DD224814A1

DD224814A1 - Schaltungsanordnung zur ansteuerung von piezoelektrischen antriebselementen eines tintenstrahldruckers

Info

Publication number: DD224814A1
Application number: DD26327884A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Zweigler
Original assignee: Bueromaschinenwerk Erfurt
Priority date: 1984-05-23
Filing date: 1984-05-23
Publication date: 1985-07-17
Also published as: DE3508556A1; DD224814B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von piezoelektrischen Antriebselementen eines mit bedarfsorientiertem Troepfchenausstoss arbeitenden Tintenstrahldruckers, deren Ziel es ist, unter Optimierung des Platz-, Raum- und Energieaufwandes eine von der Belastung weitgehend unabhaengige, temperaturgesteuerte Spannungsfuehrung zu gewaehrleisten. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, bei der die elektrischen Impulse mit einer definierten Impulsform eine Anpassung an die Betriebstemperatur und die exemplarabhaengige Piezokraft erfahren und somit einen individuellen Abgleich der Piezoelemente ohne Veraenderung deren Abfallflanke ermoeglichen. Erfindungsgemaess besteht die Schaltungsanordnung dazu aus einer mit einer der vorhandenen Piezoelemente entsprechenden Zahl von Ansteuerstufen verbundenen Temperaturnachfuehrstufe, welche mit einer einen Temperaturfuehler aufweisenden Brueckenschaltung versehen ist, die ueber einen Konstantspannungszweipol einen mit den Ansteuerstufen verknuepften Laengstransistor steuert und die Betriebsspannung der Piezoelemente dem Widerstandswert des Temperaturfuehlers oder der Temperaturkennlinie eines den Temperaturfuehler umfassenden Netzwerkes nachfuehrt. Ihre zweckmaessigste Anwendung findet die Erfindung in der nichtmechanischen Schreib- und Drucktechnik, insbesondere in der Tintenstrahldrucktechnik. Fig. 1

Description

VEB Robotron - Optima ES 1 - Je - 656

Zweigler

Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von piezoelektrischen Antriebselementen eines Tintenstrahldruckers

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von piezoelektrischen Antriebselementen eines Tintenstrahldruckers, bei der die Erzeugung der dazu erforderliehen elektrischen Impulse in Anpassung an die bestehende Betriebstemperatur und die exemplarabhängige individuelle Kraft der vorgesehenen Piezoelemente erfolgen kann. Ihre zweckmäßigste und zugleich vorteilhafteste Anwendung findet die Erfindung somit bei einer temperaturgesteuerten Spannungszuführung für piezoelektrische Antriebselemente, wie sie auf dem Gebiet der nichtmechanischen Schreib- und Drucktechnik, insbesondere der Tintenstrahldrucktechnik, bei ein- oder mehrdüsigen Druckköpfen von Tintenstrahldruckern vorgesehen werden, die nach dem Prinzip des Unterdruckverfahrens arbeiten.

- 2 Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Voraussetzung für die Erzeugung eines sauberen Schriftbildes ist bei Verwendung eines nach dem Prinzip des Unterdruckverfahrens arbeitenden Tintenstrahldruckers vor allem die Gewährleistung derartig gleichbleibender Betriebsbedingungen, bei denen die Tintentröpfchen im Ergebnis ihres Bildungsprozesses mit annähernd konstanter und gleicher Geschwindigkeit und Größe den Austrittsbereich der Düsen verlassen. Die Größe und Geschwindigkeit der einzelnen Tintentröpfchen ist jedoch weitgehend von den exemplarabhängigen Eigenschaften der verwendeten piezoelektrischen Antriebselemente und der sich vornehmlich durch die jeweilige Umgebungstemperatur ändernden Tintentemperatur abhängig, deren Temperaturabweichungen zugleich aber zu Veränderungen in der die Tröpfchen- geschwindigkeit beeinflussenden Viskosität der Schreibflüssigkeit führen. In Erkenntnis dieser Zusammenhänge sind bereits eine Reihe unterschiedlicher Lösungen bekannt geworden, die einen individuellen Abgleich der piezoelektrischen Antriebselemente bzw. eine weitestgehende Kompensation der beschriebenen Einflüsse bei der Ansteuerung der Piezoelemente ermöglichen sollen.

Einen derartigen individuellen Abgleich einzelner Ansteuer- schaltungen sieht beispielsweise die in der DE-OS 30 36 922 bzw. EP^PS 0 048 942 beschriebene Schaltungsanordnung vor, bei der die Piezowandler in einem eine gemeinsame Spannungsquelle enthaltenden Ladestromkreis geschaltet sind, der über eine steuerbare Schalteinrichtung in Abhängigkeit von der Ansteuerung eines mit dem Auftreten eines Steuerimpulses für das betreffende Antriebselement gebildeten Entladestromkreises unterbrechbar ist. Durch das Einstellen des Widerstandswertes im Entlade- und/oder Ladestromkreis läßt sich damit zwar ein individueller Abgleich erreichen, doch im weiteren beläßt es die Schaltungsanordnung bei einer Realisierung der Impulsfolge "erst Saugen (Entladen und Erweiterung des Piezowandlers), dann Drücken (Aufladen und Verengung des Piezowandlers)", wobei alle Piezowandler über einen

Transistor geladen werden. Es ist darüber hinaus ein weiterer Nachteil der Schaltungsanordnung, daß im Bereich höchster Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten, wie sie aus funktionellen Gründen anzustreben sind, durch kleine Vorwiderstände der Einfluß der Anzahl der angesteuerten Piezowandler nicht mehr zu beseitigen ist.

Demgegenüber ist mit der DE-AS 29 03 339 bereits eine Schaltungsanordnung zur temperaturabhängigen Spannungsregelung für piezoelektrische Schreibdüsen offenkundig geworden, bei der für jede Schreibdüse eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die neben einer Spannungswandlerschaltung einen zur Steuerspannungseinstellung dienenden Spannungsteiler aufweist, der mit einer für alle Steuerschaltungen gemeinsamen Regelschaltung verbunden ist, die eine über einen temperaturabhängigen Widerstand steuerbare Regeleinrichtung enthält, an deren Ausgang eine sich mit der Umgebungstemperatur ändernde Ausgangsspannung einstellt.

Als Nachteil erweist sich jedoch hierbei, daß mit der Verwendung eines induktiven Übertragers am Ausgang der Schaltung nicht nur ein erhöhter Aufwand, sondern auch ein unerwünschter funktioneller Effekt (Schwingkreis mit Piezoelement) in Rechnung zu stellen ist. Zudem erfordert die Temperaturkompensation über einen Operationsverstärker zwei weitere Versorgungsspannungen, die möglicherweise nicht noch einmal im Gerät benötigt werden. Die Kennlinienkorrektur mit Hilfe einer Halbleiterdiode bezieht sich lediglich auf einen bestimmten Temperaturgang des Tintenstrahlschreibers und ist daher nur bedingt anwendbar. Unklar bleibt in der Veröffentlichung der DE-AS 29 03 339 auch der Verzweigungspunkt für den Mehrdüsenbetrieb. Erfolgt die Verzweigung am Kollektor des dem Operationsverstärker nachgeschalteten Transistors, dann entsteht durch die Stromsteuerung des Transistors eine Beeinflussung der Stufen untereinander. Sofern die Verzweigung bereits am Ausgang des Operationsverstärkers vorgenommen wird, steigt der Bauelementeaufwand. Außerdem muß dann durch geeignete Maßnahmen der Exemplarstreuung der dem Opera-

tionsverstärker nachgeschalteten Transistoren entgegengewirkt werden.

Zum individuellen Abgleich einzelner piezoelektrischer Antriebselemente ist es durch die DE-OS 31 29 015 bereits bekannt, den Polarisationsgrad der Antriebselemente am Schreibkopf einstellbar zu verändern, indem in einer mit deren Elektroden verbundenen Schaltung für jedes Antriebselement ein einstellbares Zeitglied vorhanden ist, mit dem für jedes Antriebselement individuell ein in seiner Dauer einstellbares elektrisches Feld einstellbarer Größe erzeugt werden kann, wodurch die Piezoelemente innerhalb eines entsprechenden Bereiches entweder polarisiert (Anlegen einer in Polarisationsrichtung gepolten Spannung) oder aber depolarisiert (Anlegen einer der Polarisationsrichtung entgegengesetzt ge-

15. polten Spannung) werden können. Darüber hinaus läßt sich eine Änderung der Pi:ezokraft aber auch dadurch erreichen, daß die aktiven Elektrodenflächen eines Piezoelementes, z. 3, durch Abbrennen mittels Laser, verändert oder Teile der Piezoalemente punktuell mit Hilfe eines Laser auf eine oberhalb des Curiepunkt.es liegende Temperatur erhitzt werden. Wesentlichster Nachteil dieser Lösung ist es jedoch, daß sich beim Abgleich über eine partielle Depoiarisation bzw. bei einer punktuellen Erwärmung eines Teiles des Piezoelementes die Endparameter nicht sofort einstellen (Effekt der Erholungszeit), was sich andererseits aber ungünstig auf die Fertigung auswirkt. Ein partieller Abtrag der aktiven Elektrodenflächen hat hingegen den Nachteil, daß dieser Vorgang nicht reversibel ist und- v/eitere .Abgleichvorgänge aufgrund der Polarisationsgradreduzierung immer nur noch in Richtung sinkender Piezokraft möglieh ist.

Im v/eiteren ist durch die DE-OS 28 50 016 eine Schaltungsanordnung zur Realisierung individueller Ansteuerbedingungen von Schreibdüsen sowohl in. der Expansions- als auch in der Kontraktionsphase bekannt, bei der jedem Piezowandler ein an diese ein erstes (den Wandler erweiterndes) Spannungs-

potential zuführender elektronischer Schalter und den Piezowandlern gemeinsam ein diesen ein zweites (die Wandler verengendes) Spannungspotential (Null- oder Massepotential) zuführender elektronischer Schalter zugeordnet ist.

Bei dieser Schaltungsanordnung zeigt sich jedoch, daß die Variante nach Fig. 1 der DE-OS 28 50 016 nicht in eine integrierte Schaltung überführbar ist, ohne daß pro Ansteuer-.stufe ein zusätzlicher Anschluß erforderlich werden würde.

Die Variante gemäß Pig. 3 vermeidet diesen Nachteil zwar, doch dafür ist die Einstellung der Betriebsspannung mit einer Veränderung der Entladegeschwindigkeit verbunden. Das gilt umsomehr, als daß die Entladegeschwindigkeit gegenüber der Ladegeschwindigkeit gering ist und somit die Einstellung über einen Parallelwiderstand zum Piezowandler die Abfallflanke stärker beeinflußt als die Anstiegsflarike 'und die Spitzenspannung. Dies kann jedoch'zu funktioneilen Störungen führen.

Mit der DE-AS 24- 33 510 ist schließlich ein Tintenversor-„gyngssyst.eni. mit einer Regeleinrichtung ,zur Kompensation .von Temperaturschwankungen vorgeschlagen worden, nach der die Tinte im Spritzkopf durch eine Heizeinrichtung auf eine oberhalb der Umgebungstemperatur liegende konstante Temperatur aufgeheizt wird. Dazu ist ein am Schreibkopf befindlicher und die Heizeinrichtung steuerbarer Temperaturfühler vorgesehen, der mit einer Vergleichsschaltung verbunden ist, deren temperaturabhängige Ausgangsgröße einer Nachregeleinrichtung für die Heizeinrichtung zugeführt wird. Es erweist sich jedoch gerade bei dieser Losung als äußerst nachteilig, daß die Aufheizung der Tinte den Schreibkopf nicht sofort verfügbar macht und einen zusätzlichen Energiebedarf bedingt. Zudem entsteht ein der Temperaturdifferenz entsprechendes, schwer beherrschbares Temperaturgefälle· Darüber hinaus enthält die DE-AS 24 33 510 keinen Hinweis darauf, inwieweit auch eine individuelle Ansteuerung der Piezoelsmente in Abhängigkeit von der exemplarabhängigen Piezokraft erfolgen kann.

- 6 Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die den bekannten technischen Lösungen anhaftenden wesentlichsten Nachteile zu beseiti-gen, insbesondere bei Gewährleistung einer sofortigen Verfügbarkeit des Druckkopfes und einer Optimierung des Material-, Platz- und Energieaufwandes eine durch einen Standard - TTL - Ausgang steuerbare Schaltungsanordnung vorzusehen, die eine von der Belastung weitgehend unabhängige temperaturgesteuerte Betriebsspannung bereitstellt und deren Ansteuerstufen sich zudem in eine integrierte Schaltung überführen lassen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von piezoelektrischen Antriebselementen eines nach dem Prinzip des Unterdruckverfahrens arbeitenden Tintenstrahldruckers zu entwickeln, die eine Erzeugung von elektrischen Antriebsimpulsen mit einer definierten Impulsform ermöglicht, bei der diese, in Anpassung an die Betriebstemperatur und die exemplarabhängige Kraft bzw. Anzahl der angesteuerten Piezoelemente, einen individuellen Abgleich der piezoelektrischen Antriebselemente gewährleisten ohne dabei jedoch deren gleichförmige Abfallflanke zu verändern

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe- dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung eine mit einer der vorhandenen piezoelektrischen Antriebselemente entsprechenden Zahl von Ansteuerstufen verbundene Temperaturnachführstufe umfaßt, welche mit einer Erückenschaltung versehen ist, die aus zwei emitterseitig zusammengeschalteten und mit Festwiderständen zur Stromdimensionierung verbundenen Transistoren, an deren Basiszweigen ein mit Festwiderständen verbundenes temperaturempfindliches Bauelement oder eine dieses Bauelement enthaltende Schaltung bzw. aus Symmetriegründen je ein

regelbarer und Pestwiderstand anliegen, besteht und über einen ausgangsseitig mit ihr verbundenen Xonstantspannungszweipol einen Längstransistor steuert, der mit seinem Kollektor an die Smitter der in den Ansteuerstufen liegenden Transistoren geführt ist. Zur Steuerung der Transistoren sind diese über eine kapazitive Kopplung oder einen Komplementärtransistor mit dem Ausgang einer Logikschaltung verbunden, wobei in der Basisleitung des Komplementär- oder des Transistors der Ansteuerstufe ein regelbarer Widerstand zum Einstellen der Tropfenemissionsgeschwindigkeit angeordnet ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind sowohl das temperaturempfindliche Bauelement als auch die Piezoelemente gemeinsam mit je einem Pol auf Massepotential gelegt und der verwendete Konstantspannungszweipol in Form einer Transistorschaltung ausgebildet.

Die für das Betreiben der piezoelektrischen Antriebselemente erforderliche belastungs- und temperaturgesteuerte Spannungszuführung erfolgt nach der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dadurch, daß der in der Brückenschaltung der Temperaturnachführstufe über dem temperaturempfindiichen Bauelement bzw. der dieses Bauelement enthaltenden Schaltung abfallende Teil einer .stabilen 3ingangs'spannürig mit einer ~der Betriebsspannung der Piezoelemente proportionalen Spannung verglichen und die Betriebsspannung über die Brückenschalt-ang dem Widerstandswert des temperaturempf indiichen Bauelementes oder, bei einer geeigneten Zuordnung von Widerständen, Dioden und Varistoren in entsprechender Reihen- und Parallelschaltung zu dem Temperaturfühler, der Temperaturkennlinie des so gebildeten Netzwerkes.nachgeführt wird.

- 8 Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen;

Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsan-Ordnung in der Darstellung.einer mit der Tempera

turnachführstufe verbundenen Ansteuerstufe eines Piezoelementes

^ Fig. 2 das Schaltbild einer Transistorschaltung für den in j · '

der Fig. 1 dargestellten Konstantspannungszweipol' der Temperaturnachführstufe

Fig. 3 das Schaltbild einer Ansteuerschaltung für den in der Ansteuerstufe liegenden Transistor, bei der anstelle der kapazitiven Kopplung nach Fig. 1 ein Komplementärtransistor vorgesehen ist.

Dem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt eine Schaltungsanordnung zugrunde, die aus einer die Bauelemente 1 bis 15 umfassenden Temperaturnachführstufe und einer der vorhandenen piezoelektrischen Antriebselemente entsprechenden Anzahl ) von Ansteuerstufen besteht, von denen im angegebenen Schaltungsbild der Anordnung (Fig. 1 der Zeichnung) lediglich eine Ansteuerstufe in ihrem durch die Bauelemente 15 bis 22 gekennzeichneten Schaltungsaufbau dargestellt ist. Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 ist als Temperaturfühler ein mit dem Massepotential verbundener Thermistor 1 vorgesehen, dessen Kennlinienverlauf der Beziehung R = 0,046 exp. (3600/T) weitestgehend entspricht. Damit kann im interessierenden Temperaturbereich von 10 ⁰C bis 40 ⁰C in guter Näherung von einer Widerstandssenkung um etwa 4%/K ausgegangen werden, wobei der resultierende Fehler unter 1,5 K bleibt. Mit dem Thermistor 1 ist ein Festwiderstand 2 in Reihe geschaltet, der in seiner Dimensionierung dem dreifachen mittleren Wider-

standswert des Thermistors 1 entspricht, womit sich in erster Näherung zugleich auch die Temperaturabhängigkeit des Druckkopfes ergibt, der im gewählten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Spannungsreduzierung von 1 %/K erfordern möge. Zudem entspricht ein derartiger exponentieller Verlauf mit additiver Komponente auch mehr der empirisch ermittelten Temperaturkennlinie des Druckkopfes. Zur Vermeidung von Eigenerwärmungen des Thermistors 1 wird der Strom auf etwa 400 μΑ begrenzt, wodurch die Pestwiderstände 2 und 3 sowie der aus Gründen der Symmetrie angeordnete regelbare Widerstand 12 bzw. der Festwiderstand 13 zugleich dimensioniert sind. Entsprechend dem Strombedarf der Ansteuerstufen und der Stromverstärkung eines an der stabilen Eingangsspannung anliegenden Längstransistors 11, ist der Strom jedoch so zu dimen'sionieren, daß die Wirkung durch den Abgriff des Basisstromes für den Längstransistor 11 unter einer vorgegebenen Toleranzgrenze bleibt, was über die Pestwiderstände 4, 5 und sowie über die emitterseitig zusammengeschalteten Transistoren 6 und 7 der Temperaturnachfuhrstufe erfolgen kann. Zur Steuerung des längstransistros 11 ist am Ausgang der Brückenschaltung der .Temperaturnachführstuf.e unter Zwischenschaltung des Pastwiderstandes 9 sin massefreier Konstantspannungszweipol (Z-Diode) 10 vorgesehen, der in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung nach Pig. 2 der Zeichnung als Transistorschaltung ausgelegt ist und aus dem Pestwiderstand 23, regelbaren Widerstand 24, Transistor 25 und der an dessen Emitter anliegenden Z-Diode 26 besteht. Bei der Verwendung eines Xonstantspannungszweipols, wie sr in der Fig. 2 der Zeichnung schaltungsmäßig dargestellt ist, macht es sich jedoch wegen der Unmöglichkeit der völligen Abschaltung des Längstransistors 11 erforderlich, auf dessen Xollektorseite eine entsprechende Grundlast vorzusehen, die im Schaltbild nach der Pig. 1 der Zeichnung durch den Pestwiderstand 14 gebildet wird. Kollektorseitig vom Längstransistor 11 ist ferner ein auf Massepotential geführter Elektrolytkondensator 15 vorgesehen, der parallel zum Pestwiderstand 14 geschaltet ist. Jede der mit der Tenroeraturnachführstufe schal-

tungsmäßig verbundenen Ansteuerstufen, wie sie im Schaltbild der Fig. 1 durch die gestrichelte Umzeichnung nur andeutungsweise dargestellt sein soll, besteht aus einem im Eintakt arbeitenden Transistor 20 in Emitterschaltung, zu dessen Kollektorwiderstand 21 das zu betreibende Piezoelement 22 parallel geschaltet ist. Die ¥erte dieser beiden Bauelemente bestimmen zugleich die Zeitkonstante der Entladung. Wegen der allgemein erforderlichen Verbindung eines Poles des Piezoelementes 22 mit dem Massepotential ist- der Eaiitteranschluß des Transistors 20, entsprechend seines Leitungstyps und der Polarisationsrichtung, an das durch die / ~-\ Stabilisierungsschaltung bereitgestellte Potential gelegt.

Damit erhalten die Ansteuerstufen das am Kollektor des Längstransistors 11 anliegende Potential an die Emitter ihrer' Transistoren 20. Für diesen Fall ist, entsprechend der Darstellung nach Fig. 1 der Zeichnung, ein Kondensator 18 in die Basisleitung des Transistors 20 eingeführt, dem über die Diode 19 nach Ende des Impulses die während des Impulses zugeflossene Ladung wieder entzogen wird. Anstelle der kapazitiven Kopplung kann zur Ansteuerung des Transistors 20 auch eine in der Fig. 3 der Zeichnung gezeigte Ansteuerschaltung vorgesehen werden, bei der ein komplementärer Transistor 27 die Trennung der Potentiale von Logikschaltung und Betriebsspannung der Piezoelemnte 22 übernimmt. Ausge- _K_j 25 hend von der ermittelten notwendigen Abfallgeschwindigkeit des Impulses ist der Kollektorwiderstand 21 des Transistors 20 entsprechend zu dimensionieren. Danach beträgt der maximale Strombedarf der Schaltung

ⁿ · ^Ümax

max -DfJ.,+ ¹)

Diesem Wert entsprechend werden die Widerstände 4, 5 und 8 sowie .erforderlichenfalls auch der Widerstand 9 festgelegt. Die im Basiszweig des Transistors 20 liegenden Bauelemente (regelbarer Widerstand 15, Festwiderstand 17 und Kondensator 18) ergeben sich in ihrer Dimensionierung aus dem erforderliehen Basisstrom und der Impulsdauer, über den regelbaren

Widerstand 16, der entweder in der Basisleitung des Transistors 20 (gem. der Darstellung nach Fig. 1) oder 23 (entsprechend der in Fig. 3 gezeigten Ansteuerschaltung) angeordnet ist, kann die gewünschte Tropfenemissionsgeschwindigkeit eingestellt werden.

Die Wirkungsweise der im Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebenen Schaltungsanordnung beruht darauf, daß der Schaltungsanordnung eine stabile Eingangsspannung zugeführt wird, die mindestens der Spannung entspricht, die das schwächste Piezoelement 22 der vorhandenen Ansteuerstufen bei der tiefsten Betriebstemperatur benötigt. In der Temperaturnacll·- führstufe der Schaltungsanordnung wird daraufhin in der durch die Bauelemente Thermistor 1, Festwiderstände 2, 3, 4, 5, und 13, Transistor 6 und 7 sowie dem regelbaren Widerstand 12 gebildeten Brückenschaltung der über das temperaturempfindliche Bauelement (Thermistor 1) oder einer dieses Bauelement enthaltenden Schaltung abfallende Teil der stabilen Bingangsspannung mit einer der Betriebsspannung der Piezoelemente 22 proportionalen Spannung verglichen. Am Ausgang dieser Brückenschaltung liegt dann ein Strom an, der über den massefreien Konstantspannungszweipol 10 den Längstransistor .11 steuert, womit die Betriebsspannung der Piezoelemente 22 dem Widerstandswert des Temperaturfühlers (Thermistor 1) oder, im Falle einer geeigneten Zuordnung von Widerständen, Dioden und Varistoren in entsprechender Reihen- und Parallelschaltung zum Thermistor 1, der Temperaturkennlinie des so gebildeten Netzwerkes nachgeführt wird und sich somit eine von der Belastung, d. h. von der Anzahl der Piezoelemente 22 weitgehend unabhängige temperaturgesteuerte Betriebsspannung für die vorgesehenen Ansteuerstufen ergibt. Damit ist es aber auch möglich, eine definierte Impulsform zum Antrieb der Piezoelemente 22 zu gewährleisten, die ohne Überschwingungen eine steile Anstiegsflanke aufweist und andererseits an die exemplarabhängige individuelle Piezokraft ohne Veränderung der Abfallflanke angepaßt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die Schaltungsanordnung, bei der die Ansteuerstufen integrationsfähig und somit in einen in-

tegrierten Schaltkreis überführbar sind, über einen Standard - TTL - Ausgang steuerbar ist. Darüber hinaus erfordert die den Material- und Raumbedarf optimierende erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch keine weiteren Spannungsquellen und gewährleistet im übrigen die sofortige Verfügbarkeit des Schreibkopfes.

Claims

- 13 Erfindungsanspruch

1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von piezoelektrischen Antriebselementen eines Tintenstrahldruckers mit bedarfsorientiertem Tröpfchenausstoß, bestehend aus einer der vorgesehenen piezoelektrischen Antriebselemente entsprechenden Zahl von Ansteuerstufen, die mit einer für alle Piezoelemente gemeinsamen Temperaturnachführstufe verbunden sind, in der ein temperaturempfindliches Bauelement oder eine dieses Bauelement enthaltene Schaltung vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperaturnachführstufe eine aus zwei emitterseitig zusammengeschalteten und mit Festwiderständen (4; 5; 8) zur Stromdimensionierung verbundenen Transistoren (6; 7) an deren Basiszweigen der auf Massepotential liegende und mit Pestwiderständen (2; 3) verbundene Thermistor (1) bzw. je ein aus Symmetriegründen vorgesehener regelbarer Widerstand (12) und Festwiderstand (13) anliegen, bestehende Brückenschaltung aufweist, die, über einen ausgahgsseitig mit ihr verbundenen Konstantspannungszweipol (10) .einen Längstransistor (11) steuernd, die Betriebsspannung der Piezoelemente (22) dem Widerstandswert des Thermistors (1) nachführt, in dem der Längstransistor (11) mit seinem Kollektor an die Emitter eines jeweils in den Ansteuerstufen der Piezoelemente (22) befindlichen Transistors

(20) geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der massefreie Konstantspannungszweipol (10). aus einer Transistorschaltung besteht, bei der der Transistor (25) emitterseitig mit einer Z-Diode (26) verbunden und im Ba3iszweig mit einem Fest- (23) und einem regelbaren Widerstand (24) verknüpft ist.

3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß durch eine Zuordnung von weiteren Widerständen, Dioden und Varistoren in entsprechender Reihen- und

Parallelschaltung zu dem Thermistor (1) die Betriebsspannung der Piezoelemente (22) über die Brückenschal-ί tung der Temperaturnachführstufe der Temperaturkennlinie des dadurch gebildeten Netzwerkes nachgeführt wird.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das mit einem Pol auf Massepotential liegende Piezoelement (22) parallel zu einem Kollektorwiderstand (21) des im Eintakt arbeitenden Transistors (20) geschaltet ist.

5· Schaltungsanordnung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Transistor (20) der Ansteuerstufe über einen in seinem Basiszweig liegenden und als kapazitive Kopplung wirkenden Kondensator (18) vom Ausgang einer Logikschaltung angesteuert wird.

6. Schaltungsanordnung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Transistor (20) der Ansteuerstufe über einen komplementären Transistor (27) vom Ausgang einer Logikschaltung angesteuert wird, dessen Kollektor zum Basiszweig des Transistors (20) geführt ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Punkte .4 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß in der Basisleitung eines der Transistoren (20; 27) ein regelbarer Widerstand (16) zur Einstellung der Tropfenemissionsgeschwindigkeit angeordnet ist.

Hierzu 4, Blatt Zeichnungen