DE60021988T2 - Verfahren und Gerät zur Steuerung der Aktivierungsenergie in einem Tintenstrahldrucker - Google Patents

Verfahren und Gerät zur Steuerung der Aktivierungsenergie in einem Tintenstrahldrucker Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Abfeuerenergie bei einem Drucker, bevorzugt zum nicht gesättigten Schalten zur Abfeuerenergiesteuerung bei einem Tintenstrahldrucker.
  • Thermische Tintenstrahldrucker verwenden Düsenwiderstände, um Tropfen von Tinte abzufeuern. Ein ausreichender Energiebetrag muss an jeden Düsenwiderstand geliefert werden, um die Tintentropfen ordnungsgemäß abzufeuern. Falls ein Energiebetrag, der an einen Düsenwiderstand geliefert wird, zu gering ist, kann es sein, dass nicht genug Wärme erzeugt wird, um einen Tintentropfen auszustoßen, oder die Geschwindigkeit des Tropfens kann zu niedrig sein. Beide Zustände können zu sichtbaren Defekten bei der gedruckten Seite führen. Falls der Energiebetrag, der an einen Düsenwiderstand geliefert wird, zu hoch ist, kann der Widerstand zu heiß werden, was zu einer verminderten Stiftlebensdauer führt. Aus diesen Gründen ist eine genaue Energiesteuerung für den ordnungsgemäßen Betrieb von thermischen Tintenstrahlstiften wesentlich.
  • Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Steuerelektronik-/Tintenstrahlstiftsystem 100 eines Tintenstrahldruckers eine Hauptelektronikplatine 102, einen Tintenstrahlstift 104, ein Verbindungskabel 106 und zugeordnete Verbinder 108, 110 an jedem Ende des Kabels 106. Eine exemplarische bevorzugte Elektronikplatine 102 umfasst eine Spannungsreglerschaltung 112 zum Erzeugen einer genauen Stiftspannung und eine integrierte Stifttreiberschaltung (IC) 114, die Festkörperschalter zum An- und Abschalten von Düsenströmen enthält.
  • Wenn die Treiberschalter angeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom von der Stiftspannungsversorgung an der Platine 102 durch das Kabel 106 durch die Düsenwiderstände in dem Stift 104 und kehrt durch das Kabel 106 zu der Masseseite der Stiftspannungsversorgung zurück. Da keine dieser Komponenten ideal ist, sind jeder von ihnen Verluste zugeordnet. Zum Beispiel weisen Schalter der Stifttreiber-IC 114 einen bestimmten Widerstandswert auf, der einen Spannungsabfall erzeugt, wenn Strom durch dieselben fließt. Ebenso weisen das Kabel 106 und die Verbinder 108, 110 ihre eigenen Widerstandswerte auf, die zu weiteren Verlusten führen. Da diese Widerstandswerte nicht genau bekannt sind und von Drucker zu Drucker und über die Temperatur variieren, ist es schwierig, den Betrag an Strom, der durch die Düsenwiderstände fließt, perfekt zu steuern. Andere Beiträge zu Energiefehlern ergeben sich aus der Toleranz der erzeugten Stiftversorgungsspannung und Schwankungen bei den Widerstandswerten der Düsenwiderstände selbst.
  • 2 zeigt eine elektrische schematische Darstellung des Systems von 1, die nicht ideale Parameter umfasst, die zu Fehlern bei einer gelieferten Energie beitragen. Bei diesem Schema stellt VVERSORG die Spannung der Stiftspannungsversorgung dar, RREIHE stellt die Reihenkombination der Kabel- und Verbinderwiderstandswerte dar, TABFEUER ist die Zeit, die der Schalter geschlossen ist, und VSCHALTER ist der Spannungsabfall über den Schalter, wenn Strom fließt, während der Schalter geschlossen ist. Energieschwankungen aufgrund des Verlustes über den Schalter tragen wesentlich zu dem Energiefehler bei und werden für das elektrische Schema von 2 wie folgt berechnet:
  • Figure 00020001
  • Bei dieser Gleichung ist der Strom, der durch RSTIFT fließt, durch den Ausdruck in Klammern gegeben, der äquivalent zu der Spannung über beide Widerstandswerte geteilt durch die Summe der Widerstandswerte ist. Da die Energie proportional zu dem Quadrat des Stromes ist, ändert sich die Energie mit etwa der doppelten Rate, mit der sich der Strom ändert. In anderen Worten, falls zugelassen wird, dass der Strom um ±1 % schwankt, schwankt die Energie um ±2 %. Falls der Strom um ±5 % schwankt, schwankt die Energie um ±10 %, usw. Dabei handelt es sich um das Ergebnis der Tatsache, dass eine Veränderung bei etwas äquivalent zu seiner Ableitung ist, und die Ableitung von x2 (bezüglich x) ist 2.
  • Da der Ausdruck in Klammern gleich dem Strom ist, ist der Strom proportional zu der Größe (VVERSORG – VSCHALTER). Wenn sich diese Größe ändert, ändert sich die Energie, die an den Stift geliefert wird, mit der doppelten Rate. Unter der Annahme, dass die Versorgungsspannung genau bekannt ist, ist es möglich, zu bestimmen, wie Schwankungen bei der Schalterspannung die gelieferte Energie beeinflussen. Da die Versorgungsspannung größer als die Schalterspannung ist, führt eine Schwankung bei der Schalterspannung zu einer kleineren Schwankung bei der Gesamtgröße (VVERSORG – VSCHALTER). Somit wird eine Schwankung des Stroms durch die folgende Gleichung bestimmt. Gl. 1: Stromschwankung = ΔI = Δ (VVERSORG – VSCHALTER) = ΔVSCHALTER·(VSCHALTER/(VVERSORG – VSCHALTER)),wobei „Δ" eine prozentuale Schwankung des entsprechenden Wertes anzeigt. Falls z. B. VVERSORG fünf mal größer ist als VSCHALTER, betrüge VSCHALTER/(VVERSORG – VSCHALTER) 0,25, und Schwankungen bei VSCHALTER würden zu einem Viertel der Stromschwankung führen. Wenn beispielsweise VVERSORG 12,0 Volt beträgt und VSCHALTER 1,3 Volt ±30 % beträgt: Stromschwankung = ΔI = 30 %·(1,3/(12,0 – 1,3)) = 3,6 %.
  • Es sei daran erinnert, dass eine Schwankung (oder Toleranz) bei der Energie, die an den Stift geliefert wird, das Doppelte der Stromschwankung beträgt, da die Energie pro portional zu dem Strom im Quadrat ist. Deshalb wird die Energietoleranz aufgrund der Schalterspannungstoleranz auf 7,2 % verdoppelt. Dies ist an sich bereits ein Verstoß gegen die spezifizierten Grenzwerte für einige Tintenstrahlstifte. Ein Verständnis jedes der Parameter in dem elektrischen Schema von 2 wäre nützlich zu dem Zweck, alle Toleranzen so eng wie möglich zu machen. Bezüglich der Schalter bei der Stifttreiber-IC 114 (1) wäre es nützlich, in der Lage zu sein, den Spannungsabfall über die Schalter genau zu charakterisieren zum Verbessern der Genauigkeit bei der gelieferten Energie.
  • Frühere Architekturen versuchten, dieses Problem dadurch zu lösen, dass der Schalterspannungsabfall so klein wie möglich gemacht wurde. In der Praxis sind diese Schalter Transistoren (Feldeffekt oder bipolar), die konzipiert sind, um einen sehr geringen Widerstandswert und eine sehr geringe Spannung aufzuweisen, wenn dieselben angeschaltet werden. Indem diese Spannung sehr klein gemacht wird, ist der Gesamtfehler, der durch den Schalterspannungsabfall beigetragen wird, geringer (siehe Gleichung 1). Ein Implementieren von derartigen Transistoren mit einem sehr geringen An-Widerstandswert bei einer integrierten Schaltung erfordert jedoch, dass die Transistoren eine relativ große Fläche des Siliziumchips einnehmen. Wenn viele dieser Transistoren auf dem gleichen Chip enthalten sind (was bei typischen Stifttreiber-ICs normalerweise der Fall ist), kann die Fläche des Chips ziemlich groß werden, was zu erhöhten Kosten für die IC führt. Zum Beispiel werden, um den An-Widerstandswert zwischen Drain und Source (RDSon) eines Feldeffekttransistors zu verringern, viele kleine Transistoren parallel geschaltet, um einen Verbundtransistor zu bilden, derart, dass die Gesamtkanalwiderstandswertreduzierung proportional zu der Anzahl von verwendeten einzelnen Transistoren ist. Der RDSon dieser Transistoren bei typischen Stifttreibern wird klein genug gehalten, dass, wenn ein Strom durch den Schalter fließt, der Spannungsabfall klein genug ist, um eine annehmbare Energie schwankung zu ergeben. Trotzdem verbleibt ein Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Abfeuerenergiesteuerung bei einem Drucker, die eine annehmbare Toleranz für den Spannungsabfall über die Treibertransistoren aufrechterhalten, um den Energiebetrag genau zu steuern, der an die Düsenwiderstände geliefert wird, während die Größe der Treibertransistoren relativ klein gehalten wird.
  • Die EP 0499373 offenbart eine Energiesteuerschaltung für einen Tintenstrahldrucker. Eine Vorrichtung ist offenbart, die einen Tintenstrahlstift mit einem Düsenwiderstand und eine Steuerschaltung umfasst, wobei ein Schalter elektrisch zwischen den Düsenwiderstand und eine Spannungsschiene geschaltet ist, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, um die Spannung über den Schalter zu steuern. Die Stiftspannung wird durch die Steuerschaltung angepasst, um eine Spannung über den Düsenwiderstand bei einem Pegel zu halten, der einen gewünschten Energiebetrag liefert.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Drucken. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern der Abfeuerenergie bei einem Tintenstrahldrucker geliefert, wie es in Anspruch 1 spezifiziert ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern der Abfeuerenergie bei einem Tintenstrahldrucker geliefert, wie es in Anspruch 9 spezifiziert ist.
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele liefern ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Abfeuerenergie bei einem Tintenstrahldrucker, die Energiefehler verringern, die durch den Spannungsabfall über den Schalter bewirkt werden, indem dieser Spannungsabfall zuerst genau charakterisiert wird. Da der Spannungsabfall über den Schalter gut charakterisiert ist, kann die Stiftspannung erhöht werden, um diesen Verlust zu kompensieren (d. h. (VVERSORG – VSCHALTER) wird durch ein Erhöhen der Versorgungsspannung um einen Betrag gleich dem Schalterspannungsabfall konstant gehalten). Die Abfeuerenergiesteuerungsimplementierung der bevorzugten Ausführungsbeispiele hält die Spannung über den Stift und den Strom gut charakterisiert; und die Energie, die an den Stift geliefert wird, wird deshalb genauer gesteuert. Außerdem kann die Abfeuerenergiesteuerungsimplementierung den Einsatz einer Treiber-IC mit kleineren Treibertransistoren erleichtern, was zu Platz- und Kosteneinsparungen bei der Treiber-IC führt.
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele nutzen die Tatsache, dass der Spannungsabfall für eine genaue Energiesteuerung gut charakterisiert sein muss, jedoch nicht unbedingt klein sein muss. Selbst wenn der Spannungsabfall über den Schalter groß ist, können, falls die Toleranz des Spannungsabfalls eng ist, die beigetragenen Energieschwankungen trotzdem klein gehalten werden durch ein Verwenden der Stiftspannungsversorgung, um diesen bekannten Spannungsabfall über den Schalter zu kompensieren. Bei einem exemplarischen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies durch ein Betreiben der Schalttransistoren geringfügig außerhalb des Sättigungsbereichs und ein Verwenden einer Spannungsüberwachungseinrichtung, um den Schalterspannungsabfall zu steuern, erreicht.
  • Ein Verfahren zum Steuern der Abfeuerenergie bei einem Tintenstrahldrucker gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst folgende Schritte: Steuern einer Spannung über einen Tiefseitentreiber, der elektrisch mit einem Düsenwiderstand eines Tintenstrahldruckerstiftes verbunden ist; und Anpassen einer Stiftversorgungsspannung, die elektrisch mit dem Stift verbunden ist, um Veränderungen der Spannung über den Tiefseitentreiber zu kompensieren.
  • Ein Verfahren zum Steuern der Abfeuerenergie bei einem Tintenstrahldrucker gemäß einem weiteren Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung umfasst folgende Schritte: Steuern einer Schalterspannung über einen Schalter, der elektrisch mit einem Düsenwiderstand eines Druckerstifts verbunden ist; und Anpassen einer Stiftversorgungsspannung, die elektrisch über den Stift und den Düsenwiderstand geschaltet ist, um Veränderungen der Schalterspannung zu kompensieren.
  • Eine bevorzugte Vorrichtung zum Steuern der Abfeuerenergie bei einem Tintenstrahldrucker gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst folgende Merkmale: einen Tintenstrahlstift, der einen Düsenwiderstand umfasst; eine Steuerschaltung, die einen Schalter umfasst, der elektrisch zwischen den Düsenwiderstand und eine Niederspannungsschiene geschaltet ist, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, um eine Schalterspannung über den Schalter zu steuern; und eine geregelte Stiftspannungsquelle, die eine Stiftspannung an den Düsenwiderstand liefert, wobei die Stiftspannung angepasst wird, um den Spannungsabfall über den Schalter zu kompensieren.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Steuerelektronik-/Tintenstrahlstiftsystem, das geeignet ist zum Verwenden des Verfahrens und der Vorrichtung zum Steuern der Abfeuerenergie bei einem Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine elektrische schematische Darstellung des Systems von 1, die nicht ideale Parameter umfasst, die zu Fehlern bei der Energie, die an den Stift geliefert wird, beitragen;
  • 3 ein elektrisches Schema einer exemplarischen bevorzugten Düsenwiderstandabfeuersteuerschaltung; und
  • 4 ein elektrisches Schema einer exemplarischen bevorzugten Spannungsreglerschaltung.
  • Unter Bezugnahme auf 3 umfasst eine exemplarische bevorzugte Abfeuersteuerschaltung 300 einen Düsenwiderstand 302, einen Schalter 304, einen Fehlerverstärker 306, eine Referenzspannungsquelle 308 und einen Puffer 310, die konfiguriert sind, wie es gezeigt ist. Ein exemplarischer bevorzugter Schalter 304 weist einen Tiefseitentreiber auf, wie z. B. einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), einen Übergangsfeldeffekttransistor (JFET), einen bipolaren Transistor oder einen beliebigen Halbleiter- oder anderen) Schalter. Tiefseitentreiber werden für den Schalter 304 bevorzugt; Hochseitentreiber mit einer gesteuerten Spannung über dieselben können jedoch ebenfalls verwendet werden.
  • Wenn der Abfeuerpuls (mit TABFEUER bezeichnet) ankommt, wird der Puffer 310, der das Gate des Schalt-FET 304 treibt, aktiviert, und der FET 304 wird angeschaltet. Wenn der FET 304 angeschaltet wird, beginnt ein Strom durch den Düsenwiderstand (RSTIFT) 302 zu fließen, und die Schalterspannung (VSCHALTER) beginnt zu fallen. Wenn diese Spannung die Referenzspannung (VREF) erreicht, wird die Ausgabe des Fehlerverstärkers 306 reduziert; somit beginnt der FET 304 abzuschalten (sein Kanalwiderstandswert nimmt zu). Wenn VSCHALTER sehr nahe an VREF herankommt, wird der FET 304 gerade genug angeschaltet, um genug Strom aufzunehmen, um diese beiden Spannungen sehr nahe beieinander zu halten. VSCHALTER wird gesteuert, um nicht unter VREF zu fallen, da der FET 304 nicht zulässt, dass so viel Strom fließt. Bevorzugt wird der FET 304 niemals voll angeschaltet und ist deshalb niemals im Sättigungsbereich wirksam. Folglich muss der FET 304 keinen niedrigen oder streng gesteuerten RDSon aufwei sen; die Rückkopplungsschaltung hält den Spannungsabfall bei einer sehr engen Toleranz.
  • Obwohl der FET 304 mehr Leistung dissipiert, da derselbe nicht gesättigt ist, ist dies für viele Stifttreiber-ICs nicht problematisch, da die Anzahl von Düsen, die gleichzeitig getrieben werden, oft niedrig genug ist, dass das Gehäuse der IC die Überschusshitze tolerieren kann. Der RDSon des Schalt-FET 304 schwankt aufgrund von Schwankungen bei Herstellungsbedingungen und Materialien von IC zu IC. Bei einem exemplarischen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abfeuersteuerschaltung 300 derart konzipiert, dass die IC des ungünstigsten Falls (d. h. diejenige mit dem höchstmöglichen RDSon) unter Betriebsbedingungen des ungünstigsten Falls gerade zu sättigen beginnt. Dies ermöglicht, dass der RDSon so hoch wie möglich ist und trotzdem in der Lage ist, die Schalterspannung auf die Sollspannung herunterzutreiben. Falls der RDSon so hoch wie möglich ist, belegt der FET 304 so wenig Siliziumfläche wie möglich, so dass die IC-Kosten gering gehalten werden.
  • Ein Vorteil dieser Abfeuerenergiesteuerungsimplementierung besteht darin, dass der RDSon höher sein kann, als wenn keine Rückkopplungssteuerung verwendet wird. Falls z. B. der Spannungsabfall auf 1,5 Volt eingestellt ist und der Stiftstrom 250 mA pro Düsentreiber beträgt, kann der RDSon 6,0 Ω betragen, solange die Spannung gut genug gesteuert wird und eine Wärmeabfuhr kein Problem ist. Eine Spannungstoleranz von nur ±10 % (in diesem Fall ±0,15 Volt) ist normalerweise erreichbar. Falls die Stiftversorgungsspannung 12,0 Volt beträgt, beträgt die sich ergebende Stromschwankung ±1,4 % (Bezugnahme auf Gl. 1), so dass der Energiefehler, der durch die Spannungsschwankung bei diesem Szenario hervorgerufen wird, auf 2,8 % verdoppelt würde. Um die gleiche enge Energietoleranz mit einem FET-Schalter mit offenem Regelkreis (d. h. keine Rückkopplungssteuerung) zu erreichen, würde der FET eine maximale Schwankung bei RDSon von etwa ±0,6 Ω erfordern. Normalerweise weist ein Schalt- FET bei dieser Anwendung eine Schwankung von etwa 2 zu 1 über Prozess und Temperatur auf, so dass der maximale RDSon eines FET mit offenem Regelkreis etwa 1,2 Ω betragen müsste. Dies erfordert das Fünffache der Fläche auf dem Siliziumchip verglichen mit dem 6 Ω-Widerstand bei dem nicht gesättigten System mit geschlossenem Regelkreis. Obwohl dieser Lösungsansatz eine zusätzliche Schaltungsanordnung verwendet, um die Spannungsüberwachung und -steuerung durchzuführen, ist diese Steuerschaltungsanordnung größenmäßig verglichen mit den Hochstromschalttransistoren sehr klein.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die hier gelehrten Prinzipien nicht auf die im Vorhergehenden beschriebene Düsenwiderstandabfeuerenergiesteuerungsimplementierung beschränkt sind. Zum Beispiel kann statt eines Steuerns des Spannungsabfalls über den Schalter der Wert von RDSon selbst überwacht werden. Durch ein Überwachen des Spannungsabfalls und des Stromes gleichzeitig kann der Widerstandswert des FET 304 bestimmt und die Gate-(Steuer-)Spannung angepasst werden, um diesen Widerstandswert konstant zu halten. In jedem Fall wird eine Rückkopplung verwendet, um den FET 304 zu dem geringen Preis eines Erzeugens von etwas Überschusshitze in einem nicht gesättigten Modus wirksam zu halten.
  • 4 zeigt eine exemplarische bevorzugte Linearspannungsreglerschaltung 400 für ein Tintenstrahldruckersystem. Die Spannungsreglerschaltung 400 liefert eine genaue Versorgungsspannung (VSTIFT) zum Treiben der Düsenwiderstände der Stifte und umfasst eine nicht geregelte Leistungsversorgung 402, einen Leistungstransistor 404, Widerstände 406, 408, 410, einen Fehlerverstärker 412 und einen Puffer 414, die konfiguriert sind, wie es gezeigt ist. Die folgende Gleichung zeigt, wie VSTIFT durch die Spannungsreglerschaltung 400 erzeugt wird: VSTIFT = (VREF × (R1 – R2)/R2) + ((R1/R3) × (VREF – VANP))
  • Die Versorgungsspannung VVERSORG wird z. B. auf innerhalb von ein oder zwei Volt geregelt. Dies ist nicht genau genug, um die Stifte direkt zu treiben, da eine enge Energiesteuerung benötigt wird, und die Spannung muss anpassbar sein, um Düsenwiderstände mit Widerstandswerten, die sich von Stift zu Stift ändern, einzuschließen. Die Reglerschaltung 400 regelt die Versorgungsspannung VVERSORG auf eine programmierbare Stifttreiberspannung VSTIFT durch ein Einstellen einer Anpassungsspannung VANP, um Veränderungen der Schalterspannung VSCHALTER zu kompensieren (3).
  • Die Stifttreiberspannung VSTIFT wird verwendet, um alle Düsenwiderstände an einem Stift direkt zu treiben. Einzelne Düsenwiderstände werden selektiv unter Verwendung der Tiefseitentreibertransistoren abgefeuert. Ein typischer Tintenstrahlstift kann eine Düsenwiderstandsprozessschwankung von 30 % oder mehr aufweisen, was zu Treiberstromveränderungen von Stift zu Stift führt. Der Spannungsabfall über die Treibertransistoren wird derart gesteuert, dass jeder Treiber (wenn derselbe angeschaltet wird, um den Stift abzufeuern) eine „voreingestellte Spannung", z. B. 1,5 Volt, über denselben aufweist, die innerhalb einer erforderlichen Genauigkeit bekannt ist. Über den Bereich einer möglichen Stromschwankung für die Treiber wird jedoch eine bestimmte Schwankung bei der Spannung über die Treiber auftreten, da jedoch die Treiberspannung relativ zu der Spannung über den Stift klein ist, ist eine geringe Schwankung annehmbar. Durch ein Verwenden der Rückkopplungssteuerung 300 von 3, um die Treiberspannung zu stabilisieren, kann die Spannung auf innerhalb von besser als 10 gesteuert werden, obwohl der Strom um viel mehr schwankt.
  • Die „An-Spannung" über die Schalter 304 (wenn dieselben an sind) muss sorgfältig ausgewählt werden. Falls die Spannung zu niedrig ist, müssen die Tiefseitentreibertransistoren sehr groß sein (d. h. benötigen eine große Fläche von Silizium), um einen ausreichend geringen An-Widerstandswert aufzuweisen, um die niedrige Spannung zu erreichen, während die hohen Ströme getrieben werden, die von typischen Tintenstrahlstiften benötigt werden. Falls die Spannung zu hoch eingestellt ist, erhitzen sich die Transistoren, während dieselben die Düsenwiderstände treiben, aufgrund einer übermäßigen Leistungsdissipation, da der Strom durch den Transistor groß ist, genauso wie die Spannung über denselben (Leistung = Spannung·Strom). In jedem Fall (Spannung zu hoch oder zu niedrig) erhöhen sich die Kosten der Stifttreiber-IC wesentlich. In dem ersten Fall muss der Siliziumchip größer sein, um die größeren Transistoren aufzunehmen, die benötigt werden, um einen geringen An-Widerstandswert zu erreichen. in dem zweiten Fall würde ein teureres IC-Gehäuse benötigt, um Überschusswärme abzuführen, die durch den großen Spannungsabfall erzeugt wird, während der Düsenwiderstandsstrom fließt.
  • Bevorzugt ist die An-Spannung ausreichend niedrig, um die Leistungsdissipation gerade innerhalb der annehmbaren Grenzwerte eines kostengünstigen IC-Gehäuses einzustellen, jedoch ausreichend hoch, um zu ermöglichen, dass die Treibertransistoren größere (jedoch annehmbare) An-Widerstandswerte aufweisen, was eine geringere Siliziumfläche ergibt, die pro Transistor benötigt wird. Ein annehmbarer Bereich von An-Spannungen schwankt abhängig von dem Siliziumprozess der IC und anderen Systemparametern.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Steuern der Abfeuerenergie bei einem Tintenstrahldrucker, die folgende Merkmale aufweist: einen Tintenstrahlstift (104), der einen Düsenwiderstand (302) umfasst; eine Steuerschaltung (300), die einen Schalter (304) umfasst, der elektrisch zwischen den Düsenwiderstand (302) und eine Niederspannungsschiene geschaltet ist, wobei die Steuerschaltung (300) konfiguriert ist, um eine Schalterspannung (VSCHALTER) über den Schalter (304) zu steuern; und eine geregelte Stiftspannungsquelle (400), die eine Stiftspannung (VSTIFT) an den Düsenwiderstand (302) liefert, wobei die Stiftspannung (VSTIFT) angepasst wird, um den Spannungsabfall über den Schalter (304) zu kompensieren, durch ein Einstellen einer Anpassungsspannung (VANP), um Veränderungen der Schalterspannung (VSCHALTER) zu kompensieren.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Steuerschaltung (300) eine integrierte Schaltung ist.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Steuerschaltung (300) konfiguriert ist, um die Schalterspannung derart zu steuern, dass der Schalter (304) in einem nicht gesättigten Modus wirksam ist.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Steuerschaltung (300) eine Rückkopplungsschleife umfasst.
  5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuerschaltung (300) konfiguriert ist, um einen Düsenabfeuerpuls zu empfangen.
  6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuerschaltung (300) konfiguriert ist, um zu verhindern, dass die Schalterspannung an einer Referenzspannung vorbei driftet, derart dass der Schalter (304) einen AN-Widerstandswert ausreichend niedrig hält, um einen Betrag an Strom durch den Düsenwiderstand (302) zu treiben, der ausreichend groß ist, um den Stift (104) abzufeuern.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die Referenzspannung ausreichend niedrig eingestellt ist, um einen Betrag an Leistungsdissipation durch den Schalter (302) über einen vorbestimmten Betrag hinaus zu verhindern.
  8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schalter (302) ein Transistor oder ein Tiefseitentreibertransistor ist.
  9. Ein Verfahren zum Steuern der Abfeuerenergie bei einem Tintenstrahldrucker, das folgende Schritte umfasst: Steuern einer Schalterspannung (VSCHALTER) über einen Schalter (304), der elektrisch mit einem Düsenwiderstand (302) eines Druckerstifts (104) verbunden ist; Einstellen einer Anpassungsspannung (VANP), um Veränderungen der Schalterspannung (VSCHALTER) zu kompensieren; und Anpassen einer Stiftversorgungsspannung (VSTIFT), die elektrisch über den Stift (104) und den Düsenwiderstand (302) geschaltet ist, um Veränderungen der Schalterspannung (VSCHALTER) zu kompensieren.
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