DE3873214T2 - Steuerschaltung fuer thermisches drucken. - Google Patents

Steuerschaltung fuer thermisches drucken.

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DE3873214T2
DE3873214T2 DE8888113873T DE3873214T DE3873214T2 DE 3873214 T2 DE3873214 T2 DE 3873214T2 DE 8888113873 T DE8888113873 T DE 8888113873T DE 3873214 T DE3873214 T DE 3873214T DE 3873214 T2 DE3873214 T2 DE 3873214T2
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für thermisches Drucken und insbesondere eine Wärmesteuerschaltung für einen thermischen Druckkopf
  • Ein thermischer Druckkopf weist mehrere, durch Widerstände gebildete Druckelemente auf, die in einer Zeile entsprechend den zu druckenden Punkten angeordnet sind. Jedes Druckelement wird durch kurzzeitiges Anlegen eines Spannungsimpulses zum Druck- Zeitpunkt eines entsprechenden Punktes erwärmt. Der Punkt wird auf das Druckpapier gedruckt, indem das Druckelement eine bestimmte Zeit lang auf einer Temperatur gehalten wird, die über der Wärmeempfindlichkeits-Temperatur des Druckpapiers liegt. Nach Wegfall der Spannungsimpulse wird danach die Wärme des Druckelements auf natürliche Weise abgestrahlt, und die Temperatur des Druckelements fällt unter die Wärmeempfindlichkeits- Temperatur. Dieser Vorgang wird beim Drucken eines Punktes jedesmal wiederholt.
  • Mit der bedeutenden Steigerung der Druckgeschwindigkeit von Druckern traten in letzter Zeit mehrere Probleme bei der Wärmesteuerung des vorstehend beschriebenen Druckkopfes auf.
  • In "Thermal Printhead Drive Circuit for High Speed Printing" (Treiberschaltung für einen thermischen Druckkopf zum Hochgeschwindigkeitsdrucken), veröffentlicht im IBM Disclosure Bulletin, Vol. 24 Nr. 13, Juni 1981, S. 646-648, wird eine Gegenmaßnahme zur Lösung des Problems eines ungenügenden Temperaturanstiegs beschrieben, der durch eine Verringerung des Arbeitszyklus eines angelegten Impulses infolge einer hohen Druckgeschwindigkeit hervorgerufen wird.
  • Im Gegensatz zum obengenannten Problem kommt es bei neueren thermischen Hochgeschwindigkeitsdruckern, z. B. beim Zeilendruck, aufgrund der sich ständig wiederholenden Erwärmung der Druckelemente zur Wärmeakkumulation im Druckkopf, so daß die Druckstärke des Punktes zunimmt. Damit wird der Ausdruck allmählich undeutlich, was ein weiteres Problem aufwirft.
  • Die US-A-4 364 063 beschreibt eine thermische Schreibvorrichtung, in der eine Zeile thermischer Widerstandselemente selektiv in Übereinstimmung mit Schreibsignalen angesteuert wird. Durch Ändern der Breite des Treibersignals für jedes thermische Widerstandselement soll eine Überhitzung eines Elements und eine ungleichmäßige Schreibdichte vermieden werden. Diese thermische Schreibvorrichtung weist mehrere, in einer Zeile angeordnete thermische Widerstandselemente auf. Schreibsignale werden seriell einem Schieberegister zugeführt, dessen Fassungsvermögen der Anzahl der Elemente entspricht. Nachdem die Schreibsignale einer Zeile vollständig im Schieberegister gespeichert sind, werden sie parallel Zwischenspeichern zugeführt. Ferner werden im Schieberegister gespeicherte Schreibsignale seriell ausgegeben und einem zweiten Schieberegister zugeführt. Das zweite Schieberegister speichert die Schreibsignale der vorhergehenden Zeile. Die Ausgaben des ersten und zweiten Schieberegisters werden in einem Komparator bitweise verglichen, der modifizierte Schreibsignale erzeugt, die im ersten Schieberegister anstelle der gerade empfangenen Schreibsignale gespeichert werden. Zwischenspeicher dienen zum Zwischenspeichern der modifizierten Schreibsignale. Mit den Zwischenspeichern sind Treiberschaltungen verbunden, die Treibersignale zum jeweiligen thermischen Widerstandselement führen.
  • Wenn nacheinander Signale von "1" in einem bestimmten Bit, d. h. einem thermischen Widerstandselement, auftreten, wird die Einschaltzeit von (T1 + T2) zu T1 geändert, um das Durchbrennen des entsprechenden thermischen Widerstandselements zu verhindern. Die Einschaltzeit ist jene Zeit, während der die Treiberschaltung den Strom zum jeweiligen thermischen Widerstandselement führt.
  • Die US-A-4 524 368 beschreibt eine Treiberschaltung für eine wärmeempfindliche Schreibvorrichtung mit einem Thermokopf, der mehrere Heizelemente aufweist. Die Schaltung hat vier Zeilenpuffer, in welche die Druckdaten nacheinander zeilenweise geschrieben werden. Ein Selektor dient zum Auswählen eines der Zeilenpuffer. Wenn die Druckdaten in den ersten Zeilenpuffer geschrieben werden, speichert der vierte Zeilenpuffer die Druckdaten für die Zeile, auf die als nächstes gedruckt oder geschrieben werden soll, während der dritte und zweite Puffer die Druckdaten für die zuvor gedruckte Zeile bzw. für die Zeile speichern, die vor der zuvor gedruckten Zeile gedruckt wurde.
  • Die Druckdaten werden einem X(i)-Operationselement zum Festlegen des Zustands der Wärmespeicherung eingegeben. Die Betriebs-Ausgangssignale des X(i)-Operationselements werden zu einem T(i)-Operationselement zum Berechnen der den einzelnen Heizelementen zuzuführenden Wärmeenergie gesendet, um dadurch die jedem Heizelement zuzuführende Impulsbreite entsprechend der Berechnung einzustellen. Das T(i)-Operationselement bestimmt die jeweilige Impulsbreite für die zu beschreibende Zeile unter Verwendung von drei Datenarten: den Betriebs-Ausgangssignalen, den Ausgangssignalen eines Impulsbreiten-Speichers zum Speichern der jeweiligen Impulsbreite für die vorhergehenden Zeile sowie ein von einem Zähler erzeugtes Schwarzpunktsignal. Die Schwarzpunktsignale stellen die Anzahl schwarzer Punkte als deren Verhältnis zu den auf der gerade gedruckten Zeile liegenden dar. Danach werden die für die jeweiligen Heizelemente bestimmten Impulsbreitensignale einer Schaltung zum Zuführen der Impulsspannung zum Thermokopf zugeführt.
  • Zum Berechnen des Zustands der Wärmespeicherung verwendet das X(i)-Operationselement in einem ROM (Festwertspeicher) gespeicherte Tabelleninformationen. Das T(i)-Operationselement sucht anhand der vom Impulsbreitenspeicher zugeführten Ausgangssignale die Impulsbreite für die jeweiligen Heizelemente für die vorhergehende Zeile heraus. Die Impulsbreite T(i1) für die nunmehr zu beschreibende Zeile wird anhand des Zustands der Wärmespeicherung ermittelt, die das X(i)-Operationselement für die jeweiligen Heizelemente bestimmte. Die so gewonnenen Impulsbreiten werden korrigiert, um schließlich die Impulsbreite T(i2) zu-bestimmen.
  • Die US-A-4 574 293 beschreibt einen Ausgleichsvorgang für die Wärmeakkumulation in einem Thermokopf. Gemäß dieser Lehre wird die einem Heizelement zuzuführende Energie durch Berücksichtigen der dem Heizelement bei der vorhergehenden Ansteuerung zugeführten Energie sowie der Auswirkung von Wärmeakkumulation in den das Heizelement umgebenden Heizelementen gesteuert; danach wird die so gesteuerte Energie unter Berücksichtigung der Temperaturänderung in der Grundplatte des Thermokopfes oder der Druckzeitänderung zwischen den Zeilen erneut korrigiert. Die Information zur Darstellung der Temperatur der Thermokopfgrundplatte wird gewöhnlich anhand des Widerstandswerts eines Thermistors berechnet, der normalerweise im Thermokopf vorhanden ist.
  • Die zurückliegende Wärmeinformation X(i) für jedes Bildelement wird auf der Grundlage der benachbarten Bildelemente in der aktuell gedruckten, angesteuerten Zeile sowie in den beiden Zuvor gedruckten Zeilen bestimmt. Dabei werden bestimmte Werte für die Gewichtung verwendet.
  • Die Zurückliegende Wärmeinformation X(i) wird zum Korrigieren der Heizimpulsbreite Ti-1 verwendet.
  • Zusätzlich dient die Information Ki als Maß für die Grundplattentemperatur des Thermokopfes zum Korrigieren der Heizimpulsbreite.
  • Bisher wurde keine bekannte, zweckmäßige Gegenmaßnahme zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der vorstehend beschriebenen Standes der Technik zu beseitigen und eine Steuerschaltung für thermisches Drucken zu schaffen, die Änderungen der Druckstärke infolge von Wärmeakkumulation im Druckkopf auch beim ununterbrochenen Hochgeschwindigkeitsdrucken verhindert.
  • Eine Erfindungsgemäße Steuerschaltung für thermisches Drucken weist die Merkmale von Anspruch 1 auf.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1A, 1B, 2, 3, 4 und 5 sind Impulsübersichten zur Erläuterung der in der vorliegenden Erfindung vorgenommenen Untersuchung;
  • Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das einen detaillierten Aufbau eines Teils der Logikschaltung in Fig. 6 zeigt, und
  • Fig. 8 ist ein Blockschaltbild einer Verbindungsschaltung, in der mehrere der jeweils in Fig. 7 gezeigten Schaltungen miteinander verbunden sind.
  • Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Vor der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend zunächst die vom Erfinder angestellte logische und experimentelle Untersuchung beschrieben.
  • Fig. 1A und 1B Zeigen eine Beziehung zwischen der Ansteuerung eines Druckelements und der Wärmeerzeugung. Dabei werden in Fig. 1A bzw. 1B Änderungen der Druckelementtemperatur und der angelegten Spannung als Funktion der Zeit dargestellt.
  • Gemäß Fig. 1A und 1B wird beim Anlegen eines Spannungsimpulses mit einer Spannung V an ein Druckelement während eines Zeitintervalls zwischen der Zeit t&sub0; und der Zeit Tw die Temperatur des Elements von Tc auf Tp erhöht. Anhand der experimentellen Ergebnisse wird die Funktion während dieses Zeitintervalls als primäre Verzögerungsreaktion bezüglich eines Stufeneingangssignals mit einer Zeitkonstante betrachtet, die durch die spezifische Wärme (Wärmekapazität) eines Druckkopfes bestimmt wird. Mit dem Wegfall des Spannungsimpulses zum Zeitpunkt tw beginnt eine Abstrahlungs-/Abkühlungsperiode. Diese Wärmeabstrahlungs-/Abkühlungsperiode ist ebenfalls eine primäre Verzögerungsreaktion. Die Wärmeabstrahlungs-/Abkühlungsperiode dauert bis zur nächsten Impulsanlegezeit t&sub0;'.
  • Wird als Wärmeempfindlichkeits-Temperatur einer in Kombination mit dem thermischen Druckkopf verwendeten Farbschicht oder eines wärmeempfindlichen Papiers Ts gemäß Fig. 1A angenommen, dann ist eine Wärmeenergiekomponente mit einer Temperatur über Ts proportional zu einer Fläche Ee eines in Fig. 1A schraffiert dargestellten Bereichs. Dementsprechend kann die vom Druckelement erzeugte und zum Punktdrucken beitragende Wärmeenergie dadurch konstant gehalten werden, indem die Fläche Ee durch Steuerungsmaßnahmen stets konstant gehalten wird, wodurch die Druckstärke von Punkten auf der Farbschicht oder dem wärmeempfindlichen Papier ebenfalls konstant bleibt. Um dies zu erreichen, muß bei einem kurzen Zeitraum für die Spannungszufuhr, d. h. beim Hochgeschwindigkeitsdrucken, der Zeitraum für das Anlegen der Spannung veränderlich sein; folglich müssen die Zeiten für das Anlegen und den Wegfall der Spannung t&sub0;, tw, t&sub0;' und tw' so gesteuert werden, daß die Flächen der schraffierten Abschnitte im ersten und zweiten Zyklus gemäß Fig. 1A und 1B konstant gehalten werden.
  • Nachstehend wird die eingehende Untersuchung der Bedingungen zum Bestimmen der obengenannten Zeiten beschrieben.
  • Fig. 2 Zeigt Kurven der primären Verzögerungsreaktion Tup und TDOWN in den Zeiträumen- für die Spannungszufuhr und die Wärmeabstrahlung eines Druckelements. Gemäß Fig. 2 wird angenommen, daß die Temperatur eines Druckkopfes mit Beginn der Spannungszufuhr zu einem Druckelement zur Zeit t&sub0; gleich Tc ist. Unmittelbar nach Beendigung der vorhergehenden Spannungszufuhr fällt die Druckkopftemperatur auf Tc, während die Wärme abgestrahlt wird. Diese Temperatur Tc wird als Wärmeakkumulations- Temperatur bezeichnet.
  • Folgendes gilt:
  • x ist eine Temperatur des Druckelements zur Zeit der Spannungszufuhr t&sub0;, d. h. Tc;
  • y ist ein Zeitintervall für die Spannungszufuhr (tw - t&sub0;), wobei tw die Endzeit der Spannungszufuhr ist;
  • Ee ist die effektive Wärmeenergie (proportional zur Fläche Ee eines Bereiches mit einer Temperatur über der Wärmeempfindlichkeits-Temperatur Ts) für wärmeempfindliches Papier oder eine Farbschicht;
  • T ist die Zeitkonstante für die Wärmeerzeugung und Wärmeabstrahlung (miteinander identisch);
  • Ts ist eine Wärmeempfindlichkeits-Temperatur;
  • Tp ist eine Spitzentemperatur;
  • TM ist eine Sättigungstemperatur, d. h. eine Temperatur, die sich bei lang anhaltender Spannungszufuhr konvergierend einstellt;
  • t&sub1; ist die Zeit, zu der die Kurve Tup die Wärmeempfindlichkeits-Temperatur Ts kreuzt und
  • t&sub2; ist die Zeit, zu der die Kurve TDOWN die Wärmeempfindlichkeits-Temperatur Ts kreuzt.
  • Ist der Nullpunkt der Zeit t gleich t&sub0;, d. h. t&sub0;= 0, dann kann die Kurve Tup in einem Zeitraum der Spannungszufuhr als Kurve der primären Verzögerungsreaktion auf eine Stufensignaleingabe wie folgt dargestellt werden:
  • Tup = TM - (TM - x)e t/τ (1)
  • Genauso kann die Reaktionskurve TDOWN in einem Zeitraum der Wärmeabstrahlung dargestellt werden durch:
  • TDOWN = Tp*e t-y/τ (2)
  • Daher kann die von den Kurven Tup und TDOWN und einer lang/kurz-gestrichelten Linie zur Kennzeichnung der Wärmeempfindlichkeitstemperatur Ts begrenzte Fläche Ee dargestellt werden durch:
  • Ee = TM(Y - t&sub1;) - Ts (t&sub2; - t&sub1;) (3)
  • Folglich sind die Bedingungen dafür, daß die Fläche Ee unabhängig von der akkumulierten Temperatur Tc, d. h. x, konstant gehalten wird oder, anders ausgedrückt, die Bedingungen für die Wärmesteuerung gemäß dem Hauptgedanken der Erfindung jene, die dEe/dx = 0 erfüllen.
  • Gemäß Gleichung (3) gilt:
  • dEe/dx = TM dy/dx - (TM - Ts) dt1/dx - Ts dt&sub2;/dx (4)
  • Das bedeutet:
  • TM * (Tp - Ts) * (Dy/dx + τ/TM - x) = 0 (5)
  • Da feststeht, daß TM ≠ 0 und Tp - Ts ≠ 0 ist, gilt folgende Gleichung:
  • dy/dx + ρ/TM - x
  • Damit gilt
  • y = τ * log(TM - x) + C (6)
  • Wenn x = 0 ist, d. h. wenn ein Druckzeitintervall ohne Wärmeakkumulation y = n ist, wird die Konstante C bestimmt, womit gilt:
  • y = τ * log(TM - x/TM) + n (7)
  • Da gemäß Gleichung (1) Tup = Tp bei t = tw ist, gilt:
  • Tp = TM - (TM - x)e y/τ (8)
  • Die Gleichungen (7) und (8) haben zur Folge:
  • Tp = TM(1 - e n/τ) (9)
  • Durch Einsetzen von Gleichung (9) in Gleichung (2) ergibt sich folglich:
  • TDOWN = TM(1 - e n/τ) * e t-y/τ (10)
  • Wenn daher y' ein optimaler Druckzeitraum zu einem Zeitpunkt nach Ablauf der Zeit t vom Beginn der vorhergehenden Spannungszufuhr und y ein Druckzeitraum im ersten Zyklus ist, ergibt sich die folgende Gleichung:
  • y' = τ log{1 - (1 - e n/τ) * e t-y/τ} + n (11)
  • Das heißt, der optimale Zeitraum y' für die Spannungszufuhr im aktuellen Zyklus wird anhand einer Laufzeit (t - y), beginnend mit der Endzeit tw für die Spannungszufuhr im vorhergehenden Zyklus, gemäß Gleichung (11) bestimmt.
  • Es ist jedoch unpraktisch, die Drucksteuerung während der Berechnung nach Gleichung (11) durchzuführen, da sie eine lange Verarbeitungszeit erfordert. Durch Annähern der Laufzeit (t - y) mit (t - n) folgt daher die Gleichung (12):
  • y' = τ * log{1 - (en/τ - 1) * e t/τ} + n (12)
  • Da außerdem der Arbeitszyklus in einem Druckzeitraum für jeden Punkt normalerweise konstant ist, kann, wenn dessen Druckzykluszeit tc und die Anzahl der Zyklen ohne Spannungszufuhr (d. h. Zyklen, bei denen das Papier leer bleibt) Cy beträgt, ein Zeitintervall, in dem nicht gedruckt wird, dargestellt werden durch:
  • Cy *tc
  • Folglich kann ein optimales Zeitintervall für die Spannungszufuhr, unmittelbar nachdem während einer Anzahl von Zyklen Cy nicht gedruckt wurde, dadurch angegeben werden, daß t = Cy * tc in Gleichung (12) eingesetzt wird:
  • y' = τ * log{1 - (e n/τ -1) * e Cy*tc /τ} + n (13)
  • Da τ, n und normalerweise Konstanten sind, kann in diesem Fall eine Beziehung zwischen Cy und y' unter Verwendung von Gleichung (13) berechnet werden.
  • Folglich-wird das Zeitintervall y' für die Spannungszufuhr im voraus unter Verwendung der Werte T, n und Tc berechnet, die experimentell bezüglich der Anzahl der Zyklen Cy von eins bis z. B. vier oder sechs gewonnen wurden; die Berechnungsergebnisse werden in einer Steuerschaltung als Entsprechungstabelle von Cy- und y'-Daten gespeichert, so daß Druckzeitintervalle beim Drucken anhand der gespeicherten Werte gesteuert werden und dadurch das Drucken gleichbleibend und ohne Wärmeakkumulation im Druckkopf durchgeführt wird.
  • In der vorstehend beschriebenen Untersuchung wurde nur ein Druckelement des Druckkopfes beachtet, und es wurde nur die Zurückliegende Spannungszufuhr zum Druckelement berücksichtigt. Aber selbst bei z. B. einem langem Wegfall der Spannungszufuhr zu einem bestimmten Druckelement wird dieses Druckelement im praktischen Betrieb durch die Wärmeerzeugung des benachbarten Druckelements beeinflußt, wenn diesem benachbarten Druckelement ständig eine Spannung zugeführt wird. Fig. 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Steuerungsprinzips unter Berücksichtigung der zurückliegenden Daten für die Spannungszufuhr zu zwei Druckelementepaaren, die an beiden Seiten eines Druckelements liegen, dem eine Spannung zugeführt werden soll.
  • Gemäß Fig. 3 ist jedes der 5·5 Quadrate ein Punkt, der von einem entsprechenden Druckelement zu drucken ist. Jede Spalte entspricht fünf Druckelementen, und Reihen entsprechen in der Reihenfolge von der untersten Reihe jeweils einem aktuellen Zyklus, einem um einen Zyklus vor dem aktuellen liegenden Zyklus, einem um zwei Zyklen davor liegenden Zyklus, einem um drei Zyklen davor liegenden Zyklus und einem um vier Zyklen davor liegenden Zyklus.
  • Betrachtet wird ein kreuzweise schraffierter Punkt a&sub0;.
  • In der vorstehend beschriebenen Untersuchung wird die Zeit für die Spannungszufuhr zum Punkt a&sub0; lediglich unter Verwendung der zurückliegenden Daten über die Spannungszufuhr zu den Punkten a&sub1; bis a&sub4; bestimmt, die in derselben Spalte wie der Punkt a&sub0; und ein bis vier Zyklen vor dem aktuellen Zyklus liegen. In der Erfindung wird jedoch eine zweidimensionale Steuerfunktion eingeführt, so daß ein zuverlässigeres Drucken verwirklicht werden kann. Insbesondere wird der obengenannte Gesichtspunkt des Einflusses der zurückliegenden Spannungszufuhr zu einem Druckelement in den ein bis vier vorhergehenden Zyklen auf das Zeitintervall für die Spannungszufuhr im aktuellen Zyklus auf die beiden Druckelementepaare an beiden Seiten des Druckelements erweitert, das dem Punkt a&sub0; entspricht.
  • Gemäß Fig. 3 handelt es sich dabei um vier benachbarte Punktgruppen des Punktes a&sub0;; d. h., definiert werden ein mit dem Bezugszeichen A bezeichneter Punkt, drei mit dem Bezugszeichen B bezeichnete Punkte, drei mit dem Bezugszeichen C bezeichnete Punkte und fünf mit dem Bezugszeichen D bezeichnete Punkte, jede Punktgruppe wird gewichtet, und die zurückliegenden Daten über die Spannungszufuhr zu jeder Gruppe werden als Faktor zum Bestimmen der Zeit für die Spannungszufuhr zum interessierenden Punkt a&sub0; erhoben.
  • Fig. 4 zeigt eine am Druckelement zum Drucken des Punktes a&sub0; anzulegende Spannungssignalform, wenn zuvor in allen vorhergehenden vier Zyklen keine Spannung an den Punktgruppen A bis D angelegt wurde. Die Spannung wird während allen Zeitintervallen t&sub0;, tA, tB, t&sub0; und tD angelegt. Wurde einer der Punktgruppen A bis D eine Spannung zugeführt, erfolgt während eines entsprechenden Zeitintervalls tA, tB, tC oder tD keine Spannungszufuhr. Wurden z. B. zuvor Spannungen an den Punktgruppen A und C angelegt, kann eine im aktuellen Zyklus anzulegende Impulsform gemäß Fig. 5 dargestellt werden.
  • Zu beachten ist, daß die Länge des Zeitintervalls tA bis zum Zeitintervall tD der nach Gleichung (13) bestimmten Impulsbreite entspricht. Dabei erfolgt jedoch eine Änderung auf einen- experimentellen Wert, um ein optimales, deutliches Druckbild zu erreichen, ohne von der Erfindung abzuweichen.
  • Im folgenden wird eine Steuerschaltung zum Steuern der Impulsbreite auf der Grundlage der vorstehenden Untersuchung beschrieben, die einer Ausführungsform der Erfindung entspricht.
  • Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Ausführung. Gemäß Fig. 6 werden serielle Daten D für jeden Ansteuerzyklus eines Druckkopfes einem Eingabeanschlup 101 synchron mit einem an einem Eingabeanschlup 102 anliegenden Takteingabesignal CLK zugeführt. Diese seriellen Daten D werden in einem Schieberegister 104 zwischengespeichert. Diese Eingabeoperation erfolgt gleichzeitig mit einer später zu beschreibenden Druckoperation.
  • Mehrere Register 105, 106, 107, 108 und 109 bilden ein Schieberegister. Das Schieberegister 104 ist mit dem Register 105 verbunden. Wenn alle zu einem Zyklus gehörenden seriellen Daten D in das Schieberegister 104 eingegeben sind, wird den Registern 104 bis 109 ein Schiebeimpuls SFT vom Eingabeanschlup 103 zugeführt. Danach wird der Inhalt der Schieberegister 104, 105, 106, 107 und 108 jeweils in die Register 105, 106, 107, 108 und 109 verschoben. Damit werden die aktuell zu druckenden Daten im Register 105 gespeichert, während die Daten für den um einen, zwei, drei und vier Zyklen zurückliegenden Zyklus in den Registern 106, 107, 108 bzw. 109 gespeichert werden. Nunmehr beginnt die Dateneingabe zum Schieberegister 104 für den nächsten Zyklus.
  • Die Register 105 bis 109 sind über Datenbusse 110 bis 114 mit einer Logikschaltung 140 verbunden. Bei diesem Aufbau wird der Inhalt der Register 105 bis 109 der Logikschaltung 140 eingegeben.
  • Grundzeitsignale T&sub0;, TA, TB, TC und TD entsprechend den Zeitintervallen t&sub0;, tA, tB, tC und tD gemäß Fig. 4 und 5 werden über Eingabeanschlüsse 120, 121, 122, 123 bzw. 124 der Logikschaltung 140 eingegeben.
  • Die Logikschaltung führt eine Logikoperation auf der Grundlage der Grundzeitsignale T&sub0; bis TD und des Inhalts der Register 105 und 109 durch, ermittelt eine Signalform entsprechend einem Spannungsimpuls, der an einem entsprechenden Druckelement anzulegen ist, und gibt die ermittelte Signalform an einem entsprechenden Ausgabeanschlup 130 bis 139 aus.
  • Es wird angenommen, daß die Position jedes Punktes der Gruppen A bis D in Fig. 3 durch (n-i),(n-j) dargestellt ist, wobei n angibt, daß ein interessierender Punkt, dessen anzulegende Spannung ermittelt werden soll, an der n-ten Position von der linken Endposition des Registers liegt, i angibt, daß jeder Punkt der Gruppen A bis D ein Punkt eines Zyklus ist, der i Zyklen vor dem aktuellen Zyklus des interessierenden Punktes liegt, und j angibt, daß jeder Punkt der Gruppen A bis D zu einer j-ten Spalte von der Spalte mit dem interessierenden Punkt zur Linken gehört. Liegt ein Punkt in einer j-ten Spalte von der Spalte mit dem interessierenden Punkt zur Rechten, so hat j einen negativen Wert.
  • Der Zustand jedes Punktes der Gruppen A bis D wird durch Rn-i,n-j dargestellt. Wird ein Punkt gedruckt, so gilt ein Wert von 1, ist ein Punkt leer, gilt ein Wert von 0. So stellt z. B. Rn-i,n-2 den Druckzustand eines Punktes dar, der einen Zyklus vor dem interessierenden Punkt und durch zwei Punkte zur Linken von diesem entfernt liegt.
  • Durch Darstellen jedes Punktes auf diese Weise können die Signal formen gemäß Fig. 4 und 5 als Satz t&sub0; bis tD unter Verwendung von Grundzeitsignalen T&sub0;, TA, TB . . . TD, die an den Eingabeanschlüssen 120 bis 124 eingegeben werden, wie folgt dargestellt werden:
  • Wenn daher die in Fig. 4 und 5 gezeigte Signalform T ist, gilt:
  • T = t&sub0; + tA + tB + tC + tDt (19)
  • rundzeitsignale T, TA, TB, TC, TD werden normalerweise so eingestellt, daß die Zeitsumme für die dem logischen Wert "1" entsprechenden schraffierten Bereiche in Fig. 4 und 5 annähernd gleich der Zeit tw in der vorstehenden Gleichung (13) ist. Damit wird die Wärmeakkumulation im Druckkopf gewöhnlich auf ein Mindest- oder zu vernachlässigendes Maß verringert, um so ein gleichbleibendes Drucken durchzuführen.
  • Fig. 7 zeigt einen Teil der erfindungsgemäßen Logikschaltung 140.
  • Unter Bezugnahme auf einen gemäß Fig. 7 kreuzweise schraffierten Bereich wird die durch Gleichung (14) bis (19) dargestellte Logik durch Logikgatter 141 bis 149 verwirklicht. Eine Spannungssignalform, die an einem dem interessierenden Punkt entsprechenden Druckelement anzulegen ist, wird von einem Ausgabeanschlup (130 + m) ausgegeben, wobei m gleich 0 bis 9 ist.
  • Die Logikschaltung gemäß Fig. 7 entspricht nur einem Bit des Schieberegisters. In der Praxis werden jedoch Logikschaltungen mit jeweils demselben Aufbau gemäß der vorstehenden Beschreibung für alle Druckelemente des Druckkopfes, d. h. für alle Bits des Schieberegisters 105, hergestellt. Da in der Praxis jede Logikschaltung von einem LSI (hochintegrierter Schaltkreis) gebildet wird, werden mehrere miteinander verbundene LSI verwendet. In der Schaltung gemäß Fig. 7 müssen LSI jeweils Zwei Überschußbits in den Anschlupbereichen ihrer Schieberegister speichern.
  • Fig. 8 zeigt eine Anschlupschaltung, mit der die vorstehende Forderung erfüllt wird. In Fig. 8 bezeichnen die Bezugszahlen 201 und 202 jeweils LSI. Unter der Voraussetzung, daß die LSI Druckelemente mit N Bit steuern können, muß jedes Register eine Größe von N + 2 Bit haben. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, liegt der Grund dafür darin, daß zur Steuerung des N-ten Bits die Daten der Bits 203, 204, 205 und 206 erforderlich sind.
  • Die N-ten Daten des LSI 201 werden am untersten Schieberegister des LSI 202 eingegeben und nacheinander nach rechts verschoben. Im vorliegenden Fall wird die (N-2)-te Ausgabe des LSI 201 dem höchstwertigen Bit des Schieberegisters des LSI 202 eingegeben. Der Grund dafür ist, daß die (N+1)-ten Daten des LSI 202 dem höchstwertigen Bit eines vom LSI 202 zu steuernden Druckelements entsprechen und der LSI Daten mit gleichem Inhalt wie die Daten des (N-1)-ten und N-ten Bits für Wärmesteuerdaten für dieses (N+1)-te Bit benötigt.
  • Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Aufbaus kann ein Drukker mit beliebiger Druckbreite durch serielles Verbinden mehrerer LSI verwirklicht werden.
  • Gemäß der vorstehenden Beschreibung weist die Erfindung eine Logikschaltung zum Bestimmen der Ansteuerzeit für jedes Druckelement des Druckkopfes unter Berücksichtigung des Wärmeabstahlungszustands jedes Druckelements in einem nicht angesteuerten Zertraum auf. Daher kann die Wärmeakkumulation auch dann verhindert werden, wenn der Druckkopf ständig über eine lange Zeit eingesetzt wird, womit sich selbst beim Hochgeschwindigkeitsdrucken klare Druckzeichen in hoher Qualität erzielen lassen.

Claims (2)

1. Steuerschaltung für thermisches Drucken, die mindestens eine Steuereinrichtung zum Drucken aufweist, mit:
einem ersten seriell/parallel Schieberegister (104) zum Empfangen und zeitweisem Speichern einer Serie von seriell zu druckenden seriellen Bilddaten, mehreren zweiten parallelen Registern (105-109), die mehrere Stufen zum parallelen Speichern von parallelen Datenausgaben des ersten Registers aufweisen, zum Speichern des Zustands jedes Punktes (Rn-i, n-j) von mehreren vergangenen Zeilen von Bilddaten, wobei n die Position eines interessierenden Punktes angibt, dessen anzulegende Spannung erhalten werden soll, i die Zyklen vor dem augenblicklichen Zyklus des interessierenden Punktes angibt und j die Position eines Punktes relativ zu dem interessierenden Punkt angibt, und
einem thermischen Druckkopf, der thermische Druckelemente aufweist, die den jeweiligen Bits von zu druckenden Druckdaten entsprechen, die in einem Register an der ersten Stufe (105) der zweiten Register gespeichert sind, gekennzeichnet durch
ein erstes Logikgatter (140) zum Empfangen von mehreren Grundzeitsignalen (T&sub0;, TA, TB, TC, TD), die nacheinander über Eingabeanschlüsse (120-124) eingegeben werden, der mehreren in den zweiten Registern (105-109) gespeicherten vergangenen Datenzeilen und von zu druckenden Druckdaten und zum Durchführen einer Logikoperation zum Bestimmen von Zeitintervallen (t&sub0;, tA, tB, tC, tD) entsprechend der folgenden Gleichungen, so daß ein Wärmeausgleich an den Thermodruckelementen bewirkt wird:
und ein zweites Logikgatter zum weiteren Bestimmen der Gesamtzeit für das Anlegen einer Spannung an den interessierenden Punkt, die durch die folgende Gleichung dargestellt wird:
T = t&sub0; + tA + tB + tC + tD.
2. Thermodruck-Steuerschaltung nach Anspruch 1, ferner mit: mehreren der Drucksteuereinrichtungen und einer Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Drucksteuereinrichtungen.
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