DE60209084T2 - Integrierte Steuerung eines Stromversorgungssystems der wärmeerzeugenden Widerstände für eine Tintenstrahldruckkopfanordnung - Google Patents

Integrierte Steuerung eines Stromversorgungssystems der wärmeerzeugenden Widerstände für eine Tintenstrahldruckkopfanordnung Download PDF

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • 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.
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahldruckköpfe und insbesondere auf ein Steuern einer Leistungszufuhr zu Abfeuerungswiderständen in Tintenstrahldruckköpfen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • 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.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder Schalter einen Feldeffekttransistor (FET).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahldrucksystems darstellt.
  • 2 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht, die Abschnitte eines Ausführungsbeispiels eines Druckkopfchips in dem Drucksystem aus 1 darstellt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das Abschnitte eines Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahldruckkopfs, der Abfeuerungswiderstände aufweist, die zusammen in Grundelemente gruppiert sind, darstellt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 7 ist ein Block- und schematisches Diagramm, das Abschnitte eines Ausführungsbeispiels eines Grundelements des Tintenstrahldruckkopfs aus 6 darstellt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • Die Düsentreiberlogik und der -schaltungsaufbau 60 umfassen UND-Gatter 84a, 84b, ..., 84n, die die N Ausgaben aus den Adressdecodierern 82a82n empfangen. Die UND-Gatter 84a84n empfangen außerdem jeweils entsprechende der N Düsendatenbits von dem Pfad 64. Die UND-Gatter 84a84n empfangen jeweils außerdem den auf dem Pfad 68 bereitgestellten Feuerpuls. Die Ausgänge der UND-Gatter 84a84n sind jeweils mit entsprechenden Steuertoren von FETs 52a52n 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.
  • Bei jedem FET 52 ist dessen Source mit der Grundelement-Masseleitung 72 gekoppelt und sein Drain mit einem entsprechenden Abfeuerungswiderstand 48 gekoppelt. Abfeuerungswiderstände 48a48n sind jeweils zwischen die Grundelement-Leistungsleitung 70 und die Drains der entsprechenden FETs 52a52n gekoppelt.
  • 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.
  • 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.
  • Jedes der Grundelemente 50a50n umfasst eine entsprechende der Grundelement-Leistungsleitungen 70a70n, die direkt mit dem internen Vpp-Leistungsversorgungspfad 92 gekoppelt ist. Jedes der Grundelemente 50a50n umfasst eine entsprechende der Grundelement-Masseleitungen 72a72n, die nicht direkt mit der internen Leistungsmasse 96 gekoppelt ist. Vielmehr werden die Grundelement-Masseleitungen 72a72n mit dem linearen Leistungsregler 100 gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert.
  • 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 106a106n entspricht einem entsprechenden der Grundelemente 50a50n, wobei bei jedem Grundelement 50 nur ein Abfeuerungswiderstand 48 zu einer bestimmten Zeit mit Energie versorgt werden kann.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Versatzspannung auf der Leitung 114 wird an den negativen Eingangsanschluss jedes Rückkopplungsverstärkers 106a106n geliefert. Der positive Eingang jedes Rückkopplungsverstärkers 106a106n ist jeweils mit einer entsprechenden der Grundelement-Masseleitungen 72a72n gekoppelt. Der Ausgang jedes Rückkopplungsverstärkers 106a106n ist jeweils mit dem Tor eines entsprechenden FET 116a, 116b, ..., 116n gekoppelt.
  • Die Source jedes FET 116a116n ist mit der internen Leistungsmasse 96 gekoppelt. Das Drain jedes FET 116a116n ist jeweils mit einer entsprechenden der Grundelement-Masseleitungen 72a72n 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 250a250n umfasst eine entsprechende von Grundelement-Masseleitungen 272a, 272b, ..., 272n, die direkt mit der internen Leistungsmasse 296 gekoppelt ist.
  • 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 206a206n entspricht einem entsprechenden der Grundelemente 250a250n, wobei bei jedem Grundelement 250 zu einer bestimmten Zeit nur ein Abfeuerungswiderstand 248 mit Energie versorgt werden kann.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Versatzspannung auf der Leitung 214 wird an den negativen Einganganschluss jedes Rückkopplungsverstärkers 206a206n geliefert. Der positive Eingang jedes Rückkopplungsverstärkers 206a206n ist jeweils mit einem entsprechenden von Rückkopplungsleitungen 218a, 218b, ..., 218n von Grundelementen 250a250n gekoppelt. Der Ausgang jedes Rückkopplungsverstärkers 206a206n ist jeweils mit einer entsprechenden von FET-Treiberleitungen 216a, 216b, ..., 216n von Grundelementen 250a250n gekoppelt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. Ein Tintenstrahldruckkopf (40/240) mit folgenden Merkmalen: einem internen Leistungsversorgungspfad (92/292); mehreren Grundelementen (50/250), wobei jedes Grundelement folgende Merkmale umfasst: eine Gruppe von Düsen (13), eine entsprechende Gruppe von Abfeuerungswiderständen (48/248), und eine entsprechende Gruppe von Schaltern (52/223, 224, 252), die steuerbar ist, 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; und einem Leistungsregler (100/200), der eine Versatzspannung (114/214) aus der Spannung des internen Leistungsversorgungspfads bereitstellt und folgende Merkmale aufweist: einen Digital-Analog-Wandler (DAC) (102/202), der mit dem internen Leistungsversorgungspfad gekoppelt und konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Digitalversatzbefehl (108/208), der eine er wünschte Versatzspannung darstellt, von einem Prozessor (98) zu empfangen, um eine Analogversatzspannung (110/210) aus der Spannung des internen Leistungsversorgungspfads bereitzustellen, wobei die Analogversatzspannung (110/210) Veränderungen der Spannung des internen Leistungsversorgungspfads verfolgt, einen Pufferverstärker (104/204), der konfiguriert ist, um die Analogversatzspannung zu empfangen und eine gepufferte Versatzspannung (114/214) bereitzustellen, und eine Mehrzahl von Rückkopplungsverstärkern (106/206), wobei jeder Rückkopplungsverstärker einem der mehreren Grundelemente entspricht, wobei jeder Rückkopplungsverstärker die gepufferte Versatzspannung (114/214) empfängt und die Versatzspannung an sein entsprechendes Grundelement liefert.
  2. Der Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, wobei der Druckkopf ferner folgendes Merkmal aufweist: eine interne Leistungsmasse (96); wobei jeder Rückkopplungsverstärker einen ersten Eingang, der mit der gepufferten Versatzspannung gekoppelt ist, einen zweiten Eingang, der mit der Versatzspannung gekoppelt ist, die an das entsprechende Grundelement geliefert wird, und einen Ausgang umfasst; und wobei der Leistungsregler ferner folgendes Merkmal umfasst: mehrere Transistoren (116), wobei jeder Transistor eindeutig einem der Grundelemente zugeordnet und zwischen die interne Leistungsmasse und die Versatzspannung gekoppelt ist, die an das entsprechende Grundelement geliefert wird, und ein Tor aufweist, das mit dem Ausgang eines entsprechenden Rückkopplungsverstärker gekoppelt ist.
  3. Der Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, wobei der Druckkopf ferner folgendes Merkmal aufweist: eine interne Leistungsmasse (296); wobei jeder Rückkopplungsverstärker einen ersten Eingang, der mit der gepufferten Versatzspannung gekoppelt ist, einen zweiten Eingang, der mit einer Rückkopplungsleitung (218) gekoppelt ist, und einen Ausgang, der mit einer Treiberleitung (216) gekoppelt ist, umfasst; wobei jeder Abfeuerungswiderstand in einem Grundelement einen ersten Anschluss, der mit dem internen Leistungsversorgungspfad gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss umfasst; und wobei die Gruppe von Schaltern in jedem Grundelement Teilgruppen von Schaltern umfasst, wobei jede Teilgruppe von Schaltern einem Abfeuerungswiderstand entspricht und folgende Merkmale umfasst: einen Leistungstransistor (252), der zwischen den zweiten Anschluss des Abfeuerungswiderstands und die interne Leistungsmasse gekoppelt ist und ein Steuertor aufweist; einen ersten Schalter (223), der zwischen die Treiberleitung und das Steuertor des Leistungstransistors gekoppelt ist; und einen zweiten Schalter (224), der zwischen die Rückkopplungsleitung und den zweiten Anschluss des Abfeuerungswiderstands gekoppelt ist.
  4. Ein Verfahren zum Tintenstrahldrucken in einem Tintenstrahldruckkopf (40/240), mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines internen Leistungsversorgungspfads (92/292); Bereitstellen mehrerer Grundelemente (50/250), wobei jedes Grundelement folgende Merkmale umfasst: eine Gruppe von Düsen (13), eine entsprechende Gruppe von Abfeuerungswiderständen (48/248), und eine entsprechende Gruppe von Schaltern (52/233, 224, 252); Bereitstellen eines Leistungsreglers (100/200), wobei der Leistungsregler (100/200) eine Versatzspannung (114/214) aus der Spannung des internen Leistungsversorgungspfads bereitstellt und folgende Merkmale aufweist: einen Digital-Analog-Wandler (DAC) (102/202), der mit dem internen Leistungsversorgungspfad gekoppelt ist, und eine Mehrzahl von Rückkopplungsverstärkern (106/206), 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 das Abfeuern einer entsprechenden ausgewählten Düse bewirkt; Konfigurieren des DAC, um einen Digitalversatzbefehl (108/208) von einem Prozessor (98) zu empfangen; Bereitstellen, unter Verwendung des DAC (102/207), einer Analogversatzspannung (110/210) aus der Spannung des internen Leistungsversorgungspfads, wobei die Analogversatzspannung (110/210) Veränderungen an der Spannung des internen Leistungsversorgungspfads verfolgt; Puffern der Analogversatzspannung, um eine gepufferte Versatzspannung (114/214) bereitzustellen; und Empfangen, an jedem Rückkopplungsverstärker (106/206), der gepufferten Versatzspannung (114/214) und Bereitstellen der Versatzspannung an das entsprechende Grundelement (50/250) des Verstärkers (106/206).
  5. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, das ferner folgende Schritte aufweist: Bereitstellen einer internen Leistungsmasse (96); Koppeln eines ersten Eingangs jedes Rückkopplungsverstärkers mit der gepufferten Versatzspannung und eines zweiten Eingangs mit der Versatzspannung, die an sein entsprechendes Grundelement geliefert wird; Bereitstellen mehrerer Transistoren (116), wobei jeder Transistor eindeutig einem der Grundelemente zugeordnet und zwischen die interne Leistungsmasse und die Versatzspannung gekoppelt ist, die an das entsprechende Grundelement geliefert wird, und ein Tor aufweist, das mit dem Ausgang eines entsprechenden Rückkopplungsverstärkers gekoppelt ist.
  6. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, das ferner folgende Schritte aufweist: Bereitstellen einer internen Leistungsmasse (96); Koppeln eines ersten Eingangs jedes Rückkopplungsverstärkers mit der gepufferten Versatzspannung, eines zweiten Eingangs mit einer Rückkopplungsleitung (218) und eines ausgangs mit einer Treiberleitung (216); Koppeln eines ersten Anschlusses jedes Abfeuerungswiderstands mit dem internen Leistungsversorgungspfad; wobei das Bereitstellen der Gruppe von Schaltern, die in jedem Grundelement vorgesehen sind, ein Bereitstellen von Teilgruppen von Schaltern umfasst, wobei jede Teilgruppe von Schaltern einem Abfeuerungswiderstand entspricht und folgende Merkmale umfasst: einen Leistungstransistor (252), der zwischen einen zweiten Anschluss des Abfeuerungswiderstands und die interne Leistungsmasse gekoppelt ist und ein Steuertor aufweist; einen ersten Schalter (223), der zwischen die Treiberleitung und das Steuertor des Leistungstransistors gekoppelt ist; und einen zweiten Schalter (224), der zwischen die Rückkopplungsleitung und den zweiten Anschluss des Abfeuerungswiderstands gekoppelt ist.
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