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共用电极压降控制

综述
为了在热敏介质上打印点,打印头必须具有适当的加热元件电压(VH),每个驱动器IC都将许多加热元件切换到公共接地上,使电流流过指定的加热元件。打印头具有一个公共导体系统来承接通向和来自加热元件的电流,如下图所示。点数较少的打印行和点数较多的打印行在电流数值上存在着很大的不同。当打印许多点时,公共导体上可能会有一个明显的压降。这意味着,与点数较少的行中被启动的加热元件相比,各个加热元件上的电压会比较低,因而提供的打印能量也会较小。
 
加热元件电流导体
功率接头连接在挠性印刷电路(FPC)上,由一个较厚的金属层形成导体路径。FPC承载着去向陶瓷晶片外边缘的电流。电流在这里经过钎焊点流到陶瓷晶片上沉积的导体图案上。所有的加热元件电流都会流过加热元件行两侧较窄的图案,然后向下到达较窄的横向公共母线。加热元件在下图中用红色虚线表示,它们分别连接至横向公共母线和驱动器IC(在下图中用棋盘形矩形表示)。电流返回地面的路径分布在许多地面导体中,分别来自每个IC,沿着陶瓷晶片的宽度,因而地面上没有公共导体返回到陶瓷晶片上。FPC上较厚而宽的导体具有较低的电阻,因而与FPC相关的压降是极小的。

公共母线结构

为了降低公共压降,将一个较厚的导体图案(在上图中显示为绿色)掩蔽到了晶片上。此公共母线图案的宽度随着各打印头系列的陶瓷面积值而有所不同。当然,横向公共母线的长度也因打印头的打印宽度的不同而存在着差异。即使有了掩蔽层提供的额外的导电截面,公共压降仍然是一个问题。

 
打印图像征兆
公共压降只是观察到打印密度差异时的一个问题。大部分的热敏打印都是双峰的,即一个点要么是黑的,要么是白的,而不是灰的。双峰介质的设计在白色与黑色之间有一个明显的跳越,之后则是一个平的区域,即增加打印能量并不会提高黑度。这种双峰性质消除了因点与点之间的电阻差异而引起的打印能量变化的影响,也消除了因公共压降而引起的打印能量变化的影响。因此,100%的黑色打印可以使公共压降的量达到最大,还能降低其视觉影响。为了使征兆能够看到,应当使用一个灰色图案,即启动大部分的点,但留下一个由白色的点构成的规则图案,使得因能量差异而造成的黑色点的尺寸变化能够被看到。打印很多行的这种灰色图案,然后继续打印,中间留下一个较大的白色矩形,两侧则为灰色。如果公共压降存在问题,则与白色矩形相邻的灰色将会比开始白色矩形之前的灰色深。有白色矩形和没有白色矩形的一行中的打印点数目存在着差异,这种差压引起了公共压降的差异。使用灰色图案可以看到公共压降的差异。

如果横向公共母线较长,那么公共压降还可能有另外一个征兆,即纸张中间的整体打印亮度。进行试验时,只要打印一个灰色的图案,然后将中心与边缘进行比较即可。边缘上的点不会受到横向公共母线上的公共压降的影响,而中心的点则会受到横向公共母线半宽度处发生的公共压降的最大影响。

 
同时点限制
在京瓷热敏打印头规格书的“最大额定值”一节,有一条叫作“可同时打印的点数”。此数目或者是打印头上的加热元件总数,或者是一个较小的限值。当它是一个较小的限值时,表示当超过该点数时将会发生明显的公共压降问题。但是,问题仅限于外观。当超过此限值时,打印头的寿命并不会缩短。从这里开始,将会出现一个随着点数连续变化的影响。点数较少的灰色图案可能暴露这一问题。当超过此限值时,条形码或具有黑色干线的字体在打印时可能不会出现差异。
 
公共压降的补偿
打印机控制器可以通过计算一个打印行上的点数并根据此点数来延长脉冲宽度的方式来补偿公共压降对外观造成的影响。如果补偿量不太大并且客户要求的话,京瓷将会把“可同时打印的点数”改为打印头上的加热元件总数,并在规格书项目中增加“具有补偿”。这一方法的局限是它可能引起打印头端部的加热元件超过最大运行条件,因为端部加热元件将会接受完全的补偿,但却没有完全的公共压降(其电流几乎不会流过横向公共母线)。采用多脉冲灰度比打印后,补偿可以采用增加脉冲至打印行中心图案部分的形式。
 
消除公共压降
京瓷有几个系列的打印头是没有明显的公共压降效应的。KGT系列的特点是有一个另外的FPC来加强横向公共母线。FPC包裹在热阱的前边缘周围,因而其平面与陶瓷晶片平面垂直。它在沿着其长度的许多点上与公共母线相连,并通过热阱相反侧上运行的宽带接受来自主FPC的电流。这种设计的其他优点是压板辊可以大大长于打印行,而打印头则不必大大宽于介质。宽格式打印头的KWT系列采用了两到三个单独的陶瓷晶片,它们被仔细装配起来以构成一个单加热元件行。KWT系列采用了一个另外的FPC,这与KGT系列十分相似。

KDE系列边缘式打印头和KCE系列斜角式打印头在陶瓷晶片的相反侧上有公共母线,其宽度足以避免公共压降。公共母线通过较宽的FPC带接受电流。此FPC带位于打印头的两端,通过通道段从FPC敷设至热阱的陶瓷晶片侧。


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