DE4337542A1

DE4337542A1 - Anordnung für eine ETR-Druckkopfansteuerung

Info

Publication number: DE4337542A1
Application number: DE4337542A
Authority: DE
Inventors: Stephan Guenther
Original assignee: Francotyp Postalia GmbH
Current assignee: Francotyp Postalia GmbH
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: CA2095106A1; US5517229A; DE4337542C2; CA2095106C; EP0568162A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine ETR- Druckkopfansteuerung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 des am 29.04.92 angemeldeten Hauptpatentes (Akten-Zei chen P 42 14 545.7-27) angegebenen Art. Ein ETR-Drucker kann beispielsweise in einer Frankiermaschine zum Fran kieren von Postgut eingesetzt werden.

Zum ETR-Drucker gehört neben der Mechanik eine elektro nische Kopfansteuerung, ein ETR-Druckkopf mit einer Vielzahl von Elektroden sowie eine Stromsammelelektrode, die mit einer Energieversorgung verbunden sind. Die Druckenergie wird in einem jeden zu jeder Elektrode zugehörigen Strompfad als Konstantstrom eingespeist, um eine gleichmäßige Druckqualität sicherzustellen.

Der ETR-Druckkopf wirkt über einen mit dem Aufzeich nungsträger mitbewegten Widerstandsfarbband auf den Aufzeichnungsträger, vorzugsweise Papier. Das Wider standsfarbband weist eine obere mit dem ETR-Druckkopf in Kontakt stehende Widerstandsschicht, eine mittlere Stromrückleitschicht und eine untere mit dem Aufzeich nungsträger in Berührung stehende Farbschicht auf.

Der ETR-Druckkopf enthält eine Vielzahl von zueinander isoliert angeordneten Elektroden, wovon jede einen Pi xel des Druckbildes erzeugen kann. Die über diese Elek troden zugeführte Energie wird in dem einem jeden Pixel zugeordneten Bereich der Widerstandsschicht in Strom wärme umgesetzt, die zum Aufschmelzen der im Bereich liegenden Farbe der Farbschicht führt.

Aus der EP 0 301 891 A1 ist ein solcher ETR-Drucker mit Rückelektroden bekannt. Die zuzuführende Energie ist vom Widerstand eines jeden einem Pixel zugeordneten Strompfad, von der Schmelztemperatur der Farbe, dem be absichtigten Kontrast des Druckbildes sowie von der Ge schwindigkeit des bewegten Widerstandsfarbbandes abhän gig und steigt nichtlinear mit der Rauhigkeit der Pa pieroberfläche an.

Es ist bereits aus der DE 38 33 746 A1 eine über eine Ansteuereinheit (ASE) beaufschlagte Schalteinheit für einen Druckkopf, der in Unterschied zum ETR-Druckkopf die Widerstandselemente selbst bereits enthält (Ther motransferdruckverfahren) und eine selektive An steuerung mit Vorheizung der Widerstandselemente zu Verringerung der Heizleistung beim Drucken aufweist, bekannt.

Ein mit den seriellen Druckdaten beaufschlagtes Se rien/Parallel-Schieberegister übergibt die Druckdaten in einer ersten Ansteuerphase an die Latches eines Zwi schenspeichers. In einer zweiten Ansteuerphase wird während eines Strobe-Impulses jedes durch die zuge hörigen Ausgänge der Latches angesteuerte Gatter auf Durchgang geschaltet und ein Ansteuerimpuls an das je weilige Widerstandselement abgegeben. Die Widerstands heizelemente werden unmittelbar durch eine in ihrer Im pulshöhe und Impulsbreite an die benötigte Heizenergie angepaßte Taktfrequenz vorgewärmt.

Eine solche Vorwärmung über Energie aus einer Span nungsquelle ist bei einem ETR-Drucker prinzipbedingt schon deshalb nicht möglich, da die Widerstandselemente in der Widerstandsschicht des Widerstandsfarbbandes liegen.

Da in dem aus dem ETR-Kopf mit den Elektroden, aus dem ETR-Farbband und aus der Rückelektrode bestehenden Ge samtsystem sehr viele, im Wert variable parasitäre Se rienwiderstände auftreten (Übergangswiderstand Elek trode-Band, Bahnwiderstand der Aluminiumlage im Band, Übergangswiderstand zwischen Band und Rückelektrode), die zu einer Variation des Gesamtwiderstands während des Betriebs führen, eignet sich eine Energieversorgung mittels einer Spannungsquelle nicht, da die variierende Teilspannung über dem Heiz(=Druck)Widerstand zu unter schiedlichen Druckenergien führen würde. Dies hätte schwankende Druckqualitäten zur Folge.

Die Energieversorgung der einzelnen Elektroden eines ETR-Kopfes erfolgt aus technischer Sicht am besten durch eine Konstantstromquelle, da durch die Genauig keit des Konstantstromes und des spezifischen Bandwi derstandes eine sehr gleichmäßige Druckleistung garan tiert werden kann.

Eine technisch optimale Lösung mit einer Stromregelung für jeden Elektrodenpfad ist jedoch preislich oft nicht tragbar, aufgrund der (unter Umständen) sehr hohen Elektrodenzahlen eines ETR-Kopfes.

Nun sind bereits Lösungen bekannt, mit denen versucht wird, eine technisch vertretbare Lösung bei einem ver nünftigen Aufwand zu realisieren. Dazu zählt die Me thode, in jeden Elektrodenpfad einen Vorwiderstand zu integrieren, der im Wert ca. 3-4 mal höher bemessen wird als der effektive Heiz(=Druck)widerstand des ETR-Bandes.

Durch diesen künstlich erhöhten Gesamtwiderstand des Systems erreicht man, daß die nun relativ geringen Än derungen der parasitären Serienwiderstände im System keine wesentliche Änderung der wirksamen Spannung über dem Heizwiderstand verursachen können. Auf diese Weise hat man den Strom jedes Elektrodenpfades "stabilisiert" und erreicht eine Verbesserung der Druckqualität in Ab hängigkeit des Verhältnisses der Vorwiderstände zum ef fektiven Heizwiderstand des ETR-Bandes.

So billig und technisch einfach diese Lösung auf der einen Seite ist, hat sie doch auf der anderen Seite den erheblichen Nachteil, daß nur ein Bruchteil der in das Gesamtsystem gespeisten Energie für den eigentlichen Druckvorgang benötigt wird. Der größte Anteil der Ener gie wird in Verlustwärme umgewandelt. Außerdem ist eine Schwankung der Spannung über dem jeweiligen Heizwider stand unvermeidbar, denn im Unterschied zum Thermo transferdruckprinzip sind beim ETR-Druckprinzip während der Bewegung des Bandes veränderliche Übergangswiderstände an den Kontaktstellen der Widerstandsschicht des Widerstandsfarbbandes mit den Elektroden des ETR- Druckkopfes und der Stromsammelelektrode und außerdem veränderliche Widerstandsheizelemente im Band wirksam.

In den Japan-Abstracts JP 62-46 659 A und JP 63-7952 A, und in US 43 50 449 und US 43 45 845 werden die als Stand der Technik bekannten Möglichkeiten zur Bereit stellung einer Speisespannung bzw. eines Stromes ge nannt, welche von einer analogen oder digitalen Messung des fließenden Stromes bzw. vom gemessenen Spannungsab fall ausgehen.

Mit einer Regelung nach US 4 575 731, aufgrund einer mittels über am Rand angeordneten Fühlerelektroden ge messenen Spannung, kann eine Stromquelle analog so ein gestellt werden, daß der richtige Gesamtstrom fließt. Bei einer Regelung sind aber Einschwingvorgänge zu be achten, die die Druckgeschwindigkeit begrenzen.

Weitere bekannte Lösung ist nach DE 36 13 946 A1 eine Stromquelle geringerer Kapazität mit parallel geschaltetem Kondensator, der den Spitzenstromstoß auffangen soll. Hierbei ist keine Messung erforderlich.

Im Hauptpatent (P 42 14 545) wurde bereits zur Lösung der Aufgabe - eine technische Ansteuerungsart für einen beliebigen ETR-Druckkopf zu finden, die eine einfache und damit preiswerte technische Ausführung mit minima ler Verlustleistung im System verbindet und somit auch nur geringe Betriebskosten verursacht, bei gleichzeitig maximaler Druckqualität - eine Anordnung mit einer mi kroprozessorgesteuerten Energiequelle vorgeschlagen, welche als Spannungsquelle oder Stromquelle ausführbar ist. Der erfindungswesentliche Gedanke einer vom Mikro prozessor vorgegebenen Stellgröße wird konkret in einem Ausführungsbeispiel für eine Spannungseinstellung aus geführt.

Würde eine Energiequelle gemäß Fig. 1 und Fig. 3a des Hauptpatentes eingesetzt, würde ein teurer DA-Wandler 4 erforderlich und für einen schnellen Druck wäre die Zeit zur Einstellung noch zu lang.

Es soll deshalb eine Anordnung zur Steuerung einer Prä zisionsstromquelle gefunden werden, mit denen die Nach teile des Standes der Technik umgangen werden und die Lösung des Hauptpatentes verbessert wird.

Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht davon aus, daß die Anordnung für eine ETR-Druckkopfansteuerung mit Speichermitteln und mit einer Steuerung für die ETR-Druckeinheit ausgerü stet ist, wobei die Ansteuerung eines ETR-Druckkopfes innerhalb eines Drucksystems durchweg mit der Hilfe von Mikroprozessoren, Mikrocomputern oder Computern ausge führt und den Elektroden einer ETR-Druckeinheit Energie aus einer Stromquelle für die einzelnen Pixel des Druckbildes bereitgestellt wird, wobei die Anzahl der temporär mit der steuerbaren Stromquelle in Verbindung stehenden Elektroden durch eine Mikroprozessorsteuerung vorgegeben wird, die ein der Abhängigkeit von der An zahl der angesteuerten Elektroden entsprechendes Steu ersignal an die steuerbare Stromquelle abgibt.

Die Erfindung basiert weiterhin auf der Überlegung, daß mit einer Mikroprozessorsteuereinheit die jeweils rele vanten Druckinformationen zum entsprechend richtigen Zeitpunkt in eine erste Schalteinheit geladen werden, die im aktiven Zustand dafür sorgt, daß die zu drucken den Pixel eine definierte Zeit bestromt werden, damit die für den Druckvorgang erforderliche Hitze im ETR- Band erzeugt wird. Vor dem Beginn der Bestromungszeit, welche zur Erreichung einer maximalen Druckgeschwin digkeit konstant eingestellt ist, wird die Information über den benötigten Gesamtstrom entsprechend der Anzahl der anzusteuernden Elektroden in eine zweite Schalt einheit geladen, damit die Stromquelle vor der Bestro mung variabel eingestellt werden kann. Beim Einsatz einer Stromquelle als Energiequelle, wird die Anordnung erfindungsgemäß so gewählt, daß aus einer einstellbaren Konstantstromquelle eine positive Polarität auf die Rückelektrode gelangt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausfüh rung der Erfindung anhand der Figuren näher darge stellt. Es zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Hauptpatent P 42 14 545

Fig. 2 Schaltung der ersten Schalteinheit ge mäß Hauptpatent P 42 14 545,

Fig. 3a elektrisches Ersatzschaltbild für ETR- Drucker mit einer Konstantstromquelle I_s gemäß Hauptpatent P 42 14 545,

Fig. 3b Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung für ETR-Drucker mit einer steuerbaren Konstantstromquelle,

Fig. 4 bevorzugte Variante mit einstellbarer Konstantstromquelle und deren erfin dungsgemäßer Ansteuerung.

Die in der Fig. 1 gezeigte Anordnung, gemäß dem Haupt patent P 42 14 545, für eine ETR-Druckkopfansteuerung weist eine steuerbare Energiequelle 1, eine erste Schalteinheit 2, eine ETR-Druckeinheit 3, eine Mikro prozessoreinheit 5, eine Stromsammelelektrode 6 und ein Speichermittel 7 auf, das mit der Mikroprozessor steuereinheit 5 für die Ansteuerung der ETR-Druckein heit 3 verbunden ist.

Das Speichermittel 7 enthält mindestens die Grafikdaten für ein Druckbild. Wird der ETR-Drucker für eine Fran kiermaschine eingesetzt, kann deren Speicher und Mikro prozessorsteuereinheit zur Ansteuerung mit benutzt wer den. Eine solche Frankiermaschine besteht aus einem Speichermittel und einem mit diesem in Verbindung ste henden Empfangsmittel für über ein Übertragungsmittel übertragbare Daten, ein Eingabemittel, einem Steuermo dul und dem ETR-Drucker.

Die Energie für die Elektroden der ETR-Druckeinheit 3 wird aus einer einzigen steuerbaren Energiequelle 1 be reitgestellt, wobei die Anzahl n der temporär mit der steuerbaren Energiequelle 1 in Verbindung stehenden Elektroden 31, 32, 33, . . . , durch die Mikroprozessor steuereinheit 5 vorgegeben wird, die zusätzlich ein der Abhängigkeit von der Anzahl der angesteuerten Elektro den entsprechendes Steuersignal an die steuerbare Ener giequelle 1 abgibt.

Eine über die Mikroprozessorsteuereinheit 5 beauf schlagte Schalteinheit 2 gibt die Energie an einen ETR- Druckkopf 30 der ETR-Druckeinheit 3 weiter, der mit ei nem ETR-Widerstandsfarbband 10 über Elektroden 31, 32, 33, . . . , in Kontakt steht, wobei die jeweils relevanten Druckinformationen zum entsprechend richtigen Zeitpunkt t₁ in die Schalteinheit 2 geladen werden, die im akti vierten Zustand ab t₂ dafür sorgt, daß die zu drucken den Pixel eine definierte Zeit t_j bestromt werden, da mit die für den Druckvorgang erforderliche Hitze in den angesteuerten kurzzeitig kontaktierten Bereichen 101, 102, . . . , der Widerstandsschicht 100 des Widerstands- Farbbandes 10 erzeugt wird.

In der Fig. 2, gemäß Hauptpatent P 42 14 545, ist eine übliche Schaltung der vorgenannten ersten Schaltein heit 2 dargestellt. Ein mit den seriellen Druckdaten direkt oder über einen nicht mit dargestellten Decoder 20 beaufschlagtes Serien/Parallel-Schieberegister 21 der Schalteinheit 2 übergibt die Druckdaten in einer ersten Ansteuerphase ab t₁ an die Latches eines Zwi schenspeichers 22. Es liegen also die aktuellen Druckinformation ausreichend lange vor dem eigentlichen Druckvorgang in der Steuereinheit 2 vor.

In einer zweiten Ansteuerphase ab t₂ wird während eines Strobe-Impulses t_j jedes durch die zugehörigen Ausgänge der Latches angesteuertes Gatter G₁, G₂, . . . , eines aus gangsseitigen Treibers 23 auf Durchgang geschaltet und ein Ansteuerimpuls an den jeweiligen Strompfad mit dem zugehörigen Widerstand R_p abgegeben.

Nach Ablauf einer definierten Zeit werden die neuen Druckdaten durch die Mikroprozessorsteuereinheit 5 be reitgestellt und in den Latches des Zwischenspeichers 22 gespeichert.

Für eine konstante Druckqualität wird der Druckeran trieb auf eine vorbestimmte Bandgeschwindigkeit V_bj mit j = 1, 2, . . . , m fest eingestellt. Es gilt:

t_j * V_bj = c mit c = konstant (1)

In der Fig. 3a ist ein elektrisches Ersatzschaltbild für ETR-Drucker mit einem eingeschalteten Strompfad I mit dem zugehörigen Widerstand R_p und mit einer einzi gen Konstantstromquelle I_s angegeben. Der Widerstand R_p ergibt sich als Widerstandssumme zu:

R_p = R_v + R_k + R_h + R_r + R_b + R_ü + R_l (2)

mit
R_v - Vorwiderstand
R_k - Kontaktwiderstand einer Elektrode
R_h - Widerstandsheizelement
R_r - Stromrückleitwiderstand
R_b - Bandwiderstand
R_ü - Übergangswiderstand Band/Rückelektrode
R_l - Leitungswiderstand.

Der Kontaktwiderstand R_k einer Elektrode mit der oberen Widerstandsschicht 100 des Widerstandsfarbbandes 10 ist von der Größe der wirksamen Elektrodenfläche und vom Andruck an das Band abhängig. Der Stromrückleitwider stand R_r der mittleren Schicht 8 des Widerstands farbbandes besteht vorzugsweise aus Aluminium und hängt von der Entfernung zur Rückelektrode ab. Die Alumi niumschicht 8 ist ca. 0,8 µm dick. Gegenüber der Widerstandsschicht 100, die ca. 15 µm dick ist und gegenüber der Farbschicht 9, deren Dicke ca. 6 µm be trägt. Bei naher Anordnung der Stromsammelelektrode 6 bezüglich der Elektroden des ETR-Druckkopfes 30 ist der Stromrückleitwiderstand R_r vernachlässigbar gering. Der Bandwiderstand R_b der Widerstandsschicht 100 des Wider standsfarbbandes 10 ist vom Umschlingungswinkel β der Fläche der Rückelektrode 6 bestimmt. Der Übergangswi derstand R_ü zwischen Band 10 und Stromsammelelektrode 6 hängt vom Andruck des Farbbandes an die Rückelektrode ab.

Die Widerstandsheizelemente R_h werden durch eine in ih rer Impulshöhe und Impulsbreite an die benötigte Heize nergie angepaßte Taktfrequenz angesteuert. Damit ergibt sich die die Druckqualität bestimmende Energie W_p in jedem Widerstandsheizelement R_h zu:

W_p = (I_p² * R_h) * t_j = (U_h²/R_h) * t_j (3)

Die erforderliche Impulsamplitude wird von der angesteuerten Energiequelle 1 bereitgestellt, welche die mit dieser über die Schalteinheit 2 temporär in Verbindung stehenden Elektroden 31, 32, 33, . . . , mit einem Strom I_s beaufschlagt, dessen Höhe eine derartige Abhängigkeit von der temporär verschiedenen Anzahl n an über die erste Schalteinheit 2 angesteuerten Elektroden aufweist, daß eine größere Anzahl an Elektroden mit einem höheren Strom I_ges versorgt werden, als eine geringere Anzahl.

In der - in den Fig. 1 und 3a gezeigten - Variante gemäß dem Hauptpatent P 42 14 545, ist eine analog an steuerbare Energiequelle 1 vorgesehen, die vom Analog ausgang eines D/A-Wandlers 4, der mit seinen digitalen Eingängen mit Ausgängen der Mikroprozessorsteuereinheit 5 verbunden ist, ansteuerbar ist.

Für jede aktuelle Druckspalte wird vor der Ausgabe der Druckinformation an die Schalteinheit 2 entsprechend der Anzahl n der zu aktivierenden Druckpunkte, diese Anzahl binär kodiert an den Digital-Analog-Wandler 4 von der Mikroprozessorsteuereinheit 5 ausgegeben. Schon mit einem einfachen 8-Bit D/A-Wandler lassen sich auf diese Weise 256 unterschiedliche analoge Pegel erzeu gen, die direkt der jeweiligen Anzahl der zu druckenden Punkte entsprechen. Diese Analogpegel dienen nun dazu, eine ansteuerbare und einstellbare Energiequelle 1 an zusteuern. Es wird also eine exakt der Anzahl der zu druckenden Punkte einer jeden Druckspalte entspre chende, definierte Energie in das System eingespeist.

Das hat zum einen den Vorteil, daß beispielsweise eine einzige steuerbare Stromquelle I_s für das Gesamtsystem mit beliebig vielen ETR-Elektroden ausreicht und nicht eine für jeden Strompfad zur Verfügung stehen muß, zum anderen ist nur noch ein sehr kleiner Vorwiderstand R_v in jedem Strompfad I, II, III, . . . , zur Einstellung der Stromverteilung erforderlich. Gleichzeitig ist je doch durch die steuerbare Stromquelle für jede Druck spalte dafür gesorgt, daß immer die exakte, vorbe stimmte Druckenergie zum Aufschmelzen der unteren Farbschicht 9 zur Verfügung steht. Für den steuerbaren Gesamtstrom gilt annähernd die Beziehung:

I_ges = (I_pI + I_pII + . . . + I_pi) (4)

In der Fig. 3a, gemäß dem Hauptpatent P 42 14 545, wurde bereits ein Blockschaltbild für ETR-Drucker mit einer einstellbaren Konstantstromquelle 11 aufgezeigt.

Bei gleichmäßiger Stromverteilung sind die Teilströme in den Strompfaden I, II, III, . . . , gleich, wobei die Beziehung I_p = I_pI = I_pII = . . . = I_pi mittels der Vor widerstände R_v eingestellt ist, und somit gilt:

I_ges = n * I_p (5)

Der Wert des Vorwiderstandes R_v beträgt 1/2 bis 1/8 vom Wert des effektiven Heizwiderstandes, vorzugsweise 1/3 bis 1/4, was gegenüber des o.g. Standes der Technik mit sehr viel größeren R_v die Verlustenergie des Systems minimiert. Für R_h + R_v » R_r + R_b + R_ü + R_l sind die durch den Restwiderstand bedingten Verluste minimal.

Die Anzahl n der temporär mit der steuerbaren Stromquelle I_s in Verbindung stehenden Elektroden wird direkt durch die Mikroprozessorsteuereinheit 5 vorge geben, die ein der Abhängigkeit von der Anzahl n der angesteuerten Elektroden entsprechendes Steuersignal an die steuerbare Energiequelle 1 abgibt, so daß jedes Widerstandsheizelement R_p die erforderliche gleichmäßi ge Heizleistung beim Drucken aufbringt.

In einer - in der Fig. 3b gezeigten - erfindungsgemäßen Variante zu einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel zusätzlich zum Hauptpatent P 42 14 545, besteht die digital ansteuerbare Energiequelle 110 aus miteinander verbundenen - eine zweite Schalteinheit S/P, Schaltmittel SM, eine Widerstandskette WK umfassende - Mittel 40, 50 und 60 sowie aus mindestens einer einstellbaren Konstantstromquelle 11, wobei die zweite Schalteinheit 40 direkt mit den Ausgängen der Mikroprozessorsteuereinheit 5 verbunden ist und die einstellbare Konstantstromquelle 11 einerseits an der positiven Klemme + einer Versorgungsspannungsquelle U_s und andererseits an der Rückelektrode 6 angeschlossen ist. Die erste Schalteinheit 2, welche die Mittel 21, 22 und 23 umfaßt, ist einerseits in bekannter Weise ansteuermäßig mit der Mikroprozessorsteuereinheit 5 und andererseits energiemäßig mit der negativen Klemme - der Versorgungsspannungsquelle U_s verbunden.

In der gezeigten Variante schließt die Energiequelle 110 eine Versorgungsspannungsquelle U_s ein.

Eine Versorgungsspannungsquelle kann in einem weiteren - nicht gezeigten - Ausführungsbeispiel ebensogut au ßerhalb der Energiequelle 110 angeordnet sein, wenn innerhalb zur Energieversorgung statt dessen ein entsprechendes Energiespeichermittel vorgesehen ist.

Im Unterschied zum Hauptpatent, indem als erste Schalteinheit 2 mehrere Ansteuerschaltkreise SN 75518 mit 32 Bit-Shift-Register, 32 Latches und 32 AND-Gat tern eingesetzt werden, wobei eine solche Polarität vorliegt, daß an der Rückelektrode 6 die negative und an den Elektroden 31, 32, . . . , 35, . . . die positive Spannung anliegt, ist nunmehr erfindungsgemäß auch die Polarität vertauscht. Als erste Schalteinheit 2 läßt sich vorteilhaft der Ansteuerschaltkreis vom Typ HV 04 oder HV 06 in HVMOS-Technologie der Firma Supertexinc. einsetzen, der eine höhere Stromtragfähigkeit aufweist. Damit kann die Bestromungszeit t_j weiter verkürzt und somit die Druckgeschwindigkeit erhöht werden. Der Ansteuerkreis ist außerdem höher integriert und umfaßt ein 64-bit-Serien-Parallel-Schieberegister mit nachfol genden 64 Latches, welche über NAND- und OR-Gatter mit 64 CMOS-Treiberstufen verbunden ist, welche einen Output bis zu I_o = -20 mA und bis zu U_o= 80 V haben. Es ist vorgesehen, daß die Stromverteilung in jedem Strompfad I, II, . . . , durch einen Widerstand R_v in jedem Strompfad bestimmt ist, wobei der Widerstand R_v durch den Innenwiderstand eines Treibertransistors realisiert ist.

Die Einstellung der Energiequelle 110 erfolgt nach dem Ende der 1. Ansteuerphase, bei der in den Latches 22 der ersten Schalteinheit 2 die Ansteuerinformation für die Strombeaufschlagung der Elektroden vorliegt.

Unmittelbar vor dem Beginn der zweiten Ansteuerphase t₂ ist die Einstellung spätestens abgeschlossen. Während der Bestromungszeitdauer t_j fließt dann der einge stellte konstante Strom I_ges über die Rückelektrode 6 in das ETR-Farbband 10 und über die Elektroden und die erste Schalteinheit nach Masse bzw. - Potential.

Natürlich sind Impulsdauer und Impulshöhe für die über mindestens eine Elektrode in das Widerstandsfarbband eingespeiste Energie maßgebend. Es wird jedoch nicht die Impulsdauer variiert, um auf die Energiegröße ein zuwirken. Gegenüber einer Lösung mit einem Regler ergibt sich als entscheidender Vorteil der Erfindung, daß bei stark schwankenden Druckbildinformationen, durch die größere Schnelligkeit des Einstellvorgangs gegenüber einem Regelvorgang, eine höhere Druckge schwindigkeit erzielbar ist. Die Einstellzeiten der steuerbaren Energiequelle 110 sind im Hinblick auf die mit der ETR-Technologie erreichbaren maximalen Druckgeschwindigkeiten im Bereich von ca. 500 mm/s unkritisch. Der technische und preisliche Aufwand ist bei optimalen Druckergebnissen vergleichsweise gering und verringert sich noch weiter, weil keine Messung erforderlich ist.

Der Restwiderstand R_rest = R_r + R_b + R_ü + R_l wurde minimiert und liegt annähernd bei einem Wert:

R_rest = 2 * R_l (6)

In der Fig. 4 ist eine bevorzugte Variante für eine einstellbare Konstantstromquelle und deren Ansteuerung gezeigt. Als Präzisionsstromquelle werden ein oder meh rere parallel geschaltete Schaltkreise, z. B. 4 * LM 317 oder 2 * LM 338, als Stromquelle geschaltet, einge setzt. Für die Parallelschaltung ist am Ausgang min destens eines Schaltkreises 11 ein eine ausreichende Stromverteilung bewirkender Reihenwiderstand R₂₀ = 0,01 n vorgesehen. Eine zweite Schalteinheit 40 kann durch den Schaltkreis UCN 5895 A, der für eine andere Polarität ausgelegt ist und 8 Bit-Shift-Register, 8 Latches und 8 AND-Gattern aufweist, gebildet werden.

Zur Einstellung der Konstantstromquelle werden zwischen dem Ausgang bzw. den Ausgängen der Schaltkreise 11 (LM 317 bzw. LM 338) und der ersten Schalteinheit 2 des Druckkopfes 30 eine Widerstandskette 60 und mehrere Schaltmittel 51 bis 58 angeordnet und als D/A-Wandler verwendet. Das eine Ende der Widerstandskette 60 mit den Widerständen R₁ bis R₈ ist mit dem Ausgang des Schaltkreises 11 direkt oder über den R₂₀ verbunden.

Die Widerstandskette weist Abgriffe auf, an welchen mehrere parallel geschaltete Schaltmittel angeschlossen sind, welche einseitig mit dem jeweiligen Steuereingang des Schaltkreises und mit dem anderem Ende der Wider standskette verbunden sind, das direkt auf die nahe des Druckkopfes angeordnete Stromsammelelektrode 6 führt.

Zwischen den Abgriffen und den Schaltmitteln sind in vorteilhafter Weise Widerstände R₁₀ bis R₁₆ angeschlossen, welche zusammen mit dem Innenwiderstand der Schaltmittel einen definierten Widerstand bilden.

Mit dem jeweiligen Steuereingang der Schaltmittel 51 bis 58, die vorzugsweise als elektronische Schaltmittel ausgebildet sind, ist die zweite Schalteinheit 30 verbunden. Diese wird vom Mikroprozessor 5 über einen Datenbus mit 1 Byte angesteuert und weist ansonsten eine vergleichbare Innenschaltung wie die erste Schalteinheit 2 auf. Die erste Schalteinheit wird jedoch über den Datenbus mit 8 Byte angesteuert.

In der zweiten Schalteinheit 40 wandelt ein Schieberegister 411 die am Dateneingang 404 seriell ankommenden Daten in parallele Daten, die in die Speicher-Latch 422 übernommen werden. Die Treiber 433 steuern die Schaltmittel 51 bis 58. Diese Steuerung des für den Druck erforderlichen Konstantstromes ist in einer weiteren Variante noch frühzeitiger möglich, da vom Mikroprozessor diese Information über die Anzahl der anzusteuernden Elektroden bereits abgegeben werden kann, wenn der Druck einer Druckspalte gerade erfolgt ist, aber die Schieberegister der Schalteinheit 2 noch gar nicht mit den neuen Druckinformationen geladen sind.

Die Schalteinheit 2 in der erfindungsgemäßen Variante, gemäß Fig. 3b und 4, liegt in vorteilhafter Weise zwischen Massepotential und dem Druckkopf. Die mit Ausgängen der Mikroprozessorsteuereinheit 5 verbundene zweite Schalteinheit 40 ist für eine andere Polarität ausgelegt, als die mit Ausgängen der Mikroprozessor steuereinheit 5 verbundene erste Schalteinheit 2. Der zur Versorgung der Elektroden 31, 32, 33, eingestellte Strom wird mit negativer Polarität über die Schalteinheit 2 den Elektroden zugeführt und an der Rückelektrode liegt ein positives Potential an.

In einer weiteren nicht dargestellten Variante wird eine Polarität wie in Fig. 1 und 3a des Hauptpatentes gewählt. In diesem Falle wird der eingestellte Strom zur Versorgung der Elektrode über die Schalteinheit 2 geführt und die Rückelektrode 6 liegt auf Massepotential bzw. negativen Potential (Polaritäts umkehr).

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungs beispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denk bar, welche, von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims

1. Anordnung für eine ETR-Druckkopfansteuerung - nach dem Hauptpatent P 42 14 545 - mit Speichermitteln und mit einer Steuerung für die ETR-Druckeinheit, wobei den Elektroden einer ETR-Druckeinheit Energie aus einer Energiequelle für die einzelnen Pixel des Druckbildes bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Energiequelle (110) eine digital einstellbare Konstantstromquelle (11) aufweist, welche die mit dieser über eine erste Schalteinheit (2) temporär in Verbindung stehenden Elektroden (31, 32, 33, . . . ) während einer vorbestimmten Bestromungszeit t_j mit einem konstanten Strom beaufschlagt, dessen Höhe proportional der Anzahl n an zu bestromenden Elektroden ist und
daß die Anzahl der temporär zu bestromenden Elektroden durch eine Mikroprozessorsteuereinheit (5) über eine zweite Schalteinheit (40) der Energiequelle (110) vorgegeben wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine einstellbare Konstantstromquelle eine Präzisionskonstantstromquelle, vorzugsweise mindestens ein als Konstantstromquelle geschalteter Schaltkreis vom Typ LM 317, LM 338, oder ähnlicher Typ verwendet wird und für die Parallelschaltung mehrere Schaltkreise am Ausgang mindestens eines Schaltkreises (11) ein eine ausreichende Stromverteilung bewirkender Reihenwider stand R₂₀ = 0,01 Ω vorgesehen ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die einstellbare Konstantstromquelle über einen D/A-Wandler, der mit seinen digitalen Eingängen mit Ausgängen der Mikroprozessorsteuereinheit (5) verbunden ist, ansteuerbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Konstant stromquelle (11) über eine Widerstandskette (60), welche mit Schaltmitteln (50) zur Einstellung des Widerstandes der Widerstandskette verbunden ist, vor der Bestromung erfolgt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Konstantstromquelle (11) erfolgt, wenn der Druck einer vorhergehenden Druckspalte erfolgt ist und von der Mikroprozessor steuereinheit (5) diese Information über die Anzahl n der anzusteuernden Elektroden für die nächste Druckspalte bereits abgegeben werden kann.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ausgängen der Mikro prozessorsteuereinheit (5) verbundene zweite Schaltein heit (40) ein 8-Bit-Shift-Register (411), ein 8-Bit- Latches (422) und 8-AND-Gatter (433) aufweist, wobei letztere ausgangsseitig mit den digitalen Eingängen der Schaltmittel (50) verbunden sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Schalteinheit (40) einen Schaltkreis vom Typ UCN 5895 A oder einen ähnlichen Typ enthält und daß die Schalter (51 bis 58) des Schaltmit tels (50) elektronische Schaltmittel sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß erste Schalteinheit (2) von der Mikroprozessorsteuereinheit (5) über einen Datenbus mit 8 Byte angesteuert und daß zweite Schalteinheit (40) von der Mikroprozessorsteuereinheit (5) über einen Datenbus mit 1 Byte angesteuert wird.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ausgängen der Mikro prozessorsteuereinheit (5) verbundene zweite Schalt einheit (40) bei vergleichbarer Innenschaltung für eine gleiche Polarität ausgelegt ist, wie die mit Ausgängen der Mikroprozessorsteuereinheit (5) verbundene erste Schalteinheit (2) und der zur Versorgung der Elektroden (31, 32, 33, . . . ,) eingestellte Strom mit positiver Polarität über die Schalteinheit (2) den Elektroden zugeführt wird und daß die Rückelektrode (6) auf Massepotential bzw. negativen Potential liegt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ausgängen der Mikro prozessorsteuereinheit (5) verbundene zweite Schalt einheit (40) für eine andere Polarität ausgelegt ist, als die mit Ausgängen der Mikroprozessorsteuereinheit (5) verbundene erste Schalteinheit (2) und der zur Versorgung der Elektroden (31, 32, 33, . . . ,) eingestellte Strom mit negativer Polarität über die Schalteinheit (2) den Elektroden zugeführt wird bzw. daß die Schalteinheit (2) zwischen Massepotential und dem Druckkopf (3) angeordnet ist und an der Rückelektrode ein positives Potential anliegt.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromverteilung in jedem Strompfad I, II, . . . , durch einen Widerstand R_v in jedem Strompfad bestimmt ist, wobei der Widerstand R_v durch den Innenwiderstand eines Treibertransistors realisiert ist.