DE3720393C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Drucken einer Druckzeile mittels eines Thermodruckkopfes mit mehreren Heizelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Drucken einer Druckzeile mittels eines Thermodruckkopfes mit mehreren parallel zur Druckzeile angeordneten Heizelementen, die blockweise aufeinanderfolgend aktiviert werden.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind aus der Druckschrift JP 56-115 280 A bekannt.

Die Druckschrift JP 55-41 254 A zeigt eine Thermodruckvorrichtung mit mehreren Heizelementen, wobei die Entstehung von Reaktionswärme in einer Mittelregion eines dunklen Bildbereiches vermieden werden soll.

Aus der Druckschrift JP 60-228 172 A ist ein Wärmedrucker bekannt, bei dem parallel zueinander angeordnete Heizelemente vorgesehen sind und jeder Bildpunkt jeweils durch mehrere Heizelemente gedruckt wird.

Die Druckschrift JP 56-130 378 A offenbart ein Thermodruckverfahren, bei dem Bildpunkte gleicher Dichtestufe jeweils gleichzeitig gedruckt werden.

Schließlich sind aus der Druckschrift DE 28 32 292 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum optischen Abtasten und Wiederaufzeichnen von Vorlagen bekannt, bei denen jeder Bildpunkt mehrfach hintereinander abgetastet und die dabei gewonnenen Teilsignale aufsummiert werden, um den Bildsignalwert eines Bildpunktes zu erhalten. Eine datenmäßig gespeicherte Zeile von Bildelementen wird in Form von mehreren nacheinander wiedergegebenen Subzeilen gebildet.

Eine herkömmliche Thermodruckvorrichtung ist im folgenden anhand von Fig. 11 bis 13 näher beschrieben. Fig. 11 stellt ein Blockschaltbild dieser Vorrichtung dar. Dort wird ein Bildsignal einer Eingangsklemme 101 zugeführt. Vertikale und horizontale Synchronisiersignale werden einer weiteren Eingangsklemme 102 zugeführt. Das Bildsignal wird mittels eines A/D-Umsetzers 103 digitalisiert. Das Bezugszeichen 104 bezeichnet einen digitalen Bildspeicher. Eine Dichte-Umsetzungseinheit 105 ist vorgesehen, um verschiedene Dichteabstufungen entsprechend einer Änderung von Weiß nach Schwarz aus den Bilddaten zu erhalten. Eine Systemsteuereinheit 107 umfaßt einen Zähler und Torschaltungen, und erzeugt Taktimpulse zur Erzielung synchronisierter Betriebsvorgänge, sowie weiterer für die verschiedenen Schaltungen benötigter Signale. Ein Komparator 106 vergleicht Daten (C5) aus der Dichte-Umsetzungseinheit 105 mit einem Ausgangswert (C4) aus dem in der Systemsteuereinheit 107 enthaltenen Zähler. Ein Drucker 108 umfaßt einen Thermodruckkopf und eine Vorrichtung, die hauptsächlich aus einer Einrichtung zur Bewegung des Papiers besteht, auf dem der Druck erfolgt.

Die Funktionsweise dieser Vorrichtung wird nachstehend beschrieben.

Das der Eingangsklemme 101 zugeführte Bildsignal besteht aus einem Helligkeitssignal aus dem NTSC-Fernsehen. Das Signal reicht von einem Bezugsschwarzwert zu einem Bezugsweißwert und ist in sexadezimale Ziffern quantisiert, beispielsweise mittels eines A/D-Umsetzers 103. Anschließend werden die quantisierten Bilddaten aufeinanderfolgend aus einer vorausgehend angegebenen Adresse in den Bildspeicher 104 eingeschrieben. Es wird angenommen, daß die Anzahl der abgetasteten Datenelemente auf einer horizontalen Abtastzeile 640 beträgt und daß ein Bild aus 480 horizontalen Abtastzeilen besteht. Die Kapazität des Speichers ist 640(H)×480(V)×6 bit=1,8 Mbit. Die für ein Halbbild im Speicher 104 gespeicherten Bilddaten werden in einer vorgegebenen Folge ausgelesen und mittels der Dichte-Umsetzungseinheit 105 in 8-bit-Zeitachsedaten umgewandelt, so daß ein Druck auf dem Papier mit 6 bit in 64 Abstufungen erfolgen kann. Die Systemsteuereinheit 107 umfaßt einen Zähler, der die Nummer 256 in der Druckzeit für eine Abtastzeile zählt und die Zeit in 8 bit ausdrückt. Die Ausgangsdaten C4 des Zählers werden vom Komparator 106 mit den von der Dichte-Umsetzungseinheit 105 gelieferten Daten C5 verglichen. Der Druckkopf des Druckers 108 wird entsprechend den Ausgangsdaten C6 vom Komparator 106 aktiviert oder deaktiviert, um selektiv einen Druck vorzunehmen.

Fig. 12 zeigt den Aufbau des Thermodruckkopfs und ein Ausführungsbeispiel des Antriebs desselben. Der Thermodruckkopf umfaßt beispielsweise 640 Widerstandselemente. Werden die 640 Widerstandselemente gleichzeitig eingeschaltet oder ausgeschaltet, so verursacht dies einen unerwünscht großen elektrischen Leistungsverbrauch. Daher ist der Thermodruckkopf in mehrere Blöcke unterteilt, die für einen Druckvorgang aufeinanderfolgend eingeschaltet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Thermodruckkopf gemäß Fig. 12 in fünf Blöcke (B1-B5) unterteilt. Jeder Block umfaßt 128 Widerstandselemente. Sechshundertvierzig (640) Daten für eine Abtastzeile werden vom Speicher 104 während eines Zählvorgangs für die Daten (C4) eines 8-bit-Zählers ausgelesen. Diese Daten werden durch die Dichte-Umsetzungseinheit 105 in 8-bit Zeitachsedaten umgesetzt, die aufeinanderfolgend mit den Daten (C4) vom Komparator 106 verglichen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Signal mit Niedrigpegel geliefert, um den Thermodruckkopf zu deaktivieren, falls die Beziehung C4≧C5 gilt. Ist C4<C5, so wird ein Signal mit Hochpegel zur Aktivierung des Thermodruckkopfs erzeugt. Diese Vorgänge werden aufeinanderfolgend für alle Datenelemente ausgeführt. Das Ausgangssignal (C6) vom Komparator wird einem Register im Thermodruckkopf des Druckers 108 zusammen mit den im Signal (C7) enthaltenen Taktimpulsen zugeführt. Diese Signale werden vorübergehend im Register gespeichert. Anschließend werden jene Signale, die im Signal (C7) zur Aktivierung der Blöcke des Thermodruckkopfs enthalten sind, aufeinanderfolgend während der Zeitspannen (T₁, T₂, T₃, T₄, T₅) auf Hochpegel gebracht, um 1/256 der N-Abtastzeile zu drucken. Damit ist das Drucken bei der Adresse (0), die durch das Signal (C4) angegeben wird, beendet.

Anschließend werden Bilddatenelemente für die N-te Abtastzeile erneut aus dem Bildspeicher 104 ausgelesen und aufeinanderfolgend durch die Dichte-Umsetzungseinheit 105 in Zeitachse-Datenelemente (C5) umgesetzt. Die Ausgangsdaten (C5) aus der Dichte-Umsetzungseinheit 105 werden mit dem erneuten Signal (C4) verglichen, das den Wert "1" annimmt, um ein Signal (C6) zu erzeugen, das anschließend die Widerstandselemente aktiviert oder deaktiviert. Anschließend wird der gleiche Vorgang wie im Falle der Adresse "0" durchgeführt. Infolgedessen wird das Drucken bei der von (C4) angegebenen Adresse "1" beendet. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis eine Adresse 255 erreicht ist, um einen Druckvorgang für die N-te Abtastzeile zu bewirken. Der gleiche Vorgang wird für die (N+1)te Abtastzeile wie im Falle der N-ten Abtastzeile durchgeführt. Diese Vorgänge werden für 480 Abtastzeilen wiederholt, um eine gedruckte Kopie eines Bildes zu erzeugen.

Zu diesem Zeitpunkt wird durch den Mechanismus des Druckers 108 das Papier intermittierend oder kontinuierlich gefördert. Die Papierbewegung wird derart gesteuert, daß das Bildverhältnis 3 : 4 beträgt, das der Norm des NTSC-Fernsehens entspricht. Die Systemsteuereinheit 107 erzeugt verschiedene Signale einschließlich (C1, C2, C3, C4, C7, C8) in Abhängigkeit sowohl von dem der Eingangsklemme 102 zugeführten Synchronisiersignal als auch von den innerhalb der Systemsteuereinheit 107 erzeugten Taktimpulsen. Die Taktimpulse (C1) werden dem A/D-Umsetzer zugeführt. Das Steuersignal (C2) besteht aus einem Adressenangabesignal und einem Lese/Schreib-Signal und wird dem Bildspeicher (104) zugeführt. Die Taktimpulse (C3) sind für die Dichte-Umsetzungseinheit (105) erforderlich. Das Signal (C4) wird vom Zähler geliefert und ergibt den Zeitablauf mit 8 bit an. Die Taktimpulse (C7) sind für den Betrieb des Thermodruckkopfs erforderlich. Das Signal (C8) wird benötigt, um aufeinanderfolgend den Druckmechanismus zu steuern. Eine gewünschte gedruckte Schwarzweißkopie eines Bilds wird durch die Anordnung und die Betriebsvorgänge, die vorausgehend beschrieben wurden, in 64 Abstufungen erzeugt.

Die vorausgehend erläuterte bekannte Anordnung ist insofern nachteilig, als die Dichtewerte an Bildelementen, die in der Papierbewegungsrichtung benachbart liegen, sich infolge thermischer Hysterese voneinander unterscheiden. Falls ein Druck mit niedriger Dichte gemacht wird, sind die aktivierten Abschnitte des Thermodruckkopfes in den vorderen Abschnitten für den Druck eines Bildelements konzentriert. Daher hat das gedruckte Bild ein grobes Aussehen und die Druckqualität ist schlecht.

Die bekannte Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf Fig. 13 näher beschrieben. Fig. 13 ist ein Blockschaltbild einer bekannten Vorrichtung zum Antrieb eines Thermodruckkopfs. In Fig. 13 werden Daten (C11) bezüglich eines Bilds oder einer anderen aus den Bilddaten umgesetzten Datenform einer Eingangsklemme 201 zugeführt. Ein Signal (C12) zur Umschaltung zwischen dem Schreib- und Lesebetrieb wird einer weiteren Eingangsklemme 101 zugeführt. Ein Zeilen-Zwischenspeicher 106 umfaßt einen digitalen Speicher zur Speicherung der Daten einer Bildzeile. Eine Schreibsteuerung 103 erzeugt Schreibadressen und weitere Daten für den Zeilen-Zwischenspeicher 106. Eine Lesesteuerung 104 umfaßt einen Blockadressenzähler 104a und einen Adressenzähler 104b, und liefert gelesenen Adressen und weitere Daten für den Zeilen-Zwischenspeicher 106. Ein Wähler 105 wählt entweder ein Schreibsteuersignal (C13) oder ein Lesesteuersignal (C14) als ein dem Zeilen-Zwischenspeicher 106 zugeführtes Steuersignal (C15). Ein Zeitachse-Zähler 107 legt die Zeit fest, während welcher ein Druck erfolgt. Ein Komparator 108 vergleicht die Bilddaten oder die daraus umgesetzten Daten, die vom Zeilen- Zwischenspeicher 106 geliefert werden, in gewünschter Folge mit Zeitachsedaten (C19), die vom Zeitachse- Zähler 107 abgegeben werden. Eine Ausgangsklemme 109 liefert Daten (C20) an den Thermodruckkopf des Thermodruckers.

Eine obigem entsprechende Betriebsweise wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert. Es sei angenommen, daß die Bilddaten (C11) für eine Zeile, die der Eingangsklemme 101 zugeführt werden, 8-bit- Daten sind. Ein Schreibsignal, das sich auf Hochpegel befindet, wird der Eingangsklemme 101 zur Umschaltung zwischen Lesebetrieb und Schreibbetrieb zugeführt, um den Zeilenzwischenspeicher 106 in Schreibbetrieb zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Steuersignal (C15), das dem Zeilen-Zwischenspeicher 106 zugeführt wird, als Schreibsteuersignal (C13) von der Schreibsteuerung 103 über den Wähler 105 zugeführt. Eingangsdaten (C11) für eine Zeile werden im Zeilen-Zwischenspeicher 106 an den von der Schreibsteuerung 103 angegebenen Adressen gespeichert. Das Steuersignal (C15) umfaßt Adressensignale, ein Ausgabe/Freigabesignal, und weitere Signale. Nunmehr wird ein Lesesignal auf Niedrigpegel der Eingangsklemme 102 zur Umschaltung zwischen dem Lese- und Schreibbetrieb zugeführt, um den Zeilen- Zwischenspeicher 106 in den Lesebetrieb zu bringen.

Dabei wird das Steuersignal (C15) erzeugt und mittels des Wählers 105 von der Lesesteuerung 104 als Lesesteuersignal (C14) abgegeben. Die Daten werden vom Zeilen-Zwischenspeicher 106 in einer gewünschten Folge gelesen.

Der Zeitachse-Zähler 107 zählt 2⁸=256 Datenbits in bestimmten Abständen. Der Komparator 108 vergleicht die vom Zähler 107 gelieferten Zeitachse-Daten (C19) mit den Ausgangsdaten (C18) des Zeilen-Zwischenspeichers 106. Die Ausgangsdaten vom Komparator 108 erscheinen an der Ausgangsklemme 109 als Datensignal (C20), das die Zeit bestimmt, während welcher der Thermodruckkopf aktiviert wird.

Wird angenommen, daß der Blockadressenzähler 104a in der Lesesteuerung 104 den ersten Block angibt, so gibt der Adressenzähler 104b aufeinanderfolgend die Adressen im Block an. Somit werden 128 Datenbits bezüglich des ersten Blocks ausgelesen.

Die ausgelesenen Daten (C18) werden mit "0" der Ausgangsdaten (C19) aus dem Zeitachsezähler 207 mittels des Komparators 108 verglichen. Ist die Menge der Daten (C18) geringer als die Menge der Daten (C19), so wird der Thermodruckkopf deaktiviert. In diesem Betriebszustand wird das Datensignal (C20) auf Niedrigpegel gebracht. Ist die Menge der Daten (C18) gleich groß wie oder größer als die Menge der Daten (C19), so wird der Thermodruckkopf aktiviert. In diesem Betriebszustand wird das Datensignal (C19) auf Hochpegel gebracht. Das Datensignal (C20) wird kontinuierlich von der Ausgangsklemme 209 abgegeben und einem Register zugeführt, das sich für den Block (B1) innerhalb des Thermodruckkopfs befindet. Anschließend werden dort die Daten zeitweilig gespeichert.

Diese Signale werden dazu verwendet, den ersten Block (B1) des Thermodruckkopfes des Thermodruckers zu aktivieren und zu entaktivieren, um unter Verwendung 1/256 eines Blocks einen Druck vorzunehmen. Anschließend zählt der Zeitachsenzähler 107 in Vorwärtsrichtung die Eingangsdaten, bis "1" erreicht ist. In diesem Betriebszustand erfolgt ein Druck unter Verwendung des ersten Blocks (B1) in gleicher Weise wie vorausgehend beschrieben.

Somit schaltet der Zeitachsezähler 107 256mal weiter, bis der Ausgangswert "256" erreicht ist, und es erfolgen 256 Druckvorgänge, womit der Druck unter Verwendung des ersten Blocks (B1) beendet ist. Anschließend gibt der Blockadressenzähler 104a den zweiten Block (B2) an. Drucke werden mit dem zweiten Block (B2) in gleicher Weise wie beim beschriebenen Vorgang durchgeführt. Ähnliche Drucke erfolgen mit dem dritten bis fünften Block (B3-B5). Als Ergebnis wird eine Druckzeile beendet. Während dieses Vorgangs werden der erste Block (B1), der zweite Block (B2), der dritte Block (B3), der vierte Block (B4), der fünfte Block (B5) jeweils während der Zeitspannen (T1, T2, T3, T4, T5) aktiviert. Nur einer der Blöcke (B1-B5) wird zu einem Zeitpunkt aktiviert.

Es sei angenommen, daß 37,5 µs erforderlich sind, um 1/256 eines Bildelements zu drucken. Um einen Druck mit einem Block vorzunehmen, ist eine Zeitspanne erforderlich, die 256mal so lang wie dieses Zeitintervall ist, beispielsweise 9,6 ms. Zum Drucken einer Zeile ist eine fünfmal größere Zeitspanne erforderlich, beispielsweise etwa 48 ms. Besteht ein Bild aus 480 Zeilen, so werden etwa 23 s benötigt, um ein Vollbild zu drucken.

Die oben beschriebene bekannte Vorrichtung zum Antrieb des Thermodruckkopfs ist insofern nachteilig, als der Thermodruckkopf während mindestens einer Zeitdauer von 4/5 der Zeitspanne, die zum Drucken einer Zeile benötigt wird, nicht aktiviert ist, und der Thermodruckkopf somit kontinuierlich während etwa 38 ms von den zum Drucken einer Zeile erforderlichen 48 ms deaktiviert ist, mit dem Ergebnis, daß die neben dem gerade zum Drucken verwendeten Block liegende Blöcke kalt sind und mit ihnen eine große Temperaturdifferenz vorliegt. Daher steigt die Temperatur der beiden Enden des Blocks, der gerade zum Drucken verwendet wird, langsamer an als jene des zentralen Abschnitts, so daß die Druckdichte an den beiden Enden niedriger als die Dichte am zentralen Abschnitt ist. Auf diese Weise wird die Dichte innerhalb eines Blocks ungleichmäßig. Dadurch werden an den Grenzen zwischen benachbarten Blöcken weiße Streifen erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben bzw. zu schaffen, bei welchen bei blockweiser Aktivierung der Heizelemente eine gleichmäßig gute Druckqualität erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird dies Aufgabe nach der Lehre des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 8 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den diesen Ansprüchen jeweils nachgeordneten Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen sind im folgenden anhand von Fig. 1 bis 10 der Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung,

Fig. 2A eine Darstellung des in Fig. 1 schematisch dargestellten Signals (C4),

Fig. 2B und 2C beispielhafte Darstellungen des in Fig. 1 schematisch dargestellten Signals (C10),

Fig. 3 ein Beispiel eines Druckzustandes,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung,

Fig. 5A eine Darstellung des in Fig. 4 schematisch dargestellten Signals (C4),

Fig. 5B und 5C beispielhafte Darstellungen des in Fig. 3 schematisch dargestellten Signals (C10),

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Thermodruckvorrichtung,

Fig. 7 den schematischen Aufbau eines in fünf Blöcke gegliederten Thermodruckkopfes und den hierbei vorgesehenen Betriebsablauf,

Fig. 8A eine grafische Darstellung zur Ausbildung weißer Streifen im Druckbild im Bereich zwischen benachbarten Blöcken von Heizelementen in Abhängigkeit von der Subzeilenzahl,

Fig. 8B eine Darstellung der Beziehung zwischen maximaler Druckdichte und Subzeilenanzahl,

Fig. 9 und 10 Blockschaltbilder von Modifikationen der Ausführungsform gemäß Fig. 6,

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Thermodruckvorrichtung,

Fig. 12 den schematischen Aufbau eines in fünf Blöcke gegliederten Thermodruckkopfes und den hierbei vorgesehenen Betriebsablauf und

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Schaltvorrichtung für einen Thermodruckkopf.

Im folgenden wird zunächst eine erste Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben.

In der Vorrichtung nach Fig. 1 sind Komponenten, die den in der Vorrichtung nach Fig. 11 enthaltenen Komponenten gleich oder ähnlich sind, mit gleichen Bezugszahlen versehen. In der Vorrichtung nach Fig. 1 setzt ein Adressenumsetzer 1 das Ausgangssignal (C4) eines in der Systemsteuereinheit 107 befindlichen Zählers in andere Daten (C10) um, wobei das Signal (C4) den Zeitablauf angibt. Der Komparator 106 vergleicht die Zeitdaten (C10) des Adressenumsetzers 1 mit den Daten (C5). Das Ausgangssignal des Komparators 106 aktiviert oder deaktiviert den Thermodruckkopf. Die anderen Elemente in der Vorrichtung sind die gleichen wie in der bezüglich Aufbau und Betrieb bereits beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung.

In gleicher Weise wie der bereits beschriebene herkömmliche Drucker quantisiert dieser Drucker Daten in Sexadezimalziffern, und das Signal (C4) ist ein 8-bit-Zählerausgang. Der Einfachheit wegen sei angenommen, daß die Daten in binäre Ziffern quantisiert werden, und daß (C4) der Ausgang eines 4-bit-Zählers ist. Der Wert des Signals (C4) steigt gleichförmig von 0 bis 15 an, während ein Druck für jede Abtastzeile durchgeführt wird, wie in Fig. 2(A) dargestellt ist. Das Signal (C4) wird durch den Adressenumsetzer 1 zum Drucken jeder Abtastzeile gemäß Fig. 2(B) gesetzt. Sind anschließend die umgesetzten Daten (C10) größer als die Daten (C5), so wird der Thermodruckkopf aktiviert. Dabei erfolgt das Drucken gemäß Fig. 3.

Bei einer üblichen Vorrichtung werden die Ausgangsdaten gemäß Fig. 2(A) einem Vergleich im Komparator 106 unterzogen, damit ein Aktivierungs-/ Deaktivierungssignal für den Thermodruckkopf geliefert wird. Daher neigen die gedruckten Punkte dazu, in der Nähe des vorderen Endes einer Zeile konzentriert zu sein. Im Vergleich hierzu wird jedoch erfindungsgemäß gemäß Fig. 2(B) und Fig. 3 ein Deaktivierungssignal am Beginn und am Ende einer Zeile erzeugt. Daher kann eine Abkühlperiode zwischen den Punktdruckvorgängen vorgesehen werden. Somit ist es möglich, eine Abkühlperiode nach dem Drucken eines Punkts maximaler Dichte vorzusehen, was durch 2, 3 und 4 in Fig. 3 angegeben wird. Es ist infolgedessen unwahrscheinlich, daß die Dichte wegen thermischer Hysterese ungleichmäßig wird. Bei einem kontinuierlichen Drucken mit maximaler Dichte gemäß Fig. 3(1), wird der nachfolgende Punkt ohne Abkühlperiode gedruckt, weswegen die Dichte als Folge thermischer Hysterese ungleichmäßig wird. In diesem Falle wird jedoch die Druckqualität im Vergleich zu jener der herkömmlichen Vorrichtung erheblich verbessert.

Ferner ist eine Umsetzung gemäß Fig. 2(C) möglich. In diesem Falle wird ein Deaktivierungssignal an zwei fernliegenden Stellen erzeugt. Die Entfernung zwischen einer Druckposition und der nächsten Druckposition wird gleich der Hälfte der Breite eines jeden Bildelements bemessen. Infolgedessen sieht das gedruckte Bild weniger ungleichmäßig aus, insbesondere bei niedriger Dichte.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In gleicher Weise wie bei dem vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Daten in binäre Ziffern quantisiert, und das Signal (C4) ist der Ausgang aus dem 4-bit-Zähler. Während das Bildsignal, das der Quantisierung in binäre Ziffern unterzogen wird, mittels der Dichte-Umsetzungseinheit 105 in quarternäre Zeitachsedaten umgesetzt und bei dem vorausgehenden Beispiel dem Komparator 106 zugeführt wird, erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel keine Dichteumsetzung. Das Signal (C4) wird durch den Adressenumsetzer 1 in binäre Abstufungdaten umgesetzt und mit den Bilddaten im Komparator 2 verglichen, damit der Thermodruckkopf aktiviert nd deaktiviert wird.

Fig. 5(B) und Fig. 5(C) zeigen Umsetzungsergebnisse, die die gleichen Resultate wie in Fig. 2(B) und in Fig. 2(C) liefern. Gemäß Fig. 5 ergibt die Abstufung 0 die Dichte bei einem Druck an, wenn kein Impuls gezählt wird. Die Abstufung 1 gibt die Dichte an, wenn ein Druck, abhängig vom siebten gezählten Impuls, erfolgt. Die Abstufung 2 gibt die Dichte an, wenn ein Druck, abhängig vom zwölften gezählten Impuls, erfolgt. Die Abstufung 3 zeigt die Dichte, wenn ein Druck, abhängig vom sechzehnten gezählten Impuls erfolgt.

Sind die umgesetzten Daten (C10) gleich groß wie oder größer als die die Abstufungen angebenden Bilddaten (C9), so liefert der Komparator 2 ein Signal mit Niedrigpegel an den Drucker zwecks Deaktivierung des Thermodruckkopfs. Ist andererseits (C10) kleiner als (C9), so liefert der Komparator 2 ein Signal mit Hochpegel an den Drucker, um den Thermodruckkopf zu aktivieren. Entsprechend wird bei diesem Ausführungsbeispiel für C9 gleich Null der Thermodruckkopf nicht aktiviert. Ist C9 gleich 1, so wird der Thermodruckkopf abhängig von sieben aufeinanderfolgenden bit der umgesetzten Daten, die 0 darstellen und daher kleiner als 1 sind, aktiviert. Ist C9 gleich 2, so wird der Thermodruckkopf, abhängig von zwölf aufeinanderfolgenden bit der umgesetzten Daten, die 0 oder 1 darstellen und somit kleiner als 2 sind, aktiviert. Ist C2 kleiner als 2, so wird der Druckkopf, abhängig von allen sechzehn aufeinanderfolgenden bit der umgesetzten Daten, die 0, 1 oder 2 darstellen, und somit kleiner als 3 sind, aktiviert. Auf diese Weise wird die vorausgehend genannte Abstufung erzielt.

In den vorausgehenden Beispielen werden zur Erläuterung die Daten in Binärform quantisiert, und der Ausgang des Zeitzählers erhält eine quarternäre Form. Die Erfindung ist aber nicht auf dieses Schema begrenzt. Dieses Konzept läßt sich auf jeden Fall anwenden, solange die Anzahl der durch Quantisierung erzeugten bit kleiner als die Anzahl der bit des Ausgangs vom Zeitzähler ist. Beispielsweise können die erzeugten Daten Oktalziffern sein. Ferner sind die Umsetzungen nicht auf jene der Fig. 2(B), 2(C), 5(B) und 5(C) beschränkt, sondern es kann vielmehr jede Umsetzung verwendet werden, solange sie zumindest nützlich ist, um eine Dichteungleichförmigkeit als Folge thermischer Hysterese zu verhindern, oder den Druckzustand bei niedriger Dichte zu verbessern.

Ferner ist die Anzahl der Blöcke des Thermodruckkopfs nicht auf fünf beschränkt. Schließlich ist das Drucken nicht auf das vorliegende System beschränkt.

Endlich können von einem Bildmuster verschiedene Graphikdarstellungen gedruckt werden, indem der A/D- Umsetzer 103 durch eine digitale Schnittstelle ersetzt wird.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betrieb eines Thermodruckkopfs. In Fig. 6 weisen jene Schaltungselemente, die denen in Fig. 1 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen auf. Eine Lesesteuerschaltung 10 umfaßt einen Blockzähler 1a und einen Adressenzähler 1b und erzeugt gelesene Adressen und andere Daten für einen Zeilen-Zwischenspeicher 106. Ein 2-bit-Subzeilenzähler 20 zählt in Vorwärtsrichtung Übertragsignale (C2), die vom Blockzähler 10a in der Lesesteuerschaltung 10 geliefert werden. Ein 6-bit- Zeitachsezähler 30 gibt die Zeit an, während welcher ein Druck erfolgt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird erläutert, wie die vorausgehend beschriebene Vorrichtung den Thermodruckkopf treibt.

Daten für eine Zeile, die in dem Zeilen-Zwischenspeicher gespeichert sind, werden für jeden der Blöcke (B1-B5) ausgelesen. Die Ausgangsdaten (C18) vom Zeilen- Zwischenspeicher 206 werden mit den Ausgangsdaten (C5) vom Zeitachse-Zähler 30 und dem Subzeilenzähler 20 durch den Komparator 108 verglichen. Die Ausgangsdaten des Komparators 208 werden an der Ausgangsklemme 209 als ein Signal zur Aktivierung oder Deaktivierung des Thermodruckkopfes abgegeben.

Die Betriebsweise des Thermodruckkopfs wird nunmehr unter Verwendung der vorausgehend aufgeführten numerischen Werte näher erläutert.

Zunächst wird der Inhalt des Zeitachse-Zählers 30 und des Subzeilenzählers 20 auf "0" gesetzt. Die Daten für den ersten Block (B1) werden aus dem Zeilen-Zwischenspeicher 106 ausgelesen, und ein Druck erfolgt mit 1/256 eines Blocks. Anschließend wird der Zeitachse-Zähler 30 zu einer Erhöhung veranlaßt, bis jedes bit des Inhalts den Wert "1" erreicht. Wiederum erfolgt ein Druck mit 1/256 eines Blocks. In ähnlicher Weise erfolgt ein Druck mit dem ersten Block (B1), bis jedes bit des 6-bit-Zählers 30 "1" erreicht, d. h., bis der Inhalt "63" erreicht. Anschließend wird der Inhalt des Zählers 30 auf "0" zurückgestellt. Der Inhalt des Blockadressenzählers 10a in der Lesesteuerschaltung 10 wird verwendet, um den zweiten Block (B2) anzugeben. In gleicher Weise wie im Falle des ersten Blocks (B1) erfolgt ein Druck mit 64/246 (=1/4) des zweiten Blocks (B2), während der Wert der Zeitachsedaten von 0 auf 63 geändert wird.

Anschließend wird der Druckvorgang mit dem dritten bis fünften Block (B3, B4, B5) in gleicher Weise fortgesetzt. Auf diese Weise wird ein Viertel einer Zeile, das anschließend als "Subzeile" bezeichnet wird, gedruckt.

Als nächstes wird der Subzeilenzähler 20 zu einer Erhöhung veranlaßt, bis jedes bit des Inhalts "1" erreicht. Der Inhalt des Zeitachse-Zählers 30 wird von 0 auf 63 in gleicher Weise wie im Falle der ersten Subzeile erhöht. Somit werden die beiden höchsten bit des Inhalts des Zählers 20 gleich "01". Der Wert der Ausgangsdaten (C5) änder sich von 64 auf 127. Für die zweite Subzeile werden die Druckvorgänge mit den Blöcken (B1-B5) durchgeführt, während sich der Wert der Daten (C5) von 64 auf 127 in der gleichen Weise wie im Falle der ersten Subzeile ändert. Der Inhalt des Subzeilenzählers 2 nimmt für die dritte Subzeile den Wert "10" an. Der Wert der Daten (C5) ändert sich von 128 auf 191. Für die vierte Subzeile nimmt der Inhalt des Zählers 20 den Wert (11) an. Der Wert der Daten (C5) ändert sich von 192 auf 255. Ein vollständiger Druck eines Bildes erfolgt mit den vier Subzeilen.

Wird angenommen, daß es etwa 37,5 µs dauert, um 1/256 eines Bildelements zu drucken, so ist zur Herstellung eines Drucks mit einem Block in einer Subzeile die erforderliche Zeit zum Drucken mit einem Block 64mal länger als diese Zeitspanne, beispielsweise 2,4 ms, was den gleichen Wert wie die üblicherweise benötigte Zeit ist. Infolgedessen verlängert das vorliegende System nicht die für den Druckvorgang benötigte Zeit.

In obiger Beschreibung ist die Anzahl der Subzeilen gleich 4. Im allgemeinen besteht eine Zeile aus alpha- Subzeilen, und wird somit "alpha" gleich 1 gemacht, so ist das System mit dem oben beschriebenen herkömmlichen System gleich.

Ferner wird im obigen Ausführungsbeispiel eine Zeile in gleich große Subzeilen unterteilt. Jedoch ist es nicht immer notwendig, eine Zeile in gleiche Subzeilen zu unterteilen. Besonders, wenn die Anzahl der Subzeilen ein Subvielfaches der Anzahl der je Block vom Zeitachse- Zähler gemachten Zählungen ist, kann jede Subzeile durch die gleiche Zeit geteilt werden.

Wird die Anzahl der Subzeilen erhöht, so wird die Zeit, während welcher der Thermodruckkopf deaktiviert wird, verkürzt. Dies verringert den Temperaturunterschied zwischen benachbarten Blöcken und die Dichteungleichmäßigkeit innerhalb eines Blocks. Jedoch wird die Wärme bitweise zugeführt, und die Temperatur steigt somit mit einer niedrigeren Geschwindigkeit an. Infolgedessen wird das gesamte Bild schwach gedruckt. Fig. 8B zeigt eine Beziehung zwischen der maximalen Dichte und der Anzahl der Subzeilen.

Bei den bekannten Verfahren, wie auch bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Erfindung, können weiße Streifen zwischen benachbarten Blöcken erzeugt werden. Diese Streifen sind gemäß Fig. 8A schwach bei zwei Subzeilen, jedoch sind sie noch deutlich sichtbar. Bei vier Subzeilen sind sie nur noch schwer zu erkennen. Bei acht Subzeilen sind sie nahezu nicht mehr sichtbar. Wird jedoch, wie in Fig. 8B dargestellt ist, die Anzahl der Subzeilen erhöht, so verringert sich die Dichte. Daher ist es nicht erwünscht, die Anzahl sehr stark zu erhöhen. Vielmehr ist es vorzuziehen, die Anzahl der Subzeilen zwischen vier bis acht auszuwählen.

Erfolgt ein Druck schwach, so wird die Pausenspanne, während welcher der Thermodruckkopf deaktiviert ist, lang. Infolgedessen werden die weißen Streifen zwischen den Blöcken auffälliger. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, kann die Anzahl der Subzeilen für jede Zeile entsprechend dem Verhältnis von schwarz oder einem anderen Faktor geändert werden. Beispielsweise wird ihre Anzahl erhöht, wenn die Zeile eine hohe Dichte hat, und verringert, wenn sie dünn ist.

Fig. 9 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Betrieb einer Thermodruckkopfanordnung dar, die die Anzahl der Subzeilen zwischen 8 und 16 wählen kann. In dieser Figur ist ein 4-bit-Subzeilenzähler 20 dargestellt, ein 5-bit-Zeitachse-Zähler 30, ein 1-bit- Wähler 50, ein 4-bit-Wähler 60, und ein Eingabeabschnitt 70, an welchen ein 8/16 Subzeilenschaltsignal (C21) gelegt wird.

Die vorausgehend beschriebene Anordnung arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. Es sei angenommen, daß das Signal (C21) mit einem Niedrigpegel dem Eingangsanschluß 70 zugeführt wird, um dadurch die 16 Subzeilen zu wählen. Ist ein Wählersignal auf Niedrigpegel, so wählen die Wähler 50 und 60 "B". Ist das Wählersignal auf einem Hochpegel, so wählen sie "A". Anschließend wählt der Wähler 50 das vierte bit (b4) des Ausgangs vom Zeitachse-Zähler 30, undf liefert den Ausgang (C3), der den Blockadressenzähler 10a der Lesesteuerschaltung 10 veranlaßt, den nächsten Block anzugeben. Zählt der Zeitachse-Zähler 30 2⁴ Eingangssignale, so wird der Block zu einem anderen weitergeschaltet. Nach dem Druckvorgang von fünf Blöcken wird ein Vorwärtszählsignal (C2) dem Subzeilenzähler 20 zugeführt, um ihn zu einer Vorwärtszählung zu veranlassen.

Der Wähler 60 liefert (S4, S3, S2, S1) jeweils nach (b8, b7, b6 und b5). Die signifikanten vier bit der Zeitdaten (C22), die dem Komparator 208 zu Vergleichszwecken zugeführt werden, kommen vom Subzeilenzähler 20, während die niedrigsten vier bit vom Zeitachse-Zähler 30 kommen. Dies ist jenem Fall äquivalent, bei dem 16 Subzeilen verwendet werden. Wird ein Signal mit Hochpegel, das acht Subzeilen angibt, dem Eingangsanschluß 70 zugeführt, so ist der Ausgang (C3) vom Wähler 50 das fünfte bit (b10) des Zeitachse-Zählers 30. Sooft der Zähler 30 die Anzahl 2⁵=32 zählt, gibt der Blockzähler den nächsten Block an. Die Ausgänge vom Wähler 60 sind (S3, S2, S1 und b10). Die signifikanten drei bit der Daten (C22) kommen vom Subzeilenzähler 20, während die fünf niedrigeren Bit vom Zeitachse-Zähler 30 kommen. Dies ist dem Fall äquivalent, bei welchem acht Subzeilen verwendet werden.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung, in welcher vier Subzeilen verwendet werden und eine Adressenumsetzung erfolgt. Diese Umsetzung geschieht mittels eines ROMs 21. Durch die vorausgehend aufgeführte Adressenumsetzung sollen die Ausgänge (C31 und C32) aus den Zählern 20 und 30, die die Einschaltzeit bestimmen, in andere Werte auf nichtlineare Weise umgesetzt werden. Beispielsweise wird "0" zur Mitte gebracht, so daß ein Druck mit geringster Dichte von der Mitte der Zeitachse eingeleitet wird.

Auf diese Weise kann ein Druckvorgang mit niedriger Dichte verbessert werden. Ferner kann die thermische Hysterese verringert werden. Die Adressenumsetzung kann in anderer Weise als vorausgehend erwähnt abgeändert werden, und das ROM kann durch ein Torschaltungssystem ersetzt werden.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, ist der erfindungsgemäße Drucker mit einer Verarbeitungsvorrichtung ausgestattet, die die Anordnung der Daten, die den Zeitablauf angeben und die Aktivierungsperiode des Thermodruckkopfs steuern, in eine andere Anordnung umsetzen. Der Druckvorgang bei niedriger Dichte wird von einer anderen Stellung als von beiden Enden eines Bildelements eingeleitet. Infolgedessen wird eine Dichteungleichförmigkeit als Folge thermischer Hysterese verringert. Ferner wird die Entwicklung der Farben bei niedriger Dichte verbessert.

Ferner wird beim Verfahren und bei der Vorrichtung nach der Erfindung eine Abtastzeile in eine Anzahl Subzeilen unterteilt. Ein Druck erfolgt für jede Subzeile, während die Blöcke aufeinanderfolgend verwendet werden. Dies verkürzt die Zeitspanne, während welcher der Thermodruckkopf deaktiviert ist. Ferner wird die Temperaturungleichmäßigkeit innerhalb eines jeden Blocks des Thermodruckkopfs erheblich verringert. Dadurch wird die Dichteungleichmäßigkeit innerhalb eines jeden Blocks auf ein Mindestmaß verringert. Die Bildung weißer Streifen an den Grenzen zwischen benachbarten Blöcken wird unterdrückt. Infolgedessen kann der Druckvorgang mit einer guten Bildqualität erfolgen.

Claims (18)

1. Verfahren zum Drucken einer Druckzeile mittels eines Thermodruckkopfes mit mehreren parallel zur Druckzeile angeordneten Heizelementen, die blockweise aufeinanderfolgend aktiviert werden,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• (a) In jedem Block An- und Abschalten von Heizelementen zum Drucken eines Teiles einer Sub-Zeile, welche ihrerseits Teil der zu druckenden Zeile ist,
• (b) Aufeinanderfolgendes Drucken mehrerer Teile der Sub- Zeile zur Bildung einer vollständigen Sub-Zeile,
• (c) Wiederholen der Druckoperationen zum aufeinanderfolgenden Drucken von mehreren Sub-Zeilen zur Bildung der vollständigen Druckzeile.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten einer jeden Sub-Zeile in einem Speicher gespeichert und von ihm ausgegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente des Thermodruckkopfes zum Drucken einer jeden Sub-Zeile blockweise in beliebiger Reihenfolge aktiviert werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitablaufdaten, die einen vorbestimmten Bruchteil der zum Drucken von Elementen einer jeden Subzeile notwendigen Druckzeit darstellen, in Drucksteuerdaten umgewandelt werden, so daß die Dauer der Aktivierung der Heizelemente des Thermodruckkopfes während des Drucks einer Subzeile eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Daten einer Subzeile der Gradation von Bildelementen entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitablaufdaten erhalten werden durch

• (a) Zuweisen von numerischen Daten (0, 1, . . ., M-1, M), welche Daten der Gradation von Bildelementen von Sub-Zeilen darstellen, zu Adressen von vorgesehenen Zeitablaufdaten und
• (b) mehrfaches Verwenden zumindest eines Teiles der numerischen Daten zum Erhalt einer gewünschten Gradation.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuerdaten so erzeugt werden, daß ein Druckvorgang an einer von zwei Enden eines jeden Bildelementes abweichenden Stelle beginnt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuerdaten aus einer Datenwandlereinrichtung gewonnen werden, welche jedes Bildelement in mindestens zwei an unterschiedlichen Stellen gelegene Punkte unterteilt.

8. Vorrichtung zum Drucken einer Druckzeile mittels eines Thermodruckkopfes mit mehreren parallel zur Druckzeile angeordneten Heizelementen, die blockweise aufeinanderfolgend aktivierbar sind, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (107) zur Steuerung des Druckes der Druckzeile in Form von mehreren nacheinander zum Druck gelangenden Subzeilen, wobei die Zuordnung eines jeden Heizelementes des Thermodruckkopfes zu einem zu druckenden Punkt beibehalten wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch

• (a) eine Subzeilen-Drucksteuereinrichtung (10, 20) zur Steuerung des aufeinanderfolgenden Druckens der mehreren Subzeilen der Druckzeile und
• (b) eine Signalübermittlungseinrichtung (106) zum wiederholten Anlegen von EIN/AUS-Signalen an die Heizelemente eines jeden Blocks (B1 bis B5) zu deren wiederholter Aktivierung zum Drucken einer jeden Subzeile.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Zwischenspeicher (104, 106) zum Zwischenspeichern der Daten einer Druckzeile.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch einen Subzeilenzähler (20).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch eine Wähleinrichtung (50, 60) zum Wählen der Anzahl der eine vollständige Druckzeile bildenden Subzeilen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Zeitspanne für die Aktivierung der Heizelemente des Thermodruckkopfes zum Drucken der jeweiligen Subzeile.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, gekennzeichnet, durch eine Aktivierungseinrichtung (205, 206, 208) zum Aktivieren der Heizelemente eines jeden Blocks (B1 bis B5) in beliebiger Reihenfolge zum Drucken der jeweiligen Subzeile.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekennzeichnet durch eine Wandlereinrichtung zum Umwandeln von Zeitablaufdaten, die einen vorbestimmten Bruchteil der zum Drucken von Elementen einer jeden Subzeile notwendigen Druckzeit darstellen, in Drucksteuerdaten zum Einstellen der Dauer der Aktivierung der Heizelemente des Thermodruckkopfes beim Drucken der jeweiligen Subzeile.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Zuweisungseinrichtung zum Zuweisen von Werten aus Gradationsdaten darstellenden numerischen Werten (0, 1, . . M-1, M) zu Adressen der zur Gewinnung von Drucksteuerdaten vorgesehenen Zeitablaufdaten und zur mehrmaligen Verwendung wenigstens eines dieser Werte zur Gewinnung der gewünschten Gradation.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuerdaten derart erzeugbar sind, daß das Drucken eines Elementes von einer nicht randseitigen Stelle aus erfolgt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuerdaten mittels einer Datenwandlereinrichtung erzeugbar sind, welche jedes Element in mindestens zwei an unterschiedlichen Stellen gelegene Punkte aufteilt.