DE2850016A1 - Schaltungsanordnung zum ansteuern von schreibduesen in tintenmosaikschreibeinrichtungen - Google Patents
Schaltungsanordnung zum ansteuern von schreibduesen in tintenmosaikschreibeinrichtungenInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München VPA „__
78 P 2 h 0 4 BRQ
Schaltungsanordnung zum Ansteuern von Schreibdüsen in
Tintenmosaikschreibeinrichtungen
. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern von Schreibdüsen in Tintenmosaik-Schreibeinrichtungen
unter Verwendung von röhrenförmigen, Schreibflüssigkeit enthaltenden Antriebselementen aus
elektromechanischen, insbesondere aus piezoelektrischen Wandlern, deren Durchmesser sich beim Anlegen unterschiedlicher
elektrischer Spannungspotentiale auf unterschiedliehe-Werte
einstellt.
Es ist bekannt (DE-OS 21 44 892), zum Aufzeichnen von Informationen
auf Aufzeichnungsträger eine gepulste Vorrichtung zum Ausstoßen von Tintentropfen zu verwenden,.welche
eine röhrenförmige, durch einen piezoelektrischen Wandler
umgebene Schreibkammer enthält. Bei dieser Schreibkammer wird das innere Volumen als Antwort auf ein elektrisches
Signal geändert und zwar derart, daß durch Kontraktion des piezoelektrischen Wandlers die Verdrängung des umschlossenen
Tintenvolumens zu einem Ausstoß eines Tinten-
Re 1 Fra / 17.11.1978
D30021 /0470
tropfchens aus einer Schreibdüse führt. Zum Ausstoßen
eines Tintentröpfchens wird über eine elektronische Schaltungsanordnung, nämlich einen Schalttransistor die
angelegte Spannung kurzgeschlossen, worauf der piezoelektrische Wandler durch plötzliche Kontraktion reagiert
und ein Tintentröpfchen ausstößt. Nach dem Ausstoßen eines Tropfens wird über diese elektronische
Schalteranordnung der Kurzschluß für die am piezoelektrischen Wandler angelegte Spannung wieder aufgehoben,
so daß dieser piezoelektrische Wandler wieder mit der ursprünglichen Spannung beaufschlagt wird undin seinen
expandierten Status zurückkehrt.
Darüber hinaus ist eine weitere Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Wandlers bekannt
(DE-OS 25 48 691), bei der ein elektronischer Schalter, nämlich eine Transistor-Darlington-Schaltung, in Verbindung
mit einem Übertrager die Ansteuerung des piezoelektrischen Wandlers übernimmt, Dabei wird zur Einleitung
des Ausstoßvorganges der Tintentröpfchen durch entsprechende Ansteuerung der Schaltungsanordnung die im Ruhestand
befindlichen Antriebselemente durch Anlegen eines entsprechenden Spannungspotentials an die piezoelektrischen
Wandler erweitert. Zum Ausstoßen der Tintentröpfchen werden die Antriebselemente über diese Schaltungsanordnung
aus dem erweiterten in einen verengten Zustand durch Polarisationswechsel der Steuerspannung gebracht.
Dabei werden aus den Düsen der Schreibkammern die Tintentröpfchen ausgestoßen.
Bei Verwendung der bekannten Schaltungsanordnungen ist es erforderlich, daß je zu beaufschlagenden piezoelektrischen
Wandler die gesamte Schaltungsanordnung einzusetzen ist. Beide Spannungspotentiale für den piezoelektrischen
Wandler werden durch das gleiche elektronische Schalt-
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- 2 - VPA
element geschaltet. Besonders beachtenswert ist die Potentialänderung,
die für die Kontraktion des piezoelektrischen Wandlers durchgeführt werden muß. Wie dem bekannten
Stand der Technik zu entnehmen ist, muß diese Potentialänderung gegenüber der den piezoelektrischen
Wandler erweiternden Potentialänderung bedeutend rascher erfolgen. Bei einer Mehrzahl iron piezoelektrischen Wand-
- lern sind bei den auftretenden hohen Spannungen und Strömen
Beeinflussungen der daneben liegenden Leitungen zu befürchten.
Es ist nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern von elektromechanischen
Wandlern, insbesondere von piezoelektrischen Wandlern, bereitzustellen, die insbesondere in einer Mehrzahl nebeneinander
angeordnet sind. Die Schaltungsanordnung soll eine gegenseitige Beeinflussung der Ansteuerkreise verhindern
und in der Lage sein, individuelle Ansteuerbedingungen für die einzelnen Schreibsysteme sowohl in der Expansionsphase
als auch in der Kontraktionsphase zu bieten.
Eine Schaltungsanordnung, die dieser Aufgabe gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß jedem der
elektromechanischen Wandler ein an diese ein erstes Spannungspotential zuführender elektronischer Schalter und
den elektronischen Wandlern gemeinsam ein diesen ein
zweites Spannungspotential zuführender elektronischer Schalter zugeordnet sind.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die beiden unterschiedlichen
Spannungspotentiale unabhängig voneinander mit unterschiedlichen eindeutig realisierbaren Schaltcharakteristiken
geschaltet werden können. Bevorzugterweise ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gekennzeichnet
durch ein erstes die Durchmesser der elek-
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tronischen Wandler erweiterndes Spannungspotential und ein zweites die Durchmesser der elektronischen Wandler
verengendes Spannungspotential.
Bevorzugterweise ist das zweite Spannungspotential ein Nullpotential und auf Masse gelegt.
Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird also erreicht, daß in die Schreibkammern, aus denen jeweils
ein Tröpfchen ausgestoßen werden soll, durch Erweiterung der elektromechanischen Wandler Tintenflüssigkeit individuell
angesaugt wird, während in die Schreibkammern, aus denen unmittelbar kein Tintentröpfchenausstoß beabsichtigt
ist, keine Erweiterung des elektromechanischen Wandlers und damit kein Ansaugen von Tintenflüssigkeit
durchgeführt wird. Eine dabei auftretende Störbeeinflussung benachbarter Leitungen ist nicht zu erwarten, zumindest
aber unschädlich. Zum Ausstoßen der Tintentröpfchen aus den einzelnen Schreibkammern werden die elektromechanischen
Wandler alle gemeinsam auf Nullpotential geschaltet, d.h. kurzgeschlossen. Ist der elektronische Schalter
zum Kurzschließen der Elektroden der elektromechanischen Wandler in unmittelbarer Nähe dieser Wandler angeordnet,
so sind für die Kurzschlußströme nur sehr kurze Wege zurückzulegen. Es ist selbstverständlich, daß zur Strombegrenzung
auf dem elektrotechnischen Gebiet hinlänglich bekannte Schaltungsmaßnahmen Anwendung finden können. Da
bei dieser erfindungsgemäß ausgestalteten Anordnung lediglich die elektromechanischen Wandler kontraktieren können,
die in der ersten Ansteuerphase eine Erweiterung erfahren hatten, werden nur aus den diesen zugeordneten Schreibkammern
Tintentröpfchen ausgestoßen, so daß die gewünschte Schriftbildung erzielbar ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungs-
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gemäße Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils über den elektronischen Schalter zum Zuführen
des ersten Spannungspotentials an den elektromechanischen Wandler geleitete Strom regelbar begrenzt ist.
Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, daß zum elektromechanischen Wandler ein regelbarer
Widerstand parallel geschaltet ist, welcher zusammen mit einem das Zuführen des ersten Spannungspotentials strombegrenzenden
Widerstand einen Spannungsteiler bildet. Durch eine dieser beiden Maßnahmen können Unterschiede
in der Schaltcharakteristik der Gesamtanordnung insbesondere aber Unterschiede in der Schaltcharakteristik
des elektromechanischen Wandlers abgeglichen werden.
Insbesondere bei Verwendung eines vor dem Aufzeichnungsträger längs der Schreibzeile wandernden Schreibkopfes
mit einer Vielzahl von einzelnen Schreibkammern tritt das Problem auf, daß eine entsprechende Vielzahl von
Steuerleitungen vom ortsfesten Teil der Schreibeinheit zum bewegten Schreibkopf geleitet werden müssen. Sowohl
der mechanische Aufwand als auch die Tatsache, daß Störbeeinflussungen benachbarter Stromführungen zu befürchten
sind, wirken sich ungünstig auf das Gesamtkonzept aus.
Aus diesem Grunde ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bevorzugterweise dahingehend weitergebildet,
daß im räumlich unmittelbaren nahen Bereich der das erste Spannungspotential zuführenden elektronischen Schalter
ein durch Datenimpulse und durch Steuertakte beaufschlagte Schieberegister angeordnet ist, dessen einzelne
Stufen je einem elektronischen Schalter zugeordnet sind, welche ebenfalls nahe der elektromechanischen Wandler angeordnet
sind.
In diesem Zusammenhang ist es unter bestimmten Voraus- .
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-$ - VPA 78 ρ 2 * 0 h 0
Setzungen zweckmäßig, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung derart zu gestalten, daß mit den das erste Spannungspotential
zuführenden elektronischen Schaltern für die einzelnen elektromechanischen Wandler ein gemeinsamer
elektronischer Schalter in Serie geschaltet ist. Über diesen ist eine Übernahme des Schieberegisterinhalts zur Ansteuerung
der einzelnen elektronischen Schalter durchführbar.
Nach den Merkmalen ausgestaltete Ausführungsbeispiele sind anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild zur Ansteuerung von piezoelektrischen
Wandlern,
Fig. 2 ein Steuerdiagramm dieser Schaltungsanordnung,
Fig. 2 ein Steuerdiagramm dieser Schaltungsanordnung,
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild einer weiteren Ansteuerschaltung für piezoelektrische Wandler,
Fig. 4 ein Steuerdiagramm für diese Ansteuerschaltung t
Fig. 5 ein Prinzipschaltbild einer Ansteuerschaltung für
piezoelektrische Wandler unter Verwendung eines vorgeschalteten Schieberegisters,
Fig. 6 eine davon abgewandelte Steuerschaltung für piezoelektrische
Wandler und
Fig. 7 ein Steuerdiagramm für diese Schaltungsanordnungen.
Als elektromechanische Wandler eingesetzte piezokeramische Wandler P1 bis Pn sind die Antriebsorgane von
Schreibkammern eines Mosaiktintenschreibkopfes, mittels dem Zeichen durch gezielten Ausstoß von Tintentröpfchen
auf einen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet werden.
Bei einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 wird für den Fall, daß ein Tröpfchenausstoß durch den piezoelektrischen
Wandler P1 erfolgen soll, ein Steuersignal jeweils an den betreffenden Eingang SU1 bis STJn zugeführt. Über
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-*- VPA 78 P 2 m BRQ
den Transistor T1 wird der Transistor T2 durchlässig gesteuert.
Je nach Einstellung eines regelbaren Widerstandes R2 wird in Verbindung mit einem weiteren Widerstand
R1 durch Brückenschaltung die Basis des Transistors T2 angesteuert, so daß der Transistor T2 strombegrenzend
durchlässig wird. Damit wird die Kapazität des piezoelektrischen Wandlers P entsprechend der angelegten Versorgungsspannung
+UB1, die bei ca. 300 V liegt, dem Widerstandswert des Widerstandes R3 und des Transistors T2
und der Öffnungszeit des Transistors T2 auf ein Ansteuerpotential eingestellt. Dabei expandiert der piezoelektrische
Wandler P, wodurch Tintenflüssigkeit in die zugeordnete Schreibkammer nachgesaugt wird. Zum Ausstoß der Tintentröpfchen
aus den Kammern, in die Tinte nachgesaugt wurde, wird ein Steuerimpuls an den Eingang SU angelegt,
welcher den Transistor TUO durchlässig schaltet. Damit werden über die zur Entkopplung dienenden Dioden D sämtliche
aufgeladenen piezoelektrischen Wandler P1 bis Pn durch Kurzschluß ihrer beiden Elektroden entladen. Durch
die dabei auftretende Kontraktion der betreffenden piezoelektrischen
Wandler P1 bis Pn erfolgt der Tröpfchenausstoß.
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Schaltungsanordnung gegenüber
der Anordnung gemäß Fig. 1 insoweit, daß nunmehr nicht der Brückenwiderstand R2 an der Basis des Transistors
T2 verstellbar ist,sondern daß dieser als Festwiderstand ausgebildet ist, so daß der Transistor T2 als
reiner Schalter wirkt. Die Regelung für das einzustellende
Spannungspotential am piezoelektrischen Wandler P erfolgt durch einen mit diesem piezoelektrischen Wandler
zusätzlich geschalteten verstellbaren Widerstand R5 in
Verbindung mit dem Widerstand R3. Durch Vergleich der Fig. 2 und 4 sind die durch die beiden Schaltungsanordnungen
unterschiedlichen Aufladecharakteristiken UB für die piezoelektrischen Wandler P ersichtlich.
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-/- vpa 73P2^
Aus der Fig. 7 sind die Ansteuerbedingungen für die
Schaltungsanordnung zum Ansteuern von piezoelektrischen Wandlern unter Verwendung eines Schieberegisters erläutert.
Es ist ersichtlich, daß bei den Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 1 und Fig. 3 soyiele Steuerleitungen
vorhanden sein müssen, wie Steuereingänge SU1 bis SUn vorhanden sind. Die Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 5
und Fig. 6 ermöglichen eine wesentliche Reduzierung des Leitungsaufwandes. Zu diesem Zwecke sind die Schieberegister
SR angeordnet. Die Ansteuerkriterien werden seriell über Datenimpulse SD den Schieberegistern durch
Datensignale SD an den Eingängen D in Verbindung mit Taktsignalen SC, welche an die Takteingänge geführt
sind, zugeführt. Nach vollständiger Ladung des Schieberegisters SR wird durch Anlegen eines Steuerimpulses SE
am Enableeingang E des Schieberegisters RSR bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 dieses Schieberegister
abgerufen und entsprechend der Einstellung der einzelnen Schieberegisterstufen Q1 bis Qn die zugeordneten Transistören
T1 und darüber die Transistoren T2 angesteuert. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 erfolgt die Informationsübernahme
aus dem Schieberegister SR durch Anlegen eines Steuerimpulses am Eingang UE des Transistors
TE, welcher die Versorgungsspannung UB1 über den Transistor
TUB1 an die Transistoren T anlegt.
9 Patentansprüche
7 Figuren
7 Figuren
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Leerseite
Claims (9)
- VPA Patentansprüche · 78 P 2 10 1 BRQ( 1.)Schaltungsanordnung zum Ansteuern von Schreibdüsen in ^?lntenmosaikschreibeinrichtungen unter Verwendung von röhrenförmigen, Schreibflüssigkeit enthaltenden Antriebselementen aus elektromechanischen, insbesondereaus piezoelektrischen Wandlern, deren Durchmesser sich beim Anlegen unterschiedlicher elektrischer Spannungspotentiale auf unterschiedliche Werte einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der elektromechanischen Wandler (P1 bis Pn) ein an diese ein erstes Spannungspotential zuführender elektronischer Schalter (T2) und den elektronischen Wandlern (P1 bis Pn) gemeinsam ein diesen ein zweites Spannungspotential zuführender elektronischer Schalter (TUO bzw. Th) zugeordnet sind. '_ _ '
- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes die Durchmesser der elektromechanischen Wandler (P1 bis Pn) erweiterndes Spannungspotential und ein zweites, die.Durchmesser der elektromechanischen Wandler (P1 bis PO) verengendes Spannungspotential.
- 3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Spannungspotential Nullpotential ist.
- 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadur.ch gekennzeichnet, daß das zweite Spannungspotential"Massepotential ist.
- 5· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils über den elektronischen Schalter (T2) zum Zuführen des ersten Spannungspotentials an den elektromechanischen Wandler (P1 bis Pn) geleitete Strom regelbar begrenzt ist.0 3 0 0 21/0 Λ 7 0 ORIGINAL INSPECTED- 2 - VPA 78 P 2 4 0 h BRD
- 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum elektromechanischen Wandler (P1 bis Pn) ein regelbarer Widerstand (R5) parallel geschaltet ist, welcher zusammen mit einem das Zuführen des ersten Spannungspotentials strombegrenzenden Widerstand (R3) einen Spannungsteiler bildet.
- 7· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schalter (T2, TUO, Th) in räumlich unmittelbarer Nähe der elektromechanischen Wandler (P1 bis Pn) angeordnet sind.
- 8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere bei Verwendung eines vor dem Aufzeichnungsträger längs der Schreibzeile wandernden Schreibkopfes, dadurch gekennzeichnet, daß im räumlich unmittelbar nahen Bereich der das erste Spannungspotential an die elektromechanischen Wandler (PI bis Pn) zuführenden elektronischen Schalter (T2) ein durch Datenimpulse (SD) und durch Steuertakte (SC) beaufschlagbare Schieberegister (SR) angeordnet ist, dessen einzelne Stufen mit ihren Ausgängen (Q1 bis Qn) je einem der Schalter (T2) zugeordnet sind.
- 9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem das erste Spannungspotential an den elektromechanisehen Wandler (P1 bis Pn) zuführenden elektronischen Schaltern (T2) ein gemeinsamer elektronischer Schalter (TUB1) in Serie geschaltet ist.30021/0470
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