SE466591B - Termotryckhuvud med stegvis styrd stroem vid till- och fraanslag - Google Patents

Description

con 466 591 2' Det är känt att vid termotryckhuvuden av aktuellt slag använda sig av gruppvis strömtillförsel eller gruppvis aktivering av tryckmotstånden.

Härvid krävs dock ett flertal extra kontaktytor hos termotryckhuvudet, vilket innebär en komplikation och en kostnadsökning samt en sänkning av tillförlitligheten hos det system i vilket termotryckhuvudet ingår.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen avser att åstadkomma ett termotryckhuvud av inledningsvis angivet slag, med vars hjälp en kraftig reduktion av brantheten hos mat- ningsströmpulsernas flanker erhålles och därmed en kraftig reduktion av de av matningsströmpulserna orsakade störningarna. Uppfinningen avser vidare att åstadkomma ett termotryckhuvud, vilket erfordrar endast ett minimalt antal kontaktytor för tillförande av matningsström till motstånden och av styrsignaler.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bi- fogade figurer 1-6. Fig la visar ett termotryckhuvud enligt uppfinningen.

Fig lb visar i detalj hur tryckmotstånden är anordnade efter varandra vid ett termotryckhuvud enligt fig la. Fig 2 visar i form av ett blockdiagram ett kopplingsschema för termotryckhuvudet i fig la. Fig 3 visar en av de 13 styrkretsarna hos termotryckhuvudet. Fig 4 visar mera i detalj styr- kretsen för ett av tryckmotstånden. Fig 5 visar som funktion av tiden vissa i termotryckhuvudet förekommande signaler samt matningsströmmen till tryckhuvudet. Fig 6 visar ett exempel på hur den i fig 4 visade fördröj- ningskretsen kan vara utformad.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Fig la visar ett exempel på ett termotryckhuvud enligt uppfinningen. På ett substrat 1 i form av en rektangulär platta av isolerande material är anordnade en rad tryckmotstånd R, en uppsättning styrkretsar A1-A13 samt kontaktorgan K med ett flertal kontaktytor för tillförande av styrsignaler och matningsström till tryckhuvudet. På substratet är vidare anordnade erforderliga elektriska förbindningar mellan de på substratet anordnade enheterna. Dessa förbindningar är dock för enkelhets skull icke visade i figuren. 466 S91 Tryckmotstånden R innefattar 416 små motståndsfläckar R1, R2 ... R416.

Dessa är anordnade bredvid varandra utefter en rät linje på det i fig lb visade sättet. Tryckmotstånden kan lämpligen vara utförda i tjockfilms- teknik eller tunnfilmsteknik och ha den i fig lb visade kvadratiska formen med en sida på exempelvis 0,25 mm.

För styrning av tryckmotstånden är 13 styrkretsar A1, A2 ... A13 anordnade på substratet. Dessa utgörs av kiselchips, dvs på konventionellt sätt tillverkade integrerade kretsar, vilka är anbringade på substratet 1.

Styrkretsarna är sinsemellan identiska, och varje styrkrets är ansluten till och styr 32 tryckmotstånd.

Fig 2 visar 3 av de 13 styrkretsarna, nämligen A1, A2 och A13. Kretsen A1 är ansluten till och styr motstånden R1-B32, kretsen A2 är ansluten till motstånden B33-R64, och kretsen A13 är ansluten till motstånden R385-R416.

Den ena änden hos varje tryckmotstånd är ansluten till en matningsspänning U, vilken tillförs tryckhuvudet via en av kontaktytorna K. Den till termo- tryckhuvudet flytande matningsströmmen betecknas med I. Den andra änden hos varje motstånd är ansluten till en av styrkretsarna. Denna ände hos motståndet hålls normalt av styrkretsen på en potential som är lika med matningsspänningen U, och ingen ström flyter då genom motståndet. När ett motstånd skall aktiveras läggs dess till styrkretsen anslutna ände på exempelvis potentialen 0 V under en viss tid, och en strömpuls för upp- värmning av motståndet kommer då att genomflyta detta.

Till tryckhuvudet matas via en av kontaktytorna K en signal DATA som defi- nierar vilka av tryckmotstånden som skall aktiveras vid ett visst till- fälle. Denna information består av ett digitalt ord i serieform med 416 bitar, en för vart och ett av tryckmotstånden. Styrkretsarna innehåller på det sätt som nedan närmare skall beskrivas enheter som tillsammans bildar ett skiftregister på 416 bitar. Vid inläsandet av det nämnda ordet till tryckhuvudet skiftas informationen successivt vidare från styrkretsen A1 till styrkretsen A2 osv till dess att alla 416 bitarna skiftats in till styrkretsarna. Varje styrkrets innehåller då information som definierar vilka motstånd som skall aktiveras av de 32 till styrkretsen anslutna mot- stånden. Den information som skiftas från styrkretsen A1 till kretsen A2 betecknas i figuren med D33, den information som skiftas vidare från kretsen A2 med D65 osv, samt den till den sista styrkretsen A13 skiftade informationen med D385. Inläsningen av den nu nämnda informationen styrs nu. '4se 591 ” av klockpulser CL, vilka tillförs termotryckhuvudet. Efter inläsningen av informationen lagras denna i varje styrkrets in i hållkretsar, vilket ini- tieras av en tryckhuvudet tillförd puls LO. Därefter aktiveras de utvalda tryckmotstånden med hjälp av en styrpuls STB som har en varaktighet lika med den önskade uppvärmningstiden av motstånden.

Informationen och styrsignalerna till tryckhuvudet kan på i och för sig känt sätt genereras av en lämplig digital utrustning, exempelvis en mikro- processor.

Fig 3 visar mera i detalj utformningen av en av de 13 styrkretsarna, nämligen kretsen A1. Denna består av 32 likadana enheter Bl-B32, en för vart och ett av de till styrkretsen anslutna motstånden R1-B32. På mot- svarande sätt som i fig 2 visar fig 3 hur ordet DATA skiftas vidare mellan de 32 enheterna i styrkretsen. Från enheten Bl skiftas informationen D2 vidare till enheten B2, från denna enhet skiftas informationen D3 vidare till enheten B3 osv. De 32 enheterna i styrkretsen innehåller organ som lagrar de 32 första bitarna av det informationsord som definierar de tryckmotstånd som skall aktiveras. När hela dataordet är inlåst till termotryckhuvudet innehåller var och en av enheterna Bl-B32 en binär siffra som anger om tillhörande tryckmotstånd skall värmas upp eller inte.

Pulserna CL och LO tillförs alla de i fig 3 visade enheterna. Styrpulsen STR tillförs endast den första enheten Bl. Som nedan närmare skall beskri- vas fördröjs styrpulsen STB i enheten B1 en förutbestämd tid, och den så- lunda fördröjda pulsen STR2 tillförs enheten B2. I denna enhet fördröjs den mottagna pulsen lika mycket som i enheten Bl och den ytterligare för- dröjda pulsen STR3 tillförs enheten B3 osv. Enheten B32 erhåller alltså till slut den 31 gånger fördröjda styrpulsen STR32.

Fig 4 visar uppbyggnaden av en av enheterna B1-B32 i fig 3. Enheten är ansluten till och styr tryckmotståndet Ri. Styrinformation Di tillförs vid inläsningen av det ovan nämnda dataordet bit för bit en kanttriggad bi- stabil vippa Ei. Vid varje mottagen klockpuls CL omställs vippans utgångs- signal till likhet med ingångssignalen och tillförs i form av en signal Di+1 den motsvarande bistabila vippan Ei+1 hos nästa enhet. Efter 416 klockpulser har hela dataordet skiftats in i det skiftregister som bildas av de i tryckhuvudet ingående 416 bistabila vipporna El-E416. Utsignalen från vippan Ei tillförs även en ytterligare nivâtriggad bistabil vippa Fi. 4665 591 När hela ordet lästs in i det ovannämnda skiftregistret mottar tryckhuvu- det en puls LO, vilken tillförs vippan Fi och ställer om denna i enlighet med vippans insignal. Vippans Fi utsignal tillförs en OCH-krets Gi till- sammans med den styrpuls STRi som tillförs enheten i fråga. Styrpulsen är normalt en logisk nolla, vilket medför att OCH-kretsens utsignal normalt är en logisk etta, varvid OCH-kretsens utsignal är "hög" och ingen ström flyter genom motståndet Ri. Under den önskade uppvärmningstiden för de utvalda tryckmotstånden är styrpulsen STRi en logisk etta. För varje ut- valt motstånd innehåller signalen DATA en logisk etta, vilken efter inläs- ningen ligger lagrad i vippan Fi. När styrpulsen STRi övergår från en logisk nolla till en logisk etta övergår för de utvalda motstånden OCH-kretsens Gi utsignal från en logisk etta till en logisk nolla, och de utvalda motstånden genomflyts av ström under varaktigheten av styrpulsen STRi. För de icke utvalda motstånden innehåller informationen DATA logiska nollor, utsignalen från vippan Fi för ett sådant motstånd är en logisk nolla, OCH-kretsens Gi utsignal är en logisk etta, och ingen ström genom- flyter motståndet. ' Den i fig Ä visade kretsen innehåller även en fördröjningskrets Hi som fördröjer såväl till- som frånslag hos den till fördröjningskretsen in- kommande styrpulsen STRi med tiden tf. Fördröjningskretsens utsignal STRi+l utgörs alltså av en lika lång styrpuls som den inkommande styr- pulsen STRi men fördröjd tiden tf i förhållande till denna.

Fig 5 visar som funktion av tiden de till termotryckhuvudet inkommande pulserna CL, LO och STR, den styrpuls STR2 som definierar motståndets R2 uppvärmningstid, styrpulsen STR32 för motståndet B32, samt den totala strömmen I från matningsströmkällan.

Vid tidpunkten tl börjar inläsningen av DATA till tryckhuvudet, och efter 416 klockpulser CL är inläsningen färdig och de binära siffror som defi- nierar de utvalda tryckmotstånden ligger lagrade i vipporna Ei. Den sista av de 416 klockpulserna inträffar vid tiden t2. Därefter mottar tryck- huvudet en puls LO vid tiden t3, varvid den i vipporna Ei lagrade infor- mationen förs över till vipporna Fi. Därefter kan, om så önskas, omedel- bart en ny inläsning av DATA till vipporna Ei påbörjas. När vipporna Fi är inställda mottar termotryckhuvudet den puls STB som definierar uppvärm- ningstiden för de utvalda motstånden. Denna styrsignal börjar vid tid- punkten t4 och avslutas vid tidpunkten t7. Uppvärmningen av det första '4e6 591 5 motståndet (Bl, B33, B65 osv) i den till varje styrkrets (A1, A2 ... A13) hörande gruppen av 32 motstånd påbörjas alltså vid tidpunkten t4 och avslutas vid tidpunkten t7. Vid tidpunkten t5 avger enheten B1 (se fig 3) styrsignalen STR2 till enheten B2. Härvid slås motstånd nr 2 i varje grupp (R2, RSH, R66 osv) till under förutsättning att respektive motstånd är utvalt. Förloppet fortsätter på motsvarande sätt med successivt tillslag av fler och fler tryckmotstånd. Vid tidpunkten t6 avges styrsignalen STR32 till den sista enheten i varje grupp. Härvid gäller att t5=t4+cf och c6=t4+31-1;f Matningsströmmen I till tryckhuvudet kommer att växa stegvis i 32 steg upp till sitt maximala värde, vilket uppnås vid t = t6. På motsvarande sätt kommer matningsströmmen att minska i 32 steg mellan t = t7 och t = t9.

Vid det ovan beskrivna tryckhuvudet kan exempelvis fördröjningstiden tf vara 0,2 ys. Längden hos styrpulserna STRi bör då vara minst 6,4 ps (32 - 0,2 ps). Den är i den i fig 5 visade tillämpningen längre, varvid ett intervall t6-t7 med konstant matningsström erhålles. Med denna teknik kan fördröjningstiden tf anpassas på sådant sätt att en lämplig flank- branthet erhålles, varigenom störningar och elektromagnetisk strålning kan minimeras.

Fördröjningskretsarna Hi kan lämpligen utformas på det i fig 6 visade sättet. Varje fördröjningskrets uppbyggs av två inverterare, IN1 och IN2.

Den styrsignal STRi som skall fördröjas tillförs inverteraren IN1, och den fördröjda styrsignalen STRi+1 erhålles som utgångssignal från inverteraren IN2. Fördröjningstiden blir den sammanlagda fördröjningstiden hos de båda inverterarna. Denna fördröjningstid kan justeras beroende på förhållandet mellan de två inverterarnas strömdrivningsförmåga.

Med hjälp av tryckhuvudet enligt uppfinningen erhålles en kontrollerad och låg flankbranthet hos matningsströmmen, såväl vid tillslag som vid från- slag. Termotryckhuvudet ger därmed på ett enkelt och fördelaktigt sätt en mycket väsentlig sänkning av de av matningsströmpulserna orsakade stör-

Claims (4)

7 4616» 591 ningarna. Som framgår av ovanstående beskrivning erfordras vidare vid ett termotryckhuvud enligt uppfinningen endast ett minimalt antal kontaktytor för tillförande av styrsignaler och matningsström, vilket medför en lägre kostnad och högre tillförlitlighet hos kontakteringsorganen. Det ovan beskrivna utföringsexemplet är endast ett av många möjliga sätt för utformande av ett termotryckhuvud enligt uppfinningen. De på tryck- huvudet anbringade styrkretsarna kan sålunda utformas på ett stort antal andra sätt under bibehållande av funktionen enligt uppfinningen. Likaså kan givetvis antalet styrkretsar vara ett annat än det ovan beskrivna (13), och detta gäller även antalet tryckmotstånd (416). Vidare kan ett tryckhuvud enligt uppfinningen innehålla ytterligare styrkretsar som påverkar snittet mellan termotryckhuvud och styrande digital utrustning. Dessa ytterligare styrkretsar förändrar dock ej det stegvis kontrollerade till- och frånslaget av tryckmotstånd enligt uppfinningen. I det ovan beskrivna exemplet har vidare tryckhuvudet en enda rad med utefter varand- ra anordnade tryckmotstånd, men uppfinningen är givetvis tillämpbar även på sådana tryckhuvuden som har ett flertal parallella rader tryckmotstånd för samtidig generering av en punktmatris. PATENTKRAV

1. Termotryckhuvud, innefattande ett substrat (1) med ett flertal på substratet anordnade tryckmotstånd (R1-R4l6) anordnade för selektiv elektrisk uppvärmning, varvid termotryckhuvudet är försett med lagrings- organ (Ei, Fi) för mottagande och lagring av information (DATA) som definierar vilka av tryckmotstånden som vid ett visst tillfälle skall värmas upp, och aktiveringsorgan (Gi) för aktivering av uppvärmningen av de valda motstånden i beroende av en tryckhuvudet tillförd aktiverings- signal (STR), k ä n n e t e c k n a t därav, att termotryckhuvudet innefattar organ (Hi) anordnade att åstadkomma en stegvis inkoppling av grupper av tryckmotstånd vid initiering av uppvärmningen samt ett stegvis frånslag av grupper av tryckmotstånd vid avslutandet av uppvärmningen.

2. Termotryckhuvud enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att aktiveringssignalen (STR) är anordnad att tillföras aktiveringsorganen (Bl, B33, B65 osv) för en första grupp av tryckmotstånd (R1, R33, R65 osv) samt att tryckhuvudet innefattar fördröjningsorgan (Hi) anordnade att där- efter, med successivt ökande fördröjning, tillföra aktiveringssignaler till aktiveringsorganen för en ytterligare grupp tryckmotstånd i taget. 466 591 8

3. Termotryckhuvud enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att fördröjningsorganen utgörs av fördröjningskretsar (Hi), vilka var och en är anordnad att tillföras aktiveringssignalen (STRi) för en grupp av tryckmotstånd och att avge sin utsignal (STRi+1) som aktiveringssignal till en annan grupp av tryckmotstånd.

4. Termotryckhuvud enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att organen (Hi) för stegvis in- och urkoppling av tryckmotstånden är anordnade att vid initiering av uppvärmningen av de valda tryckmotstånden stegvis inkoppla motstånden till dess att samtliga valda motstånd samtidigt är inkopplade.