CN113815315B - 热敏打印头的恒流加热控制方法及热敏打印头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热敏打印头制造技术领域，具体的说，是一种能够有效克服因阻值差异或者转移到打印介质的热量差异引起的打印浓度不均匀问题的热敏打印头的恒流加热控制方法及热敏打印头，其特征在于，热敏打印头中发热体内设有两个以上的发热点，对每个发热点，执行以下加热方式：寄存器通过驱动IC与打印机之间的通讯接口，获取代表每一发热点电流值的数据，所获数据经DA转换器处理后，转换成控制各个发热点电流大小的电压值，所获电压值施加至MOS管的栅极上，通过MOS管控制加热电路中电流值的大小，本发明可以保证各发热点至打印介质的热转移量相同，提高印字浓度均一性。
Description
技术领域：
本发明涉及热敏打印头制造技术领域，具体的说，是一种能够有效克服因阻值差异或者转移到打印介质的热量差异引起的打印浓度不均匀问题的热敏打印头的恒流加热控制方法及热敏打印头。
背景技术：
众所周知，热敏打印头上配置有连续很多个按照一定的分辨率直线性配置的热敏发热体单元，每个发热单元在发热基板上从下到上的层叠结构依次为基板、底釉、电极、发热体、保护层，打印机根据打印内容驱动逻辑信号通过控制IC对每个发热体单元施加相应时间的电压使发热体单元产生焦耳热，发热体单元产生的热能作用到热敏介质上使热敏介质发色实现打印。因制作工艺限制，打印头上的各个发热单元的尺寸及阻值在一定范围内存在差异，不同部位的底釉层及保护层的厚度也很难保证一致，以上因素导致不同位置的发热单元至打印介质的热转移量存在一定的差异。在工程图纸、医疗图像、彩色打印等使用场景中用普通的控制方法打印会有浓度不均匀的现象，一般只能通过控制个别差异大的点的加热时间进行粗略补偿。并且，随着打印点持续打印发热，其中一些打印点的阻值在某种程度上会与之前发生变化，造成因阻值差异引起的打印浓度不均匀的现象。
相关先行文献如下：
CN 208277640 U：将若干发热单元记做一个模块，每个模块内的各发热单元中的电阻体的长宽比设置不完全相同，绝缘基板的整个区域上覆盖有保护层。上述发热基板能补偿共同电极导线电阻偏差引起的印字浓度偏差，提高印字浓度均匀性。
CN 206394252：提出一种热敏打印头，将若干发热电阻体N等分，与每一份发热电阻体的中间位置相对应的公共电极处设有一个焊盘。本实用新型所涉及的热敏打印头能够有效的提高热敏打印头在多点同时打印时的打印浓度和打印浓度的均匀性。
CN 108569036 A：在热敏打印机的热敏头散热片上黏贴负温度系数电阻R，当热敏打印头温度较低时，NPN型三极管基极电压较高，NPN型三极管导通，NPN型三极管集电极发射极之间内阻较小，电流主要从NPN型三极管流过，迅速给热敏打印头提供较大工作电流，保证正常大数据量打印；当热敏打印头温度逐步升高，负温度系数电阻R内阻逐步降低，NPN型三极管Q1导通程度逐步减弱，供给热敏打印头的电流减弱，打印变慢，保护了热敏打印头。
CN1467090A：印刷控制装置和方法利用带有一套微加热元件和驱动电路的感热头，微加热元件既可用作加热件又可用作温度探测器，驱动电路提供电流来驱动加热元件；用于将提供给各加热元件的电流在加热驱动状态和温度探测状态之间转换的控制电路，可将各个加热元件上的温度值转换到电压值的电路，其还1可利用温度检测状态时流动的电流检测电压值；用于转换电压到数字值的模拟/数字转换电路，用于从加热开始累计计算数字转换得到的数字值的加法器，比较器，用于将加法器得到的累计值与预先设定的由上级装置送出的相对将进行印刷的给定点的目标印刷密度值进行比较确定那一个较大；用于当比较器检测到目标印刷密度值已经达到时停止加热元件的加热驱动的电路。
CN 208277640 U和CN 206394252文献中提出的方法，无论是通过变化电阻体的长宽比补偿共同电极导线电阻偏差引起的印字浓度偏差，还是在公共电极上设置焊盘降低多点打印时因压降问题引起的打印不均匀，这些都不能改善因不同位置发热体至打印介质的热转移量差异引起的打印不均匀现象；CN 108569036 A中虽然涉及控制打印电流大小方面的内容，但其着重于通过电流大小控制整体的发热温度来保护打印头，对打印均一性并没有改善；CN1467090A中提到的iTPH控制的场合由于工作电路和测阻电路需要高速、频繁切换对硬件电路及软件要求太高，需要专门的驱动IC以及外围控制电路及软件进行对应，技术难度及成本都很高，难以得到广泛的应用。
发明内容：
本发明针对现有技术的不足，提出了一种结构合理、便于实施、加热控制精确可靠、能够有效克服因阻值差异或者转移到打印介质的热量差异引起的打印浓度不均匀问题的热敏打印头的恒流加热控制方法及热敏打印头。
本发明通过以下措施达到：
一种热敏打印头的恒流加热控制方法，其特征在于，热敏打印头中发热体内设有两个以上的发热点，对每个发热点，执行以下加热方式：寄存器通过驱动IC与打印机之间的通讯接口，获取代表每一发热点电流值的数据，所获数据经DA转换器处理后，转换成控制各个发热点电流大小的电压值，所获电压值施加至MOS管的栅极上，通过MOS管控制加热电路中电流值的大小。
本发明还包括在打印前测得发热体内发热点的电阻值，根据每个发热点的电阻值，按照两个以上发热点加热功率一致的原则，设置每个发热点的电流值；也可以根据打印样张中每个发热点对应的浓度值差异，对每个发热点的电流值进行调整。
本发明还提出了一种热敏打印头，其特征在于，设有用于执行上述热敏打印头的恒流加热控制方法的控制机构，所述控制机构中设有与热敏打印头的发热体中两个以上发热点一一对应的两个以上的加热调整机构，所述加热调整机构设有用于接收寄存器输出的逻辑控制信号的DA转换器，DA转换器的输出端与用于控制电流大小的MOS管的G极相连，用于控制电流大小的MOS管的D极与VH端相连，S极与加热通断控制电路相连。
本发明所述热敏打印头还包括加热基板，控制IC，散热基板，以及印刷电路板，其中控制IC可根据输入控制逻辑对发热基板上的发热体进行选择性加热，且加热采用恒流方式加热，其热控制方法为可根据每一点发热体至打印介质的热转移量设置不同的电流值，使所有发热点打印比较均匀。
本发明可以针对每个发热点采用独立可控的恒流加热方式，电流大小根据发热点至打印介质的热转移量设定，使不同的发热点转移到打印介质上的热量一致，电流大小的设定通过IC内部寄存器实现，寄存器通过IC与打印机之间的通讯接口获取代表每一点施加电流大小的数据，数据经过DA转换成控制各个发热点电流大小的电压值施加在mos管的栅极，通过mos管控制电路中电流的大小。此方法可以保证各发热点至打印介质的热转移量相同，提高印字浓度均一性。
附图说明：
附图1是本发明热敏打印头的结构示意图。
附图2表示的是本发明中公共电极和个别电极与发热体的连接方式。
附图3是本发明中控制IC和发热体连接的结构原理的示意图，单点恒流电流的大小可根据打印情况调整，并通过IC生效。
附图4是发热基板在发热电阻体附近的部分层叠结构示意简图。
附图标记：1.加热基板，2.控制IC，3.散热基板，4.发热电阻体，5.插座，6.封装胶，7.PCB电路板，8.公共电极，9.个别电极，10.底釉层，11.保护层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明专利做进一步描述：
实施例1：
本实施例的热敏打印头包括加热基板，控制IC，散热基板，以及印刷电路板，详见图1，其中IC可根据输入控制逻辑对发热基板上的发热体进行选择性加热，且加热采用恒流方式。
在打印过程中，不同发热单元转移到打印介质上的热量存在一定的偏差，结合图4，对其进行简单的介绍：热敏打印头上配置有连续很多个按照一定的分辨率直线性配置的热敏发热体单元，每个发热单元在发热基板上从下到上的层叠结构依次为基板1、底釉10、电极(未示出)、发热体4、保护层11。在制造过程中，因工艺限制，不同部位发热体4的尺寸及阻值存在一定的差异，底釉层10和保护层11的厚度也存在一定的差异，以上主要因素造成不同发热单元到打印介质的热转移量的不同，从而引起打印浓度不均匀的现象。
结合图3，具体说明本实施例的控制方法：先在打印前测得每一个发热电阻的阻值，打印设备根据打印头上每一点的阻值大小按照同功率计算出每一个打印点对应的电流值，然后打印样张，再根据打印样张各点的浓度值，对每个发热单元的电流值进行微调整。或者直接打印样张，根据每点的浓度值差异对每个发热单元的电流值进行调整。测阻可以通过恒流方法对各发热电阻的电压进行采集的方法进行测阻，浓度值则可以通过浓度计或其他途径进行测试。打印设备与IC之间的存在通讯接口，例如SPI或I2C接口，通过时钟信号和数据信号，将代表每一点对应电流值的数据传输至IC内的寄存器中，寄存器输出的每路数据，经过DA转换器转换成控制各个发热点电流大小的电压值，并施加在mos管的栅极。mos管可以通过控制栅极的电压精确控制流过mos管的电流，所以通过上述控制方法可以保证所有点到打印介质的热转移量相同，提高打印浓度的均一性。图3示出了在所有点都打印的情况下的电路结构示意图，实际打印过程中，每个点的通断及通电时间由打印DATA和STB信号决定。
本例中提到的DA芯片可根据电流控制精度要求进行选择，例如DA芯片采用10bits型号的DA转换器，在VH为24V，R为1000Ω的情况下，则每个点控制的电流范围为0～0.024A，DA转换器为10bits，那么控制精度可达到0.024/210A/step，即约为0.023mA/step。在应用中，可根据具体情况选定合适型号的DA转换器。
图3示出了IC内部结构的一部分，即每点的电流控制部分。还有其它功能部分并未示出，比如每个点的通断及通电时间的控制。根据打印信息，将每行所有点的通断情况通过DATA信号传至寄存器，以此来控制当前行所有点的通断，并且通过STB信号控制打印点的通电时间，该部分为现有技术，此不赘述。
Claims (4)
1.一种热敏打印头的恒流加热控制方法，所述热敏打印头设有恒流加热控制机构，恒流加热控制机构中设有与热敏打印头的发热体中两个以上发热点一一对应的两个以上的加热调整机构，所述加热调整机构设有用于接收寄存器输出的逻辑控制信号的DA转换器，DA转换器的输出端与用于控制电流大小的MOS管的G极相连，用于控制电流大小的MOS管的D极与VH端相连，用于控制电流大小的MOS管的S极与加热通断控制电路相连；
其特征在于，热敏打印头中发热体内设有两个以上的发热点，对每个发热点，执行以下加热方式：
在打印前测得发热体内发热点的电阻值，根据每个发热点的电阻值，按照两个以上发热点加热功率一致的原则，设置每个发热点的电流值；或根据打印样张中每个发热点对应的浓度值，对每个发热点的电流值进行调整；
寄存器通过驱动IC与打印机之间的通讯接口，获取代表每一发热点电流值的数据，所获数据经DA转换器处理后，转换成控制各个发热点电流大小的电压值，所获电压值施加至MOS管上，通过MOS管控制加热电路中电流值的大小。
2.根据权利要求1所述的一种热敏打印头的恒流加热控制方法，其特征在于，具体为：先在打印前测得每一个发热电阻的阻值，打印设备根据打印头上每一点的阻值大小按照同功率计算出每一个打印点对应的电流值，然后打印样张，再根据打印样张各点的浓度值，对每个发热单元的电流值进行微调整；或者直接打印样张，根据每点的浓度值差异对每个发热单元的电流值进行调整，其中测阻通过恒流方法对各发热电阻的电压进行采集的方法进行测阻，浓度值则通过浓度计或其他途径进行测试，打印设备与IC之间存在通讯接口，通讯接口为SPI或I2C接口，通过时钟信号和数据信号，将代表每一点对应电流值的数据传输至IC内的寄存器中，寄存器输出的每路数据，经过DA转换器转换成控制各个发热点电流大小的电压值，并施加在mos管的栅极，mos管通过控制栅极的电压精确控制流过mos管的电流，保证所有点到打印介质的热转移量相同，提高打印浓度的均一性，打印过程中，每个点的通断及通电时间由打印DATA和STB信号决定。
3.根据权利要求2所述的一种热敏打印头的恒流加热控制方法，其特征在于，采用10bits型号的DA转换器，在VH为24V，R为1000Ω的情况下，则每个点控制的电流范围为0~0.024A，DA转换器为10bits，控制精度达到 0.024/210 A/step，即约为0.023mA/step。
4.根据权利要求2所述的一种热敏打印头的恒流加热控制方法，其特征在于，还包括加热基板，控制IC，散热基板，以及印刷电路板。
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