DE19642565A1 - Auf einem Wagen angebrachte, gedruckte Schaltungsanordnung mit integriertem Stifttreiber und Leistungsschaltung - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldrucker und insbesondere auf Stiftsteuersysteme zum Betreiben von Tin­ tenstrahlstiften, die in Tintenstrahldruckern verwendet wer­ den.

Ein Tintenstrahldrucker ist ein Typ eines Nicht-Anschlag­ druckers, der Zeichen und andere Bilder durch das steuerbare Sprühen von Tintentropfen aus einem Druckkopf bildet. Ein herkömmlicher Typ eines Tintenstrahldruckkopfs besteht aus einer auswechselbaren Kassette oder einem Stift, die aus­ wechselbar an einem beweglichen Wagen befestigt ist. Der Stift stößt steuerbar flüssige Tinte durch mehrere Düsen in der Form von Tropfen auf, die sich über eine kleine Luft­ lücke bewegen und auf einem Aufzeichnungsmedium landen.

Tintentröpfchen werden durch ein lokalisiertes Erwärmen aus einzelnen Düsen ausgestoßen. Ein kleines Heizelement, typi­ scherweise in der Form eines thermischen Widerstands, ist an jeder Düse angeordnet. Ein elektrischer Strom wird durch das Element geleitet, um dasselbe aufzuheizen. Das erwärmte Ele­ ment verdampft ein sehr kleines Tintenvolumen, das durch die Düse ausgestoßen wird. Die Heizelemente sind üblicherweise auf einem einzelnen Siliziumwaferchip gebildet, was den Auf­ bau des auswechselbaren Stifts einfach und die Herstellung unaufwendig macht.

Eine Stifttreiberschaltung ist mit den Heizelementen gekop­ pelt, um die Energiepulse zum steuerbaren Aufbringen der Tintentropfen zu liefern. Der Stifttreiber spricht auf einen Zeichengenerator oder eine andere Bilderzeugungsschaltung an, um ausgewählte Düsen zu erregen, um das gewünschte Bild zu erzeugen. Energiepulse einer wirksamen Größe, um ein Aus­ stoßen eines Tintentropfens aus dem Stift zu bewirken, wer­ den als "Abschußpulse" bezeichnet.

Bei früheren Tintenstrahldruckern besaß ein auf einem Wagen befestigter Stift 30-50 Düsen. Der Stifttreiber war auf einer stationären gedruckten Schaltungsplatine (PCB; PCB = Printed Circuit Board) neben dem Wagenweg angeordnet. Ein flexibles Leiterbündel war zwischen die PCB und den Stift geschaltet, um eine Hin- und Her-Bewegung des Wagens zu er­ möglichen. Das Leiterbündel bestand aus einem einzelnen Lei­ ter, der zwischen dem Stifttreiber und ein entsprechendes Düsenheizelement geschaltet ist, und Leitern für Leistungs- und Masse-Signale. Der Stifttreiber übertrug Abschußpulse über die zugewiesenen Leiter, um das entsprechende Düsen­ heizelement zu aktivieren.

Die Implementierung mit einem einzelnen Leiter pro Düse war für Stifte mit einer kleinen Anzahl von Düsen (z. B. 30-50 Düsen) wirksam. Jedoch nahm mit der weiteren Entwicklung der Stifte die Anzahl von Düsen zu, um ein Drucken von 300-600 dpi (dpi = dots per inch = Punkte pro Inch) höherer Qualität zu ermöglichen. Beispielsweise weisen einige Stifte, die heute kommerziell erhältlich sind, etwa 300 Düsen auf. Als die Anzahl von Düsen zunahm, wurde der Lösungsansatz mit ei­ nem Leiter pro Düse aus einer Steuerperspektive bezüglich der Koordination oder bezüglich des physikalischen Zusammen­ baus der mehreren hundert Leiter in einem Druckergehäuse zu­ nehmend unhandlich.

Um die Anzahl von Leitern zu reduzieren, entwickelten Tin­ tenstrahldrucker-Hersteller Stifte mit einer Niederpegel-Lo­ gikschaltung, die in den Widerstands-Siliziumwafer inte­ griert ist. Abschußsignale in der Form von Zeilen- und Spal­ ten-Adressen wurden über ein kleineres Kabel zu dem Stift gesendet, wobei die Logikschaltung die Adressen verwendete, um die richtigen Düsen auszuwählen. Eine Kombination von 16 Zeilen- und 14-Spalten-Adressen könnte verwendet werden, um einen 300-Düsen-Stift zu treiben. Ein kleines Bandkabel mit nur 30-40 Leiterdrähten wurde verwendet, um die Adressen parallel von den Stifttreibern zu dem Stift zu übertragen, wodurch die Verkabelungsanforderungen zum Implementieren eines Druckers mit höherer Auflösung wesentlich reduziert wurden. Die Drucker HP Deskjet 850 und 1200 von der Hewlett-Packard Company sind beispielhafte Drucker, die sol­ che auf einer Logik basierenden Stifte aufweisen.

Auf einer Logik basierende Stifte sind relativ wenig aufwen­ dig herzustellen, da die Logikschaltung in dem gleichen Si­ liziumchip eingeschlossen ist, der verwendet wird, um die Heizwiderstände zu halten. Jedoch weist diese Implementie­ rung einen Nachteil dahingehend auf, daß die Steuerung und Zeitgebung der Abschußpulse, die von dem Stifttreiber über den Bandleiter zu dem beweglichen Stift übertragen werden, zunehmend schwierig werden, wenn die Abschußfrequenz zunimmt und wenn die Abschußanforderungen eine exaktere Steuerung der Abschußpulsenergie notwendig machen. Heutige Drucker drücken die Hüllkurve fortgesetzt für einen höheren Durch­ satz, was höheren Abschußraten und einer größeren Steuerung über die Energiepulse gleicht. Folglich ist eine zusätzliche Steuerschaltung auf der PCB enthalten, um sicherzustellen, daß die Steuerung und die Zeitgebung der Abschußpulssignale genau sind.

Um den Bedarf nach einer solchen Steuerpräzision zu reduzie­ ren, wurden einige jüngere Stifte eingeführt, bei denen eine größere Decodierintelligenz auf der Stift-IC (IC = Integra­ ted Circuit) plaziert ist. Die Druckdaten werden seriell über einen seriellen Leiter von dem Stifttreiber der statio­ nären PCB zu dem Stift gesendet. Eine Decodierschaltung, die in dem Stift enthalten ist, decodiert den seriellen Bitstrom in die entsprechenden Spalten- und Zeilen-Adressen, die dann zum Abschießen der ausgewählten Düsen der Auswahllogikschal­ tung zugeführt werden.

Obwohl dieser Stift den Betrieb vereinfacht und dabei hilft, Verzögerungs- und Zeitgebungs-Probleme bei den Abschußsig­ nalen zu reduzieren, ist es aufwendig, den resultierenden Stift herzustellen, da die hochentwickelteren ICs auf dem Stift erzeugt und implementiert werden müssen. Diese Stifte sind jedoch entworfen, um auswechselbar und/oder entsorgbar zu sein, um andere Herstellungsziele des Lieferns einer ef­ fizienten Möglichkeit, um verbrauchte Tintenvorräte wieder aufzufüllen, zu erfüllen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine auf einem Wagen befestigte gedruckte Schaltungsanordnung und ein Steuersystem für einen Tintenstrahldrucker zu schaffen, die einen vereinfachten und verbesserten Betrieb von Stiften mit einer großen Anzahl von Düsen ermöglichen, ohne die Her­ stellungskosten der auswechselbaren Stifte zu erhöhen.

Ein Stiftsteuersystem für einen Tintenstrahldrucker weist eine stationäre gedruckte Schaltungsanordnung (PCA), die auf dem Tintenstrahl-Druckerrahmen befestigt ist, und eine ge­ druckte Wagen-Schaltungsanordnung (PCA), die auf dem beweg­ lichen Wagen befestigt ist, auf. Ein serieller Leiter ver­ bindet die stationäre PCA mit der Wagen-PCA, um seriell Da­ ten-, Leistungs- und Masse-Signale von der stationären PCA zu der Wagen-PCA zu übertragen.

Die Wagen-PCA weist einen Stifttreiber auf, der verschaltet ist, um die Datensignale von der stationären PCA zu empfan­ gen. Der Stifttreiber wandelt die Datensignale in Düsenaus­ wahlsignale um, die wirksam sind, um zu bewirken, daß ein Stift Tinte aus ausgewählten Düsen ausstößt. Die Düsenaus­ wahlsignale werden über einen elektrischen Stiftverbinder, der eine elektrische Kopplung zu der Logikschaltung auf dem Stift herstellt, wenn der Stift in dem Wagen installiert ist, zu dem Stift übertragen.

Die Wagen-PCA weist ferner eine Leistungsregelungsschaltung und eine Temperatursteuerschaltung auf. Die Leistungsrege­ lungsschaltung regelt Leistungssignale, die von der statio­ nären PCA empfangen werden, auf verschiedene Spannungspegel, die durch die Wagen-PCA intern verwendet werden, um die Stiftdüsen auszuwählen und abzuschießen. Die Temperatursteu­ erschaltung bietet eine lokalisierte Steuerung der Stifttem­ peratur.

Durch das Implementieren des Stifttreibers und der Lei­ stungsregelungsschaltung auf der auf dem Wagen angeordneten PCA, werden die Abschußpulse lokal erzeugt und direkt zu dem Stift übertragen, im Gegensatz zu der Übertragung über einen langen Leiter. Dieser Entwurf beseitigt im wesentlichen die Probleme, die einer Hochpräzisionssteuerung der Abschußpulse zugeordnet sind, wenn dieselben von einer stationären PCB zu einem beweglichen Stift übertragen werden. Außerdem bietet das Steuersystem die Verwendung wenig aufwendiger Stifte, wodurch die Herstellungskosten vermieden werden, die der Produktion von hochintegrierten Stiften zugeordnet sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abschnitts ei­ nes Tintenstrahldruckers, die ein Steuersystem ge­ mäß einem Aspekt dieser Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Darstellung der elektrischen Schaltung von Ab­ schußwiderständen, die in einem Tintenstrahlstift verwendet sind; und

Fig. 3 ein Blockdiagramm des Steuersystems.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Druckmechanismusses eines Tintenstrahldruckers 10. Der Tintenstrahldrucker weist eine Druckwalze 12, eine Reziprokbewegungsanordnung 14 und ein Steuersystem 16 auf. Die Druckwalze 12 ist ein stationäres oder drehbares Element, das ein Aufzeichnungsmedium während des Druckens trägt. Die Reziprokbewegungsanordnung 14 weist einen Wagen 20 auf, der gleitfähig auf einem festen, längli­ chen Stab 22 befestigt ist, um sich bidirektional über die Druckwalze 12 zu bewegen. Die Reziprokbewegungsanordnung 14 weist ferner eine Antriebsunteranordnung (nicht gezeigt) auf, beispielsweise einen Schrittgeber- oder Gleichstrom-Mo­ tor, der mechanisch mit dem Wagen verbunden ist, der den Wa­ gen 20 entlang des Stabs 22 mechanisch rückwärts und vor­ wärts manövriert.

Die Reziprokbewegungsanordnung 14 weist einen oder mehrere Tintenstrahldruckköpfe auf, die auf dem Wagen 20 befestigt sind. Zwei Druckköpfe 30 und 32 sind zu Zwecken der Erklä­ rung dargestellt. Wenn sie an dem Wagen 20 befestigt sind, sind die Druckköpfe 30 und 32 benachbart, jedoch etwas beab­ standet von der Druckwalze 12 angeordnet. Ein Medienzufüh­ rungsmechanismus (nicht gezeigt), beispielsweise Reibungs­ rollen oder eine Zugvorrichtung-Zuführungsunteranordnung, ist verwendet, um das Druckmedium durch den Drucker und zwischen der Druckwalze 12 und den Druckköpfen 30, 32 wei­ terzubewegen. Der Wagen 20 führt die Druckköpfe 30, 32 in einer Reziprokbewegung über eine Druckoberfläche. Jeder Druckdurchlauf wird als "Druckband" bezeichnet.

Gemäß einem bekannten Aufbautyp sind die Druckköpfe 30, 32 als auswechselbare, entsorgbare Stifte implementiert, die entfernbar an dem Wagen 20 befestigt sind. Derartige Stifte weisen einen in denselben enthaltenen Tintenvorrat, ein Dü­ senmuster, das an der Stiftspitze gebildet ist, und eine integrierte Stift-Schaltung (IC) mit Heizelementen (d. h. Widerständen) und einer Auswahllogik für diese Elemente auf. Bei dieser Konfiguration formt jeder auswechselbare Stift im wesentlichen einen gesamten Druckkopf. Die Ausdrücke "Stift" und "Druckkopf", wie sie hierin verwendet werden, sind im wesentlichen austauschbar.

Der erste Stift 30 ist für ein einfarbiges Drucken, bei­ spielsweise schwarz, verwendet. Es ist ein Hochauflösungs­ stift (beispielsweise 600 dpi) mit einem beispielhaften Dü­ senmuster, das aus 300 Düsen besteht, die in zwei vertikalen Arrays von 150 Düsen angeordnet sind, welche relativ zuei­ nander um einen Versatz, der gleich einem halben Abstand von Düse zu Düse ist, gestaffelt sind. Der zweite Stift 32 ist ein Mehrfarbstift, der in der Lage ist, drei unterschiedli­ che Farben, beispielsweise Cyan, Magenta und Gelb, zu drucken. Der Stift 32 weist 64 Düsen für jede Farbe auf, was eine Gesamtzahl von 192 Düsen ergibt. Die Auflösung des Farbstifts 32 ist geringer als die des schwarzen Stifts 30, wobei eine beispielhafte Auflösung 300 dpi beträgt.

Fig. 2 zeigt eine elektrische Darstellung der Abschußwider­ stände in jeder Stift-IC 36. Die Abschußwiderstände sind in einem MxN-Matrixmuster angeordnet. Die Spalten von Wider­ ständen (die auch "Grundmuster" genannt werden) verwenden eine gemeinsame Leistungsleitung COL1, COL2, . . . COLN und eine gemeinsame Masseleitung GND1, GND2, . . ., GNDN gemein­ sam. Die Zeilen von Widerständen (die auch "Adressen" ge­ nannt werden) verwenden eine gemeinsame Steuer- oder Aus­ wahlleitung ROW1, ROW2, . . ., ROWM. Wenn eine Adreßleitung ausgewählt ist (beispielsweise ROW1) und eine Zeilenleitung stromführend ist (beispielsweise COL2), wird der Düsenwider­ stand an dem Schnittpunkt der Adreßleitung ROW1 und der Spaltenleitung COL2 abgeschossen. Der entsprechende Transi­ stor leitet Strom durch den Widerstand zwischen der strom­ führenden Zeilenleitung und Masse, um den Widerstand auf ei­ ne wirksame Temperatur zu erhöhen, was die Verdampfung und den Ausstoß eines Tintentropfens durch die entsprechende Dü­ se bewirkt.

Bei der dargestellten Implementierung mit zwei Stiften 30, 32 werden die gleichen Adreßleitungen ROW1, ROW2, . . . ROWM gemeinsam von beiden Stiften verwendet (obwohl ein Stift nicht so viele Adreßleitungen verwenden kann wie der ande­ re). Jeder Stift besitzt seine eigenen eindeutigen Spalten­ signalleitungen. Während eines Abschießens wird eine Adreß­ leitung und möglicherweise jede Spaltenleitung stromführend, um mehrere Düsen gleichzeitig abzuschießen.

Das Steuersystem 16 weist eine stationäre gedruckte Schal­ tungsanordnung (PCA) 40 auf, die an einer stationären Vor­ richtung des Tintenstrahldruckers 10 befestigt ist, bei­ spielsweise dem Rahmen oder dem Gehäuse. Das Steuersystem 16 weist ferner eine gedruckte Wagen-Schaltungsanordnung (PCA) 42 auf, die an dem Wagen 20 befestigt ist, und einen Leiter 44 auf, der die stationäre PCA 40 mit der Wagen-PCA 42 ver­ bindet. Die stationäre PCA 40 arbeitet als die Primärlogik oder das Motherboard und steuert alle nicht auf den Stift bezogenen Aspekte. Die Wagen-PCA 42 steuert alle auf den Stift bezogenen Aspekte.

Allgemein sendet die stationäre PCA 40 Daten-, Leistungs- und Masse-Signale zu der Wagen-PCA 42. Die Wagen-PCA 42 weist einen Eingangsverbinder auf, der eine Verbindung zu dem Leiterkabel 44 herstellt, um die Daten-, Leistungs- und Masse-Signale von der stationären PCA 40 zu empfangen. Die Wagen-PCA 42 weist ferner ein Paar von Stiftverbindern in der Form leitfähiger Kontakte auf, die eine elektrische Kopplung zu Kontaktanschlußflächen, die auf den Stiften 30 und 32 gebildet sind, herstellen. Die Kontaktanschlußflächen auf den auswechselbaren Stiften nehmen die Kontakte der Wa­ gen-PCA 42 in Eingriff, wenn die Stifte in den Wagen 20 ein­ gebaut sind.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm des Steuersystems 16. Die stationäre PCA 40 enthält eine I/O-Schaltung 50 (I/O = In­ put/Output = Eingabe/Ausgabe), um I/O-Aufgaben zu externen Geräten, beispielsweise einem Hostcomputer, zu handhaben. Die stationäre PCA 40 weist ferner eine Wagensteuerschaltung 52 zum Verwalten der Wagenposition und der Bewegungsrate, eine Mediensteuerschaltung 54 zum Steuern des Medienzufüh­ rungsmechanismusses und eine Bedienfeld-I/O-Schaltung 56 zum Aufnahmen von Benutzerschnittstellen-Funktionen für das Ta­ stenbedienfeld und die Anzeige des Druckers auf. Die statio­ näre PCA 40 weist ferner eine Daten/Steuer-Formatierschal­ tung 58 auf, die die Daten, die über die I/O-Schaltung 50 von dem Host empfangen werden, in einem seriellen Bitstrom formatiert, der über den Leiter 44 zu der Wagen-PCA 42 ge­ sendet wird.

Eine serielle Schnittstelle verwaltet die Kommunikation zwi­ schen der stationären PCA 40 und der Wagen-PCA 42. Die se­ rielle Schnittstelle ist bidirektional und umfaßt den se­ riellen Leiter 44. Die serielle Schnittstelle überträgt Ein­ stellungsinformationen, Zeilen/Spalten-Auswahldaten, Lei­ stungssignale und ein Massesignal von der stationären PCA 40 zu der Wagen-PCA 42. Die serielle Schnittstelle überträgt ferner Temperaturdaten und Statusinformationen von der Wa­ gen-PCA 42 zurück zu der stationären PCA 40.

Bei einer Implementierung ist die bidirektionale Schnitt­ stelle unter Verwendung von fünf Signalen realisiert: DIn1 (Dateneingabe 1), DIn2, Dout, DClk und DLoad. Alle Signale mit Ausnahme von DOUT sind Eingaben in die stationäre PCA 42. Die seriellen Eingangsdaten werden geteilt und über zwei physikalische Leiter übertragen, um die Taktrate und die elektromagnetische Strahlung zu senken. Die Signale werden gesteuert, um eine Störstrahlung (EMI) zu minimieren, wäh­ rend dieselben über ein langes flexibles Kabel 44 (bei­ spielsweise 40 cm) zwischen der stationären PCA 40 und der Wagen-PCA 42 übertragen werden.

Das erste Bit des seriellen Eingabewortes ist ein Adreßbit, das definiert, welcher Datentyp gesendet wird. Ein Wert ADIN = 0 bedeutet, daß Druckdaten gesendet werden, während ein Wert ADIN = 1 bedeutet, daß Einstellungsdaten gesendet wer­ den. Die zwei unterschiedlichen Eingabeworte können in einer beliebigen Reihenfolge gesendet werden. Daten, die von jedem der Eingabetypen geschrieben werden, werden in der Wagen-PCA 42 zwischengespeichert, bis sie überschrieben oder gelöscht werden. Die folgende Tabelle 1 zeigt ein Beispiel eines Sat­ zes von Eingabebitzuweisungen in der Reihenfolge ihrer Über­ tragung.

Tabelle 1

serielle Eingabebitzuweisungen

Die Wagen-PCA 42 weist eine serielle digitale Schaltung 60 auf, die den seriellen Datenstrom von dem Kabel 44 empfängt, die Daten zwischenspeichert und den seriellen Strom für eine sehr schnelle Verwendung intern in der Wagen-PCA in ein pa­ ralleles Format umwandelt. Die Druckdaten werden gesendet, wenn ADIN = 0, und schließen die Bits für die Auswahl der Spalten und Zeilen von Abschußwiderständen, die betrieben werden sollen, ein. Die serielle digitale Schaltung 60 sen­ det diese Druckdaten zu Zeilen- und Spalten-Treibern 62, 64, die die entsprechenden Abschußsteuersignale ausgeben, um Wi­ derstände in den Stiftabschußmatritzen 36, 37 auszuwählen und abzuschießen, um dadurch einen Tintenausstoß von Tinte aus den entsprechenden Düsen 38, 39 zu bewirken. Die Zeilen- und Spalten-Treiber 62, 64 decodieren die fünf Zeilenaus­ wahlbits, um die entsprechenden Zeilen in den Abschußmatrit­ zen 36, 37 zu aktivieren, entsprechend der folgenden Deco­ diertabelle 2.

Tabelle 2

Zeilenadreß-Decodierung

Bei dieser Implementierung sind die Zeilenadressen für die Zeilen 23 bis 31 undefiniert, da die 300 Stiftdüsen adäquat unter Verwendung der Zeilen 1 bis 22 und der Spalten 1 bis 14 adressiert werden können. Diese zusätzlichen Adressen können für zusätzliche Einstell/Steuer-Daten verwendet wer­ den, oder können für eine zukünftige Verwendung, falls Stif­ te mit mehr Düsen hergestellt werden, reserviert sein.

Zwei Leistungssignale von 18V und 5V werden der Wagen-PCA 42 über den Leiter 44 zugeführt. Die Wagen-PCA 42 weist eine Spannungsreglerschaltung 66 auf, die die Leistungssignale auf verschiedene Spannungspegel, die in der Wagen-PCA ver­ wendet werden, um den Stift 30 zu treiben, regelt. Die Span­ nungsreglerschaltung 66 weist vier Spannungsreglerschaltun­ gen auf:

• (1) ein Stiftspannungsregler regelt das ungeregelte 18V-Si­ gnal auf einen Spannungspegel Vpen von näherungsweise 8V -12V. Vpen wird als eine Widerstandsabschußquelle für die Düsen verwendet, und wird auf den Spaltenleitungen COL1, COL2, . . ., COLN in den Abschußmatritzen 36, 37 zu­ geführt. Die Spannung Vpen wird von beiden Stiften 30, 32 gemeinsam verwendet, da jeder Stift einzeln aktiviert wird. Die Spannung Vpen ist auch programmierbar. Die stationäre PCA 40 sendet ein Signal (beispielsweise 4 Bit in dem Einstelldaten-Format in Tabelle 2) zu der Wagen-PCA 42, um den Spannungspegel Vpen einzustellen.
• (2) Ein Zeilenspannungsregler regelt das 18V-Signal auf ei­ nen Spannungspegel Vrow von näherungsweise 12V. Vrow wird verwendet, um Zeilenleitungen ROW1, ROW2, . . ., ROWM in den Stiftabschußmatritzen 36, 37 auszuwählen.
• (3) Ein Gate-Spannungsregler regelt das 18V-Leistungssignal auf einen Spannungspegel Vgate, der näherungsweise gleich Vpen + 13V ist. Vgate ist wirksam, um die Zeilen- und Spalten-Stifttreiber 62, 64 mit Leistung zu ver­ sorgen.
• (4) Ein Verstärkungsspannungsregler regelt das 18V-Lei­ stungssignal auf einen höheren Spannungspegel Vboost von näherungsweise 36V.

Das Anordnen der Spannungsreglerschaltung 66 auf der Wagen- PCA 52 ermöglicht eine präzisere Steuerung der Abschußpulse für den Stift. Anders als bei bekannten Systemen, werden die Abschußpulse nicht mehr über ein langes Kabel zu dem Stift übertragen. Statt dessen werden die verschiedenen Spannungs­ pegel und speziell die empfindliche Spannung Vpen in der Wa­ gen-PCA 42 erzeugt und kurz zu dem Wagen übertragen. Proble­ me, die Verzögerungen oder einer Störung aufgrund der Über­ tragung über ein Kabel zugeordnet sind, was eine exakte Steuerung schwieriger macht, sind bei diesem Entwurf im we­ sentlichen beseitigt.

Die Stifte 30, 32 sind entworfen, um bei einer näherungswei­ se konstanten Temperatur optimal zu arbeiten. Die Wagen-PCA 42 ist mit einer Temperatursteuerschaltung 70 ausgerüstet, um die Stifte auf ihrer gewünschten Betriebstemperatur zu halten. Die Temperatursteuerschaltung 70 weist eine Puls-Er­ wärmungsschaltung 72, einen Digital/Analog-Wandler 74 (D/A- Wandler) und einen Analog/Digital-Wandler 76 (A/D) auf. Die Temperatursteuerschaltung 70 stellt einen Schwellentempera­ turwert ein, während der D/A-Wandler 74 die Spannung, die angelegt wird, um den Stift auf die Zieltemperatur aufzuwär­ men, erzeugt.

Die Temperatursteuerschaltung 70 empfängt Rückkopplungsin­ formationen von jedem Stift, die die Stifttemperatur anzei­ gen. Bei einer Implementierung sind thermische Erfassungswi­ derstände in den Stift integriert und werden verwendet, um die tatsächliche Temperatur des Stifts zu messen. Die ther­ mischen Erfassungswiderstände zeigen eine Widerstandszunah­ me, wenn sich der Stift erwärmt. Diese Widerstandsänderung zeigt sich als ein ansteigendes analoges Spannungssignal, das als Rückkopplungsinformationen von dem Stift empfangen wird und durch den A/D-Wandler 76 in ein digitales Signal umgewandelt wird. Der digitale Wert wird gegenüber einem Schwellenwert gemessen. Wenn die tatsächliche Stifttempera­ tur unter der gewünschten minimalen Betriebstemperatur ist, wärmt die Puls-Erwärmungsschaltung 72 den Stift auf die mi­ nimale Betriebstemperatur vor.

Die Wagen-PCA 42 weist weitere Überwachungs- und Steuer- Schaltungen 80 auf, die ein Sortiment von Betriebsbedingun­ gen handhaben. Beispielsweise verfolgen die Schaltungen 80 eine Über/Unter-Spannung, einen Zeilen/Spalten-Überstrom und andere Steuerbedingungen.

Die Wagen-PCA 42 gibt bestimmte Daten- und Status-Informa­ tionen über die bidirektionale serielle Schnittstelle zu der stationären PCA 40 aus. Wie die Eingabedaten weisen die Aus­ gabedaten von der Wagen-PCA 42 ein Adreßbit ADOUT auf, das mitteilt, welcher Datentyp übertragen wird. Der Wert ADOUT = 0 zeigt an, daß Statusdaten gesendet werden, während ein Wert ADOUT = 1 anzeigt, daß Temperaturdaten gesendet werden. Tabelle 3 zeigt ein Beispiel von eingestellten Eingabebitzu­ mitteilt, welcher Datentyp übertragen wird. Der Wert ADOUT = 0 zeigt an, daß Statusdaten gesendet werden, während ein Wert ADOUT = 1 anzeigt, daß Temperaturdaten gesendet werden. Tabelle 3 zeigt ein Beispiel von eingestellten Eingabebitzu­ weisungen in der Reihenfolge ihrer Übertragung.

Tabelle 3

Ausgabebit-Zuweisungen

Claims (10)

1. Gedruckte Wagen-Schaltungsanordnung (42) zur Befestigung auf einem Druckkopfwagen (20) eines Tintenstrahldruckers (10), wobei der Druckkopfwagen (20) einen oder mehrere auswechselbare Stifte (30, 32) trägt, wobei die ge­ druckte Wagen-Schaltungsanordnung folgende Merkmale auf­ weist:
einen Eingangsverbinder, um eine elektrische Verbindung zu einem Leiter (44), der Daten-, Leistungs- und Masse- Signale von einer oder mehreren Quellen, die entfernt von dem Druckkopfwagen (20) angeordnet sind, überträgt, herzustellen;
einen Stiftverbinder, um eine elektrische Verbindung zu einem Stift (30, 32) zu erleichtern; und
einen Stifttreiber (62, 64), der gekoppelt ist, um Da­ tensignale von dem Eingangsverbinder zu empfangen und die Datensignale in Düsenauswahlsignale umzuwandeln, die wirksam sind, um zu bewirken, daß der Stift Tinte von den ausgewählten Düsen ausstößt, wobei der Stifttreiber (62, 64) die Düsenauswahlsignale über den Stiftverbinder zu dem Stift ausgibt.

2. Gedruckte Wagen-Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Spannungsreglerschaltung (66) aufweist, die gekoppelt ist, um die Leistung von dem Eingangsver­ binder zu empfangen und die Leistung auf zumindest einen Spannungspegel zu regeln.

3. Gedruckte Wagen-Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, die ferner folgende Merkmale aufweist:
eine Stiftspannung-Reglerschaltung (66), um die Leistung von dem Eingangsverbinder zu empfangen und die Leistung auf einen Spannungspegel zu regeln, der an dem Stiftver­ binder zur Verwendung als eine Aktivierungsquelle, die wirksam ist, um einen Tintenausstoß aus den ausgewählten Düsen zu bewirken, ausgegeben wird; und
wobei die Stiftspannungs-Reglerschaltung (66) auf ein Steuersignal anspricht, das von dem Eingangsverbinder empfangen wird, um den Spannungspegel einzustellen.

4. Gedruckte Wagen-Schaltungsanordnung gemäß einem der An­ sprüche 1 bis 3, die ferner eine Temperatursteuerschal­ tung (70) aufweist, die mit dem Stiftverbinder gekoppelt ist, um eine Rückkopplung von dem Stift (30, 32) zu emp­ fangen, die die Stifttemperatur anzeigt, und um die Stifttemperatur basierend auf der Rückkopplung zu steu­ ern.

5. Tintenstrahldrucker (10), der eine gedruckte Wagen- Schaltungsanordnung (42) gemäß Anspruch 1 aufweist.

6. Steuersystem (16) für einen Tintenstrahldrucker (10), wobei der Tintenstrahldrucker einen beweglichen Wagen (20) aufweist, der zumindest einen Stift (30, 32) über eine Druckoberfläche befördert und positioniert, wobei das Steuersystem folgende Merkmale aufweist:
eine stationäre gedruckte Schaltungsanordnung (PCA) (40), die zur Befestigung an dem Tintenstrahldrucker außerhalb des Wagens (20) angepaßt ist;
eine gedruckte Wagen-Schaltungsanordnung (PCA) (42), die zur Befestigung an dem beweglichen Wagen (20) angepaßt ist;
einen Leiter (44), der die stationäre gedruckte Schal­ tungsanordnung (40) mit der gedruckten Wagen-Schaltungs­ anordnung (42) verbindet, um Daten-, Leistungs- und Mas­ se-Signale zwischen der stationären gedruckten Schal­ tungsanordnung (40) und der gedruckten Wagen-Schaltungs­ anordnung (42) zu übertragen;
wobei die gedruckte Wagen-Schaltungsanordnung (42) einen Stifttreiber (62, 64) aufweist, der gekoppelt ist, um die Datensignale über den Leiter (44) von der stationä­ ren gedruckten Schaltungsanordnung (40) zu empfangen und die Datensignale in Düsenauswahlsignale umzuwandeln, die wirksam sind, um zu bewirken, daß der Stift (30, 32) Tinte aus ausgewählten Düsen ausstößt; und
wobei die gedruckte Wagen-PCA (42) einen elektrischen Stiftverbinder aufweist, um eine elektrische Verbindung zu dem Stift (30, 32) zur Übertragung der Düsenauswahl­ signale von dem Stifttreiber (62, 64) zu dem Stift (30, 32) zu erleichtern.

7. Steuersystem gemäß Anspruch 6, bei dem die gedruckte Wa­ gen-Schaltungsanordnung (42) ferner eine Spannungsreg­ lerschaltung (66) aufweist, die gekoppelt ist, um die Leistung von der stationären gedruckten Schaltungsan­ ordnung (40) zu empfangen und die Leistung auf zumindest einen Spannungspegel zu regeln.

8. Steuersystem gemäß Anspruch 6 oder 7, bei der:
die gedruckte Wagen-Schaltungsanordnung (42) ferner eine Stiftspannungs-Reglerschaltung (66) aufweist, um die Leistung von der stationären gedruckten Schaltungsanord­ nung (40) zu empfangen und die Leistung auf einen Span­ nungspegel zu regeln, der an dem Stiftverbinder zur Ver­ wendung als eine Spannungsquelle, die wirksam ist, um den Tintenausstoß von den ausgewählten Düsen zu bewir­ ken, ausgegeben wird; und
die stationäre gedruckte Schaltungsanordnung (40) Daten zu der gedruckten Wagen-Schaltungsanordnung (42) sendet, um den Spannungspegel, der durch die Stiftspannungs-Reg­ lerschaltung (66) erzeugt wird, einzustellen.

9. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die gedruckte Wagen-Schaltungsanordnung (42) ferner eine Temperatursteuerschaltung (70) aufweist, die mit dem Stiftverbinder gekoppelt ist, um eine Rückkopplung von dem Stift (30, 32) zu empfangen, die die Stifttemperatur anzeigt, und um die Stifttemperatur basierend auf der Rückkopplung zu steuern.

10. Tintenstrahldrucker (10), der ein Steuersystem (16) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9 aufweist.