.

7. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (2) zur Erzeugung mehrfarbiger Druckbilder mindestens einen weiteren Thermodruckkopf (23) steuert und zudem über mindestens einen weiteren Impulsgenerator (19) und über mindestens einen weiteren Schrittmotortreiber (20) und einen weiteren Schrittmotor (21) mindestens eine weite­ re Gegendruckolle (22) antreibt, auf dem jeweils ein Thermodruckkopf (23) aufliegt.

8. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (7) ein Druckerfreigabesignal (e) erzeugt, das aus einem anfänglichen Dauerimpuls mit sich daran anschließenden höherfrequenten Rechteckimpulsen besteht.

9. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung aus mehreren vom Mikroprozessor gesteuerten Rechteckimpuls­ generatoren (24, 25, 26) besteht, deren Ausgangssignale (b, c, d) logisch miteinander verknüpft werden.

10. Steuerschaltung nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (7) aus folgenden Bauelementen besteht:

• - aus einem ersten Rechteckimpulsgenerator (24), der ein Signal (b) von der Dauer des gesamten Druckerfrei­ gabesignales erzeugt,
• - aus einem zweiten Rechteckimpulsgenerator (25), der einen Impuls (c) mit einer von der Temperatur des Thermodruckkopfes (1) abhängigen Impulsdauer erzeugt, die kürzer ist als die Dauer des vom ersten Rechteckim­ pulsgenerator (24) erzeugten Signales (b),
• - aus einem dritten Rechteckimpulsgenerator (25), der ein höherfrequentes Rechtecksignal (d) mit einem von der Temperatur des Thermodruckkopfes (1) abhängigen Tastverhältnis liefert,
• - aus einem ersten vom ersten und zweiten Rechtec­ kimpulsgenerator (24, 25) angesteuerten Und-Glied (27),
• - aus einem zweiten vom ersten und zweiten Rechtec­ kimpulsgenerator (24, 25) angesteuerten Und-Glied (28), dessen Ausgang mit einem Eingang des dritten Rechteckimpulsgenerators (26) verbunden ist, wobei der zweite Rechteckimpulsgenerator (25) an dem negierenden Eingang des zweiten Und-Gliedes (28) und der erste Rechteckimpulsgenerator (24) an dem nicht-negierenden Eingang des zweiten Und-Gliedes (28) angeschlossen ist und
• - aus einem vom ersten Und-Glied (27) und vom drit­ ten Rechteckimpulsgenerator (26) angesteuerten Oder- Glied (29), an dessem Ausgang das Druckerfreigabesignal (e) anliegt,
• - wobei der Mikroprozessor (2) mit dem ersten (24) und dem zweiten (25) Recheckimpulsgenerator zur Liefe­ rung eines Startsignales (a) und zudem mit jedem der drei Rechteckimpulsgeneratoren (24, 25, 26) zur von der Temperatur des Thermodruckkopfes (1) abhängigen Steue­ rung der zeitlichen Längen der von den Rechteckimpuls­ generatoren (24, 25, 26) erzeugten Impulse verbunden ist.