DE60022650T2

DE60022650T2 - Thermischer druckkopf

Info

Publication number: DE60022650T2
Application number: DE60022650T
Authority: DE
Inventors: Takaya Kyoto-shi NAGAHATA
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: EP1195256B1; DE60022650D1; JP3679274B2; WO2000076776A1; KR20020019080A; EP1195256A4; US6469725B1; JP2000351226A; CN1355744A; EP1195256A1; CN1160198C; KR100397645B1; TW496828B

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Thermodruckkopf, welcher eine Mehrzahl von Heizelementen und eine Mehrzahl von Steuer-ICs aufweist, die den Betrieb dieser Heizelemente steuern. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Drucker, der einen solchen Thermodruckkopf beinhaltet.
Stand der Technik
In den letzten Jahren haben sich tragbare Drucker und Kopierer weit verbreitet. Diese tragbaren Geräte werden mit Batterien betrieben und beinhalten einen Thermodruckkopf zum Drucken eines Drucks auf einem vorbestimmten Aufzeichnungspapier.
Im allgemeinen beinhaltet der Thermodruckkopf eine Mehrzahl von Heizelementen und eine Mehrzahl von Steuer-ICs zum Steuern dieser Heizelemente. Um zu Drucken, müssen die Heizelemente mit einer Kopf-Spannung versorgt werden, während die Steuer-ICs mit einer Logik-Spannung versorgt werden müssen. Bei dem tragbaren Gerät werden die Kopf-Spannung und die Logik-Spannung mittels der in dem tragbaren Gerät vorhandenen Batterien bereitgestellt.
Demnach ist es bei dem tragbaren Gerät notwendig, dass der Stromverbrauch gering und eine Steuer-Spannung niedrig ist. Weiterhin muss eine Reduzierung der Betriebsspannung während des Betriebs bedacht werden.
Angesichts dieser Anforderungen wurden bei einem herkömmlichen Thermodruckkopf Verbesserungen bezüglich des Aufbaus der Heizelemente durchge führt, um die Stromverbrauch zu reduzieren und um einen Betrieb bei einer geringen Kopf-Spannung zu ermöglichen.
Die JP 07-186432 offenbart Mittel zum Einstellen einer Druck-Energisierzeit für einen Thermodruckkopf in Abhängigkeit zu dem erfassten Spannungsniveau der Energiequelle. Das Spannungsniveau wird mittels eines spannungserfassenden Schaltkreises erfasst und ein Kopf steuernder Schaltkreis wird ausgewählt und energisierend betrieben, um die entsprechenden Druckköpfe des Thermodruckkopfs aufzuheizen.
Jedoch ist bezüglich des herkömmlichen Thermodruckkopfes die Logik-Spannung auf 3,3 Volt oder 5 Volt festgelegt. Aus diesem Grund müssen zumindest zwei Sorten des Thermodruckkopfes entworfen und hergestellt werden, was zu einem Problem der Erhöhung von Herstellungskosten führt. Ein weiteres Problem ist, dass, um eine Reduzierung in der Logik-Spannung in Folge einer Verwendung über eine Zeitperiode zu verhindern, die Bereitstellung der Logik-Spannung mittels eines Gleichstrom-Gleichstrom Wandlers durchgeführt wird, was zu einem Problem von erhöhten Teilekosten und Montagekosten führt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter diesen Bedingungen gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ohne soweit wie möglich die Herstellungskosten zu erhöhen, einen Thermodruckkopf bereitzustellen, der zum Betrieb bei einer beliebigen Betriebsspannung in einem für die Batteriespannung angenommenen Bereich geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen tragbaren Drucker mit einem solchen Thermodruckkopf bereitzustellen. Um die Aufgabe zu lösen, macht die vorliegende Erfindung Gebrauch von den folgenden technischen Mitteln.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Thermodruckkopf wie in Anspruch 1 beansprucht und ein Drucker wie in Anspruch 7 beansprucht bereitgestellt.
Der von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Thermodruckkopf weist eine Mehrzahl von mittels einer Kopf-Spannung beheizten Heizelementen zum Drucken auf einem Aufzeichnungspapier und eine Mehrzahl von mittels einer Logik-Spannung betriebenen Steuer-ICs zum Steuern der Heizelemente auf. Das Drucken kann bei einem beliebigen Wert der Kopf-Spannung innerhalb eines Bereichs von 2,7 Volt bis 8,5 Volt durchgeführt werden.
Das Druckpapier kann ein Thermopapier sein. Wenn ein Thermopapier nicht verwendet wird, kann ein Farbband verwendet werden.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, funktionieren die Steuer-ICs bei einem beliebigen Wert der Kopf-Spannung innerhalb eines Bereichs von 2,7 Volt bis 5,5 Volt.
Vorzugsweise können die Kopf-Spannung und die Logik-Spannung unabhängig voneinander eingestellt werden.
Vorzugsweise weist der Thermodruckkopf entsprechend der vorliegenden Erfindung des weiteren Spannungsveränderungsmittel zum Verändern der Pulsbreite der Kopf-Spannung während des Druckens als Antwort auf eine Veränderung in der Kopf-Spannung auf.
Vorzugsweise weist jedes der Heizelemente eine effektive Drucklänge in einer Neben-Ablaufrichtung auf und weist ein pro Druckdatum zu druckendes Pixel eine Drucklänge in der Neben-Ablaufrichtung auf, wobei die effektive Drucklänge im wesentlichen gleich einem n-tel der Drucklänge ist. Hier ist n eine natürliche Zahl nicht kleiner als 2.
Vorzugweise beinhaltet jeder der Steuer-ICs eine Mehrzahl von mit den Heizelementen verbundenen Transistoren.
Vorzugsweise sind die Transistoren MOS-Feldeffekttransistoren.
Ein durch den zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bereitgestellter Drucker weist ein Energieversorgungsmittel und einen Thermodruckkopf auf. Der Thermodruckkopf beinhaltet eine Mehrzahl von mittels einer Kopf-Spannung beheizten Heizelementen zum Drucken auf einem Aufzeichnungspapier und eine Mehrzahl von mittels einer Logik-Spannung betriebenen Steuer-ICs zum Steuern der Heizelemente auf. Das Drucken wird bei einem beliebigen Wert der Kopf-Spannung innerhalb eines Bereichs von 2,7 Volt bis 8,5 Volt durchgeführt.
Vorzugsweise funktionieren die Steuer-ICs bei einem beliebigen Wert der Logik-Spannung innerhalb eines Bereichs von 2,7 Volt bis 5,5 Volt.
Vorzugsweise beinhaltet das Energieversorgungsmittel eine Batterie.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, solange die an den Heizelementen bereitgestellte Kopf-Spannung innerhalb des Bereichs von 2,7 Volt bis 8,5 Volt liegt, ein Bild auf dem Druckpapier zu bilden. Weiterhin ist es möglich, solange die an den Logik-ICs bereitgestellte Steuer-Spannung innerhalb des Bereichs von 2,7 Volt bis 5,5 Volt liegt, die Steuer-ICs zu betreiben. Entsprechend bleibt ein Betrieb bei einer beliebigen Betriebsspannung in einem für die Batteriespannung angenommenen Bereich möglich. Weiterhin vermeidet die Erfindung die Notwendigkeit zwei Sorten des Thermodruckkopfes zu entwerten und herzustellen. Demnach wird es möglich, die Herstellungskosten inklusive der Entwicklungskosten zu reduzieren.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher, welche mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im Detail dargelegt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht eines Thermodruckkopfes entsprechend der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Darstellung, die einen Hauptabschnitt des Thermodruckkopfes von 1 zeigt.
3 ist eine vergrößerte Darstellung, die einen Heizwiderstand des Thermodruckkopfes aus 1 zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die eine Beziehung zwischen einem effektiven Druckbereich eines Heizelements und einem Pixel zeigt.
5 ist ein Schaltkreisblockdiagramm eines in dem Thermodruckkopf von 1 bereitgestellten Steuer-ICs.
6 ist ein Zeitablaufdiagramm von unterschiedlichen mit dem Steuer-IC aus 5 in Beziehung stehenden Signalen.
7 ist ein Schaltkreisblockdiagramm, das einen Hauptabschnitt eines Druckers zeigt, der den Thermodruckkopf aus 1 beinhaltet.
BESTE FORM ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Draufsicht, die eine Skizze eines Thermodruckkopfes entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt. Der dargestellte Thermodruckkopf beinhal tet ein längliches rechteckiges Substrat 1, einen sich in Längsrichtung des Substrats 1 erstreckenden Heizwiderstand 2, eine Mehrzahl von in einer Reihe (mit einer Gesamtheit von 18 Steuer-ICs DR 1 – DR 18 entsprechend zu 1) angeordneten Steuer-ICs 3 und einen Anschluss 4.
Das Substrat 1 beinhaltet eine erste sich in Längsrichtung des Substrats erstreckende Kante 1a und eine von der ersten Kante wegzeigende zweite Kante 1b. Das Substrat 1 beinhaltet weiterhin ein erstes Ende 1c und ein zweites Ende 1d, die in Längsrichtung des Substrats voneinander wegzeigen. Der Heizwiderstand 2 erstreckt sich entlang der ersten Kante 1a, während die Steuer-ICs 3 entlang der zweiten Kante 1b angeordnet sind. Der Anschluss 4 ist nah an dem ersten Ende 1c auf der zweiten Kante 1b befestigt. Der Anschluss 4 ist nah dem ersten Ende 1c auf der zweiten Kante 1b befestigt. Der Anschluss 4 nimmt ein Kabel (nicht dargestellt) auf, durch welches die Heizwiderstände 2 und die Steuer-ICs mit Spannung und unterschiedlichen Signalen gespeist werden.
2 ist eine vergrößerte Darstellung des Substrats 1. Wie in dieser Figur gezeigt, sind die Steuer-ICs 3 etwas entfernt von den benachbarten angeordnet. Jeder der Steuer-ICs 3 steuert Heizelemente (durch das Bezugszeichen 6 in 3 angedeutet), die bei einem vorbestimmten Abschnitt des Heizwiderstands 2 ausgebildet sind. Jeder Steuer-IC steuert beispielsweise eine Gesamtheit von 96 Heizelementen.
3 ist eine vergrößerte Draufsicht, die einen Teil des Heizwiderstands 2 und umgebende Glieder zeigt. Wie in dieser Figur dargestellt, ist der Heizwiderstand 2 elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode 7 und mit einer Mehrzahl von Einzelelektroden 8 elektrisch verbunden. Im einzelnen beinhaltet die gemeinsame Elektrode 7 einen gemeinsamen Leiter 7a und eine Mehrzahl von Kammzahn ähnlichen Leitern 7b (nachstehend einfach mit „Zahn 7b" bezeichnet). Der gemeinsame Leiter 7a erstreckt sich parallel zu dem Heizwiderstand 2. Der Zahn 7b erstreckt sich quer zu dem gemeinsamen Leiter 7a, während er eine untere Fläche des Heizwiderstands 2 verbindet. Ähnlich erstreckt sich jede der Einzelelektroden, während sie die untere Fläche des Heizwiderstands 2 verbinden. Jede Einzelelektrode 8 besitzt ein Ende zwischen zwei benachbarten Zähnen 7b und in der Nähe des gemeinsamen Leiters 7a der gemeinsamen Elektrode 7. Obwohl nicht dargestellt, besitzt die Einzelelektrode ein anderes Ende in der Nähe eines entsprechenden der Steuer-ICs 3 und ist mittels eines Drahts elektrisch mit dem Pad dieses Steuer-ICs 3 verbunden.
Jeder Steuer-IC 3 erdet entsprechend der eingegebenen Bilddaten ausgewählt die Einzelelektrode 8, wobei ein geschlossener Kreis fertig gestellt wird, beginnend bei der positiven Anschlussklemme der Batterie, über die gemeinsame Elektrode 7 (beinhaltend den gemeinsamen Leiter 7a und den Zahn 7b), den Heizwiderstand 2 und die ausgewählte Einzelelektrode 8 bis zur negativen Anschlussklemme der Batterie. Als Ergebnis fließt ein elektrischer Strom durch einen vorbestimmten Bereich des Heizwiderstands 2, welcher den Bereich aufheizt. Im einzelnen wird Bezug auf 3 genommen und angenommen, dass eine Einzelelektrode 8S, welche die dritte von links ist, ausgewählt wird. Die Einzelelektrode 8S wird von zwei benachbarten Zähnen 7b eingeschlossen, wobei diese zwei Zähne einen bestimmten Bereich 6 (schraffierter Bereich) des Heizwiderstands 2 definieren. Wenn der geschlossene Kreis gebildet wird, fließt der elektrische Strom durch diesen bestimmten Bereich 6 und Wärme wird erzeugt.
Wie einfach zu verstehen, definiert eine Auswahl einer anderen Einzelelektrode 8 als die Einzelelektrode 8S einen entsprechenden Heizbereich in dem Heizwiderstand 2. Auf diese Weise stellt der Heizwiderstand 2 eine Mehrzahl von Heizbereichen entsprechend der Anzahl von Einzelelektroden 8 bereit. Nachstehend werden diese Heizbereiche als „Heizelemente" bezeichnet.
Wie in 4 gezeigt, besitzt jedes der Heizelemente 6 eine effektive Drucklänge A in einer Neben-Ablaufrichtung SSD (Sub-Scanning Direction, welche quer zu einer primären Ablaufrichtung PSD, Primary Scanning Direction, steht). Andererseits besitzt ein auf der Basis eines Druckdatum zu druckendes Pixel eine Länge B in der Neben-Ablaufrichtung SSD. Wie aus der Figur zu verstehen, ist die effektive Drucklänge A im wesentlichen gleich der Hälfte der Länge B. Genauer gesagt ist die effektive Drucklänge A etwas größer als die Hälfte der Länge B. Entsprechend wird unter Verwendung der gleichen Druckdaten ein Pixel aus zwei Druckschlägen in der Neben-Ablaufrichtung SSD gebildet.
Die Steuer-ICs 3 werden nachstehend beschrieben.
Wie in 5 gezeigt besitzt jedes der Steuer-ICs 3 einen Chip 11, welcher ein Schieberegister SR, einen Sperrschaltkreis LT, eine Gesamtheit von 97 AND Schaltkreisen AND 1 – AND 97, eine Gesamtheit von 96 Feldeffekttransistoren FET 1 – FET 96, einen Inverter IV, einen D Flip-Flop Schaltkreis DFF und Pads DI, STRI, LAT, CLK, STRCLK, GND, VDD, STRO, DO und DO 1 – DO 96 beinhaltet. Jeder der AND Schaltkreise AND 1 – AND 97 wird durch einen MOS Feldeffekttransistor bereitgestellt.
Im Allgemeinen wird der herkömmliche Steuer-IC mit einem Spannungs-Reduktions-Schaltkreis bereitgestellt, um den Schaltkreisbetrieb zu stoppen, wenn die Logikspannung auf oder unter einen vorbestimmten Wert sinkt. Wenn beispielsweise die Logik-Spannung auf 5 Volt eingestellt ist, stoppt der Spannungs-Reduktions-Schaltkreis den Schaltkreisbetrieb, wenn die Logik-Spannung auf 3,7 Volt oder weniger sinkt. Hingegen ist der in 5 dargestellte Steuer-IC 3 nicht mit einem Spannungs-Reduktions-Schaltkreis ausgestattet. Entsprechend stoppt der Betrieb des Steuer-ICs 3 nicht, wenn die an dem Pad VDD bereitgestellte Logik-Spannung auf 3,7 Volt oder weniger sinkt.
Jeder der Feldeffekttransistoren FET 1 – FET 96 besitzt drei Elektroden, dass heißt Source, Drain und Gate. Alle Sourcen dieser Feldeffekttransistoren FET 1 – FET 96 sind mit dem Pad GND verbunden. Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors FETT (i <= i <= 96) ist mit dem Pad DOi (1 <= i <= 96) verbunden. Die Gate- Elektrode des Feldeffekttransistors FETi (i <= i <= 96) ist mit dem Ausgangsanschluss des AND Schaltkreises ANDi (i <= i <= 96) verbunden.
Jeder der AND Schaltkreise AND 1 – AND 96 besitzt zwei Eingangsanschlüsse, dass heißt einen ersten Eingangsanschluss T1 und einen zweiten Eingangsanschluss T2. In jedem AND Schaltkreis ist der erste Eingangsanschluss T1 mit dem Pad STRO verbunden und der zweite Eingangsanschluss ist mit dem Ausgangsanschluss OLT des Sperrschaltkreises LT verbunden. Der Sperrschaltkreis LT besitzt einen Eingangsanschluss ILT, welcher mit dem Ausgangsanschluss OSR des Schieberegisters SR verbunden ist. Der Sperrschaltkreis LT besitzt ein Sperrsignal-Eingangsanschluss LLT, der mit dem Pad LAT verbunden ist.
Das Schieberegister SR besitzt einen seriellen Eingangsanschluss SI, einen Takt-Eingangsanschluss CS und einen seriellen Ausgangsanschluss SO. Der serielle Eingangsanschluss SI ist mit dem Pad DI verbunden. Der Taktsignal-Eingangsanschluss CS ist mit dem Pad CLK verbunden. Der serielle Ausgangsanschluss ist mit dem Pad DO verbunden.
Der D Flip-Flop Schaltkreis DFF besitzt einen Eingangsanschluss D, einen Ausgangsanschluss Q und einen Taktsignal-Eingangsanschluss C. Der Eingangsanschluss D ist mit einem Ausgangsanschluss des AND Schaltkreises AND 97 verbunden. Der Ausgangsanschluss Q ist mit dem Pad STRO und einem Eingangsanschluss des Inverters IV verbunden. Der Taktsignal-Eingangsanschluss C ist mit dem Pad STRCLK verbunden. Der AND Schaltkreis AND 97 hat seinen ersten Eingangsanschluss T1 mit dem Pad STRI verbunden und den zweiten Eingangsanschluss T2 mit einem Ausgangsanschluss des Inverters IV verbunden.
Jeder der Feldeftekttransistoren FET 1 – FET 96 besitzt eine Mehrzahl von Source-Bereichen und eine Mehrzahl von Drain-Bereichen. Weiterhin besitzt jeder Feldeffekttransistor eine diese Source-Bereiche und die Drain-Bereiche umgebende Gate-Elektrode. Die Source-Bereiche sind miteinander verbunden. Ähnlich sind auch die Drain-Bereiche miteinander verbunden. Dieser Aufbau ermöglicht es, vorteilhaft den Widerstand zu senken, wenn jeder Feldeffekttransistor eingeschaltet wird. Der einen solchen Aufbau besitzende MOS Feldeffekttransistor ist beispielsweise in der JP-A-10(1998)-65146, entsprechend der US 6121657A , und in der JP-A-7 (1995)-221192, entsprechend der US 5635742A , offenbart.
6 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches unterschiedliche Signale zeigt. DI stellt ein Aufzeichnungsbilddatum dar, CLK stellt ein Taktsignal dar, LAT stellt ein Sperrsignal dar und STRCLK stellt ein Abtast-Taktsignal dar. STRj (1 <= j <= 18) stellt ein Abtastsignal dar, das von dem D Flip-Flop Schaltkreis DFF des Steuer-ICs DRj ausgegeben wird.
7 ist ein Schaltkreisblockdiagramm, das einen Hauptabschnitt eines tragbaren Druckers zeigt, der den oben beschriebenen Thermodruckkopf beinhaltet. Wie in dieser Figur gezeigt, beinhaltet der Drucker eine CPU 21, ein ROM 22, ein RAM 23, einen Schnittstellenschaltkreis 24, einen Kopf-Spannungs-Erfassungsschaltkreis 25 und einen Kontrollsignal-Erzeugerschaltkreis 26.
Die CPU (Central Processing Unit) 21 steuert den gesamten Drucker.
Das ROM (Read Only Memory) 22 speichert ein Steuerprogramm, unterschiedliche Initialisierungswerte und so weiter.
Das RAM (Random Access Memory) 23 dient als Arbeitsbereich für die CPU 21. Der Arbeitsbereich wird beispielsweise zur Expansion der Druckdaten verwendet.
Der Schnittstellen-Schaltkreis 24 steuert die Kommunikation zwischen der CPU 21 und solchen Schaltkreisen wie dem Kopf-Spannungs-Schaltkreis 25 und dem Kontrollsignal-Erzeugerschaltkreis 26.
Der Kopf-Spannungs-Erfassungsschaltkreis 25 erfasst eine an der gemeinsamen Elektrode bereitgestellte Kopf-Spannung mittels des Anschlusses 4 und weiterer Bauteile von einer Batterie, die außerhalb der Figur liegen.
Der Kontrollsignal-Erzeugerschaltkreis 26 wird unter der Steuerung der CPU 21 betrieben und erzeugt eine Vielfalt von Signalen, wie Taktsignal, Sperrsignal und Abtast-Taktsignal, um den Thermodruckkopf zu steuern. Diese Steuersignale werden von dem Kontrollsignal-Erzeugerschaltkreis 26 zu dem Thermodruckkopf bereitgestellt, zusammen mit den Aufzeichnungsbilddaten, der Kopf-Spannung und der Logik-Spannung.
Nachfolgend wir ein Betrieb des tragbaren Druckers beschrieben.
Als erstes werden Druckdaten mittels des Schnittstellen-Schaltkreises 24 zu der CPU 21 bereitgestellt. Die Druckdaten erfahren einer Vielfalt von Prozessen (wie eine Datenexpansion) und werden zu Bilddaten geformt. Die Bilddaten laufen durch den Schnittstellen-Schaltkreis 24 und den Kontrollsignal-Erzeugerschaltkreis 26 und werden an dem Pad DI des ersten Steuer-ICs 3 (DR 1) des Thermodruckkopfes bereitgestellt. Das seriell in das Pad DI des Steuer-ICs 3 (DR 1) eingegebene Bilddatum wird anschließend in den Eingangsanschluss des Schieberegisters SR eingebeben. In dem Schieberegister SR wird das mit seinem ersten Bit seriell eingegebene Bilddatum in Synchronisation mit dem Taktsignal, welches über das CLK Pad eingegeben wird, zum nächsten Bit weitergeleitet. Das Bilddatum, welches derart bis zu dem letzten Bit des Schieberegisters SR weitergeleitet wird, wird anschließend von dem seriellen Ausgangsanschluss zu dem Pad DO mittels eines Eingangs des nächsten Taktsignals ausgegeben und wird dann an dem Pad DI des zweiten Steuer-ICs 3 (DR 2) über ein Drahtmuster auf dem Substrat 1 bereitgestellt. Auf diese Weise wird eine Gesamtheit von 1728 Bits der Bilddaten, was ein Produkt einer Multiplikation von 96 und 18 ist, in den Schieberegistern SR der 18 Steuer-ICs 3 gespeichert. In jedem Steuer-IC 3 wird von dem Ausgangsanschluss des Schieberegisters SR in Abhängigkeit der Bilddaten ein hohes Niveau oder ein niedriges Niveau angenommen.
Bei dem obigen Zustand wird ein Sperrsignal in den Sperrsignal-Eingangsanschluss des Sperr-Schaltkreises LT über das Pad LAT jedes Steuer-ICs 3 eingegeben, während der Sperr-Schaltkreis LT das in den Eingangsanschluss eingegebene Signal speichert (d.h. die Bilddaten), welches das Signal an dem Ausgangsanschluss des Sperr-Schaltkreises des Schieberegisters SR ist. Als Ergebnis nimmt der Ausgangsanschluss des Sperr-Schaltkreises LT in Abhängigkeit der Bilddaten ein hohes Niveau oder ein niedriges Niveau an.
Das Sperrsignal wird ebenfalls an dem ersten Eingangsanschluss T1 des AND Schaltkreises AND 97 über das Pad STRI des ersten Steuer-ICs 3 (DR 1) eingegeben. Hierbei wird, wenn der Ausgangsanschluss Q des D Flip-Flop Schaltkreises DFF bei einem niedrigen Niveau ist, dieses Niedrigniveau-Signal zu einem Hochniveau-Signal mittels des Inverters IV invertiert und wird in den zweiten Eingangsanschluss T2 des AND Schaltkreises AND 97 eingegeben. Dies lässt den Ausgangsanschluss des AND Schaltkreises AND 97 das hohe Niveau annehmen und dieses Hochniveau-Signal wird in den Eingangsanschluss D des D Flip-Flop Schaltkreises DFF eingegeben. Mit dem Obigen dreht ein Abtastsignal, welches ein Ausgang von dem D Flip-Flop Schaltkreis ist, zu einem hohen Niveau, wenn das Abtast-Taktsignal, welches in den Taktsignal-Eingangsanschluss C des D Flip-Flop Schaltkreises über das Pad STRCLK eingegeben wird, zu dem hohen Niveau dreht. Dieses Abtastsignal wird in den ersten Eingangsanschluss T1 der AND Schaltkreise AND 1 – AND 96 und in das Pad STRI des dritten Steuer-ICs (DR3) über das Pad STRO und dem Drahtmuster auf dem Substrat 1 eingegeben.
In dem ersten Steuer-IC 3 (DR1) wird ein Abtastsignal auf der Basis des Sperrsignals und des Abtast-Taktsignals erzeugt. In dem zweiten Steuer-IC 3 (DR2) wird ein neues Abtastsignal auf Basis des in dem ersten Steuer-IC 3 erzeugten Abtastsignals und des Abtast-Taktsignals erzeugt. Weiterhin wird in dem dritten Steuer-IC IC 3 (DR 3) ein neues Abtastsignal auf Basis des in dem zweiten Steuer-IC 3 erzeugten Abtastsignals und des Abtast-Taktsignals erzeugt. Im Ergebnis nehmen die Abtastsignale STR1 – STR18 im ersten bis zum 18. Steuer-IC 3 wie in 6 gezeigte Wellenformen an. Jedes der Abtastsignale STR1 – STR18 nimmt ein hohes Niveau nur für eine Periode des Abtast-Taktsignals an. Es besteht kein Zeitserien-Überlapp zwischen den Hochniveau-Anteilen der Abtastsignale STR1 – STR18.
Im einzelnen nimmt der Ausgang von dem D Flip-Flop Schaltkreis DFF beim Anstieg des nächsten Abtast-Taktsignals ein hohes Niveau an, wenn das Sperrsignal in den D Flip-Flop Schaltkreis DFF des ersten Steuer-ICs 3 (DR1) eingegeben wird. Wenn das Abtast-Taktsignal erneut beim nächsten mal ansteigt, hat das Sperrsignal bereits in das niedrige Niveau gedreht. Entsprechend dreht der Ausgang von dem D Flip-Flop Schaltkreis DFF von dem hohen Niveau zu dem niedrigen Niveau. Somit gibt der D Flip-Flop Schaltkreis DFF ein Abtastsignal aus, das nur für eine eine Periode des Abtast-Taktsignals entsprechende Zeit das hohe Niveau annimmt.
Anschließend wird dieses Abtastsignal in den D Flip-Flop Schaltkreis DFF des zweiten Steuer-ICs 3 über den AND Schaltkreis AND 97 eingegeben. Dies bewirkt, dass der D Flip-Flop Schaltkreis DFF des zweiten Steuer-ICs 3 zur gleichen Zeit ansteigt, wie das mittels des D Flip-Flop Schaltkreises DFF des ersten Steuer-ICs 3 erzeugte Abtastsignal abfällt. Im Ergebnis wird ein Abtastsignal ausgegeben, welches das hohe Niveau nur für eine eine Periode des Abtast-Taktsignals entsprechende Zeit annimmt. Auf diese Weise erzeugen die D Flip-Flop Schaltkreise der 18 Steuer-ICs nacheinander neue Abtast-Signale.
Wie in 5 gezeigt beinhaltet jedes Steuer-IC 3 den Inverter IV und den AND Schaltkreis AND 97. Entsprechend kann die Eingabe des D Flip-Flop Schaltkreises DFF das hohe Niveau nur annehmen, wenn der Ausgang von dem D Flip-Flop Schaltkreis DFF bei einem niedrigen Niveau ist. Somit bleibt der Hochniveau-Ausgang von dem D Flip-Flop Schaltkreis (d.h., das Abtast-Signal) nicht für zwei oder längere Perioden des Abtast-Taktsignals beispielsweise aufgrund von Rauschen bestehen.
In jedem Steuer-IC 3 wird dieses Hochniveau-Signal in den ersten Eingangsanschluss T1 der AND Schaltkreise AND 1 – AND 96 eingegeben, wenn der Ausgang von dem D Flip-Flop Schaltkreis DFF (das Abtastsignal) das hohe Niveau annimmt. Entsprechend haben außerhalb der AND Schaltkreise AND 1 – AND 96 jene Schaltkreise ihre entsprechenden Ausgangsanschlüsse eingeschaltet, wenn die Ausgänge von ihren entsprechenden Sperrschaltkreisen LT in Übereinstimmung mit den Aufnahmedaten in einem hohen Niveau sind. Im Ergebnis schalten die entsprechenden Feldeffekttransistoren außerhalb der Feldeffekttransistoren FET 1 – FET 96 ein. Die Drain-Elektroden der Feldeffekttransistoren FET 1 – FET 96 sind mit den entsprechenden Einzelelektroden 8 über die Pads DO 1 – DO 96 wie in 3 gezeigt verbunden. Demnach schaltet das entsprechende Heizelement 6 ein, um zu Heizen und auf dem Papier aufzuzeichnen, wenn einer der Feldeffekttransistoren FET 1 – FET 96 einschaltet. Diese Aufzeichnung wird nacheinander 18 mal durchgeführt (entsprechend der Anzahl der Steuer-ICs 3), zeitlich vorgegeben durch das Abtastsignal.
Das Drucken wird mittels des obigen Betriebs für eine Zeile in der Haupt-Ablaufrichtung, aber nur für die Hälfte einer Zeile in der Neben-Ablaufrichtung durchgeführt. Im einzelnen entspricht die durch jedes Heizelement 6 in der Neben-Ablaufrichtung bereitgestellte effektive Drucklänge A im wesentlichen der Hälfte der Länge B des in der Neben-Ablaufrichtung zu druckenden Pixels. Daher muss in der Neben-Ablaufrichtung insoweit nur die Hälfte eines jeden Pixels gedruckt werden.
Derart wird der Druckkopf nur mit einem der Hälfte des Pixels entsprechenden Abstand relativ zu dem Aufzeichnungspapier in der Neben-Ablaufrichtung bewegt und anschließend wird das Drucken für die übrige Hälfte der Zeile durchgeführt. Das Drucken wird unter Verwendung der bereits bereitgestellten Druckdaten und mittels einer Eingabe des Sperrsignals zu dem Pad LAT durchgeführt.
Der insoweit oben beschriebene Betrieb vervollständigt die Druckzeile. Durch Wiederholen des Betriebs für eine Mehrzahl von Zeiten kann das Drucken eines vorbestimmten Bildes auf dem Druckpapier durchgeführt werden.
Die mittels des Kopf-Spannungs-Erfassungsschaltkreises 25 (7) erfasste Kopf-Spannung wird als Kopf-Spannungsdatum der CPU 21 über den Schnittstellen-Schaltkreis 24 bereitgestellt. Basierend auf diesem Datum steuert die CPU 21 die Steuersignal-Erzeugerschaltkreise 26 und verändert die Periode des Abtast-Taktsignals in Abhängigkeit der Kopf-Spannung. Im einzelnen wird die Periode des Abtast-Taktsignals mit einer Reduzierung der Kopf-Spannung erhöht, während eine Zeitdauer, für welche das Heizelement energisiert wird, erhöht wird. Im Ergebnis wird die Druckgeschwindigkeit erhöht, aber die Druckqualität bleibt bei einem konstanten Niveau.
Wie beschrieben wird es durch Verändern der Pulsbreite der Kopf-Spannung möglich, die Kopf-Spannung in einem weiten Bereich (beispielsweise von 2,7 Volt bis 8,5 Volt) einzustellen. Weiterhin können die Feldeffekttransistoren FET 1 – FET 96 wie beschrieben bei einem vorteilig verringerten Widerstand eingeschaltet werden, was es ermöglicht, den Energieverbrauch zu verringern.
Weiterhin erfasst der Kopf-Spannungs-Erfassungsschaltkreis 25 entsprechend der vorliegenden Erfindung die Kopf-Spannung, und die Kopf-Spannungs-Pulsbreite für das Drucken wird in Übereinstimmung mit der Kopf-Spannung automa tisch verändert. Entsprechend besteht keine Notwendigkeit ein teures Bauteil wie einen Gleichstrom-Gleichstrom Konverter bereitzustellen.
Weiterhin kann die Logik-Spannung, da der Steuer-IC 3 nicht mit einem Spannungs-Reduktions-Schaltkreis ausgestattet ist, in einem weiten Bereich (beispielsweise von 2,7 Volt bis 5,5 Volt) eingestellt werden, ohne solche Bauteile wie einen Gleichstrom-Gleichstrom Konverter bereitzustellen.
Weiterhin können die Kopf-Spannung und die Logik-Spannung unabhängig voneinander eingestellt werden. Somit wird es möglich, den gleichen Spannungswert für sowohl die Kopf-Spannung als auch die Logik-Spannung zu verwenden, oder in Abhängigkeit von verschiedenen Entwurfsbedingungen unterschiedliche Werte zu verwenden.
Noch weiterhin wird das Drucktiming für jeden der Steuer-ICs differenziert und das Drucken einer Zeile wird durch zwei Druckschläge in der Neben-Ablaufrichtung beendet. Diese ermöglichen den elektrischen Strom, der zwischen der gemeinsamen Elektrode 7 und der Erdungsleitung fließt, zu reduzieren und machen es möglich, Energie zu sparen und den Stromverbrauch zu reduzieren. Zusätzlich wird es möglich, da das Drucken einer Zeile durch zwei Druckschläge vervollständigt wird, den elektrischen Strom, der zwischen den Feldeffekttransistoren FET 1 – FET 96 des Steuer ICs 3 fließt, zu reduzieren. Im Ergebnis wird es möglich, den Widerstand der Feldeffekttransistoren FET 1 – FET 96 während des Betriebs zu reduzieren.
Entsprechend der obigen Ausführung, ist die durch das Heizelement 6 in der Neben-Ablaufrichtung bereitgestellte effektive Drucklänge A im wesentlichen die Hälfte der Länge B des Pixels in der Neben-Ablaufrichtung. Alternativ kann die effektive Drucklänge A jedoch im wesentlichen 1/n (n >= 3) sein, und der Druck einer Zeile kann mittels n Schlägen des Druckens in der Neben-Ablaufrichtung vervollständigt werden.
Weiterhin kann entsprechend der obigen Ausführung das Druck-Timing für jeden der Steuer-ICs differenziert werden, jedoch ist eine solche Anordnung nicht zwingend.
Weiterhin ist entsprechend der obigen Ausführungsform eine Gesamtheit von 18 Steuer-ICs, wobei jeder 96 Heizelemente steuert, auf dem Substrat 1 befestigt. Jedoch ist die vorliegenden Erfindung offensichtlich nicht auf diese Anzahl beschränkt.
Noch weiterhin kann entsprechend der obigen Ausführung der mittels dieser Erfindung bereitgestellte Thermodruckkopf in einem tragbaren Drucker angewandt werden. Jedoch ist der Thermodruckkopf entsprechend der vorliegenden Erfindung auch bei Kopierern, Faxmaschinen und ähnlichem anwendbar.

Claims

Thermodruckkopf, aufweisend: eine Mehrzahl von mittels einer Kopf-Spannung beheizten Heizelementen (6) zum Drucken auf einem Aufzeichnungspapier; und eine Mehrzahl von mittels einer Logik-Spannung betriebenen Steuer-ICs (3) zum Steuern der Heizelemente (6); wobei der Druckkopf zum Drucken bei einem beliebigen Wert der Kopf-Spannung innerhalb eines Bereichs von 2,7 Volt bis 8,5 Volt vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-ICs (3) zum Betrieb bei einem beliebigen Wert der Logik-Spannung innerhalb eines Bereichs von 2,7 Volt bis 5,5 Volt vorgesehen sind.
Thermodruckkopf nach Anspruch 1, wobei die Kopf-Spannung und die Logik-Spannung unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Thermodruckkopf nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend Spannungsveränderungsmittel (25, 26) zum Verändern einer Pulsbreite der Kopf-Spannung während des Druckens als Antwort auf eine Veränderung in der Kopf-Spannung.
Thermodruckkopf nach Anspruch 1, wobei jedes der Heizelemente (6) eine effektive Drucklänge (A) in einer Neben-Ablaufrichtung aufweist, ein pro Druckdatum zu druckendes Pixel eine Drucklänge (B) in der Neben-Ablaufrichtung aufweist, die effektive Drucklänge (A) im wesentlichen gleich einem n-tel der Drucklänge (B) ist, wobei n eine natürliche Zahl nicht kleiner als 2.
Thermodruckkopf nach Anspruch 1, wobei jeder der Steuer-ICs (3) eine Mehrzahl von mit den Heizelementen (6) verbundenen Transistoren (FET, -FET₉₆) beinhaltet.
Thermodruckkopf nach Anspruch 5, wobei die Transistoren (FET, -FET₉₆) MOS-Feldeffekttransistoren sind.
Drucker, aufweisend: Energieversorgungsmittel; und einen Thermodruckkopf mit einer Mehrzahl von mittels einer Kopf-Spannung beheizten Heizelementen (6) zum Drucken auf einem Aufzeichnungspapier und einer Mehrzahl von mittels einer Logik-Spannung betriebenen Steuer-ICs (3) zum Steuern des Heizelements; bei dem der Druckkopf zum Drucken bei einem beliebigen Wert der Kopf-Spannung innerhalb eines Bereichs von 2,7 Volt bis 8,5 Volt vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass; die Steuer-ICs (3) zum Betrieb bei einem beliebigen Wert der Logik-Spannung innerhalb eines Bereichs von 2,7 Volt bis 5,5 Volt vorgesehen sind.
Drucker nach Anspruch 7, wobei das Energieversorgungsmittel eine Batterie beinhaltet.