EP0320435A1 - Thermodruckverfahren - Google Patents

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EP0320435A1
EP0320435A1 EP88730271A EP88730271A EP0320435A1 EP 0320435 A1 EP0320435 A1 EP 0320435A1 EP 88730271 A EP88730271 A EP 88730271A EP 88730271 A EP88730271 A EP 88730271A EP 0320435 A1 EP0320435 A1 EP 0320435A1
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EP
European Patent Office
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heating elements
temperature
measured
cooling
heating element
Prior art date
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EP88730271A
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English (en)
French (fr)
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EP0320435B1 (de
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Ralf Dipl.-Ing. Kaiser
Hartmut Dipl.-Ing. Kirchhoff
Wolfgang Dr.-Ing. Pekruhn
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/35—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads providing current or voltage to the thermal head
    • B41J2/355—Control circuits for heating-element selection
    • B41J2/36—Print density control
    • B41J2/365—Print density control by compensation for variation in temperature

Definitions

  • the heating elements of a thermal printing head are controlled in such a way that the instantaneous temperature of each individual heating element intended for printing is measured individually and in succession by means of a thermocouple individually assigned to it and immediately thereafter a current pulse is applied to the heating element in question, the current intensity of which is controlled by an amplifier device arranged downstream of the temperature sensor as a function of the measured temperature.
  • a current pulse is applied to the heating element in question, the current intensity of which is controlled by an amplifier device arranged downstream of the temperature sensor as a function of the measured temperature.
  • the main advantage of the thermal printing process according to the invention lies in the high achievable printing speed, because in contrast to the thermal printing process known from DE-OS 19 64 389, all heating elements intended for printing are simultaneously subjected to the current pulses, the respective pulse duration for each printing heating element corresponding to that there measured temperature is measured individually. The temperature measurements take place in the cooling pause common to all the heating elements, which is required anyway between successive time intervals of the current application to the heating elements.
  • the heating elements each intended for printing as a function of cooling temperature values standardized to a common point in time, which are derived from the temperature measurement values measured in succession.
  • the measured temperature measured value of each heating element is reduced by a discount value which is determined from the course of the stored cooling curve of the heating elements and the respective time difference between the temperature measurement and the subsequent current pulse exposure to all heating elements becomes.
  • the discount values, by which the temperature measurement values are reduced correspond in each case to the amount of cooling of the heating elements in question from the respective time of the temperature measurement to the point in time at which they are acted upon by the current pulses for all heating elements.
  • the thermal printing method when the thermal printing device is started up, the electrical resistances of the individual heating elements R1 ... Rn are measured at a reference temperature, which can be measured, for example, by means of the temperature sensor device 14 and fed to the control device 3 via the analog / digital converter 15.
  • the controllable switch 10 is opened by a switching command issued by the control device 3 via the control line 13, so that the heating elements R1 ... Rn are connected to the voltage source V + via the measuring resistor 9.
  • a single data bit is supplied from the control device 3 to the serial / parallel shift register 6 via the data signal line DATA and is shifted step by step through the series / parallel shift register 6 from memory location to memory location.
  • the data bit is reloaded into the hold circuit 4 by a data takeover signal on the data takeover signal line LATCH, so that the data bit in the series / parallel shifter thereafter gister 6 can be moved one place.
  • a control clock signal generated by the control device 3 on the control clock signal line STROBE the individual heating elements R1 ... Rn are successively connected to the voltage source V + via the measuring resistor 9 in accordance with the current position of the data bits temporarily stored in the holding circuit 4.
  • the measuring resistor 9 is dimensioned with regard to the electrical resistances of the heating elements R1 ... Rn in such a way that only a small measuring current flows through the heating elements R1 ... Rn and the temperature increase caused thereby in the heating elements R1 ...
  • Rn is negligible .
  • the voltage drop across the measuring resistor 9 is converted as a measure of the electrical resistance of each of the successively controlled heating elements R1 ... Rn by the analog / digital converter 11 into a digital resistance reference value for the heating element R1 ... Rn in question and stored in the memory device 18. This measuring process can be repeated several times during the useful life of the thermal printing device, so that age-related changes in resistance of the heating elements R1 ... Rn are taken into account.
  • FIG. 2 shows the measuring currents M1 ... Mn fed to the individual heating elements R1 ... Rn for temperature measurement and the current pulses I1 ... In subsequently fed to the heating elements R1 ... Rn during a drive cycle t A ;
  • FIG. 2 also shows the associated temperature profiles T1 ... Tn in the individual heating elements R1 ... Rn.
  • Each control cycle t A consists of a measurement phase t M , which corresponds to a cooling pause for all heating elements R1 ... Rn following the respective previous control cycle, and a control phase t I which follows.
  • the temperature measured value TM2 measured at the time t2 is reduced by a discount value A2 which is derived from the course of the stored cooling curve 19 of the heating elements R1 ... Rn and the time difference between the measurement time t2 and the beginning of Control phase t I results.
  • the cooling curve 19 is stored in the form of measured value data which can be obtained by a large number of individual resistance measurements on one or more selected heating elements R1 ... Rn during a cooling phase following heating.
  • the controllable switch 10 is closed, so that the heating elements R1... Rn are directly connected to the voltage source V + via the bus 2.
  • the print data which in the relevant control cycle TA designate the heating elements R1 ... Rn which are intended for printing, are fed to the control device 3 via the data input 8 and are read by the control device 3 as serial data into the series / parallel shift register 6 via the data signal line DATA , whose parallel outputs they are in the form of parallel data.
  • a data transfer signal generated by the control device 3 on the data transfer signal line LATCH reloads the parallel data from the series / parallel shift register 6 into the hold circuit 4, so that the individual heating elements R1...
  • Rn can be supplied with a current from the voltage source 2 in accordance with the data temporarily stored in the holding circuit 4.
  • the times of current application are measured differently for each individual heating element R1 ... Rn depending on the cooling temperature value TA1 ... TAn determined for this heating element R1 ... Rn; the lower this determined cooling temperature value TA1 ... TAn, the longer the duration of the current pulse application of the relevant heating element R1 ... Rn, so that all printing heating elements R1 ... Rn each have approximately the same printing temperature T D at the end of their respective current pulse application to reach.

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Abstract

Bei einem bekannten Thermodruckverfahren werden die Heizelemente eines Thermodruckkopfes in der Weise angesteuert, daß einzeln und nacheinander zunächst die Temperatur jedes einzelnen Heizelementes gemessen wird, bevor dieses mit einem Stromimpuls beaufschlagt wird, dessen Stromstärke in Abhängig­keit von der gemessenen Temperatur bemessen ist.
Zur Erhöhung der Druckgeschwindigkeit werden bei dem neuen Verfahren in jedem Ansteuerzyklus zunächst die Temperaturen aller Heizelemente (R1 ... Rn) nacheinander gemessen, in Abhängigkeit von der Abkühlcharakteristik der Heizelemente (R1 ... Rn) auf zeitgleiche Abkühlungstemperatur­werte extrapoliert und die Heizelemente (R1 ... Rn) mit Strom­impulsen beaufschlagt, deren Impulsdauern individuell für jedes Heizelement (R1 ... Rn) in Abhängigkeit von dem für dieses Heizelement (R1 ... Rn) ermittelten Abkühlungstemperaturwert bemessen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Thermodruckverfahren, bei dem zur zyklischen Ansteuerung von Heizelementen eines Thermodruck­kopfes in jedem Ansteuerzyklus zunächst die Temperatur jedes einzelnen Heizelementes gemessen wird, bevor das betreffende und zum Drucken bestimmte Heizelement mit einem Stromimpuls beaufschlagt wird, dessen Energie in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur gesteuert wird.
  • Bei einem derartigen, aus der DE-OS 1 964 389 bekannten Thermo­druckverfahren erfolgt eine Ansteuerung der Heizelemente eines Thermodruckkopfes in der Weise, daß einzeln und nacheinander die momentane Temperatur jedes einzelnen, zum Drucken bestimm­ten Heizelementes mittels eines diesem individuell zugeordne­ten Thermofühlers gemessen wird und unmittelbar darauf das be­treffende Heizelement mit einem Stromimpuls beaufschlagt wird, dessen Stromstärke durch eine dem Temperaturfühler nachgeord­nete Verstärkereinrichtung in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur gesteuert wird. Hierdurch sollen Einflüsse der Umgebungstemperatur und der von der jeweils zuvor erfolgten Ansteuerung der Heizelemente abhängigen Druckkopftemperatur auf die Druckqualität verringert werden. Da die jeweils zum Drucken bestimmten Heizelemente einzeln nacheinander angesteuert werden, ist die zum Drucken eines der Anordnung der Heizelemente ent­sprechenden Punkterasters benötigte Druckzeit relativ groß.
  • Bei einem aus der EP-A 0 112 474 bekannten Thermodruckverfahren ist eine gleichzeitige temperaturabhängige Strombeaufschla­gung von Heizelementen eines Thermodruckkopfes vorgesehen; hierbei bleiben die momentanen tatsächlichen Temperaturver­hältnisse an den einzelnen Heizelementen unberücksichtigt, weil die Temperaturmessung und damit die Strombeaufschlagung für alle Heizelemente global erfolgt.
  • Aus der EP-A 0 174 751 ist es schließlich bekannt, zum Feststellen defekter Heizelemente eines Thermodruckkopfes deren elektrische Widerstände durch Beaufschlagung der Heizelemente einzeln und nacheinander mit einem Meßstrom zu messen; die gemessenen Wider­standswerte werden mit entsprechenden, in einer Speichereinrich­tung abgelegten Referenzwerten verglichen, woraufhin bei einer ein vorgegebenes Maß überschreitenden Abweichung das betreffen­de Heizelement als defekt erkannt wird.
  • Gemäß der Erfindung ist bei dem eingangs angegebenen Thermodruck­verfahren vorgesehen, daß zu Beginn eines jeden Abtastzyklus eine auf den jeweils vorangegangenen Abtastzyklus folgende Abkühlungspause für alle Heizelemente vorgesehen ist, während der die Temperaturen der Heizelemente nacheinander gemessen werden, daß aus den so nacheinander haltenden Temperaturmeß­werten und einer in einer Speichereinrichtung abgelegten charak­teristischen Abkühlungskurve der Heizelemente für alle Heiz­elemente jeweils auf einen gemeinsamen Zeitpunkt bezogene Ab­kühlungstemperaturwerte ermittelt werden und daß alle jeweils zum Drucken bestimmten Heizelemente im Anschluß an die Abkühlungs­pause gleichzeitig mit den Stromimpulsen beaufschlagt werden, deren jeweilige Impulsdauer individuell für jedes Heizelement in Abhängigkeit von dem für dieses Heizelement jeweils ermittel­ten Abkühlungstemperaturwert bemessen ist. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Thermodruckverfahrens liegt in der hohen erreichbaren Druckgeschwindigkeit, weil im Unterschied zu dem aus der DE-OS 19 64 389 bekannten Thermodruckverfahren alle zum Drucken bestimmten Heizelemente gleichzeitig mit den Stromimpulsen beaufschlagt werden, deren jeweilige Impulsdauer für jedes druckende Heizelement entsprechend der dort gemesse­nen Temperatur individuell bemessen ist. Die Temperaturmessungen erfolgen in der allen Heizelementen gemeinsamen Abkühlungspause, die ohnehin zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Zeitintervallen der Strombeaufschlagung der Heizelemente erforderlich ist. Da­ durch, daß die für die einzelnen Heizelemente nacheinander er­mittelten Temperaturmeßwerte unter Zugrundelegung der abgespei­cherten charakteristischen Abkühlungskurve der Heizelemente auf zeitgleiche Abkühlungstemperaturwerte zum Zeitpunkt der Beaufschlagung der Heizelemente mit den Stromimpulsen extra­poliert werden, wird erreicht, daß die Steuerung der Stromim­pulsdauern der den Heizelementen gleichzeitig zugeführten Strom­impulse exakt in Abhängigkeit von den gleichzeitigen momentanen Temperaturverhältnissen an den einzelnen Heizelementen erfolgt. In diesem Zusammenhang wäre es zwar denkbar, die Temperaturen an den einzelnen Heizelementen gleichzeitig zu messen, jedoch wäre hierzu eine der Zahl der Heizelemente entsprechende Anzahl von Meßeinrichtungen erforderlich, was mit einem sehr hohen Auf­wand verbunden wäre.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Messung der Temperaturen der Heizelemente deren elektrische Widerstände gemessen und mit in einer weiteren Speichereinrichtung abgelegten Widerstandsreferenzwerten ver­glichen, die bei einer Referenztemperatur einmalig für die Heiz­elemente ermittelt worden sind. Der wesentliche Vorteil der Widerstandsmessung an den Heizelementen ist darin zu sehen, daß hierdurch die tatsächlichen Temperaturverhältnisse an den Heiz­elementen unmittelbar erfaßt werden, da der elektrische Wider­stand jedes Heizelementes in direkter Abhängigkeit zu dessen momentaner Temperatur steht. Die Ermittlung der Widerstandsre­ferenzwerte erfolgt vorzugsweise vor Inbetriebnahme der jeweiligen Thermodruckvorrichtung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt, indem bei Zimmertemperatur in einem Meßzyklus die elektrischen Widerstände aller Heizelemente nacheinander gemessen und als Widerstandsreferenzwerte in der weiteren Speichereinrichtung abgelegt werden. Dieser Meßzyklus kann in vorteilhafter Weise vor jeder erneuten Inbetriebnahme der Thermodruckvorrichtung automatisch ausgeführt werden, so daß alterungsbedingte Änderungen der elektrischen Widerstands­werte der Heizelemente keinen Einfluß auf die Genauigkeit der Temperaturmessungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren haben.
  • Wie oben bereits erläutert, erfolgt die Strombeaufschlagung der jeweils zum Drucken bestimmten Heizelemente in Abhängigkeit von auf einen gemeinsamen Zeitpunkt normierten Abkühlungstemperatur­werten, die aus den nacheinander gemessenen Temperaturmeßwerten abgeleitet werden. In diesem Zusammenhang ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß zur Ermittlung der Abkühlungstempera­turwerte der jeweils gemessene Temperaturmeßwert jedes Heiz­elementes um einen Abschlagswert verringert wird, der aus dem Verlauf der abgespeicherten Abkühlungskurve der Heizelemente und der jeweiligen Zeitdifferenz zwischen der Temperaturmessung und der nachfolgenden Stromimpulsbeaufschlagung aller Heizele­mente bestimmt wird. Die Abschlagswerte, um die die Temperatur­meßwerte verringert werden, entsprechen dabei jeweils dem Be­trag der Abkühlung der betreffenden Heizelemente vom jeweiligen Zeitpunkt der Temperaturmessung an bis zu dem für alle Heiz­elemente gemeinsamen Zeitpunkt ihrer Beaufschlagung mit den Strom­impulsen. Da es sich bei den jeweiligen Zeitdifferenzen zwischen den Temperaturmessungen und der Stromimpulsbeaufschlagung um für alle Heizelemente individuell vorgegebene Werte handelt, lassen sich die Abschlagswerte und damit die Abkühlungstempe­raturwerte der Heizelemente zum Zeitpunkt ihrer Strombeaufschla­gung ausgehend von den jeweiligen Temperaturmeßwerten anhand der abgespeicherten Abkühlungskurve für jedes einzelne Heizele­ment ermitteln.
  • Zur Berücksichtigung des Einflusses der Umgebungstemperatur bzw. des Temperaturniveaus des Thermodruckkopfes auf das Ab­kühlverhalten der Heizelemente ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Thermodruckverfahrens im Zusammenhang mit der Bestimmung der zeitgleichen Abkühlungs­temperaturwerte vorgesehen, daß die Temperatur des Thermo­druckkopfes im Bereich der Heizelemente mit einer Temperatur­fühlereinrichtung gemessen wird und daß in Abhängigkeit von dieser gemessenen Temperatur der Verlauf der abgespeicherten Abkühlungskurve der Heizelemente an die Temperatur des Thermo­druckkopfes angepaßt wird. Alternativ oder ergänzend hierzu läßt sich im Rahmen eines Rechenprogramms die Temperatur des Thermodruckkopfes in Abhängigkeit von den in vorangegangenen Ansteuerzyklen gemessenen Temperaturmeßwerten ermitteln und der Verlauf der abgespeicherten Abkühlungskurve an die so ermittel­te Temperatur des Thermodruckkopfes anpassen.
  • Wie beispielsweise aus der DE-OS 33 02 388 bekannt ist, läßt sich die zum Ansteuern der Heizelemente eines Thermodruckkopfes bereitzustellende Leistung dadurch verringern, daß die Heiz­elemente gruppenweise nacheinander angesteuert werden. In diesem Zusammenhang werden im Rahmen der Erfindung bei einer gruppenweise nacheinander erfolgenden Ansteuerung der Heiz­elemente mit der Stromimpulsbeaufschlagung der Heizelemente zeit­gleich der jeweils aktuell angesteuerten Gruppe die Tempera­turen der Heizelemente der jeweils nachfolgend anzusteuernden Gruppe gemessen.
  • Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen
    • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Thermodruckvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • Figur 2 ein Diagramm mit der zeitlichen Aufeinanderfolge der Temperaturmessungen und der nachfolgenden Stromimpulsbeaufschlagung der einzelnen Heizelemente sowie deren Temperaturverläufe während eines Ansteuer­zyklus und
    • Figur 3 in einem Diagramm den Verlauf der abgespeicherten Abkühlungskurve der Heizelemente.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung den schaltungstechni­schen Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Thermodruckvorrich­tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf einem hier lediglich durch eine strichpunktierte Umrandung ange­deuteten Thermodruckkopf 1 sind eine Vielzahl einzelner Heiz­ elemente R1 ... Rn entlang einer Zeile dicht nebeneinander­liegend angeordnet. Jedes einzelne Heizelement R1 ... Rn ist in Reihe mit einem ihm jeweils zugeordneten steuerbaren Schalter S1 ... Sn an einer für alle Heizelemente R1 ... Rn gemeinsamen Sammelleitung 2 angeschlossen. Die steuerbaren Schalter S1 ... Sn bestehen jeweils aus NAND-Gliedern, die über jeweils einen ersten Eingang gemeinsam mit einer ausgangsseitigen Ansteuer­taktsignalleitung STROBE einer Steuereinrichtung 3 verbunden sind; darüber hinaus sind die NAND-Glieder S1 ... Sn über je­weils einen zweiten Eingang an ihnen zugeordneten Ausgängen einer Halteschaltung 4 angeschlossen, die eine der Anzahl der Heizelemente R1 ... Rn bzw. der steuerbaren Schalter S1 ... Sn entsprechende Anzahl von Speicherplätzen aufweist. Die Halte­schaltung 4 ist über einen Steuereingang 5 mit einer ausgangs­seitigen Datenübernahmesignalleitung LATCH der Steuereinrich­tung 3 verbunden. Eingangsseitig ist die Halteschaltung 4 mit Paralleldatenausgängen eines Serien/Parallel-Schieberegisters 6 verbunden, das eine gleiche Anzahl von Speicherplätzen wie die Halteschaltung 4 aufweist. An ihrem seriellen Dateneingang 7 ist das Serien/Parallel-Schieberegister 6 an einer ausgangs­seitigen Datensignalleitung DATA der Steuereinrichtung 3 ange­schlossen. Die Steuereinrichtung 3 weist einen Dateneingang 8 zur Übernahme von Druckdaten auf, entsprechend denen die Heiz­elemente R1 ... Rn einzeln aufgeheizt werden sollen, um eine Informationsaufzeichnung der Druckdaten auf einem hier nicht dargestellten, an den Heizelementen R1 ... Rn anliegenden und an ihnen vorbeigeführten, wärmeempfindlichen Aufzeichnungs­träger zu erreichen. Die Heizelemente R1 ... Rn sind über den ihnen gemeinsamen Sammelleiter 2 in Reihe mit einem Meßwider­stand 9 und einem zu diesem parallelen steuerbaren Schalter 10 an einer Spannungsquelle V+ angeschlossen. An dem Meßwiderstand 9 ist ein erster Analog/Digital-Umsetzer 11 eingangsseitig ange­schlossen, der ausgangsseitig mit einem entsprechenden Eingang 12 der Steuereinrichtung 3 verbunden ist. Der steuerbare Schalter 10 ist steuereingangsseitig mit einer von der Steuer­einrichtung 3 kommenden Steuerleitung 13 verbunden. Auf dem Thermodruckkopf 1 ist weiterhin eine Temperaturfühlereinrich­tung 14 bestehend aus einem temperaturabhängigen Widerstand angeordnet, der an dem Eingang eines zweiten Analog/Digital-­Umsetzers 15 angeschlossen ist, der seinerseits ausgangsseitig mit einem entsprechenden Eingang 16 der Steuereinrichtung 3 verbunden ist.
  • Wie Figur 1 ferner zeigt, enthält die Steuereinrichtung 3 eine hier nur angedeutete Speichereinrichtung 17, in der die charakte­ristische Abkühlungskurve der Heizelemente R1 ... Rn abgelegt ist, sowie eine weitere Speichereinrichtung 18, in der für die Heizelemente R1 ... Rn bei einer vorgegebenen Referenztempera­tur einmalig ermittelte Widerstandsreferenzwerte abgelegt sind. Innerhalb der Steuereinrichtung 3 werden durch Programmablauf die ihr über die Eingänge 8, 12 und 16 zugeführten Informationen verarbeitet, wobei auf die Inhalte der Speichereinrichtungen 17 und 18 zurückgegriffen wird und Ausgangssignale auf den Leitungen STROBE, LATCH, DATA und 13 erzeugt werden.
  • Entsprechend dem erfindungsgemäßen Thermodruckverfahren werden bei Inbetriebnahme der Thermodruckvorrichtung bei einer Referenz­temperatur, die beispielsweise mittels der Temperaturfühlerein­richtung 14 gemessen und über den Analog/Digital-Umsetzer 15 der Steuereinrichtung 3 zugeführt werden kann, die elektrischen Widerstände der einzelnen Heizelemente R1 ... Rn gemessen. Dazu wird durch einen von der Steuereinrichtung 3 über die Steuer­leitung 13 abgegebenen Schaltbefehl der steuerbare Schalter 10 geöffnet, so daß die Heizelemente R1 ... Rn über den Meßwider­stand 9 an der Spannungsquelle V+ liegen. Ein einzelnes Daten­bit wird von der Steuereinrichtung 3 über die Datensignallei­tung DATA dem Serien/Parallel-Schieberegister 6 zugeführt und schrittweise durch das Serien/Parallel-Schieberegister 6 von Speicherplatz zu Speicherplatz geschoben. Bei jedem Schritt wird das Datenbit durch ein Datenübernahmesignal auf der Daten­übernahmesignalleitung LATCH in die Halteschaltung 4 umgeladen, so daß danach das Datenbit in dem Serien/Parallel-Schiebere­ gister 6 um einen Speicherplatz weiterverschoben werden kann. Mit einem von der Steuereinrichtung 3 auf der Ansteuertaktsignal­leitung STROBE erzeugten Ansteuertaktsignal werden die einzelnen Heizelemente R1 ... Rn entsprechend der momentanen Lage des in der Halteschaltung 4 zwischengespeicherten Datenbits nacheinander über den Meßwiderstand 9 mit der Spannungsquelle V+ verbunden. Der Meßwiderstand 9 ist im Hinblick auf die elektrischen Widerstände der Heizelemente R1 ... Rn derart bemessen, daß durch die Heizelemente R1 ... Rn nur ein geringer Meßstrom fließt und die dadurch in den Heizelementen R1 ... Rn hervorgerufene Temperaturerhöhung vernachlässigbar gering ist. Die an dem Meßwiderstand 9 abfallende Spannung wird als Maß für den elektrischen Widerstand jedes einzelnen der nachein­ander angesteuerten Heizelemente R1 ... Rn von dem Analog/Digital-­Umsetzer 11 in einen digitalen Widerstands-Referenzwert für das betreffende Heizelement R1 ... Rn umgesetzt und in der Speicher­einrichtung 18 abgespeichert. Dieser Meßvorgang läßt sich während der Nutzungsdauer der Thermodruckvorrichtung mehrfach wiederholen, so daß alterungsbedingte Widerstandsänderungen der Heizelemente R1 ... Rn ihre Berücksichtigung finden.
  • Im folgenden wird der Druckbetrieb der Thermodruckvorrichtung anhand der Diagramme in Figur 2 und Figur 3 erläutert. Figur 2 zeigt die den einzelnen Heizelementen R1 ... Rn zugeführten Meßströme M1 ... Mn zur Temperaturmessung und die nachfolgend den Heizelementen R1 ... Rn zugeführten Stromimpulse I1 ... In während eines Ansteuerzyklus tA; ferner zeigt Figur 2 die dazugehörigen Temperaturverläufe T1 ... Tn in den einzelnen Heizelementen R1 ... Rn. Jeder Ansteuerzyklus tA besteht aus einer Meßphase tM, die einer auf den jeweils vorangegangenen Ansteuerzyklus folgenden Abkühlungspause für alle Heizelemente R1 ... Rn entspricht, und einer sich daran anschließenden An­steuerphase tI. Während der Meßphase tM ist der steuerbare Schalter 10 geöffnet; über die Datenleitung DATA wird ein einzelnes Datenbit schrittweise durch das Serien/Parallel-­Schieberegister 6 geschoben und bei jedem Schritt über die Halteschaltung 4 jeweils einem anderen der NAND-Glieder S1 ... Sn eingangsseitig zugeführt, so daß in Abhängigkeit von dem An­steuertaktsignal auf der Ansteuertaktsignalleitung STROBE die Heizelemente R1 ... Rn nacheinander in Reihe mit dem Meß­widerstand 9 an die Spannungsquelle V+ geschaltet werden. Der jeweilige Spannungsabfall an dem Meßwiderstand 9 wird als Maß für die aktuellen elektrischen Widerstandswerte der ein­zelnen Heizelemente R1 ... Rn in dem Analog/Digital-Umsetzer 11 in einen entsprechenden Digitalwert umgewandelt und der Steuereinrichtung 3 zugeführt. In der Steuereinrichtung 3 wird für jedes Heizelement R1 ... Rn der jeweils gemessene Wider­standswert mit dem zugehörigen Widerstands-Referenzwert aus der Speichereinrichtung 18 verglichen und aus dem Vergleichs­ergebnis die momentane Temperatur TM1 ... TMn des betreffenden Heizelementes R1 ... Rn bestimmt.
  • Da in der auf die Meßphase tM folgenden Ansteuerphase tI alle jeweils zum Drucken bestimmten Heizelemente R1 ... Rn gleich­zeitig in Abhängigkeit von ihren momentanen Temperaturen an­gesteuert werden sollen, ist es erforderlich, der Steuerung der Stromimpulsbeaufschlagung der einzelnen Heizelemente R1 ... Rn jewils auf einem gemeinsamen Zeitpunkt bezogene Temperaturwerte der Heizelemente R1 ... Rn zugrunde zu legen. Aus diesem Grund werden aus den zeitlich nacheinander erhaltenden Temperaturmeß­werten TM1 ... TMn in Abhängigkeit von der in der Speicherein­richtung 17 abgelegten Abkühlungskurve der Heizelemente R1 ... Rn und der für jedes Heizelement R1 ... Rn jeweils anderen Zeit­differenz zwischen dem Zeitpunkt der Temperaturmessung und dem Beginn der nachfolgenden Stromimpulsbeaufschlagung zeitgleiche Abkühlungstemperaturwerte TA1 ... TAn für alle Heizelemente R1 ... Rn ermittelt. Hierzu wird, wie Figur 3 beispielhaft für das Heizelement R2 schematisch zeigt, der zum Zeitpunkt t₂ gemessene Temperaturmeßwert TM2 um einen Abschlagswert A2 verringert, der sich aus dem Verlauf der abgespeicherten Abkühlungskurve 19 der Heizelemente R1 ... Rn und der Zeit­differenz zwischen dem Meßzeitpunkt t₂ und dem Beginn der Ansteuerphase tI ergibt. Die Abkühlungskurve 19 ist in Form von Meßwertdaten abgespeichert, die durch eine Vielzahl einzelner Widerstandsmessungen an einem oder mehreren ausgesuchten Heizelementen R1 ... Rn während einer auf eine Aufheizung nach­folgenden Abkühlphase erhalten werden könnmen.
  • In der auf die Meßphase tM folgenden Ansteuerphase tI wird der steuerbare Schalter 10 geschlossen, so daß die Heizelemente R1 ... Rn über die Sammelleitung 2 direkt an der Spannungsquelle V+ liegen. Die Druckdaten, die in dem betreffen­den Ansteuerzyklus TA die jeweils zum Drucken bestimmenden Heiz­elemente R1 ... Rn bezeichnen, werden über den Dateneingang 8 der Steuereinrichtung 3 zugeführt und von dieser als serielle Daten über die Datensignalleitung DATA in das Serien/Parallel-­Schieberegister 6 eingelesen, an dessen Parallelausgängen sie in Form von parallelen Daten anliegen. Durch ein von der Steuereinrichtung 3 auf der Datenübernahmesignalleitung LATCH erzeugtes Datenübernahmesignal werden die parallelen Daten aus dem Serien/Parallel-Schieberegister 6 in die Halteschaltung 4 umgeladen, so daß mit einem von der Steuereinrichtung 3 auf der Ansteuertaktsignalleitung STROBE erzeugten Ansteuertaktsignal die einzelnen Heizelemente R1 ... Rn entsprechend dem in der Halteschaltung 4 zwischengespeicherten Daten mit einem Strom aus der Spannungsquelle 2 beaufschlagt werden. Die Zeiten der Strombeaufschlagung bemessen sich für jedes einzelne Heizelement R1 ... Rn unterschiedlich in Abhängigkeit von dem für dieses Heizelement R1 ... Rn jeweils ermittelten Abkühlungstemperatur­wert TA1 ... TAn; je geringer dieser ermittelte Abkühlungstem­peraturwert TA1 ... TAn ist, umso länger ist die Dauer der Stromimpulsbeaufschlagung des betreffenden Heizelementes R1 ... Rn, so daß alle druckenden Heizelemente R1 ... Rn zum Ende ihrer jeweiligen Stromimpulsbeaufschlagung jeweils annähernd die gleiche Drucktemperatur TD erreichen.
  • Da sich der Thermodruckkopf 1 während seiner Ansteuerung durch Wärmeakkumulation insgesamt aufheizt, ändert sich das Abkühlungs­ verhalten der Heizelemente R1 ... Rn während der Druckdauer. Daher wird in regelmäßigen Zeitabständen die Temperatur des Thermodruckkopfes1 mittels der Temperaturfühlereinrichtung 14 gemessen und der Verlauf der abgespeicherten Abkühlungskurve 19 der Heizelemente R1 ... Rn an die Temperatur des Thermo­druckkopfes angepaßt.

Claims (6)

1. Thermodruckverfahren, bei dem zur zyklischen Ansteuerung von Heizelementen (R1 ... Rn) eines Thermodruckkopfes (1) in jedem Ansteuerzyklus (tA) zunächst die Temperatur (T1 ... Tn) jedes einzelnen Heizelementes (R1 ... Rn) gemessen wird, bevor das betreffende und zum Drucken bestimmte Heizelement (R1 ... Rn) mit einem Stromimpuls (I1 ... In) beaufschlagt wird, dessen Energie in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur (T1 ... Tn) gesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn eines jeden Ansteuerzyklus (tA) eine auf den jeweils vorangegangenen Ansteuerzyklus folgende Abkühlungspause (tM) für alle Heizelemente (R1 ... Rn) vorgesehen ist, während der die Temperaturen (T1 ... Tn) der Heizelemente (R1 ... Rn) nachein­ander gemessen werden, daß aus den so nacheinander erhaltenen Tem­peraturmeßwerten (TM1 ... TMn) und einer in einer Speicher­einrichtung (17) abgelegten charakteristischen Abkühlungskurve (19) der Heizelemente (R1 ... Rn) für alle Heizelemente (R1 ... Rn) jeweils auf einen gemeinsamen Zeitpunkt bezogene Abkühlungstemperaturwerte (TA1 ... TAn) ermittelt werden und daß alle jeweils zum Drucken bestimmten Heizelemente (R1 ... Rn) im Anschluß an die Abkühlungspause (tn) gleichzeitig mit den Stromimpulsen (I1 ... In) beaufschlagt werden, deren jeweilige Impulsdauer individuell für jedes Heizelement (R1 ... Rn) in Abhängigkeit von dem für dieses Heizelement (R1 ... Rn) jeweils ermittelten Abkühlungstemperaturwert (TA1 ... TAn) bemessen ist.
2. Thermodruckverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Temperaturen (T1 ... Tn) der Heizelemente (R1 ... Rn) deren elektrische Widerstände gemessen und mit in einer weiteren Speichereinrichtung (18) abgelegten Widerstands-­Referenzwerten verglichen werden, die bei einer Referenztemperatur einmalig für die Heizelemente (R1 ... Rn) ermittelt worden sind.
3. Thermodruckverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Abkühlungstemperaturwerte (TA1 ... TAn) der jeweils gemessene Temperaturmeßwert (TM1 ... TMn) jedes Heizelements (R1 ... Rn) um einen Abschlagswert (z.B. A2) ver­ringert wird, der aus dem Verlauf der abgespeicherten Abkühlungskurve (19) der Heizelemente (R1 ... Rn) und der jeweiligen Zeitdifferenz zwischen der Temperaturmessung und der nachfolgenden Stromimpulsbeaufschlagung aller Heizelemente (R1 ... Rn) bestimmt wird.
4. Thermodruckverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Thermodruckkopfes (1) im Bereich der Heizelemente (R1 ... Rn) mit einer Temperaturfühlereinrichtung (14) gemessen wird und daß in Abhängigkeit von dieser gemessenen Temperatur der Verlauf der abgespeicherten Abkühlungskurve (19) der Heizelemente (R1 ... Rn) an die Temperatur des Thermodruck­kopfes (1) angepaßt wird.
5. Thermodruckverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Thermodruckkopfes in Abhängigkeit von den in vorangegangenen Ansteuerzyklen gemessenen Temperaturmeß­werten ermittelt wird und daß der Verlauf der abgespeicherten Abkühlungskurve an die so ermittelte Temperatur des Thermo­druckkopfes angepaßt wird.
6. Thermodruckverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einer gruppenweise nacheinander erfolgenden Ansteuerung der Heizelemente mit der Stromimpulsbeaufschlagung der Heizelemente der jeweils aktuell angesteuerten Gruppe zeitgleich die Tempe­raturen der Heizelemente der jeweils nachfolgend anzusteuernden Gruppe gemessen werden.
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