专利名称：热头及使用该热头的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热头和装有此热头的电子设备，例如传真机，打印机，绘图机，文字处理器或类似的装置。
热头已被普遍了解，它包括一个头或驱动基板，设置在此基板上按纵向线和横向线布置的多数加热元件，在基板上的一为激励加热元件用的驱动元件，在基片上的用来接收和储存要打印的数据的移位寄存器，以及在基板上的多数集成驱动电路(驱动IC)，这些驱动IC包括多种电路，例如，为保持储存在移位寄存器内欲打印的数据以把它们供给驱动元件的锁存电路。在这种类型的热头内，加热元件的数目是很大的(如2048个。因此，用多个选通脉冲信号对每一个选通脉冲的块以时分方式去激励驱动元件来分别地驱动加热元件。因此，通过热头的最大电流等于在一个由选通脉冲信号分划成的选通脉冲中流过所有的点(加热元件)的电流。
利用此热头的电子设备，如传真机，随着其变得更普及而被希望能缩小其体积和降低价格。因此，热头也被要求减小功率和体积。
如上述，通过已有技术热头的最大电流取决于在一个选通脉冲中流过所有点的电流。因此，正常打印所需时间不能延长到超过给定长度，其结果是最大电流不能减小到给定水平之下。另一方面，如果打印率低些需激励的点的数目少些，则电流减下来从而提供一个足够的功率容量裕度。这就在高些和低些的打印率之间提供了一个很大的功率差别。换句话说，通过已有技术热头的最大电流取决于在一个选通脉冲中能被激励的点的总数。因此，已有技术热头需要一个与最大电流相适合的功率容量。其结果是，其体积、重量和电源消耗和不能降到一定水平之下。
因此，本发明的一个目的是提供一种热头，它能以具有减小的功率容量的电源工作并且能减小体积、重量和电源消耗，本发明的目的同时在于提供一种组合有此热头的电子设备。
为些，本发明提供了一种热头包括一加热元件阵列;用于储存输入的打印数据的存储装置;用于计算输入的打印数据中打印率的装置;相应于计算的打印率用于确定用于一个批打印操作中加热元件范围的批打印范围确定装置;以及根据储存在存储装置中的打印数据和批打印范围装置确定的批打印范围来驱动加热元件的装置。
附图的简要说明
图1是按本发明制成的一个热头的方框图。
图2是按本发明制成的一个热头实施例的平面示意图。
图3是用于解释图2的热头的控制大规模集成电路(LSI)的内部电路的方框图。
图4是包括根据本发明制成的热头的打印设备的剖面示意图。
图5是图4所示的打印设备主要部分的放大示意图。
参照图1，其示出了一个根据本发明制成的热头，它包括一个含有N个加热元件的加热元件阵列1，加热元件被布置在一个基板上;存储装置2，用来存储一比特一比特地顺次输入的打印数据;驱动装置3，用于根据储存在存储装置2中的打印数据驱动阵列1中相应的加热元件;打印率计算装置4，用于计算输入的打印数据的打印率;以及批打印范围确定装置5，用于根据计算的打印率确定在一批中欲打印的加热元件的范围，由此，驱动装置可根据批打印范围被驱动以将加热元件分为块并且在分划的块中的每个加热元件可同时用于打印。
在热头内，输入的打印数据是储存在存储装置2中并且同时被用于在打印率计算装置4中计算打印率。打印率是在一个给定范围内出现在打印数据中欲打印比特的百分率。批打印范围确定装置5根据计算的打印率确定一个批打印的范围。当打印率较小，批打印范围可被确定为较大。在大的批打印范围，驱动装置3可同时被激励去分划加热元件阵列1为较少的块数，这些块将顺序地被驱动装置所驱动。反之，如打印率较高，批打印范围则减小而驱动装置3将被激励在较小的批打印范围内去分划加热元件阵列1成较多的块。
图2详细示出一个根据本发明制成的热头的实施例。该热头包括一个热辐射板11和头及驱动基板12，13，二者均置于热辐身板11上。热头基板12一端边缘上设有一个加热元件阵列14，其包括排列成一行的2048个加热元件。驱动基板13包括8个驱动IC15和一个控制LSI芯片16，它们均装在驱动基板13上。驱动基片13还包括一个外部接口17。在图示的热头内，除了控制LSI芯片16外，所有部件均为已知的。当然，加热元件阵列14是与相关的驱动IC15，控制LSI芯片16及外部接口17通过已知接线方式(图未示)电气连接的。
图3是一个用来说明控制LSI芯片16的内部线路的方框图。控制LSI芯片16包括一个计数器21用来接收和计数时钟信号CLOCK;一与电路22，用来接收数据信号DATA和时钟信号CLOCK;另一个计数器23，用来计数与电路22的输出，即打印数据中的有效数据(on-data);数据锁存电路24，25，26和27，用来临时锁存有效数据的数目;一脉冲周期测定电路(计数器)28，用来测定打印脉冲的周期;一模/数转换器29，用来转换由一热敏电阻(热传感元件)来的信号为数字信号;一个微计算机(MPU)，用来执行控制功能;一个数据选择器31，用来提供在数据锁存电路24，25，26，27以及28中锁存的数据至MPU30。
MPU30的控制功能包括第一个功能为执行数据数目的测定和根据该测定作出驱动选通脉冲(STR)数的确定和执行;
第二个功能为由打印周期和模/数据转换后的热敏电阻数据完成选通脉冲信号内的驱动时间周期的确定和执行;
第三个功能为输出一个忙信号BUSY表明打印设备在使用中;
第四个功能为当热头的温度超过允许的温度范围的上限或降至低于下限时输出一个告警信号ALARM。
在图示的热头内，欲分划的选通脉冲(STR)比正常的要增加得多。更详细地，选通脉冲信号STR1至STRn的数被确定n＝8为最大值。因为在加热元件阵列14中的点数被确定等于2048个，热头将被控制为同时激励的最大点数为256个。
当打印数据DATA输入至图示的热头时，它被储存到驱动IC15的移位寄存器内，同时被加于与电路22，另外，一个用于以一个比特移位打印信号DATA的时钟信号CLOCK被加至计数器21和与电路22。计数器21计数加于其上的时钟信号CLOCK而与电路22与时钟信号CLOCK同步地输出有效数据信号，并且这些有效数据信号被计数器23计数。计数器21被做成在其已计数到对应于在加热元件阵列14被实际上分为4块时得到的点数的时钟数后完成一个向上计数的步骤。当对应于4分划的加热元件块的第一块的时钟信号CLOCK的数被计数器21计数时，计数器23计数第一块中的有效数据的数目。
当计数器21向上计数时，其向上计数的信号触发数据锁存电路24，2526和27，数据锁存电路24锁存计数器23的有效数据计数。随后，计数器23同样地对4个分划块中第二个块计数有效数据。当计数器21再次向上计数，数据锁存电路24至27再次被触发，数据锁存电路24将其锁存的数据传送至数据锁存电路25并锁存计数器23的计数。当这种向上计数的步骤在计数器21中重复4次时，数据锁存电路24至27的每一个将储存与4个分划块中相应一个有关的一行的有效数据的数目。
当对一行的有效数据相关于每一个块锁存时，数据将经过数据选择器31被MPU30取走。MPU30则检查每一块的有效数据的数目值。例如，如果每一块的有效数据少于256点，则在4个或更少的块内能完成打印。如果假定选通脉冲信号是STR1至STR4而且对应于相应块的驱动元件是放在一起成一堆，后者可被以分时方式加于选能脉冲STR1至STR4。如果在4个块中的任何一个中的有效数据超过256点，仅将那一块分划成两个。于是，将进行对5个分划的块的打印步骤。
反之，如果在所有4个块或一行上的有效数据少于256点，则打印步骤可只对一个块完成。
用来激励每一加热元件的时间是被打印周期(SLT)和热头温度所确定的。MPU30包括一个用于储存激励周期的记忆表，其用打印周期和温度作地址。当脉冲周期测定电路28接收一个打印命令PRINT去测定打印周期并且还接收一个经过模/数转换器27来自热敏电阻的温度信号时，则最佳激励周期可由记忆表上读出。MPU30则输出一个具有对应于最佳激励周期的宽度的选通脉冲信号。更详细地，该记忆表可存储相对应于以下情况分别要求的温度的激励周期，例如，当打印周期SLT是小于4毫秒，当打印周期SLT在4毫秒到7毫秒之间，以及当打印周期大于7毫秒。
在实际打印操作中，MPU30输出一个BUSY信号，因为当由于打印周期和温度的变化而使正在被操作的热头改变时它必须被从外部通知。当温度变化超出上或下限，MPU30输出一个告警信号ALARM，它可被用来防止不正常使用以保护了设备。
一般的书写文件被确信具有大约10%的打印率。在图示的实施例，有效数据对整个2048点等于205点。这可被批打印。因此，打印速度可进一步提高。
加热元件、块、驱动IC或其他部件的数目可在本发明的技术原理内根据实际应用适当选择。
接下来参照图4。其中示出一个如打印设备的电子设备，它配备了一个按本发明制成的热头。该打印设备40包括进口44，文件42经其而插入;一个用于送入文件的馈给滚筒46;一个用于读出文件内容的图像传感器48;一个用于向记录纸54上打印的打印部50;以及一个记录压纸滚筒52，它靠近打印部50。该打印设备是由电源56来供电的。如多数文件42经过进口44被插入设备，文件42则在经分离装置43分离后一次一张地被馈给图像传感器。在馈入文件42表面上的图像在图像传感器48处被转移成电信号。该电信号将被用来在打印部件50处打印记录纸54。为了能在粗糙的记录纸上打印，该设备利用一色带62。应该理解，该打印设备用的热头可被用于复印机和传真机，它们每一个都包括一个读出机构。
图5是图4所示的打印设备的主要部分的放大示图。在其中，压纸滚筒52是用橡胶做成的，并与一个固定热头64相配合以馈给记录媒体。本发明的热头可用一个色带盒以使热头64可在任何串行打印机上使用，其中，热头可在一个平的压纸板上移动。
根据本发明，功率容量可减低至所需限度内的最低水平，因为批打印的范围可依打印率而改变。因此，电源的体积和重量可减小，其结果是整个设备的体积减小和价格的降低。
权利要求
1.一种热头，包括(a)一加热元件阵列；(b)用于储存输入的打印数据的存储装置；(c)用于计算输入的打印数据的打印率的装置；(d)批打印范围确定装置，用于相应于所计算的打印率确定在一个批打印中使用的加热元件的范围；以及(e)用于根据存贮于所述存储装置中的打印数据以及由所述批打印范围确定装置确定的批打印范围驱动所述加热元件的驱动装置。
2.如权利要求1的热头，其中，所述的驱动装置包括一用于输出与所述批打印范围在数目相对应的选通脉冲信号的微计算机。
3.如权利要求2的热头，其中，所述加热元件阵列被分为多个块并且所述微计算机向一个块输出一选通脉冲信号，该块内所述打印率等于或小于一个给定水平，所述选通脉冲信号批驱动在该块中的加热元件;并且所述微计算机顺序地输出两个或更多个选通脉冲信号至另一个块，该块内所述打印率超过了所述给定水平，所述两个选通脉冲信号被用于将该块中的加热元件进一步分为两个或更多的块并顺次批驱动在这两个进一步分划的块中的加热元件。
4.如权利要求1的热头，其进一步包括温度传感装置和对应于其感知的温度用于控制每一个由所述驱动装置驱动的加热元件的驱动时间周期的装置。
5.如权利要求4的热头，进一步包括用于测定一个打印周期的装置和相应于该测定的打印周期和所述感知的温度用于控制每一个由所述驱动装置驱动的加热元件的驱动时间周期的装置。
6.一种打印设备，包括(a)向该打印设备输入打印数据的输入装置;(b)用于根据所述打印数据打印记录纸的热头;和(c)向前述热头供给电力的装置;所述热头包括一加热元件阵列用于储存输入的打印数据的存储装置;用于计算输入的打印数据的打印率的装置;批打印范围确定装置，用于相应于计算的打印率确定用于一个批打印中加热元件的范围;以及用于根据储存于所述存储装置中的打印数据和由所述批打印范围确定装置确定的批打印范围驱动加热元件的驱动装置。
7.如权利要求6的热头，进一步包括温度传感装置和相应于其感知到的温度用于控制每个由所述驱动装置驱动的加热元件的驱动时间周期的装置。
8.如权利要求7的热头，进一步包括用于测定一个打印周期的装置和相应于该测定的打印周期和所述感知的温度用于控制由所述驱动装置驱动的每一个加热元件的驱动时间周期的装置。
全文摘要
具有较小功率容量的热头和装有该热头的设备。打印数据储存在一个移位寄存器内而一行的有效数据相应一加热元件阵列中各块被锁存。一微机检查每块的有效数据数，如有效数据数等于或小于一给定值，微机则向该块输出一选通脉冲信号以使该块内的加热元件被批驱动；如有效数据数超过给定值，则微机向该块输出两个选通脉冲，该块被进一步分为两个块。这两个块将顺次被驱动。由于根据打印率改变批打印范围，功率容量能被降到最低。
文档编号B41J2/355GK1077293SQ93101678
公开日1993年10月13日 申请日期1993年2月24日 优先权日1992年2月24日
发明者藤本久义 申请人:罗姆公司