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Querverweis
auf verwandte Anmeldungen
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Diese
Nicht-Provisional-Patentanmeldung ist mit der gemeinschaftlich übertragenen
U.S.-Patenanmeldung Seriennummer 09/253,411, eingereicht am 19.
Februar 1999, mit dem Titel „A
HIGH PERFORMANCE PRINTING SYSTEM AND PROTOCOL" verwandt.
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahldruckköpfe und
insbesondere auf ein Steuern einer Leistungszufuhr zu Abfeuerungswiderständen in
Tintenstrahldruckköpfen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
herkömmliches
Tintenstrahldrucksystem umfasst einen Druckkopf, einen Tintenvorrat,
der flüssige
Tinte an den Druckkopf liefert, und eine elektronische Steuerung,
die den Druckkopf steuert. Der Druckkopf stößt Tintentropfen durch eine
Mehrzahl von Austritten oder Düsen
und in Richtung eines Druckmediums, wie z. B. eines Blatts Papier,
aus, um so auf das Druckmedium zu drucken. Üblicherweise sind die Austritte
in einem oder mehreren Arrays derart angeordnet, dass ein ordnungsgemäß sequenzierter
Tintenausstoß aus
den Austritten bewirkt, dass Zeichen oder andere Bilder auf das
Druckmedium gedruckt werden, wenn der Druckkopf und das Druckmedium
relativ zueinander bewegt werden.
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Üblicherweise
stößt der Druckkopf
die Tintentropfen durch die Düsen
durch ein schnelles Erwärmen
eines kleinen Tintenvolumens, das in Verdampfungskammern angeordnet
ist, mit kleinen elektrischen Heizern, wie z. B. Dünnfilmwiderstän den, aus.
Ein Erwärmen
der Tinte bewirkt ein Verdampfen der Tinte und einen Tintenausstoß aus den
Düsen. Üblicherweise
steuert für
einen Tintenpunkt eine entfernte Druckkopfsteuerung, die üblicherweise
als Teil der Verarbeitungselektronik des Druckers angeordnet ist,
eine Aktivierung eines elektrischen Stroms von einer Leistungsversorgung
außerhalb
des Druckkopf. Der elektrische Strom wird durch einen ausgewählten Dünnfilmwiderstand
geleitet, um die Tinte in einer entsprechenden ausgewählten Verdampfungskammer
zu erwärmen.
Die Dünnfilmwiderstände werden
hierin als Abfeuerungswiderstände
bezeichnet.
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Üblicherweise
tritt eine Hochstromlast auf der Leistungsversorgung, die den elektrischen
Strom an die Abfeuerungswiderstände
liefert, auf, wenn eine große
Anzahl von Abfeuerungswiderständen gleichzeitig
auf einem einzelnen Druckkopfchip mit Energie versorgt wird. Der
resultierende hohe elektrische Strom, der durch parasitäre Widerstände in Leitern
zu dem Druckkopfchip fließt,
bewirkt, dass die Spannung an dem Druckkopfchip absackt. Als ein
Ergebnis dieses Spannungsabsackens an dem Druckkopfchip wird weniger
Energie an die Abfeuerungswiderstände geliefert.
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Bei
einem herkömmlichen
Tintenstrahldrucksystem sind große Überbrückungskondensatoren benachbart
zu dem Druckkopf angeordnet, um einen Teil dieses Spannungsabsackens
zu lindern. Trotzdem wird ein Widerstandswert zwischen den großen Überbrückungskondensatoren
und dem Druckkopf in diesem herkömmlichen
Tintenstrahldrucksystem nicht ausgeglichen. Ferner wird ein Gleichsignalabsacken
unter kontinuierlicher Last an der Leistungsversorgung, die den
elektrischen Strom an die Abfeuerungswiderstände liefert, in diesem herkömmlichen Tintenstrahldrucksystem
ebenso nicht ausgeglichen.
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Bei
einem herkömmlichen
Tintenstrahldrucksystem wird die Dauer, in der Leistung an die Abfeuerungswiderstände geliefert
wird, ansprechend auf eine Veränderung
an der Leistungsversorgungsspannung an dem Druckkopf moduliert.
Bei diesem herkömmlichen
Tintenstrahldrucksystem wird eine konstante Energie an jeden Abfeuerungswiderstand geliefert.
Trotzdem empfangen Abfeuerungswiderstände mehr augenblickliche Leistung,
wenn nur einige Abfeuerungswiderstände mit Energie versorgt werden.
Die Lebensdauer eines Abfeuerungswiderstands kann durch ein Reduzieren
der Menge augenblicklicher Leistung, die an den Abfeuerungswiderstand
geliefert wird, erhöht
werden. Deshalb besteht ein Wunsch, über sowohl eine feste Leistung,
die an die Abfeuerungswiderstände
angelegt wird, als auch eine feste Dauer, für die die feste Leistung an
die Abfeuerungswiderstände
angelegt wird, zu verfügen.
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Die
US-A-5541629 lehrt einen Druckkopf, der eine Leistungszwischenverbindung
zum Bereitstellen einer konstanten Leistung an den Druckkopf und
eine Steuerzwischenverbindung zum Ankündigen eines Druckbefehls an
den Druckkopf umfasst. Eine Mehrzahl von Heizerwiderständen ist
jeweils wirksam mit der Leistungszwischenverbindung verbunden. Eine
Schaltvorrichtung ist ebenso zum selektiven Versorgen jedes Heizerzwiderstands
mit Leistung von der Leistungszwischenverbindung vorgesehen. Jede
Schaltvorrichtung spricht auf einen Druckbefehl von der Steuerzwischenverbindung
zur Energieversorgung des Heizerwiderstands an.
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Die
EP-A-0499373 lehrt eine Schaltung zum Steuern der Energie, die an
einen Heizerwiderstand eines thermischen Tintenstrahldruckkopfs
geliefert wird. Die Schaltung umfasst einen Decodierer zum Empfangen
einer Adresse für
den Heizerwiderstand in einer Multiplexumgebung. Wenn der Heizerwiderstand
adressiert wird, wird die Ausgabe des Decodierers durch ein Paar
Inverter einer Pegelverschiebung unterzogen und an das Tor eines
PMOS-Treibers übertragen,
der die Energie an den Heizerwiderstand liefert. Der PMOS-Treiber spricht auf
den Spannungspegel der benachbarten Invertiererausgabe beim Einstellen
des Pegels der Treiberausgangsspannung, die an den Widerstand angelegt
wird, an. Ein Rückkopplungsschaltungsaufbau
in der Form eines Analog- Digital-Komparators
vergleicht die Treiberausgangsspannung mit einer Referenzspannung. Das
Ausgangssignal des Komparators wird durch den Pegelschieber als
die Invertiererausgabe rückgekoppelt,
die an das Tor des PMOS-Treibers angelegt wird. Die Invertiererausgabe
stellt die Treiberausgangsspannung so ein, um die Spannung über den
Heizerwiderstand auf einem Pegel beizubehalten, der eine erwünschte Energiemenge
an den Heizerwiderstand liefert.
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Aus
oben genannten Gründen
und aus anderen Gründen,
die in dem Abschnitt Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Beschreibung detailliert dargelegt sind, wird ein
Tintenstrahldruckkopf erwünscht,
der eine augenblickliche Leistung, die an Abfeuerungswiderstände geliefert
wird, minimiert, um dadurch die Lebensdauer des Tintenstrahldruckkopfs
zu erhöhen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Bei
einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Tintenstrahldruckkopf
mit folgenden Merkmalen bereit: einem internen Leistungsversorgungspfad;
einem Leistungsregler, der eine Versatzspannung aus der Spannung
des internen Leistungsversorgungspfads bereitstellt und folgende Merkmale
aufweist: einen Digital-Analog-Wandler (DAC), der mit dem internen
Leistungsversorgungspfad gekoppelt und konfiguriert ist, um einen
vorbestimmten Digitalversatzbefehl, der eine erwünschte Versatzspannung darstellt,
von einem Prozessor (98) zu empfangen, um eine Analogversatzspannung
aus der Spannung des internen Leistungsversorgungspfads bereitzustellen,
wobei die Analogversatzspannung Veränderungen der Spannung des
internen Leistungsversorgungspfads verfolgt, einen Pufferverstärker, der
konfiguriert ist, um die Analogversatzspannung zu empfangen und
eine gepufferte Versatzspannung bereitzustellen, und eine Mehrzahl von
Rückkopplungsverstärkern, wobei
jeder Rückkopplungsverstärker einem
mehrerer Grundelemente ent spricht, wobei jeder Rückkopplungsverstärker die
gepufferte Versatzspannung empfängt
und die Versatzspannung an sein entsprechendes Grundelement liefert;
und mehreren Grundelementen, wobei jedes Grundelement folgende Merkmale
umfasst eine Gruppe von Düsen;
eine entsprechende Gruppe von Abfeuerungswiderständen; und eine entsprechende
Gruppe von Schaltern, die steuerbar sind, um einen ausgewählten Abfeuerungswiderstand
der Gruppe von Abfeuerungswiderständen zwischen den internen
Leistungsversorgungspfad und die Versatzspannung zu koppeln, um
es dadurch zu ermöglichen,
dass ein elektrischer Strom durch den ausgewählten Abfeuerungswiderstand
fließen
kann, um das Abfeuern einer entsprechenden ausgewählten Düse zu bewirken.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst jeder Schalter einen Feldeffekttransistor (FET).
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst der Druckkopf eine interne Leistungsmasse. Jeder Rückkopplungsverstärker umfasst
einen ersten Eingang, der mit der gepufferten Versatzspannung gekoppelt ist,
einen zweiten Eingang, der mit der Versatzspannung gekoppelt ist,
und einen Ausgang. Der Leistungsregler umfasst ferner mehrere Transistoren.
Jeder Transistor ist zwischen die interne Leistungsmasse und die
Versatzspannung gekoppelt und weist ein Tor auf, das mit dem Ausgang
eines entsprechenden Rückkopplungsverstärkers gekoppelt
ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist jeder Transistor ein FET.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst der Druckkopf eine interne Leistungsmasse. Jeder Rückkopplungsverstärker umfasst
einen ersten Eingang, der mit der gepufferten Versatzspannung gekoppelt ist,
einen zweiten Eingang, der mit der Versatzspannung gekoppelt ist,
und einen Ausgang. Jeder Abfeuerungswiderstand in einem Grundelement
umfasst einen ersten Anschluss, der mit dem internen Leistungsversorgungspfad
gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss. Die Gruppe von Schaltern
in jedem Grundelement umfasst Teil gruppen von Schaltern. Jede Teilgruppe
von Schaltern entspricht einem Abfeuerungswiderstand und umfasst
einen Leistungstransistor, einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter.
Der Leistungstransistor ist zwischen den zweiten Anschluss des Abfeuerungswiderstands
und die interne Leistungsmasse gekoppelt und weist ein Steuertor
auf. Der erste Schalter ist zwischen die Treiberleitung und das
Steuertor des Leistungstransistors gekoppelt. Der zweite Schalter
ist zwischen die Rückkopplungsleitung
und den zweiten Anschluss des Abfeuerungswiderstands gekoppelt.
Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der Leistungstransistor ein FET.
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Bei
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Tintenstrahldrucken in einem Tintenstrahldruckkopf bereit, das
folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines internen Leistungsversorgungspfads;
Bereitstellen mehrerer Grundelemente, wobei jedes Grundelement folgende Merkmale
umfasst: eine Gruppe von Düsen,
eine entsprechende Gruppe von Abfeuerungswiderständen, und eine entsprechende
Gruppe von Schaltern; Bereitstellen eines Leistungsreglers, wobei
der Leistungsregler eine Versatzspannung aus der Spannung des internen
Leistungsversorgungspfads bereitstellt und folgende Merkmale aufweist
einen Digital-Analog-Wandler (DAC), der mit dem internen Leistungsversorgungspfad
gekoppelt ist, und eine Mehrzahl von Rückkopplungsverstärkern, wobei
jeder Rückkopplungsverstärker einem
der mehreren Grundelemente entspricht; Koppeln eines ausgewählten Abfeuerungswiderstands
der Gruppe von Abfeuerungswiderständen zwischen den internen Leistungsversorgungspfad
und die Versatzspannung und dadurch Erlauben, dass ein elektrischer
Strom durch den ausgewählten
Abfeuerungswiderstand fließen
kann, was ein Abfeuern einer entsprechenden ausgewählten Düse bewirkt;
Konfigurieren des DAC, um einen Digitalversatzbefehl von einem Prozessor
zu empfangen; Bereitstellen, unter Verwendung des DAC, einer Analogversatzspannung
aus der Spannung des internen Leistungsversorgungspfads, wobei die
Analogversatzspannung Veränderungen
an der Spannung des internen Leistungsversorgungspfads verfolgt;
Puffern der Analogversatzspannung, um eine gepufferte Versatzspannung
bereitzustellen; und Empfangen, an jedem Rückkopplungsverstärker, der
gepufferten Versatzspannung und Bereitstellen der Versatzspannung
an das entsprechende Grundelement des Verstärkers.
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Die
integrierte Steuerung einer Leistungszufuhr an die Abfeuerungswiderstände in dem
Tintenstrahldruckkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung erlaubt eine feste angelegte Leistung an die mit Energie
versorgten Abfeuerungswiderstände
und eine feste Dauer, für
die die angelegte Leistung an die mit Energie versorgten Abfeuerungswiderstände angelegt
wird. Die integrierte Steuerung der Leistungszufuhr an die Abfeuerungswiderstände gemäß der vorliegenden
Erfindung behält
eine im Wesentlichen konstante Leistungsmenge, die an die Abfeuerungswiderstände geliefert
wird, selbst dann bei, wenn nur einige Abfeuerungswiderstände zu einer
bestimmten Zeit mit Energie versorgt werden. Die reduzierte Leistungsvariation
erhöht
die Abfeuerungswiderstandslebensdauer, was dadurch eine längere Lebensdauer für den Druckkopf
gemäß der vorliegenden
Erfindung ergibt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Tintenstrahldrucksystems darstellt.
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2 ist
eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht,
die Abschnitte eines Ausführungsbeispiels
eines Druckkopfchips in dem Drucksystem aus 1 darstellt.
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3 ist
ein Blockdiagramm, das Abschnitte eines Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahldruckkopfs,
der Abfeuerungswiderstände
aufweist, die zusammen in Grundelemente gruppiert sind, darstellt.
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4 ist
ein Block- und schematisches Diagramm, das Abschnitte eines Ausführungsbeispiels einer
Düsentreiberlogik
und eines -schaltungsaufbaus, die in einem Grundelement eines Tintenstrahldruckkopfs
einsetzbar sind, darstellt.
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5 ist
ein Block- und schematisches Diagramm, das Abschnitte eines Ausführungsbeispiels eines
Tintenstrahldruckkopfs gemäß der vorliegenden
Erfindung, das eine integrierte Steuerung einer Leistungszufuhr
zu Abfeuerungswiderständen
aufweist, darstellt.
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6 ist
ein Block- und schematisches Diagramm, das Abschnitte eines weiteren
Ausführungsbeispiels
eines Tintenstrahldruckkopfs gemäß der vorliegenden
Erfindung, das eine integrierte Steuerung einer Leistungszufuhr
zu Abfeuerungswiderständen
aufweist, darstellt.
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7 ist
ein Block- und schematisches Diagramm, das Abschnitte eines Ausführungsbeispiels eines
Grundelements des Tintenstrahldruckkopfs aus 6 darstellt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
wird Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen genommen, die einen Teil derselben bilden, und in denen
beispielhaft spezifische Ausführungsbeispiele
gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden könnte. Diesbezüglich wird
eine Richtungsterminologie, wie z. B. „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vorder/e/es", „hinter/e/es" usw., mit Bezug
auf die Ausrichtung der Figur/en, die gerade beschrieben wird/werden,
verwendet. Die Tinten strahldruckkopfanordnung und verwandte Komponenten
der vorliegenden Erfindung können
in einer Anzahl unterschiedlicher Ausrichtungen positioniert sein.
So wird die Richtungsterminologie zu Darstellungszwecken eingesetzt
und ist keinesfalls einschränkend.
Es wird darauf verwiesen, dass andere Ausführungsbeispiele eingesetzt
und strukturelle oder logische Veränderungen vorgenommen werden
könnten,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die folgende detaillierte Beschreibung soll deshalb in keinem einschränkenden
Sinn aufgefasst werden und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
ist durch die beigefügten
Ansprüche
definiert.
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1 stellt
ein Ausführungsbeispiel
eines Tintenstrahldrucksystems 10 dar. Das Tintenstrahldrucksystem 10 umfasst
eine Tintenstrahldruckkopfanordnung 12, eine Tintenvorratsanordnung 14, eine
Befestigungsanordnung 16, eine Medientransportanordnung 18 und
eine elektronische Steuerung 20. Zumindest eine Leistungsversorgung 22 liefert Leistung
an die verschiedenen elektrischen Komponenten des Tintenstrahldrucksystems 10.
Die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 umfasst zumindest
einen Druckkopf oder Druckkopfchip 40, der Tintentropfen
durch eine Mehrzahl von Austritten oder Düsen 13 und in Richtung
eines Druckmediums 19 ausstößt, um so auf das Druckmedium 19 zu
drucken. Das Druckmedium 19 ist eine beliebiger Typ eines geeigneten
Blattmaterials, wie z. B. Papier, Kartenvorrat, Transparenzfolien,
Mylar und dergleichen. Typischerweise sind Düsen 13 in einer oder
mehreren Spalten oder Arrays derart angeordnet, dass ein ordnungsgemäß sequenzierter
Tintenausstoß aus
den Düsen 13 bewirkt,
dass Zeichen, Symbole und/oder andere Graphiken oder Bilder auf
das Druckmedium 19 gedruckt werden, wenn die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 und
das Druckmedium 19 relativ zueinander bewegt werden.
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Die
Tintenvorratsanordnung 14 liefert Tinte an die Druckkopfanordnung 12 und
umfasst ein Reservoir 15 zum Speichern von Tinte. So fließt Tinte aus
dem Reservoir 15 an die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12.
Die Tintenvorratsanordnung 14 und die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 können entweder
ein Einweg-Tintenzufuhrsystem oder ein Rückführ-Tintenzufuhrsystem sein. Bei einem Einweg-Tintenzufuhrsystem
wird im Wesentlichen die gesamte Tinte, die an die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 geliefert
wird, während
des Druckens verbraucht. In einem Rückführ-Tintenzufuhrsystem jedoch
wird nur ein Teil der an die Druckkopfanordnung 12 gelieferten Tinte
während
des Druckens verbraucht. So wird während des Druckens nicht verbrauchte
Tinte an die Tintenvorratsanordnung 14 zurückgeführt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
sind die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 und die Tintenvorratsanordnung 14 zusammen
in einer Tintenstrahlkassette oder einem -stift gehäust. Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist die Tintenvorratsanordnung 14 separat von der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 und
liefert Tinte an die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 durch
eine Schnittstellenverbindung, wie z. B. einen Vorratsschlauch.
Bei beiden Ausführungsbeispielen
könnte
das Reservoir 15 der Tintenvorratsanordnung 14 entfernt,
ausgetauscht und/oder nachgefüllt
werden. Bei einem Ausführungsbeispiel,
bei dem die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 und die Tintenvorratsanordnung 14 gemeinsam
in einer Tintenstrahlkassette gehäust sind, umfasst das Reservoir 15 ein
lokales Reservoir, das in der Kassette angeordnet ist, sowie ein
größeres Reservoir,
das separat von der Kassette angeordnet ist. So dient das separate
größere Reservoir
dazu, das lokale Reservoir nachzufüllen. Entsprechend könnten das
separate größere Reservoir
und/oder das lokale Reservoir entfernt, ausgetauscht und/oder nachgefüllt werden.
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Die
Befestigungsanordnung 16 positioniert die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 relativ
zu der Medientransportanordnung 18 und die Medientransportanordnung 18 positioniert
das Druckmedium 19 relativ zu der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12.
So ist eine Druckzone 17 benachbart zu Düsen 13 in
einem Bereich zwischen der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 und
dem Druckmedium 19 definiert. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 eine Abtasttyp-Druckkopfanordnung.
So umfasst die Befestigungsanordnung 16 einen Wagen zum
Bewegen der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 relativ zu
der Medientransportanordnung 18 zum Abtasten des Druckmediums 19.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 eine Nicht-Abtasttyp-Druckkopfanordnung.
So fixiert die Befestigungsanordnung 16 die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 an
einer vorgeschriebenen Position relativ zu der Medientransportanordnung 18.
So positioniert die Medientransportanordnung 18 das Druckmedium 19 relativ
zu der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12.
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Die
elektronische Steuerung oder Druckersteuerung 20 umfasst üblicherweise
einen Prozessor, eine Firmware oder andere Druckerelektronik zum
Kommunizieren mit und Steuern der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12,
Befestigungsanordnung 16 und Medientransportanordnung 18.
Die elektronische Steuerung 20 empfängt Daten 21 von einem
Host-System, wie z. B. einem Computer, und umfasst einen Speicher
zum zeitweiligen Speichern von Daten 21. Üblicherweise
werden Daten 21 entlang eines elektronischen, Infrarot-,
optischen oder eines anderen Informationsübertragungspfads an das Tintenstrahldrucksystem 10 gesendet.
Daten 21 stellen z. B. ein Dokument und/oder eine Datei, das/die
gedruckt werden soll, dar. So bilden die Daten 21 einen
Druckauftrag für
das Tintenstrahldrucksystem 10 und umfassen einen oder
mehrere Druckauftragsbefehle und/oder Befehlsparameter.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
steuert die elektronische Steuerung 20 die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 zum
Ausstoß von
Tintentropfen aus Düsen 13.
So definiert die elektronische Steuerung 20 ein Muster
ausgestoßener
Tintentropfen, die Zeichen, Symbole und/oder andere Graphiken oder Bilder
auf dem Druckmedium 19 bilden. Das Muster aus gestoßener Tintentropfen
wird durch die Druckauftragsbefehle und/oder Befehlsparameter bestimmt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 einen Druckkopf 40.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 eine Breitarray- oder
Mehrkopf-Druckkopfanordnung. Bei einem Breitarray-Ausführungsbeispiel
umfasst die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 einen Träger, der Druckkopfchips 40 trägt, schafft
eine elektrische Kommunikation zwischen Druckkopfchips 40 und
der elektronischen Steuerung 20 und schafft eine fluidische
Kommunikation zwischen Druckkopfchips 40 und der Tintenvorratsanordnung 14.
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Ein
Abschnitt eines Ausführungsbeispiels
eines Druckkopfchips 40 ist schematisch in 2 dargestellt.
Der Druckkopfchip 40 umfasst ein Array von Druck- oder
Tropfenausstoßelementen 42.
Die Druckelemente 42 sind auf einem Substrat 44 gebildet,
in dem ein Tintenzuführschlitz 441 gebildet
ist. So liefert der Tintenzuführschlitz 441 einen
Vorrat flüssiger
Tinte an die Druckelemente 42. Jedes Druckelement 42 umfasst
eine Dünnfilmstruktur 46, eine
Austrittsschicht 47 und einen Abfeuerungswiderstand 48.
Die Dünnfilmstruktur 46 weist
einen Tintenzufuhrkanal 461 auf, der in derselben gebildet
ist, der mit dem Tintenzuführschlitz 441 des
Substrats 44 kommuniziert. Die Austrittsschicht 47 weist
eine Frontfläche 471 und
eine Düsenöffnung 472,
die in der Frontfläche 471 gebildet
ist, auf. Die Austrittsschicht 47 weist außerdem eine
Düsenkammer 473 auf,
die in derselben gebildet ist, die mit der Düsenöffnung 472 und dem
Tintenzuführkanal 461 der Dünnfilmstruktur 46 kommuniziert.
Der Abfeuerungswiderstand 48 ist in der Düsenkammer 473 positioniert
und umfasst Anschlussleitungen 481, die den Abfeuerungswiderstand 48 elektrisch
mit einem Treibersignal und Masse koppeln.
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Während des
Druckens fließt
Tinte von dem Tintenzuführschlitz 441 über den
Tintenzuführkanal 461 zu
der Düsenkam mer 473.
Die Düsenöffnung 472 ist
wirksam dem Abfeuerungswiderstand 48 zugeordnet, derart,
dass Tintentröpfchen
innerhalb der Düsenkammer 473 auf
eine Versorgung des Abfeuerungswiderstands 48 mit Energie
hin durch die Düsenöffnung 472 (z.
B. normal zu der Ebene des Abfeuerungswiderstands 48) und
in Richtung eines Druckmediums ausgestoßen werden.
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Exemplarische
Ausführungsbeispiele
der Druckkopfchips 40 umfassen einen thermischen Druckkopf,
einen piezoelektrischen Druckkopf, einen Biege-Dehn-Druckkopf oder
einen weiteren Typ in der Technik bekannter Tintenstrahlausstoßvorrichtung.
Bei einem Ausführungsbeispiel
sind die Druckkopfchips 40 vollständig integrierte thermische
Tintenstrahldruckköpfe.
So ist das Substrat 44 z. B. aus Silizium, Glas oder einem
stabilen Polymer gebildet und die Dünnfilmstruktur 46 ist
durch eine oder mehrere Passivierungs- oder Isolierungsschichten
aus Siliziumdioxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Tantal, Polysiliziumglas
oder einem weiteren geeigneten Material gebildet. Die Dünnfilmstruktur 46 umfasst außerdem eine
leitfähige
Schicht, die den Abfeuerungswiderstand 48 und Anschlussleitungen 481 definiert.
Die leitfähige
Schicht ist z. B. durch Aluminium, Gold, Tantal, Tantalaluminium
oder ein weiteres Metall oder eine Metalllegierung gebildet.
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Die
Druckkopfanordnung 12 kann eine geeignete Anzahl (N) von
Druckköpfen 40 umfassen, wobei
N zumindest Eins ist. Bevor eine Druckoperation durchgeführt werden
kann, müssen
Daten an den Druckkopf 40 gesendet werden. Daten umfassen z.
B. Druckdaten und Nicht-Druckdaten für den Druckkopf 40.
Druckdaten umfassen z. B. Düsendaten,
die Pixelinformationen, wie z. B. Bittabellendruckdaten, beinhalten.
Nicht-Druckdaten
umfassen z. B. Befehl/Status- (CS-) Daten, Taktdaten und/oder Synchronisierungsdaten.
Statusdaten von CS-Daten umfassen
z. B. Druckkopftemperatur oder -position, Druckkopfauflösung und/oder
Fehlerbenachrichtigung.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des Druckkopfs 40 ist allgemein in Blockdiagrammform in 3 dargestellt.
Der Druckkopf 40 umfasst mehrere Abfeuerungswiderstände 48,
die gemeinsam in Grundelemente 50 gruppiert sind. Wie in 3 dargestellt
ist, umfasst der Druckkopf 40N Grundelemente 50.
Die Anzahl von Abfeuerungswiderständen 48, die in einem
Grundelement gruppiert sind, kann von Grundelement zu Grundelement
variieren oder kann für
jedes Grundelement in dem Druckkopf 40 gleich sein. Jeder
Abfeuerungswiderstand 48 weist eine zugeordnete Schaltvorrichtung 52,
wie z. B. einen Feldeffekttransistor (FET), auf. Eine einzelne Leistungsanschlussleitung
liefert Leistung an die Source oder das Drain jedes FET 52 für jeden
Widerstand in jedem Grundelement 50. Jeder FET 52 in
einem Grundelement 50 wird mit einer separat mit Energie
versorgbaren Adress-Anschlussleitung, die mit dem Tor des FET 52 gekoppelt
ist, gesteuert. Jede Adressanschlussleitung wird gemeinschaftlich
durch mehrere Grundelemente 50 verwendet. Wie unten detailliert beschrieben
ist, werden die Adressanschlussleitungen so gesteuert, dass nur
ein FET 52 zu einer bestimmten Zeit eingeschaltet ist,
so dass nur durch einen einzelnen Abfeuerungswiderstand 48 ein
elektrischer Strom geleitet wird, um die Tinte in einer entsprechenden
ausgewählten
Verdampfungskammer zu der bestimmten Zeit zu erwärmen.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Grundelemente 50 in
dem Druckkopf 40 in zwei Spalten mit N/2 Grundelementen
pro Spalte angeordnet. Weitere Ausführungsbeispiele des Druckkopfs 40 jedoch
weisen Grundelemente auf, die in vielen anderen geeigneten Anordnungen
angeordnet sind.
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Abschnitte
eines Ausführungsbeispiels
der Düsentreiberlogik
und des -schaltungsaufbaus 60 eines Grundelements 50 sind
allgemein in Block- und schematischer Diagrammform in 4 dargestellt. Die
in 4 dargestellten Abschnitte stellen die Hauptlogik
und den -schaltungsaufbau zum Implementieren der Düsenabfeuerungsoperation
der Düsentreiberlo gik
und des -schaltungsaufbaus 60 dar. Praktische Implementierungen
der Düsentreiberlogik und
des -schaltungsaufbaus 60 jedoch können verschiedene weitere komplexe
Logik und einen Schaltungsaufbau, nicht in 4 dargestellt,
umfassen.
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Die
Düsentreiberlogik
und der -schaltungsaufbau 60 empfangen Düsendaten
auf einem Pfad 64, eine Düsenadresse auf einem Pfad 66 und
einen Feuerpuls auf einem Pfad 68. Die Düsentreiberlogik und
der -schaltungsaufbau 60 empfangen außerdem eine Grundelementleistung
auf einer Leistungsleitung 70 und eine Grundelementmasse
auf einer Masseleitung 72. Die Düsentreiberlogik und der -schaltungsaufbau 60 kombinieren
die Düsendaten
auf dem Pfad 64, die Düsenadresse
auf dem Pfad 66 und den Feuerpuls auf dem Pfad 68,
um sequenziell einen elektrischen Strom von der Grundelement-Leistungsleitung 70 durch
die Abfeuerungswiderstände 48 zu
der Masseleitung 72 zu schalten. Die Düsendaten auf dem Pfad 64 stellen
die Zeichen, Symbole und/oder andere Graphiken oder Bilder, die
gedruckt werden sollen, dar. Die Düsenadresse auf dem Pfad 66 steuert
die Sequenz dessen, welche Düse
zu einer bestimmten Zeit abgefeuert werden soll (d. h. die Düsenabfeuerungsreihenfolge).
Die Düsenadresse auf
dem Pfad 66 wird zyklisch wiederholt, so dass alle Düsen abgefeuert
werden können,
jedoch nur ein einzelner Abfeuerungswiderstand 48 in dem
Grundelement 50 zu einer bestimmten Zeit betrieben wird. Der
Feuerpuls auf dem Pfad 68 steuert die Zeitgebung der Aktivierung
des elektrischen Stroms von einer Leistungsversorgung außerhalb
des Druckkopfs, wie z. B. der Leistungsversorgung 22 (in 1 gezeigt).
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In
dem Ausführungsbeispiel
der Düsentreiberlogik
und des -schaltungsaufbaus 60, in 4 dargestellt,
ist die auf dem Pfad 66 bereitgestellte Düsenadresse
eine codierte Adresse. So wird die Düsenadresse auf dem Pfad 66 an
N Adressdecodierer 82a, 82b, ..., 82n geliefert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die Düsenadresse
auf dem Pfad 66 eine von N Adressen darstellen, die eine
von N Düsen
in dem Grundelement 50 darstellt. Entsprechend liefern
die Adressdecodierer 82 jeweils ein aktives Ausgabesignal,
wenn die Düsenadresse
auf dem Pfad 66 die Düse,
die einem bestimmten Adressdecodierer zugeordnet ist, darstellt.
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Die
Düsentreiberlogik
und der -schaltungsaufbau 60 umfassen UND-Gatter 84a, 84b,
..., 84n, die die N Ausgaben aus den Adressdecodierern 82a–82n empfangen.
Die UND-Gatter 84a–84n empfangen
außerdem
jeweils entsprechende der N Düsendatenbits
von dem Pfad 64. Die UND-Gatter 84a–84n empfangen
jeweils außerdem
den auf dem Pfad 68 bereitgestellten Feuerpuls. Die Ausgänge der
UND-Gatter 84a–84n sind
jeweils mit entsprechenden Steuertoren von FETs 52a–52n gekoppelt. So
ist für
jedes UND-Gatter 84, wenn die entsprechende Düse 13 basierend
auf dem Düsendateneingabebit
von dem Pfad 64 ausgewählt
wurde, um Daten zu empfangen, der Feuerpuls auf der Leitung 68 aktiv
und die Düsenadresse
auf der Leitung 66 passt mit der Adresse der entsprechenden
Düse zusammen,
das UND-Gatter 84 aktiviert seinen Ausgang, der mit dem
Steuertor eines entsprechenden FET 52 gekoppelt ist.
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Bei
jedem FET 52 ist dessen Source mit der Grundelement-Masseleitung 72 gekoppelt
und sein Drain mit einem entsprechenden Abfeuerungswiderstand 48 gekoppelt.
Abfeuerungswiderstände 48a–48n sind
jeweils zwischen die Grundelement-Leistungsleitung 70 und die
Drains der entsprechenden FETs 52a–52n gekoppelt.
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So
liefert, wenn die Kombination des Düsendatenbits, des decodierten
Adressbits und des Feuerpulses drei aktive Eingaben an ein bestimmten UND-Gatter 84 liefert,
das bestimmte UND-Gatter 84 einen aktiven Puls an das Steuertor
des entsprechenden FET 52, um dadurch den entsprechenden FET 52 einzuschalten,
der entsprechend bewirkt, dass ein Strom von der Grundelement-Leistungsleitung 70 durch
den ausgewählten
Abfeuerungswiderstand 48 an die Grundelement- Masseleitung 72 geleitet
wird. Der elektrische Strom, der gerade durch den ausgewählten Abfeuerungswiderstand 48 geleitet
wird, erwärmt
die Tinte in einer entsprechenden ausgewählten Verdampfungskammer, um
zu bewirken, dass die Tinte verdampft und aus der entsprechenden
Düse 13 ausgestoßen wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines Druckkopfs 40, der einen linearen Leistungsregler 100 aufweist, gemäß der vorliegenden
Erfindung ist allgemein in Block- und schematischer Diagrammform
in 5 dargestellt. Der Druckkopf 40 verwendet
den linearen Leistungsregler 100, um druckkopfchipexterne
parasitäre
Widerstandswerte auszugleichen, die bewirken, dass die Leistungsversorgungsspannung
(Vpp) an dem Eingang zu dem Druckkopf 40 absackt. Der Druckkopf 40 empfängt die
Vpp-Leistung von der Leistungsversorgung 22 an einem oder
mehreren Vpp-Eingangsanschlussstiften 90 und empfängt eine entsprechende
Leistungsmasse an einem oder mehreren Eingangsanschlussstiften 94.
Ein interner Vpp-Leistungsversorgungspfad 92 ist
mit Vpp-Leistungsanschlussstiften 90 gekoppelt, um intern
eine Vpp-Leistung an die Abfeuerungswiderstände 48 in dem Druckkopf 40 zu
liefern. Eine interne Leistungsmasse 96 ist mit Leistungsmasseanschlussstiften 94 gekoppelt,
um intern die entsprechende Leistungsmasse an die Abfeuerungswiderstände 48 in
dem Druckkopf 40 zu liefern.
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Jedes
der Grundelemente 50a–50n umfasst eine
entsprechende der Grundelement-Leistungsleitungen 70a–70n,
die direkt mit dem internen Vpp-Leistungsversorgungspfad 92 gekoppelt
ist. Jedes der Grundelemente 50a–50n umfasst eine
entsprechende der Grundelement-Masseleitungen 72a–72n,
die nicht direkt mit der internen Leistungsmasse 96 gekoppelt
ist. Vielmehr werden die Grundelement-Masseleitungen 72a–72n mit
dem linearen Leistungsregler 100 gemäß der vorliegenden Erfindung
gesteuert.
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Der
lineare Leistungsregler 100 umfasst einen Strommoden-Digital-Analog-Wandler
(DAC) 102, einen Pufferverstärker 104 und eine
Serie von Rückkopplungsverstärkern 106a, 106b,
..., 106n. Jeder der Rückkopplungsverstärker 106a–106n entspricht
einem entsprechenden der Grundelemente 50a–50n,
wobei bei jedem Grundelement 50 nur ein Abfeuerungswiderstand 48 zu
einer bestimmten Zeit mit Energie versorgt werden kann.
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Der
DAC 102 empfängt
einen Digitalversatzbefehl auf Leitungen 108. Der interne
Vpp-Leistungsversorgungspfad 92 ist mit dem DAC 102 gekoppelt und
liefert eine Referenzspannung für
den DAC 102. Der DAC 102 wird durch den Digitalversatzbefehl
auf den Leitungen 108 programmiert, um eine Analogversatzspannung
aus der Spannung des internen Vpp-Leistungsversorgungspfads 92 zu
erzeugen, um dadurch eine Bewegung der Vpp-Leistungsversorgung an
den Vpp-Eingangsanschlussstiften 90 des Druckkopfs 40 zu
verfolgen. Der Digitalversatzbefehl auf den Leitungen 108 stellt
die Menge einer Versatzspannung dar, die nötig ist, um druckkopfchipexterne parasitäre Widerstandswerte
auszugleichen, die bewirken, dass die Vpp-Leistungsversorgungsspannung
an dem Eingang zu dem Druckkopf 40 absackt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst der Druckkopf 40 einen Prozessor 98, der
den Digitalversatzbefehl auf den Leitungen 108 bereitstellt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird der Digitalversatzbefehl durch die elektronische Steuerung 20 an
den Druckkopf 40 bereitgestellt. Bei wiederum einem weiteren
Ausführungsbeispiel
wird der Digitalversatzbefehl auf den Leitungen 108 durch
einen Prozessor, der außerhalb
des oder der Druckköpfe 40 ist,
jedoch innerhalb der Druckkopfanordnung 12 enthalten ist,
bereitgestellt. Bei einem beliebigen dieser Ausführungsbeispiele ist der Digitalversatzbefehl üblicherweise
in einem Register gespeichert, das durch einen Prozessor, wie z.
B. den Prozessor 98, über
einen internen Bus des Druckkopfs 40 gelesen und beschrieben
wird.
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Der
DAC 102 wandelt den Digitalversatzbefehl auf den Leitungen 108 aus
der Spannung des internen Vpp-Leistungsversorgungspfads in die Analogversatzspannung
um und stellt die Analogversatzspannung auf der Leitung 110 bereit.
Die auf der Leitung 110 bereitgestellte Analogversatzspannung
ist mit dem positiven Eingang des Pufferverstärkers 104 gekoppelt.
Der Pufferverstärker 104 weist
einen Einheitsgewinn auf und liefert eine gepufferte Versatzspannung
auf einer Leitung 114, die eine Niederimpedanz-Ausgangscharakteristik
aufweist, so dass die Versatzspannung auf der Leitung 114 über den Druckkopfchip 40 verteilt
werden kann. Die Versatzspannung auf der Leitung 114 wird
zu dem negativen Eingang des Pufferverstärkers 104 rückgekoppelt.
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Die
Versatzspannung auf der Leitung 114 wird an den negativen
Eingangsanschluss jedes Rückkopplungsverstärkers 106a–106n geliefert.
Der positive Eingang jedes Rückkopplungsverstärkers 106a–106n ist
jeweils mit einer entsprechenden der Grundelement-Masseleitungen 72a–72n gekoppelt. Der
Ausgang jedes Rückkopplungsverstärkers 106a–106n ist
jeweils mit dem Tor eines entsprechenden FET 116a, 116b,
..., 116n gekoppelt.
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Die
Source jedes FET 116a–116n ist
mit der internen Leistungsmasse 96 gekoppelt. Das Drain
jedes FET 116a–116n ist
jeweils mit einer entsprechenden der Grundelement-Masseleitungen 72a–72n gekoppelt.
Die Rückkopplungskonfiguration
zwischen jedem FET 116 und dem Rückkopplungsverstärker 106 zwingt
die gepufferte Versatzspannung auf der Leitung 114 auf
die jeweilige Grundelement-Masseleitung 72.
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Nur
ein Widerstand 48 innerhalb jedes Grundelements 50 kann
zu einer bestimmten Zeit mit Energie versorgt werden. Bei einem
mit Energie versorgtem Abfeuerungswiderstand 48 in einem
bestimmten Grundelement 50 ist die Versatzspannung mit
dessen Niedrigseite anstelle der internen Leistungsmasse 96 gekoppelt
und der interne Vpp-Leistungsversorgungs pfad 92 ist mit
dessen Hochseite gekoppelt. Da die Hochseite des mit Energie versorgten
Abfeuerungswiderstands 48 mit dem internen Vpp-Leistungsversorgungspfad 92 gekoppelt
ist, weist der mit Energie versorgte Abfeuerungswiderstand 48 eine
konstante Spannung über
sich auf, die gleich einer Differenz der Vpp-Spannung und der programmierten
Versatzspannung ist, selbst dann, wenn die Vpp-Spannung absackt.
Diese Verfolgung der Vpp-Spannungsbewegung führt dazu, dass eine im Wesentlichen
konstante Leistung an die mit Energie versorgten Abfeuerungswiderstände 48 in
dem Druckkopf 40 geliefert wird.
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Ein
alternatives Ausführungsbeispiel
eines Druckkopfs 240, das einen linearen Leistungsregler 200 aufweist,
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist allgemein in Block- und schematischer Diagrammform
in 6 dargestellt. Der Druckkopf 240 verwendet
den linearen Leistungsregler 200, um druckkopfchipexterne
parasitäre
Widerstandswerte auszugleichen, die bewirken, dass die Leistungsversorgungsspannung
(Vpp) an dem Eingang zu dem Druckkopf 240 absackt. Der
Druckkopf 240 empfängt
die Vpp-Leistung von der Leistungsversorgung 22 an einem
oder mehreren Vpp-Eingangsanschlussstiften 290 und empfängt eine
entsprechende Leistungsmasse an einem oder mehreren Eingangsanschlussstiften 294.
Ein interner Vpp-Leistungsversorgungspfad 292 ist mit Vpp-Leistungsanschlussstiften 290 gekoppelt,
um intern eine Vpp-Leistung an die Abfeuerungswiderstände 248 (in 7 gezeigt)
in dem Druckkopf 240 zu liefern. Eine interne Leistungsmasse 296 ist
mit den Leistungsmasseanschlussstiften 294 gekoppelt, um
intern die entsprechende Leistungsmasse an die Abfeuerungswiderstände 248 in dem
Druckkopf 240 zu liefern.
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Jedes
der N Grundelemente 250a, 250b, ..., 250n umfasst
eine entsprechende von Grundelement-Leistungsleitungen 270a, 270b,
..., 270n, die direkt mit dem internen Vpp-Leistungsversorgungspfad 292 gekoppelt
ist. Jedes der Grundelemente 250a–250n umfasst eine
entsprechende von Grundelement-Masseleitungen 272a, 272b,
..., 272n, die direkt mit der internen Leistungsmasse 296 gekoppelt
ist.
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Der
lineare Leistungsregler 200 umfasst einen Strommoden-Digital-Analog-Wandler
(DAC) 202, einen Pufferverstärker 204 und eine
Serie von Rückkopplungsverstärkern 206a, 206b,
..., 206n. Jeder der Rückkopplungsverstärker 206a–206n entspricht
einem entsprechenden der Grundelemente 250a–250n,
wobei bei jedem Grundelement 250 zu einer bestimmten Zeit
nur ein Abfeuerungswiderstand 248 mit Energie versorgt
werden kann.
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Der
DAC 202 empfängt
einen Digitalversatzbefehl auf Leitungen 208. Der interne
Vpp-Leistungsversorgungspfad 292 ist mit dem DAC 202 gekoppelt und
liefert eine Referenzspannung für
den DAC 202. Der DAC 202 ist durch den Digitalversatzbefehl
auf den Leitungen 208 programmiert, um eine Analogversatzspannung
aus der Spannung des internen Vpp-Leistungsversorgungspfads 292 zu
erzeugen, um dadurch eine mögliche
Bewegung der Vpp-Leistungsversorgung an den Vpp-Eingangsanschlussstiften 290 des
Druckkopfs 240 zu verfolgen. Der Digitalversatzbefehl auf
den Leitungen 208 stellt die Menge einer Versatzspannung
dar, die nötig
ist, um druckkopfchipexterne parasitäre Widerstandswerte auszugleichen,
die bewirken, dass die Vpp-Leistungsversorgungsspannung an dem Eingang
zu dem Druckkopf 240 absackt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst der Druckkopf 240 einen Prozessor 298,
der den Digitalversatzbefehl auf den Leitungen 208 bereitstellt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird der Digitalversatzbefehl durch die elektronische Steuerung 20 an
den Druckkopf 240 geliefert. Bei wiederum einem weiteren
Ausführungsbeispiel
wird der Digitalversatzbefehl auf den Leitungen 208 durch
einen Prozessor, der außerhalb
des einen oder der mehreren Druckköpfe 240 ist, jedoch
in der Druckkopfanordnung 12 enthalten ist, bereitgestellt.
Bei einem beliebigen dieser Ausführungsbeispiele
wird der Digitalversatzbefehl üblicherweise
in einem Register gespeichert, das durch einen Prozessor, wie z.
B. den Prozessor 298, über
einen internen Bus des Druckkopfs 240 gelesen und beschrieben
wird.
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Der
DAC 202 wandelt den Digitalversatzbefehl auf den Leitungen 208 aus
der Spannung des internen Vpp-Leistungsversorgungspfads in die Analogversatzspannung
um und stellt die Analogversatzspannung auf der Leitung 210 bereit.
Die Analogversatzspannung, die auf der Leitung 210 bereitgestellt wird,
ist mit dem positiven Eingang des Pufferverstärkers 204 gekoppelt.
Der Pufferverstärker 204 weist einen
Einheitsgewinn auf und liefert eine gepufferte Versatzspannung auf
einer Leitung 214, die eine Niederimpedanz-Ausgangscharakteristik
aufweist, so dass die Versatzspannung auf der Leitung 214 über den
Druckkopfchip 240 verteilt werden kann. Die Versatzspannung
auf der Leitung 214 wird zu dem negativen Eingang des Pufferverstärkers 204 rückgekoppelt.
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Die
Versatzspannung auf der Leitung 214 wird an den negativen
Einganganschluss jedes Rückkopplungsverstärkers 206a–206n geliefert.
Der positive Eingang jedes Rückkopplungsverstärkers 206a–206n ist
jeweils mit einem entsprechenden von Rückkopplungsleitungen 218a, 218b,
..., 218n von Grundelementen 250a–250n gekoppelt.
Der Ausgang jedes Rückkopplungsverstärkers 206a–206n ist jeweils
mit einer entsprechenden von FET-Treiberleitungen 216a, 216b,
..., 216n von Grundelementen 250a–250n gekoppelt.
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Abschnitte
eines Ausführungsbeispiels
eines Grundelements 250 des Druckkopfs 240 sind
allgemein in Block- und schematischer Diagrammform in 7 dargestellt.
Das Grundelement 250 umfasst N Abfeuerungswiderstände 248a, 248b,
..., 248n. Jeder Abfeuerungswiderstand 248 weist
einen ersten Anschluss auf, der mit einer Grundelement-Leistungsleitung 270 gekoppelt
ist. Das Grundelement 250 umfasst N Leistungs-FETs 252a, 252b,
..., 252n. Bei jedem Leistungs-FET 252 ist dessen
Source mit einer Grundelement-Masseleitung 272 gekoppelt und
dessen Drain mit einem zweiten Anschluss eines entsprechenden Abfeuerungswiderstands 248 gekoppelt.
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Eine
digitale Düsenabfeuerungsteuerung 220 weist
N Ausgänge
zum Steuern von N Paaren von Analogschaltern (223a, 224a),
(223b, 224b), ..., (223n, 224n)
auf. Zusätzlich
weist die Düsenabfeuerungssteuerung 220 einen
Aus-Ausgang auf, der, wenn er aktiviert ist, einen Schalter 222 steuert,
um alle Abfeuerungswiderstände 248 in
dem Grundelement 250 zu deaktivieren. Die N anderen Ausgänge der
Düsenabfeuerungssteuerung 220 werden
mit einer Digitalzustandsmaschine oder einer weiteren geeigneten
Logik betrieben, so dass höchstens
einer der N Ausgänge
zu einer bestimmten Zeit aktiv ist, so dass höchstens ein Schalterpaar (223, 224)
zu einer bestimmten Zeit eingeschaltet ist. Die Schalter 222, 223 und 224 können mit
leistungsfreien Niederimpedanz-FETs implementiert sein.
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Jeder
Schalter 223 ist zwischen ein Steuertor eines entsprechenden
Leistungs-FET 252 und die FET-Treiberleitung 216,
die als der Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 206 vorgesehen
ist, gekoppelt. Jeder Schalter 224 ist zwischen den zweiten Anschluss
eines entsprechenden Abfeuerungswiderstands 248 und die
Rückkopplungsleitung 218 gekoppelt,
die zu dem positiven Eingang des Rückkopplungsverstärkers 208 bereitgestellt
ist.
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So
ist in Betrieb, wenn die Düsenabfeuerungssteuerung 220 ein
Schalterpaar (223, 224) auswählt, um an zu sein, die FET-Treiberleitung 216 mit dem
Steuertor des entsprechenden ausgewählten Leistungs-FET 252 gekoppelt
und die Rückkopplungsleitung 218 ist
mit dem zweiten Anschluss des entsprechenden ausgewählten Abfeuerungswiderstands 248 und
mit dem Drain des ausgewählten Leistungs-FET 252 gekoppelt.
Diese Rückkopplungskonfiguration
zwischen dem ausgewählten Leistungs-FET 252 und
dem Rückkopplungsverstärker 206 liefert
die Versatzspannung 214 auf der Rückkopplungsleitung 218 an
den zweiten Anschluss des ausgewählten
Abfeuerungswider stands 248. Da bei dem ausgewählten Abfeuerungswiderstand 248 die
Grundelement-Leistungsleitung mit dessen erstem Eingang gekoppelt
ist, wird der ausgewählte
Abfeuerungswiderstand mit Energie versorgt und ein elektrischer
Strom wird durch den Abfeuerungswiderstand geleitet, um die Tinte
in einer entsprechenden ausgewählten
Verdampfungskammer zu erwärmen.
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Nur
ein Widerstand 248 innerhalb jedes Grundelements 250 kann
zu einer bestimmten Zeit mit Energie versorgt werden. Bei einem
mit Energie versorgten Abfeuerungswiderstand 248 in einem
bestimmten Grundelement 250 ist die Versatzspannung mit
dessen Niedrigseite anstelle der internen Leistungsmasse 296 gekoppelt
und der interne Vpp-Leistungsversorgungspfad 292 ist mit
dessen Hochseite gekoppelt. Da die Hochseite des mit Energie versorgten
Abfeuerungswiderstands 248 mit dem internen Vpp-Leistungsversorgungspfad 292 gekoppelt
ist, weist der mit Energie versorgte Abfeuerungswiderstand 248 eine
konstante Spannung über
sich auf, die gleich einer Differenz der Vpp-Spannung und der programmierten
Versatzspannung ist, selbst wenn die Vpp-Spannung absackt. Dieses Verfolgen einer Vpp-Spannungsbewegung
führt dazu,
dass eine im Wesentlichen konstante Leistung an die mit Energie versorgt
Abfeuerungswiderstände 248 in
dem Druckkopf 240 geliefert wird.
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Der
lineare Leistungsregler 100/200 des Druckkopfs 40/240 gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
eine feste angelegte Leistung zu den mit Energie versorgten Abfeuerungswiderständen 48/248 und
eine feste Dauer, für
die die angelegte Leistung an die mit Energie versorgten Abfeuerungswiderstände 48/248 angelegt
wird. Auf diese Weise wird die Menge an Leistung, die an die Abfeuerungswiderstände geliefert
wird, auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel gehalten, selbst
wenn nur einige Abfeuerungswiderstände zu einer bestimmten Zeit
mit Energie versorgt werden. Die reduzierte Leistungsvariation erhöht die Abfeuerungswiderstandslebensdauer,
was dadurch eine längere
Lebensdauer für den
Druckkopf 40/240 gemäß der vorliegenden Erfindung
ergibt.
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Obwohl
spezifische Ausführungsbeispiele hierin
zu Zwecken einer Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
dargestellt und beschrieben wurden, wird für durchschnittliche Fachleute
auf dem Gebiet zu erkennen sein, dass eine breite Vielzahl alternativer
und/oder äquivalenter
Implementierungen, von denen vermutet wird, dass sie die gleichen
Zwecke erzielen, anstelle der gezeigten und beschriebenen spezifischen
Ausführungsbeispiele
eingesetzt werden könnte,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Fachleute auf dem Gebiet der Chemie, Mechanik, Elektromechanik,
Elektrik und Computertechnik werden ohne Weiteres erkennen, dass
die vorliegende Erfindung in einer sehr breiten Vielzahl von Ausführungsbeispielen
implementiert sein könnte.
Diese Anmeldung soll mögliche
Anpassungen oder Variationen der hierin erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiele abdecken.
Deshalb ist explizit beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch
die Ansprüche
eingeschränkt sein
soll.