DE60110977T2

DE60110977T2 - Techniken zur Erhöhung der Tintenstrahlkopfidentifikations-Information bei begrenzter Verbindungsanzahl

Info

Publication number: DE60110977T2
Application number: DE60110977T
Authority: DE
Inventors: Robert Gilbert Harbour; Matthew A. Sheperd
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: KR20020008055A; EP1174277A2; CN1178183C; KR100784039B1; CN1334548A; EP1174277A3; BR0103820A; DE60110977D1; TW499369B; EP1174277B1; US6325483B1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft daß Tintenstrahldrucken und spezieller Techniken zum Vorsehen von Druckkopf-Identifikationsinformation.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Identifikationsbits sind in einem Tintenstrahlkopf, z. B. einem thermischen Tintenstrahlkopf, zum Identifizieren des Kopfmodels, der Tintenfarbe, des Tintenfüllstands und anderer Parameter nützlich. Elektrische Verbindungen werden zum Lesen dieser Information von der elektrischen Standardschnittstelle des Kopfes verwendet. Die Anzahl der Verbindung wird durch Kosten und verfügbaren Raum auf dem Druckkopfchip begrenzt.
Die übliche Technik zum Kodieren von Information ist in 1 gezeigt und verwendet eine einzige niederohmsche Verbindung 12A-12N für jedes Adreßbit A(0), A(1)...A(N) des Druckkopfes, die jeden Adreßauswahltransistor 10A, 10B...10N mit einer gemeinsamen Sensorleitung 14 über einen Widerstand 16A, 16B...16N verbindet. Information wird durch Verbinden oder Trennen jeder dieser Verbindungen 12A-12N gespeichert. Da es nur zwei mögliche Zustände für die Verbindung gibt, ist die Anzahl der möglichen Zustände 2^N. Diese Information wird durch eine Widerstands-Messung auf der Sensorleitung gelesen.
Es wäre vorteilhaft, mehr Information pro Verbindung als mit den bekannten Techniken speichern und zugänglich machen zu können.
ABRISS DER ERFINDUNG
Gemäß eines Aspekts der Erfindung werden mehrere Verbindungen, die Serienwiderstände umfassen, mit Adreßauswahltransistoren und einer Sensorleitung in einem Druckkopf-Codierschaltkreis verbunden. In einer beispielhaften Ausführung sieht diese Anordnung 2^{(Anzahl der Verbindungen × N Adreßleitungen)} mögliche Zustände vor.
Bei einer beispielhaften Ausführung umfaßt der Druckkopfdaten-Codierschaltkreis eine Sensorleitung und mehrere adressierbare Schaltkreise, die zwischen der Sensorleitung und einer gemeinsamen Verbindung oder Referenzspannung, wie Masse, angeschlossen sind. Jeder adressierbare Schaltkreis umfaßt eine Auswahleinrichtung und eine Parallelschaltung aus mehreren Verbindungselementen und entsprechenden Widerstandselementen. Information wird durch Verbinden oder Nichtverbinden der Verbindungselemente codiert, um den Widerstand durch die Parallelschaltung zu beeinflussen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer beispielhaften Ausführung in Verbindung mit den Zeichnungen. In den Figuren zeigen:
1 einen schematischen Schaltplan einer bekannten Technik zum Codieren von Information für einen Tintenstrahldruckkopf
2 einen schematischen Schaltplan eines Schaltkreises zum Codieren von Druckkopfinformation gemäß der Erfindung;
3 eine schematische Blockdarstellung einer Technik zum Lesen von Information, die durch ein Druckkopfdaten-Codierschaltkreis gemäß der Erfindung gespeichert wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Ein beispielhafter Druckkopf-Codierschaltkreis 50 ist in 2 gezeigt und verwendet zwei Verbindungen oder Verbindungselemente und Widerstände für jeden der drei Adreßauswahltransistoren, wobei die Widerstandswerte vielfache von 2 sind. Die jeweiligen Reihenschaltungen der Verbindung 56A1 und des Widerstandes 60A1 und der Verbindung 56A2 und des Widerstands 60A2 sind zwischen der Sensorleitung 54 und dem gemeinsamen Knoten 58A parallelgeschaltet, wobei dieser seinerseits über den Adreßauswahltransistor 52A mit einer gemeinsamen Referenz verbunden ist, in diesem Fall mit Masse. Die jeweiligen Reihenschaltungen der Verbindung 56B1 und des Widerstands 60B1 und der Verbindung 56B2 des Widerstands 60B2 sind zwischen der Sensorleitung 54 und dem gemeinsamen Knoten 58B parallelgeschaltet, wobei dieser seinerseits über einen Adreßauswahltransistor 52B mit Masse verbunden ist. Die jeweiligen Reihenschaltungen der Verbindung 56C1 und des Widerstands 60C1 und der Verbindung 56C2 und des Widerstands 60C2 sind zwischen der Sensorleitung 54 und dem gemeinsamen Knoten 58C parallelgeschaltet, wobei dieser wiederum über ein Adreßauswahltransistor 52C mit Masse verbunden ist.
Anstatt die adressierbaren Schaltkreise mit Masse zu verbinden, können die Schaltkreise mit einem gemeinsamen Knoten oder einer gemeinsamen Referenz, z. B. einer gemeinsamen Referenzspannung verbunden werden.
Die Widerstände 60A1, 60B1 und 60C1 haben Widerstandswerte R, und die Widerstände 60A2, 60B2 und 60C2 haben Widerstandwerte 2R. In einer beispielhaften Ausführung hat R den Wert 40 Ohm, obwohl der Widerstandwert für eine bestimmte Anwendung abhängig ist vom Herstellungsprozeß, der Art der schmelzbaren Verbindung und im allgemeinen eine Funktion der Energie ist, die zum Trennen der Schmelzverbindung notwendig ist.
Die Verbindungen 56A1 bis 56C2 können abhängig von dem jeweiligen codierten Informationswert verbunden oder nichtverbunden sein. Die codierten Daten werden durch eine Widerstandsmessung auf der Sensorleitung gelesen. Dies kann dadurch erfolgen, daß ein konstanter bekannter Strom auf die Sensorleitung 54 gegeben wird und die Spannung gemessen wird, oder indem eine bekannte Spannung an die Sensorleitung angelegt und der Strom, welchen die Sensorleitung zieht, für jede der Adreßauswahlleitung gemessen wird. Die Messung kann mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers (ADC) oder eines Komparatorschaltkreises erfolgen, abhängig von der Anzahl der Verbindungen und der jeweiligen Anwendung. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel muß der Meßschaltkreis nur vier Zustände erfassen, d. h. ein Zustand, in dem beide Verbindungen offen sind, die Zustände, in denen nur die eine oder die andere Verbindung offen ist, und der Zustand, in dem beide Verbindungen geschlossen sind. Da ein Komparatorschaltkreis die Signalspannung mit einem Schwellwert oder einem Referenzspannungspegel vergleich, erfordert das Erfassen der drei Zustände mit Hilfe von Komparatoren wenigstens zwei Komparatorschaltkreise. In den meisten Anwendungen stehen für diesen Zweck üblicherweise ADC-Funktionen zur Verfügung, und die Verwendung des ADC ist die bevorzugte Methode zum Lesen der codierten Daten. Die Widerstandswerte für eine beispielhafte ausgewählte Adreßleitung sind in der folgenden Tabelle angegeben, wobei „C" und „NC" angeben, daß eine Verbindung geschlossen (C) oder nichtgeschlossen (NC) ist. „A" und „B" geben die jeweiligen Verbindungen in der ausgewählten Adreßleitung an.
Für den Fall von zwei Verbindung und Widerständen pro Adreßauswahlleitung gibt es vier mögliche Widerstandszustände für die in 2 gezeigte Anordnung. Diese beispielhafte Ausführung erhöht daher die Anzahl der möglichen Zustände von 2 pro Adreßauswahlleitung auf 4 pro Adreßauswahlleitung.
Die Anzahl der Verbindungen und Widerstände pro Adreßleitung ist nicht auf 2 begrenzt, so daß zur weiteren Erhöhung der Anzahl der möglichen Zustände drei, vier oder mehr Verbindungen und Widerstände in Reihenschaltung verwendet werden könnten. Die Widerstandswerte sollten für das System derart gewählt werden, daß der Meßschaltkreis, z. B. ein ADC, die Werte für die verschiedenen Zustände unterscheiden kann und es gleichwohl noch mög lich ist, die Schmelzverbindungen, die den größten Schmelzwiderständen zugeordnet sind, zu trennen.
Die Verbindungen können mittels herkömmlicher Techniken geschlossen oder geöffnet werden. Die Verbindungen können z. B. schmelzbare Verbindungselemente umfassen, die während eines Programmiervorgangs selektiv geöffnet werden können, wobei ein durch die ausgewählte Adreßauswahlleitung gesandter Strom ausreichend ist, die Schmelzverbindung „durchbrennen" zu lassen. Der Steuerstrom wird abhängig von dem gewünschten Verbindungsmuster gewählt, da die Parallelschaltung mit dem niedrigsten Widerstandswert zuerst „durchgebrannt" wird, dann die Parallelschaltung mit dem nächst niedrigen Widerstandswert usw. Diese Technik erlaubt es, den Schaltkreis 50 nach der Herstellung zu programmieren und ist daher zum Programmieren von Information, die erst nach der Herstellung des Druckkopfes bekannt ist, besonders brauchbar. Alternativ können die Verbindungen in der gewünschten Anordnung während des Herstellungsprozesses mit Hilfe von photolithographischer Ätztechniken hergestellt werden, um einen Verbindungsleiter selektiv zu entfernen. Die zuletzt genannte Technik ist besonders brauchbar, wenn Information vor der Herstellung des Druckkopfes programmiert wird. Der Schaltkreis 50 könnte auch mittels einer Kombination dieser Techniken programmiert werden, so daß einige Bits während des Herstellungsprozesses programmiert werden und einige Bits nach dem Herstellungsprozeß.
Um die Kontrolle über den Prozeß des Durchbrennens der Schmelzverbindungen zu behalten, sollte es eine gewisse Trennung bei den Widerstandswerten geben. Wenn Widerstände in Parallelschaltung hinzugefügt werden, ist eine beispielhafte Gruppierung von Widerstandswerten R, 2R, 4R, 8R, 16R etc., d. h. das Hinzufügen von Widerstandswerten mit dem Faktor z. Bei dem Beispiel von drei parallelen Verbindungselementen wären beim Durchbrennen einer Schmelzverbindung die verbleibenden Widerstandswerte 2R und 4R, was zu einem Parallelwiderstand von 4/3R führt. Der resultierende Widerstandswert wird berücksichtigt, wenn die Auflösung des ADC ermittelt wird; d. h. für ein System mit acht Verbindungen wird ein ADC mit 16 Bit benötigt.
In einer üblichen Ausführung einer Tintenstrahlkartusche wird der Datenkodierschaltkreis 50 auf dem Druckkopfsubstrat hergestellt, das die Tintenabfeuerwiderstande trägt. Die Abfeuer widerstände und der Schaltkreis 50 sind durch Leiterbahnen auf einer TAB-Schaltung, welche das Druckkopfsubstrat trägt, elektrisch verbunden. 3 zeigt schematisch eine Technik zum Lesen von Information, die von dem Datencodierschaltkreis 50 gespeichert wurde. Ein Drukker 20 ist mit einer Druckkartusche 30 über entsprechende Verbindungsschaltkreise 24 und 32 elektrisch verbunden. Der Druckerverbindungsschaltkreis 24 kann an einem Wagen montiert sein, in dem die Kartusche 30 entfernbar montiert ist, so daß dann, wenn die Kartusche in den Wagen eingesetzt wird, entsprechende Anschlußflecken des Verbindungsschaltkreises 24 in physischen und elektrischen Kontakt mit den Anschlußflächen des Verbindungsschaltkreises 32 kommen. Der Verbindungsschaltkreis 24 ist mit dem Treiber 22 und der Steuereinrichtung 26 des Druckers verbunden. Selbstverständlich können der Treiber 22 und die Drucker-Steuereinrichtung 26 in einer beispielhaften Anwendung auf einem ASIC hergestellt werden.
Die Druckkartusche 30 umfaßt einen Druckkopf 34 mit einer oder mehreren Düsenanordnungen und mit Druckkopf-Abfeuerwiderständen. In einer üblichen Realisierungsform, sind der Druckkopf 34 und der Datencodierschaltkreis 50 auf einem Druckkopfsubstrat hergestellt und mittels herkömmlicher Techniken mit dem Verbindungsschaltkreis 32 elektrisch verbunden. Der Controller 26 kann den Datenkodierschaltkreis 50 abfragen, indem er geeignete Adreßauswahlsignale an den Schaltkreis 50 liefert und eine Widerstandsmessung durchführt, um einen Widerstandswert zwischen der Sensorleitung und Masse für den Schaltkreis 50 zu ermitteln. Dies wird für jede Adreßauswahlleitung wiederholt.
Die offenbarte Technik erlaubt eine zusätzliche Identifikation und Kennzeichnung von Information, die in einem Druckkopf oder einer Tintenstrahlkartusche gespeichert werden, ohne die Kosten für zusätzliche Verbindung-Ressourcen zu erhöhen. Die Technik ist ferner mit vorhandenen Druckkopf-Treiber-ASICs zum Lesen dieser Daten von dem Druckkopf oder der Kartusche kompatibel. Die Verbindungselemente und die Serienwiderstände sind mit bekannten Herstellungstechniken kompatibel.
Man wird verstehen, daß die oben beschriebenen Ausführungen lediglich Beispiele für mögliche spezifische Ausführungen sind, welche die Grundsätze der Erfindung umsetzen. Andere Anordnungen können auf der Grundlage dieser Prinzipien von einem Fachmann auf diesem Gebiet entwickelt werden, ohne den Bereich der Erfindung und den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

Druckkopfdaten-Codierschaltkreis (50) mit folgenden Merkmalen: eine Sensorleitung (54); mehrere adressierbare Schaltkreise, die zwischen der Sensorleitung und einer gemeinsamen Referenz angeschlossen sind, wobei jeder Schaltkreis eine Auswahleinrichtung (52A) und eine Parallelschaltung aus mehreren Verbindungselementen (56A1, 56A2) und entsprechenden Widerstandselementen (60A1, 60A2) aufweist, wobei Information durch Verbinden oder Nichtverbinden der Verbindungselemente codiert wird, um den Widerstand durch die Parallelschaltung zu beeinflussen.
Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Widerstandselemente der Parallelschaltung unterschiedliche Widerstandswerte haben.
Schaltkreis nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die mehreren Verbindungselemente und entsprechenden Widerstandselemente ein erstes Verbindungselement (65A1) in Reihe mit einem ersten Widerstandselement (60A1) und ein zweites Verbindungselement (56A2) in Reihe mit einem zweiten Widerstandselement (60A2) umfassen.
Schaltkreis nach Anspruch 3, wobei das erste Widerstandselement einen ersten Widerstandswert (R) hat und das zweite Widerstandselement einen zweiten Widerstandswert (2R) hat und wobei der zweite Widerstandswert nominal zweimal so groß wie der erste Widerstandswert ist.
Schaltkreis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswahleinrichtung ein Transistor ist.
Schaltkreis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mehreren Verbindungselemente eine schmelzbare Verbindung umfassen, die in einem verbundenen Zu stand hergestellt wird und die während eines Programmierprozesses nach der Herstellung geöffnet werden kann.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mehreren Verbindungselemente eine Verbindung umfassen, die in dem gewünschten verbundenen oder nicht verbundenen Zustand hergestellt wird, um Information zu programmieren, die vor der Herstellung des Druckkopfes bekannt ist.
Schaltkreis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei es N adressierbare Schaltkreise gibt, die jeweils eine Adreßleitung und N Verbindungselemente umfassen, wobei die mehreren adressierbaren Schaltkreise 2^(M×N) mögliche Zustände vorsehen.
Schaltkreis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schaltkreis als Teil einer Tintenstrahlkartusche (30) in diese eingebaut ist, mit folgenden Merkmalen: ein Druckkopf (34) mit einer oder mehreren Düsenanordnungen, welche auf einem Druckkopfsubstrat mit Druckkopfzündwiderständen hergestellt sind; und ein Verbindungsschaltkreis (32), der mit dem Druckkopf und dem Datencodierschaltkreis gekoppelt ist, um Druckkopfansteuersignale vorzusehen und den Datencodierschaltkreis abzufragen.
Schaltkreis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gemeinsame Referenz Masse ist.
Verfahren zum Abfragen eines Druckkopfdaten-Codierschaltkreises (50), der auf einem Tintenstrahldruckkopf (30) hergestellt ist, mit folgenden Verfahrensschritten: (i) Auswählen eines von N adressierbaren Schaltkreisen, der zwischen einer Sensorleitung (54) und Masse angeschlossen ist, wobei jeder Schaltkreis eine Parallelschaltung aus M Verbindungselementen (56A1 und 56A2,...) und entsprechenden Widerstandselementen (60A1, 60A2,...), welche in Reihe geschaltet sind, aufweist, wobei Information dadurch codiert wird, daß die Verbindungselemente verbunden oder nicht verbunden werden, um den Widerstandswert durch die Parallelschaltung zu beeinflussen; (ii) Messen des Widerstandswerts durch die Parallelschaltung; (iii) Zuordnen des Widerstandswertes zu einem von 2^M möglichen Zuständen der Parallelschaltung, um den codierten Wert für die Parallelschaltung zu ermitteln; und (iv) Wiederholen der Schritte (i) bis (iii) für jeden adressierbaren Schaltkreis.