KR100500870B1

KR100500870B1 - 기록 헤드용 기판, 기록 헤드 및 기록 장치

Info

Publication number: KR100500870B1
Application number: KR10-2002-0033169A
Authority: KR
Inventors: 후루까와다쯔요; 이마나까요시유끼; 히라야마노부유끼
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2005-07-14
Also published as: EP1266758A2; US6712437B2; DE60206103T2; JP2002370348A; KR20020096014A; ATE304449T1; EP1266758A3; US20020191037A1; CN1210155C; DE60206103D1; CN1392050A; EP1266758B1

Abstract

전압 변환 회로의 초단 인버터를 구성하는 NMOS 트랜지스터(1)와 PMOS 트랜지스터(2,3)간의 게이트 폭비를, 초단 인버터의 임계 전압(스레시홀드 전압)이 전압 변환 회로의 전원 전압 VHT의 1/2 이하, 또한 논리 회로의 전원 전압 Vdd 이하로 반전이 가능한 전압이 되도록 설정한다.

Description

기록 헤드용 기판, 기록 헤드 및 기록 장치{PRINTHEAD BOARD, PRINTHEAD AND PRINTING APPARATUS}

본 발명은 잉크 제트 방식의 기록 헤드용 기판, 기록 헤드 및 기록 장치에 관한 것이다.

종래의 잉크 제트 방식에 따른 기록 장치에 탑재되는 전기 열변환 소자(히터)와 그 구동 회로는, 예를 들면, 일본 특개평5-185594호 공보에 예시된 바와 같이, 반도체 프로세스 기술을 이용하여 동일 기판 상에 형성된다.

종래의 기록 헤드용 기판 상에는, 잉크를 토출하는 노즐의 주위에 히터와 히터 구동 회로가 일체적으로 형성되어 있다. 도 6은 그 기판 레이아웃의 일례를 보여주고 있다.

도 7a는 히터 및 드라이버 트랜지스터가 어레이 형상으로 배치되어 있는 부분의 일 세그먼트에 대한 구체적인 등가 회로를 예시하고 있다.

도 7a에 도시한 바와 같이, 히터 구동 신호는 논리 회로의 전원 전압의 진폭을 가지고 있다. 이 신호는 전압 변환 회로에 의해 승압되고 드라이버 트랜지스터의 게이트에 인가되어 히터를 구동하게 된다. 이러한 승압은, 드라이버 트랜지스터의 게이트를 고 전압으로 구동함으로써 트랜지스터의 ON 저항을 내리기 위해서 행해진다.

도 7b를 참조하여 상세히 진술하면, 일반적인 논리 회로의 전원 전압 Vdd는 5V이고, 전압 변환 회로를 통해 승압하여 얻어진 전압, 즉 드라이버 트랜지스터의 게이트에 인가하는 게이트 전압은 8V 정도로 설정된다. 따라서, 전압 변환 회로의 초단에 설치된 인버터 A의 임계 전압(스레시홀드 전압)을 3∼4V 부근으로 설정함으로써, 초단의 인버터 A는 논리 회로의 전원 전압의 진폭에서 만족스러운 반전을 수행할 수 있게 된다.

도 9는 종래 기술에 따른 일반적인 인버터의 레이아웃을 보여주는 도면이다. 여기서 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터의 게이트 폭(W)의 비는 통상 2:1로 되어 있다. 그 이유는 PMOS와 NMOS에서는 동일 사이즈의 게이트 폭을 갖는 경우, 그 ON 저항이 PMOS 쪽이 2배가 되므로, 이들 2 트랜지스터의 ON 저항을 같게 하기 위해서는 사이즈비를 2:1로 할 필요가 있기 때문이다. ON 저항을 같게 함으로써 인버터`의 임계 전압은 전원 전압(Vdd)의 1/2이 되고, 이것은 전원측 및 GND 측으로부터의 노이즈의 영향을 같게 하여 회피하기 위해서 일반적으로 채택되는 방식이다.

그러나, 히터 구동 회로나 외부 신호 처리 회로의 고속화나 설계 룰의 미세화 등에 의해, 논리 회로의 전원 전압 Vdd는 저전압화의 추세에 있고, 현 상태의 5V에서 3.3V로의 전환이 급속히 진행될 것으로 예상된다.

도 8에 예시하고 있는 바와 같이, 전압 변환 회로의 초단의 인버터의 임계 전압을 현 상태대로 3∼4V 부근으로 설정해 두면, 3.3V의 논리 신호 전압으로는 충분히 반전할 수 없거나, 혹은 반전 전압까지 도달하지 않게 되는 것을 생각할 수 있다. 이와 같이 만일 초단의 인버터가 충분히 반전을 수행할 수 없는 경우에는, 차단의 인버터의 구동 능력의 저하와 더불어 스위칭 속도가 저하할 가능성이 있다.

상술한 현상으로 인해, 히터 구동 신호의 펄스 폭이 변화하여 정상적인 히터 구동을 할 수 없게 될 가능성이 있다. 만일, 반전 가능 전압까지 도달하지 않은 경우에는 차단으로 논리 신호의 전달이 행해지지 않을 수도 있으며, 이러한 현상이 발생하면 히터의 구동 자체가 행해지지 않게 될 가능성이 있다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 종래의 인버터를 구성하는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터의 게이트 폭 W1, W2의 비를 2:1로 설정하면, 그 인버터의 임계 전압은 1/2 Vdd로 된다. 전압 변환 회로의 전원 전압 VHT를 8V로 설정하면, 초단의 인버터의 임계 전압이 4V로 되어 차단으로 신호가 전달되지 않는다.

본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 논리 신호 전압이 3.3V 이하가 되는 경우라도, 전압 변환 회로의 초단의 인버터의 임계 전압을 반전이 만족스럽게 행해질 수 있는 수준으로 설정할 수 있는 기록 헤드용 기판, 기록 헤드 및 기록 장치를 제공하는 것이다.

또한, 최근의 기록 헤드 및 기록 헤드를 이용한 기록 장치(프린터)에 있어서는 히터 구동 회로나 CPU 등의 외부 신호 처리 회로의 고속화나 설계 룰의 미세화 등에 의해 논리 신호 전압이 저전압화하는 추세에 있으며, 현재 5V에서 3.3V로의 전환이 급속히 진행되고 있다.

또한, CPU의 저전압화는 그 제조 프로세스의 미세화와 동시에 진행한다. 예를 들면 0.5 ㎛ 룰의 프로세스를 이용한 경우의 전원 전압은 2.0V 정도이지만, 0.15∼0.18 ㎛ 룰의 프로세스를 이용한 경우의 전원 전압은 1.5V 혹은 그 이하가 될 것으로 예상된다. 이때 외부 처리 회로의 신호 전압과 헤드 내부의 논리 신호 전압을 동일하게 하는 것은 공통화의 관점에서 장치 전체의 비용절감에 있어서 중요하다. 이러한 이유로, 헤드 내부의 논리 신호 전압도 향후 3.3V → 2.0V → 1.5V → 그 이하로 저전압화가 진행되어 갈 것으로 예상된다. 이에 따라 특히 논리 신호와 드라이버 트랜지스터의 구동 신호와의 인터페이스 부분에서는 저전압화에 따른 오동작이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 저전압에 대응하는 수단을 강구해야 하고, 문제를 해소하기 위한 수단을 제공할 필요가 있으며, 이러한 것들은 기록 헤드의 개발에 있어서 중요하고 또한 당면한 고유의 과제이다.

상술한 과제를 해결하여, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 기록 헤드용 기판이 제공되며, 이 기록 헤드용 기판은, 기록제를 토출시키는 기록 소자와, 전송원으로부터 논리 신호를 수신하는 논리 회로와, 상기 논리 신호에 의해 기록 소자를 구동하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 배치되어 논리 신호의 전압을 변환하는 복수단의 인버터를 갖는 전압 변환 회로를 구비하며, 상기 전압 변환 회로의 초단에 설치된 인버터의 임계 전압은 다른 인버터의 임계 전압보다도 낮으며 또한 상기 논리 회로의 전원 전압 이하로 반전이 가능한 전압으로 설정된다.

본 발명에 따른 기록 헤드는, 기록제를 토출시키는 기록 소자와, 전송원으로부터 논리 신호를 수신하는 논리 회로와, 상기 논리 신호에 의해 상기 기록 소자를 구동하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 배치되어 논리 신호의 전압을 변환하는 복수단의 인버터를 갖는 전압 변환 회로를 구비하며, 상기 전압 변환 회로의 초단에 설치된 인버터의 임계 전압은 다른 인버터의 임계 전압보다도 낮으며 또한 상기 논리 회로의 전원 전압 이하로 반전 가능한 전압으로 설정된다.

본 발명에 따른 기록 장치는, 기록제를 토출시키는 기록 소자와, 전송원으로부터 논리 신호를 수신하는 논리 회로와, 상기 논리 신호에 의해 상기 기록 소자를 구동하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 배치되어 논리 신호의 전압을 변환하는 복수단의 인버터를 갖는 전압 변환 회로를 구비하는 기록 헤드를 탑재하여, 상기 기록 헤드에 논리 신호를 전송하면서 화상 데이터를 기록 매체에 기록하며, 상기 전압 변환 회로의 초단에 설치된 인버터의 임계 전압은 다른 인버터의 임계 전압보다도 낮으며 또한 상기 논리 회로의 전원 전압 이하로 반전 가능한 전압으로 설정된다.

상술한 사항 이외의 본 발명의 다른 목적과 이점들은 다음에 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 명백해질 것이다. 이러한 설명에 있어, 명세서의 일부를 형성하며, 발명의 일예를 예시하고 있는 본 발명의 첨부 도면에 대한 참조적인 설명이 행해진다. 그러나, 이러한 예는 본 발명의 다양한 실시예들을 속속들이 규명해내는 것은 아니므로, 본 발명의 범주를 판정하기 위해 상세한 설명에 이어지는 청구범위에 대한 참조로 행해지고 있는 것이다.

<실시예>

이하, 본 발명의 기록 장치를 잉크 제트 기록 장치(프린터)에 적용한 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

[기록 장치의 개략 구성]

도 1은 본 발명의 대표적인 실시 형태인 잉크 제트 프린터 IJRA의 구성의 개요를 나타내는 외관 사시도이다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 구동 모터(5013)의 정회전 및 역회전에 연동하여 구동력 전달 기어(5009 - 5011)를 통해 회전하는 리드 스크류(5005)의 나선홈(5004)에 대하여 캐리지 HC가 맞물리게 된다. 이 캐리지 HC는 핀(도시되지 않음)을 가지고 있으며, 화살표 a, b 방향으로 왕복 이동된다. 이 캐리지 HC에는, 잉크 제트카트리지 IJC가 탑재되어 있다. 참조부호 5002는 종이 압축판이고, 캐리지 HC의 이동 방향을 따라 종이를 플라텐(platen)(5000)에 대하여 누른다. 참조부호 5007, 5008은 그 포토 커플러 주변에서의 캐리지 레버(5006)의 존재를 확인하고, 모터(5013)의 회전 방향 전환 등을 행하기 위한 홈 위치 검지 수단을 구성하는 포토 커플러를 나타낸다. 한다. 참조부호 5016은 기록 헤드의 전면을 덮는 캡 부재(5022)를 지지하는 부재이고, 참조부호 5015는 이 캡내를 흡인하는 흡인 수단이며, 캡내 개구(5023)를 통해 기록 헤드의 흡인 회복을 행한다. 참조부호 5017은 클리닝 블레이드이고, 참조부호 5019는 이 블레이드를 전후 방향으로 이동 가능하게 하는 부재이며, 이들 부재는 본체 지지판(5018)에 지지되어 있다. 블레이드는 이러한 형태의 것이 아닌주지의 클리닝 블레이드가 본 예에 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 참조부호 5021은 흡인 회복 동작의 흡인을 개시하기 위한 레버이며, 이 레버는 캐리지와 맞물리는 캠(5020)의 이동에 따라 이동한다. 움직임은 공지의 전달 수단에 의해 제어되며, 구동 모터로부터의 구동력은 클러치 등에 의해 변경된다.

이들의 캡핑, 클리닝, 흡인 회복 동작은, 캐리지가 홈 위치측의 영역에 올 때에 리드 스크류(5005)의 작용에 의해서 이들의 대응 위치에서 원하는 처리가 행해질 수 있도록 구성되어 있지만, 주지의 타이밍에서 원하는 작동을 행하도록 하면, 본 예에는 어느 것이나 적용할 수 있다.

다음에, 상술한 기록 장치에 의한 기록을 제어하기 위한 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 잉크 제트 프린터 IJRA를 제어하기 위한 제어 회로의 구성을 나타내는 블록도이다. 제어 회로는 기록 신호를 입력하기 위한 인터페이스(1700)와, MPU(1701)와, 이 MPU(l701)에 의해 실행되는 제어 프로그램을 저장하기 위한 프로그램 ROM(1702)과, 각종 데이터(상기 기록 신호나 헤드에 공급되는 기록 데이터 등)를 보존해 두는 DRAM(1703)과, 기록 헤드(1708)에 대한 기록 데이터의 공급을 제어하고 인터페이스(1700), MPU(1701), RAM(1703) 사이의 데이터의 전송을 제어하기 위한 게이트 어레이(GA)(1704)를 포함하고 있다. 캐리어 모터(1710)는 기록 헤드(1708)를 반송하며, 반송 모터(1709)는 기록지를 반송한다. 헤드 드라이버(1705)는 기록 헤드를 구동하며, 모터 드라이버(1706, 1707)는 각각 반송 모터(1709)와 캐리어 모터(1710)를 구동한다.

상기 제어 구성의 동작을 설명하면 다음과 같다. 인터페이스(1700)에 기록 신호가 들어 가면, 게이트 어레이(1704)와 MPU(1701)는 협력하여 기록 신호를 기프린트용의 기록 데이터로 변환한다. 그리고, 모터 드라이버(1706, 1707)가 구동됨과 함께, 헤드 드라이버(1705)에 보내어진 기록 데이터에 따라 기록 헤드가 구동되어, 인쇄가 행하여진다.

[기록 헤드의 구동 회로 구성]

도 3a는 제1 실시예의 기록 헤드의 전기 열변환 소자와 그 구동 회로의 구성을 나타내며, 전압 변환 회로의 초단 인버터를 구성하는 NMOS 트랜지스터(1)와 PMOS 트랜지스터(2, 3)의 게이트 폭비를, 임계 전압이 논리 회로의 전원 전압 Vdd(3.3V) 이하 혹은 반전이 만족스럽게 행해질 수 있는 전압이 되도록 설정하고 있다.

보다 상세하게는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 초단 인버터의 임계 전압이 전압 변환 회로의 전원 전압 VHT (8V)의 1/2 이하이며 또한 논리 회로의 전원 전압 Vdd 이하로 반전 가능한 전압이 되도록 게이트 폭비가 설정되어 있다.

구체적으로는, NMOS 트랜지스터(1)의 게이트 폭 W를 PMOS 트랜지스터(2, 3)의 게이트 폭보다도 크게 하여 (게이트 길이: L은 동일 사이즈) NMOS 트랜지스터(1)의 ON 저항을 내리게 함으로써, 초단 인버터의 임계 전압을 변환 전압의 1/2 이하로 할 수 있다. 예를 들면, 도 3a에 있어서 PMOS 트랜지스터(2, 3)의 게이트 사이즈 W/L을 6㎛/3㎛로 하고, NMOS 트랜지스터(1)의 게이트 사이즈 W/L을 10㎛/3㎛로 함으로써 임계 전압을 1.6V ∼ 1.8V 정도로 설정할 수 있다. 이에 따라, 초단 인버터는 3.3V의 전압 Vdd로 만족스럽게 반전을 수행할 수 있게 된다.

또한, 여기서는 게이트 폭 W를 변화시킴으로써 ON 저항을 변화시키는 방법을 진술하였지만, 게이트 길이 L을 변화시키거나 게이트 사이즈 W/L의 비를 변화시킴으로써, ON 저항의 비를 변화시켜 얻어지는 것과 동일한 효과가 얻어진다.

도 4는, 제2 실시예의 기록 헤드의 전기 열변환 소자와 그 구동 회로의 구성을 나타낸다. 여기서, 전압 변환 회로의 초단 인버터를 구성하는 NMOS 트랜지스터(1)와 부하 저항(4)간의 저항비를, 임계 전압이 논리 회로의 전원 전압 Vdd(3.3V) 이하 혹은 반전이 충분히 수행될 수 있는 전압이 되도록 설정하고 있다. 특히, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 비율은 초단 인버터의 임계 전압을 반전이 가능한 전압이 되도록 하는 방식으로 설정되며, 이 전압은 전압 변환 회로의 전원 전압 VHT (8V)의 1/2 이하, 또한 논리 회로의 전원 전압 Vdd 이하이다.

구체적으로는, NMOS 트랜지스터(1)의 ON 저항을 부하 저항(4)의 저항치보다 작은 값으로 설정함으로써 초단 인버터의 임계 전압을 변환 전압의 1/2 이하로 할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 있어서 부하 저항(4)의 저항치를 20 kΩ으로 한 경우, NMOS 트랜지스터(1)의 게이트 사이즈 W/L을 28㎛/3.5㎛로 하면 임계 전압을 1.6V ∼ 1.8V 정도로 설정할 수 있다. 이에 따라, 초단 인버터는 3.3V의 Vdd 전압으로 충분히 반전을 수행할 수 있다.

또한, 여기서는 NMOS 트랜지스터(1)의 게이트 사이즈 W/L을 변화시키는 것으로 ON 저항을 변화시키는 방법을 기술하였지만, 게이트 길이 L만이나 게이트 폭 W만을 변화시킴으로써 혹은 부하 저항(4)의 저항치를 크게 함으로써 마찬가지의 효과가 얻어진다.

도 5는, 제3 실시 형태의 기록 헤드의 전기 열변환 소자와 그 구동 회로의 구성을 나타낸다. 본 명세서에서, 전압 변환 회로의 초단 인버터를 구성하는 NMOS 트랜지스터(1)와 부하가 되는 공핍형 NMOS 트랜지스터(5)간의 게이트 폭비를, 임계 전압이 논리 회로의 전원 전압 Vdd (3.3V) 이하 혹은 반전이 충분히 수행될 수 있는 전압이 되도록 설정하고 있다. 특히, 도 3b에 도시한 바와 같이, 비율은 초단 인버터의 임계 전압을 반전이 가능한 전압이 되도록 하는 방식으로 설정되며, 이 전압은 전압 변환 회로의 전원 전압 VHT (8V)의 1/2 이하, 또한 논리 회로의 전원 전압 Vdd 이하이다.

구체적으로는, NMOS 트랜지스터(1)의 게이트 폭 W를 공핍형 NMOS 트랜지스터(5)의 게이트 폭보다도 크게 하여 (게이트 길이: L은 동일 사이즈) NMOS 트랜지스터(1)의 ON 저항을 내림으로써 초단 인버터의 임계 전압을 변환 전압의 1/2 이하로 할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 있어서, 공핍형 NMOS 트랜지스터(5)의 게이트 사이즈 W/L을 8㎛/3㎛로 하고, NMOS 트랜지스터(1)의 게이트 사이즈 W/L을 12㎛/3㎛로 하는 것으로 임계 전압을 1.6V∼1.8V 정도로 설정할 수 있다. 이에 따라 초단 인버터는 3.3V의 전압 Vdd로 충분히 반전 가능해진다.

또한, 여기서는 게이트 폭 W를 변화시키는 것으로 ON 저항을 변화시키는 방법을 기술하였지만, 게이트 길이 L을 변화시키거나 게이트 사이즈 W/L의 비를 변화시켜, ON 저항의 비를 변화시키는 것으로 마찬가지의 효과가 얻어진다.

또한, 상기 실시 형태 이외에도 초단 인버터를 구성하는 소자의 조합에 의해 그 합성 저항을 조정함으로써 임계 전압을 논리 회로의 전원 전압 Vdd 이하 혹은 반전이 충분히 수행될 수 있는 전압으로 설정하는 것이 가능하다.

또한, 이상의 실시 형태에 있어서, 기록 소자에 의해 구동되는 기록 헤드로부터 토출되는 액적은 잉크인 것으로 하고, 잉크 탱크에 수용되는 액체는 잉크인 것으로 하여 설명하였지만, 그 수용물은 잉크에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 기록 화상의 정착성(fixation) 혹은 내수성을 높이거나, 그 화상 품질을 높이기 위해, 기록 매체쪽으로 토출되는 처리액과 같은 물질(substance)이 잉크 탱크에 수용되어 있어도 좋다.

이상의 실시 형태는, 특히 잉크 제트 기록 방식 중에서도, 잉크 토출을 위해 이용되는 에너지로서 열 에너지를 발생하는 수단(예를 들면 전기 열 변환체나 레이저광 발생 등)을 구비하여, 상기 열 에너지에 의해 잉크의 상태 변화를 가져오는 방식을 이용함으로써 기록의 고밀도화, 고정밀화가 달성될 수 있다.

그 대표적인 구성이나 원리에 대해서는, 예를 들면, 미국 특허 제4,723,129호 명세서와 제4,740,796호 명세서에 개시되어 있는 기본적인 원리를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 이 방식은 소위 온디맨드형(on-demand-type), 콘티뉴어스형(continuous-type) 중 어디에도 적용 가능하지만, 특히, 온디맨드형의 경우에는, 액체(잉크)가 보유되어 있는 시트나 액로에 대응하여 배치되어 있는 전기 열 변환체에, 기록 정보에 따라, 막 비등을 넘는 급속한 온도 상승을 제공하는 적어도 하나의 구동 신호를 인가한다. 이에 따라, 전기 열 변환체에 열 에너지를 발생시키고, 기록 헤드의 열 작용면에 막 비등을 생기게 하여, 결과적으로 이 구동 신호에 일대일로 대응한 액체(잉크) 내의 기포를 형성할 수 있기 때문에 유효하다. 이 기포의 성장, 수축에 의해 토출용 개구를 통해 액체(잉크)를 토출시켜, 적어도 하나의 액적을 형성한다. 이 구동 신호를 펄스 형상으로 하면, 즉시 적절하게 기포의 성장 수축이 행하여지기 때문에, 특히 응답성이 우수한 액체(잉크)의 토출이 달성될 수 있어 더욱 바람직하다.

이 펄스 형상의 구동 신호로서는, 미국 특허 제4,463,359호와, 제4,345,262호 명세서에 기재되어 있는 것 같은 것이 적합하다. 또, 상기 열 작용면의 온도 상승율에 관한 발명을 개시하고 있는 미국 특허 제4,313,124호 명세서에 기재되어 있는 조건을 채용하면, 더욱 우수한 기록을 행할 수 있다.

기록 헤드의 구성으로서는, 상술한 각 명세서에 개시되어 있는 것 같은 오리피스(orifice), 액로, 전기 열 변환체의 조합 구성(직선 또는 직각 유로) 외에, 열 작용면이 굴곡하는 영역에 배치되는 소자를 개시하고 있는 미국 특허 제4,558,333호, 미국 특허 제4,459,600호 명세서에 기술되고 있는 기술을 이용한 구성도 본 발명에 채택될 수 있다. 덧붙여, 복수의 전기 열 변환체에 대하여, 공통되는 슬롯을 전기 열 변환체의 잉크 토출부로 하는 구성을 개시하는 일본 특개소 59-123670호 공보나 열 에너지의 압력파를 흡수하는 개구를 토출부에 대응시키는 구성을 개시하는 일본 특개소 59-138461호 공보에 기초를 둔 구성을 채택하는 것도 가능하다.

또한, 기록 장치가 기록할 수 있는 최대 기록 매체의 폭에 대응한 길이를 갖는 풀 라인 타입의 기록 헤드로서는, 상술한 명세서에 개시되어 있는 것 같은 복수 기록 헤드의 조합에 따라서 그 길이를 만족하는 구성이나, 기록 헤드가 일체적으로 형성된 1개의 기록 헤드로되는 구성 중 어느 것이라도 좋다.

상기 실시 형태로 설명한 바와 같이, 기록 헤드 자체에 일체적으로 잉크 탱크가 설치된 카트리지 타입의 기록 헤드 뿐만 아니라, 장치 본체에 헤드가 장착됨으로써, 장치 본체와의 전기적인 접속이나 장치 본체로부터의 잉크의 공급이 가능하게 되는 교환이 자유로운 칩 타입의 기록 헤드를 이용하여도 좋다.

또한, 이상 설명한 기록 장치의 구성에, 기록 헤드에 대한 회복 수단, 보조 수단 등을 부가하는 것은 기록 동작을 한층 안정적으로 할 수 있기 때문에 바람직하다. 이들을 구체적으로 예를 들면, 기록 헤드에 대한 캡핑(capping) 수단, 클리닝 수단, 가압 혹은 흡인 수단, 및 전기 열 변환체 혹은 이것과는 다른 가열 소자 혹은 이들의 조합에 의한 예비 가열 수단 등이 있다. 또한, 기록과 무관하게 잉크의 토출을 수행하는 예비 토출 모드를 구비하는 것도 안정된 기록을 행하기 위해서 유효하다.

또한, 기록 장치의 기록 모드는 흑색 등의 주류색만을 이용하여 수행되는 것에 국한되는 것은 아니다. 장치는 복색 컬러를 이용하여 기록이 수행되는 다색 컬러 모드, 또는 혼색을 이용하여 기록이 수행되는 풀컬러 모드 중 어느 모드를 갖는 장치로 할 수도 있다.

이상 설명한 실시 형태에 있어서는, 잉크가 액체인 것을 전제로 하여 설명하고 있지만, 실온이나 그 이하에서 고화하는 잉크, 실온으로 연화하는 잉크 혹은 액화하는 잉크를 사용할 수도 있다. 잉크 자체를 30℃ 이상 70℃ 이하의 범위 내에서 온도 조정을 행하여 잉크의 점성이 안정적인 토출 범위에 있도록 조정하는 방식으로 온도의 제어가 행해지므로, 기록 신호 인가 시에 액화하는 잉크를 사용하는 것으로 충분하다.

또한, 열 에너지에 의한 승온을 잉크의 고형 상태에서 액체 상태로의 상태 변화의 에너지로서 사용하게 함으로써 적극적으로 방지하기 위해, 또는 잉크의 증발을 방지하기 위해, 방치 상태에서 고화하여 가열에 의해서 액화하는 잉크를 이용하여도 좋다. 어느 경우든 간에 기록 신호에 부합하는 열 에너지의 인가에 의해 잉크가 액화하여, 액 형상 잉크가 토출되는 것이나, 기록 매체에 도달하는 시점에서 이미 고화하기 시작하는 것 등과 같은, 열 에너지의 부여에 의해 처음으로 액화하는 성질의 잉크를 사용하는 경우도 본 발명에 적용 가능하다. 이러한 경우, 잉크는 일본 특개소 54-56847호와 일본 특개소 60-71260호 공보에 기재된 바와 같은, 다공질 시트 오목부 또는 관통 구멍에 액 형상 또는 고형물로서 보유된 상태에서, 전기 열 변환체에 대하여 대향하는 형태로 해도 좋다. 본 발명에 있어서는, 상술한 각 잉크에 대하여 가장 유효한 것은, 상술한 막 비등 방식을 실행하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 기록 장치의 형태로는 컴퓨터 등의 정보 처리 기기의 화상 출력 단말로서 일체 또는 별개로 설치되지만 다른 리더 등과 조합한 복사 장치, 또한 송수신 기능을 갖는 팩시밀리 장치의 형태를 취하는 것이어도 좋다.

또한, 본 발명은, 복수의 기기(예를 들면 호스트 컴퓨터, 인터페이스 기기, 리더, 프린터 등)로 구성되는 시스템 혹은 하나의 기기로 이루어지는 장치(예를 들면, 복사기, 팩시밀리 장치 등)에 적용할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 논리 신호 전압이 3.3V 이하가 된 경우라도, 전압 변환 회로의 초단 인버터의 임계 전압을 충분히 반전이 수행될 수 있는 수준으로 설정할 수 있다. 그 결과, 스위칭 속도의 어떠한 저하없이 다음게이트로의 신호 전달을 원활히 행할 수 있다.

본 발명의 취지와 그 범위를 벗어나지 않는 여러 다양한 변형 및 변경 실시가 행해질 수 있으며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 정의되고 것을 제외하고 그 특정 실시예에 국한되는 것은 아님을 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 대표적인 실시 형태인 잉크 제트 프린터의 구조를 보여주는 외관 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 잉크 제트 프린터의 제어 회로의 구성을 나타내는 블록도.

도 3a는 제1 실시예에 따른 기록 헤드의 전기 열변환 소자와 그 구동 회로의 구성을 나타내는 도면.

도 3b는 제1 실시예에 따른 기록 헤드의 전기 열변환 소자의 구동 회로에 있어서의 초단 인버터의 임계 전압을 설명하는 도면.

도 4는 제2 실시예에 따른 기록 헤드의 전기 열변환 소자와 그 구동 회로의 구성을 나타내는 도면.

도 5는 제3 실시예에 따른 기록 헤드의 전기 열변환 소자와 그 구동 회로의 구성을 나타내는 도면.

도 6은 종래 기술에 따른 기록 헤드용 기판 상의 히터 및 히터 구동 회로의 레이아웃예를 나타내는 도면.

도 7a는 히터 및 드라이버 트랜지스터가 어레이 형상으로 배치되어 있는 부분의 일 세그먼트에 대한 구체적인 등가 회로를 예시하는 도면.

도 7b는 도 7a의 등가 회로에 있어서의 초단 인버터의 임계 전압을 설명하는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 전압 변환 회로에 의해 발생된 임계 전압의 출력 상태를 설명하는 도면.

도 9는 전압 변환 회로의 PMOS 및 NMOS 트랜지스터의 구성예를 예시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5002 : 종이 압축판

5004 : 나선 홈

5005 : 리드 스크류

5006 : 캐리지 레버

5009 - 5011 : 구동력 전달 기어

5013 : 구동 모터

5015 : 흡인 수단

5016 :지지 부재

5017 : 클리닝 블레이드

5021 : 레버

5023 : 캡내 개구

5028 : 본체 지지판

Claims

기록 헤드용 기판에 있어서,

잉크를 토출하고 기록을 행하기 위한 기록 소자;

상기 기록 소자를 구동하기 위한 논리 신호를 출력하기 위한 논리 회로;

상기 논리 회로로부터 출력된 상기 논리 신호에 기초한 신호에 의해 상기 기록 소자를 구동하는 트랜지스터들; 및

상기 트랜지스터들의 게이트 전극들과 상기 논리 회로사이에 배치되어 선정된 전원 전압을 이용함으로써 상기 논리 신호의 전압을 변환하는 복수단의 인버터를 갖는 전압 변환 회로를 포함하며,

상기 전압 변환 회로의 초단에 설치된 인버터는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터의 트랜지스터 구조는 상기 인버터의 임계 전압이 상기 선정된 전원 전압의 1/2 이하인 전압으로 되고, 또한 상기 논리 회로로부터 출력된 상기 논리 신호의 전원 전압 이하가 되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드용 기판.
제1항에 있어서,

상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 폭에 대한 상기 PMOS 트랜지스터의 게이트 폭의 비가 조정되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드용 기판.
제2항에 있어서, 상기 논리 회로의 전원 전압은 3.3V 이하인 것을 특징으로 하는 기록 헤드용 기판.
제1항에 있어서,

상기 기록 헤드는 열 에너지를 이용하여 기록을 행하기 위한 잉크 제트 기록 헤드이며, 잉크에 가해지는 열 에너지를 발생하기 위한 열 에너지 변환체를 구비하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드용 기판.
기록 헤드에 있어서,

잉크를 토출하고 기록을 행하기 위한 기록 소자;

상기 기록 소자를 구동하기 위한 논리 신호를 출력하기 위한 논리 회로;

상기 논리 회로로부터 출력된 상기 논리 신호에 기초한 신호에 의해 상기 기록 소자를 구동하는 트랜지스터들; 및

상기 트랜지스터들의 게이트 전극들과 상기 논리 회로사이에 배치되어 선정된 전원 전압을 이용함으로써 상기 논리 신호의 전압을 변환하는 복수단의 인버터를 갖는 전압 변환 회로를 포함하며,

상기 전압 변환 회로의 초단에 설치된 인버터는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터의 트랜지스터 구조는 상기 인버터의 임계 전압이 상기 선정된 전원 전압의 1/2 이하인 전압으로 되고, 또한 상기 논리 회로로부터 출력된 상기 논리 신호의 전원 전압 이하가 되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
제5항에 있어서,

상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 폭에 대한 상기 PMOS 트랜지스터의 게이트 폭의 비가 조정되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
제6항에 있어서, 상기 논리 회로의 전원 전압은 3.3V 이하인 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
제5항에 있어서, 상기 기록 소자는 잉크를 토출하는데 필요한 열 에너지를 발생하는 전기 열변환 소자인 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
잉크를 토출하고 기록을 행하기 위한 기록 소자; 상기 기록 소자를 구동하기 위한 논리 신호를 출력하기 위한 논리 회로; 상기 논리 회로로부터 출력된 상기 논리 신호에 기초한 신호에 의해 상기 기록 소자를 구동하는 트랜지스터들; 및 상기 트랜지스터들의 게이트 전극들과 상기 논리 회로사이에 배치되어 선정된 전원 전압을 이용함으로써 상기 논리 신호의 전압을 변환하는 복수단의 인버터를 갖는 전압 변환 회로를 구비하는 기록 헤드를 탑재하여, 상기 기록 헤드에 논리 신호를 전송하면서 화상 데이터를 기록 매체에 기록하는 기록 장치에 있어서,

상기 전압 변환 회로의 초단에 설치된 인버터는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터의 트랜지스터 구조는 상기 인버터의 임계 전압이 상기 선정된 전원 전압의 1/2 이하인 전압으로 되고, 또한 상기 논리 회로로부터 출력된 상기 논리 신호의 전원 전압 이하가 되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
제9항에 있어서,

상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 폭에 대한 상기 PMOS 트랜지스터의 게이트 폭의 비가 조정되는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
제10항에 있어서, 상기 논리 회로의 전원 전압은 3.3V 이하인 것을 특징으로 하는 기록 장치.
제9항에 있어서, 상기 기록 소자는 잉크를 토출하는데 필요한 열 에너지를 발생하는 전기 열변환 소자인 것을 특징으로 하는 기록 장치.
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제1항에 있어서, 상기 초단 인버터의 임계 전압은 다른 인버터들의 임계 전압 이하인 것을 특징으로 하는 기록 헤드용 기판.
제5항에 있어서, 상기 초단 인버터의 임계 전압은 다른 인버터들의 임계 전압 이하인 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
제9항에 있어서, 상기 초단 인버터의 임계 전압은 다른 인버터들의 임계 전압 이하인 것을 특징으로 하는 기록 장치.