DE69333758T2

DE69333758T2 - Druckkopf mit verminderten Verbindungen zu einem Drucker

Info

Publication number: DE69333758T2
Application number: DE69333758T
Authority: DE
Inventors: Michael B. Saunders; Andre Poway Garcia; Rajeev Badyal; James R. Hulings; Dana S. Seccombe
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: SG47435A1; DE69333758D1; US5541629A; JPH06198869A; EP0592221B1; EP0592221A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein thermisches Tintenstrahldrucken. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf einen neuartigen Druckkopfentwurf zum Erhöhen der Anzahl von Tintenstrahldüsen an dem Druckkopf, während die Anzahl von elektrischen Verbindungen zwischen dem Drucker und dem Druckkopf minimiert wird. Der Begriff „Druckkopf", wie derselbe hier verwendet wird, umfasst eine Tintenquelle sowie einen Tintentropfenerzeugungsmechanismus, der an der Quelle angebracht ist, und ist auch als Kassette oder Stift bekannt.
Druckqualität und Durchsatz sind wichtige Zielsetzungen bei dem Entwurf von thermischen Tintenstrahldruckern. Die Druckqualität ist unter anderem abhängig von dem Abstand zwischen den Tintenstrahldüsen an dem Druckkopf. Eine höhere Druckqualität erzeugt eine klarere Ausgabe und mehr Farben durch ein besseres Zittern (Dithern). Der Durchsatz ist abhängig von der Breite des gedruckten Bandes. Je breiter das Band, desto weniger Durchgänge muss der Druckkopf durchführen, um eine Seite zu drucken.
Diese beiden Ziele können durch ein Erhöhen der Anzahl von Tintenstrahldüsen an dem Druckkopf erreicht werden. Durch ein Platzieren der Düsen näher beieinander kann die Druckqualität verbessert werden. Durch ein Platzieren von mehr Düsen an dem Druckkopf wird die Breite des Druckbandes erhöht. Ein Hinzufügen von Düsen erfordert jedoch ein Hinzufügen von zugeordneten Treibern, die Heizwiderstände, eine Steuerlogik und Leistungs- und Steuerverbindungen aufweisen. Diese Verbindungen sind flexible Drähte oder gleichwertige Leiter, die die Treiber an dem Druckkopf elektrisch mit einer Druckkopfschnittstellenschaltungsanordnung in dem Drucker verbinden. Sie können in einem Bandkabel enthalten sein, das an einem Ende mit einer Steuerschaltungsanordnung in dem Drucker und an dem anderen Ende mit einer Treiberschaltungsanordnung an dem Druckkopf verbunden ist.
Verbindungen sind eine beträchtliche Kostenquelle beim Druckerentwurf, und sie hinzuzufügen, um die Anzahl von Treibern zu erhöhen, lässt die Kosten steigen. Verbindungen beeinträchtigen auch die Zuverlässigkeit des Druckers, wobei mehr Verbindungen die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass der Drucker ausfällt. In dem Maße, in dem die Anzahl von Treibern an einem Druckkopf im Laufe der Jahre zugenommen hat, wurden somit Versuche unternommen, die Anzahl von Verbindungen pro Treiber zu verringern. Ein Lösungsansatz, dem derzeit nachgegangen wird, nennt sich „Integrierter-Treiberkopf-" oder IDH-Multiplexen. Bei IDH sind die Treiber in Gruppen aufgeteilt, die als Grundelemente bekannt sind. Jedes Grundelement weist seine eigene Leistungsversorgungsverbindung („Grundelementauswahl") und Rückverbindung („Grundelementrückkehr") auf. Zusätzlich wird eine Anzahl von Steuerleitungen verwendet, um bestimmte Treiber freizugeben. Diese Steuer- oder Adressleitungen werden von allen Grundelementen gemeinschaftlich verwendet. Dieser Lösungsansatz kann als eine XY-Matrix betrachtet werden, bei der X die Anzahl von Grundelementen (Zeilen) und Y die Anzahl von Treibern pro Grundelement (Spalten) ist. Die Energieversorgung („Abfeuern") jedes Treiberwiderstands wird durch eine Grundelementauswahl und durch einen Transistor, wie z. B. einen MOSFET, gesteuert, der als ein Schalter fungiert, der in Reihe mit jedem Widerstand geschaltet ist. Durch ein Einschalten von ein oder mehr Grundelementauswahlen (X1, X3 usw.) und ein Treiben des zugeordneten Gatters des Transistors (z. B. Y2) können mehrere Heizwiderstände gleichzeitig abgefeuert werden. Die Anzahl von Verbindungen, die für eine derartige Matrix benötigt werden, ist geringer als eine pro Treiber. Dies ist beträchtlich weniger als bei einem Direkttreiberlösungsansatz, bei dem jeder Treiber seine eigene Grundele mentauswahl aufweist und eine Grundelement-Gemeinsam-Verbindung gemeinschaftlich mit den anderen Treibern verwendet.
Der Matrixlösungsansatz beim IDH-Multiplexen bietet eine Verbesserung gegenüber dem Direkttreiberlösungsansatz. Wie derzeit erwogen, weist der Matrixlösungsansatz jedoch seine Nachteile auf. Die Grundelementauswahlverbindung für jedes Grundelement muss durch eine Schaltleistungsversorgung getrieben werden, die rasch zwischen An- und Aus-Zuständen schalten kann. Derartige Versorgungen sind teurer und neigen eher zu einem Ausfall als konstante, d. h. statische, Leistungsversorgungen. Außerdem ist die Anzahl von Verbindungen bei einer derartigen Matrix immer noch groß, in der Größenordnung von 3√n, wobei n die Anzahl der Treiber ist. Somit führt ein erhebliches Erhöhen der Anzahl von Treibern sogar bei der Matrix immer noch zu einer unerwünschten Erhöhung der Anzahl von Verbindungen.
Die US-A-5006864 beschreibt einen thermischen Tintenstrahldruckkopf, der eine Mehrzahl von Widerstandsheizelementen aufweist, von denen jedes einem entsprechenden Schalter in Form eines bipolaren Transistors zugeordnet ist. Leistung wird dem Druckkopf durch zwei Leistungsschienen geliefert, wobei die Hochspannungsschiene direkt mit jedem Widerstandsheizelement verbunden ist, wohingegen die Niederspannungsleistungsschiene indirekt über einen von mehreren Feldeffekttransistoren mit jedem der bipolaren Transistoren verbunden ist.
Die EP-A-0405574 beschreibt eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die eine integrierte Schaltung umfasst, die einstückig an dem Aufzeichnungskopf befestigt ist. Der Aufzeichnungskopf weist ein Array von Widerstandsheizelementen auf, von denen jedes in Reihe mit einem entsprechenden bipolaren Transistor geschaltet ist, der als ein Schalter fungiert. Auswahlsignale, die in der integrierten Schaltung abgeleitet werden, werden den bipolaren Transis toren geliefert, um gewünschte Widerstandsheizelemente zur Energieversorgung auszuwählen.
Es wäre erwünscht, die Anzahl von Tintenstrahldüsen an einem Druckkopf ohne ein Erhöhen der Anzahl von Verbindungen zwischen dem Druckkopf und dem Drucker zu erhöhen.
Es wäre ferner erwünscht, die Anzahl von Druckerverbindungen, die pro Treiber an dem Druckkopf benötigt werden, zu minimieren.
Es wäre ferner erwünscht, die Kosten oder Komplexität einer Druckersteuerschaltungsanordnung durch ein Verschieben von Steuerfunktionen von dem Drucker zu dem Druckkopf zu reduzieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein thermischer Tintenstrahldruckkopf geliefert, wie derselbe in Anspruch 1 definiert ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum selektiven Versorgen von Heizwiderständen mit Energie geliefert, wie es in Anspruch 5 definiert ist.
Die vorhergehenden und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen, wie dieselben in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das einen herkömmlichen Drucker und Druckkopf und die Verbindungen zwischen denselben zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Treibermatrix bei dem Druckkopf von 1.
3 ist ein Blockdiagramm einer Druckkopftreiberschaltungsanordnung gemäß der Erfindung.
4A und 4B sind Diagramme von möglichen Treibern zur Verwen dung bei der Treiberschaltungsanordnung von 3.
5 ist ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Energiesteuerungsschaltung, die bei dem Treiberentwurf von 4B gezeigt ist.
6 ist ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Adresserzeugungsvorrichtung, die in 3 gezeigt ist.
7 ist ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels des Druckfreigaberegisters, das in 3 gezeigt ist.
8 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Druckkopftreiberschaltungsanordnung, das einen Pulsbreitenmodulations- (PWM-) Wandler umfasst.
9 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Druckkopftreiberschaltungsanordnung, das eine Grauwertmodulation umfasst.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Druckkopfschnittstellenschaltungsanordnung 10 mit einem Tintenstrahldrucker 12 und einem IDH-Tintenstrahldruckkopf 14. Druckbefehle werden von der Schnittstellenschaltungsanordnung 10, die einen herkömmlichen Entwurf aufweist, durch mehrere Verbindungen 18 an eine Treiberschaltungsanordnung an dem Druckkopf 14 übertragen. Diese Verbindungen 18 umfassen Grundelementauswahlen, Grundelement-Gemeinsam-Verbindungen und Steuerverbindungen. Die Verbindungen 18 sind durch verschiedene Verbindungsanschlussflächen wirksam mit der Treiberschaltungsanordnung an dem Druckkopf 14 verbunden zum Steuern der Energieversorgung von Heizwiderständen.
2 veranschaulicht eine Treibermatrix (rechteckiges Array) in der Treiberschaltungsanordnung 16 an dem Druckkopf 14 zum Auswählen, welche Treiber ansprechend auf Druckbefehle von dem Drucker abzufeuern sind. Obwohl die Matrix hinsichtlich Zeilen und Spalten beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, dass diese Begriffe keine physischen Beschränkungen der Anordnung der Treiber innerhalb der Matrix oder an dem Druckkopf implizieren sollen. Treiber können in einer beliebigen Weise angeordnet sein, solange dieselben in der Matrix durch zwei Freigabesignale in dem Druckbefehl identifiziert werden können. Jeder Treiber weist allgemein einen Heizwiderstand (R_D) 20, eine Schaltvorrichtung 22, eine Grundelementauswahl 24, eine Grundelement-Gemeinsam-Verbindung 26 und eine Steuerverbindung 28 auf (parasitäre Widerstände (R_P) sind ebenfalls gezeigt). Die Schaltvorrichtung 22 ist mit dem Widerstand 20 zwischen der Grundelementauswahl 24 und der Grundelement-Gemeinsam-Verbindung 26 in Reihe geschaltet. Die Steuerverbindung 28 ist auch mit der Schaltvorrichtung 22 verbunden zum Umschalten der Vorrichtung 22 zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht leitfähigen Zustand. In dem leitfähigen Zustand schließt die Vorrichtung 22 eine Schaltung von der Grundelementauswahl 24 durch den Wider stand 20 zu der Grundelement-Gemeinsam-Verbindung 26, um den Heizwiderstand mit Energie zu versorgen.
Jede Zeile von Treibern in der Matrix ist ein Grundelement und kann selektiv dadurch abgefeuert werden, dass die zugeordnete Primitivauswahl- („Leistungs"-) Verbindung 24, wie z. B. PS1 für die oberste in 2 gezeigte Zeile, mit Leistung versorgt wird. Um eine gleichmäßige Energie pro Heizwiderstand 20 zu liefern, sind die parasitären Widerstände R_P der Primitivauswahl- und der Gemeinsam-Verbindung sorgfältig ausgeglichen, wie es gezeigt ist, und es wird immer nur ein Widerstand 20 pro Grundelement mit Energie versorgt. Es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Grundelementauswahlen gleichzeitig freigegeben sein. Jede freigegebene Grundelementauswahl 24, wie z. B. PS1, PS2 usw., liefert somit sowohl Leistung als auch eines der Freigabesignale an die Treiberschaltungsanordnung 16. Das andere Freigabesignal für die Treibermatrix ist ein Adresssignal, das durch jede Steuerverbindung 28, wie z. B. A1, A2 usw., geliefert wird, von denen bevorzugt immer nur eine aktiv ist. Jede Steuerverbindung 28 ist mit allen Schaltvorrichtungen 22 in einer Matrixspalte verbunden, so dass alle derartigen Schaltvorrichtungen leitfähig sind, wenn die Verbindung freigegeben oder „aktiv" ist, d. h. bei einem Spannungspegel, der die Schaltvorrichtungen 22 anschaltet. Wenn eine Primitivauswahlverbindung 24 und eine Steuerverbindung 28 für einen Heizwiderstand R_D 20 beide gleichzeitig aktiv sind, wird dieser Widerstand 20 mit Energie versorgt. Alternativ dazu könnte jede Matrixspalte ein Grundelement oder eine andere definierte Gruppe von Treibern sein, und jede Zeile könnte eine Spalte oder eine andere definierte Gruppe von Treibern sein, die mit einer einzigen Steuerverbindung 28 verbunden sind. „Matrix", wie hier verwendet, bezieht sich auf eine elektrische, nicht auf eine physische Beziehung.
Die Verbindungen zum Steuern der Druckkopftreiberschaltungsanordnung von 2 umfassen getrennte Grundelement auswahl- und Grundelement-Gemeinsam-Verbindungen für jedes Grundelement und getrennte Steuerverbindungen für jede Matrixspalte. Eine typische Treibermatrix weist ein Array von 8 Grundelementen und 13 Spalten auf, was 29 Verbindungen erfordert. Ein Erhöhen der Anzahl von Treibern auf 300 mit einer ähnlichen Matrix würde die Anzahl von Verbindungen nur auf 49 erhöhen.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Druckkopftreiberschaltungsanordnung 30 zum Minimieren der Anzahl von Verbindungen 24, 26 und 28. Eine Grundelementauswahlverbindung 24 und eine Gemeinsam-Verbindung 26 liefern eine konstante Leistung an ein Array 32 von Treibern 31. „Array" bezieht sich, wie es hier verwendet wird, wie Matrix auf eine elektrische, nicht auf eine physische Beziehung. Mindestens jeweils eine der Verbindungen 24 und 26 wird für das gesamte Array von Treibern benötigt, vorausgesetzt, dass die parasitären Widerstände R_P in dem Array 32 insgesamt ausgeglichen sind. Da es schwierig sein kann, ein derartiges Ausgleichen in der Praxis zu erreichen, kann es erwünscht sein, dass das Array 32 in Grundelemente aufgeteilt ist, jedes mit Verbindungen 24, 26, die auf die in 2 gezeigte Weise verbunden sind. Alternativ dazu kann eine Energiesteuerungsschaltung in der Treiberschaltungsanordnung 30 enthalten sein, wie es noch erörtert wird.
Die Steuerverbindung 28 liefert einen Druckbefehl von der Druckerschnittstellenschaltungsanordnung 10 an die Treiberschaltungsanordnung 30. Der Druckbefehl umfasst ein Adresserzeugungssignal, wie z. B. ein Taktsignal, und ein Druckfreigabesignal. Diese beiden Signale sind unter Verwendung bekannter Datenkomprimierungstechniken in einem Signal an einer einzigen Verbindung kombiniert, wie es noch beschrieben wird. Die beiden Signale werden an unterschiedliche Komponenten der Schaltungsanordnung 30 geleitet zum Auswählen von ein oder mehr Treibern 31 aus einem Treiberarray 32, das n mal m Treiber aufweist.
Eine dieser Komponenten ist ein Adressgenerator 34, der den Druckbefehl empfängt und ansprechend darauf Adresssignale für die Treiber 31 des Arrays 32 erzeugt. Der Adressgenerator 34 weist einen Eingang zum Empfangen des Adresserzeugungssignals und eine Mehrzahl von Adressleitungen als Ausgänge zum Senden von Adresssignalen an die Treiber des Arrays 32 auf. Bevorzugt ist immer nur eine der Adressleitungen aktiv, obwohl es möglich sein kann, dass der Generator 34 gleichzeitige Adresssignale erzeugt, falls dies gewünscht wird. Jede dieser Leitungen ist mit einer Zeile von Treibern in dem Array 32 derart verbunden, dass jeder Treiber in der Zeile die Adresse empfängt. Bei dem Adressgenerator 34 kann es sich um eine Zustandsmaschine, ein Ringschieberegister oder eine andere gleichwertige Vorrichtung handeln, die ein Adresserzeugungssignal empfangen und ansprechend darauf mehrere Adresssignale erzeugen kann. 6 zeigt ein Schieberegisterausführungsbeispiel eines derartigen Generators 34, der eine Anzahl von D-Flip-Flops 36 aufweist, die von Ausgang zu Eingang verbunden sind. Das Adresserzeugungssignal ist bei diesem Beispiel ein Taktsignal 37 in dem Druckbefehl, das an einen Takteingang an jedem der Flip-Flops 36 angelegt wird. Die Ausgänge des Generators 34, A(1), A(2), ..., A(n), sind einzeln in sequentieller Reihenfolge aktiv. Ein Rücksetzeingang kann auch bereitgestellt sein zum Empfangen eines Rücksetzsignals 38 von dem Drucker. Eine Rücksetzung des Generators 34 auf einen Anfangszustand kann beim Einschalten des Druckers oder zu anderen geeigneten Zeitpunkten in dem Druckprozess erwünscht sein.
Um auf 3 zurückzukommen, ist eine weitere der Komponenten der Treiberschaltungsanordnung 30 zum Auswählen eines abzufeuernden Treibers 31 eine Drucksteuerungsvorrichtung, wie z. B. ein Druckfreigabedatenregister 40. Das Register 40 empfängt den Druckbefehl und erzeugt ansprechend darauf ein oder mehr Druckfreigabesignale. Die Funktion dieser Druckfreigabesignale ist analog zu der Freigabefunktion, die durch die Grundelementauswahlverbindungen 24, 26 bei dem Ausführungsbeispiel von 2 geliefert wird. Im Einzelnen wandelt das Register 40 einen seriellen Strom von Druckfreigabesignalen, den dasselbe von dem Drucker 12 empfängt, in ein Format zum gleichzeitigen Anlegen der Druckfreigabesignale an eine oder mehr Spalten von Treibern in dem Array 32 um. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Registers 40 in Form eines Seriell-zu-Parallel-Schieberegisters, das eine Zeile von verbundenen D-Flip-Flops 42 aufweist. Die Druckbefehldaten werden seriell an den D-Eingang des ersten Flip-Flops angelegt und zu dem Ausgang des m-ten Flip-Flops durchgetaktet, der der m-ten Spalte in dem Array 32 entspricht. Die Ausgänge der Flip-Flops 42 sind parallel bereitgestellt. Bei einem Taktsignal zum Takten der D-Flip-Flops 42 kann es sich um das gleiche Taktsignal handeln, das das Adresserzeugungssignal für den Adressgenerator 34 bildet, oder es kann sich um ein getrenntes Signal handeln.
Die Treiber D1,1 bis Dn,n können auf eine Anzahl von Weisen aufgebaut sein. Ein bevorzugter Entwurf ist in 4A gezeigt, wo jeder Treiber 31 einen Heizwiderstand 44, eine zugeordnete Schaltvorrichtung 46, wie z. B. einen MOSFET, in Reihe mit dem Widerstand und ein logisches Gatter 48, wie z. B. ein Zwei-Eingang-UND-Gatter, das zum Steuern der Schaltvorrichtung 46 geschaltet ist, aufweist. Der Widerstand 44 und die Schaltvorrichtung 46 sind wirksam zwischen eine Leistungsverbindung 24 und eine Gemeinsam-Verbindung 26 geschaltet. Die Eingangssignale an das Gatter 48 sind ein Adresssignal von dem Generator 34, wie z. B. ein Signal Ax (wobei x die x-te Zeile des Arrays 32 anzeigt), und ein Druckfreigabesignal PEy von dem Register 40 (wobei y die y-te Spalte des Arrays 32 darstellt). Die Schaltvorrichtung 46 wird durch die Anwesenheit oder Abwesenheit dieser zwei Signale an dem Logikgatter 48 zwischen einem leitfähigen und einem nichtleitfähigen Zustand getrieben. Somit versorgt die Schaltvorrichtung 46 ansprechend auf einen Druckbefehl von dem Drucker 12, einen bestimmten Treiber abzufeuern, den zugeordneten Heizwiderstand 44 mit Energie, indem ermöglicht wird, dass ein Strom von der Leistungsverbindung 24 durch den Widerstand zu der Gemeinsam-Verbindung 26 fließt.
Natürlich werden Fachleute erkennen, dass eine Anzahl von gleichwertigen Vorrichtungen die im Vorhergehenden beschriebenen Komponenten ersetzen könnten. Zum Beispiel wird bei diesem bestimmten Ausführungsbeispiel eine Schaltung durch den Heizwiderstand 44 geschlossen, wenn die Schaltvorrichtung 46 in einen leitfähigen Zustand geschaltet wird. Alternative Anordnungen, wie z. B. ein Schalten der Vorrichtung 46 in einen nichtleitfähigen Zustand, sind möglich.
Treiberschaltungsanordnung mit Energiesteuerung
Die Anzahl von Leistungsverbindungen 24, 26 kann auf ein Minimum reduziert werden, wenn die Abfeuerenergie pro Widerstand ohne die Verwendung von Grundelementen in dem Array 32 angeglichen werden kann. Im Idealfall könnten die Leistungsverbindungen auf eine Leistungsverbindung 24 und eine Gemeinsam-Verbindung 26 reduziert werden. Diese Anordnung würde es ermöglichen, dass mehr als ein Treiber pro Zeile in dem Array 32 von 3 abgefeuert wird, falls dies gewünscht wird.
Um dies zu ermöglichen, wird ein Mechanismus zum Steuern der Energie, die jedem Heizwiderstand 44 geliefert wird, bereitgestellt. 4B zeigt ein Beispiel eines derartigen Mechanismus in Form einer Energiesteuerungsschaltung 50. Die Schaltung 50 überwacht die Spannung über jeden Heizwiderstand 44 und vergleicht die überwachte Spannung mit einer Referenzspannung. Die Ausgabe dieses Vergleichs steuert die Stärke des Treibersignals, das an das Gatter der Schaltvorrichtung 46 angelegt wird, so dass der Schalter getrieben wird, um ausreichend zu leiten, um die gewünschte Spannung über den Widerstand 44 zu erreichen. Eine Form einer Schaltung 50 ist in 5 veranschaulicht. Ein Instrumentverstärker 52 misst den Spannungsabfall über den Widerstand 44. Die Höhe dieser Spannung wird an einem Komparator 54 mit einer Referenzspannung REF verglichen, die die gleiche Referenzspannung für jeden Heizwiderstand 44 in dem Array 32 ist. Das Ausgangssignal des Komparators 54 wird an eine Pegelschiebeschaltung 56 angelegt, die den Pegel der Spannung, die an das Gatter der Schaltvorrichtung 46 angelegt ist, in eine geeignete Richtung verschiebt. Die Schaltung 50 und mehrere Äquivalente sind in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,083,137 der gleichen Anmelderin genauer gezeigt und beschrieben.
Treiberschaltungsanordnung mit Datendecodierung und -komprimierung
8 ist eine Teilansicht des Ausführungsbeispiels in 3, bei dem ein Datenwandler 58 zwischen die Verbindungen von dem Drucker 12 und der Treiberschaltungsanordnung 30 platziert ist. Der Datenwandler 58 decodiert ein codiertes elektrisches Signal und, falls die Daten auch komprimiert wurden, dekomprimiert derselbe auch die Daten. Ein beliebiges einer Anzahl von Codierschemata kann verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Pulscodemodulation, eine Pulsbreitenmodulation, eine lauflängenbegrenzte Codierung und ein Zeitteilungsmultiplexen. Durch die Verwendung eines derartigen Schemas wird der Druckbefehl auf einer einzigen Verbindung übertragen. Der Datenwandler 58 von herkömmlichem Entwurf wandelt den Druckbefehl in das Druckfreigabesignal und das Adresserzeugungssignal um.
Treiberschaltungsanordnung mit Grauwertmodulation
Die Intensität der Tinte (mehrfarbig oder schwarz), die durch den Drucker 12 gedruckt wird, hängt von dem Tinten tropfenvolumen und der Tropfengeschwindigkeit ab. Diese Intensität kann durch ein Variieren der Steuerspannung, die an das Gatter der Schaltvorrichtung 46 (oder, in 2, der Schaltvorrichtung 22) angelegt wird, skaliert werden. Diese Spannung steuert die Energiemenge, die durch die Leistungsverbindungen 24 und 26 an den Heizwiderstand geliefert wird, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist. Ein Lösungsansatz zum Liefern eines derartigen Grauwertdruckens ist in 9 gezeigt.
Eine Anzahl von Analogspannungspegeln GL1, ..., GLn wird durch eine Spannungsreferenz an oder außerhalb des Druckkopfs erzeugt und wird als Signaleingaben an eine Auswahlvorrichtung, wie z. B. einen Multiplexer 60, geliefert, der mit dem Eingang jeder Schaltvorrichtung 46 verbunden ist. PE.LVL ist ein m-Bit-Bus (m = log₂n), der mit den Auswahleingängen des Multiplexers 60 verbunden ist und die Auswahl des Analogspannungspegels in dem Multiplexer steuert. Ax ist ein Adresssignal an einen Freigabeeingang des Multiplexers 60. Dieses Schema erfordert eine Gruppe von m Bits von Druckfreigabedaten für jede Zeile von Treibern in dem Array 32. Ein bestimmter Treiber feuert ab, wenn sein Adresssignal und sein PE.LVL-Bus beide aktiv sind. Die ausgewählte Analogspannung GL hängt von den Daten an dem PE.LVL-Druckfreigabebus ab.
Nachdem die Grundsätze der Erfindung mit Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel und mehrere Variationen dazu beschrieben und veranschaulicht wurden, sollten Fachleute ohne Weiteres erkennen, dass das Ausführungsbeispiel modifiziert werden kann, ohne von diesen Grundsätzen abzuweichen. Es wurde erkannt, dass die Grundsätze dieser Erfindung bei einer großen Vielzahl von gleichwertigen Ausführungsbeispielen angewendet werden können. Komponenten, wie z. B. die Logikgatter 48 und die Schaltvorrichtungen 46, können mit einer analogen oder softwarebasierten gleichwertigen Struktur ausgetauscht werden, wie z. B. Nachschlagtabellen, Vergleichsoperationen usw. Deshalb sollten die veranschaulichten Ausführungsbeispiele nur als Beispiele der bevorzugten Formen der Erfindung und nicht als Einschränkungen des Schutzbereichs der Erfindung betrachtet werden. Als die Erfindung werden alle Ausführungsbeispiele der Erfindung beansprucht, die in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

Ein thermischer Tintenstrahldruckkopf (14), der folgende Merkmale aufweist: eine Leistungsverbindung (24, 26); ein Array von Treibern (32), wobei jeder Treiber (31) folgende Merkmale aufweist: einen Heizwiderstand (44), der wirksam mit der Leistungsverbindung (24, 26) verbunden ist, zum Liefern thermischer Energie zur Tintentröpfchenerzeugung; und eine Schaltvorrichtung (46), um den Heizwiderstand (44) durch ein Verbinden des Heizwiderstands (44) mit der Leistungsverbindung (24, 26) mit Energie zu versorgen; wobei das Array von Treibern (32) auf ein Adresssignal (Ax) und ein Druckfreigabesignal (PEy) anspricht, so dass jedes Adresssignal (Ax) die Schaltvorrichtungen (46) einer jeweiligen einen aus einer ersten Mehrzahl von Gruppen von Treibern (32), in die das Treiberarray (32) aufgeteilt ist, adressiert, und jedes Druckfreigabesignal (PEy) die Schaltvorrichtungen (46) einer jeweiligen einen aus einer zweiten, unterschiedlichen Mehrzahl von Gruppen von Treibern (32), in die das Treiberarray (32) aufgeteilt ist, freigibt; eine Verbindungseinrichtung zum Empfangen eines Druckbefehls von einer Druckersteuerungs- und Schnittstellenschaltungsanordnung über ein flexibles Kabel (18), der in einem kombinierten Signal erste Druckbefehlda ten zum Erzeugen des Adresssignals (Ax) und zweite Druckbefehldaten umfasst, die die Gruppe von Schaltvorrichtungen anzeigen, die durch das Druckfreigabesignal (PEy) freigegeben werden sollen, wobei das kombinierte Signal auf einem einzigen Draht oder einem gleichwertigen Leiter des flexiblen Kabels (18) zu der Verbindungseinrichtung übertragen wird; und eine Einrichtung (34, 40, 58) zum Erzeugen eines Adresssignals (Ax) und eines Druckfreigabesignals (PEy) von dem kombinierten Signal, wie empfangen, und zum Liefern derselben zu dem Treiberarray (32) zum selektiven Adressieren und Freigeben von Gruppen von Schaltvorrichtungen (46), wodurch die Gruppen von Schaltvorrichtungen (46) gemäß dem Druckbefehl selektiv mit Energie versorgt werden.
Der Druckkopf (14) gemäß Anspruch 1, bei dem jede Schaltvorrichtung (46) in eine Schaltung (30) geschaltet ist, die einen jeweiligen Heizwiderstand (44), eine Leistungsverbindungsquelle (24) und einen Rückweg (26), um die Schaltung zu schließen, umfasst, wobei die Schaltvorrichtung (46) zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht leitfähigen Zustand schaltbar ist.
Der Druckkopf (14) gemäß Anspruch 1, der eine Energiesteuerungsschaltung (50) zum Steuern der Energie, die jedem Heizwiderstand (44) geliefert wird, umfasst.
Der Druckkopf (14) gemäß Anspruch 1, bei dem die Erzeugungseinrichtung (34, 40, 58) folgende Merkmale umfasst: einen Datenwandler (58) zum Empfangen des Druckbefehls und zum Umwandeln des Druckbefehls in die ersten Druckbefehldaten und die zweiten Druckbefehldaten; eine Adresserzeugungsvorrichtung (34) zum Erzeugen des Adresssignals (Ax) ansprechend auf die ersten Druckbefehldaten; und eine Drucksteuerungsvorrichtung (40) zum Erzeugen des Druckfreigabesignals (PEy) ansprechend auf die zweiten Druckbefehldaten und zum Anlegen des Druckfreigabesignals (PEy) an die Schaltvorrichtungen (46).
Ein Verfahren, um Heizwiderstände (44) in einem thermischen Tintenstrahldruckkopf (14) zum Liefern thermischer Energie zur Tintentröpfchenerzeugung selektiv mit Energie zu versorgen, wobei der Druckkopf (14) mit einem Drucker (12) verbunden ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen einer Leistungsverbindung (24, 26) mit dem Druckkopf (14); Verbinden einer Mehrzahl von Heizwiderständen (44) mit der Leistungsverbindung (24, 26); Bereitstellen einer Mehrzahl von Schaltvorrichtungen (46), wobei jede Schaltvorrichtung (46) der Mehrzahl von Schaltvorrichtungen (46) einem jeweiligen Heizwiderstand (44) zugeordnet ist und angeordnet ist, um denselben mit Leistung von der Leistungsverbindung (24, 26) selektiv mit Energie zu versorgen, wobei jede Schaltvorrichtung (46) zusammen mit ihrem zugeordneten Heizwiderstand (44) einen jeweiligen Treiber (31) definiert, wobei die Mehrzahl von Schaltvorrichtungen (36) und ihre zugeordneten Heizwiderstände (44) ein Array von Treibern (32) definieren; wobei das Array von Treibern (32) auf ein Adresssignal (Ax) und ein Druckfreigabesignal (PEy) anspricht, so dass jedes Adresssignal (Ax) die Schaltvorrichtungen (46) einer jeweiligen einen aus einer ersten Mehrzahl von Gruppen von Treibern (32), in die das Treiberarray (32) aufgeteilt ist, adressiert, und jedes Druckfreigabesignal (PEy) die Schaltvorrichtungen (46) einer jeweiligen einen aus einer zweiten, unterschiedlichen Mehrzahl von Gruppen von Treibern (32), in die das Treiberarray (32) aufgeteilt ist, freigibt; Koppeln eines Druckbefehls von einer Drucksteuerungs- und Schnittstellenschaltungsanordnung über ein flexibles Kabel (18) mit dem Druckkopf (14), wobei der Druckbefehl in einem kombinierten Signal erste Druckbefehldaten zum Erzeugen des Adresssignals (Ax) und zweite Druckbefehldaten umfasst, die die Gruppe von Schaltvorrichtungen anzeigen, die durch das Druckfreigabesignal (PEy) freigegeben werden sollen, wobei das kombinierte Signal auf einem einzigen Draht oder einem gleichwertigen Leiter des flexiblen Kabels (18) übertragen wird; Erzeugen eines Adresssignals (Ax) und eines Druckfreigabesignals (PEy) von dem kombinierten Signal, wie empfangen, und Liefern derselben zu dem Treiberarray (32) zum selektiven Adressieren und Freigeben von Gruppen von Schaltvorrichtungen (46) gemäß dem Druckbefehl.