KR100316568B1 - 액체토출헤드,헤드카트리지및액체토출장치 - Google Patents

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요시유끼 이마나까
마사히꼬 오가와
마사미 이께다
이찌로 사이또
히로유끼 이시나가
도모유끼 히로끼
데루오 오자끼
마사히꼬 구보따
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미다라이 후지오
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Abstract

액체 토출 헤드는 액체를 토출하는 복수개의 토출구와, 서로 조합된 때 상기 토출구와 각각 유체 연통하는 복수개의 액유로를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판과, 전기 에너지를 상기 액유로 내의 액체를 위한 토출 에너지로 변환하도록 상기 액유로에 각각 배치된 복수개의 에너지 변환 요소와, 상기 에너지 변환 요소의 구동 조건을 제어하는 상이한 기능들을 갖는 복수개의 소자 또는 전기 회로를 포함하며, 상기 소자 또는 전기 회로는 그 기능에 따라 상기 제1 기판 또는 제2 기판 상에 제공된다.

Description

액체 토출 헤드, 헤드 카트리지 및 액체 토출 장치 {LIQUID EJECTING HEAD, HEAD CARTRIDGE AND LIQUID EJECTING APPARATUS}
본 발명은 액체에 대한 열 에너지의 작용에 의해 생성된 기포의 발생을 이용해서 소정 액체를 토출시키는 액체 토출 헤드, 헤드 카트리지 및 이러한 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 토출 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 다양한 처리 장치와 결합되어 종이, 실, 섬유, 직포, 가죽, 금속, 플라스틱, 유리, 목재 또는 세라믹 재료와 같은 기록 매체 상에 기록을 수행하는 인쇄기, 복사기, 통신 시스템을 갖춘 팩시밀리, 및 인쇄부를 갖춘 워드 프로세서와 같은 다양한 장치에 적용될 수 있다.
본 명세서의 도입부에서, "기록"이라는 용어는 문자, 그림 등과 같은 임의의 의미를 갖는 화상의 기록뿐만 아니라 특정한 의미를 갖지 않는 패턴의 기록을 의미한다.
잉크에 열과 같은 에너지를 가함으로써 야기된 갑작스런 부피 변화를 발생시키는 상태 변화가 야기되고, 상태 변화에 의해 제공된 작용력에 의해 토출구로부터 잉크가 토출되어서 기록 매체 상에 부착되는 잉크 제트 기록 방법 또는 소위 버블 제트 기록 방법은 공지되어 있다. 이런 버블 제트 기록 방법을 사용하는 기록 장치는 미국 특허 제4,723,129호에 개시된 것과 같이 대체로 잉크 토출을 위한 토출구, 토출구와 유체 연통하는 잉크 유동 경로, 잉크 유동 경로에 잉크를 토출하기 위한 에너지 발생 수단으로서 전열 변압기를 포함한다.
이런 기록 방법은 고품질 화상이 저소음 고속으로 기록될 수 있으며, 이런 기록 방법을 사용하는 인쇄 또는 기록 헤드, 잉크 토출을 위한 토출구가 고밀도로 배열될 수 있기 때문에, 높은 분해 화상 및 특별한 컬러 화상이 용이하게 소형 기계로 인쇄될 수 있다. 이런 이유로 해서, 버블 제트 기록 방법이 최근에 인쇄기, 복사기, 및 팩시밀리, 또는 다양한 사무 장치에 적용되어 왔으며, 직물 인쇄기 장치 등과 같은 산업용 시스템에 적용되어 왔다.
잉크 토출을 위한 에너지를 발생시키기 위한 전열 변압기는 반도체 제조 장치를 통해서 제조될 수 있다. 따라서, 종래의 버블 제트 기술을 사용하는 헤드는 소자 기판(실리콘 기판)과 소자 기판에 형성된 전열 변압기를 포함하고, 잉크 유동 경로의 형성을 위한 홈이 소자 기판 상에 형성되고, 폴리술폰과 같은 수지 재료 또는 유리와 같은 것의 상부판이 그 위에 결합된다.
소자 기판이 실리콘 기판이라는 사실을 이용해서, 전열 변압기와 함께, 전열 변압기를 구동시키기 위한 구동부, 및 헤드와 구동 제어부 등의 온도에 따라서 전열 변압기를 제어하는 데 사용되는 온도 센서가 소자 기판 상에 형성된다. 도20은 소자 기판의 구조의 한 예를 도시하고 있다. 도20에서, 소자 기판(1001)에는 잉크 토출을 위해 열 에너지를 가하기 위한 복수의 평행한 전열 변압기를 갖는 가열기 어레이(1002), 전열 변압기를 구동시키기 위한 구동부 회로(1003), 외부로부터 구동부 회로(1003)로 주기적으로 입력되는 화상 데이터의 평행 전송을 위한 화상 데이터 전송 회로(1004), 및 외부로부터 화상 데이터 및 다양한 신호와 같은 것을 입력하기 위한 입력 접촉부(1007)가 구비된다. 소자 기판(1001)에는 소자 기판(1001)의 온도를 감지하기 위한 온도 센서, 전열 변압기의 저항치를 감지하기 위한 저항 센서, 또는 다른 센서(1006), 및 센서(1006)를 구동시키고 센서(1006)로부터의 출력에 따라서 전열 변환기에 대한 구동 펄스의 폭을 제어하기 위한 구동제어 회로(1005)가 구비된다. 소자 기판 상에 구동부, 온도 센서, 및 구동 제어부를 갖는 헤드는 기록 헤드의 신뢰성과 소형화를 이루면서 실질적으로 사용되어 왔다.
그러나, 최근에, 고화질 화상이 요구되고 있다.
본 발명자의 조사에 의하면, 화질을 개선하고자 하는 시도에서 토출구 및 그에 따른 전열 변환기의 밀도가 증가되고, 전열 변환기가 더욱 정밀하게 제어되면 다음과 같은 개선될 점들이 발견되었다.
전열 변환기를 제어하기 위한 회로가 모두 소자 기판 상에 형성된다면, 소자 기판의 크기는 대형 헤드로 인해 커지게 된다.
토출구가 600 dpi 또는 1200 dpi 또는 그 이상의 고밀도로 배치될 때, 전열 변환기와 잉크 유로 사이에 정밀 배치가 요구되고, 전열 변환기의 구동 중의 가열로부터 생기는 소자 기판과 상부판 사이의 열 팽창의 차이는 간과되어서는 안된다.
(일 예로, 토출구의 고밀도 배치로 인해) 미세 액적을 토출할 수 있는 헤드의 경우에, 잉크가 소모되었을 때 히터가 작동한다면, 토출 성능에 대한 히터의 표면 손상과 같은 물리적 손상의 영향이 더 큰 액적을 토출하는 종래의 헤드 보다 더욱 현저해지는 경향이 있다.
따라서, 본 발명의 주목적은 액체의 토출을 제어하기 위한 다양한 기능의 부가에도 불구하고 소형인 액체 토출 헤드, 헤드 카트리지 및 그것을 이용한 기록 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소자 기판과 상부판 사이의 열 팽창의 차이로 인한 위치상의 편향이 방지될 수 있는 액체 토출 헤드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 잉크 검출 기구가 히터의 손상을 방지하기 위해 제공되는 액체 토출 헤드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 태양에 의하여, 액체를 토출하는 복수개의 토출구와, 서로 조합된 때 상기 토출구와 각각 유체 연통하는 복수개의 액유로를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판과, 전기 에너지를 상기 액유로 내의 액체를 위한 토출 에너지로 변환하도록 상기 액유로에 각각 배치된 복수개의 에너지 변환 요소와, 상기 에너지 변환 요소의 구동 조건을 제어하는 상이한 기능들을 갖는 복수개의 소자 또는 전기 회로를 포함하며, 상기 소자 또는 전기 회로는 그 기능에 따라 상기 제1 기판 또는 제2 기판 상에 제공되는 액체 토출 헤드가 구비된다.
소자 또는 전기 회로는 기판들 중 하나의 기판 상에 집중되지 않아, 액체 토출 헤드는 소형화된다.
외부와의 전기 접속은 각각의 기능 소자 및 전기 회로에 의해 이루어지지 않지만, 소자 또는 전기 회로의 외부측과의 전기 접속을 위한 외부 접점은 제1 및 제2 기판의 각 기판 상에 마련되고, 외부 접점은 소자 또는 전기 회로를 제1 기판 또는 제2 기판의 각 기판 상의 외부에 전기 접속시키고, 소자의 전기 접속용 연결 전극 또는 제1 기판 및 제2 기판의 표면 상의 전기 회로는 서로 대향하게 되어, 그들은 제1 기판 및 제2 기판을 결합시킴으로서 전기 접속되고 외부와의 접속이 기판들 중 하나의 기판 상에 집중되기 때문에, 또한 소형화를 달성할 수 있다.
개별적으로 또는 집단적으로 에너지 변환 요소에 전기 접속되는 모든 소자들 또는 전기 회로들 중 그러한 소자 또는 전기 회로가 에너지 변환 요소를 갖춘 기판들 상에 마련되고, 다른 소자 또는 전기 회로는 다른 기판 상에 마련된다. 이에 의해, 불완전한 접속의 경향이 줄어들 수 있도록 제1 기판과 제2 기판 사이의 전기 접속의 수는 줄어들게 된다. 개별적으로 또는 집단적으로 에너지 변환 요소에 전기 접속되는 모든 소자들 또는 전기 회로들 중 그러한 소자 또는 전기 회로는 에너지 변환 요소를 구동시키기 위한 구동부를 포함한다. 외부 접속 접점이 단 하나의 기판 상에 마련되는 특징을 이용함으로써, 또한 소형화가 달성된다.
제1 기판과 제2 기판을 실리콘 재료로 제작함으로써, 소자 또는 전기 회로는 반도체 웨이퍼 공정 기술을 통해 제조될 수 있다. 제1 기판 및 제2 기판이 동일한 재료로 제작되기 때문에, 열 팽창 차이로 인한 그 사이의 편향을 피할 수 있다. 따라서, 제2의 목적을 달성할 수 있다.
적어도 제2 기판은 온도 센서와 온도 센서의 출력에 따라 발열 저항기의 구동을 제한하거나 정지시키기 위한 제한 회로를 구비하여 헤드 내의 잉크의 존재 여부에 좌우되는 온도 전달의 차이 및 발열 저항기의 구동은 그 결과를 기초로 제한되거나 중단되도록 . 따라서, 제3의 목적을 달성할 수 있다. 반도체 웨이퍼 공정 기술을 이용한 온도 센서 및 제한 회로를 제작함으로써, 잉크의 존재 유무에 대한 매우 정확한 검출이 비용 증가 없이 가능하게 된다.
에너지 변환 요소는 열 에너지를 이용하여 액체 내에 기포를 발생시키고, 각각의 액유로는 에너지 변환 요소에 대향 배치되고 토출구를 향한 액체 흐름에 대해하류측에서 자유단을 구비한 가동 부재를 갖추게 된다. 그렇게 함으로써, 기포 발생으로부터 생기는 압력의 전달 방향과 본래의 기포의 팽창 방향은 가동 부재에 의해 하류측을 향하게 되어, 토출 효율, 토출 동력 또는 토출 속도와 같은 토출 성능이 개선된다.
본 명세서에서, 상류 및 하류는 액체의 공급원으로부터 기포 발생 영역(또는 가동 부재)을 통하여 토출구 쪽으로 액체의 유동 방향에 관한 것으로 사용된다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련된 본 발명의 양호한 실시예의 후속하는 설명을 고려할 때 보다 명백해질 것이다.
도1은 액유로를 따라서 취한, 본 발명의 실시예에 의한 액체 토출 헤드를 도시한 단면도.
도2는 도1의 액체 토출 헤드의 회로를 도시한 도면으로, (a)는 소자 기판의 평면도 그리고 (b)는 상부판의 평면도.
도3은 도1의 액체 토출 헤드가 함께 탑재된 액체 토출 헤드 유닛을 도시한 평면도.
도4는 발열 소자에 가해진 에너지가 센서의 출력에 의해 제어되는 예에서 소자 기판 및 상부판의 회로를 도시한 도면.
도5는 소자 기판의 온도가 센서의 출력에 의해 제어되는 예에서 소자 기판 및 상부판의 회로를 도시한 도면.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 액체 토출 헤드를 도시한 사시도 및 단면도.
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 액체 토출 헤드를 도시한 사시도 및 단면도.
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 액체 토출 헤드를 도시한 사시도 및단면도.
도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 액체 토출 헤드를 도시한 사시도 및 단면도.
도10은 본 발명에 의한 액체 토출 헤드의 다른 실시예를 도시한 사시도 및 단면도.
도11은 잉크의 유무가 온도 센서의 출력에 기초하여 감지되는 실시예에서 소자 기판 및 상부판의 회로를 도시한 도면.
도12는 회로 구조가 변경된, 도11의 소자 기판 및 상부판의 변경된 실시예를 도시한 도면.
도13은 회로 구조가 변경된, 도11의 소자 기판 및 상부판의 변경된 실시예를 도시한 도면.
도14는 회로 구조가 변경된, 도11의 소자 기판 및 상부판의 변경된 실시예를 도시한 도면.
도15는 회로 구조가 변경된, 도11의 소자 기판 및 상부판의 변경된 실시예를 도시한 도면.
도16은 본 발명에 사용할 수 있는 액체 토출 헤드 카트리지를 도시한 분해 사시도.
도17은 본 발명에 적용할 수 있는 액체 토출 장치를 도시한 개략도.
도18은 본 발명에 적용할 수 있는 액체 토출 장치를 도시한 장치 블록도.
도19는 본 발명에 적용할 수 있는 액체 토출 시스템을 도시한 도면.
도20은 종래 헤드의 소자 기판의 회로를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 소자 기판
2 : 발열 소자
3 : 상부판
4 : 오리피스판
5 : 토출구
6 : 가동 부재
7 : 액유로
8 : 공통 액실
10 : 기포 발생 영역
15 : 외부 접촉 패드
21 : 액체 토출 헤드
22 : 기부 기판
23 : 인쇄 배선 기판
24 : 배선 패턴
25 : 결합 와이어
도1은 액유로에 평행한 선을 따라서 취한, 본 발명의 실시예에 의한 액체 토출 헤드를 도시한 단면도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 액체 토출 헤드는 기포를 생성하기 위한 열 에너지를 액체에 가하기 위한 (하나만이 도1에 도시된) 복수개의 발열 소자(2)가 평행하게 배치되어 있는 소자 기판(1)과, 소자 기판(1)에 연결된 상부판(3)과, 상부판(3)의 리딩 에지 표면에 연결된 오리피스판(4)과, 그리고 소자 기판(1) 및 상부판(3)에 의해 구성된 액유로(7)에 놓여진 가동 부재(6)를 포함한다.
소자 기판(1)은 실리콘 등의 기판과, 전기 절연 및 열 축적을 위한 그 위의 산화 실리콘 또는 질화 실리콘 필름과, 그리고 전기 저항층 [발열 소자(2)] 및 그 위에 본을 뜬 배선을 포함한다. 전기 저항층은 발열 소자(2)가 열을 생성하도록 전기 저항층에 전류를 공급하기 위하여 배선을 통하여 전압이 공급된다.
상부판(3)은, 발열 소자(2)에 각기 대응하는 액유로(7)와 이들 액유로(7)에 액체를 공급하는 공통 액실(8)을 형성하도록 공조하며, 발열 소자(2)들 사이에서 상부로부터 연장되는 일체형 측벽을 포함한다. 상부판(3)은 실리콘 재료로 이루어지며, 액유로 패턴과 공통 액실 패널을 에칭하거나, 측벽을 형성하도록 공지의 CVD 방법 등을 통해 실리콘 기판 상에 질화 실리콘 재료, 산화 실리콘 등을 입힌 후에 액유로 부분을 에칭하여 제조된다.
오리피스판(4)에는, 각 액유로에 대응하여 형성되며 액유로를 통해 공통 액실(8)과 유체 연통하는 토출구(5)가 구비된다. 오리피스판(4)도 마찬가지로 실리콘 재료로 이루어지며, 토출구(5)를 갖는 실리콘 기판을 약 10 내지 150 ㎛의 두께로 가공하여 제조된다. 본 발명에 있어서, 오리피스판(4)은 필수 요소는 아니며, 그 대신 액유로가 상부판(3)에 형성되는 경우 오리피스판(4)에 해당하는 두께의 벽이 상부판(3)의 단부면에 유지되도록 하고 나머지 부분에 토출구(5)를 형성할 수도 있다.
가동 부재(6)는 액유로(7)를 토출구(5)와 유체 연통하는 제1 액유로(7a)와 발열 소자(2)가 있는 제2 토출로(7b)로 나누며, 발열 소자(2)와 대향하여 배치된다. 가동 부재는 질화 실리콘, 산화 실리콘 등의 실리콘 재료로 된 박막 외팔보 형상으로 형성된다.
가동 부재(6)는 토출 작업 시에 공통 액실(8)로부터 가동 부재(6)를 통해 토출구(5)측으로 흐르는 주 액체 흐름에 대하여 상류측에 지지점(6a)과 이 지지점(6a)의 하류에 자유단(6b)을 가지며, 발열 소자(2)로부터 소정 거리를 두고발열 소자(2)를 감싸듯이 연장된다. 발열 소자(2)와 가동 부재(6) 사이의 공간이 기포 발생 영역(10)이다.
상기 구조에 의해, 발열 소자(2)가 작동하면, 발열 소자(2) 상의 액체에 열이 가해지고, 이로써 기포가 막 비등 현상에 의해 발열 소자(2) 상에 생성된다. 기포의 팽창에 기인한 압력은 가동 부재(6)에 주로 인가되고, 따라서 가동 부재(6)는 도1에 파선으로 도시된 바와 같이 지지점(6a)을 중심으로 토출구(5)측으로 넓게 개방된다. 가동 부재(6)의 변위 및/또는 그 상태에 의해, 기포의 생성으로 인한 압력이 전파되고, 이와 같은 기포의 팽창은 토출구(5)측을 향하게 되어, 액체가 토출구(5)로부터 토출된다.
따라서, 기포 발생 영역(10) 상부에, 액유로(7)[공통 액실(8)측]의 상류측에 지지점(6a)을 그리고 하류측[토출구(5)측]에 자유단(6b)을 갖는 가동 부재(6)를 설치함으로써, 기포의 압력 전파는 하류측을 향하게 되어, 기포의 압력은 직접 액체 토출에 효과적으로 사용된다. 그리고, 기포 팽창 방향도 마찬가지로 하류측을 향하므로, 기포는 상류측보다는 하류측으로 더 많이 팽창한다. 따라서, 기포의 팽창 방향은 기포의 압력 전파 방향을 제어하기 위한 가동 부재에 의해 제어되며, 토출 효율, 토출력 및/또는 토출 속도 등의 기본적인 토출 성질도 마찬가지이다.
한편 기포 소멸 과정 중에, 기포는 가동 부재(6)의 탄성력에 의해 신속하게 효과적으로 소멸되며, 종국에는 가동 부재(6)가 도1에 실선으로 표시된 초기 위치로 복귀한다. 이 때, 액체는 기포 발생 영역 내의 기포의 수축 체적을 보충하거나 토출된 액체량을 보충(액체의 재충전)하기 위해 상류측으로부터, 특히 공통액실(8)로부터 액유로(7)로 흐른다. 재충전은 가동 부재(6)의 재충전 기능 때문에 효과적이다.
본 실시예의 액체 토출 헤드는 발열 소자(2)를 구동하거나 구동을 제어하기 위한 회로 및 소자를 포함한다. 회로 및 소자는 소자 기판(1)과 상부판(3) 중 하나에 밀집되지 않으며 그 기능에 따라 할당된다. 소자 기판(1)과 상부판(3)은 실리콘 재료로 이루어져 있으므로, 회로와 소자들은 반도체 웨이퍼 가공 기술을 통해 용이하고 정밀하게 형성될 수 있다.
다음은 소자 기판(1)과 상부판(3) 상의 회로 구조에 대해 설명하기로 한다.
도2는 도1에 도시된 액체 토출 회로의 회로 구조를 도시한 도면으로서, (a)는 소자 기판의 상부 평면도이고, (b)는 상부판의 상부 평면도이다. 도2에서, (a) 및 (b)는 대향 측면을 도시하고 있다.
도2의 (a)에 도시된 바와 같이, 소자 기판(1)에는 서로 평행하게 배열된 복수개의 발열 소자(2), 화상 데이터에 따라서 발열 소자(2)를 구동시키는 구동부(11), 입력된 화상 데이터를 구동부(11)로 공급하는 화상 데이터 전사부(12), 및 발열 소자(2)에 대한 구동 상태를 제어하기 위해 필요한 변수를 측정하는 센서(13)가 마련된다.
화상 데이터 전사부(12)는 직렬로 공급된 화상 데이터를 구동부(11)에 병렬로 출력하는 시프트 레지스터(shift register)와, 이 시프트 레지스터로부터 출력된 데이터를 임시로 저장하는 래칭(latching) 회로로 구성된다. 화상 데이터 전사부(12)는 화상 데이터를 각각의 발열 소자(2)에 출력하거나 또는 발열 소자(2)들이그룹화된 발열 소자(2) 블록의 각각에 대해 화상 데이터를 출력할 수 있다. 하나의 헤드에 대해 복수개의 시프트 레지스터를 제공하고 데이터를 기록 장치로부터 복수개의 시프트 레지스터를 통해 전송함으로써 인쇄 속도가 용이하게 증가될 수 있다.
센서(13)는 발열 소자(2)에 인접해서 온도를 감지하는 온도 센서이거나 또는 발열 소자(2)의 저항치를 감시하는 저항 센서 등일 수 있다.
토출된 액적의 토출량은 주로 액체의 발생된 기포 체적에 따라 좌우된다. 액체의 발생된 기포 체적은 발열 소자(2) 및 그 주위 부분의 온도에 따라 좌우된다. 따라서, 발열 소자(2)의 온도와 그 주위의 온도는 평가의 기준이 되며, 액체 토출용으로는 불충분한 작은 에너지의 펄스(예열 펄스)가 액체 토출용 가열 펄스의 인가 전에 인가되며, 예열 펄스의 펄스 폭과 또는 출력 타이밍은 센서의 출력에 따라 변동되며, 이에 의해 발열 소자(2)의 온도와 그 주위의 온도가 조정되어 일정한 액적의 토출을 확보함으로써 화상 품질을 유지한다.
기포 발생을 위해 필요한 에너지는 발열 상태가 일정한 경우에 발열 소자(2)의 단위 면적당 요구되는 에너지에 발열 소자(2)의 면적을 곱한 것으로 표시된다. 발열 소자(2)의 양 단부들 사이의 전압, 발열 소자(2)를 통해 흐르는 전류, 및 그 펄스 폭이 선택되어 필요한 에너지를 제공한다. 발열 소자(2)에 인가되는 전압은 액체 토출 장치 본체의 전압원으로부터의 전압 공급에 의해 사실상 일정하게 유지될 수 있다. 한편, 발열 소자(2)를 통해 흐르는 전류에 관련해서, 발열 소자(2)의 저항치는 한 그룹의 소자 기판(1)과 개개의 소자 기판(1)에 따라 상이할 수 있는데, 이는 제조 과정에서 발열 소자(2)의 막 두께 등이 변동하기 때문이다. 따라서, 발열 소자(2)에 인가되는 펄스 폭이 일정하고 발열 소자(2)의 저항치가 설계치보다 큰 경우에, 전류는 보다 낮아지며 그 결과 공급되는 전류가 불충분하게 되므로 기포 발생이 적절할 수 없다. 이와는 반대로, 발열 소자(2)의 저항치가 더 작으면, 전압이 동일한 경우에 전류는 보다 커진다. 이러한 경우에, 발열 소자(2)에는 과도한 에너지가 공급되며 그 결과 발열 소자(2)가 손상을 받거나 그 사용 수명이 감소될 가능성이 있다. 따라서, 발열 소자(2)의 저항치가 저항 센서에 의해 항상 감시되고 전원 전압 또는 가열 펄스 폭이 저항치에 따라 변동됨으로써 발열 소자(2)에 사실상 일정한 에너지가 공급되게 하는 방법이 있다.
한편, 도2의 (b)에 도시된 바와 같이 상부판(3)은 전술한 바와 같이 액유로와 공통 액실을 구성하는 홈(3a, 3b)을 구비하며, 또 소자 기판(1) 상에 제공된 센서(13)를 구동하는 센서 구동부(17)와 이 구동 센서(17)에 의해 구동되는 센서의 출력에 따라서 발열 소자(2)에 대한 구동 상태를 제어하는 발열 소자 제어기(16)로 구성된다. 상부판(3)에는 공통 액실과 유체 연통된 공급 포트(3c)가 마련되어 외부에 대해 공통 액실 내로의 액체의 공급을 허용한다.
서로에 대해 대향되어 연결되는 소자 기판(1)과 상부판(3)의 스테이션에는, 소자 기판(1) 상에 제공된 회로 등과 상부판(3) 상에 제공된 회로 등의 사이에서의 전기 접속을 위한 접촉 패드(14, 18)가 제공된다. 소자 기판(1)에는 외부 전기 신호를 수용하기 위해 입력 접촉부로서 역할하는 외부 접촉 패드(15)가 제공된다. 소자 기판(1)의 크기는 상부판(3)의 크기보다 크며, 외부 접촉 패드(15)는 소자 기판(1)과 상부판(3)이 접속될 때 상부판(3) 밖으로 연장된다.
소자 기판(1)과 상부판(3) 상의 회로 등의 형성 과정의 예에 대해 설명될 것이다.
소자 기판(1)에 대해서는, 구동부(11), 화상 데이터 전송부(12) 및 센서(13)를 구성하는 회로가 반도체 웨이퍼 공정 기술을 통해 실리콘 기판 상에 먼저 형성된다. 따라서, 전술한 바와 같이, 발열 소자(2)가 형성되고 최종적으로, 접촉 패드(14)와 외부 접촉 패드(15)가 형성된다.
상부판(3)에 대해서는, 발열 소자 제어기(16)와 센서 구동부(17)를 구성하는 회로가 반도체 웨이퍼 공정 기술에 의해 실리콘 기판 상에 형성된다. 이후에, 전술한 바와 같이, 액유로와 공동 액실을 구성하는 홈(3a, 3b)과 공급 포트(3c)가 막 형성과 에칭에 의해 형성되며, 최종적으로 접속용 접촉 패드(18)가 제공된다.
이렇게 구성된 소자 기판(1)과 상부판(3)은 정렬되어 결합됨으로써, 발열 소자(2)가 액유로와 정렬되며, 소자 기판(1)과 상부판(3)의 회로 등이 패드(14, 18)를 통해 서로 전기 접속된다. 전기 접속용으로, 필수적인 것은 아니지만 금 범프(bump)가 패드(14, 18) 상에 위치된다. 접촉 패드(14, 18)를 사용하는 소자 기판(1)과 상부판(3) 상의 전기 접속에 의해, 전기 접속은 소자 기판(1)과 상부판(3) 사이의 결합과 동시에 이루어진다.
도1에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예의 액체 토출 헤드는 가동 부재(6)를 포함하며, 따라서 가동 부재(6)는 소자 기판(1)과 접속부가 서로 연결되기 전에 소자 기판(1) 상에 위치된다. 소자 기판(1)과 상부판(3) 사이의 결합 후에, 액체 토출 헤드(21)(도3)가 제공되도록 오리피스판(4)은 액유로(7)의 전방측에 연결된다.
이렇게 제조된 액체 토출 헤드(21)가 액체 토출 장치에 설치되거나 이하에 설명될 헤드 카트리지에 장착될 때, 액체 토출 헤드(21)는 액체 토출 헤드 유닛(20)을 구성하기 위해 인쇄 배선 기판(23)을 갖는 기부 기판(22) 상에 고정된다. 도3에 도시된 바와 같이, 인쇄 배선 기판(23)에는 액체 토출 장치의 헤드 제어기와 전기 접속하기 위한 복수개의 배선 패턴(24)이 제공되며, 배선 패턴(24)은 결합 와이어(25)를 통해 외부 접촉 패드(15)와 전기 접속된다. 외부 접촉 패드(15)는 소자 기판(1) 상에만 제공되며, 따라서 액체 토출 헤드(21)와 외측 사이의 전기 접속은 통상적인 액체 토출 헤드에서와 동일한 방식으로 이루어질 수 있다. 이러한 예에서, 외부 접촉 패드(15)는 소자 기판(1) 상에 제공되지만, 소자 기판(1) 상에는 제공되지 않고 상부판(3) 상에만 제공될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 발열 소자(2)를 구동하고 제어하기 위한 다양한 회로가 제1 기판과 제2 기판 사이의 전기 접속을 고려하여 소자 기판(1)과 상부판(3)에 분배되어 회로들이 하나의 기판에 집중되지 않으며, 따라서 액체 토출 헤드가 소형화될 수 있다. 제1 기판과 제2 기판이 헤드의 구성을 위해 접속되는 부분에서의 전기 접속을 위한 전기 접속부를 구비함으로써, 외부 접속용 헤드의 전기 접속부의 수는 감소되며, 신뢰도가 향상되고 부품의 수도 감소하여 헤드의 추가 소형화가 성취된다.
회로들을 소자 기판(1)과 상부판(3) 중 하나에 집중시키지 않음으로써, 소자 기판(1)의 양품률이 향상될 수 있으며, 결과적으로 액체 토출 헤드의 제조 비용이 감소될 수 있다. 소자 기판(1)과 상부판(3)은 모두 실리콘계 재료로 형성되며, 소자 기판(1)과 상부판(3)의 열팽창 계수가 동일하다. 결과적으로, 소자 기판(1)과 상부판(3)에 열팽창이 발생할지라도 소자 기판과 상부판 사이의 정렬 상태를 유지할 수 있으며, 따라서 각각의 발열 소자(2)와 액유로(7) 사이의 정렬 상태도 유지된다.
본 실시예에서, 회로는 소자 기판 그룹과 그 기능에 의존하는 상부판 그룹으로 나누어진다. 그룹화의 기준이 설명될 것이다.
전기 배선을 통한 발열 소자(2)의 블록 또는 개별적인 발열 소자(2)에 대응하는 회로 또는 회로들은 소자 기판(1) 상의 형성부(d)이다. 도2에 도시된 예에서, 구동부(11) 및 화상 데이터 전송부(12)는 이들 회로이다. 발열 소자(2)가 구동 신호를 평행하게 수용하기 때문에, 배선은 복수의 신호에 적합하게 요구된다. 이러한 회로가 상부판(3) 상에 형성되면, 소자 기판(1)과 상부판(3) 사이의 전기 접속의 수는 증가하고 그 결과 접속 결함의 가능성을 증가시키지만, 이러한 가능성은 소자 기판(1) 상에 이들 회로를 구비함으로써 감소될 수 있다.
제어 회로와 같은 아날로그 회로 또는 회로들은 열에 의해 쉽게 영향을 받기 때문에 발열 소자(2)를 갖지 않는 상부판(3) 상에 구비된다. 도2에 도시된 예에서, 발열 소자 제어기(16)는 이 회로이다.
센서(13)는 요구되는 바에 따라 소자 기판(1)과 상부판(3) 중 하나에 구비될 수 있다. 예를 들어, 저항 센서라면, 계측 정확도를 얻기 위하여 소자 기판(1) 상에 구비되는 것이 바람직하다. 온도 센서라면, 히터 구동 회로의 비정상에 기인한 온도 상승을 검출하기 위할 때 소자 기판(1)(제1 기판) 상에 구비되는 것이 바람직하고, 잉크의 온도 상승을 이용하는 잉크의 상태를 구별하기 위할 때 상부판(3)(제2 기판) 또는 소자 기판과 상부판 중 하나 위에 구비되는 것이 바람직하다.
전기 배선을 통한 발열 소자(2)의 블록 또는 발열 소자(2)에 대응하지 않는 회로와 같은 다른 회로와, 전기 기판(1) 상에 구비되도록 요구되지 않는 회로와, 계측 정확도에 영향을 받지 않는 센서 등은 이들 중 하나에 집중하는 것을 피하기 위하여 소자 기판(1)과 상부판(3) 중 하나 상에 구비될 수 있다. 도2에 도시된 예에서, 센서 구동부(7)는 이러한 형식의 회로이다.
상술된 기준에 근거하여 회로와 센서를 분포시킴으로써, 이들은 소자 기판(1)과 상부판(3) 사이의 전기 접속 수를 최소화시키지 않고 양호한 균형으로 분포될 수 있다.
특히 회로의 예들이 설명될 것이다.
(발열 소자에 인가된 에너지를 제어하는 예)
도4는 발열 소자에 인가된 에너지가 센서 출력에 따라 제어되는 소자 기판 및 상부판 상의 회로 구조의 예를 도시한다.
도4에 도시된 바와 같이, (a) 소자 기판(31) 상에는 발열 소자(32)가 구동부로서 작용하는 동력 변환기(41)와, 동력 변환기(41)의 구동을 제어하는 AND 회로(39)와, 동력 변환기(41)의 구동 시기를 제어하는 구동 시기 제어 로직 회로(38)와, 시프트 레지스트 및 래칭 회로로 구성되는 화상 데이터 전송 회로(42)와, 발열 소자(32)의 저항치를 검출하는 센서(43)와 일렬로 정렬하여 제공된다.
구동 시기 제어 로직 회로(38)는 발열 소자(32)의 분리된 구동[전기 동력은 발열 소자(32) 모두에 동시에 인가되지 않음]에 적합하게 기능을 나타내어 장치의 전압원의 용량을 감소시키고, 구동 시기 제어 로직 회로(38)를 분리하는 데 가능한 신호는 외측 또는 외부의 접점 패드인 가능한 신호 입력 접점(45k 내지 45n)을 통해 공급된다.
가능한 신호 입력 접점(45k 내지 45n)에 부가하여, 소자 기판(31) 상에 제공된 외부 접점 패드는 발열 소자(32)에 전기 에너지를 공급하는 입력 접점(45a)과, 동력 변환기(41)용 접지 접점(45b)과, 발열 소자(32)를 구동시키는 에너지를 제어할 필요가 있는 신호용 입력 접점(45c 내지 45e)과, 로직 회로용 구동 전압원 접점(45f)과, 접지 접점(45g)과, 화상 데이터 전송 회로(42)의 시프트 레지스터에 인가될 수 있는 직렬 데이터용 입력 접점(45i)과, 동기화 하는 직렬의 클록 신호용 입력 접점(45h)과, 래칭 회로에 공급될 수 있는 래치 클록 신호용 입력 접점(45j)을 포함한다.
다른 한편으로, 도4에 도시된 바와 같이, (b) 상부판(33) 상에는 센서(43)를 구동시키기 위한 센서 구동 회로(47)와, 센서(43)의 출력을 조절하고 발열 소자(32)에 인가된 에너지를 센서(43)의 출력에 따라 제어하는 구동 신호 제어 회로(46)와, 헤드 정보로서 센서(43)에 의해 감지된 저항치 데이터 또는 저항치 데이터의 코드화된 랭크치와 미리 측정된 발열 소자(32)의 액체 토출량(소정 온도 하에서 소정 펄스 인가와 함께 액체 토출량) 특성을 저장하고 구동 신호 제어 회로(46)에 정보를 출력하기 위한 메모리(49)가 형성된다.
전기 접속을 위한 접점 패드로서, 도면에 도시한 바와 같이, 소자 기판(31) 및 상부판(32)에는 센서(43)와 센서 구동 회로(47) 사이의 접속을 위한 접촉부(44g, 44h, 48g, 48h)와, 입력 접촉부(45c-45e)와 구동 신호 제어 회로(46) 사이의 접속을 위한 접촉부(44b-44d, 48b-48d)와, AND 회로(39)의 입력 접촉부들 중의 하나로 구동 신호 제어 회로(46)의 출력을 입력시키는 접촉부(48a)가 마련된다.
그러한 구조로서, 발열 소자(32)의 저항치는 센서(43)에 의해 검출되고, 그 결과는 메모리(43)에 저장된다. 구동 신호 제어 회로(46)는 메모리(43)에 저장된 저항치 데이터와 액체 토출량 특성에 따라 발열 소자(32)의 구동 펄스를 위한 상승 및 하강 데이터를 결정하고, 접촉부(48a, 44a)를 통해 AND 회로(39)로 결정된 데이터를 공급한다. 한편, 일련의 입력 화상 데이터는 화상 데이터 전송 회로(42)의 시프트 레지스터 내에 저장되고, 래칭 신호에 의해 래칭 회로내 입수되며, 구동 시기 제어 로직 회로(38)를 통해 AND 회로(39)로 공급된다. 이로써, 가열 펄스의 펄스폭은 상승 및 하강 데이터에 따라 결정되고, 발열 소자(32)는 그 펄스폭으로 작용한다. 결과적으로, 발열 소자(32)는 사실상 일정한 에너지로 공급된다.
상기 예에서, 센서(43)는 저항 센서이다. 이는 발열 소자(32)의 열 축적도를 검출하거나 소자 기판(31)의 온도를 검출하기 위한 온도 센서일 수 있고, 예열 펄스 폭은 온도 센서의 출력에 따라 제어될 수 있다.
이러한 경우, 구동 신호 제어 회로(46)는 액체 토출 장치의 전원이 인가된 후, 사전에 결정된 액체 토출량 특성 및 센서(43)에 의해 검출된 온도 데이터에 따라 발열 소자(32)의 예열 폭을 결정한다. 메모리(49)는 각 발열 소자(32)에 대응하는 선택된 예열 폭들을 위한 선택 데이터를 저장하고, 예열이 실제적으로 이루어질 때, 예열 신호는 메모리(49) 내에 저장된 선택 데이터에 따라 선택되고, 발열 소자(32)는 그에 따라 예열된다. 그러한 방식으로, 예열 펄스는 각 토출구의 토출량이 온도 상태에 관계없이 균일하도록 선택되고 적용된다. 예열 폭을 결정하는 선택 데이터는 액체 토출 장치의 시동 시간에 일시적으로 저장될 수 있다.
도4의 예에서, 1개의 센서(43)가 사용되지만, 2개의 센서(저항 센서 및 온도 센서)가 마련될 수 있으며, 가열 펄스 및 예열 펄스 모두가 각 출력에 따라 제어되어서, 화상의 질은 더욱 개선될 수 있다.
메모리(49) 내에 저장된 헤드 정보는 발열 소자의 저항치 데이터 이외에 (액체가 잉크이고, 그 특성이 잉크 등의 컬러일 수 있을 때) 토출된 액체의 특성을 포함할 수 있다. 이는 액체의 특성이 달라질 수 있기 때문이며, 따라서 토출 특성도 달라진다. 헤드 정보는 액체 토출 헤드가 비휘발성 메모리로서 조립된 후 메모리(49)에 저장되거나, 그 정보는 액체 토출 헤드가 적재된 액체 토출 장치의 설치 후에 장치로부터 공급될 수 있다.
도4에 도시된 예에서, 센서(43)는 소자 기판(31) 상에 마련되나, 센서(43)가 온도 센서일 때, 상부판(33) 상에 마련될 수 있다. 메모리(49)를 고려하면, 이는 소자 기판(31)이 충분한 공간을 가진 경우 상부판(33) 상에서가 아니라 소자 기판(31) 상에서 마련될 수 있다.
전술한 바와 같이, 발열 소자(32)의 구동 또는 작용이 양호한 화상의 질을제공하기 위해서 제어되어도, 기포가 공통 액실에 존재하고 액체의 재충전으로 액유로로 유입되면, 액체는 공통 액실 내에 있어도 토출될 수 없다.
대응책으로서, 센서는 (특히, 발열 소자(32)에 인접하여) 액유로의 각각에 액체의 존재 또는 부재를 검출하도록 적용될 수 있으며(이는 자세히 후술될 것임), 액체의 부재가 센서에 의해 검출될 때, 이벤트가 외부에 공급될 수 있다. 이러한 목적으로 프로세스 회로가 상부판(33)에 제공될 수 있다. 이러한 경우, 액체 토출 헤드 내의 액체가 프로세스 회로의 출력에 응답하여 액체 토출 장치에 의해 토출구를 통해 강제 흡출되고, 이로써, 액유로 내의 기포는 제거될 수 있다. 액체의 존재 또는 부재를 검출하는 센서는 액체를 통한 저항치의 변화를 이용하거나 액체의 부재시 발열 소자의 비정상적인 온도 상승을 이용하여 검출을 달성할 수 있다.
(소자 기판의 온도를 제어하는 예)
도5는 센서 출력에 따라 소자 기판의 온도를 제어하기 위한 소자 기판 및 상부판 상에서의 회로 구조의 예를 도시한다.
이 예에서, 도4(a)에 도시된 소자 기판(31)과 비교하여 볼 때 도5(a)에 도시된 것처럼, 소자 기판(51) 상에 본질적으로는 액체 토출용 발열 소자(52)에 추가하여 소자 기판(51)의 온도를 제어하기 위해서 소자 기판(51) 가열용 온도 유지 히터(55) 및 온도 유지 히터(55)용 구동부로써 전력 트랜지스터(56)가 형성되어 있다. 센서(63)는 소자 기판(51)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서이다. 반면에, 도5(b)에 도시된 것처럼 액체 토출량 특성을 저장하는 기억 장치(69)에 추가하여 상부판(53)에 센서(63)를 구동하기 위한 센서 구동 회로(67) 및 센서(63)의 출력을감시하고 센서의 출력에 따라 온도 유지 히터(55)의 구동을 제어하기 위한 온도 유지 히터 제어 회로(66)가 형성되어 있다. 온도 유지 히터 제어 회로(66)는 센서(63)의 출력을 소자 기판(51)에 요구되는 온도에 기초한 한계값과 비교하고 센서(63)의 출력이 한계값보다 높으면 온도 유지 히터(55) 구동용 온도 유지 히터 제어 신호가 출력되는 비교기를 포함한다. 소자 기판(51)에 요구되는 온도는 액체 토출 헤드에서의 액체의 점성이 안정 토출 영역 내에 있는 온도이다.
온도 유지 히터 제어 회로(66)로부터 소자 기판에 형성된 온도 유지 히터용 전력 트랜지스터(56)로 출력된 온도 유지 히터 제어 신호를 입력하기 위한 접점(64a, 68a)이 소자 기판(51) 및 상부판(53) 상에 접점 패드로써 마련되어 있다. 다른 관점의 구조는 도4에 도시된 것과 동일하고 따라서 상세한 설명은 간단함을 위해서 생략한다.
이러한 구조에 의해 온도 유지 히터(55)는 센서(63)의 출력에 따라 온도 유지 히터 제어 회로(66)에 의해 구동되어 소자 기판(51)의 온도가 설정된 온도로 유지된다. 결과적으로 액체 토출 헤드에서의 액체의 점성은 안정 토출 영역 내로 유지되고 따라서 적절한 토출을 보증한다.
센서(63)로 이용 가능한 각각의 센서는 전압 출력값의 변동과 관련된다. 그러므로 좀 더 정밀한 온도 제어가 필요하면, 변동값을 보상하기 위한 보정값이 헤드 정보로써 기억 장치(69)에 저장될 수 있고 온도 유지 히터 제어 회로(66)에 설정된 한계값은 기억 장치(69)에 저장된 보정값에 따라 조정될 수 있다. 도1의 실시예에서, 액유로(7)를 구성하는 홈이 상부판(3)에 형성되어 있고, 가동 부재(6)가소자 기판(1)용과 분리된 공정에서 제조되며 토출구(5, 오리피스판(4))가 마련된 부재가 소자 기판(1) 및 상부판(3)과 분리된 부재로부터 제조된다. 그러나 본 발명은 이 경우에만 제한되지 않는다.
도6 내지 도10은 소자 기판 및 상부판의 다른 예를 도시한다. 도4 및 도5의 예는 설명될 도6 내지 도10의 실시예에 따라 액체 토출 헤드에 적용할 수 있다. 이후의 설명에서, 액체 토출 헤드의 구조를 설명하고 전기 회로 구조는 간단함을 위해 생략한다.
도6의 예에서, 가동 부재(76)가 소자 기판(71)에 형성되어 있고 상부판(3)은 토출구(75)가 마련되어 있다. 가동 부재(76)는 소자 기판(71) 상에 필름 형성 공정을 통해 발열 소자(72)가 소자 기판(71)에 형성된 후에 직접 형성된다. 이 때, 가동 부재가 외팔보로 형성될 수 있음으로 인해 발열 소자(72)의 상부 접점 약화가 보강된다. 상부판(73)을 보면, 액유로(77) 및 공통 액실(78)을 구성하는 홈이 상부판(73)에 형성되어 있고 오리피스판 두께를 갖는 벽은 상부판(73)의 단부 표면에 유지되도록 하며 토출구(75)가 전자 비임 공정 또는 이와 같은 이온 비임 가공에 의해 벽을 관통하여 형성된다.
도7에 도시된 예에서, 액유로(87)와 공통 액실(88)을 구성하는 홈은 소자 기판(81) 내에 형성되고, 상부판(83)은 개구로서 공급 포트(83c)만을 구비한다. 발열 소자(82)가 소자 기판(81) 상에 형성된 후에, 가동 부재(86)는 소자 기판(81) 상에 형성된다. 따라서, 주 재료로서 질화 실리콘, 산화 실리콘 등과 같은 실리콘 재료를 포함하는 재료는 소자 기판(81) 상의 필름으로 형성된 다음, 유동 경로의오리피스판 및 측벽(89)에 해당하는 벽의 부분이 패턴화된다. 후속해서, 도6과 마찬가지로, 토출구(85)가 형성되며, 최종적으로 상부판(83)이 연결된다. 이 예에서, 발열 소자(82), 액유로(87) 및 가동 부재(86)는 모두 반도체 웨이퍼 공정 기술을 사용하여 형성되며, 토출구(85)는 패턴화에 의해 형성되므로, 액유로는 고 정밀도로 마련된다. 상부판(83)을 고정하는 데 있어서의 정밀도는 기계 조립 정밀도에 좌우되지만, 실행된 것은 공급 포트(83c)를 액유로(87)와 연결시키는 것이고, 토출 동작은 액유로의 형상에 의해 결정되므로 보다 저렴한 조립 기계도 원하는 정밀도를 위해서는 충분하다.
도8에 도시된 예에서, 액체 토출 헤드는 가동 부재를 구비하지 않는 보통의 헤드이고, 이 헤드의 구조는 기타 측면에서 도1의 구조와 동일하다. 보다 상세하게는, 액유로(97) 및 공통 액실(88)은 발열 소자(92)가 위에 형성된 소자 기판(91) 내에 형성되고, 공급 포트(93c)가 내부에 형성된 상부 기판(93)은 소자 기판(91)에 고정된 다음, 토출구(95)가 내부에 형성된 오리피스판(94)은 결합된 소자 기판(91)과 상부판(93)의 전방 단부에 연결되거나 고정된다.
도9의 예에는 가동 부재가 마련되지 않으며, 토출구(105)가 상부판(103) 내에 형성된다. 소자 기판(101) 내에는 발열 소자(102)만이 형성되며, 다른 구조는 도6에 도시된 것과 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도10에 도시된 예에는 가동 부재가 마련되지 않으며, 토출구(115)는 소자 기판(111) 내에 형성된다. 소자 기판(111)의 구조는 가동 부재가 마련되지 않는 다는 것을 제외하고는 도7에 도시된 것과 동일하며, 상부판(113)의 구조는 도7에 도시된 것과 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도11 내지 도15를 참조하면서, 온도 센서를 사용하여 잉크의 유/무의 검출 및 검출 결과에 따른 헤드 구동 동작에 대하여 설명하기로 한다.
도11 내지 도15는 본 발명의 실시예에 따른 액체 토출 기록 헤드의 상부 기판과 소자 기판의 또 다른 회로 구조를 도시하며, 이 중에서 (a)는 소자 기판의 평면도이고, (b)는 상부판의 평면도이다. 이들 도면은 도2의 (a) 및 (b)와 유사하게 대향하는 표면을 도시하며, (b)의 점선은 액실의 위치와 결합되었을 때의 도면을 나타낸다.
도11 내지 도15에 도시된 헤드에는 도10에 도시된 가동 부재가 마련되지 않으며, 토출구가 소자 기판 내에 형성되지만, 소자 기판과 상부판의 구조에 대해서 말하자면 지금까지 도시한 어떠한 예에도 적용 가능하다. 이하의 설명에서, 예들은 특별히 반대의 언급이 없으면 본 발명의 사상 내에서 결합될 수 있다. 이하의 예에서, 동일한 도면 번호나 기호는 대응하는 기능을 갖는 요소에 부여된다.
도11, (a)에서, 소자 기판(401)에는 상기 유동 경로에 해당하는 평행하게 배열된 복수의 발열 소자(402), 공통 액실 내의 서브-히터(455), 발열 소자(402)를 작동시키는 구동 장치(411), 화상 정보를 구동 장치(411)로 출력시키는 화상 정보 전송부(412), 노즐을 구성하는 유동 통로 벽(401a), 및 액실 프레임(401b)이 마련된다.
한편, 도11, (b)에서, 상부판(403)에는 공통 액실 내의 온도를 측정하는 온도 센서(413), 온도 센서(413)를 작동시키는 센서 구동 장치(417), 발열 저항기의구동을 제한하거나 정지시키는 제한 회로(459), 센서 구동 장치(417)와 제한 회로(459)로부터의 신호에 근거하여 발열 소자(402)의 구동 상태를 제어하는 발열 소자 제어기(416), 및 액체를 외부로부터 공통 액실로 공급하기 위하여 공통 액실과 유체 연통하는 공급 포트(403a)가 마련된다.
또한, 소자 기판(401) 및 상부판(403)의 대향 면에는 소자 기판(401)에 형성되는 회로 등과 상부판(403)에 형성되는 회로 등 사이의 전기 접속을 위한 접속용 접촉 패드(414, 418)가 제공된다. 소자 기판(401)에는 외부 전기 신호를 수용하기 위한 입력 접촉부로서의 기능을 하는 외면 또는 외부 접촉 패드(415)가 제공된다. 소자 기판(401)의 크기는 상부판(403)의 크기를 초과하며, 외부 접촉 패드(415)는 소자 기판(1)과 상부판(403)이 접속되는 경우에 상부판(403)으로부터 연장된다. 소자 기판 및 상부판은 도2의 실시예와 동일한 방식으로 형성된다. 이와 같이 구성된 소자 기판(401)과 상부판(403)은 정렬 결합되어, 그에 따라 발열 소자(402)는 액유로와 정렬되며, 소자 기판(1) 및 상부판(403)의 회로 등은 접촉 패드(414 및 418)를 통해 서로 전기적으로 접속된다.
잉크는 제1 기판(소자 기판(401))과 제2 기판(상부판(403)) 사이의 수십 미크론의 간극에 충전된다. 가열이 서브-히터(455)에 의해 수행되는 경우에, 제2 기판으로의 열전달은 잉크의 존재 또는 부재에 따라 다르다. 열전달의 차이는 액실 내의 잉크의 존재 또는 부재를 판정하기 위해 PN 접합부(junction)를 갖는 다이오드 센서 등에 의해 구성되는 온도 센서(413)에 의해 검출된다. 따라서, 잉크가 존재하는 경우에 검출되는 온도와 비교하여 온도 센서(413)에 의한 검출 결과를 기초로 이상 온도가 검출되는 경우에, 히터(402)의 작동은 제한 회로(459)에 의해 제한 또는 중지되거나, 이상 지시 신호가 주조립체에 공급되어, 헤드의 물리적인 손상이 방지되고, 안정화된 토출 성능이 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 온도 센서 및 제한 회로는 반도체 웨이퍼 가공 기술을 통해 제조될 수 있으므로, 소자는 최적 위치에 놓일 수 있고, 헤드를 위한 손상 방지 기능은 비용의 상승 없이 추가될 수 있다.
도12는 도11의 실시예의 변형예를 도시하고 있으며, 이러한 변형예에서, 사용은, 도11의 실시예와는 다르게, 서브 히터가 아니라 토출 히터 즉 발열 저항체(402)에 의해 이루어진다. 도12의 변형 실시예에서, 온도 센서(413)는 발열 소자(402)에 대향되는 상부판(403) 상의 구역에 제공되고, 발열 소자(402)가 기포 발생을 위해 충분하지 않은 펄스 또는 낮은 전압에 의해 동작되는 경우에 온도를 검출함으로써 유/무의 검출을 수행한다. 유/무의 검출뿐만 아니라 액체가 토출되는 동안에 온도를 감지하는 것과 감시된 출력을 구동 시스템으로 피드백 시키는 것이 가능하다. 이러한 변형예의 구조는 서브 히터가 통상의 액실에 용이하게 배치되지 않는 경우에 특히 효과적이다. 이러한 변형예에서, 발열 소자 제어기(416)는 온도 센서(413)의 출력에 기초하여 헤드 구동을 제한시키거나 중지시킨다.
도13은 온도 센서(413)가 다른 발열 소자(402)의 그룹에 대응하여 (도면에서, 413a, 413b, 413c 등은 각각의 노즐에 대응함) 제공된다. 발열 소자(402)는 선택적으로 구동되므로, 잉크의 상태(잉크의 존재 또는 부재)는 복수의 온도 센서의 구비에 위해 보다 작은 영역에 대해 검출될 수 있다.
이러한 실시예에서와 같은 발열 소자에 대해 1:1 관계인 온도 센서의 구비에 의해, 액체 토출시의 온도 변화는 각각의 노즐에 대해 검출될 수 있으므로, 노즐 내의 잉크의 존재 또는 부재 및/또는 기포 발생 상태는 온도를 기초로 검출될 수 있다. 잉크 부족으로 인한 각각의 노즐에 대한 부분적인 토출 실패의 검출에 대해, 비교를 위해 사용되는 정상 토출 지시 데이터를 저장하는, 도15에 도시된 메모리가 제공될 수도 있다. 대안으로서, 인접한 노즐의 데이터가 비교될 수도 있다. 예컨대, 413a, 413b, 413c 중 413b 만이 이상이라면, 노즐 413b는 이상으로 판정된다.
이러한 경우에, 온도 센서(413a, 413b, 413c, …)는 전기 배선 연결부를 통해 각각의 발열 저항체와 연결되지 않으며, 따라서 제2 기판[상부판(403)] 상에 제공된다하더라도 배선이 복잡하게 되는 문제가 발생되지 않는다. 복수의 센서들이 제공되는 경우에도, 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 공정을 이용함으로써 비용 증가가 회피될 수 있다. 이러한 이유로, 본 발명은 풀-라인 헤드(full-line head)에 특히 양호하게 사용된다.
도14의 변형예에 있어서, 온도 센서(413a, 413b)는 본 변형예와는 상이하게 제1 및 제2 기판[소자 기판(401) 및 상부판(403)] 상에 제공된다. 온도 센서가 단지 하나의 기판 상에 배치되고 잉크의 존재와 부재 사이의 한계치가 주변 가열 또는 헤드 상태(예컨대, 인쇄 작업의 종료 직후)에 따라 변화할 때 제어는 부적절하게 된다. 그러나, 가열 중에 2개의 센서에 의한 온도 상승의 차이의 측정에 의해, 잉크의 존재 및 부재와 같은 잉크 상태는 센서가 단지 하나의 기판 상에 제공되는것보다 보다 정확하게 검출될 수 있다.
도15의 변형예에 있어서, 제조 공정 중에, 잉크가 존재할 때와 존재하지 않을 때 헤드 정보로서 발열 저항체의 가동시의 온도 변화를 저장하고 발열 소자 제어기(416)에 저장된 데이터를 출력하는 메모리(469)가 제공된다. 메모리(469)를 제공하고 저장된 데이터와 센서의 출력을 비교함으로써 잉크의 존재 및 부재에 대한 보다 정밀한 검출이 달성된다.
메모리는 미리 결정된 발열 소자(402)의 잉크 토출량 특성(일정 온도에서의 소정의 펄스가 가해질 때의 잉크 토출량)과 같은 헤드 정보를 저장할 수 있다.
이상 본 발명을 설명하였다. 본 발명이 사용될 수 있는 구조에 관해 설명한다.
본 실시예의 액체 토출 헤드를 갖는 잉크 토출 헤드 카트리지에 관해 설명한다.
도16은 전술한 액체 토출 헤드를 포함하는 액체 토출 헤드 카트리지의 개략적인 전개 사시도이고, 액체 토출 헤드 카트리지는 액체 토출 헤드(200)와 액체 용기(140)로 통상 구성된다.
액체 토출 헤드(200)는 소자 기판(15L), 토출구를 갖는 상부판(153), 내장 스프링(128), 액체 공급 부재(130) 및 알루미늄 기부 판(지지 부재; 120)을 포함한다. 소자 기판(151)은 전술한 바와 같이 액체에 열을 가하기 위한 일렬의 발열 저항체를 구비한다. 소자 기판(151)과 상부판(153)을 연결시킴으로써 액체가 토출되는 (도시되지 않은) 액유로가 형성된다. 내장 스프링(128)은 상부판(153)을 소자기판(151) 쪽으로 압착하고, 이에 의해 소자 기판(15L), 상부판(153) 및 지지 부재(120)는 통합된다. 상부판과 소자 기판이 접착 재료에 의해 상호 연결될 때, 내장 스프링을 불필요하게 된다. 지지 부재(120)는 소자 기판(151) 등을 지지하고, 지지 부재(120)는 전기 신호를 소자 기판(151)에 공급하기 위한 인쇄 배선 기판(123)과 그들 사이의 통신을 위한 장치 주조립체와의 연결을 위한 접촉 패드(124)를 구비한다.
액체 용기(140)는 액체 토출 헤드(200)로 공급되는 액체를 보유한다. 액체 용기(140)의 외측에 액체 용기(140) 및 액체 토출 헤드(200) 연결용 연결 부재를 위치 결정시키기 위한 위치 결정 부분(144)과 이 연결 부재를 고정시키기 위한 고정 축(145)이 구비된다. 액체는 연결 부재의 공급 통로를 통해 액체 용기(140)의 액체 공급로(142, 143)로부터 액체 공급 부재(130)의 액체 공급로(131, 132)를 향해 공급되며, 액체 공급 통로(133, 129, 153c)를 통해 공통 액실로 공급된다. 본 실시예에 있어서, 액체는 2개의 통로를 통해 액체 용기(140)로부터 액체 공급 부재(130)로 공급된다.
액체 용기(140)는 액체가 사용된 후에 이 액체로 재충전될 수 있다. 이를 가능하게 하기 위해, 액체 용기(140)는 양호하게는 액체 토출 포트를 구비한다. 액체 토출 헤드(200) 및 액체 용기(140)는 일체형 또는 분리형일 수 있다.
도17은 앞에서 설명한 액체 토출 헤드가 탑재된 액체 토출 장치의 전체적인 배열을 도시한다. 이 실시예에서의 설명은 토출 액체로서 잉크를 사용하는 잉크 토출 기록 장치(IJRA)에 대한 것이다. 액체 토출 장치는 잉크를 수용하기 위한 액체 용기(140)와 이에 착탈식으로 부착되는 액체 토출 헤드(200)를 포함하는 헤드 카트리지가 탑재된 캐리지 HC를 가지며, 상기 캐리지는 기록 매체 이송 수단에 의해 공급된 기록지를 공급하기 위해 기록 재료(170)의 측방향(화살표 a 및 b)으로 왕복한다. 액체 용기 및 액체 토출 헤드는 서로 착탈식으로 부착된다.
도17에서, 구동 신호는 도시되지 않은 신호 공급 수단으로부터 캐리지 HC 상의 액체 토출 수단에 공급되고, 기록 액체는 신호에 응답하여 액체 토출 헤드(200)로부터 기록 재료(170)에 토출된다.
상기 실시예의 액체 토출 장치는 기록 재료 공급 수단, 캐리지 HC를 구동하는 구동원으로서의 모터(161), 구동원으로부터 캐리지 HC에 동력을 전달하기 위한 기어(162, 163) 및 캐리지 축(164)도 포함한다. 이러한 기록 장치를 사용함으로써, 액체가 여러 기록 재료에 토출되어 적절한 화상이 그 위에 형성되게 된다.
도18은 본 발명의 액체 토출 헤드를 사용하는 잉크 토출 기록 장치를 작동시키는 전체 장치의 블록도이다.
기록 장치는 주컴퓨터(300)로부터 제어 신호로서의 인쇄 정보를 수신한다. 인쇄 정보는 I/O 인터페이스(301)에 임시로 저장되는 동시에 기록 장치에서 처리될 수 있는 데이터로 변환된 후에, 헤드 구동 신호 공급 수단으로서 기능을 하는 CPU(302)에 입력된다. ROM(303)에 유지된 제어 프로그램에 기초하여 CPU(302)는 RAM(304) 등의 주변 기기를 사용하여 CPU(302)에 입력된 데이터를 처리하여 이를 인쇄 데이터(화상 데이터)로 변환한다.
CPU(302)는 기록지의 적절한 부분에 화상 데이터를 기록하도록 헤드(200)및 기록지를 화상 데이터와 동시에 이동시키는 구동 모터(306)를 구동시키기 위한 구동 데이터를 생성한다. 화상 데이터 및 모터 구동 데이터는 제어된 시기에 구동함으로써 화상을 형성하도록 헤드 구동부(307) 및 모터 구동부(305)를 통해서 헤드(200) 및 구동 모터(306)에 전달된다.
상기에 설명한 기록 장치에 사용할 수 있는 기록 재료는 여러 가지의 종이와, OHP 시트와, 컴팩트 디스크 또는 장식판 등의 플라스틱 수지 재료와, 직물과, 알루미늄 또는 구리 등의 금속 재료와, 소가죽, 돼지 가죽 또는 인조 가죽 등의 가죽 재료와, 목재, 합판 또는 죽재 등의 목재 재료와, 타일 등의 세라믹 재료와, 스폰지 등의 3차원 조립체가 있다.
기록 장치는 여러 가지의 종이 또는 OHP 시트 등에 인쇄하기 위한 프린터와, 컴팩트 디스크 등의 플라스틱 수지 재료에 인쇄하기 위한 인쇄 장치와, 금속에 인쇄하기 위한 금속 기록 장치와, 가죽에 인쇄하기 위한 가죽 인쇄 장치와, 목재 재료에 인쇄하기 위한 목재 재료 인쇄 장치와, 세라믹 재료에 인쇄하기 위한 세라믹 기록 장치와, 스폰지 등의 3차원 재료에 인쇄하기 위한 기록 장치와, 직물에 인쇄하기 위한 직물 인쇄 장치 등을 포함한다.
액체 토출 장치에 사용할 수 있는 토출 액체는 기록 재료 및 기록 조건에 따라 이 기술 분야에 숙련된 자에 의해 쉽게 선택할 수 있다.
기록 또는 인쇄 헤드로서의 액체 토출 헤드를 사용하여 기록 재료에 기록을 수행하기 위한 잉크 제트 기록 시스템의 일례에 대하여 설명한다.
도19는 본 발명의 액체 토출 헤드를 사용하는 잉크 제트 기록 시스템을 도시한 개략도이다. 이 실시예의 액체 토출 헤드는 기록 재료의 기록 가능 폭에 대응하는 길이에 걸쳐 360 dpi로 배열된 토출구를 갖는 풀 라인(full line)형 헤드이다. 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(B) 각각에 대한 4개의 헤드(201a 내지 201d)는 인접한 것들 사이에 소정 간격을 갖고 X 방향으로 서로 평행하게 고정 지지되어 있다.
신호들은 구동 신호 공급 수단을 구성하는 헤드 구동부(307)로부터 헤드(201a 내지 201d)에 공급되며, 헤드(201a 내지 201d)는 상기 신호들에 응답하여 구동된다. 4개 색상의 잉크(Y, M, C, B)는 잉크 용기(204a 내지 204d)로부터 헤드(201a 내지 201d)에 토출 액체로서 공급된다.
헤드(201a 내지 201d) 아래에는 스폰지 등의 잉크 흡수 부재를 자체에 갖고 있는 헤드 캡(203a 내지 203d)이 마련되어 있는데, 이들은 비기록 중에는 헤드(201a 내지 201d)를 유지하도록 헤드(201a 내지 201d)의 토출구들을 덮는다.
컨베이어 벨트(206)가 전술한 기록 재료를 공급하는 공급 수단을 구성한다. 컨베이어 벨트(206)는 다양한 롤러 주위로 소정 경로를 따라 연장되며 모터 구동부(305)에 연결된 구동 롤러에 의해 구동된다.
이 제트 기록 시스템에서 기록 작업 전후에 기록재료상의 다양한 프로세스를 위해 예비 프로세싱 장치(251) 및 사후 프로세싱 장치(252)가 기록 재료 공급 통로의 상류 및 하류에 제공된다.
사후 프로세스 및 기록은 기록 목적체 또는 잉크 재료의 물질에 따라 상이한 프로세스 또는 처리를 수행한다. 예를 들어 금속, 플라스틱 수지 재료, 세라믹 등을 위해 예비 프로세스는 표면을 활성화하여 잉크의 퇴적 특성을 향상시키는 자외선 복사 및 오존의 인가가 될 수 있다. 플라스틱 수재 재료 등은 정전기를 용이하게 발생시키므로 먼지가 그 위에 용이하게 부착되어 인쇄물을 열화시킬 수 있다. 그러므로 예비 프로세스는 기록 재료상의 정전기를 제거하고 먼지를 제거하기 위한 이온화 장치를 사용할 수 있다. 천이 기록 재료로 사용될 때에는 알칼리 물질, 수용성 물질, 복합 중합체, 수용성 금속염, 요소 또는 유황 요소 등이 분산 방지, 정착의 향상 등을 위해 인가될 수 있다. 예비 프로세스는 이에 제한되지 않으며 기록 재료의 적절한 온도를 제공하는 것일 수 있다.
한편 사후 프로세스는 잉크를 수용한 기록 재료가 잉크의 정착을 촉진하기 위한 열처리, 자외선 복사 투사 등이 될 수 있으며, 또는 예비 프로세스 및 비반응의 결과 남아있는 프로세스 재료를 제거하는 프로세스가 될 수 있다.
본 예에서, 헤드(201a-201d)는 풀라인 헤드로 설명되었으나 이는 제한적은 아니며 소형 헤드가 기록 재료의 횡방향으로 이동될 수 있다.
전술한 바와 같이, 에너지 변환 요소의 구동 조건을 제어하는 복수의 소자 및/또는 전기 회로는 그 기능에 따라 제1 기층 및 제2 기층에 분포되어 액체 토출 헤드 크기가 감소될 수 있게 한다. 또한 기능이 한 기층에 집중되지 않으므로 기층의 수율이 향상되고 그 결과 헤드의 제조 경비가 절감될 수 있다.
외부 접점이 제1 기층 및 제2 기층 중 하나에 제공되고, 제1 기층 및 제2 기층의 대향면들에는 접속 전극이 제공되어, 제1 기층 및 제2 기층의 결합 또는 체결과 동시에 전기 회로 및 소자들 사이의 전기 접속이 확립될 수 있고, 외측과의 접속은 종래의 방식과 유사하게 실행될 수 있다.
실리콘 재료로부터 제1 기층 및 제2 기층을 제조함에 의해 요소 및 전기 회로는 반도체 웨이퍼 처리 기법을 사용하여 생산될 수 있고, 제1 기층 및 제2 기층 사이의 열팽창 차이로 인한 위치 변이는 방지될 수 있다.
적어도 제2 기층에는 온도 센서, 온도 센서의 출력에 따라 발열 저항체의 구동을 제한 또는 정지하는 제한 회로가 제공되어 헤드내의 잉크의 존재 및 부재와 발열 저항체의 구동에 따른 온도 전파의 차이가 그 결과에 따라 제한 또는 정지될 수 있게 한다. 그러므로 제3 목적은 달성될 수 있다. 반도체 웨이퍼 프로세스 기법을 사용하여 온도 센서 및 제한 회로를 제조함으로써, 높은 정밀도의 잉크의 존재 및 부재의 검출이 경비 증가 없이 가능하다.
에너지 변환 요소들은 열에너지의 인가에 의해 액체에 기포를 발생시키고, 상기 액유로의 각각에는 에너지 변환 요소에 대면 배치되고 토출구를 향한 액체 유동에 대해 하류측에서 자유단부를 갖는 가동 부재가 제공될 수 있다. 이에 의해 기포의 발생과 기포 자체의 팽창 방향으로부터 발생하는 압력의 전파 방향은 가동 부재에 의해 하류측을 향해 전달될 수 있어 토출 효율, 토출 동력 또는 토출 속도와 같은 토출 특성이 향상된다.
본 발명이 여기 개시된 구조에 관해 설명되었지만 이는 설명된 상세한 사항에 제한되지 않으며, 본 출원은 첨부 청구범위의 범주 또는 개선 목적내의 변경 또는 수정을 포함한다.
상기의 구성에 의한 액체 토출 헤드에 의해서 소자 기판과 상부판 사이의 열 팽창의 차이로 인한 위치상 편향이 방지될 수 있으며, 잉크 검출 기구가 히터의 손상을 방지하기 위해 제공된다.
제1 기판 및 제2 기판이 동일한 재료로 제작되기 때문에, 열 팽창 차이로 인한 그 사이의 편향을 피할 수 있다.
반도체 웨이퍼 공정 기술을 이용한 온도 센서 및 제한 회로를 제작함으로써, 잉크의 존재 유무에 대한 매우 정확한 검출이 비용 증가 없이 가능하게 된다.
기포 발생으로부터 생기는 압력의 전달 방향과 본래의 기포의 팽창 방향은 가동 부재에 의해 하류측을 향하게 되어, 토출 효율, 토출 동력 또는 토출 속도와 같은 토출 성능이 개선된다.

Claims (30)

  1. 액체를 토출하는 복수개의 토출구와,
    서로 조합된 때 상기 토출구와 각각 유체 연통하는 복수개의 액유로를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판과,
    상기 액유로 내의 액체를 토출하기 위하여 전기 에너지를 토출 에너지로 변환하도록 상기 액유로에 각각 배치된 복수개의 에너지 변환 요소와,
    상기 에너지 변환 요소의 구동 상태를 제어하는 복수개의 제1 소자 또는 전기 회로와,
    상기 에너지 변환 요소의 구동 상태를 제어하는 복수개의 제2 소자 또는 전기 회로를 포함하며,
    상기 제2 소자 또는 전기 회로는 제1 소자 또는 전기 회로와는 상이한 기능을 갖고,
    상기 제1 소자 또는 전기 회로는 상기 제1 기판 상에만 마련되고 상기 제2 소자 또는 전기 회로는 상기 제2 기판 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로가 상기 제1 기판 또는 제2 기판 중 어느 하나의 외부와 전기 접속하는 외부 접점과, 상기 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로가 서로 대향한 상기 제1 기판 및 제2 기판의 표면들 상에 전기 접속하는 접속 전극을 추가로 포함하며, 이들은 상기 제1 기판 및 제2 기판을 조합함으로써 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 실리콘 재료로 제조되며, 상기 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로는 반도체 웨이퍼 처리 기술을 통해 상기 제1 기판 및 제2 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에너지 변환 요소는 열에너지를 인가하여 액체 내에 기포를 생성하며, 각각의 상기 액유로에는 상기 에너지 변환 요소에 대면하여 배치되고 상기 토출구를 향해 액유로에 대하여 하류측에서 자유 단부를 갖는 가동 부재가 제공된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 에너지 변환 요소는 발열 저항기인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  6. 제1항에 있어서, 모든 소자 또는 전기 회로들 중에서 개별적으로 또는 집단적으로 상기 에너지 변환 요소에 직접 또는 간접적으로 전기 접속된 소자 또는 전기 회로는 상기 에너지 변환 요소가 마련된 상기 제1 기판 상에 구비되며, 다른 소자 또는 전기 회로는 제2 기판 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  7. 제6항에 있어서, 모든 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로들 중에서 개별적으로 또는 집단적으로 상기 에너지 변환 요소에 직접 또는 간접적으로 전기 접속된 소자 또는 전기 회로는 상기 에너지 변환 요소를 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  8. 제6항에 있어서, 모든 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로들 중에서 개별적으로 또는 집단적으로 상기 에너지 변환 요소에 직접 또는 간접적으로 전기 접속된 소자 또는 전기 회로는 화상 데이터를 직렬로 수신하고 이를 병렬로 출력하는 시프트 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  9. 제6항에 있어서, 모든 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로들 중에서 개별적으로 또는 집단적으로 상기 에너지 변환 요소에 직접 또는 간접적으로 전기 접속된 소자 또는 전기 회로는 상기 시프트 레지스터로부터 병렬로 출력된 데이터를 저장하는 래칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  10. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로로서, 상기 발열 저항기를 구동하는 구동부와, 화상 데이터를 직렬로 수신하고 화상 데이터를 병렬로 상기 구동부로 출력하는 시프트 레지스터와, 상기 발열 저항기 부근의 온도를 감지하는 온도 센서와, 상기 온도 센서를 구동하는 센서 구동 회로와, 상기 온도 센서로부터의 출력에 따라 상기 발열 저항기의 구동 조건을 제어하는 제어 회로를 추가로포함하며; 상기 발열 저항기, 상기 구동부, 및 상기 시프트 레지스터는 상기 제1 기판 상에 구비되고; 상기 센서 구동 회로 및 상기 제어 회로는 상기 제2 기판 상에 구비되며; 상기 온도 센서는 상기 제1 기판 및 제2 기판 중 하나에 구비되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  11. 제10항에 있어서, 상기 발열 저항기에 대한 구동 조건의 제어는 상기 발열 저항기로의 전기 에너지 공급 시간, 또는 펄스가 인가되는 타이밍을 변경함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2 소자 또는 전기 회로로서, 상기 온도 센서의 출력을 기초로 하여 상기 발열 저항기의 구동을 제한 또는 정지시키는 상기 제2 기판 상의 제한 회로를 추가로 구비하며; 상기 온도 센서는 적어도 제2 기판 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  13. 제12항에 있어서, 복수개의 이러한 온도 센서가 제공되며, 이들 온도 센서들은 상이한 발열 저항기에 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  14. 제12항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 상에 제공된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  15. 제5항에 있어서, 상기 제1 기판에는 적어도 상기 발열 저항기와, 상기 발열 저항기를 구동하는 구동부와, 화상 데이터를 직렬로 수신하고 화상 데이터를 상기 구동부로 병렬로 출력하는 시프트 레지스터와, 상기 발열 저항기의 저항치를 측정하는 저항 센서가 제공되며; 상기 제2 기판에는 적어도 상기 저항 센서를 구동하는 센서 구동 회로와, 상기 발열 저항기에 대한 구동 조건을 제어하는 제어 회로가 제공된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  16. 제15항에 있어서, 상기 발열 저항기에 대한 구동 조건의 제어는 상기 발열 저항기로의 전기 에너지 공급 시간, 또는 펄스가 인가되는 타이밍을 변경함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  17. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로로서 상기 발열 레지스터를 구동하는 구동부와 화상 데이터를 직렬로 받아서 상기 구동부에 데이터를 병렬로 출력하는 시프트 레지스터와 헤드 정보를 저장하는 메모리와 상기 메모리에 저장된 헤드 정보에 따라 상기 발열 레지스터에 대한 구동 상태를 제어하는 제어 회로를 또한 포함하며, 상기 발열 레지스터와 상기 구동부와 상기 시프트 레지스터는 상기 제1 기판 상에 제공되며, 상기 제어 회로는 상기 제2 기판 상에 제공되며, 상기 메모리는 상기 제1 기판 또는 제2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  18. 제17항에 있어서, 상기 발열 레지스터에 대한 구동 상태의 제어는 가해진 펄스가 가해지는 시간 또는 상기 발열 레지스터에 대한 전기 에너지 공급 지속시간을 변경함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  19. 제17항에 있어서, 상기 헤드 정보는 상기 발열 레지스터 소자가 소정 상태 하에서 구동될 때 액체 토출 양인 액체 토출 성질에 대한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  20. 제17항에 있어서, 상기 헤드 정보는 사용된 액체의 종류에 대한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  21. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로로서 상기 발열 레지스터 소자 근처의 온도를 감지하는 온도 센서와 상기 온도 센서를 구동하는 센서 구동 회로를 또한 포함하며, 상기 제어 회로는 상기 온도 센서의 출력 및 상기 헤드 정보에 따라 상기 발열 레지스터의 구동 상태를 제어하며, 상기 센서 구동 회로는 상기 제2 기판 상에 제공되며, 상기 온도 센서는 상기 제1 기판 또는 제2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  22. 제21항에 있어서, 상기 헤드 정보는 상기 온도 센서의 출력에 대한 편차 보정값을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로로서 상기 제2 기판 상에 상기 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 발열 레지스터의 구동을 제한하여 정지시키는 제한 회로를 또한 포함하며, 상기 온도 센서는 적어도 제2 기판 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  24. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 소자 또는 전기 회로로서 상기 발열 레지스터 소자의 저항 값을 감지하는 저항 센서와 상기 저항 센서를 구동하는 센서 구동 회로를 또한 포함하며, 상기 제어 회로는 상기 헤드 정보 및 상기 저항 센서로부터 출력된 저항 값 데이터에 따라 상기 발열 레지스터의 구동 상태를 제어하며, 상기 저항 센서는 상기 제1 기판 상에 제공되며, 상기 센서 구동 회로는 상기 제2 회로 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  25. 제24항에 있어서, 상기 헤드 정보는 저항 값 데이터로부터 분류된 코드 값 또는 상기 저항 센서로부터 출력된 저항 값 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  26. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판에는 적어도 상기 에너지 변환 요소와 상기 에너지 변환 요소를 구동하는 구동부와 화상 데이터를 직렬로 받아서 상기 구동부로 데이터를 병렬로 출력하는 시프트 레지스터와 상기 제1 기판의 온도를 감지하는온도 센서와 상기 제1 기판을 가열하는 히터와 상기 히터를 구동하는 구동부를 포함하며, 상기 제2 기판에는 적어도 상기 온도 센서를 구동하는 센서 구동 회로와 상기 온도 센서의 출력에 기초하여 안정된 액체 토출이 가능한 상기 제1 기판의 온도로 상기 히터의 구동 상태를 제어하는 히터 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제2 기판 상에 상기 제2 기판의 온도를 감지하는 온도 센서와, 상기 제1 및 제2 기판 상에 제공된 온도 센서의 출력에 기초하여 상기 발열 레지스터의 구동을 제한하거나 또는 정지시키는 제한 회로를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  28. 액체를 토출하는 액체 토출 헤드와 상기 액체 토출 헤드로 공급되는 액체를 담는 액체 용기를 포함하는 헤드 카트리지에 있어서,
    상기 액체 토출 헤드는, 액체를 토출하는 복수의 토출구와, 서로 결합될 때 상기 토출구와 연통되는 복수의 액유로를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 각 액유로에 배치되어 상기 액유로 내의 액체를 토출하기 위하여 전기 에너지를 토출 에너지로 변환하기 위한 복수의 에너지 변환 요소와, 상기 에너지 변환 요소의 구동 상태를 제어하기 위한 복수의 제1 소자 또는 전기 회로와, 상기 에너지 변환 요소의 구동 상태를 제어하기 위한 복수의 제2 소자 또는 전기 회로를 포함하며,
    상기 제2 소자 또는 전기 회로는 제1 소자 또는 전기 회로와는 상이한 기능을 갖고, 상기 제1 소자 또는 전기 회로는 상기 제1 기판 상에만 마련되고 상기 제2 소자 또는 전기 회로는 상기 제2 기판 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 헤드 카트리지.
  29. 제28항에 있어서, 상기 액체 토출 헤드 및 상기 액체 용기는 서로에 대해 착탈 가능한 것을 특징으로 하는 헤드 카트리지.
  30. 액체를 토출하는 액체 토출 헤드와 상기 액체 토출 헤드로 공급되는 액체를 담는 액체 용기를 포함하는 액체 토출 기록 장치에 있어서,
    상기 액체 토출 헤드로부터 액체를 토출시키기 위한 구동 신호를 공급하는 구동 신호 공급 수단을 포함하며, 상기 액체 토출 헤드는, 액체를 토출하는 복수의 토출구와, 서로 결합될 때 상기 토출구와 연통되는 복수의 액유로를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 각 액유로에 배치되어 상기 액유로 내의 액체를 토출하기 위하여 전기 에너지를 토출 에너지로 변환하기 위한 복수의 에너지 변환 요소와, 상기 에너지 변환 요소의 구동 상태를 제어하기 위한 복수의 제1 소자 또는 전기 회로와, 상기 에너지 변환 요소의 구동 상태를 제어하기 위한 복수의 제2 소자 또는 전기 회로를 포함하며,
    상기 제2 소자 또는 전기 회로는 제1 소자 또는 전기 회로와는 상이한 기능을 갖고, 상기 제1 소자 또는 전기 회로는 상기 제1 기판 상에만 마련되고 상기 제2 소자 또는 전기 회로는 상기 제2 기판 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크토출 기록 장치.
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