DE69218031T2

DE69218031T2 - Schaltkreis zur Steuerung der Energie für Heizelemente

Info

Publication number: DE69218031T2
Application number: DE69218031T
Authority: DE
Inventors: Kazuhito Gassho
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-05-09
Filing date: 1992-05-05
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2012-05-06
Also published as: EP0512475A3; SG46619A1; EP0512475B1; DE69218031D1; JPH0557945A; EP0512475A2; US5308958A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen, insbesondere zur Steuerung eines Thermokopfs eines Thermodruckers.
Fig. 9 zeigt eine herkömmliche Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen. In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen 101 Heizelemente, 108 Transistoren zum Ansteuern der entsprechenden Heizelemente, 107 UND-Gatter, 106 Zwischenspeicher, 104 ein Schieberegister, 109 eine Signalleitung für die Erregungszeit und 102 eine Druckdatenleitung, durch welche Ein-Bit-Druckdaten auf einer Zeitserienbasis eingegeben werden, wobei die Druckdaten synchron mit einem Taktsignal von einer Übertragungstaktleitung 103 zu dem Schieberegister 104 übertragen werden. Nachdem alle Druckdaten zum Ein- oder Ausschalten der Heizelemente 101 übertragen wurden, veranlaßt ein Speichersignal von einer Speichersignalleitung 105, daß die Druckdaten, die in dem Schieberegister 104 gespeichert sind, gemeinsam in dem entsprechenden Zwischenspeicher 106 gespeichert werden. Vor der Umwandlung in ein Signal zum Ansteuern des Transistors 108 wird der Ausgang des Zwischenspeichers 106 einem Anschluß des UND-Gatters 107 eingegeben, während ein Signal von der Signalleitung 109 für die Erregungszeit dem anderen Anschluß des UND-Gatters 107 eingegeben wird. Das Heizelement 101 wird durch den Transistor 108 erregt, indem die Druckdaten auf "1" (HOCH) gestellt werden, während das Heizelement nur für die Zeitdauer erregt wird, die durch das Erregungszeitsignal definiert ist, nachdem die Druckdaten vollständig in dem Zwischenspeicher 106 gespeichert wurden. Bei dieser Anordnung kann die Erregungszeit verändert werden, indem jedem Heizelement die Anzahl von Impulsen zugeführt wird, die der Bilddichte entspricht, wobei 256 Punkte im Sinne eines binären Datenbilds einer Zeile entsprechen. Zum Beispiel kann die Erregungszeit in bezug auf einen Maximalpunkt von einem Pixel in einem mehrwertigen Datenbild verändert werden, wenn die Tönung hervorgehoben wird, indem die Erregungszeit des Heizelements einzeln reguliert wird, wie im Falle eines mehrwertigen Datenbildes, oder wenn die Erregungszeitsteuerung bei einem Wert von 256 bei dem einzelnen Heizelement ausgeführt wird.
Wie zuvor beschrieben, wird die Erregung einer Heizeinheit durch die Zeit bestimmt, die zur Übertragung von Daten zu dem Register bei der Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik erforderlich ist. Bei dem Versuch, die Erregungszeit zur Erhöhung der Buddichte zu regulieren, besteht die Tendenz, daß die Druckgeschwindigkeit pro Zeile abnimmt. Mit anderen Worten, die gleichzeitige Steuerung der Druckgeschwindigkeit und Erregungszeit war bisher unvereinbar. Zur Lösung dieses Problems wurde ein Verfahren zur Steuerung der Erregungszeit durch Übertragung von Erregungszeitdaten zu einem Mehrbit-Schieberegister und Eingeben der Daten in einen Zähler mit einer Zwischenspeicherfunktion vorgeschlagen, so daß eine individuelle Steuerung der Erregungszeiten der Heizelemente möglich ist. Obwohl eine gleichzeitige Steuerung der Druckgeschwindigkeit und Erregungszeit bei dem zuvor beschriebenen Verfahren möglich wurde, verschiebt sich die Mitte eines Punkts im Verhältnis zu seinem Durchmesser (ΔL), wie in der Übertragungspixelkonfiguration von Fig. 10 dargestellt. Der Nachteil in diesem Fall besteht darin, daß der Punkt, der dem Pixel entspricht, häufig geneigt ist, wenn auch nur in einem kleinen Winkel.
Die Schriften JP-A-59 111 872 und JP-A-63 072 561 behandeln das Problem, Grauwertskalapunkte zu zentrieren. Die in diesen Schriften offenbarten Systeme beruhen jedoch auf herkömmlichen Schieberegistern und Zwischenspeichern, wobei mehrere Datenübertragungen in die Schieberegister und Zwischenspeicher erforderlich sind, um einen Grauwertskalendruck für eine Zeile zu erreichen, was ein sehr zeitaufwendiges Verfahren zu sein scheint.
Angesichts der obengenannten Probleme ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen in derartiger Weise, daß eine Gleichförmigkeit bei der Bildpixelanordnung erreicht wird, während die Steuerung einer mehrwertigen Datenbild-Druckgeschwindigkeit mit jener der Erregungszeit vereinbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Schaltung nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Die Erfindung schafft eine Schaltung zur Steuerung der Flächenmodulation einer Übertragungspixeleinheit.
Gemäß einem besonderen Aspekt dieser Erfindung wird eine Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen geschaffen, umfassend:
Transistoren zum Ein- oder Ausschaltung einer Mehrzahl von Heizelementen, die auf einem Thermokopf ausgerichtet sind; Verriegelungsschaltungen mit Mehrbitkonstruktion zur Speicherung von Erregungszeitwerten, Zählerschaltungen für die Erregungszeit zur Zählung der in den Verriegelungsschaltungen gespeicherten Erregungszeitwerte sowie Zählerschaltungen für die Erregungsstartzeit zur Steuerung von Zeitperioden, bis die Zählerschaltungen für die Erregungszeit mit dem Zeitsteuerungsvorgang beginnen, wobei ein Wert der Zählerschaltung für die Erregungsstartzeit eingegeben wird, welcher Wert durch Subtrahieren von 1/2 eines Erregungszeitwertes eines zu druckenden Punkts von 1/2 der maximalen druckbaren Erregungszeit gegeben ist.
Der Ausgang der Zählerschaltung für die Erregungsstartzeit wird zur Erregung des Heizelements verwendet und unterbricht die Erregung des Heizelements, nachdem das Heizelement über einen Zeitraum erregt wurde, der von dem Erregungszeitzähler bestimmt wird.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Steuerschaltung für die Erregungszeit im ersten Ausführungsbeispiel näher zeigt;
Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, das die Zeitsteuerung des Druckdatenübertragungsvorgangs zeigt;
Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm, das die Zeitsteuerung des Erregungsvorgangs des Heizelements im ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das eine Situation zeigt, in der Pixel gebildet werden, die von dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Steuerschaltung für die Erregungszeit im zweiten Ausführungsbeispiel näher zeigt;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das eine Situation zeigt, in der Pixel gebildet werden, die von dem zweiten Ausführungsbeispiel erhalten werden;
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen zeigt;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das Pixel zeigt, die von der herkömmlichen Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen erhalten wurden; und
Fig. 11 ist ein Diagramm, das Pixel zeigt, die von der herkömmlichen Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen erhalten wurden, wenn schräge Linien gezogen werden.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen zeigt, die gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 2 Mehrbitverriegelungsschaltungen, deren Anzahl den Heizelementen 13 entspricht, von welchen jede eine mehrstufige Konstruktion aufweist, so daß ein Ausgang in der vorangehenden Stufe zu einem Eingang in der folgenden Stufe wird, und 3 eine Übertragungstaktsignalleitung, wobei diese Signalleitung mit allen Verriegelungsschaltungen 2 verbunden ist. Wenn dieselbe Anzahl von Druckdaten wie jene der Heizelemente 13 über eine Druckdatenleitung 4 der Verriegelungsschaltung 2 synchron mit dem Übertragungstakt 3 eingegeben wird, werden die Druckdaten in jeder Verriegelungsschaltung 2 gespeichert. (Siehe Fig. 3 hinsichtlich der Zeitsteuerung).
Eine Ausgangsleitung 6 für die Verriegelungsschaltung, als Ausgang jeder Verriegelungsschaltung 2, ist mit einer Steuerschaltung 1 für die Erregungszeit verbunden, wie in der Folge beschrieben wird. Die Anzahl der Steuerschaltungen für die Erregungszeit entspricht jener der zu erregenden Heizelemente 13.
Fig. 2 zeigt eine Steuerschaltung 1 für die Erregungszeit, welche die vorliegende Erfindung darstellt, wobei die zuvor beschriebene Ausgangsleitung 6 für die Verriegelungsschaltung mit dem Eingang einer Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit und einer Subtraktionsschaltung 21 verbunden ist. Die Ausgangsleitung 6 für die Verriegelungsschaltung und die Subtraktionsschaltung 21 sind derart verbunden, daß beide um ein Bit verschoben sind, so daß das niederwertigste Bit (BITO) des Ausgangs der Verriegelungsschaltung ignoriert wird und daß ein, der Priorität nach sekundäres Bit zum niederwertigsten Bit als Eingang zu der Subtraktionsschaltung 21 wird. Das Verhältnis des Eingangswerts der Subtraktionsschaltung und des Ausgangswerts der Verriegelungsschaltung 2 kann derart definiert werden, daß ein Eingangswert der Subtraktionsschaltung 21 gleich 1/2 eines Ausgangswerts der Verriegelungsschaltung 2 ist.
Im Gegensatz zu der Bitkonfiguration der Verriegelungsschaltung 2 ist die Subtraktionsschaltung 21 so konfiguriert, daß die Anzahl der Bits um eins kleiner als jene der Verriegelungsschaltung 2 ist, oder 0 für eine höhere Ordnung als ein effektives Bit der Subtraktionsschaltung 21 eingegeben wurde.
Der Ausgang eines Maximalerregungszeitregisters, das einen Wert gespeichert hat, der 1/2 der erregbaren Maximalzeit darstellt (nicht dargestellt), wird immer einem Eingangsanschluß der Subtraktionsschaltung 21 eingegeben. Infolgedessen gibt die Subtraktionsschaltung 1/2 der maximalen Erregungszeit minus 1/2 des Ausgangswerts der Verriegelungsschaltung aus, wenn der Ausgangswert der Verriegelungsschaltung 2 in diese eingegeben wird.
Ferner ist der Ausgang der Subtraktionsschaltung 21 mit dem Eingang einer Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit verbunden.
Die Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit und die Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit sind mit einer Speichersignalleitung 7 verbunden und der Ausgang der Subtraktionsschaltung 21 wird in der erstgenannten gespeichert, während der Ausgangswert der Verriegelungsschaltung 2 in der letztgenannten gespeichert wird.
Die Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit und die Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit beenden automatisch den Vorgang, wenn ihre interne Zählung 0 wird, indem Ausgänge gleich "1" (HOCH) erzeugt werden. Da der Zähler anfangs auf 0 gestelltist, arbeiten die Zähler erst, wenn Daten ungleich 0 als Reaktion auf das Speichersignal geschrieben werden. Ferner empfängt die Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit ein Zähltaktsignal von einer Zähltaktsignalleitung 8 zum Rückwärtszählen der Zählung. Das zu der Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit gesteuerte Zähltaktsignal wird von dem Ausgang eines UND-Gatters 25 erzeugt, dem das Signal von der Ausgangsleitung 24 der Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit und ein Zähltaktsignal zugeführt wird.
Ferner wird ein Erregungszeitsignal, das von einem Exklusiv-ODER-Gatter 28 ausgegeben wird, dem Signale von der Ausgangsleitung 24 der Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit und der Ausgangsleitung 27 der Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit zugeführt werden, auf einer Erregungszeit-Signalleitung 9 erzeugt. Dieses Erregungszeitsignal wird einem UND-Gatter 10 zum Schutz eines Transistors 12 eingegeben und dem anderen Eingang des UND-Gatters wird ein Schutzgattersignal von einer Signalleitung 11 zugeleitet, das die Erregung des Heizelements 13 verhindert. Das Ausgangssignal von dem UND-Gatter wird dann als Ansteuerungssignal des Transistors 12 zum Ansteuern des Heizelements 13 verwendet.
Mit Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von Fig. 4 wird nun der Vorgang der so angeordneten Steuerschaltung anhand eines Beispiels beschrieben, wobei der Druckdatenwert bei 96 eingestellt ist und die erregbare Maximalzeit bei 256 eingestellt ist.
Da die erregbare Maximalzeit bei 256 eingestellt wurde, wird ein Wert 128 (256/2 128) an einem Ende der Eingangsleitung 5 der Subtraktionsschaltung 21 eingegeben, während 48 (96/2 = 48) dem anderen eingegeben wird. Die Subtraktionsschaltung 21 gibt daher einen Wert 80 (128 - 48 = 80) aus.
Ein Eingang von der Speichersignalleitung 7 bewirkt, daß der Ausgangswert (80) der Subtraktionsschaltung 21 in die Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit geschrieben wird. Folglich ändert sich die Ausgangsleitung 24 auf "0" (NIEDER) und die Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit beginnt synchron mit dem Zähltaktsignal 8 mit dem Zählvorgang Gleichzeitig bewirkt ein Eingang von der Speichersignalleitung 7, daß der Druckdatenwert (96) in die Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit geschrieben wird, und der Ausgang 27 ändert sich auf "0" (NIEDER). Folglich wird das UND-Gatter 25 in einen geschlossenen Zustand gebracht und das Zähltaktsignal 8 wird der Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit nicht zugeleitet, die keinen Zählvorgang ausführt (Fig. 4, T0 - T1).
Wenn die Zählung der Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit sich auf 0 ändert, nachdem der Erregungsvorgang über einen Zeitraum ausgeführt wurde, welcher der so gebildeten Punktgröße entspricht, ändert sich der Ausgang 27 auf "0" (NIEDER) und die Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit beendet den Zählvorgang (Fig. 4, T2). Dann beendet das Erregungssignal auch die Punktbildung. Mit anderen Worten, während der von dem XOR-Gatter 28 erhaltenen Ausgang, dem der Ausgang 24 der Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit und der Ausgang 27 der Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit zugeführt wird, zu der Erregungssignalleitung 9 geleitet wird, wird "1" (HOCH) zwischen T1 - T2 von Fig. 4 gehalten und der Transistor 12 wird über das UND-Gatter 10 angesteuert. Somit wird das Heizelement 13 erregt. Infolgedessen wird die Position der Punktbildung derart verschoben, daß sie um die Mitte eines Punkts mit maximalem Durchmesser zentriert ist, unabhängig von dem Durchmesser des zu bildenden Punkts, und Zwischenpunkte im Erregungszustand unabhängig von den Druckdaten aufgereiht werden. Daher werden Übertragungspixel in gleichen Abständen in dem mittleren Teil jedes Pixels aufgereiht, wie in Fig. 5 dargestellt.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Speicherschaltungen 41 für die Erregungsstartzeit sind zur Speicherung eines Signals von einer Signalleitung 42 für die Erregungsstartzeit vorgesehen. Die Speicherschaltungen für die Erregungsstartzeit weisen eine mehrstufige Konstruktion auf und entsprechen in ihrer Anzahl den Heizelementen. Ausgangsleitungen 43 der Speicherschaltungen 41 für die Erregungsstartzeit sind direkt mit den entsprechenden Steuerschaltungen 1 für die Erregungszeit verbunden. Fig. 7 zeigt die Steuerschaltung 1 für die Erregungszeit im Detail.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Erregungsstartzeit, die durch Berechnung aus den Druckdaten im ersten Ausführungsbeispiel erhalten wurde, Pixel zu Pixel von externem Gerät festgelegt werden. Vor der Übertragung werden die Druckdaten und die Erregungsstartzeitdaten, die für die einzelnen Heizelemente 13 bestimmt sind, in die Verriegelungsschaltung 2 eingegeben und werden auch synchron mit einem Übertragungstaktsignal in die Speicherschaltung 41 für die Erregungsstartzeit eingegeben. (Siehe Fig. 3 hinsichtlich der Zeitsteuerung).
Wenn die Datenübertragung beendet ist, wird ein Speichersignal 7 in die Steuerschaltungen 1 für die Erregungszeit gleich wie im ersten Ausführungsbeispiel eingegeben. Dann wird der Ausgangswert der Speicherschaltung 41 für die Erregungsstartzeit in die Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit geschrieben, während der Ausgangswert der Verriegelungsschaltung 2 in die Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit geschrieben wird.
Die Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit führt dann den Zählvorgang synchron mit dem Zählertaktsignal durch, und wenn sich die Zählung auf 0 ändert, beendet die Zählerschaltung 22 für die Erregungsstartzeit ihren Zählvorgang und erzeugt ein Erregungsstartsignal 24 von "1" (HOCH). Wenn sich das Erregungsstartsignal 24 auf "1" (HOCH) ändert, öffnet sich das UND-Gatter 25 und das Zählertaktsignal 8 wird zu der Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit gesteuert. Somit wird der Zählvorgang gestartet. Gleichzeitig ändert sich die Erregungssignalleitung 9 auf "1" (HOCH) und das Heizelement 13 wird unter der Bedingung erregt, daß die Schutzgatter-Signalleitung 11 bei "1" (HOCH) bleibt.
Anschließend beendet die Zählerschaltung 23 für die Erregungszeit ihren Zählvorgang, wenn sich die Zählung auf ändert, und setzt das Erregungssignal 9 auf "0" (NIEDER), wodurch die Erregung des Heizelements 13 beendet wird. Eine Serie von zuvor beschriebenen Vorgängen wird ausgeführt, um Bilder entsprechend einer Zeile zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Erregungsstartzeit in umgekehrtem Verhältnis zu der Größe der zu bildenden Punkte eingestellt, so daß ein Druck derart ausgeführt werden kann, daß die Mittelpunkte der Punkte gleichmäßig auf derselben waagerechten Linie aufgereiht sind, unabhängig von der Punktgröße Folglich sind die Punkte gleichmäßig geformt, selbst wenn die Pixeldichte in einem mehrwertigen Datenbild durch eine Flächenmodulation ausgedrückt wird. Mit anderen Worten, es wird ein Bild erhalten, das frei von Dichtenunregelmäßigkeiten und Moire-Effekten ist. Ferner können glatt aussehende Umrisse erzeugt werden, wenn Zeichen, Linien, Kreise unter Verwendung binärer Punkte gezeichnet werden.

Claims

1. Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen (13), wobei die Schaltung eine Mehrzahl von Transistoren (12) zum Ein- oder Ausschalten entsprechender Heizelemente aus einer Mehrzahl von Heizelementen (13) aufweist, welche in einer Ausrichtung auf einem thermischen Druckkopf angebracht sind, gekennzeichnet durch:

eine Mehrzahl von Mehrbitverriegelungsschaltungen (2) zur Speicherung von Erregungszeitwerten,

eine Mehrzahl von Zählerschaltungen (23) für die Erregungszeit zur Durchführung von Zählvorgängen gemäß den in entsprechenden der Verriegelungsschaltungen (2) gepeicherten Erregungszeitwerten, und

eine Mehrzahl von Zählerschaltungen (22) für die Erregungsstartzeit zur Steuerung einer Zeit, bis entsprechende der Zählerschaltungen (23) für die Erregungszeit einen Zeitsteuerungsvorgang beginnen.

2. Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen gemäß Anspruch 1, die des weiteren folgendes aufweist:

eine Mehrzahl von Subtraktionsschaltungen (21) zum Subtrahieren von 1/2 eines Erregungszeitwerts eines zu druckenden Punkts von 1/2 der maximalen druckbaren Erregungszeit, wobei ein Ausgang der Subtraktionsschaltungen als Eingang den Zählerschaltungen (22) für die Erregungsstartzeit zugeführt wird.

3. Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen (13) gemäß Anspruch 1, die des weiteren folgendes aufweist:

eine Mehrzahl von zweiten Mehrbitverriegelungsschaltungen (41) zur Speicherung von Erregungszeitwerten, wobei Erregungsstartzeiten, welche in die zweiten Verriegelungsschaltungen (41) von außen eingegeben sind, in die Zählerschaltungen (22) für die Erregungsstartzeit eingegeben werden.

4. Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen (13) gemäß Ansprüchen 1 bis 3, die des weiteren folgendes aufweist:

eine mit Ausgangssignalen von entsprechenden der Zählerschaltungen (22) für die Erregungsstartzeit und einem Signal von einem Taktgeber versorgten Mehrzahl von UND-Gattern (25), wobei Ausgänge (26) von den UND-Gattern (25) in entsprechende der Zählerschaltungen (23) für die Erregungszeit. eingegeben werden, um die Erregungszeiten der Heizelemente (13) zu steuern.

5. Schaltung zur Steuerung der Erregung von Heizelementen gemäß Anspruch 4, die des weiteren folgendes aufweist:

eine Mehrzahl von Exklusiv-ODER-Gattern (28) zur Ausgabe von Erregungszeitwerten zum Erregen der Heizelemente (13) basierend auf den Ausgängen von den Zählerschaltungen (22) für die Erregungsstartzeit und Ausgängen von den Zählerschaltungen (23) für die Erregungszeit.