DE69605611T2

DE69605611T2 - Thermischer Kopf und Steuerschaltung dafür

Info

Publication number: DE69605611T2
Application number: DE69605611T
Authority: DE
Inventors: Minoru Morita; Masatoshi Noguchi; Takeshi Toyosawa; Toshiya Watanabe
Original assignee: Graphtec Corp
Current assignee: Geospace Technologies Corp
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: EP0755796B1; EP0755796A1; CN1150091A; DE69605611D1; US5702188A; CN1092572C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermokopf zur Verwendung in einer thermischen Aufzeichnungsvorrichtung oder dergleichen, sowie einen Kopftreiberschaltkreis für den Kopf.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines herkömmlichen Thermokopfs des Abwechselnd-Leiter-Typs, bei dem beispielsweise energiequellenseitige Leiter, welche mit einer Energiequelle verbunden sind, jeweils in zwei Schritten in zwei Gruppen unterteilt sind und diese unterteilten Leiter werden sequentiell geschaltet, um mit der Energiequelle verbunden zu sein, wodurch thermische Widerstandsbauteile betrieben werden. Bezugszeichen 1 bezeichnet ein thermisches Widerstandsbauteil, Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Treiber-IC, die Bezugszeichen 31, 32, ---, 3 m bezeichnen erste Leiter und die Bezugszeichen 41, 42, ---, 4 m bezeichnen zweite Leiter. Weiterhin bezeichnet Bezugszeichen 5A eine erste Auswahlleitung, Bezugszeichen 5B eine zweite Auswahlleitung, die Bezugszeichen 61, 62, ---, 6n bezeichnen dritte Auswahlleitungen, das Symbol "E" ist eine Energiequelle, das Symbol "SW" bezeichnet einen Umschalter und die Symbole D1, D2, - -, Dn sind Dioden. Bei diesem Thermokopf ist das thermische Widerstandsbauteil 1 in geradliniger Form auf einem Keramiksubstrat ausgebildet. Die dritten Leiter 6, welche in Kontakt mit diesem thermischen Widerstandsbauteil 1 sind, sind auf der Seite des Treiber-ICs 2 entlang einer Richtung senkrecht zu diesem thermischen Widerstandsbauteil 1 angeordnet. Die ersten und zweiten Leiter 3 und 4, welche auf der Seite der Dioden D angeordnet sind, sind gleichmäßig beabstandet abwechselnd angeordnet. Das thermische Widerstandsbauteil 1 wird durch den dritten Leiter 6 und die ersten und zweiten Leiter 3 und 4 in Segmente unterteilt, um somit eine Mehrzahl von thermischen Widerstandselementen R1, R2, R3... zu bilden. Weiterhin sind die ersten und zweiten Leiter 3 und 4 über die Diode D mit der ersten Auswahlleitung 5A und der zweiten Auswahlleitung 5B verbunden. Der Umschalter SW schaltet die Energiequelle E und diese Auswahlleitungen 5A und 5B, um diese Elemente anzuschließen. Weiterhin sind die dritten Leiter 6 mit den entsprechenden Schaltern S1, S2, ..., Sn des Treiber-ICs 2 verbunden. Diese Schalter S liegen auf Masse.
Wenn bei diesem Thermokopf ein Aufzeichnungsvorgang durchgeführt wird, wird der Umschalter SW mit einem vorgewählten Zeitverhalten durch eine (nicht gezeigte) Steuereinheit umgeschaltet. Zu einem ersten Zeitpunkt ist die erste Auswahlleitung 5A mit der Energiequelle E verbunden, was einem ersten Modus entspricht, wohingegen zu einem zweiten Zeitpunkt die zweite Auswahlleitung 5B mit der Energiequelle E verbunden ist, was einem zweiten Modus entspricht. Somit stellt der Umschalter SW wiederholt sequentiell diese beiden Moden ein. In diesen beiden Moden werden die Schalter S1, S2, ..., Sn innerhalb des Treiber-ICs 2 durch die Steuereinheit EIN/AUS gesteuert, um Energie an die entsprechenden thermischen Widerstandselemente abhängig von den Aufzeichnungsdaten zu liefern.
Wenn in der Zeichnung zum Beispiel das Aufzeichnungsdatum entsprechend dem thermischen Widerstandselement R1 an die Steuereinheit geliefert wird, schließt die Steuereinheit den Schalter S1 und schaltet den Umschalter SW auf die Seite des Kontaktes A um. Infolgedessen kann ein von der Energiequelle E kommender Strom durch die Auswahlleitung 5A, den ersten Leiter 31, die Diode D1, das thermische Widerstandselement R1 und den dritten Leiter 61 in das thermische Widerstandselement R1 fließen, so daß dieses thermische Widerstandselement R1 erhitzt wird. Wenn zu dieser Zeit der Schalter S2 geschlossen wird, kann der Strom von der Energiequelle E durch einen Pfad ähnlich zu dem oben beschriebenen Pfad fließen und durch den dritten Leiter 62 in das thermische Widerstandselement R2, so daß das thermische Widerstandselement R2 erhitzt wird. Wenn weiterhin das thermische Widerstandselement R3 zu erhitzen ist, wird der Schalter S2 geschlossen und weiterhin wird der Umschalter SW auf die Seite des Kontaktes B geschaltet. Somit kann ein Strom von der Energiequelle E durch die zweite Auswahlleitung 5B, den zweiten Leiter 41, die Diode D2 und den dritten Leiter 62 zum thermischen Widerstandselement R3 fließen, so daß dieses thermische Widerstandselement R3 mit Energie versorgt wird, um erhitzt zu werden.
Mit anderen Worten, wenn der Aufzeichnungsvorgang für eine Zeile durchgeführt wird, unterteilt die (nicht gezeigte) Steuereinheit die Aufzeichnungsdaten für diese Zeile in dielenigen Aufzeichnungsdaten, welche von dem thermischen Widerstandselement der Gruppe A verarbeitet werden, welches in Kontakt mit beiden Seiten der ersten Leiter 31 bis 3 m ist, die mit der ersten Auswahlleitung 5A verbunden sind, und ebenfalls in die Aufzeichnungsdaten, welche von dem thermischen Widerstandselement der Gruppe B verarbeitet werden, welches in Kontakt mit beiden Seiten der zweiten Leiter 41 bis 4 m ist, die mit der zweiten Auswahlleitung 5B verbunden sind. Sodann steuert die Steuereinheit den Umschalter SW, um hierdurch die erste Auswahlleitung 5A mit der Energiequelle E zu verbinden und überträgt weiterhin die Aufzeichnungsdaten der Gruppe A an den Treiber-IC 2, so daß die Schalter S1 bis Sn EIN/AUS-geschaltet werden. Im Ergebnis werden diejenigen Elemente der Gruppe A, welche durch die Aufzeichnungsdaten der Gruppe A mit "Drucken EIN" ausgewählt werden, erhitzt. Zum nächsten Zeitpunkt wird der Umschalter SW umgeschaltet, so daß die zweite Auswahlleitung 5B mit der Energiequelle E verbunden wird. Weiter überträgt die Steuereinheit die Aufzeichnungsdaten in der Phase B an den Treiber-IC 2, um die Schalter S1 bis Sn ein- /auszuschalten, so daß die thermischen Widerstandselemente in der Phase B betrieben werden und somit der Aufzeichnungsvorgang für die Linie 1 abgeschlossen wird.
Im Falle eines derartigen Thermokopfes sind die Dioden D1 bis Dn notwendig, um zu vermeiden, daß der zum Betrieb eines ausgewählten thermischen Widerstandselementes verwendete Strom in andere thermische Widerstandselemente fließt. Dies bewirkt, daß die Herstellungskosten anwachsen und macht es schwierig, den Thermokopf kompakt zu machen.
Zur Beseitigung des Problems wurde gemäß Fig. 2 eine Idee vorgeschlagen, bei der ein Verriegelungsschalter mit ersten und zweiten Auswahlleitungen vorgesehen ist, und wenn eine Auswahlleitung mit der Energiequelle E verbunden ist, dann die andere Auswahlleitung auf Masse liegt. Bei diesem Thermokopf ist in den ersten und zweiten Auswahlleitungen 5A und 5B keine Diode notwendig. Bei diesem Thermokopf wird der unnötige Strom, der durch "12" dargestellt ist, nicht auf die thermischen Widerstandselemente konzentriert, welche durch die Aufzeichnungsdaten mit "Drucken AUS" belegt sind. Auch lassen sich die Herstellungskosten verringern und der Thermokopf kann ohne Verwendung der Dioden kompakt gemacht werden.
Es sei nun angenommen, daß die Spannung der Energiequelle "E" ist, das Massepotential "0" ist, der Widerstandswert eines jeden thermischen Widerstandselementes "R" ist und das thermische Widerstandselement R2 mit "Drucken EIN" belegt ist; der Strombetrag 11, der im Widerstand R2 fließen kann, beträgt E/R. Sodann ist die Druckenergiemenge dieses Stromes (E · E)/R. Ein weiterer Strom 12, der in das thermische Widerstandselement fließen kann, welches mit "Druck AUS" belegt ist, beträgt E/2R. Die Druckenergiemenge dieses Stroms wird dann zu (E*E)4R. In diesem Fall werden sowohl die Spannung E der Energiequelle als auch der Widerstandswert R des thermischen Widerstandselementes so gesetzt, daß die Druckenergiemenge ((E*E)/4R) des thermischen Widerstandselementes, welches mit "Drucken AUS" belegt ist, keine Veränderungen in dem Thermopapier erzeugen kann.
Bei dem oben erwähnten herkömmlichen Thermokopf gemäß Fig. 2 ist das Verhältnis der Druckenergiemenge des ursprünglich zu erhitzten thermischen Widerstandselementes zu derjenigen des anderen thermischen Widerstandselementes 4 : 1. Es ergibt sich jedoch der Nachteil, daß dieses Verhältnis von 4 : 1 relativ klein ist. Mit anderen Worten, wenn die Druckenergie des thermischen Widerstandselementes, welches mit "Drucken AUS" belegt ist, verringert wird, um den Farbdruckvorgang zu verhindern, ist die andere Druckenergie des zu erhitzenden thermischen Widerstandselementes kurz. Umgekehrt, wenn die Druckenergie des thermischen Widerstandselementes, welches zu erhitzen ist, ausreichend hoch ist, wird die andere Druckenergie des thermischen Widerstandselementes, welches nicht zu erhitzen ist, relativ verringert. Infolgedessen ergibt sich der weitere Nachteil, daß, da diese relativ hohe Druckenergie nachteilige Einflüsse durch Wärmespeicherungen ergibt, dann, selbst wenn kein Farbdruckvorgang bewirkt wird, sehr strenge Widerstandswert-Handhabungen und Steuerungen notwendig sind.
Die US-A-5,134,425 offenbart eine Ohmsche Heizmatrix. Das Grundkonzept dieses Standes der Technik ist insofern ähnlich zu demjenigen der vorliegenden Erfindung, als die Treiberspannung "E" an die Elementgruppe gelegt wird, welche zu betreiben ist, wohingegen die Treiberspannung "e" auf einen bestimmten Spannungswert "e" gelegt wird, der kleiner als die Treiberspannung "E" ist. Dieser Stand der Technik zeigt jedoch keine Gegenmaßnahme gegen das Problem, daß die Gesamtmenge eines Leckstroms, der in die entspre chenden Elemente der Elementengruppe fließt, welche nicht betrieben werden, von der Anzahl der Elemente abhängt, welche beim Drucken in der betriebenen Gruppe mitwirken, wenn die Anzahl der Elemente im Druckkopf hoch ist. Obgleich die bestimmte Spannung "e" kleiner als die Treiberspannung ist, ist, wenn die Gesamtmenge des Leckstromes hoch ist, die Spannung über den Druckelementen größer als die bestimmte Spannung "e", solange keine Mittel zum Senken des Leckstromes vorhanden sind und im schlimmsten Fall wird bewirkt, daß ein nicht ausgewähltes Element den Druckvorgang durchführt.
Die FR-A-2 350 200 und die JP-A-58 128875 beschreiben beide einen Stand der Technik ähnlich zur US-A-5, 134, 425.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände gemacht und ist auf einen Thermokopf gerichtet, der in den ersten und zweiten Auswahlleitungen keine Dioden hat, wobei die an ein thermisches Widerstandselement ausgegebene Energie, welches mit "Drucken AUS" belegt ist, auf einen sehr kleinen Wert verringert ist.
Ein Thermokopf gemäß der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, daß eine Potentialanlegevorrichtung vorhanden ist und wenn eine der ersten Auswahlleitung und der zweiten Auswahlleitung mit der Energiequelle E verbunden ist, dann ein bestimmtes Potential abweichend von 0 an die andere Auswahlleitung angelegt wird.
Da, während eine Auswahlleitung mit der Energiequelle E verbunden ist, dann ein ausgewähltes Potential abweichend von 0 an die andere Auswahlleitung gelegt wird, kann ein Strom, der in ein thermisches Widerstandselement fließen kann, welches mit "Drucken AUS" belegt ist, verringert werden. Somit kann die an das thermische Widerstandselement ausgegebene Energie verringert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem Fall, wo die Anzahl der Druckvorgänge in der Treiberelementengruppe gering ist und eine Spannung der Druckelemente in der nicht betriebenen Elementgruppe hoch ist, ein in diese Gruppe fließender Strom abgesenkt (verringert) und im umgekehrten Fall wird es neuem Strom erlaubt, an diese Gruppe zu fließen.
Weiterhin ist ein Kopftreiberschaltkreis des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgelegt, daß eine Mehrzahl von Druckelementen, welche miteinander verbunden sind, in wenigstens zwei Gruppen unterteilt ist, wobei sowohl ein Drucksignal als auch elektrische Energie jeder Gruppe der Druckelemente zugeführt wird, um einen Druckvorgang durchzuführen, wobei die der einen Gruppe der Druckelemente zugeführte Energie, welche nicht dem Druckvorgang unterliegen, abhängig von der Drucktreiberanzahl der anderen Gruppe der betriebenen Druckelemente variiert wird, wobei eine Umkehrphasen-Energiequelle vorgesehen ist, welche, während wenigstens eine Gruppe den Druckvorgang durchführt, mit der anderen Gruppe verbunden ist, um die geänderte Energie der anderen Gruppe auf einen bestimmten Betrag zu setzen, welche weiterhin einen Effekt dahingehend hat, einen Strom in der anderen Gruppe abzusenken und den weiteren Effekt hat, einen Strom der anderen Gruppe zuzuführen.
Weiterhin ist ein Kopftreiberschaltkreis eines Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgelegt, daß eine Mehrzahl von Druckelementen, welche miteinander verbunden sind, in wenigstens zwei Gruppen unterteilt ist, wobei ein Drucksignal und elektrische Energie einer jeden Gruppe der Druckelemente zugeführt wird, um einen Druckvorgang durchzuführen, wobei die Energie, welche einer Gruppe der Druck elemente zugeführt wird, welche nicht im Druckzustand ist, abhängig von der Drucktreiberanzahl der anderen Gruppe der betriebenen Druckelemente variiert wird, wobei eine Energiequelle verwendet wird, welche, während wenigstens eine Gruppe den Druckvorgang durchführt, die der anderen Gruppe zugeführte Energie auf einen bestimmten Wert festsetzt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines herkömmlichen Thermokopfes des Abwechselnd-Leiter-Typs;
Fig. 2 zeigt schematisch einen anderen herkömmlichen Thermokopf des diodenlosen Typs;
Fig. 3 ist ein Schaltdiagramm zur Veranschaulichung eines Aufbaus eines Thermokopfs;
Fig. 4 ist ein Schaltdiagramm zur Darstellung von Spannung und Strom am Thermokopf;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung zur Anzeige eines Schaltkreises eines Thermokopfes;
Fig. 6A und 6B sind schematische Darstellungen von Äquvalenzschaltkreisen von Fig. 5;
Fig. 7 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung der Charakteristiken von Spannung/Strom im Schaltkreis von Fig. 5.
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Thermokopf-Treiberschaltkreises gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm einer Hilfsspannungsquelle aus Fig. 8;
Fig. 10 ist ein schematisches Diagramm eines Druckkopf- Treiberschaltkreises gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine erläuternde Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels des bidirektionalen Schalters aus Fig. 10;
Fig. 12 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Thermokopf-Treiberschaltkreises gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist ein schematisches Diagramm einer Thermokopf- Energiequelle gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist ein erläuterndes Steuerdiagramm und zeigt die Thermokopf-Energiequelle von Fig. 13;
Fig. 15 ist ein anderes erläuterndes Steuerdiagramm der Thermokopf-Energiequelle von Fig. 13;
Fig. 16 ist ein schematisches Diagramm einer Thermokopf- Energiequelle gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 17 ist ein schematisches Diagramm einer Thermokopf- Energiequelle gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenen Erfindung verbleiben die Fig. 3-7 und die entsprechenden Beschreibungsteile in der vorliegenden Anmeldung, diese Ausführungsformen sind jedoch durch den vorliegenden Gegenstand der Ansprüche 1-6 nicht abgedeckt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird nun ein Thermokopf der vorliegenden Erfindung näher im Detail beschrieben.
Fig. 3 ist ein Schaltkreisdiagramm zur Darstellung des Aufbaus eines Thermokopfs. Es sei festzuhalten, daß gleiche Bezugszeichen, welche in dem oben erläuterten herkömmlichen Thermokopf verwendet wurden, für gleiche oder ähnliche Schaltkreiselemente dieses Thermokopfes verwendet werden. In Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 7 einen Konstantspannungsschaltkreis, der als Potentialanlegevorrichtung dient, die Symbole SW1 und SW2 bezeichnen Umschalter und Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Steuereinheit.
Der Konstantspannungsschaltkreis 7 ist ein Konstantspannungsschaltkreis mit einem Spannungswert "e" kleiner als der Spannungswert V der Energiequelle E. Der Umschalter SW2 ist so angeordnet, daß eine Auswahlleitung unterschiedlich von der Auswahlleitung 5, welche mit dem Anschluß positiver Polarität der Energiequelle E durch den Umschalter SW1 verbunden ist, mit einem Anschluß positiver Polarität dieses Konstantspannungsschaltkreises 7 verbunden ist.
Nachfolgend werden Aufzeichnungsvorgänge beschrieben, welche in dem Thermokopf gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
Ähnlich wie beim oben beschriebenen herkömmlichen Thermokopf unterteilt, wenn der Aufzeichnungsvorgang von dem Thermokopf gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen ist, die Steuereinheit 8 die Aufzeichnungsdaten für Zeile 1 in Aufzeichnungsdaten der A-Phase, welche von den thermischen Widerstandselementen der A-Phase verarbeitet werden, die in Kontakt mit beiden Seiten der ersten Leiter 3 sind, welche mit der ersten Auswahlleitung 5A verbunden sind und in Aufzeichnungsdaten der B-Phase, welche von den thermi schen Widerstandselementen der B-Phase verarbeitet werden, welche in Kontakt mit beiden Seiten der zweiten Leiter 4 sind, die mit der zweiten Auswahlleitung 5B verbunden sind. Zum ersten Zeitpunkt steuert die Steuereinheit 8 den Umschalter SW1, so daß die erste Auswahlleitung 5A mit der Energiequelle E verbunden wird und weiterhin werden die Aufzeichnungsdaten der A-Phase an den Treiber-IC 2 übertragen, um die Schalter S EIN/AUS zu schalten. Im Ergebnis werden die thermischen Widerstandselemente der A-Phase erhitzt. Zum zweiten Zeitpunkt wird der Umschalter SW1 mit einem bestimmten Zeitverhalten umgeschaltet, so daß die zweite Auswahlleitung 5B mit der Energiequelle E verbunden ist. Weiterhin überträgt die Steuereinheit die Aufzeichnungsdaten der B-Phase an den Treiber-IC 2, um die Schalter S1 bis Sn EIN/AUS zu schalten, so daß die thermischen Widerstandselemente der B-Phase erhitzt werden, so daß der Aufzeichnungsvorgang für die Zeile 1 abgeschlossen ist.
In dem Fall, in welchem der Aufzeichnungsvorgang durch die thermischen Widerstandselemente der A-Phase durchgeführt wird, welche in Kontakt mit beiden Seiten des ersten Leiters 3 angeordnet sind, der mit der ersten Auswahlleitung 5A verbunden ist, steuert die Steuervorrichtung 8 des Thermokopfs gemäß der vorliegenden Erfindung den Umschalter SW3, um die zweite Auswahlleitung 5B mit dem Konstantspannungsschaltkreis 7 zu verbinden, so daß ein Potential "e" an der zweiten Auswahlleitung 5B angelegt wird. Wenn der Aufzeichnungsvorgang durch das thermische Widerstandselement der B-Phase durchgeführt wird, steuert die Steuervorrichtung 8 des Thermokopfes den Schalter SW2, um die erste Auswahlleitung 5A mit dem Konstantspannungsschaltkreis 7 zu verbinden, so daß das Potential "e" an die erste Auswahlleitung 5A, das heißt an die erste Leitergruppe angelegt wird. Mit anderen Worten, die Steuervorrichtung 8 wird auf eine derartige Weise betrieben, daß, wenn die Umschalter SW1 und SW2 sequentiell synchron zueinander umgeschaltet werden, so daß irgendeine der Auswahlleitungen für den Druckvorgang ausgewählt wird, dann ein bestimmtes Potential an die andere Auswahlleitung angelegt wird.
Fig. 4 ist ein Schaltkreisdiagramm zur Darstellung von Spannung und Strom im Thermokopf gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser Figur ist der Zustand dargestellt, in welchem nur die thermische Widerstandselement-Gruppe erhitzt wird, welche zur ersten Auswahlleitung 5A gehört. Genauer gesagt, die erste Auswahlleitung 5A ist über SW1 mit der Energiequelle E verbunden und die zweite Auswahlleitung 5B ist über SW2 mit der Konstantspannung 7 verbunden. Somit liegt an den Kontakten "a", "f" und "k" das Potential "E" und an den Kontakten "c" und "h" liegt das Potential "e".
Die Kontakte "b", "d" und "j" sind über die dritten Leiter 6 mit den Schaltern innerhalb des Treiber-ICs 2 verbunden. Dies ist jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt.
Es sei nun angenommen, daß der im Treiber-IC 2 verwendete Schalter S1 geschlossen wird. Zu diesem Zeitpunkt entspricht das zu erhitzende thermische Widerstandselement R5. Die Energiequelle E und Masse sind an den Kontakten "f" und "g" an beiden Enden dieses thermischen Widerstandselementes R5 angeschlossen. Eine Potentialdifferenz zwischen diesem Abschnitt "f" und "g" wird zu E, so daß ein Strom von i1 = E/R durch das thermische Widerstandselement R5 fließen kann.
Weiterhin werden Potentiale "e", welche von dem Konstantspannungsschaltkreis 7 erhalten werden, an einen Abschnitt "a" bis "c", einen weiteren Abschnitt "f" bis "c", einen weiteren Abschnitt "k" bis "h" angelegt. Da E> e gilt, wird eine Potentialdifferenz zu E-e. Ein Strom 12 = (E-e)/2R kann durch die thermischen Widerstandselemente (R1, R1), (R3, R4), (R7, R8), --- innerhalb der jeweiligen Abschnitte fließen. Weiterhin liegen Masse und der Konstantspannungsschaltkreis 7 an den Kontakten "g" und "h" an beiden Enden des thermischen Widerstandselementes R6 an, welches benachbart dem zu erhitzenden thermischen Widerstandselement R5 angeordnet ist, was einen Potentialunterschied "e" zwischen diesem Abschnitt von "g" und "h" bewirkt. Infolgedessen kann ein Strom 13 = e/R durch das thermische Widerstandselement R6 fließen.
Um nun eine Differenz zwischen dem Wärmeabstrahlungsbetrag des thermischen Widerstandselementes (R5 in der Zeichnung), das zu erhitzen ist und dem Wärmeabstrahlungsbetrag anderer thermischer Widerstandselemente (R1, R2, R3, R4, R6, R7, - -, in der Zeichnung) zu erhöhen, wird die Spannung "e" des Konstantspannungsschaltkreises 7 innerhalb eines Bereiches von 0 < e < E derart definiert, daß bezüglich des Stromes 11, der durch das zu erhitzende thermische Widerstandselement (R5) fließt, sowohl der Strom 13, der durch das thermische Widerstandselement R6 benachbart diesem thermischen Widerstandselement (R5) und der Strom 12, der durch die anderen thermischen Widerstandselemente fließt, klein wird.
Es gibt den Fall, wo der voranstehend erläuterte herkömmliche Thermokopf des diodenlosen Types ein Äquivalent zu dem Fall wird, wenn die Spannung "e" des Konstantspannungsschaltkreises 7 auf Null gesetzt wird. In diesem Falle ist, wie voranstehend beschrieben, 13 = 0 und 12 = E/2R. Im Gegensatz hierzu wird bei der vorliegenden Erfindung ein vorgewähltes Potential an die Auswahlleitungen angelegt, welche nicht für den Druckvorgang verwendet werden, um die fließenden Ströme (12, 13) zu verringern.
Bei diesem Ausführungsform wird die Spannung "e" des Konstantspannungsschaltkreises 7 so festgesetzt, daß 12 = 13. Im Ergebnis wird die angelegte Energie (Leistungsverbrauch) durch die thermischen Widerstandselemente, welche für den Farbdruckvorgang nicht verwendet werden, verringert. Mit anderen Worten, wenn die Gleichung 12 = 13 durch die oben erläuterte Formel substituiert wird, ergibt sie sich als (E - e)/2R = e/R. Wenn diese Formel vereinfacht wird, ergibt sie sich als e = 1/3 · E. Da die Spannung "e" des Konstantspannungsschaltkreises 7 auf 1/3 der Spannung E der Energiequelle gesetzt wird, wird somit die Druckenergie der thermischen Widerstandselemente, welche nicht erhitzt werden, zu 12 · 12 · R = 1/9 · (E · E)/R, so daß diese Druckenergie gegenüber der Druckenergie ((E · E)/R) des zu erhitzenden thermischen Widerstandselementes auf ein Neuntel verringert werden kann. In diesem Fall kann ein konstanter Strom durch die thermischen Widerstandselemente fließen, welche nicht erhitzt werden, unabhängig davon, ob die thermischen Widerstandselemente, welche nicht erhitzt werden, benachbart dem thermischen Widerstandselement angeordnet sind, welches zu erhitzen ist oder nicht. Wenn die Temperatursteuerung der thermischen Widerstandselemente durchgeführt wird, kann dieser Steuervorgang vereinfacht werden.
Fig. 5 ist ein Schaltkreisdiagramm zur Darstellung des Schaltkreises eines Thermokopfes. Ein unterschiedlicher Punkt dieses Schaltkreisaufbaus des Thermokopfes ist wie folgt: Der erste Umschalter SW1 wird mit einem bestimmten Zeitverhalten umgeschaltet, um sequentiell die ersten und zweiten Auswahlleitungen mit der Energiequelle E zu verbinden. Zur gleichen Zeit wird der zweite Umschalter SW2 synchron mit dem Schaltvorgang des ersten Umschalters SW1 umgeschaltet, um die andere Auswahlleitung 5 über einen Widerstand Rx mit Masse zu verbinden. Weiterhin wird, wenn der Aufzeichnungsvorgang durch die thermischen Widerstandselemente der Gruppe A durchgeführt wird, die zweite Auswahlleitung 5B über den Widerstand Rx mit Masse verbunden.
Die Fig. 6A und 6B sind Schaltkreisäquivalente, wenn eine erste Auswahlleitung 5a mit Energie versorgt wird und wenn eine zweite Auswahlleitung 5b über den Widerstand Rx auf Masse gelegt wird, um den Betriebszustand der thermischen Widerstandselemente der Gruppe A herzustellen. Das Symbol R (ON) in dieser Zeichnung bezeichnet einen kombinierten Widerstandswert aller thermischer Widerstandselemente (das heißt R3, R4 und R8 in Fig. 6B), welche mit "Drucken EIN" belegt sind. Das Symbol R (ON) mit darübergesetztem Strich bezeichnet einen kombinierten Widerstandswert der thermischen Widerstandselemente (R2, R5 und R9 in Fig. 6B), welche mit "Druck AUS" belegt sind und benachbart dem zu erhitzenden thermischen Widerstandselement angeordnet sind. Symbol R (OFF) bezeichnet einen kombinierten Widerstandswert der thermischen Widerstandselemente (das heißt R1, R6, R7, R10, R11 und R12 in Fig. 6B), welche mit "Druck AUS" belegt sind und nicht benachbart dem zu erhitzenden thermischen Widerstandselement angeordnet sind. Es sei nun angenommen, daß die durch die kombinierten Widerstandswerte R (OFF) und R (ON) mit Strich 11 und 12 sind, daß die Menge aller thermischer Widerstandselemente N ist, daß die Menge des zu erhitzenden thermischen Widerstandselementes Non ist und daß die Widerstandswerte der entsprechenden thermischen Widerstandselemente R sind, so daß die oben beschriebenen Werte R (OFF) und R (ON) mit Strich durch die folgenden Formeln ausdrückbar sind:
/R(ON) = R/Non (2)
Durch Verwendung dieser Formeln (1) und (2) lassen sich ein Strom In, der durch ein thermisches Widerstandselement fließt, das benachbart dem zu erhitzenden thermischen Widerstandselement angeordnet ist, nämlich der Strom, der durch ein R (ON) mit Strich fließt und ein anderer Strom Ie, der durch ein thermisches Widerstandselement fließt, welches nicht zu erhitzen ist, nämlich der durch R (OFF) fließende Strom durch die folgenden Formeln ausdrücken:
In = I&sub2;/Non (3)
Wenn nun die Spannung E der Energiequelle, der Widerstandswert R des thermisches Widerstandselementes, die Anzahl N der thermischen Widerstandselemente im Thermokopf und der Widerstandswert eines beliebigen Widerstandsteiles Rx, welche die definierten Werte haben, in die oben berechneten Formeln (3) und (4) eingefügt werden, ergibt sich eine Beziehung zwischen den Strömen In und Ie, welche durch die thermischen Widerstandselemente fließen, welche nicht zu erhitzen sind und der Anzahl Non der zu erhitzenden thermischen Widerstandselemente, wie in Fig. 7 gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, ist die Charakteristik derart, daß der Strom Ie einfach gegenüber einem Anwachsen von Non anwächst und der Strom In einfach fällt und weiterhin ändern sich die durch die jeweiligen nicht zu erhitzenden thermischen Widerstandselemente fließenden Ströme abhängig vom Verhältnis der Anzahl Non der thermischen Widerstandselemente zu den gesamten thermischen Widerstandselementen, welche im Thermokopf verwendet werden (das heißt zum Druckverhältnis). Wenn somit der Widerstandswert des Widerstandes Rx bestimmt wird, wird der Widerstandswert Rx in den obigen Formeln (3) und (4) eingesetzt, um eine Änderungsfigur der Ströme Ie und In zu erhalten, aus welcher ein optimaler Wert für den Widerstandswert Rx erhalten werden kann.
Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Thermokopf gemäß Fig. 2 wird Rx auf Null gesetzt, so daß Ie = E/2R und In = 0 unabhängig vom Druckverhältnis ist. In Fig. 3 werden die Ströme Ie und In auf E/3R durch die Potentialanlegevorrichtung ungeachtet des Druckverhältnisses gesetzt. Es sei festzuhalten, daß, obgleich die Ordinate in Fig. 7 den Stromwert anzeigt, der quadrierte Stromwert das Druckenergieverhältnis ausdrücken kann, da die Widerstandswerte der entsprechenden thermischen Widerstandselemente mit R angenommen werden. Genauer, es sei nun angenommen, daß die Druckenergie der thermischen Widerstandselemente (R3, R4, R8 in Fig. 6B), welche auszudrucken ist, auf 1 gesetzt wird (Stromwert E/R). Im herkömmlichen Thermokopf gemäß Fig. 2 beträgt, wenn Rx = 0 ist, die Druckenergie der angrenzenden thermischen Widerstandselemente (R2, R5 und R7 in Fig. 6B) 1/4 und die Druckenergie der anderen thermischen Widerstandselemente beträgt 0. In Fig. 3 wird die zu den Elementen fließende Energie, welche nicht die zu erhitzenden Elemente sind 1/9. In Fig. 5 kann die Energie der thermischen Widerstandselemente, welche nicht zu erhitzen sind, auf weniger als mindestens 1/4 gesetzt werden, indem der Widerstandswert Rx geeignet ausgewählt wird. In diesem Fall wird der Wert von Rx abhängig vom Druckverhältnis geändert, so daß der Unterschied zwischen der Energie der thermischen Widerstandselemente, welche zu erhitzen sind und der Druckenergie der thermischen Widerstandselemente, welche nicht zu erhitzen sind, fortlaufend hoch gemacht werden kann. Da in Fig. 5 die andere Gruppe, welche von der erregten Gruppe unterschiedlich ist, über den Widerstand Rx auf Masse gelegt wird, wird ein derartiges Potential mit einem außerordentlich hohen Wert in der nicht erregten Gruppe durch diesen Wert Rx erzeugt. Dieses Potential mit dem sehr hohen Wert in der nicht erregten Gruppe kann den Leckstrom ver ringern, der die thermischen Widerstandselemente beeinflußt, welche ursprünglich nicht zu erhitzen sind.
Nachfolgend wird ein Kopftreiberschaltkreis eines Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 das Prinzip eines Kopftreiberschaltkreises gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Wie in Fig. 8 dargestellt, sei nun angenommen, daß ein Treiberpotential E an der ersten Auswahlleitung 5A anliegt und ein Potential e, welches von einer Hilfsenergiequelle B erhalten wird, wird an die zweite Auswahlleitung 5B angelegt, so daß eine Gruppe A im Betriebszustand ist. In der Zeichnung ist der dritte Leiter 62 über den Schalter s2 innerhalb des Treiber-IC 2 (nicht gezeigt) auf Masse gelegt und nur das thermische Widerstandselement R3 soll erhitzt werden. Der Strom i1 fließt in das Element R3, der Strom i3 fließt in das Element R2 benachbart dem Element R3 und der Strom i2 fließt in den Rest der Elemente R4, R5, ... In diesem Fall kann, um die Energie, welche jedem Element mit Ausnahme des Elementes R3 zugeführt wird, gleichförmig zu machen, der Strom i2 gleich dem Strom i3 gemacht werden.
Was i2 betrifft, so ist i2 = (E - e)/(r4 + r5) = (E - e)/(r6 + r7).
Was 13 betrifft, so ist i3 = e/r2. Es sei festzuhalten, daß das Symbol E ein Treiberpotential an einer angetriebenen Gruppe, das Symbol e ein Potential an einer Gruppe unterschiedlich von der angetriebenen Gruppe und die Symbole R2, R4 und R5 Widerstandswerte der entsprechenden thermischen Widerstandselemente darstellen.
Infolgedessen ist e/r2 = (E-e)/2*r2 (es wird angenommen, daß die Widerstandswerte der jeweiligen thermischen Druck elemente zueinander identisch sind). Es ergibt sich wie folgt: e = E/3.
Ein 1/3-Potential der Antriebsenergiequelle kann an die zweite Auswahlleitung 5B angelegt werden.
Es sei festzuhalten, daß bei diesem Druckkopf ein Druckvorgang derart durchgeführt wird, daß die Gruppe A und die Gruppe B abwechselnd und sequentiell als Treibergruppe und Nichttreibergruppe geschaltet werden. Ein Schalter sw1 und ein Schalter sw2 gemäß Fig. 8 sind ein wechselseitig verriegelter Schalter zur Durchführung der oben beschriebenen Schaltvorgänge.
Wie oben beschrieben, wird bei dem Druckkopf gemäß der vorliegenden Erfindung, da das Potential der nicht angetriebenen Gruppe auf ein Drittel des Potentials der angetriebenen Gruppe gesetzt wird, die den thermischen Druckelementen zugeführte Energie, welche nicht in den Druckvorgang betrieben werden, konstant gemacht. Der Betrag dieser Energie an den entsprechenden thermischen Druckelementen, welche nicht für den Druckvorgang betrieben werden, ist wie folgt definiert:
(E/3 · E/3)/r 1/9 · (E · E/r), wenn der Widerstandswert eines jeden thermischen Druckelementes gleich "r" ist.
Infolgedessen wird dieser Energiebetrag 1/9 im Vergleich mit der Energiemenge (E · E/r), die an die thermischen Druckelemente angelegt wird, welche während des Druckvorganges betrieben werden. Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Verhältnis der Energie, welche an die thermischen Druckelemente, die für den Druckvorgang betrieben werden, zu der Energie, welche den thermischen Druckelementen zugeführt wird, welche nicht für den Druckvorgang betrieben werden, auf 1/9 gesetzt werden, so daß die Steuerung der Druckdichte leicht wird.
Wenn andererseits ein derartiger Druckkopf betrieben wird, würde ein Gesamtwert der Ströme 13 einen Gesamtwert des Stromes 12 abhängig von der Anzahl der betriebenen thermischen Druckelemente überschreiten. Wenn die Anzahl der betriebenen Elemente klein ist, das heißt, wenn ein Gesamtwert der Ströme 12 größer als ein Gesamtwert der Ströme 13 ist, kann die große Strommenge in die zweite Auswahlleitung 5B fließen. Umgekehrt, wenn die Anzahl der angetriebenen Elemente die spezielle Anzahl angetriebener Elemente übersteigt, so daß ein Gesamtwert der Ströme 13 einen Gesamtwert der Ströme 12 übersteigt, würde der von der zweiten Auswahlleitung 5B fließende Strom hoch werden. Wenn damit ein derartiger Druckkopf betrieben wird, ist es wünschenswert, eine derartige Energiequelle zu verwenden, welche in der Lage ist, einen Strom effektiv ein- und ausfließen zu lassen.
Eine Hilfsenergiequelle "A" und eine Hilfsenergiequelle "B" der Energiequelle 10 für den Thermokopf gemäß Fig. 8 stellen ein Beispiel einer derartigen Energiequelle dar. Diese beiden Hilfsenergiequellen "A" und "B" halten die erste Auswahlleitung 5A und die zweite Auswahlleitung 5B auf einem bestimmten Potential "e", wenn die Gruppe A und die Gruppe B der entsprechenden Thermoköpfe in die nicht betriebenen Zustände versetzt werden. Wenn in diesem Fall die Gruppe A in den betriebenen Zustand versetzt wird, wird die Hilfsenergiequelle A, welche mit der ersten Auswahlleitung 5A verbunden ist, in inaktiven Betrieb gebracht, wohingegen, wenn die Gruppe B in den betriebenen Zustand versetzt wird, die Hilfsenergiequelle B, welche mit der zweiten Auswahlleitung 5B verbunden ist, in den inaktiven Betrieb gebracht wird. Es sei festzuhalten, daß jede der Hilfsenergiequellen A und B gleichen Aufbau haben kann.
Fig. 9 ist ein schematisches Schaltbild zur Darstellung eines Beispiels eines Aufbaus dieser Hilfsenergiequellen.
Wenn, wie in Fig. 8 gezeigt, die Gruppe A in den angetriebenen Zuständen ist, wird die Hilfsenergiequelle B, welche mit der zweiten Auswahileitung 5B verbunden ist, in den Betriebszustand gebracht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ausgangsanschluß der Hilfsenergiequelle B gemäß Fig. 9 so betrieben, daß die zweite Auswahlleitung 5B auf dem Potential "e" gehalten wird.
Für den Fall, daß die Gesamtanzahl der in der Gruppe A betriebenen thermischen Druckelemente relativ klein ist, das heißt, wenn ein Betrag von Strömen, welche in die zweite Auswahlleitung 5B eintritt, der durch den Strom 12 bewirkt wird, anwächst, wächst ein Potential am Ausgangsanschluß der Hilfsenergiequelle von Fig. 9 an. Umgekehrt, wenn die Gesamtzahl der betriebenen thermischen Druckelemente hoch ist, wird das Potential am Ausgangsanschluß der Hilfsenergiequelle verringert, da der Strom 13 aus der zweiten Auswahlleitung 5B herausfließt.
Im voranstehenden Fall wird ein Signal ON von einem Steuerschaltkreis gemäß Fig. 9 zu einem zweiten Transistor T2 geschickt, so daß ein Induktivitäts-/Kapazitäts-Schaltkreis bestehend aus einer Spule L1 und einem Kondensator C1 entladen wird, so daß damit ein Potential am Ausgangsanschluß auf annähernd "e" gesetzt wird. Im letzteren Fall wird ein Signal ON einem ersten Transistor T1 zugeführt, um den Induktivitäts-/Kapazitäts-Schaltkreis aufzuladen, so daß das Potential am Ausgangsanschluß auf "e" gehalten wird. Es sei festzuhalten, daß, obgleich in Fig. 9 nicht gezeigt, der Ausgang von dieser Hilfsenergiequelle zu der Steuereinheit zurückgekoppelt wird und die ersten und zweiten Transistoren T1 und T2 automatisch in Abhängigkeit von Schwankungen im Ausgang gesteuert werden.
Es sei weiterhin festzuhalten, daß, da ein Steuerschaltkreis der Hilfsenergiequelle A den gleichen Aufbau wie die Hilfsenergiequelle B hat, und ein Signal OFF den ersten und zweiten Transistoren T1 und T2 zuführt, dann diese Hilfsenergiequelle A, welche mit der Gruppe A entsprechend der angetriebenen Gruppe in den Nichtbetriebszustand gebracht wird.
Fig. 10 ist ein schematisches Schaltbild zur Darstellung eines anderen Beispiels eines Treiberschaltkreises für einen Thermokopf gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung. Wenn das thermische Druckelement, welches zur Gruppe A des Thermokopfes gehört, betrieben wird, wird eine Treiberenergiequelle zur Erzeugung eines Potentials E mittels sw1 mit einer ersten Auswahlleitung 5A verbunden und eine Hilfsenergiequelle zur Erzeugung eines Potentials "e" wird mittels sw4 mit einer zweiten Auswahlleitung 5B verbunden. Auf ähnliche Weise wird, wenn das thermische Druckelement, welches zur Gruppe W des Thermokopfes gehört, betrieben wird, die Antriebsenergiequelle zur Erzeugung des Potentials E mittels sw2 mit der zweiten Auswahlleitung 5B verbunden und die Hilfsenergiequelle zur Erzeugung des Potentials "e" wird mittels sw3 mit der ersten Auswahlleitung 5A verbunden.
In diesem Falle können die Schalter sw3 und sw4, welche beide mit den Hilfsenergiequellen verbunden sind, bevorzugt ein Zweirichtungs-Schalter sein, da die Hilfsenergiequelle sowohl den Stromaufnahmeeffekt als auch den Stromliefereffekt durchführt. Der normale bidirektionale Schalter mit mechanischen Kontakten, beispielsweise ein Relay oder dergleichen, kann jedoch kaum in einem Thermokopf für den Druckvorgang zum abwechselnden Schalten der Gruppe A und der Gruppe B verwendet werden. Dies deshalb, als die Gruppe A und die Gruppe B rasch umgeschaltet werden sollten, um einen Hochgeschwindigkeits-Druckvorgang durchzuführen.
Infolgedessen wird bei der Vorrichtung dieser Ausführungsform ein bidirektionaler Schalter verwendet, wie er in Fig. 11 dargestellt ist. Die notwendigen Bedingungen dieses bidirektionalen Schalters ergeben sich wie folgt: a) Wenn die Hilfsenergiequelle in den Betriebszustand gebracht wird, kann der bidirektionale Schalter die Ströme in beide Richtungen fließen lassen; b) wenn die Hilfsenergiequelle in den inaktiven Zustand gebracht wird, kann dieser Schalter den Stromfluß von der Antriebsenergiequelle zur Hilfsenergiequelle unterbrechen, selbst wenn der Schalter schaltkreismäßig nicht vollständig unterbrochen hat. Wenn der bidirektionale Schalter sw3 (sw4) EIN-geschaltet wird, um hierdurch die Hilfsenergiequelle von Fig. 10 mit der entsprechenden ersten (zweiten) Auswahlleitung zu verbinden, wird ein Steuersignal von Fig. 11 auf niedrigen Pegel gesetzt. Sodann wird der Transistor T3 AUS-geschaltet. Im Ergebnis kann, wenn das Potential an der Hilfsenergiequelle höher als das Potential an der ersten (zweiten) Auswahlleitung ist, dann der Strom durch eine Diode D2 von der Hilfsenergiequelle zu der ersten (zweiten) Auswahlleitung geliefert werden. Umgekehrt, wenn das Potential an der Hilfsenergiequelle geringer als das Potential an der ersten (zweiten) Auswahlleitung ist, wird ein Ausgang von einem Komparator CP hochpegelig, so daß ein FET AUS-geschaltet wird. Infolgedessen kann ein Strom von der ersten (zweiten) Auswahlleitung auf hohem Potential in Richtung der Hilfsenergiequelle fließen.
Für den Fall, daß der bidirektionale Schalter sw3 (sw4) AUS-geschaltet wird, um hierdurch die Hilfsenergiequelle von der entsprechenden ersten (zweiten) Auswahlleitung zu trennen, wird das Steuersignal von Fig. 11 hochpegelig gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor T3 EINgeschaltet und der Ausgang vom Komparator CP wird kontinuierlich niedrigpegelig. Infolgedessen wird, da der AUS- Zustand des FET aufrecht erhalten wird, kein in Richtung der Hilfsenergiequelle fließender Strom erzeugt. Es sei festzuhalten, daß dieser bidirektionale Schalter von Fig. 11 die Hilfsenergiequelle mit der ersten Auswahlleitung 5A schaltkreismäßig verbinden kann, selbst dann, wenn der bidirektionale Schalter sw3 in Fig. 10 in den offenen Zustand gebracht wird. Da das Potential "e" der Hilfsenergiequelle niedriger als das Potential E der Antriebsenergiequelle ist und der FET von Fig. 11 wie oben erwähnt AUS ist, fließt der Strom weder von der Hilfsenergiequelle zur ersten Auswahlleitung 5A noch umgekehrt von der Energiequellenleitung zur Hilfsenergiequelle. Mit anderen Worten, es besteht das Äquivalent dazu, daß dieser bidirektionale Schalter sw3 elektrisch unterbrochen hat.
Nachfolgend wird ein Kopftreiberschaltkreis gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 12 erläutert. Der Kopftreiberschaltkreis von Fig. 12 ist im wesentlichen identisch zu demjenigen von Fig. 8 mit Ausnahme einer Thermokopf-Energiequelle 10 und von daher erfolgt nachfolgend nur eine Beschreibung dieser Thermokopf-Energiequelle 10. Weiterhin ist ein Schalter 20 vorgesehen.
Die Thermokopf-Energiequelle 10 gemäß Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer derartigen Energiequelle. Diese Thermokopf- Energiequelle 10 ist so aufgebaut, daß ein Operationsverstärker OP mit einem Leistungsverstärker an der Ausgangsstufe verwendet wird und eine Spannungsrückkoppelung vorgenommen wird, so daß eine Ausgangsspannung zu einer Hilfsspannung "e" wird.
Eine Referenzspannung "e" (genauer gesagt, ein Zielwert der Hilfsspannung) wird an einem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP angelegt. Weiterhin wird ein Ausgang "e0" (ein zu steuernder Hilfsspannungswert) der Leistungsverstärkervorrichtung bestehend aus zwei Transistoren T1 und T2 direkt auf einen invertierenden Eingangsanschluß zurückgekoppelt. Im Ergebnis wird in diesem Schaltkreis eine Steuerung "e0 = e" durchgeführt.
Es sei nun angenommen, daß, wie in Fig. 12 dargestellt, die Gesamtanzahl der betriebenen thermischen Druckelemente klein ist und die Menge der Ströme, welche über den zweiten Transistor T2 in die zweite Auswahlleitung 5B fließt, erhöht wird, so fließt mehr Strom auf Masse, so daß die Ausgangsspannung "e0" sich der Referenzspannung "e" annähert. Wenn umgekehrt der Gesamtstrom, der von der zweiten Auswahlleitung 5B (der Gesamtstrom 13) fließt, anwächst, fließt über den ersten Transistor T1 mehr Strom in die zweite Auswahlleitung 5B, so daß die Ausgangsspannung "e0" sich an die Referenzspannung "e" annähert.
Gemäß dem Verfahren in Fig. 12 ist der Aufbau einfach und auch eine bessere Ausgangsstabilität kann erhalten werden. Dieses Verfahren ist für den Fall anwendbar, daß ein Druckkopf betrieben wird, der eine relativ geringe Anzahl von thermischen Druckelementen hat.
Fig. 13 ist ein Schaltkreisdiagramm einer vierten Ausführungsform einer Thermokopf-Energiequelle. Bei diesem Verfahren wird eine Schaltvorrichtung in Antwort auf Änderungen in der Ausgangsspannung "e0" EIN/AUS-geschaltet, so daß ein RC-Schaltkreis einer Ausgangsstufe geladen/entladen wird.
Eine Referenzspannung "e" wird an einem invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators CP3 angelegt und die Ausgangsspannung "e0" wird an den nicht invertierenden Eingangsanschluß hiervon angelegt. Sodann ist ein Integrierschaltkreis bestehend aus einem Widerstand R3 und einem Kondensator C2 mit der Ausgangsstufe des Komparators CP3 verbunden, um hierdurch einen Ausgang "ef" zu erzeugen. Weiterhin wird eine Sägezahnwelle mit einer Periode "T" und einem Scheitelwert "ΔV2" als "e1" in Fig. 14 einem invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators CP1 angelegt. Eine weitere Sägezahnwelle mit einer Periode "T" und einem Spitzenwert, der sich zwischen "V" und "ΔV2" als "e2" in Fig. 14 ändert, wird einem invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators CP2 zugeführt. Der oben beschriebene Ausgang "ef" des Integrationsschaltkreises wird den nicht invertierenden Eingangsanschlüssen der Komparatoren CP1 und CP2 angelegt.
Wenn der Ausgang "e0" der Auswahlleitung 5, welche im nicht betriebenen Zustand ist, kleiner als die Referenzspannung "e" ist, die am invertierenden Eingangsanschluß des Komparators CP3 anliegt, das heißt der aus der nicht betriebenen Auswahlleitung herausfließende Strom wächst an, wird der Ausgang des Komparators CP3 0 (Null). Infolgedessen wird der Ausgang "ef" vom Integrationsschaltkreis, der aus dem Widerstand R3 und dem Kondensator C2 besteht, und der mit diesem Ausgang verbunden ist, in Richtung 0 (Null) verringert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ausgang vom Komparator CP1 eine Rechteckwelle, wie in Fig. 15 gezeigt, wenn "ef" < ΔV1 vorliegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ausgang "ef" umso kleiner, je breiter die Rechteckwelle wird. Dieser Rechteckwellenausgang vom Komparator CP1 wird ein Signal zum Betreiben des ersten Transistors T1 in der nächsten Stufe und bewirkt wiederholt, daß der erste Transistor T1 nur während der EIN-Zeit des Potentials 0 (Null) gemäß Fig. 15 leitfähig wird. Infolgedessen lädt der Strom von der Energiequelle E einen Integrationsschaltkreis bestehend aus Widerstand R1 und Kondensator C1 über den ersten Transistor T1, so daß der Ausgang "EO" anwächst.
Wenn andererseits der Ausgang "e0" größer als die Referenzspannung "e" ist, das heißt, wenn der in die Auswahlleitung, welche im nicht betriebenen Zustand ist, fließende Strom erhöht wird, ist der Komparator C2 im Betrieb. Der Komparator CP2 wird so betrieben, daß er den Integrationsschaltkreis bestehend aus dem Widerstand R2 und dem Kondensator C1 entlädt, was einen symmetrischen Betrieb des voranstehend erläuternden Komparators CP1 bedeutet.
Gemäß obiger Beschreibung wird bei diesem Schaltkreis in Antwort auf Ansteigen/Abfallen des Ausgangs "e0" als Hilfspotential der Strom abgegeben oder zugeführt, so daß der Ausgang "e0" innerhalb eines gewissen Bereiches gehalten werden kann, in welchem sich die Referenzspannung "e" als Mittelwert befindet. Es sei festzuhalten, daß die Werte der oben beschriebenen ΔV1 und ΔV2 die folgenden Werte haben können: (Δv1 + E). (ΔV2 + ) = : (V-e). Es sei festzuhalten, daß das Symbol "e" die Breite eines Intensitätsbereiches angibt, in welchem die ersten und zweiten Transistoren T1 und T2 nicht gleichzeitig in Antwort auf Änderungen des Ausganges "ef" EIN-geschaltet werden.
Gemäß den obigen Verfahren lassen sich, da die beiden Transistoren lediglich unter den beiden Bedingungen des Sättigungsbereiches und des nicht leitenden Zustandes gesteuert werden, Verluste verringern. Infolgedessen kann ein Druckkopf mit einer größeren Anzahl von Druckelementen als beim bisherigen Verfahren betrieben werden.
Fig. 16 ist ein Schaltkreisdiagramm und zeigt eine Thermokopf-Energiequelle 10 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Ausgang "e0" als Hilfspotential wird von einem Verbindungspunkt zwischen einer ersten Induktivität L1 und einer zweiten Induktivität L2 abgegriffen. Ein Induktivitäts-/Kapazitäts-Schaltkreis bestehend aus der Induktivität L1 und einem Kondensator C3 kann durch EIN-Schalten eines ersten Schalters SW1 geladen werden, so daß der Ausgang "e0" erhöht werden kann. Weiterhin kann ein anderer Induktivitäts-/Kapazitäts-Schaltkreis bestehend aus der Induktivität L2 und der Kapazität C3 durch EIN-Schalten eines Schalters SW2 entladen werden, so daß der Ausgang "e0" abgesenkt werden kann. Im Ergebnis wird der Ausgang "e0" von einem Steuerschaltkreis überwacht und jeder Schalter aus dem ersten Schalter SW1 und dem zweiten Schalter SW2 wird EIN/AUS-geschaltet in Antwort auf eine Differenz zwischen diesem Ausgang "e0" und der Refe renzspannung "e", so daß der Ausgang "e0" innerhalb eines bestimmten Bereiches gehalten werden kann, in welchem sich die Referenzspannung "e" als Mittelwert befindet.
Es sei festzuhalten, daß dieser Schaltkreis den Vorteil hat, daß er keinen Abschnitt aufweist, der Joule'sche Wärme erzeugt, im Vergleich zu Schaltkreisen der vorher beschriebenen Ausführungsformen. Infolgedessen kann, selbst wenn die Differenz zwischen dem eingegebenem Strom und dem erhaltenen Strom unter einer Bedingung hoch ist, daß der Druckkopf eine große Anzahl von Elementen hat, lediglich eine Wärmeabführvorrichtung verwendet werden, wie bei einem normalen Leistungselement. Wenn weiterhin der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2 durch Transistoren gebildet werden, kann der Steuerschaltkreis unter Verwendung der Komparatoren, wie er voranstehend unter Bezugnahme auf die vierte Ausführungsform beschrieben wurde, verwendet werden.
Obgleich in der oben beschriebenen Ausführungsform separate Induktivitäten verwendet wurden, um den Strom abzuführen und hereinzulassen, kann eine einzelne Induktivität betrieben werden, um beide Funktionen durchzuführen, indem ein Schaltkreis gemäß Fig. 17 verwendet wird. Alternativ hierzu können die Induktivitäten von Fig. 16 durch Widerstände ersetzt werden.
Wie voranstehend im Detail beschrieben, können bei dem Thermokopf gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Diode mit dem Leiter nicht länger notwendig ist, die Herstellungskosten verringert werden und der Thermokopf kann kompakt gemacht werden. Weiterhin wird der Wärmeabstrahlungsbetrag der thermischen Widerstandselemente, welche nicht erhitzt werden, weiter abgesenkt und dann kann der Unterschied zwischen dem Wärmeabstrahlungsbetrag der thermischen Widerstandselemente, welche nicht zu erhitzen sind, und dem Wärmeabstrahlungsbetrag der thermischen Wider standselemente, welche zu erhitzen sind, im wesentlichen gleich denjenigen eines herkömmlichen Thermokopfes gemäß Fig. 2 gemacht werden. Infolgedessen können der Steuerblock, das Steuerverfahren und die Schaltkreiskomponenten, beispielsweise die Energiequelle, welche beim herkömmlichen Thermokopf verwendet wurden, der mit der Diode ausgestattet ist, direkt weiter verwendet werden. Es ergibt sich der Vorteil, daß ein Kostenanstieg aufgrund der Auslegungsänderung gering gehalten werden kann. Auch ist es in Fig. 5 möglich, den Wärmeabstrahlungsbetrag der thermischen Widerstandselemente, welche nicht zu erhitzen sind, zu geringen Kosten zu verringern, indem lediglich das Widerstandsbauteil hinzugefügt wird.
Wie voranstehend beschrieben kann bei der vorliegenden Erfindung der Treiberschaltkreis für den Druckkopf durch Verwenden einer relativ preiswerten Schaltkreisanordnung gebildet werden. Da weiterhin die Hilfsenergiequelle, welche mit dem Thermokopf dieser Erfindung verbunden ist, die Funktion hat, einen Strom in/aus der nicht erregten Auswahlleitung zu führen, kann die Strommenge auf der nicht erregten Auswahlleitung im wesentlichen konstant gemacht werden.
Weiterhin ist es bei einem Druckkopf, bei dem der Strom in/aus der Umkehrphase unterschiedlich von der Antriebsphase fließen kann, möglich, den Druckkopf-Treiberschaltkreis so aufzubauen, daß er wirksam die Ein/Aus-Stromfließvorgänge annehmen kann.

Claims

1. Kopftreiberschaltkreis, bei welchem eine Mehrzahl von Druckelementen, welche einen Druckvorgang bewirken, wenn ein Strom in die Druckelemente fließt und welche miteinander verbunden sind, in zwei Gruppen (A, B) unterteilt sind, wobei, wenn die zur einen Gruppe gehörenden Druckelemente in einen Druckzustand versetzt werden, um den Druckvorgang durchzuführen, die zu der anderen Gruppe (B) gehörigen Druckelemente in einen Nichtdruck-Zustand versetzt werden, wobei eine Spannungsquelle vorgesehen ist, die eine Treiberspannung "E" an die jeweiligen Druckelemente liefert, die zu der einen Gruppe gehören, welche in dem Druckzustand ist und eine Spannung "e", welche kleiner als die Treiberspannung "E" ist, an die jeweiligen Druckelemente liefert, welche zu der anderen Gruppe (B) gehören, die in dem Nichtdruck-Zustand ist, wobei ein ausgewähltes Druckelement einer Gruppe (A), welches in dem Druckzustand ist, auf Masse gelegt ist, um es einem Strom auf der Grundlage der Treiberspannung "E" zu ermöglichen, zu dem Druckelement zu fließen, um den Druckvorgang durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle Spannungshaltemittel beinhaltet, um eine Spannung über die Druckelemente der anderen Gruppe (B), die in dem Nichtdruck-Zustand sind, auf "e" zu halten, wobei die Spannungshaltemittel eine Hilfsspannungsquelle (11, 12) beinhalten, um den in die Druckelemente der anderen Gruppe (B) fließenden Strom, welche im Nichtdruck-Zustand sind, abzusenken und um einen Strom an die andere Gruppe (B), welche in dem Nichtdruck-Zustand ist, anzulegen, wobei, wenn die Spannung über die Druckelemente der anderen Gruppe (B) sich von einer bestimmten Spannung "e" aus ändert, die Hilfsspannungs quelle (11, 12) aktiviert wird, um die Spannung über den Druckelementen der anderen Gruppe auf "e" zu halten.

2. Kopftreiberschaltkreis nach Anspruch 1, wobei die bestimmte Spannung "e" gleich einer Spannung "E/3" ist.

3. Kopftreiberschaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Spannungsquelle eine Treiberspannungsquelle aufweist, welche die Treiberspannung "E" an die Druckelemente einer Gruppe (A, B), welche in dem Druckzustand ist, liefert, sowie die Hilfsspannungsquelle (11, 12) aufweist, die mit den Druckelementen der anderen Gruppe verbunden ist, welche in dem Nichtdruck-Zustand sind, um einen Strom an die Druckelemente der anderen Gruppe (B, A) zu liefern oder um den Strom, de in die Druckelemente der anderen Gruppe (B, A) fließt, abzusenken.

4. Kopftreiberschaltkreis nach Anspruch 3, wobei die Hilfsspannungsquelle dafür ausgelegt ist, kontinuierlich die Druckelemente der anderen Gruppe (A, B), die mit der Hilfsspannungsquelle verbunden sind, zu den Druckelementen einer Gruppe (A, B) umzuschalten, jedesmal dann, wenn die Gruppe (A, B) der Druckelemente, welche den Druckvorgang durchführt, geändert wird.

5. Kopftreiberschaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Spannungsquelle einen ersten Anschluß beinhaltet, der die Treiberspannung "E" an die Druckelemente einer Gruppe (A, B) liefert, welche sich in dem Druckvorgang befindet und einen zweiten Anschluß beinhaltet, der mit den Druckelementen der anderen Gruppe (B, A) verbunden ist, die sich in dem Nichtdruck-Vorgang befindet; und wobei die Spannungshaltemittel Rückkopplungsmittel aufweisen, welche die Spannung über den Druckelementen der anderen Gruppe (B, A) zu der Spannungsquelle zu rückkoppeln, um die Spannung über dem zweiten Anschluß auf die Spannung "e" zu ändern.

6. Kopftreiberschaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Druckelemente aufweisen:

thermische Widerstandselemente (R1-R8), die in einer Linie ausgebildet sind;

eine erste Leitergruppe (31, 32), mit einer Mehrzahl von ersten Leitern, die mit den thermischen Widerstandselementen in bestimmten Intervallen verbunden sind;

eine zweite Leitergruppe (41, 42) mit einer Mehrzahl von zweiten Leitern, die mit den thermischen Widerstandselementen (R1-R8) verbunden sind und abwechselnd mit den entsprechenden ersten Leitern der ersten Leitergruppe (31, 32) mit bestimmten Intervallen angeordnet sind; und

eine dritte Leitergruppe (61-64) mit einer Mehrzahl von dritten Leitern, die zwischen den ersten und zweiten Leitergruppen (31, 32, 41, 42) angeordnet und mit den thermischen Widerstandselementen (R1-R4) verbunden sind;

wobei ein thermischer Widerstandsbereich, der zwischen den ersten und dritten Leitergruppen (31, 32, 61, 62, 63, 64) geschaltet ist, eine Gruppe von Druckelementen bildet und ein thermischer Widerstandsbereich, der zwischen die zweiten und dritten Leitergruppen (41, 42, 61-64) geschaltet ist, die andere Gruppe von Druckelementen bildet.