DE69120037T2

DE69120037T2 - Kompensation des parasitären widerstands für thermodrucker

Info

Publication number: DE69120037T2
Application number: DE69120037T
Authority: DE
Inventors: David A C O Eastman Ko Johnson; Young No; Stanley Stephenson
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2011-06-28
Also published as: DE69120037D1; WO1992000195A1; US5053790A; JPH05502633A; EP0489909B1; EP0489909A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf thermische Drucker bzw. Thermodrucker und insbesondere auf eine Schaltung zur Lieferung von Energie an thermische Druckkopfheizelemente.

Technischer Hintergrund

Wie in der Technik wohlbekannt ist, verwendet ein thermischer Druckkopf bzw. Thermodruckkopf eine Reihe von eng beabstandeten, mit Widerstand behafteten Wärmeerzeugungselementen, die selektiv erregt bzw. mit Energie versorgt werden, um Daten in Form einer faßbaren "harten" Kopie, beispielsweise eines Papiers, aufzuzeichnen. Die Daten kännen gespeicherte Digitalinformation enthalten, die mit Text, Strichcodes oder graphischen Bildern in Beziehung steht. Im Betrieb empfangen die thermischen Druckkopfheizelemente Energie von einer Leistungsversorgung durch Treiberschaltungen, ansprechend auf die gespeicherte Digitalinformation. Die Wärme von jedem erregten Elemente kann direkt auf wärmeempfindliches Material aufgebracht werden, oder kann auf ein farbbeschichtetes Gewebe bzw. ein Farbband aufgebracht werden, um eine Übertragung der Farbe bzw. des Färbungsmittels durch Diffusion auf Papier oder ein anderes Aufnahme- bzw. Empfangsmaterial zu bewirken.
Die in jedem Widerstandsheizelement entwickelte Wärme ist eine Funktion einer Anzahl von Faktoren, die die am Element angelegte Spannung, den thermischen Zustand des Elementes und die thermischen Zustände der umgebenden Elemente aufweisen bzw. umfassen kann. Beispielsweise bewirken Abweichungen der Spannung an dem Widerstandsheizelement Variationen in der Druckdichte, die insbesondere bei kontinuierlich getönten graphischen und Bildabbildungen zu bemerken sind. Viele unterschiedliche Techniken sind entwickelt worden, um die Faktoren zu steuern, welche die Druckqualität bestimmen. Das US-Patent 4,736,089 (ausgegeben an Victor D. Hair am 5. April 1988) offenbart einen Schaltregler für einen thermischen Druckkopf, bei dem die Druckkopftemperatur durch eine spannungserzeugende Diode abgefühlt wird, die im Druckkopf eingebaut ist. Die Diodenspannung wird zurückgespeist bzw. rückgekoppelt, um die Referenzspannung einer Schaltreglerleistungsversorgung zu steuern, die Leistung an den Druckkopf liefert.
Das US-Patent Nr. 4,724,336 (ausgegeben an Takashu Ichikawa u.a. am 9. Februar 1988) offenbart eine Leistungsschaltung für einen thermischen Druckkopf, bei der die Kopfwiderstandswerte gespeichert werden, und die Referenzspannung der Druckkopfleistungsversorgung aus einem Speicher für jeden Druckkopfelementwiderstand ausgewählt wird. Auf diese Art und Weise wird eine Kompensation für die Variationen der einzelnen Druckkopfelementwiderstände vorgesehen. Die Anordnung erfordert jedoch, daß die Widerstände der einzelnen Druckkopfwiderstände gemessen werden und kompensiert keine Spannungs- oder Temperaturvariationen.
Das US-Patent Nr. 4,531,134 (ausgegeben an Frank J. Horlander am 23. Juli 1985) offenbart eine geregelte Spannungsschaltung für einen thermischen Druckkopf, bei der die Spannung an einer Elektrode eines jeden Heizelementes überwacht bzw. angezeigt wird und wobei die niedrigste Spannung rückgekoppelt wird, um den Strom in einem Widerstandsbanddrucker über eine Differentialverstärkersteuerschaltung zu bestimmen. Auf diese Weise wird die Energie der Heizelemente über einem vorbestimmten Minimum gehalten. Das US-Patent Nr. 4,434356 (ausgegeben an Timothy P. Craig u.a. am 28. Februar 1984) offenbart eine Stromtreiberschaltung für einen thermischen Banddrucker, bei dem die Spannung bei jedem Bandwiderstand überwacht bzw. angezeigt wird und als eine Steuereingangsgröße für eine Spannungsreglerschaltung verwendet wird, welche eine Kopfwiderstandstreiber- bzw. Kopfwiderstandsantriebsspannung erzeugt. Um irgendeine dieser Techniken bei einem Druckkopf mit mehreren Heizelementen zu verwenden, ist es nötig, auf die Elektroden der einzelnen Heizelemente zuzugreifen, um die erforderliche Steuerspannung zu erhalten. Keines der zuvor erwähnten Patente löst das Problem der Spannungsvariationen an den Druckkopfheizelementen, die durch innere Druckkopfverkabelungswiderstände verursacht werden.
Viele thermische Druckköpfe weisen Treiber und andere Schaltungen auf, die den Druckkopfbetrieb steuern, so daß es schwierig ist, Zugriff auf die Elektroden von einzelnen Druckkopfwiderstandsheizelementen zu erhalten. Es ist jedoch relativ einfach, die Spannung an den Anschlüssen der Druckkopfverbindungen bzw. -stecker zu bestimmen. Jedoch weist die Spannung an dem Druckkopf parasitische Abfälle an den Leistungsversorgungsleitungen, Verbindungen und anderen Verkabelungen innerhalb des Druckkopfes auf. Diese parasitischen Spannungsabfälle sind proportional zur Anzahl der Reizelemente, die für eine Druckzeile angeschaltet sind. Als eine Folge variieren die parasitischen Spannungsabfälle beträchtlich, wenn sich die Anzahl der ausgewählten Heizelemente ändert. Die variierende Heizelementspannung erzeugt merkliche Variationen der Dichte der gedruckten Bildelemente oder Pixel.
Das US-Patent Nr. 4,774,528 (ausgegeben an Nobuhisa Kato am 27. September 1988) offenbart eine thermische Aufnahme- bzw. Aufzeichnungseinrichtung, bei der die Schwarz- bzw. Schwärzungsdichte der von den thermischen Aufzeichnungselementen aufzuzeichnenden Pixel mit Referenzdichtepegeln verglichen wird. Ein Zähler akkumuliert einen Wert, der die Anzahl der Pixel darstellt, die dichte Pegel in gewissen Bereichen besitzen, und zwar als ein Ergebnis des Vergleichs. Der Zählerwert wird verwendet, um die Pulsbreite der Erregungsimpulse einzustellen, um Spannungsfluktuationen an den Druckkopfheizelementen aufgrund der Anzahl der gleichzeitig erregten Aufzeichnungselementen zu kompensieren. Eine Einstellung der Erregungsimpulsbreiten ist jedoch komplex und ergibt keine ausreichend präzise Energiesteuerung, um Heizelementspannungsvariationen zu kompensieren.
Die englische Zusammenfassung von JP-A-60-143 979 offenbart ein Antriebs- bzw. Treiberverfahren für einen thermischen Kopf in einem thermischen Drucker. Der Zweck dieses Verfahrens ist es, eine optimale Druckqualität über den Bereich eines Zeichenmusters mit einem hohen Schwarz/Weiß-Verhältnis zu einer Ein-Punkt-Linie zu erhalten, und zwar durch Variieren einer eingeprägten bzw. angelegten Spannung in Übereinstimmung mit der Menge der eingeprägten bzw. eingeleiteten Leistung. Wenn dementsprechend eine Druckleistungsquelle mit einem Anschluß einer herkömmlichen Elektrode verbunden ist, wird ein Spannungsabfall zwischen den Anschlüssen der gemeinsamen Elektrode erzeugt, und zwar aufgrund eines Widerstandselementes und eines Betriebsstroms, wodurch eine Spannung proportional zur Anzahl der Heizelemente in einer Heizelementgruppe erzeugt wird, welche gleichzeitig mit einem elektrischen Strom versorgt werden, um Wärme zu erzeugen. Eine Steuerspannung, die durch einen vergleichenden Operationsverstärker verstärkt wird, wird von einem Spannungssteuerteil empfangen, das Schwarz/Weiß-Verhältnis des Musters, welches gerade gedruckt wird, wird unterschieden und der Wert einer einzuprägenden bzw. anzulegenden Spannung wird bestimmt. Diese Information wird an die Leistungsqelle übermittelt, welche eine optimale angelegte Spannung, basierend auf dieser Information erzeugt. Dementsprechend kann, da die angelegte Spannung in Übereinstimmung mit dem Schwarz/Weiß-Verhältnis des zu druckenden Musters gesteuert wird, die optimale Druckqualität über den Bereich eines Zeichenmusters erhalten werden, und zwar mit einem hohen Schwarz/Weiß-Verhältnis zu einer Ein-Punkt-Linie.
Die englische Zusammenfassung der JP-A-54-021-744 bezieht sich auf einen thermischen Drucker der seriell druckenden Bauart. Der Zweck dieses Druckers ist es, die Dichtenunregelmäßigkeit zu verringern, und die Druckqualität durch Zählen einer Anzahl von Druckpunkten für eine Zeile vor dem Drucken zu verbessern, die Leistung zu vergrößern, welche an die Heizwiderstände geliefert wird, wenn der gezählte Wert ein voreingestellter Wert oder größer ist, und den Druck auszuführen.
Es ist wünschenswert, eine relativ einfache Technik vor zusehen, um genau die Spannungen an den Druckkopfheizelementen zu steuern, und zwar ohne Zugriff auf die einzelnen Druckkopfelemente.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine thermische Druckeinrichtung, wie in Anspruch 1 beschrieben, vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Druckeinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf eine thermische Druckeinrichtung gerichtet, bei der ein thermischer Druckkopf elektrischen Strom von einer Spannungsquelle empfängt, und den Strom an ausgewählte einer Vielzahl von Heizelementen unter der Steuerung einer Sequenz bzw. Abfolge von Datenbits leitet. Die Leistungsanforderung des Druckkopfes wird abgefühlt und die an den Druckkopf gekoppelte Spannung wird ansprechend auf die abgefühlte Leistungsanforderung des Druckkopfes gesteuert, um eine vorbestimmte Spannung an den gewählten Heizelementen im wesentlichen konstant unabhängig von der Anzahl der gewählten Heizelemente zu halten.
Gemäß eines Aspektes der Erfindung wird die Anzahl der gewählten Heizelemente durch Erzeugen eines Signals abgefühlt, welches den von der Spannungsquelle an den Druckkopf gelieferte bzw. gekoppelten Strom darstellt. Die an den Druckkopf gekoppelte bzw. angelegte Spannung wird ansprechend auf das Signal modifiziert, welches den von der Spannungsquelle an die gewählten Heizelemente gekoppelten bzw. gelieferten Strom darstellt, um die zuvor beschriebene Spannung an den gewählten Heizelementen im wesentlichen konstant zu halten, und zwar unabhängig von der Anzahl der ausgewählten Heizelemente.
In einem veranschaulichenden Beispiel der Erfindung weist ein thermischer Drucker bzw. Thermodrucker einen Druckkopf auf, der erste und zweite Anschlüsse und eine Vielzahl von Widerstandsheizelementen aufweist. Jedes Widerstandsheizelement besitzt erste und zweite Elektroden. Eine Spannungsquelle mit positiven und negativen Anschlüssen liefert Strom an den Druckkopf. Ein erster Bus koppelt den positiven Anschluß der Spannungsquelle an den ersten Anschluß des Druckkopfes. Der erste Anschluß des Druckkopfes ist an die erste Elektrode eines jeden Widerstandsheizelementes gekoppelt. An den Druckkopf geliefer te Daten koppeln selektiv die zweiten Elektroden der Widerstandsheizelemente an den zweiten Anschluß des Druckkopfes. Ein zweiter Bus ist mit dem negativen Anschluß der Spannungsquelle und einem Widerstandselement verbunden, welches zwischen dem zweiten Anschluß des Druckkopfes und dem zweiten Bus gekoppelt bzw. angeordnet ist. Das Widerstandselement fühlt den Strom an den Druckkopf ab, welcher die Anzahl der ausgewählten Widerstandsheizelemente darstellt. Eine Halbleitervorrichtung, die an den zweiten Bus gekoppelt ist, stellt die Spannung an den ersten und zweiten Anschlüssen des Druckkopfes ein, um eine im wesentlichen konstante Spannung an den ersten und zweiten Elektroden der ausgewählten Widerstandsheizelemente aufrecht zu halten, und zwar unabhängig von der Anzahl der gewählten Heizelemente.
Von einem anderen Aspekt gesehen, ist die vorliegende Erfindung auf eine thermische Druckeinrichtung gerichtet, welche einen Druckkopf aufweist, welcher eine Vielzahl von Heizelementen aufweist, die zwischen ersten und zweiten Anschlüssen davon gekoppelt sind, Leistungsversorgungsmittel, die an die ersten und zweiten Anschlüsse gekoppelt sind, um Strom an die Heizelemente zu liefern, Steuermittel, die an die Heizelemente gekoppelt sind, um auszuwählen, welches der Heizelemente von den Leistungsversorgungsmitteln gelieferten Strom empfängt, Mittel zum Abfühlen einer Leistungsanforderung des Druckkopfes und Mittel, die auf die abgefühlte Leistungsanforderung vom Druckkopf ansprechen, um die Spannung zu steuern, die an die ersten und zweiten Anschlüsse des Druckkopfes gekoppelt bzw. angeschlossen sind, um eine vorgeschriebene im wesentlichen gleiche Spannung an jedem der gewählten Heizelemente aufrechtzuerhalten.
Die Erfindung wird aus der folgenden detaillierteren Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen besser verstanden werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines thermischen Druckers, in dem die Erfindung eingesetzt werden kann;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer thermischen Druckkopfschaltung gemäß des Standes der Technik;
Fig. 3 ist ein allgemeines Blockdiagramm eines Spannungskompensationsthermodruckkopfschaltungsausf ührungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm der thermischen Druckkopfschaltung der Figur 3, welches eine Bauart eines Spannungskompensators gemäß der vorliegenden Erfindung genauer zeigt;
Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm der thermischen Druckkopfanordnung, welches eine weitere Bauart eines Spannungskompensators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 zeigt Wellenformen, die die Datenbitzeitsteuerung in den Schaltungen der Figuren 2 und 3 veranschaulicht;
Fig. 7 ist eine Kurve, welche den Betrieb des thermischen Druckkopfes der Figur 2 veranschaulicht; und
Fig. 8 ist eine Kurve, welche den Betrieb der thermischen Druckköpfe der Figuren 3 bis 6 veranschaulicht.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Mit Bezug auf Figur 1 ist dort eine Farbstofftransfer- Thermodruckereinrichtung 10 gezeigt, bei welcher die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann. Die Thermodruckereinrichtung 10 weist folgendes auf: eine drehbare Trommel 12, ein Empfänger- bzw. Aufnahmeglied 14 in Form eines Blattes, Antriebsmechanismen 22 und 24, ein Trägerglied 16 in Form eines Bandes bzw. Gewebes bzw. einer Bahn, eine Versorgungsrolle 20, eine Aufnahmerolle 18, einen thermischen Druckkopf 26 und eine Druckkopfsteuerschaltung 28. Die Druckkopfsteuerschaltung weist eine Leistungsversorgung, eine Bilddatenquelle und einen Steuerimpulsgenerator auf, welche alle nicht gezeigt sind. Der Antriebsmechanismus 22 weist einen (nicht gezeigten) Motor auf, der mechanisch mit der Aufnahmerolle 18 gekoppelt ist. Das Trägerglied 16 ist zwischen der Versorgungsrolle 20 und der Aufnahmerolle 18 angeordnet und läuft zwischen dem Druckkopf 26 und dem Empfängerglied 14 hindurch. Der Antriebsmechanismus 24 weist einen (nicht gezeigten) Motor auf, welcher mechanisch mit der drehbaren Trommel 12 gekoppelt ist. Das Empfängerglied 14 ist an der Trommel 12 gesichert bzw. befestigt. Der thermische Druckkopf 26 weist eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Widerstandsheizelementen auf. Die Druckkopfsteuerschaltung 28 ist elektrisch über Leiter 30 mit dem thermischen Druckkopf 26 gekoppelt.
Der Druckkopf 26 ist schwenkbar montiert und seine Widerstandsheizelemente drücken normalerweise gegen die Trägergliedbahn 16. Antriebsmechanismen 22 und 24 bewirken, daß sich die Aufnahmerolle 18 und die Trommel 12 drehen, und dadurch das Trägergliedband bzw. die Trägergliedbahn 16 und das Empfängerglied 14 vorantreiben. Im Betrieb werden die Heizelemente des Druckkopfes 26 selektiv gemäß den Daten von der Druckkopfsteuerschaltung 28 erregt, wenn die Trommel 12 und die Aufnahmerolle 18 kontinuierlich vorangetrieben werden. Als eine Folge wird das von den Daten von der Druckkopfsteuerschaltung 28 definierte Bild auf dem Empfängerglied 14 definiert. Die Anordnung der Figur 1 ist ähnlich der, die im US-Patent Nr. 4,786,917 (ausgegeben an Edward A. Hauschild u.a. am 22. November 1988) beschrieben und veranschaulicht ist.
Mit Bezug auf Figur 2 ist dort ein Blockdiagramm des Druckkopfes 26 und eines Leistungsversorgungsteils 201 der Druckkopfsteuerschaltung 28 der Figur 1 gemäß des Standes der Technik gezeigt. Figur 2 weist folgendes auf: den Druckkopf 26, die Leistungsversorgung 201, einen Leistungsversorgungsbus 203, einen Leistungsrückführbus 205 und Leistungsversorgungsverbindungsanschlüsse 224 und 226. Der Druckkopf 26 weist folgendes auf: eine Leistungsversorgungsleitung 220, Widerstandsheizelemente 207-1, 207-2, ..., 207-N, Schalter 209-1, 209-2, ..., 209-N, eine Leistungsrückführleitung 222, Verriegelungen bzw. Speicherschaltungen bzw. Latches 211-1, 211-2, 211-N, ein N-Stufenschieberegister 213, eine Enable- Leitung 228, eine Latch-Leitung 229, eine Datenleitung 230 und eine Clock- bzw. Taktleitung 232. Jedes der Widerstandsheizelemente 207-1 bis 207-N besitzt erste und zweite Elektroden. Jeder der Schalter 209-1 bis 209-N besitzt erste und zweite Steueranschlüsse und jeder der Latches 211-1 bis 211-N besitzt einen Eingangsanschluß, einen Ausgangsanschluß, einen Latch-Anschluß und einen Enable-Anschluß.
Die Leistungsversorgung 201 ist an ein erstes Ende des Leistungsversorgungsbuses 203 und ein erstes Ende des Leistungsrückführbuses 205 gekoppelt. Ein zweites Ende des Leistungsversorgungsbuses 203 ist mit der Leistungsversorgungsleitung 220 im Druckkopf 26 verbunden, und zwar durch den Leistungsversorgungsverbindungsanschluß 224, und ein zweites Ende des Leistungsrückführbuses 205 ist mit der Leistungsrückführleitung 222 im Druckkopf 26 durch den Leistungsversorgungsverbindungsanschluß 226 verbunden. Die erste Elektrode eines jeden Widerstandsheizelementes (beispielsweise 207-1 bis 207-N) ist mit der Leistungsversorgungsleitung 220 verbunden. Die zweite Elektrode des Widerstandsheizelementes 207-1 ist mit dem ersten Anschluß des Schalters 209-1 verbunden. Die zweite Elektrode des Widerstandsheizelementes 207-2 ist mit dem ersten Anschluß der Schaltung 209-2 verbunden, und die zweite Elektrode des Widerstandsheizelementes 207-N ist mit dem ersten Anschluß des Schalters 209-N verbunden. Die zweiten Elektroden der Widerstandsheizelemente 207-3 bis 207-N-1 (nicht gezeigt) sind in ähnlicher Weise mit den ersten Anschlüssen der Schalter 209-3 bis 209-N-1 (nicht gezeigt) verbunden. Der zweite Anschluß jedes der Schalter 209-1 bis 209-N ist mit der Leistungsrückführleitung 222 verbunden.
Der Steueranschluß des Schalters 209-1 ist mit dem Ausgangsanschluß des Latches 211-1 gekoppelt. Der Leistungsanschluß des Schalters 209-2 ist mit dem Ausgangsanschluß des Latches 211-2 gekoppelt, und der Steueranschluß des Schalters 209-N ist mit dem Ausgangsanschluß des Latches 211-N gekoppelt. Die Steueranschlüsse der Schalter 209-3 bis 209-N-1 (nicht gezeigt) sind in ähnlicher Weise mit den Ausgangsanschlüssen der Latches 211-3 bis 211-N-1 (nicht gezeigt) gekoppelt. Die Eingangsanschlüsse der Latches 211-1 bis 211-N sind an die darauffolgenden Stufen des Schieberegisters 213 gekoppelt. Die Latch- Anschlüsse der Latches 211-1 bis 211-N sind mit der Latch-Leitung 229 gekoppelt, und die Enable-Anschlüsse der Latches 211-1 bis 211-N sind mit der Enable-Leitung 228 gekoppelt. Ein erster Eingang des Schieberegisters 213 ist mit der Datenleitung 230 gekoppelt, und ein zweiter Eingang des Schieberegisters 213 ist mit der Clock- bzw. Taktleitung 232 gekoppelt.
Im Betrieb werden m-Bit-Datencodes (beispielsweise m = 8 Bit) entsprechend des zu druckenden Bildes in der Druckkopfsteuerschaltung 28 gespeichert. Die Datencodes werden verwendet, um eine Sequenz von Datenbits zu bilden, die von der Druckkopfsteuerschaltung 28 an den Druckkopf 26 übermittelt werden, um die Druckkopfheizelemente 207-1 bis 207-N zu erregen. Jedes Druckkopfheizelement wird durch die Anzahl von Datenbits erregt, die benötigt werden, um die an dem entsprechenden Pixel bzw. Bildpunkt erforderte Druckdichte zu erzeugen. Die Anzahl der Datenbits kann von Null bis 255 für einen 8-Bit-Datencode variieren. Diese Datenbits DATA werden seriell bzw. aufeinanderfolgend in das Schieberegister 213 der Figur 2 über die Datenleitung 230 geschoben. Eine (nicht gezeigte) Taktquelle in der Druckkopfsteuerschaltung 28 einer in der Technik wohl bekannten Konstruktion liefert Signale CLK an das Schieberegister 213 der Leitung 232, um das Schieben der Datenbits in das Schieberegister mit einer vorbestimmten Rate zu steuern. Wenn N Datenbits im Schieberegister 213 empfangen bzw. aufgenommen sind, werden sie an die Latches 211-1 bis 211-N durch den Latch-Impuls LA von der Leitung 229 in einer in der Technik wohl bekannten Weise übertragen. Die Schalter 209-1 bis 209-N werden ansprechend auf die Datenbits in den entsprechenden Latches und einen Enable-Impuls EN an den Enable- Anschlüssen der Latches 211-1 bis 211-N geschlossen, so daß die Heizelemente 207-1 bis 207-N Selektivstrom von der Leistungsleitung 220 empfangen. Das Schieberegister 213 empfängt aufeinanderfolgend 256 Sätze von Datenbits, die die Druckkopfheizelemente 207-1 bis 207-N steuern, so daß die Druckdichte an jedem Pixel einer Druckzeile dem in der Druckkopfsteuerschaltung 28 für dieses Pixel gespeicherten Datencodes entspricht.
Die Datenbits in den Latches 211-1 bis 211-N und die Enable-Impulse EN steuern die in den jeweiligen Heizelementen 207-1 bis 207-N entwickelte Energie und bestimmen dadurch die Dichten der Bildpunkte bzw. Pixel der Druckzeile. Zum Beispiel steuert der Latch 211-1 den Schalter 209-1, so daß eine Anzahl von Impulsen mit vorbestimmter Breite entsprechend dem Datencode in der Druckkopfsteuerschaltung 28 mit dem Steueranschluß des Schalters 209-1 gekoppelt werden. Die Schaltung 209-1 wird ansprechend auf den Enable-Impuls EN und den Zustand des Latches 211- 1 geschlossen. Wenn das Datenbit in dem Latch eine 1 ist, schließt ein Enable-Impuls EN mit vorbestimmter Breite den Schalter 209-1. Auf diese Weise wird das Heizelement 207-1 durch die Leistungsversorgung 201 gemäß der durch den Bildpixeldatencode in der Druckkopfsteuerschaltung 28 definierten Dichte erregt. In gleicher Weise steuern die Latches 211-2 bis 211-N den Betrieb der Schalter 209-2 bis 209-N, um die Wärme zu bestimmen, die durch die jeweiligen Heizelemente 207-2 bis 207-N erzeugt werden.
Mit Bezug auf Figur 6 sind dort Impulswellenformen (Volt) als eine Funktion der Zeit (Mikrosekunden) gezeigt, welche die Datenbits veranschaulichen, die an das Schieberegister 213 geliefert werden, die Clock- bzw. Taktsignale, die verwendet werden, um die Datenbits in das Schieberegister 213 einzuleiten bzw. einzuspeisen, den Latch- Impuls, der verwendet wird, um die Datenbits in die Latches 211-1 bis 211-N einzufügen und der Enable-Impuls, der verwendet wird, um Datenbits in die Latches 211-1 bis 211-N an die jeweiligen Steuerschalter 209-1 bis 209-N zu übertragen. Zu Veranschaulichungszwecken sind die Größen der Wellenformen als gleichförmig gezeigt. Eine Wellenform 801 zeigt die Clock-Impulse CLK auf der Leitung 232, welche das Einfügen bzw. Einsetzen von Datenbits in das Schieberegister 213 steuern. Eine Wellenform 803 zeigt einen Teil des Datenbitstroms DATA auf der Leitung 230 entsprechend den Datenbits für einen der 256 Sätze von Datenbits, die an das Schieberegister 213 für eine Druckzeile übertragen werden. Eine Wellenform 805 zeigt den Latch-Impuls, der verwendet wird, um den gezeigten Datenbitsatz in die Wellenform 803 in die Latches 211-1 bis 211-N einzufügen. Eine Wellenform 807 zeigt einen Enable- Impuls EN, der die Datenbits in die Latches 211-1 bis 211-N an die Steuereingänge der Schalter 209-1 bis 209-N überträgt.
Ein Latch-Impuls tritt am Ende der Übertragung jedes Satzes von Datenbits in das Schieberegister 213 auf. Der Datenstrom DATA auf der Leitung 230, welcher in Wellenform 803 gezeigt ist, wird in das Schieberegister 213 durch Clock-Signale CLK geschoben, die in Wellenform 801 gezeigt sind, so daß jedes Datenbit positioniert ist, um ein festgelegtes Heizelement zu steuern. Ein Datenbit kann ein Null-Bit (d.h. niedriger Pegel) oder ein Eins- Bit (d.h. hoher Pegel) sein. Die Heizelemente 207-1 bis 207-N werden durch Datenbits erregt, die Einsen sind. Beispielsweise ist das Datenbit der Wellenform 803, welches mit 1 bezeichnet ist (ein Eins-Datenbit) so positioniert, daß es an dem Latch 211-1 übertragen wird, wenn die N-Datenbitsätze für eine Druckzeile im Schieberegister 213 angeordnet sind. Das mit N bezeichnete Datenbit (ein Eins-Datenbit) ist so positioniert, daß es an den Latch 211-N übertragen wird. Ansprechend auf einen Latch- Impuls LA auf der Leitung 229 wird ein Eins-Datenbit vom Schieberegister 213 in den Latch 211-1 übertragen und das Eins-Datenbit N wird in den Latch 211-N übertragen. Der Enable-Impuls EN liefert dann einen Impuls mit vorbestimmter Breite an den Steuereingang eines jeden Schalters von Schaltern 209-1 bis 209-N für jeden Latch, der ein Eins-Datenbit speichert. Die Datenbits in den Latches 211-1 und 211-N bewirken, daß Impulse von vorbestimmter Breite an die Schalter 209-1 und 209-N angelegt werden, so daß die Heizenergie in den entsprechenden Heizelementen 207-1 und 207-N präzise gesteuert wird.
Wie leicht zu sehen ist, variiert die Anzahl von Heizelementen, die für jede Druckleitung ausgewählt sind, gemäß der an den Druckkopf 26 gelieferten Daten. Wieder mit Bezug auf Figur 2 können alle, einige oder keines der Heizelemente 207-1 bis 207-N gleichzeitig ausgewählt werden. Jedes ausgewählte Widerstandsheizelement wird mit der Leistungsversorgung 201 durch den Leistungsversorgungsbus 203, den Verbindungsanschluß 224, die Leistungsversorgungsleitung 220, die Leistungsrückführleitung 222, den Verbindungsanschluß 226 und den Leistungsrückführbus 205 gekoppelt. Es sei zu Veranschaulichungszwecken angenommen, daß die Leistungsversorgung 201 gut geregelt ist. Die Spannungsabfühlschaltung kann, wie in der Technik wohl bekannt, hinzugefügt werden, um Spannungsabfälle im Leistungsversorgungsbus 203 und im Leistungsrückführbus 205 zu kompensieren. Folglich bleibt die Spannung zwischen den Anschlüssen 224 und 226 in Figur 2 konstant, und zwar unabhängig von der Anzahl der ausgewählten Heizelemente.
Die Widerstände der Verbindungsanschlüsse 224 und 226, die Leistungsversorgungsleitung 220, die Leistungsrückführleitung 222 und die Zwischenverkabelung der Heizelemente 207-1 bis 207-N im Druckkopf bewirken, daß die Spannung zwischen den ersten und zweiten Elektroden der gewählten Heizelemente variieren, wenn sich der von dem Druckkopf 26 abgezogene Strom verändert. Diese Widerstände innerhalb des Druckkopfes bilden einen "parasitischen Widerstand", welcher die Energie verringert, die an die ausgewählten Heizelemente geliefert wird, auch wenn eine gut regulierte bzw. eingestellte Leistungsversorgung ver wendet werden kann. Wenn mehr Heizelemente für eine Druckzeile ausgewählte werden, wird mehr Strom durch den Druckkopf 26 abgezogen und der Spannungsabfall an dem "parasitischen Widerstand" steigt. Die Spannung an jedem gewählten Heizelement wird dadurch verringert, wenn die Anzahl der ausgewählten Heizelemente steigt. Da die an ein ausgewähltes Heizelement (beispielsweise 207-1) gelieferte Energie proportional zum Quadrat der Spannung daran ist, verändert sich die in dem ausgewählten Heizelement erzeugte Wärme, und zwar als eine Funktion der Anzahl der ausgewählten Heizelemente und die erzeugte Druckdichte variiert dementsprechend.
Mit Bezug auf Figur 7 ist eine Kurve gezeigt, welche die Spannungsvariationen veranschaulicht, die aus dem zuvor erwähnten" parasitischen Widerstand" innerhalb des Druckkopfes 26 folgt. In Figur 7 ist die Linie 901 eine Kurve bzw. Aufzeichnung der Spannung (Volt) am Ausgang der Leitungsversorgung 201 in Volt als eine Funktion des Druckkopfstroms in Ampere und die Linie 905 ist eine Aufzeichnung der Spannung an einem ausgewählten Widerstandsheizelement (Volt) als eine Funktion des Druckkopfstroms (Ampere). Da die Leistungsversorgung 201 gut geregelt ist, ist die Linie 901 horizontal entsprechend einer konstanten Spannung über den gesamten Bereich des Druckkopfstroms. Die Leitung 905 jedoch neigt sich nach unten, wenn der Druckkopfstrom ansteigt, und zwar aufgrund des Spannungsabfalls im "parasitischen Widerstand". Folglich können bemerkenswerte Variationen der Dichte von aufeinanderfolgenden Druckzeilen auftreten. Eine Druckzeile, die aus einer relativ geringen Anzahl von ausgewählten Heizelementen folgt, besitzt Dichten entsprechend einer höheren Heizelementspannung als eine Druckzeile, die aus einer großen Anzahl von ausgewählten Heizelementen folgt. Solche Variationen der Druckdichte sind im allgemeinen nicht bei Textdruckern merklich, wenn nur schwarze und weiße Pixel verwendet werden. Bei Bilddruckern wird jedoch eine Ton- bzw. Färbungsskala mit einem Bereich von Abstufungen verwendet. Bei Drucken solcher Art können Dichtevariationen von mehr als einem Prozent erkennbar sein.
Mit Bezug auf Figur 3 ist ein Blockdiagramm einer spannungskompensierten thermischen Druckkopfleistungsversorgungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die spannungskompensierte thermische Druckkopfleistungsversorgungsanordnung der Figur 3 weist den Druckkopf 26, die Leistungsversorgung 201 und einen Spannungskompensator 310 auf. Der Druckkopf 26 und die Leistungsversorgung 201 sind die gleiche wie die in Figur 2 gezeigten. Der Druckkopf 26 ist wie mit Bezug auf Figur 2 beschrieben angeschlossen. Der Leistungsversorgungsbus 203 in Figur 3 ist zwischen einem positiven Ausgang der Leistungsversorgung 201 und dem Verbindungsanschluß 224 verbunden. Der Leistungsrückführbus 205 in Figur 3 ist zwischen einem negativen Ausgang der Leistungsversorgung 201 und einem ersten Anschluß des Spannungskompensators 310 verbunden. Ein zweiter Anschluß des Spannungskompensators 310 ist mit dem Verbindungsanschluß 226 über den Bus 320 gekoppelt.
In Figur 3 werden Datenbits in das Schieberegister 213 geschoben und an die Latches 211-1 bis 211-N übertragen, wie zuvor mit Bezug auf Figur 2 beschrieben. Der Spannungskompensator 310 ist geeignet, um die Anzahl von ausgewählten Heizelementen im Druckkopf 26 abzufühlen, und um die Spannung zu modifizieren, die zwischen den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 des Druckkopfes angelegt ist, so daß die an jedes Druckkopfheizelement gelieferte Energie auf einem konstanten Pegel gehalten wird, und zwar im wesentlichen unabhängig von der Anzahl der ausgewählten Heizelemente. Auf diese Weise wird der zuvor erwähnte Spannungsabfall durch "parasitischen Widerstand" ausgeglichen, um Variationen der Druckdichte zu verhindem.
Mit Bezug auf Figur 8 ist eine Kurve gezeigt, die die Spannung zwischen den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 der Figur 3 veranschaulicht und die Spannung an den ausgewählten Heizelementen im Druckkopf 26 der Figur 3 als eine Funktion des Stroms, der vom Druckkopf abgezogen wird. In Figur 8 ist eine Linie 1001 eine Kurve der Span nung an den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 der Figur 3 in Volt als eine Funktion des Druckkopfstroms in Ampere im Leistungsversorgungsbus 203 und eine Linie 1005 ist eine Kurve der Spannung (Volt) an einem ausgewählten Widerstandsheizelement als eine Funktion des Druckkopfstromes (Ampere) im Leistungsversorgungsbus 203 der Figur 3.
Wie zuvor mit Bezug auf Figur 2 beschrieben, kann die Leistungsversorgung 201 in Figur 3 eine gut geregelte Spannungsquelle sein, welche eine im wesentlichen konstante Spannung gleich der liefert, die von den ausgewählten Heizelementen für einen Druck bei normaler Dichte angefordert wird. Im Fall, daß nur ein Heizelement (beispielsweise 207-1) für eine Druckzeile ausgewählt wird, ist der Druckkopfstrom relativ gering (V1 in Figur 8) und die Spannung an den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 ist im wesentlichen die gleiche wie die Spannung an dem gewählten Heizelement (V1 in Figur 8). Wenn mehrere Heizelemente ausgewählt werden (beispielsweise 207-1 bis 207-n), um den Strom im Leistungsversorgungsbus 203 auf In zu verstärken bzw. zu vergrößern, nimmt die Spannung am Spannungskompensator 310 ab, so daß die Spannung an den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 (Wellenform 1001) ausreichend ist (Vn in Figur 8), um die Spannung V1 an den ausgewählten Heizelementen aufrecht zu erhalten. Wenn alle Heizelemente ausgewählt sind, steigt der Druckkopfstrom auf IN an. Die Spannung am Spannungskompensator 310 wird eingestellt, um die Spannung zwischen den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 in Figur 3 auf VN zu halten, so daß die Spannung V1 an den Heizelementen 207-1 bis 207-N aufrechterhalten wird, und zwar unabhängig von der Anzahl der ausgewählten Heizelemente. Der Spannungskompensator 310 ist als an den Leistungsrückführbus 205 gekoppelt gezeigt. Alternativ kann der Spannungskompensator 310 an den Leistungsversorgungsbus 203 gekoppelt werden, ohne den Betrieb der Kompensationsanordnung zu verändern.
Mit Bezug auf Figur 4 ist ein schematisches Blockdiagramm der spannungskompensierten thermischen Druckkopfleistungsversorgungsanordnung der Figur 3 gemäß der Erfindung gezeigt, in dem eine Bauart von Spannungskompensationsschaltung veranschaujicht ist. Die spannungskompensierte thermische Druckkopfleistungsversorgungsanordnung der Figur 4 weist folgendes auf: die Leistungsversorgung 201, den Leistungsversorgungsbus 203, den Druckkopf 26, den Spannungskompensator 310, der als ein Rechteck mit gestrichelter Linie gezeigt ist, den Leistungsrückführbus 205, den Leistungsrückführbus 320 und die Verbindungsanschlüsse 224 und 226. Der Druckkopf 26 in Figur 4 ist der gleiche wie der der Figur 2 oder der Figur 3, ist jedoch schematisch als zwei Widerstände 434 und 436 gezeigt, die in Serie zu Veranschaulichungszwecken verbunden sind. Der Widerstand 434 stellt die kombinierten Widerstände der ausgewählten Heizelemente des Druckkopfes 26 dar, und der Widerstand 436 stellt den "parasitischen Widerstand" dar, der mit Bezug auf Figur 3 erwähnt wurde. Der "parasitische Widerstand" weist folgendes auf: die Widerstände der Verbindungsanschlüsse 224 und 226, der Leistungsversorgungs leitung 220, der Leistungsrückführleitung 222 und der Zwischenverkabelung zu den ausgewählten Heizelementen im Druckkopf. Wie mit Bezug auf Figur 3 beschrieben, ist der Leistungsversorgungsbus 203 in Figur 4 zwischen dem positiven Ausgang der Leistungsversorgung 201 und dem Verbindungsanschluß 224 verbunden. Der Leistungsrückführbus 205 ist zwischen dem negativen Ausgang der Leistungsversorgung 201 und einem Anschluß des Spannungskompensators 310 verbunden. Der Spannungskompensator 310 ist mit dem Verbindungsanschluß 226 über den Rückführbus 320 verbunden. Die Widerstände 434 und 436 sind in Serie zwischen den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 verbunden.
Der Spannungskompensator 310 in Figur 4 weist einen n-p-n Transistor 413 auf, und zwar mit einem Emitter 415, einer Basis 417 und einem Kollektor 419, einen Widerstand 407, ein Vorspann- bzw. Einstellnetzwerk (Bias-Netzwerk) 423, einen Differentialverstärker 409 und einen nicht invertierenden Verstärker 411. Der Emitter 415 des Transistors 413 ist mit dem Leistungsversorgungsbus 205 gekoppelt. Die Basis 417 des Transistors 413 ist mit einem Ausgang des Verstärkers 411 und mit einem ersten Anschluß des Bias-Netzwerkes 423 gekoppelt. Ein zweiter Anschluß des Bias-Netzwerkes 423 ist mit einem Referenzpotential Vref verbunden. Der Kollektor 419 des Transistors 413 ist mit einem invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 409 und mit einem ersten Anschluß des Widerstandes 407 verbunden. Ein zweiter Anschluß des Widerstandes 407 ist mit einem nicht invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 409 und mit dem Bus 320 verbunden. Ein Ausgang des Verstärkers 409 ist mit einem Eingang des nicht invertierenden Verstärkers 411 gekoppelt.
Es sei zu Veranschaulichungszwecken angenommen, daß die Spannung an einem ausgewählten Heizelement im Druckkopf 26 zur ordnungsgemäßen Wärmeerzeugung Vh ist und daß die Spannung von der Spannungsversorgung 201 Vo ist. Um die in Figur 8 veranschaulichte Spannungscharakteristik zu liefern, wird der Transistor 413 nahe der Sättigung durch das Bias- bzw. Vorspann- bzw. Einstellnetzwerk 423 vorgespannt bzw. eingestellt, so daß die Spannung zwischen den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 (d.h. die Leistungsversorgungsausgangsspannung Vo geringer als die Emitter- Kollektorspannung Vt des Transistors 413, geringer als der Spannungsabfall am Widerstand 407) gleich der vorgeschriebenen Heizelementspannung Vh ist, wenn ein Heizelement ausgewählt wird. Wenn eine größere Anzahl von Heizelementen ausgewählt wird, steigt der Strom durch den Widerstand 407 und die Spannung am Widerstand 407 wird größer. Auf diese Weise wird die Anzahl der ausgewählten Heizelemente abgefühlt. Der Wert des Widerstandes 407 ist im allgemeinen sehr niedrig (beispielsweise in der Größenordnung von Milliohm) und die Spannung daran ist relativ gering. Die Spannung am Widerstand 407 wird im Differentialverstärker 409 verstärkt, so daß die Spannung an seinem Ausgang positiver wird, wenn der Strom am Widerstand 407 steigt. Der Ausgang des nicht invertierenden Verstärkers 411 ist mit der Basis 417 des Transistors 413 gekoppelt und ist dahingehend wirksam, daß er den Transistor 413 weiter zur Sättigung hintreibt, wenn die Spannung am Widerstand 407 ansteigt. Der Emitter-Kollektor- Spannungsabfall Vt des Transistors 413 nimmt ab, wenn der Strom durch den Widerstand 407 größer wird, wodurch die Spannung an den Druckkopfverbindungsanschlüssen 224 und 226 vergrößert wird. In dieser Weise folgt die Spannung an den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 der Figur 4 der Linie 1001 im Graph der Figur 10 und die Spannung Vh am Widerstand 434 (d.h. die ausgewählten Druckkopfheizelemente) wird im wesentlichen konstant gehalten. Den n-p-n- Transistor 413 in Reihe mit dem Leistungsrückführbus 205 in Figur 4 kann durch einen Transistor in Reihe mit dem Leistungsversorgungsbus 203 ersetzt werden.
Mit Bezug auf Figur 5 ist ein schematisches Blockdiagramm der Spannungskompensationsanordnung gemäß der Erfindung gezeigt, welche im wesentlichen die gleiche wie die in Figur 4 gezeigte ist, ausgenommen daß die Einstellung der Spannung in einem Spannungsregler ausgeführt wird, der mit der Leistungsversorgung gekoppelt ist. Die Spannungskompensationsanordnung der Figur 5 weist folgendes auf: die Leistungsversorgung 201, den Leistungsversorgungsbus 203, den Druckkopf 26, den innerhalb gestrichelter Linien gezeigten Spannungskompensator 310, den Leistungsrückführbus 205, den Leistungsrückführbus 320, und die Verbindungsanschlüsse 224 und 226. Der Druckkopf 26 wird als ein Widerstand 534 dargestellt, und zwar in Reihe mit einem Widerstand 536 verbunden, und weist weiter einen Temperatursensor 506 auf. Die Spannungskompensationsanordnung der Figur 5 wird weiter modifiziert, um Leistungsbusspannungsabfälle und Temperaturveränderungen im Druckkopf zu kompensieren. Der Druckkopf 26 und die Leistungs versorgung 201 sind im wesentlichen, wie mit Bezug auf den Druckkopf 26 in Figur 4 beschrieben, verbunden. Wie in Figur 4 stellt der Widerstand 534 die kombinierten Widerstände der ausgewählten Druckkopfheizelemente dar und der Widerstand 536 stellt den "parasitischen Widerstand" dar, der die Widerstände der Verbindungsanschlüsse 224 und 226, der Leistungsversorgung und der Rückführleitungen 220 und 222 und der Zwischenverkabelung im Druckkopf auf.
Der Spannungskompensator 310 in Figur 5 weist folgendes auf: einen Widerstand 507, Differentialverstärker 509 und 511, Widerstände 502 und 504 und einen Spannungsregler 513. Ein erster Eingang des Spannungsreglers 513 ist mit dem positiven Anschluß der Leistungsversorgung 201 gekoppelt, und ein Ausgang des Spannungsreglers 513 ist mit dem Leistungsversorgungsbus 203 gekoppelt. Der Spannungsregler weist eine (nicht gezeigte) Spannungsabfühlanordnung auf, die geeignet ist, um die Ausgangsspannung der Leistungsversorgung ansprechend auf die Spannung zu modifizieren, die am Abfühleingang anliegt, wie in der Technik wohlbekannt ist. Ein erster Anschluß des Widerstandes 507 ist mit dem Leistungsrückführbus 205 und mit einem ersten Eingang des Verstärkers 509 gekoppelt. Ein zweiter Anschluß des Widerstandes 507 ist mit dem Verbindungsanschluß 226 über die Rückführleitung 320 und mit einem zweiten Eingang des Verstärkers 509 gekoppelt. Der Verbindungsanschluß 224 in Figur 5 ist mit einem ersten Anschluß des Widerstandes 502 gekoppelt, und ein zweiter Anschluß des Widerstandes 502 ist mit einem ersten Eingang des Differentialverstärkers 511 und mit einem ersten Anschluß des Widerstandes 504 gekoppelt. Ein zweiter Anschluß des Widerstandes 504 ist mit einem Anschluß 508 der Temperaturabfühlvorrichtung 506 (beispielsweise ein Thermistor bzw. Temperaturfühler) im Druckkopf 26 gekoppelt. Ein zweiter Anschluß der thermischen Abfühlvorrichtung 506 ist mit einem Referenzpotential Vrefl verbunden. Ein Ausgang des Differentialverstärkers 511 ist mit einem zweiten Eingang des Spannungsreglers 513 gekoppelt. Eine negative Ausgangsgröße der Leistungsversorgung 201 ist mit dem Leistungsrückführbus 205 gekoppelt.
Im Betrieb geht der durch den Widerstand 534 (beispielsweise die gewählten Heizelemente) fließende Strom durch den Widerstand 507. Der Spannungsabfall am Widerstand 507 wird durch den Differentialverstärker 509 verstärkt und vom Ausgang des Verstärkers 509 an einen invertierenden Eingang des Verstärkers 511 gekoppelt bzw. geliefert. Die Spannung am Ausgang des Verstärkers 509 stellt die Anzahl der ausgewählten Heizelemente im Druckkopf 26 dar. Die Spannung am Verbindungsanschluß 224, welche den Spannungsabfall am Leistungsversorgungsbus 203 anzeigt, ist mit einem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 511 durch den Widerstand 502 gekoppelt, und die Spannung von der Temperaturabfühlvorrichtung 506, die am Anschluß 508 auftritt, ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 511 durch den Widerstand 504 gekoppelt.
Die Signale vom Ausgang des Verstärkers 509 und von den Widerständen 502 und 504 werden kombiniert und im Verstärker 511 verstärkt. Das daraus erfolgende Signal, welches am Ausgang des Verstärkers 511 auftritt, wird mit einem Abfühleingang des Spannungsreglers 513 gekoppelt. Als Folge wird die Spannung am Spannungsregler 513 eingestellt, um Veränderungen der Druckdichte aufgrund der variierenden Anzahl von ausgewählten Heizelementen, aufgrund des Spannungsabfalls zwischen der Leistungsversorgung und dem Verbindungsanschluß 224 und aufgrund der Temperatur des Druckkopfes Rechnung zu tragen. Mit Bezug auf die variierende Anzahl der ausgewählten Druckkopfheizelemente wird die Leistungsversorgungsspannung in Proportion zum Spannungsabfall am Widerstand 507 modifiziert. Somit steigt die Spannung an den Verbindungsan schlüssen 224 und 226 in Proportion zur Anzahl der ausgewählten Heizelemente. Auf diese Weise wird die Spannung an den gewählten Heizelementen auf einem vorbestimmten Wert gehalten, wie durch die Linie 1005 in der Kurve der Figur 8 gezeigt. Zusätzlich zur Kompensation von Abfällen aufgrund von "parasitischem Widerstand" im Druckkopf 26 bewirkt jegliches Abnehmen der Spannung am Verbindungsanschluß 226, daß die Leistungsversorgungsspannung ansteigt und irgendein von der Temperaturabfühlvorrichtung 506 detektierter Temperaturanstieg verursacht, daß die Leistungsversorgungsspannung ansteigt. Die Spannung an den Verbindungsanschlüssen 224 und 226 in Figur 3, die durch die Leistungsversorgung 201 vorgesehen wird, wird durch den Betrieb des Spannungsreglers 513 modifiziert, um die gewünschte Heizelementspannung auf einem Wert zu halten, der konstant ist, außer Korrekturen aufgrund von Temperaturvariationen, die durch die temperaturempfindliche Vorrichtung 506 detektiert werden. Während der Spannungsregler 513 als ein getrenntes Schaltungselement des Span nungskompensators 310 in Figur 5 zu Veranschaulichungszwecken gezeigt ist, kann er in der Leistungsversorgung 201 vorgesehen werden, und zur gleichen Funktion dienen, wie in der Technik wohlbekannt ist.

Industrielle Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere geeignet zur Erzeugung von wiederholbaren Farbthermobildern von hoher Qualität. Solche Farbbilder können auf Drucken, Identifizierungskarten bzw. Ausweisen oder ähnlichem gemacht werden.

Claims

1. Thermische Druckvorrichtung, die folgendes aufweist:

einen Druckkopf (26) mit ersten und zweiten Leistungsanschlüssen (224,226) und einer Vielzahl von Heizelementen (207-1, ...), die parallel zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen gekoppelt sind, und Leistungsversorgungsmittel, die mit den ersten und zweiten Anschlüssen des Druckkopfs gekoppelt sind, um Strom an die Heizelemente zu liefern, wobei die thermische Druckvorrichtung folgendes aufweist:

Steuermittel, die mit den Heizelementen gekoppelt sind zum Auswählen, welches der Heizelemente den durch die Leistungsversorgungsmittel gelieferten Strom erhält; Leistungsabfühimittel, die zwischen einem der Leistungsanschlüssen des Druckkopfs und den Leistungsversorgungsmitteln gekoppelt sind zum Abfühlen einer derzeitigen Leistungsanforderung des Druckkopfs wenn der Druckkopf in Betrieb ist; und

Spannungssteuermittel, die auf die abgefühlte derzeitige Leistungsanforderung des Druckkopfs ansprechen zum direkten Steuern der Spannung, die mit den ersten und zweiten Anschlüssen des Druckkopfs gekoppelt ist, um eine vorgeschriebene, im wesentlichen gleiche Spannung in jedem der ausgewählten Heizelemente beizubehalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsabfühlmittel zum Abfühlen der derzeitigen Leistungsanforderung des Druckkopfs (26) Mittel zum Erzeugen eines Signals aufweisen, das dem Strom entspricht, der von den Leistungsversorgungsmitteln zu dem Druckkopf geliefert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mittel zum Steuern der Spannung, die mit den ersten und zweiten Anschlüssen des Druckkopfs gekoppelt sind, Mittel aufweisen, die auf das Signal, das den Strom anzeigt, der durch die Leistungsversorgungsmittel an die ausgewählten Heizelemente angelegt wird, ansprechen zum Modifizieren der Spannung, die mit den ersten und zweiten Anschlüssen des Druckkopfs gekoppelt ist, um die Spannung an jedem der ausgewählten Heizelemente auf einer vorgeschriebenen, im wesentlichen gleichen Spannung zu halten und zwar unabhängig von der Anzahl der ausgewählten Heizelemente.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Leistungsversorgungsmittel Mittel aufweisen zum Erzeugen einer ersten Spannung; und wobei die Mittel zum Modifizieren der Spannung die mit dem Druckkopf gekoppelt sind, Mittel aufweisen, die auf das Signal ansprechen, das den Strom anzeigt, der durch die Leistungsversorgungsmittel an den Druckkopf geliefert wird, zum Einstellen der Spannung, die mit den ersten und zweiten Anschlüssen gekoppelt ist, um die vorgeschriebene, im wesentlichen gleiche Spannung an jedem der ausgewählten Heizelemente in dem Druckkopf beizubehalten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Mittel zum Modifizieren der Spannung, die mit dem Druckkopf gekoppelt ist, Spannungseinstellmittel aufweisen, die zwischen den Leistungsversorgungsmitteln und den ersten und zweiten Anschlüssen des Druckkopfs gekoppelt sind zum Einstellen der Spannung, die mit dem Druckkopf gekoppelt ist, um dieselbe vorgeschrieben, im wesentlichen gleiche Spannung an jedem der ausgewählten Heizelemente beizubehalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Spannungeinstelimittel eine Halbleitereinrichtung mit ersten, zweiten und Steuerelektroden aufweisen, wobei die ersten und zweiten Elektroden zwischen den Leistungsversorgungsmitteln und einem der ersten und zweiten Anschlüsse des Druckkopfs gekoppelt sind, und wobei die Steuerelektrode mit den Mitteln zum Erzeugen eines Signals, das die derzeitige Leistungsanforderung des Druckkopfs anzeigt, gekoppelt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Leistungsabfühlmittel zum Erzeugen des Signals, das die derzeitige Leistungsanforderung des Druckkopfs anzeigt, folgendes aufweist:

Widerstandsmittel, die zwischen der zweiten Elektrode der Haibleitereinrichtung und dem Druckkopf gekoppelt sind; und

Verstärkermittel, die zwischen den Widerstandsmitteln und der Steuerelektrode der Halbieltereinrichtung gekoppelt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung ferner folgendes aufweist:

Mittel zum Erzeugen eines Signals, das die Temperatur des Druckkopfs anzeigt; und wobei die Spannungssteuermittel Mittel aufweisen, die zusammen auf das Signal ansprechen, das den Strom anzeigt, das von den Leistungsversorgungsmitteln zu dem Druckkopf geliefert wird und auf das Signal, das die Temperatur des Druckkopfes an zeigt zum Modifizieren der Spannung, die mit den ersten und zweiten Anschlüssen des Druckkopfs gekoppelt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungseinstellmittel zwischen dem zweiten Leistungsanschluß des Druckkopfs und der Leistungsversorgung gekoppelt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Leistungsabfühlmittel zwischen dem zweiten Leistungsanschluß des Druckkopfs und den Leistungsversorgungsmittel gekoppelt sind.