JP3180865U - サーマルプリンターの２線式バス制御装置とシステム - Google Patents

Abstract

【課題】サーマルプリンターの２線式バス制御システムを提供する。
【解決手段】本考案のサーマルプリンターの２線式バス制御装置とシステムは主に２線式バスを介してクロックデータとシリアルデータを含むプロトコルデータを出力するメインコントローラと、２線式バスを介してメインコントローラに接続された少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバを含む。さらに、各サーマルプリントヘッドドライバが、プロトコルデータを受信してデコーディングを行い、第１制御信号、第２制御信号または複数のデコードデータを生成するデコーダと、デコーダに接続され、第１制御信号に基づいて前記デコードデータを複数のレジスタデータとして保存するレジスタと、前記レジスタ及びサーマルプリントヘッドに接続され、第２制御信号に基づいて前記レジスタデータを複数の感熱式データとしてサーマルプリントヘッドに取り込み、データをプリントするＮＡＮＤゲートを含む。
【選択図】図４

Description

本考案はシリアル制御インターフェイスに関し、特に、サーマルプリンターの２線式バス制御装置とシステムに関する。

製造コストが低廉で回路構成が簡単であるという優位性のため、サーミスタ搭載のプリンター装置が急速に使用されるようになった。従来のサーマルプリントヘッドドライバの制御インターフェイスには５種類のインターフェイスがあり、それぞれ（１）ＳＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｐｕｔ Ｄａｔａ、略称ＳＩ）信号：シリアル入力データ、（２）ＣＬＫ信号：シリアル入力データをシフトレジスタに格納する同期クロック、（３）ラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号：シフトレジスタ内容を出力レジスタに格納するラッチ信号、（４）ストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）信号：出力レジスタ内容の出力を制御する信号、（５）ＳＯ（Ｓｅｒｉａｌ Ｏｕｔｐｕｔ Ｄａｔａ、略称ＳＯ）信号：シフトレジスタの上位ビットシリアル出力データである。

次に、図１に示す従来のサーマルプリントヘッドドライバの回路を参照する。Ｎ個のクロック信号のＣＬＫサイクル及び入力データＳＩの到達時、ＳＩは順にＮビットのシフトレジスタ１０（ＳＨＩＦＴ ＲＥＧＩＳＴＥＲ）中に格納される。ラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号がシフトレジスタの内容を直接出力レジスタ１２（ＯＵＴＰＵＴ ＲＥＧＩＳＴＥＲ）中に格納する。この動作を完了した後、シフトレジスタは次の入力データの受信準備をすることができる。これと同時に、出力レジスタ中のデータは、ストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）信号により有効にすることができ、レジスタ中の各ビットデータをＮＡＮＤゲート１４に出力することを許可する。
ビットデータ値が高電位（１）のとき、電流が対応するサーミスタを流れ、この加熱後のサーミスタがプリント媒体上のサーマル材料を溶かして変色させ、必要な文字と図形を生成する。ビットデータ値が低電位（０）のとき、上述の現象は発生しない。
図２にこのインターフェイスの各信号のタイミング図を示す。プリントの点数がＰ＝Ｍ＊Ｎのとき、完了には図３に示すようにＭ個のＮビットサーマルプリントヘッドドライバ（２０、２２、２４、２６）が必要である。相隣する２つのサーマルプリントヘッドドライバのＳＩとＳＯは入力データの転送のため接続されている必要がある。このほか、Ｍ個のストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）信号と１個のラッチ（ＬＡＴＣＨ）で各サーマルプリントヘッドドライバを制御する目的を達する必要がある。

従来技術では、ＳＩ：シリアル入力データ （Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｐｕｔ Ｄａｔａ）とシリアル入力データをシフトレジスタに格納する同期クロックＣＬＫのほかに、Ｍ個のストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）信号と１個のラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号がなければ各サーマルプリントヘッドドライバを制御することはできない。 このため、サーマルプリントヘッドドライバが多くなると、サーマルプリントヘッドドライバとメインコントローラの間のフレキシブルフラットケーブル接続が大幅に増加し、それにより意図せずして製造コストの増加を招いていた。
そこで、大量のケーブル接続をいかに減少するかが従来の課題であった。
これに対し、本考案の主な目的は、サーマルプリンターの２線式バス制御システムを提供することにある。

本考案のサーマルプリンター制御システムは、２線式バス、メインコントローラ、少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバを含む。
メインコントローラは２線式バスを経由してプロトコルデータを出力し、プロトコルデータはクロックデータとシリアルデータを含む。少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバは、各サーマルプリントヘッドドライバが２線式バスを経由してメインコントローラと接続され、かつ各サーマルプリントヘッドドライバが、デコーダ、サーミスタセンサ、複数のレジスタ、複数のＮＡＮＤゲートを含む。デコーダはプロトコルデータを受信してクロックデータとシリアルデータに基づきデコーディングを行い、第１制御信号、第２制御信号または複数のデコードデータを生成する。
複数のレジスタはデコーダに接続され、これらレジスタは第１制御信号に基づいて前記デコードデータを複数のレジスタデータとして保存する。複数のＮＡＮＤゲートは前記レジスタとサーマルプリントヘッドに接続され、前記ＮＡＮＤゲートは第２制御信号に基づいて前記レジスタデータを複数の感熱式データとしてサーマルプリントヘッドに取り込み、データをプリントする。
メインコントローラは各サーマルプリントヘッドドライバ内のサーミスタセンサの抵抗値を読み出すことにより、サーマルプリントヘッド上の異なる所の温度を観測することができる。

本考案の別の形態のサーマルプリンターの２線式バス制御装置は、クロックデータとシリアルデータを含むプロトコルデータを生成するプリンターのメインコントローラに接続され、２線式バスと、少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバを含む。
各サーマルプリントヘッドドライバは２線式バスを経由してプリンターのメインコントローラに接続され、各サーマルプリントヘッドドライバは、デコーダ、サーミスタセンサ、複数のレジスタ、複数のＮＡＮＤゲートを含む。デコーダはクロックデータとシリアルデータに基づきデコーディングを行い、第１制御信号、第２制御信号または少なくとも１つのデコードデータを生成する。
複数のレジスタは第１制御信号に基づき少なくとも１つのデコードデータを少なくとも１つのレジスタデータとして保存する。複数のＮＡＮＤゲートは前記レジスタとサーマルプリントヘッドに接続され、前記ＮＡＮＤゲートは第２制御信号に基づき少なくとも１つのレジスタデータを少なくとも１つの感熱式データとしてサーマルプリントヘッドに取り込み、データをプリントする。
メインコントローラは各サーマルプリントヘッドドライバ内のサーミスタセンサの抵抗値を読み出すことにより、サーマルプリントヘッド上の異なる所の温度を観測することができる。

本考案を採用することによる主要な効果は、プリンターの接続に二線式伝送を採用することで、プリンターの接続コストを減少し、コスト削減ができることである。また、サーミスタセンサを内蔵することで、メインコントローラがより正確に各サーマルプリントヘッドドライバ内の温度データを把握できる。

サーマルプリントヘッドドライバ回路の構成図である。 先行技術のサーマルプリントヘッドドライバインターフェイスのタイミング図である。 先行技術のサーマルプリントヘッドモジュールの構成図である。 本考案の使用後のサーマルプリントヘッドモジュールの構成図である。 本考案のサーマルプリントヘッドドライバインターフェイスのタイミング図である。 本考案のデータ書き込み伝送プロトコルである。 本考案のＬＡＴＣＨ伝送プロトコルである。 本考案のＳＴＲＯＢＥ伝送プロトコルである。 本考案の内部状態データ読み取り伝送プロトコルである。 本考案のデータ書き込み伝送プロトコルシーケンスの例である。 本考案のＬＡＴＣＨ伝送プロトコルシーケンスの例である。 本考案のＳＴＲＯＢＥ伝送プロトコルシーケンスの例である。 本考案の内部状態データ読み取り伝送プロトコルシーケンスの例である。

本考案の目的、特徴、利点をより明確にするため、以下で最良の実施例を挙げ、図面を組み合わせて詳細に説明する。

図４に示すように、本考案の主なサーマルプリンター伝送システムは、２線式バス９０、メインコントローラ１００、少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバ１１０を含む。
メインコントローラ１００はプロトコルデータを出力し、プロトコルデータはクロックデータとシリアルデータを含む。少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバ１１０、２線式バス９０はメインコントローラ１００と接続され、各サーマルプリントヘッドドライバ１１０は、デコーダ１１２を含み、プロトコルデータを受信して、クロックデータとシリアルデータに基づきデコーディングを行い、第１制御信号または第２制御信号或いは複数のデコードデータを生成する。
複数のレジスタ１１４は第１制御信号に基づいて前記デコードデータを前記レジスタ１１４中に保存し、複数のレジスタデータとする。複数のＮＡＮＤゲート１１６が複数のレジスタ１１４とサーマルプリントヘッド１２０に接続され、前記ＮＡＮＤゲート１１６は第２制御信号に基づいて前記レジスタデータを複数の感熱式データとしてサーマルプリントヘッド１２０に取り込み、データをプリントする。

そのうち、サーミスタセンサ１１８はサーマルプリントヘッドドライバ１１０に内蔵される。状況に応じて１つの外付けサーミスタを用いてプリントヘッドの温度をモニタリングするとより効果的かつ正確にサーマルプリントヘッドの異なる所の温度変化をモニタリングできる。
サーミスタセンサ１１８の動作はサーミスタ熱抵抗値読み出しコマンドに基づいて検知した温度データを前記メインコントローラ１００に伝送する。そのうち、温度データは即ちサーミスタ熱抵抗値であり、サーミスタ熱抵抗値が高すぎるときは、適切にプリンターのプリントを停止させ、プリンターの破損を防ぐことができ、サーミスタ熱抵抗値が小さくなってから、再度プリンターを起動してプリントすることができる。

そのうち、デコーダ１１２はさらに複数のシフトレジスタ（図示しない）を含み、コマンドデータに基づき、入力ビットストリームを保存してデコードデータとする。本考案のインターフェイスは２線式バス９０のうちのシリアルデータライン（ＳＩ）とクロックデータライン（ＣＬＫ）二線のみを使用するだけで従来技術の５つの制御インターフェイスの全機能を達成することができる。
従来技術において、モジュールシステムにＮ個のサーマルプリントヘッドドライバ１１０の接続が必要なとき、相隣する２個のサーマルプリントヘッドドライバ１１０のシリアルデータライン（ＳＩ）とシリアル出力データライン（ＳＯ）を相互に接続する必要があり、且つＮ本のストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）信号ラインですべてのサーマルプリントヘッドドライバ１１０の制御を完了しなければならない。しかし、本考案の採用する２線式バス９０の制御インターフェイスでは、サーマルプリントヘッドドライバ１１０をいくつ使用するかを問わず、インターフェイス信号ラインを増加する必要はなく、シリアルデータライン（ＳＩ）とクロックデータライン（ＣＬＫ）の２線を運用するだけですべてのサーマルプリントヘッドドライバ１１０を接続できる。
これにより、回路板のレイアウトを簡略化でき、サーマルプリントヘッドドライバ１１０と回路板の間のワイヤボンディング（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ）数を減少し、メインコントローラ１００からサーマルプリントヘッドドライバ１１０の間のフレキシブルフラットケーブルの使用量も最低まで減らすことができるため、コスト抑制の目的を達することができる。
図５に本考案の２線式バス９０のクロックデータライン（ＣＬＫ）、シリアルデータライン（ＳＩ）のタイミング図を示す。クロックデータライン（ＣＬＫ）中のクロックデータは同期とシリアルデータライン（ＳＩ）中のシリアルデータ読み取りの判断に用いられ、シリアルデータには各伝送プロトコルの内容が記載される。

図４に示すように、サーマルプリントヘッドドライバ１１０には、クロックデータポート（ＣＬＫ Ｐｏｒｔ、略称ＣＬＫＰ）、シリアルデータポート（ＳＩ Ｐｏｒｔ、略称ＳＩＰ）、クロック出力データポート（ＣＬＫＯ Ｐｏｒｔ、略称ＣＬＫＯＰ）、シリアル出力データポート（ＳＯ Ｐｏｒｔ、略称ＳＯＰ）の４つの接続ポートがある。
各サーマルプリントヘッドドライバ１１０のクロックデータポート（ＣＬＫＰ）、シリアルデータポート（ＳＩＰ）を別のサーマルプリントヘッドドライバ１１０のクロック出力データポート（ＣＬＫＯＰ）、シリアル出力データポート（ＳＯＰ）にそれぞれ接続するだけである。図４に示すように、メインコントローラ１００のシリアルデータ（ＳＩ）は２線式バス９０を経由して第１のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ａのシリアルデータポート（ＳＩＰ）に接続され、メインコントローラ１００のクロック出力データ（ＣＬＫ）は２線式バス９０を経由して第１のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ａのクロックデータポート（ＣＬＫＰ）に接続される。
第１のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ａのクロック出力データポート（ＣＬＫＯＰ）は第２のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ｂのクロックデータポート（ＣＬＫＰ）に接続され、サーマルプリントヘッドドライバ１１０ａのシリアル出力データポート（ＳＯＰ）は第２のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ｂのシリアル入力データポート（ＳＩＰ）に接続される。

サーマルプリントヘッドドライバ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ．．．を相互に接続して、サーマルプリントヘッドドライバ間に並列接続を形成し、Ｍ＊Ｎのサーマルプリンターの２線式バス制御システムを完成でき、システムの連結により、シリアルデータとクロックデータを同期して異なるサーマルプリントヘッドドライバ中に伝送することができる。
このため、Ｍ個のＮビットサーマルプリントヘッドは２本の新インターフェイスの信号、即ち、２線式バス９０で接続すればよい。これにより、サーマルプリンターのメインコントローラ１００とサーマルプリントヘッドドライバ１１０の間の制御インターフェイスが大幅に簡素化されるため、従来のサーマルプリントヘッドモジュールにおいて、フレキシブルフラットケーブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃａｂｌｅ、略称ＦＰＣ）の使用量を減少できる。
インターフェイスの簡素化の他、回路基板上のレイアウトも簡素化できる。また回路基板からサーマルプリントヘッドドライバ１１０の間のワイヤボンディング数を減少させることができる。通常、この線材は金ワイヤであるため、製造コストは線材の数量の減少に伴って顕著に減少する。

本考案は４種類の伝送プロトコルを提供してメインコントローラ１００とサーマルプリントヘッドドライバ１１０の間の制御を行う。これら４種類の伝送プロトコルは、（Ｉ） 書き込みデータプロトコル、（ＩＩ） ラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号プロトコル、（ＩＩＩ） ストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）信号プロトコル、（ＩＶ）サーマルプリントヘッドドライバ内の温度状態データ読み取りプロトコルを含む。

図６に示すように、（Ｉ）書き込みデータプロトコルは、主に次の４つの部分から構成される。（１） コマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）：「データ書き込み」コマンドに指定するために使用する。（２）チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）：どのサーマルプリントヘッドドライバにデータの書き込みを実行させるかの指定に使用する。（３）解像度データ（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）：書き込みデータのビット数の指定に使用する。（４）データビットストリーム（Ｄａｔａ Ｂｉｔ Ｓｔｒｅａｍ）：書き込みデータのビットストリームの指定に使用する。

図７に示すように、（ＩＩ）ラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号プロトコルは、主に２つの部分から構成される。（１）コマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）：「ＬＡＴＣＨ」コマンドに指定するために使用する。（２）チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）：どのサーマルプリントヘッドドライバにコマンドを実行させるかの指定に使用する。

図８に示すように、（ＩＩＩ）ストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）信号プロトコルは主に２つの部分から構成される。（１）コマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）：「ＳＴＲＯＢＥ」コマンドに指定するために使用する。（２）チップＩＤフラグデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ Ｆｌａｇ）：どのサーマルプリントヘッドドライバに同時にコマンドを実行させる（ビット１）か停止させる（ビット０）かの指定に使用する。２つの連続したストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）信号プロトコルを使用することにより、この間の時間がストローブ開閉の時間となる。

図９に示すように、（ＩＶ）サーマルプリントヘッドドライバ内状態データ読み取りプロトコルは、主に３つの部分から構成される。（１）コマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）：「データ読み出し」コマンドに指定するために使用する。（２）チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）：どのサーマルプリントヘッドドライバにコマンドを実行させるかの指定に使用する。（３）読み取りデータビットストリーム（Ｒｅａｄ Ｄａｔａ Ｂｉｔ Ｓｔｒｅａｍ）：選定されたサーマルプリントヘッドドライバが送信するデータである。

本考案はコマンドデータが４ビットから構成されると仮定して次の表に定義する。

４ビットのチップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）はどのサーマルプリントヘッドドライバにコマンドを実行させるかの指定に使用する。８ビットの解像度データ（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）はサーマルプリントヘッドドライバ内のビット数の指定に使用する。１２ビットのチップＩＤフラグデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ Ｆｌａｇ）は、各ビットにサーマルプリントヘッドドライバ中のどれを使用するかを選定する。
データビットストリーム（Ｄａｔａ Ｂｉｔ Ｓｔｒｅａｍ）のビット数は解像度データ（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が指定する数である。８ビットの読み取りデータビットストリーム（Ｒｅａｄ Ｄａｔａ Ｂｉｔ Ｓｔｒｅａｍ）はサーミスタセンサの熱抵抗の読み出し値である。ビットの伝送順序は下位ビットから上位ビットの順である。

以下に４つの範例を挙げる。
範例１：図１０はコマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）＝１、チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）＝３、解像度データ（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）＝１９２の例である。

範例２：図１１はコマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）＝２、チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）＝３の例である。

範例３：図１２はコマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）＝３、選定したＣｈｉｐ ＩＤ＝１、２、８、９の例である。

範例４：図１３はコマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）＝４、チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）＝３、読み取った８ビットデータ＝４６の例である。

そのうち、プロトコルデータは以上の４種類の組み合わせのほか、コマンドデータ、チップＩＤデータ、解像度データ、データビットストリーム、チップＩＤフラグデータ、読み取りデータビットストリームの任意の組み合わせから選択できる。

本考案はサーマルプリンターのメインコントローラとサーマルプリントヘッドドライバの間の制御インターフェイスに関するものであり、作動コマンドをこのインターフェイスによりサーマルプリントヘッドドライバに送信し、かつドライバ内の温度状態値を読み取ることもでき、プリントヘッドモジュール回路板の設計を簡素化し、ワイヤボンディング数及びフレキシブルフラットケーブルの使用面積を効果的に減少できるインターフェイス装置である。

１０ シフトレジスタ
１２ 出力レジスタ
１４ ＮＡＮＤゲート
２０ サーマルプリントヘッドドライバ
２２ サーマルプリントヘッドドライバ
２４ サーマルプリントヘッドドライバ
２６ サーマルプリントヘッドドライバ
９０ ２線式バス
１００ メインコントローラ
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ サーマルプリントヘッドドライバ
１１２ デコーダ
１１４ レジスタ
１１６ ＮＡＮＤゲート
１１８ サーミスタセンサ
１２０ サーマルプリントヘッド

本考案はシリアル制御インターフェイスに関し、特に、サーマルプリンターの２線式バス制御装置とシステムに関する。

製造コストが低廉で回路構成が簡単であるという優位性のため、サーミスタ搭載のプリンター装置が急速に使用されるようになった。従来のサーマルプリントヘッドドライバの制御インターフェイスには５種類のインターフェイスがあり、それぞれ（１）ＳＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｐｕｔ Ｄａｔａ、略称ＳＩ）信号：シリアル入力データ、（２）ＣＬＫ信号：シリアル入力データをシフトレジスタに格納する同期クロック、（３）ラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号：シフトレジスタ内容を出力レジスタに格納するラッチ信号、（４）ストローブ（ＳＴ）信号：出力レジスタ内容の出力を制御する信号、（５）ＳＯ（Ｓｅｒｉａｌ Ｏｕｔｐｕｔ Ｄａｔａ、略称ＳＯ）信号：シフトレジスタの上位ビットシリアル出力データである。

次に、図１に示す従来のサーマルプリントヘッドドライバの回路を参照する。Ｎ個のクロック信号のＣＬＫサイクル及び入力データＳＩの到達時、ＳＩは順にＮビットのシフトレジスタ１０（ＳＨＩＦＴ ＲＥＧＩＳＴＥＲ）中に格納される。ラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号がシフトレジスタの内容を直接出力レジスタ１２（ＯＵＴＰＵＴ ＲＥＧＩＳＴＥＲ）中に格納する。この動作を完了した後、シフトレジスタは次の入力データの受信準備をすることができる。これと同時に、出力レジスタ中のデータは、ストローブ（ＳＴ）信号により有効にすることができ、レジスタ中の各ビットデータをＮＡＮＤゲート１４に出力することを許可する。
ビットデータ値が高電位（１）のとき、電流が対応するサーミスタを流れ、この加熱後のサーミスタがプリント媒体上のサーマル材料を溶かして変色させ、必要な文字と図形を生成する。ビットデータ値が低電位（０）のとき、上述の現象は発生しない。
図２にこのインターフェイスの各信号のタイミング図を示す。プリントの点数がＰ＝Ｍ＊Ｎのとき、完了には図３に示すようにＭ個のＮビットサーマルプリントヘッドドライバ（２０、２２、２４、２６）が必要である。相隣する２つのサーマルプリントヘッドドライバのＳＩとＳＯは入力データの転送のため接続されている必要がある。このほか、Ｍ個のストローブ（ＳＴ）信号と１個のラッチ（ＬＡＴＣＨ）で各サーマルプリントヘッドドライバを制御する目的を達する必要がある。

従来技術では、ＳＩ：シリアル入力データ （Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｐｕｔ Ｄａｔａ）とシリアル入力データをシフトレジスタに格納する同期クロックＣＬＫのほかに、Ｍ個のストローブ（ＳＴ）信号と１個のラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号がなければ各サーマルプリントヘッドドライバを制御することはできない。 このため、サーマルプリントヘッドドライバが多くなると、サーマルプリントヘッドドライバとメインコントローラの間のフレキシブルフラットケーブル接続が大幅に増加し、それにより意図せずして製造コストの増加を招いていた。
そこで、大量のケーブル接続をいかに減少するかが従来の課題であった。
これに対し、本考案の主な目的は、サーマルプリンターの２線式バス制御システムを提供することにある。

本考案のサーマルプリンター制御システムは、２線式バス、メインコントローラ、少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバを含む。
メインコントローラは２線式バスを経由してプロトコルデータを出力し、プロトコルデータはクロックデータとシリアルデータを含む。少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバは、各サーマルプリントヘッドドライバが２線式バスを経由してメインコントローラと接続され、かつ各サーマルプリントヘッドドライバが、デコーダ、サーミスタセンサ、複数のレジスタ、複数のＮＡＮＤゲートを含む。デコーダはプロトコルデータを受信してクロックデータとシリアルデータに基づきデコーディングを行い、第１制御信号、第２制御信号または複数のデコードデータを生成する。
複数のレジスタはデコーダに接続され、これらレジスタは第１制御信号に基づいて前記デコードデータを複数のレジスタデータとして保存する。複数のＮＡＮＤゲートは前記レジスタとサーマルプリントヘッドに接続され、前記ＮＡＮＤゲートは第２制御信号に基づいて前記レジスタデータを複数の感熱式データとしてサーマルプリントヘッドに取り込み、データをプリントする。
メインコントローラは各サーマルプリントヘッドドライバ内のサーミスタセンサの抵抗値を読み出すことにより、サーマルプリントヘッド上の異なる所の温度を観測することができる。

本考案の別の形態のサーマルプリンターの２線式バス制御装置は、クロックデータとシリアルデータを含むプロトコルデータを生成するプリンターのメインコントローラに接続され、２線式バスと、少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバを含む。
各サーマルプリントヘッドドライバは２線式バスを経由してプリンターのメインコントローラに接続され、各サーマルプリントヘッドドライバは、デコーダ、サーミスタセンサ、複数のレジスタ、複数のＮＡＮＤゲートを含む。デコーダはクロックデータとシリアルデータに基づきデコーディングを行い、第１制御信号、第２制御信号または少なくとも１つのデコードデータを生成する。
複数のレジスタは第１制御信号に基づき少なくとも１つのデコードデータを少なくとも１つのレジスタデータとして保存する。複数のＮＡＮＤゲートは前記レジスタとサーマルプリントヘッドに接続され、前記ＮＡＮＤゲートは第２制御信号に基づき少なくとも１つのレジスタデータを少なくとも１つの感熱式データとしてサーマルプリントヘッドに取り込み、データをプリントする。
メインコントローラは各サーマルプリントヘッドドライバ内のサーミスタセンサの抵抗値を読み出すことにより、サーマルプリントヘッド上の異なる所の温度を観測することができる。

本考案を採用することによる主要な効果は、プリンターの接続に二線式伝送を採用することで、プリンターの接続コストを減少し、コスト削減ができることである。また、サーミスタセンサを内蔵することで、メインコントローラがより正確に各サーマルプリントヘッドドライバ内の温度データを把握できる。

サーマルプリントヘッドドライバ回路の構成図である。 先行技術のサーマルプリントヘッドドライバインターフェイスのタイミング図である。 先行技術のサーマルプリントヘッドモジュールの構成図である。 本考案の使用後のサーマルプリントヘッドモジュールの構成図である。 本考案のサーマルプリントヘッドドライバインターフェイスのタイミング図である。 本考案のデータ書き込み伝送プロトコルである。 本考案のＬＡＴＣＨ伝送プロトコルである。 本考案のＳＴ伝送プロトコルである。 本考案の内部状態データ読み取り伝送プロトコルである。 本考案のデータ書き込み伝送プロトコルシーケンスの例である。 本考案のＬＡＴＣＨ伝送プロトコルシーケンスの例である。 本考案のＳＴ伝送プロトコルシーケンスの例である。 本考案の内部状態データ読み取り伝送プロトコルシーケンスの例である。

本考案の目的、特徴、利点をより明確にするため、以下で最良の実施例を挙げ、図面を組み合わせて詳細に説明する。

図４に示すように、本考案の主なサーマルプリンター伝送システムは、２線式バス９０、メインコントローラ１００、少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバ１１０を含む。
メインコントローラ１００はプロトコルデータを出力し、プロトコルデータはクロックデータとシリアルデータを含む。少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバ１１０、２線式バス９０はメインコントローラ１００と接続され、各サーマルプリントヘッドドライバ１１０は、デコーダ１１２を含み、プロトコルデータを受信して、クロックデータとシリアルデータに基づきデコーディングを行い、第１制御信号または第２制御信号或いは複数のデコードデータを生成する。
複数のレジスタ１１４は第１制御信号に基づいて前記デコードデータを前記レジスタ１１４中に保存し、複数のレジスタデータとする。複数のＮＡＮＤゲート１１６が複数のレジスタ１１４とサーマルプリントヘッド１２０に接続され、前記ＮＡＮＤゲート１１６は第２制御信号に基づいて前記レジスタデータを複数の感熱式データとしてサーマルプリントヘッド１２０に取り込み、データをプリントする。

そのうち、サーミスタセンサ１１８はサーマルプリントヘッドドライバ１１０に内蔵される。状況に応じて１つの外付けサーミスタを用いてプリントヘッドの温度をモニタリングするとより効果的かつ正確にサーマルプリントヘッドの異なる所の温度変化をモニタリングできる。
サーミスタセンサ１１８の動作はサーミスタ熱抵抗値読み出しコマンドに基づいて検知した温度データを前記メインコントローラ１００に伝送する。そのうち、温度データは即ちサーミスタ熱抵抗値であり、サーミスタ熱抵抗値が高すぎるときは、適切にプリンターのプリントを停止させ、プリンターの破損を防ぐことができ、サーミスタ熱抵抗値が小さくなってから、再度プリンターを起動してプリントすることができる。

そのうち、デコーダ１１２はさらに複数のシフトレジスタ（図示しない）を含み、コマンドデータに基づき、入力ビットストリームを保存してデコードデータとする。本考案のインターフェイスは２線式バス９０のうちのシリアルデータライン（ＳＩ）とクロックデータライン（ＣＬＫ）二線のみを使用するだけで従来技術の５つの制御インターフェイスの全機能を達成することができる。
従来技術において、モジュールシステムにＮ個のサーマルプリントヘッドドライバ１１０の接続が必要なとき、相隣する２個のサーマルプリントヘッドドライバ１１０のシリアルデータライン（ＳＩ）とシリアル出力データライン（ＳＯ）を相互に接続する必要があり、且つＮ本のストローブ（ＳＴ）信号ラインですべてのサーマルプリントヘッドドライバ１１０の制御を完了しなければならない。しかし、本考案の採用する２線式バス９０の制御インターフェイスでは、サーマルプリントヘッドドライバ１１０をいくつ使用するかを問わず、インターフェイス信号ラインを増加する必要はなく、シリアルデータライン（ＳＩ）とクロックデータライン（ＣＬＫ）の２線を運用するだけですべてのサーマルプリントヘッドドライバ１１０を接続できる。
これにより、回路板のレイアウトを簡略化でき、サーマルプリントヘッドドライバ１１０と回路板の間のワイヤボンディング（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ）数を減少し、メインコントローラ１００からサーマルプリントヘッドドライバ１１０の間のフレキシブルフラットケーブルの使用量も最低まで減らすことができるため、コスト抑制の目的を達することができる。
図５に本考案の２線式バス９０のクロックデータライン（ＣＬＫ）、シリアルデータライン（ＳＩ）のタイミング図を示す。クロックデータライン（ＣＬＫ）中のクロックデータは同期とシリアルデータライン（ＳＩ）中のシリアルデータ読み取りの判断に用いられ、シリアルデータには各伝送プロトコルの内容が記載される。

図４に示すように、サーマルプリントヘッドドライバ１１０には、クロックデータポート（ＣＬＫ Ｐｏｒｔ、略称ＣＬＫＰ）、シリアルデータポート（ＳＩ Ｐｏｒｔ、略称ＳＩＰ）、クロック出力データポート（ＣＬＫＯ Ｐｏｒｔ、略称ＣＬＫＯＰ）、シリアル出力データポート（ＳＯ Ｐｏｒｔ、略称ＳＯＰ）の４つの接続ポートがある。
各サーマルプリントヘッドドライバ１１０のクロックデータポート（ＣＬＫＰ）、シリアルデータポート（ＳＩＰ）を別のサーマルプリントヘッドドライバ１１０のクロック出力データポート（ＣＬＫＯＰ）、シリアル出力データポート（ＳＯＰ）にそれぞれ接続するだけである。図４に示すように、メインコントローラ１００のシリアルデータ（ＳＩ）は２線式バス９０を経由して第１のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ａのシリアルデータポート（ＳＩＰ）に接続され、メインコントローラ１００のクロック出力データ（ＣＬＫ）は２線式バス９０を経由して第１のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ａのクロックデータポート（ＣＬＫＰ）に接続される。
第１のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ａのクロック出力データポート（ＣＬＫＯＰ）は第２のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ｂのクロックデータポート（ＣＬＫＰ）に接続され、サーマルプリントヘッドドライバ１１０ａのシリアル出力データポート（ＳＯＰ）は第２のサーマルプリントヘッドドライバ１１０ｂのシリアル入力データポート（ＳＩＰ）に接続される。

サーマルプリントヘッドドライバ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ．．．を相互に接続して、サーマルプリントヘッドドライバ間に並列接続を形成し、Ｍ＊Ｎのサーマルプリンターの２線式バス制御システムを完成でき、システムの連結により、シリアルデータとクロックデータを同期して異なるサーマルプリントヘッドドライバ中に伝送することができる。
このため、Ｍ個のＮビットサーマルプリントヘッドは２本の新インターフェイスの信号、即ち、２線式バス９０で接続すればよい。これにより、サーマルプリンターのメインコントローラ１００とサーマルプリントヘッドドライバ１１０の間の制御インターフェイスが大幅に簡素化されるため、従来のサーマルプリントヘッドモジュールにおいて、フレキシブルフラットケーブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃａｂｌｅ、略称ＦＰＣ）の使用量を減少できる。
インターフェイスの簡素化の他、回路基板上のレイアウトも簡素化できる。また回路基板からサーマルプリントヘッドドライバ１１０の間のワイヤボンディング数を減少させることができる。通常、この線材は金ワイヤであるため、製造コストは線材の数量の減少に伴って顕著に減少する。

本考案は４種類の伝送プロトコルを提供してメインコントローラ１００とサーマルプリントヘッドドライバ１１０の間の制御を行う。これら４種類の伝送プロトコルは、（Ｉ） 書き込みデータプロトコル、（ＩＩ） ラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号プロトコル、（ＩＩＩ） ストローブ（ＳＴ）信号プロトコル、（ＩＶ）サーマルプリントヘッドドライバ内の温度状態データ読み取りプロトコルを含む。

図６に示すように、（Ｉ）書き込みデータプロトコルは、主に次の４つの部分から構成される。（１） コマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）：「データ書き込み」コマンドに指定するために使用する。（２）チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）：どのサーマルプリントヘッドドライバにデータの書き込みを実行させるかの指定に使用する。（３）解像度データ（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）：書き込みデータのビット数の指定に使用する。（４）データビットストリーム（Ｄａｔａ Ｂｉｔ Ｓｔｒｅａｍ）：書き込みデータのビットストリームの指定に使用する。

図７に示すように、（ＩＩ）ラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号プロトコルは、主に２つの部分から構成される。（１）コマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）：「ＬＡＴＣＨ」コマンドに指定するために使用する。（２）チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）：どのサーマルプリントヘッドドライバにコマンドを実行させるかの指定に使用する。

図８に示すように、（ＩＩＩ）ストローブ（ＳＴ）信号プロトコルは主に２つの部分から構成される。（１）コマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）：「ＳＴ」コマンドに指定するために使用する。（２）チップＩＤフラグデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ Ｆｌａｇ）：どのサーマルプリントヘッドドライバに同時にコマンドを実行させる（ビット１）か停止させる（ビット０）かの指定に使用する。２つの連続したストローブ（ＳＴ）信号プロトコルを使用することにより、この間の時間がストローブ開閉の時間となる。

図９に示すように、（ＩＶ）サーマルプリントヘッドドライバ内状態データ読み取りプロトコルは、主に３つの部分から構成される。（１）コマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）：「データ読み出し」コマンドに指定するために使用する。（２）チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）：どのサーマルプリントヘッドドライバにコマンドを実行させるかの指定に使用する。（３）読み取りデータビットストリーム（Ｒｅａｄ Ｄａｔａ Ｂｉｔ Ｓｔｒｅａｍ）：選定されたサーマルプリントヘッドドライバが送信するデータである。

本考案はコマンドデータが４ビットから構成されると仮定して次の表に定義する。

４ビットのチップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）はどのサーマルプリントヘッドドライバにコマンドを実行させるかの指定に使用する。８ビットの解像度データ（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）はサーマルプリントヘッドドライバ内のビット数の指定に使用する。１２ビットのチップＩＤフラグデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ Ｆｌａｇ）は、各ビットにサーマルプリントヘッドドライバ中のどれを使用するかを選定する。
データビットストリーム（Ｄａｔａ Ｂｉｔ Ｓｔｒｅａｍ）のビット数は解像度データ（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が指定する数である。８ビットの読み取りデータビットストリーム（Ｒｅａｄ Ｄａｔａ Ｂｉｔ Ｓｔｒｅａｍ）はサーミスタセンサの熱抵抗の読み出し値である。ビットの伝送順序は下位ビットから上位ビットの順である。

以下に４つの範例を挙げる。
範例１：図１０はコマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）＝１、チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）＝３、解像度データ（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）＝１９２の例である。

範例２：図１１はコマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）＝２、チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）＝３の例である。

範例３：図１２はコマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）＝３、選定したＣｈｉｐ ＩＤ＝１、２、８、９の例である。

範例４：図１３はコマンドデータ（Ｃｏｍｍａｎｄ）＝４、チップＩＤデータ（Ｃｈｉｐ ＩＤ）＝３、読み取った８ビットデータ＝４６の例である。

そのうち、プロトコルデータは以上の４種類の組み合わせのほか、コマンドデータ、チップＩＤデータ、解像度データ、データビットストリーム、チップＩＤフラグデータ、読み取りデータビットストリームの任意の組み合わせから選択できる。

本考案はサーマルプリンターのメインコントローラとサーマルプリントヘッドドライバの間の制御インターフェイスに関するものであり、作動コマンドをこのインターフェイスによりサーマルプリントヘッドドライバに送信し、かつドライバ内の温度状態値を読み取ることもでき、プリントヘッドモジュール回路板の設計を簡素化し、ワイヤボンディング数及びフレキシブルフラットケーブルの使用面積を効果的に減少できるインターフェイス装置である。

１０ シフトレジスタ
１２ 出力レジスタ
１４ ＮＡＮＤゲート
２０ サーマルプリントヘッドドライバ
２２ サーマルプリントヘッドドライバ
２４ サーマルプリントヘッドドライバ
２６ サーマルプリントヘッドドライバ
９０ ２線式バス
１００ メインコントローラ
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ サーマルプリントヘッドドライバ
１１２ デコーダ
１１４ レジスタ
１１６ ＮＡＮＤゲート
１１８ サーミスタセンサ
１２０ サーマルプリントヘッド

Claims (15)

1. サーマルプリンターの２線式バス制御システムであって、
   ２線式バスと、
   前記２線式バスを介してクロックデータとシリアルデータを含むプロトコルデータを出力するメインコントローラと、
   前記２線式バスを介して前記メインコントローラに接続された少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバと、を含み、
   かつ前記各サーマルプリントヘッドドライバが、
   前記プロトコルデータを受信し、前記クロックデータと前記シリアルデータに基づいてデコーディングを行い、第１制御信号、第２制御信号または複数のデコードデータを生成するデコーダと、
   前記デコーダに接続され、前記第１制御信号に基づいて前記デコードデータを複数のレジスタデータとして保存する複数のレジスタと、
   前記レジスタと前記サーマルプリントヘッドの１つに接続され、前記第２制御信号に基づいて前記レジスタデータを複数の感熱式データとして前記サーマルプリントヘッドにストローブし、データをプリントさせる複数のＮＡＮＤゲートと、
   を含むことを特徴とする、サーマルプリンターの２線式バス制御システム。
2. 前記プロトコルデータが、書き込みデータプロトコル、ラッチ（ＬＡＴＣＨ）信号プロトコル、ストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）信号プロトコル、サーマルプリントヘッドドライバ内の状態データ読み取りプロトコルから選択されることを特徴とする、請求項１に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
3. 前記書き込みデータプロトコルが、コマンドデータ、チップＩＤデータ、解像度データ、データビットストリームを含むことを特徴とする、請求項２に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
4. 前記ラッチ信号プロトコルが、コマンドデータとチップＩＤデータを含むことを特徴とする、請求項２に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
5. 前記ストローブ信号プロトコルが、コマンドデータとチップＩＤフラグデータを含むことを特徴とする、請求項２に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
6. 前記サーマルプリントヘッドドライバ内の状態データ読み取りプロトコルが、コマンドデータ、チップＩＤデータ、読み取りデータビットストリームを含むことを特徴とする、請求項２に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
7. 前記プロトコルデータが、コマンドデータ、チップＩＤデータ、解像度データ、データビットストリーム、チップＩＤフラグデータ、読み取りデータビットストリームの組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項１に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
8. 前記コマンドデータが、入力ビットストリームをシフトレジスタに格納するコマンド、シフトレジスタ内容を出力レジスタに直接格納するコマンド、出力レジスタ中の各ビットデータの駆動を許可するコマンド、サーミスタ熱抵抗値読み出しコマンドから選択されることを特徴とする、請求項７に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
9. 前記デコーダがさらに、前記入力ビットストリームをシフトレジスタに格納するコマンドに基づいて前記デコーダが伝送する入力ビットストリームを前記デコードデータとして保存する複数のシフトレジスタを含むことを特徴とする、請求項８に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
10. 前記各サーマルプリントヘッドドライバがさらに、前記デコーダに接続され、前記サーミスタ熱抵抗値読み出しコマンドに基づいて温度データを前記メインコントローラに伝送するサーミスタセンサを含むことを特徴とする、請求項８に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
11. 前記各サーマルプリントヘッドドライバが、クロックデータポート、シリアルデータポート、クロック出力データポート、シリアル出力データポートを含み、前記各サーマルプリントヘッドドライバの前記クロックデータポートが別の前記サーマルプリントヘッドドライバの前記クロック出力データポートに接続され、かつ前記シリアルデータポートが別の前記サーマルプリントヘッドドライバの前記シリアル出力データポートに接続されて、相互に並列接続されることを特徴とする、請求項１に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御システム。
12. サーマルプリンターの２線式バス制御装置であって、
    プリンターのメインコントローラに接続され、
    前記プリンターのメインコントローラがプロトコルデータを生成し、
    かつ前記プロトコルデータがクロックデータとシリアルデータを含み、
    ２線式バスと、
    各前記サーマルプリントヘッドドライバが前記２線式バスを介して前記プリンターのメインコントローラに接続された少なくとも１つのサーマルプリントヘッドドライバを含み、
    前記各サーマルプリントヘッドドライバが、
    前記クロックデータと前記シリアルデータに基づきデコーディングを行い、第１制御信号、第２制御信号または少なくとも１つのデコードデータを生成するデコーダと、
    前記デコーダに接続され、前記第１制御信号に基づいて前記少なくとも１つのデコードデータを少なくとも１つのレジスタデータとして保存する複数のレジスタと、
    前記レジスタと前記サーマルプリントヘッドに接続され、前記第２制御信号に基づいて前記少なくとも１つのレジスタデータを少なくとも１つの感熱式データとして前記サーマルプリントヘッドに取り込み、データをプリントする複数のＮＡＮＤゲートを含むことを特徴とする、
    サーマルプリンターの２線式バス制御装置。
13. 前記デコーダがさらに、入力ビットストリームをシフトレジスタに格納するコマンドに基づいて、前記デコーダが伝送する前記入力ビットストリームを前記デコードデータとして保存する複数のシフトレジスタを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御装置。
14. 前記各サーマルプリントヘッドドライバがさらに、前記デコーダに接続され、サーミスタ熱抵抗値読み出しコマンドに基づいて温度データを前記メインコントローラに伝送するサーミスタセンサを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御装置。
15. 前記各サーマルプリントヘッドドライバが、クロックデータポート、シリアルデータポート、クロック出力データポート、シリアル出力データポートを含み、各前記サーマルプリントヘッドドライバの前記クロックデータポートが別の前記サーマルプリントヘッドドライバの前記クロック出力データポートに接続され、かつ前記シリアルデータポートが別の前記サーマルプリントヘッドドライバの前記シリアル出力データポートに接続されて、相互に並列接続されることを特徴とする、請求項１２に記載のサーマルプリンターの２線式バス制御装置。

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