KR100928370B1 - 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법 - Google Patents

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Abstract

액체 토출부 또는 평행하게 배치된 액체 토출부에 의해 형성된 헤드를 갖춘 액체 토출 장치에서, 토출된 액체의 방향은 각각의 액체 토출부에 의해 제어된다. 액체 토출 장치의 헤드에서, 액체 셀에 서로 직렬로 연결되어 있는 가열 레지스터는 소정 방향으로 평행하게 배열되어 있다. 액체 토출 장치는 연결된 가열 레지스터로 동일한 양의 전류를 공급함으로써 액체를 토출하기 위해 제어를 행하는 주 작동 제어기와, 가열 레지스터의 접합부에 연결된 전류-거울 회로 및 그 절환 소자를 포함하는 부 작동 제어기를 포함한다. 전류가 가열 레지스터의 접합부 내로 흐르거나 그로부터 흘러나오도록 허용하는 전류-거울 회로 및 절환 소자를 사용함으로써, 가열 레지스터에 공급된 전류의 양이 제어되고 토출된 액체의 방향이 제어(변경)된다.
액체 토출 장치, 액체 셀, 기포, 에너지 발생 소자, 노즐, 접합부, 작동 제어 수단, 전류-거울 회로, 헤드

Description

액체 토출 장치 및 액체 토출 방법 {LIQUID EJECTING DEVICE AND LIQUID EJECTING METHOD}
도1은 본 발명의 액체 토출 장치가 적용되는 헤드를 도시하는 분해 사시도.
도2a 및 도2b는 도1에 도시된 헤드에서 가열 레지스터의 배치를 도시하는 상세 평면도 및 측면도.
도3은 토출 잉크의 편향에 대한 설명도.
도4a 및 도4b는 잉크의 기포 발생 시간에서의 차이와 분할된 가열 레지스터에 의해 얻어진 잉크의 토출각 사이의 모사 결과 관계를 도시하는 그래프들.
도4c는 분할 가열 레지스터들의 전류의 양에서의 차이와 편향의 양 사이의 관계를 도시하는 실질적으로 측정된 데이터를 도시하는 그래프.
도5는 MOS 트랜지스터들에 의해 형성된 전류-거울 회로를 도시하는 회로 다이어그램.
도6은 전류-거울 회로를 포함하는 주 작동 제어기 및 부 작동 제어기를 포함하는 본 발명의 제1 실시예의 토출-제어 회로를 도시하는 회로 다이어그램.
도7은 제1 실시예의 라인 헤드의 구조를 도시하는 평면도.
도8은 잉크 액적들이 다른 장치에서 인접하는 헤드들로부터 토출되는 방향들을 도시하는 정면도.
도9는 도6에 도시된 토출-제어 회로가 도1에 도시된 헤드 상에 장착되는 상태를 도시하는 개략적인 평면도.
도10a 및 도10b는 본 발명의 제2 실시예의 가열 레지스터들의 장치를 도시하는 평면도 및 측단면도이고, 각각은 제1 실시예에 대한 도2a 및 도2b에 상응하는 도면.
도11은 제2 실시예의 토출-제어 회로를 도시하는, 제1 실시예에 관한 도6에 상응하는 회로 다이어그램.
도12는 제2 실시예의 다른 토출-제어 회로를 도시하는, 제1 실시예에 관한 도6에 상응하는 회로 다이어그램.
도13은 도6에 도시된 토출-제어 회로의 단순화된 회로를 도시하는 회로 다이어그램.
도14는 전용 회로 및 공통 회로가 제공되는 본 발명의 액체 토출 장치의 일례를 도시하는 회로 다이어그램.
도15는 전용 회로, 공통 회로 및 블록의 개념들에 대한 설명도.
도16a 및 도16b는 본 발명의 공통 회로로서 사용되는 전류-공급 회로의 개념을 설명하는 회로 다이어그램.
도17은 특정 공통 회로를 도시하는 회로 다이어그램.
도18은 도14에 도시된 전용 회로와 도17에 도시된 공통 회로의 조합에 의해 형성된 토출-제어 회로를 도시하는 회로 다이어그램.
도19는 도6의 토출-제어 회로의 편향 제어 스위치의 입력이 변경될 때 얻어 진 전류 출력과 도18에 도시된 제어 단자 및 극성 변경 스위치의 입력들이 변경될 때 얻어진 전류 출력 사이의 차이들을 도시하는 개략적인 도면.
도20은 본 발명의 부호-변경 회로의 특정예를 도시하는 회로 다이어그램.
도21은 관련 기술의 라인 헤드를 도시하는 평면도.
도22a 및 도22b는 도21에 도시된 라인 헤드에 의한 인쇄를 도시하는 단면도 및 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 헤드
12 : 잉크 셀
13 : 가열 레지스터
14 : 기부 부재
15 : 반도체 기판
16 : 차단층
17 : 노즐 시트
본 발명은 적어도 하나의 액체 토출부를 구비한 헤드를 포함하는 액체 토출 장치 및 적어도 하나의 액체 토출부를 구비한 헤드를 사용하는 액체 토출 방법으로 전류-거울 회로가 각각의 액체 토출부로부터 토출된 액체를 편향시키는데 사용되는 기술에 관한 것이고, 전체 회로 구조를 간략화(축소화)하기 위한 기술에 관한 것이다.
잉크젯 프린터는 각각이 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 갖는 헤드부를 포함하는 액체 토출 장치의 형식으로 통상 공지되어 있다. 잉크를 토출하기 위해 열에너지를 사용하는 열적 방법은 잉크젯 프린터의 잉크 토출 방법의 하나로서 공지되어 있다.
열적 방법을 사용하는 헤드 구조의 예에서, 잉크 셀의 잉크는 발열 소자 상의 잉크의 기포를 형성하기 위해 잉크 셀에 배치된 발열 소자(가열 레지스터)를 가열함으로써 가열되고, 기포의 발생 에너지는 잉크를 토출시킨다. 노즐은 잉크 셀의 상부 측면에 형성된다. 기포가 잉크 셀의 잉크에 생성될 때, 잉크는 노즐의 토출구로부터 토출된다.
헤드 구조의 관점에서, 시리얼 방법 및 라인 방법의 두 가지 방법이 있다. 시리얼 방법에서, 이미지는 인쇄 종이의 폭 방향으로 헤드를 이동시킴으로써 인쇄된다. 라인 방법에서, 많은 헤드는 인쇄 종이의 폭에 대해 라인 헤드를 형성하기 위해 인쇄 종이의 폭 방향으로 배열된다.
도21은 관련된 기술의 라인 헤드(10)를 도시한 평면도이다. 도21이 4개의 헤드[1, (N-1, N, (N+1), (N+2))를 도시하지만, 더 많은 수의 헤드(11)가 실제로 평행하게 배치된다.
각각의 헤드(1)에서, 상술된 바와 같이 복수의 (보통, 대략 100개 단위의) 잉크 셀, 발열 소자 및 노즐(1a)이 평행하게 배치된다. 라인 헤드(10)는 소정 방향(인쇄 종이의 폭 방향)으로 헤드(1)를 배열함으로써 형성된다.
소정 방향으로 두 개의 이웃한 헤드(1)는 소정 방향으로 연장된 잉크-유동로(2)를 가로질러 일측면 및 타측면 상에 배치되고, 일측면 상의 헤드(1) 및 타측면 상의 헤드(1)는 두 개가 서로 대향하도록, 즉 노즐(1a)이 서로 대향할 수 있도록 교번식으로 배치된다. 이웃한 헤드(1) 사이에, 노즐(1a)의 피치는 도21의 A 부분에 상세히 도시된 바와 같이 일관되게 유지된다.(일본 심사되지 않은 특허 출원 공개 제2002-36522호 참조)
도18에 도시된 관련 기술은 다음의 문제를 갖는다.
잉크가 프린터-헤드 칩(1)으로부터 토출될 때, 잉크가 프린터-헤드 칩(1)의 토출면에 수직으로 토출되는 것이 이상적이다. 그러나, 다양한 인자들이 잉크의 토출각이 수직이 아닌 경우를 야기할 수 있다.
예를 들어, 그 위에 형성된 노즐(1a)을 구비한 노즐 시트가 잉크 셀 및 발열 소자를 포함하는 헤드 칩에 결합될 때, 노즐 시트의 위치 변위의 문제가 있다. 노즐(1a)의 중심이 잉크 셀 및 발열 소자의 중심에 위치되도록 노즐 시트가 결합될 때, 잉크는 잉크 토출면(노즐 시트면)에 수직으로 토출된다. 그러나, 만약 잉크 셀 및 발열 소자의 중심축과 노즐(1a)의 중심축 사이에 위치 변위가 발생하면, 잉크는 토출면에 수직으로 토출될 수 없다. 더욱이, 위치 변위는 노즐 시트, 잉크 셀과 발열 소자 사이의 열 팽창 계수의 차이에 의해 일어날 수 있다.
잉크 토출각에서의 이러한 차이가 발생할 때 이것은 시리얼 방법의 경우 이송된 잉크의 피치에서의 변위로서 나타난다. 라인 방법의 경우에, 그 차이는 이 송된 잉크의 피치에서의 변위에 더하여 두 개의 헤드(1) 사이의 위치 변위로 나타난다.
도22a 및 도22b는 도21에 도시된 라인 헤드(10)에 의해 인쇄되는 것을 도시한 단면도 및 평면도이다. 도22a 및 도22b에서, 인쇄 종이(P)가 고정되어 있다고 하면, 라인 헤드(10)는 인쇄 종이(P)의 폭 방향으로 이동하지 않고 평면도(도22b)의 상부에서 바닥까지 이동하면서 인쇄를 수행한다.
도19a의 단면도에서, 라인 헤드(10) 중에, 세 개의 헤드(1), 즉, N번째 헤드(1), (N+1)번째 헤드(1) 및 (N+2)번째 헤드가 도시된다.
도22a의 단면도에 도시된 바와 같이, N번째 헤드(1)에서, 잉크는 좌측 화살표에 의해 지시된 바와 같이 좌측 방향으로 비스듬히 토출된다. (N+1)번째 헤드(1)에서, 잉크는 중심 화살표에 의해 지시된 바와 같이 우측 방향으로 비스듬히 토출된다. (N+2)번째 헤드(1)에서, 잉크는 우측 화살표에 의해 지시된 바와 같이 토출각의 변위없이 수직으로 토출된다.
따라서, N번째 헤드(1)에서, 잉크는 기준 위치에서 좌측으로 벗어나서 이송되고, (N+1)번째 헤드(1)에서, 잉크는 기준 위치에서 우측으로 벗어나서 이송된다. 따라서, 둘 사이에서, N번째 헤드(1)의 잉크 및 (N+1)번째 헤드(1)의 잉크는 대향 방향으로 이송된다. 결과적으로, 어떤 잉크도 이송되지 않는 구역은 N번째 헤드(1)와 (N+1)번째 헤드(1) 사이에 형성된다. 더욱이, 라인 헤드(10)는 인쇄 종이(P)의 폭 방향으로 이동되지 않고 도19b의 평면도의 화살표 방향으로만 이동된다. 이것은 N번째 헤드(1)와 (N+1)번째 헤드(1) 사이에 흰색 줄무늬를 형성하여 인쇄 특성의 악화 문제를 일으킨다.
상기 경우와 유사하게, (N+1)번째 헤드(1)에서, 잉크는 기준 위치로부터 우측으로 벗어나서 이송된다. 따라서, (N+1)번째 헤드(1)와 (N+2)번째 헤드(1)는 잉크가 이송되는 공통 구역을 갖는다. 이것은 불연속 이미지 및 원래 색상보다 더 짙은 색상을 갖는 줄무늬(C)를 야기하여 인쇄 특성의 악화 문제를 일으킨다.
잉크가 이송되는 위치에서의 이러한 변위가 발생할 때 줄무늬가 지각할 수 있도록 보이는 정도는 인쇄되는 이미지에 의존한다. 예를 들어, 서류 등이 많은 빈 부분을 갖기 때문에 줄무늬는 형성되면 지각할 수 있게 보이지 않는다. 역으로, 사진 이미지를 인쇄하는 경우에 인쇄 종이의 거의 모든 부분에서 사소한 줄무늬가 형성된다면 그것은 지각할 수 있도록 보인다.
본 발명의 목적은 액체 토출부 또는 평행하게 배치된 액체 토출부들을 구비한 헤드를 포함하는 액체 토출 장치 및 액체 토출부 또는 평행하게 배치된 액체 토출부를 사용하는 액체 토출 방법을 제공하는 것이고, 각각의 액체 토출부로부터 토출된 액체의 방향이 제어되는 것이다.
본 발명은 본 출원의 양도인에 의해 이미 출원된 일본 특허 출원 제2002-112947호 및 제2002-161928호의 기술에 헤드를 구비한 토출된 액체를 편향시키는 병합 수단의 경우에 특히 적합할 수 있는 회로 형태를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명에서, 전체 회로를 간략화(축소화)함으로써, 이 수단은 600dpi 이상의 해상도를 갖는 헤드용으로도 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 태양에 따라서, 액체 토출부 및 소정의 위치에 평행하게 배열되는 복수의 액체 토출부를 구비한 헤드를 포함하는 액체 토출 장치가 제공된다. 액체 토출부 또는 각각의 액체 토출부는 액체를 수용하기 위한 액체 셀, 에너지 공급과 반응해서 기포를 발생하는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자, 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 생성된 기포를 사용함으로써 액체 셀에 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치된다. 액체 토출 장치는 액체 셀에 연결된 에너지 발생 소자로 균등한 양의 전류를 제공함으로써 액체가 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어기와, 전류가 에너지 발생 소자의 연결부로부터 또는 그 안으로 유동하도록 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어되고 에너지 발생 소자의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 각각의 액체 토출부용으로 제공되는 부 작동 제어기를 포함한다.
본 발명의 제2 태양에 따라, 액체 토출부 또는 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 구비한 헤드를 포함하는 액체 토출 장치가 제공된다. 액체 토출부 또는 각각의 액체 토출부들은 액체를 수용하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급과 반응해서 기포를 생성하는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자, 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 생성된 기포를 사용함으로써 액체 셀에서 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치된다. 액체 토출 장치는 액체 셀에서 연결된 에너지 발생 소자로 균등한 양의 전류를 제공함으로써 액체가 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어기와, 전류가 에너지 발생 소자의 연결부로부터 또는 그 안으로 유동하도록 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향은 액체가 주 작동 제어기에 의해 토출되는 방향에 대해 변경하도록 제어되고 에너지 발생 소자의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 각각의 액체 토출부용으로 제공되는 부 작동 제어기를 포함한다.
본 발명의 제3 태양에 따라, 소정 방향으로 배열된 복수의 헤드에 의해 형성된 라인 헤드를 포함하는 액체 토출 장치가 제공된다. 각각의 헤드는 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 형성된다. 액체 토출부 각각은 액체를 수용하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급과 반응해서 기포를 생성하는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자, 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 생성된 기포를 사용함으로써 액체 셀에서 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치된다. 액체 토출 장치는 액체 셀에서 연결된 에너지 발생 소자로 균등한 양의 전류를 제공함으로써 액체가 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어기와, 전류가 에너지 발생 소자의 연결부로부터 또는 그 안으로 유동하도록 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어되고 에너지 발생 소자의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 각각의 액체 토출부용으로 제공되는 부 작동 제어기를 포함한다.
본 발명의 제4 태양에 따라, 소정 방향으로 배열된 복수의 헤드에 의해 형성된 라인 헤드를 포함하는 액체 토출 장치가 제공된다. 각각의 헤드는 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 형성된다. 액체 토출부 각각은 액체를 수용하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급과 반응해서 기포를 생성하는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자, 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 생성된 기포를 사용함으로써 액체 셀에서 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치된다. 액체 토출 장치는 액체 셀에서 연결된 에너지 발생 소자로 균등한 양의 전류를 제공함으로써 액체가 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어기와, 전류가 에너지 발생 소자의 연결부로부터 또는 그 안으로 유동하도록 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향은 액체가 주 작동 제어기에 의해 토출되는 방향에 대해 변경하도록 제어되고 에너지 발생 소자의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 각각의 액체 토출부용으로 제공되는 부 작동 제어기를 포함한다.
본 발명에 따라, 예를 들어, 디지털 회로에서 전류-거울 회로를 구비한 부 작동 제어기와 주 작동 제어기를 병합함으로써, 헤드용으로 적절한 형성된 집적-회로 구조가 얻어진다.
본 발명의 제5 태양에 따라, 액체 토출부 또는 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 구비한 헤드를 사용하는 액체 토출 방법이 제공된다. 액체 토출부 또는 각각의 액체 토출부들은 액체를 수용하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급과 반응해서 기포를 생성하는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자, 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 생성된 기포를 사용함으로써 액체 셀에 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배열되고, 적어도 하나의 전류-거울 회로는 에너지 발생 소자의 연결부에 연결되고 노즐로부터의 액체는 적어도 하나의 전류-거울 회로를 사용하지 않는 액체 셀에서 균등한 양의 전류를 연결된 에너지 발생 소자에 공급함으로써 액체가 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어 단계와, 에너지 발생 소자의 연결부로부터 또는 그 안으로 전류를 유동시키는 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 전류 발생 요소에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향으로 제어되는 하부 작동 제어 단계를 사용함으로써 적어도 두 개의 상이한 방향으로 토출되도록 제어된다.
본 발명의 제6 태양에 따라, 소정 방향으로 배열된 복수의 헤드에 의해 형성된 라인 헤드를 사용하는 액체 토출 방법이 제공된다. 헤드 각각은 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 토출부에 의해 형성된다. 액체 토출부 각각은 액체를 수용하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급과 반응해서 기포를 생성하는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자, 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 생성된 기포를 사용함으로써 액체 셀에서 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배열되고, 적어도 하나의 전류-거울 회로는 에너지 발생 소자의 연결부에 연결된다. 노즐로부터의 액체는 적어도 하나의 전류-거울 회로를 사용하지 않는 액체 셀에서 균등한 양의 전류를 연결된 에너지 발생 소자에 공급함으로써 액체가 노즐로부터 토출되도록 제어되는 주 작동 제어 단계와, 에너지 발생 소자의 연결부로부터 또는 그 안으로 전류를 유동시키는 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급된 에너지의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향으로 제어되는 하부 작동 제어 단계를 사용함으로써 적어도 두 개의 상이한 방향으로 토출되도록 제어된다.
본 발명의 제7 태양에 따르면, 액체 토출부 또는 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 포함하는 헤드를 구비하는 액체 토출 장치가 제공된다. 액체 토출부 또는 각각의 액체 토출부들은 액체를 저장하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용함으로써 액체 셀의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 액체 토출 장치는 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 각각의 액체 토출부들에 제공된 제어 유닛을 포함하며, 여기에서 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입하게 하거나 또는 에너지 발생 소자들의 접합부로부터 흐르도록 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자들에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어된다.
본 발명의 제8 태양에 따르면, 액체 토출부 또는 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 포함하는 헤드를 구비하는 액체 토출 장치가 제공된다. 액체 토출부 또는 각각의 액체 토출부들은 액체를 저장하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용함으로써 액체 셀의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 액체 토출 장치는 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 각각의 액체 토출부들에 제공된 토출 편향 유닛을 포함하며, 여기에서 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부내로 유입하게 하거나 또는 에너지 발생 소자들의 접합부로부터 흐르도록 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자들에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체가 소정 방향 및 그 대향 방향으로 편향된다.
본 발명에 따르면, 에너지 발생 소자들에서 흐르는 전류의 양을 상이하게 제어함으로써, 차이는 에너지 발생 소자들에 의해 기포를 발생시키기 위해 요구되는 시간에서 설정된다. 차이에 기초하여, 토출된 액체의 방향이 제어되고 또한 변경된다. 토출된 액체를 편향시킴으로써, 액체가 이송되는 위치가 변경될 수 있다.
본 발명의 제9 태양에 따르면, 소정 방향으로 배치된 복수의 헤드들에 의해 형성된 라인 헤드를 구비하는 액체 토출 장치가 제공된다. 헤드들 각각은 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 형성된다. 액체 토출부들 각각은 액체를 저장하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용함으로써 액체 셀의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 액체 토출 장치는 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 각각의 액체 토출부들에 제공된 제어 유닛을 포함하며, 여기에서 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부내로 유입하게 하거나 또는 에너지 발생 소자들의 접합부로부터 흐르도록 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자들에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어된다.
본 발명의 제10 태양에 따르면, 소정 방향으로 배치된 복수의 헤드들에 의해 형성된 라인 헤드를 구비하는 액체 토출 장치가 제공된다. 헤드들 각각은 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 형성된다. 액체 토출부들 각각은 액체를 저장하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용함으로써 액체 셀의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 액체 토출 장치는 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 각각의 액체 토출부들에 제공된 토출 편향 유닛을 포함하며, 여기에서 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부내로 유입하게 하거나 또는 에너지 발생 소자들의 접합부로부터 흐르도록 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자들에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체가 소정 방향 및 그 대향 방향으로 편향된다.
본 발명의 제11 태양에 따르면, 액체 토출부 또는 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 포함하는 헤드를 이용하는 액체 토출 장치가 제공된다. 액체 토출부 또는 각각의 액체 토출부들은 액체를 저장하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용함으로써 액체 셀의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 적어도 하나의 전류-거울 회로는 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결되고, 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부내로 유입하게 하거나 또는 에너지 발생 소자들의 접합부로부터 흐르도록 적어도 하나의 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자들에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어된다.
본 발명의 제12 태양에 따르면, 소정 방향으로 배치된 복수의 헤드들에 의해 형성된 라인 헤드를 이용하는 액체 토출 방법이 제공된다. 헤드들 각각은 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부들에 의해 형성된다. 액체 토출부들 각각은 액체를 저장하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용함으로써 액체 셀의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 적어도 하나의 전류-거울 회로는 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결되고, 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부내로 유입하게 하거나 또는 에너지 발생 소자들의 접합부로부터 흐르도록 적어도 하나의 전류-거울 회로를 사용함으로써 각각의 에너지 발생 소자들에 공급된 전류의 양이 제어되고 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어된다.
본 발명의 제13 태양에 따르면, 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 포함하는 헤드를 구비하는 액체 토출 장치가 제공된다. 액체 토출부들 각각은 액체를 저장하기 위한 액체 셀, 에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 액체 셀에 제공된 적어도 하나의 에너지 발생 소자 및 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용함으로써 액체 셀의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함한다. 액체 셀에서, 발열 소자들은 서로 직렬로 연결되고 소정 방향으로 평행하게 배치된다. 액체 토출 장치는 모든 발열 소자들에 동일한 양의 전류를 제공함으로써 액체가 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어기 및 액체 셀의 모든 발열 소자들에 전류를 공급하고, 발열 소자들 중 적어도 하나에 흐르는 전류의 양과 발열 소자들 중 다른 하나에 흐르는 전류의 양 사이의 차이를 설정함으로써 액체가 주 작동 제어기에 의해 토출되는 방향에 대해 소정 방향으로 토출 액체가 편향되도록 차이에 기초하여 제어를 수행하는 부 작동 제어기를 포함한다. 평행하게 배치된 액체 토출부들은 각각의 액체 토출부들의 그룹들이 블록들에 속하도록 복수의 블록으로 분할되고, 액체 토출 장치는 각각의 액체 토출부들에 제공된 전용 회로 및 블록에 속하는 액체 토출부들에 의해 공유되는 각각의 블록들에 제공되는 공통 회로를 포함하고, 주 작동 제어기 중 하나의 적어도 일부 및 부 작동 제어기를 포함하며, 블록에 속하는 액체 토출부들 중 하나로부터 액체를 토출한다.
본 발명에 따르면, 액체가 토출될 때 하나의 액체 토출부는 다른 액체 토출부에 영향을 미치지 않게 할 수 있다. 이러한 제어의 경우에, 액체를 토출하기 위한 회로의 적어도 일부는 복수의 액체 토출부들에 대한 단일 공통 회로가 제공될 수 있다. 이는 전체 헤드에 대하여 회로 단순화를 가능하게 한다.
본 발명에 따르면, 복수의 에너지 발생 소자들과, 에너지 발생 소자에서 흐르는 전류의 양들이 상이하도록 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 흐르거나 또는 에너지 발생 소자들의 접합부로부터 흐르게 하는 전류-거울 회로를 사용함으로써, 차이는 에너지 발생 소자들 사이에서 기포 발생 시간으로 설정될 수 있다. 따라서, 차이에 기초하여, 토출 액체의 방향이 제어될 수 있다. 특히, 이는 변경(토출의 평면에 대해 수직으로부터 이동)될 수 있다. 토출 액체를 편향시킴으로써, 액체가 이송되는 위치가 변경될 수 있다.
따라서, 예를 들어 특정 액체 토출부로부터 토출된 액체가 이송되는 위치에서 변위가 생긴다면, 그 변위는 수정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 헤드를 갖추고 토출된 액체를 변경시키는 수단을 합체하는 경우에 전체 회로의 단순화(소형화)는 수단이고 해상도 헤드에 대해서도 사용될 수 있게 한다.
본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
제1 실시예
도1은 본 발명의 액체 토출 장치가 사용되는 잉크제트 프린터(이후부터는 "프린터"로 부른다)의 헤드(11)들 중 하나를 도시하는 분해 사시도이다. 도1에서, 노즐 시트(17)는 차단층(16)에 결합된다. 노즐 시트(17)는 분리된 상태로 도시된다.
헤드(11)에서, 기부 부재(14)는 실리콘 등으로 구성된 반도체 기판과, 반도체 기판(15)의 일 표면 상에 형성된 (본 발명의 에너지 발생 소자들에 상응하는)가열 레지스터(13)를 포함한다. 가열 레지스터(13)는 반도체 기판(15) 상에 형성된 도체부(도시 안됨)에 의해 외부 회로에 전기 연결된다.
차단층(16)은 감광 고리화 고무 레지스터 또는 노광-경화 드라이필름 레지스터로 제조되고, 가열 레지스터(13)들이 형성되는 반도체 기판(15)의 표면 전체에서 레지스터를 적층하고, 불필요한 부분들을 제거하기 위한 사진 인쇄 공정을 이용함으로써 형성된다.
노즐 시트(17)는 그 내부에 복수의 노즐(18)들을 구비하고, 예를 들어 니켈을 이용하는 전주 기술에 의해 형성된다. 노즐 시트(17)는 노즐(18)들의 위치들이 가열 레지스터(13)의 위치들에 상응하게 차단층(16) 상에 결합되고, 즉 노즐(18)들은 가열 레지스터(13)와 대향할 수 있다.
(본 발명의 액체 셀에 상응하는)잉크 셀(12)들은 기판 부재(14), 차단층(16) 및 노즐 시트(17)에 의해 가열 레지스터(13)를 둘러싸도록 구성된다. 특히, 기판 부재(14)는 잉크 셀(12)의 하부 벽들을 형성하고, 차단층(16)은 잉크 셀(12)의 측면 벽들을 형성하며, 노즐 시트(17)는 잉크 셀(12)의 상부 벽들을 형성한다. 이러한 구조에서, 잉크 셀(12)들은 잉크-유동로(도시 안됨)에 연결되는 구역들을 구비한다.
앞선 헤드(11)는 보통 유닛 내의 수백 개의 가열 레지스터(13) 및 가열 레지스터(13)가 제공되는 잉크 셀(12)을 포함한다. 프린터의 제어 유닛으로부터의 명령에 반응하여서, 각각의 가열 레지스터(13)가 단일하게 선택되고, 가열 레지스터(13)에 대응하는 잉크 셀(12)의 잉크는 잉크 셀(12)에 대향하여 노즐(18)로부터 토출된다.
즉, 잉크 셀(12)은 헤드(11)에 접합되는 잉크 탱크(도시 생략)로부터 공급되는 잉크로 채워진다. 짧은 시간, 예를 들면 1×10-6 내지 3×10-6 초 동안 가열 레지스터(13)를 통한 흐름에 펄스 전류를 가함으로써, 가열 레지스터(13)는 급속히 가열된다. 그 결과, 기상 잉크 기포가 가열 레지스터(13)와 접촉하는 부분에 생성되고, 잉크 기포의 팽창은 일정 부피의 잉크를 제거(잉크의 비등)시킨다. 이러한 방식으로, 노즐(18)과 접촉하는 부분 내에서 제거된 잉크의 부피와 동일한 부피의 잉크가 노즐(18)로부터 잉크 액적으로서 토출되어, 인쇄 용지 상으로 반송된다.
본 명세서에 있어서, 하나의 잉크 셀(12)에 의해 구성되는 일부분, 잉크 셀(12) 내에 배치되는 가열 레지스터(13) 및 그 위에 배치되는 노즐(18)은 "잉크 토출부(액체 토출부)"로서 칭해진다. 헤드(11)는 복수의 잉크 토출부에 의해 형성 된다고 볼 수도 있다.
노즐 시트(17)를 배제시키는 헤드 부분[잉크 셀(12) 및 가열 레지스터(13)는 반도체 기판(15) 상에 형성됨)은 "헤드 칩"으로 칭하여 진다. 즉, 노즐 시트(17)가 접착되는 헤드 칩은 헤드(11)이다.
도21에 도시된 바와 같이 라인 헤드를 형성하도록 복수의 헤드(11)가 인쇄 용지의 폭 방향으로 배열될 때, 헤드(11)가 배열된 후에, 하나의 노즐 시트(17)[노즐(18)은 각각의 헤드 칩의 모든 잉크 셀(12)에 대응하는 위치에 형성됨)는 라인 헤드를 형성하도록 배열된 헤드(11)에 접착된다.
도2a 및 도2b는 헤드(11) 내의 가열 레지스터(13)의 배열을 도시한 상세 평면도 및 측면도이다. 도2a의 평면도에 있어서, 노즐(18)의 위치는 쇄선으로 표시된다.
도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예에서의 헤드(11)에 있어서, 하나의 잉크 셀(12)은 평행하게 배치된 두 개의 분리된 가열 레지스터(13)를 포함한다. 가열 레지스터(13)가 배열되는 방향은 노즐(18)이 배열되는 방향(도2a 및 도2b에서 수평 방향)이다.
하나의 가열 레지스터(13)가 종 방향으로 분리되는 이러한 이분 형식에 있어서, 각각의 분리된 가열 레지스터(13)는 동일한 길이 및 이등분된 폭을 가진다. 따라서, 분리된 가열 레지스터(13)의 저항은 원래의 가열 레지스터(13)의 저항의 두 배이다. 분리된 가열 레지스터(13)를 직렬로 접속시킴으로써, 두 배의 저항을 가지는 분리된 가열 레지스터(13)는 직렬로 접속되어서, 전체 저항은 원래 가열 레 지스터(13)의 4 배이다. 이러한 값은 각각 한 쌍의 배열된 가열 레지스터(13)의 간격(간극)은 고려되지 않을 때 얻어진다.
여기서, 잉크 셀(12) 내의 잉크가 비등할 수도 있게 하기 위해서, 가열 레지스터(13)는 일정량의 전원을 공급함으로써 가열되어야만 한다. 이는 비등에 의해 발생된 에너지가 잉크를 토출시키는데 사용되기 때문이다. 저항이 적은 경우, 통과하는 전류는 증가된다. 그러나, 가열 레지스터(13)의 저항을 증가시킴으로써, 잉크는 적은 전류로서도 비등되어 질 수 있다.
이는 또한 전류 통과용 트랜지스터 등의 크기를 감소시킬 수 있고, 따라서 점유 공간의 감소가 이루어진다. 가열 레지스터(13)의 두께를 감소시킴으로써, 저항은 증가될 수 있다. 그러나, 가열 레지스터(13)용으로서 선택되는 재료 및 그 강도(내구성)를 고려할 때, 가열 레지스터(13)의 두께를 감소시키는 것에 대한 제한은 없다. 따라서, 가열 레지스터(13)를 그 두께의 감소 없이 분리시킴으로써, 가열 레지스터(13)의 저항은 증가된다.
하나의 잉크 셀(12)이 이분된 가열 레지스터(13)를 포함하는 경우, 각각의 가열 레지스터(13)가 잉크를 비등시키기 위한 온도에 도달하는 데 소요되는 시간(기포 생성 시간)은 동일하게 설정되는 것이 일반적이다. 두 개의 가열 레지스터(13)의 기포 생성 시간 사이의 차이는 잉크 토출각을 수직되지 않게 하여서, 토출되는 잉크를 편향시킨다.
도3은 토출되는 잉크의 편향을 도시한다. 도3에 있어서, 잉크 액적이 잉크 액적(i)이 토출되는 토출 평면 상으로 수직으로 토출될 때, 잉크 액적(i)은 파선으로 표시되는 바와 같이 편향됨이 없이 토출된다. 반대로, 잉크 액적(i)이 토출되는 방향이 바뀌어져 토출각이 θ만큼 수직으로부터 벗어나는 경우(도3에서 Z1 또는 Z2 방향), 토출 평면과 인쇄 용지(P)의 표면(잉크 액적이 반송되는 평면) 사이의 거리가 H(H는 일정)라고 하면, 잉크 액적(i)이 반송되는 위치는 △L = H × tanθ만큼 벗어나게 된다.
도4a 및 도4b는 각각의 이분된 가열 레지스터(13)의 기포 생성 시간의 차이와 잉크 토출각 사이의 관계를 각각 도시한 그래프이며, 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 도시한다. 각각의 그래프에 있어서, X-방향(도4a의 그래프의 수직축 θ에 의해 표시된 X-방향이며, 도4a의 그래프에서 수평축을 나타내지 않음)은 노즐(18)이 배열되는 방향[가열 레지스터(13)가 배열되는 방향]이고, Y-방향(도4b의 그래프의 수직축 θy에 의해 표시된 Y-방향이며, 도4b의 그래프에서 수평축을 나타내지 않음)은 X-방향에 수직 방향(인쇄 용지가 반송되는 방향)이다. 도4c는 이분된 가열 레지스터(13) 사이의 기포 생성 시간의 차이, 즉 편향 전류가 이분된 가열 레지스터(13) 사이의 기포 생성 시간의 차이로서 표시되고 잉크가 반송되는 위치에서의 편향의 양(노즐과 잉크가 반송되는 위치 사이의 거리가 대략 2mm로 설정되는 경우에 측정됨)이 수평축에 대한 잉크 토출각(X-방향)으로서 표시되는 실제 측정된 데이터를 도시하는 그래프이다. 또한 도4c는 가열 레지스터(13)의 주 전류가 80mA로 설정되고 편향 전류가 가열 레지스터(13) 중 하나에 중첩 부과되며 잉크가 토출되고 편향되는 경우를 도시한다.
노즐(18)이 배열되는 방향으로 이분된 가열 레지스터(13)에 의한 기포 생성의 시간차가 있는 경우에, 도4a 및 도4b에 도시되는 바와 같이, 잉크 토출각은 수직이 아니며 노즐(18)이 배열되는 방향에서의 잉크 토출각(θx, 수직으로부터의 변위, 도3의 θ에 대응)은 기포 생성 시간에 있어서의 차이에 비례하여 증가한다.
따라서, 이러한 실시예에 있어서, 이러한 점을 이용함으로써, 즉 이분된 가열 레지스터(13)(이후 설명될 제2 실시예의 3분된 가열 레지스터)를 제공하고, 이분된 가열 레지스터(13)에 다른 전류를 공급함으로써, 가열 레지스터(13)의 기포 생성 시간에 있어서 차이가 설정되고, 이에 따라 잉크가 토출되는 방향은 변경된다.
이분된 가열 레지스터(13)의 저항이, 예를 들면 생성 에러 등에 의해 서로 동일하지 않는 경우에, 가열 레지스터(13)는 기포 생성 시간에 있어서 차이를 가진다. 따라서, 잉크 토출각은 수직이 아니며, 잉크가 반송되는 위치는 정확한 위치로부터 벗어나게 된다. 그러나, 각각의 가열 레지스터(13)의 기포 생성 시간을 동일하게 제어하기 위해 가열 레지스터(13)에 다른 전류를 공급함으로써, 잉크 토출각은 수직으로 설정될 수 있다.
잉크 토출 방향을 변경시키기 위한 기술은 먼저 전체 헤드(11)가 잉크를 토출하는 방향을 변경시키는 것을 포함한다. 도22를 참조하면, 예를 들어 N번째 헤드로부터 토출되는 잉크의 방향을 오른쪽으로 변경시킴으로써, 잉크가 인쇄 용지(P)의 표면에 수직으로 토출되게 할 수 있고, (N+1)번째 헤드로부터 토출되는 잉크의 방향을 왼쪽으로 변경시킴으로써, 잉크가 인쇄 용지(P)의 표면에 수직으로 토출되게 할 수 있다.
둘째로, 상기 기술은 잉크가 하나 이상의 특정 노즐(18)로부터 토출되는 방향을 변경시키는 것을 포함한다. 예를 들면, 특정 노즐(18)로부터의 잉크 토출 방향이 다른 노즐(18)로부터의 잉크 토출 방향과 평행하지 않는 경우에, 특정 노즐(18)로부터의 잉크 토출 방향을 변경시킴으로써, 다른 노즐(18)로부터의 잉크 토출 방향과 평행하도록 수정될 수 있다.
셋째로, 잉크 토출 방향은 다음과 같이 변경될 수 있다. 예를 들면, 잉크 액적이 인접하는 노즐(N) 및 노즐(N+1)로부터 토출될 때, 잉크 액적이 편향됨이 없이 노즐(N)로부터 토출되는 위치 및 잉크 액적이 편향됨이 없이 노즐(N+1)로부터 토출되는 위치는 각기 반송 위치(n) 및 반송 위치(n+1)로 표시된다. 이러한 경우에 있어서, 잉크 액적은 편향됨이 없이 노즐(N)로부터 토출되어 반송 위치(n)로 반송될 수 있고, 편향되어 반송 위치(n+1)로 반송될 수 있다.
유사하게, 잉크 액적은 편향됨이 없이 노즐(N+1)로부터 토출되어 반송 위치(n+1)로 반송될 수 있고, 편향되어 반송 위치(n)로 반송될 수 있다.
예를 들면, 노즐(N+1)이 막히게되어 잉크 액적을 토출할 수 없는 경우에, 잉크 액적은 반송 위치(n+1)로 반송될 수 없게 되어서, 고착된 도트(dot)가 형성되고 대응하는 헤드(11)는 결함이 있는 것으로 여겨진다.
이러한 경우에 있어서, 잉크 액적을 토출 및 편향시키기 위해 노즐(N+1)에 인접하는 다른 노즐(N) 또는 노즐(N+2)을 사용함으로써, 잉크 액적은 반송 위치(n+1)로 반송될 수 있다.
이어서, 잉크 토출 방향을 변경(제어)하기 위한 수단이 아래에서 설명된다.
이러한 실시예에 있어서, 잉크 셀(12) 내의 이분된 가열 레지스터(13)는 서로 직렬로 접속된다. 헤드(11)는 접속된 가열 레지스터(13)에 동일한 전류를 제공함으로써 잉크 액적을 토출시키도록 노즐(18)을 제어하는 주 작동 제어기 및 두 개의 가열 레지스터(13)[세 개 이상의 가열 레지스터(13)가 서로 직렬로 접속될 때 적어도 한 쌍의 가열 레지스터(13)]의 접합부에 접속되는 하나 이상의 전류-거울 회로(이후 "CM 회로"로 칭함)를 포함하고 전류-거울 회로를 통해 가열 레지스터(13)에 전류를 공급하거나, 가열 레지스터(13)로부터 전류를 인입함으로써, 노즐(18)로부터 잉크 토출 방향을 제어하도록 각각의 가열 레지스터(13)에 대한 전류의 제어를 사용하는 부 작동 제어기를 포함한다. 더 구체적으로는 부 작동 제어기는 가열 레지스터(13)가 주 작동 제어기에 의해 토출되는 잉크의 방향에 대해 배열되는 방향(다른 방향)으로 편향을 수행한다.
이러한 실시예에서의 부 작동 제어기는 잉크 토출 방향을 제어하기 위한 제어 수단 또는 본 발명에서 잉크 토출 방향을 변경시키기 위한 토출 편향 수단에 대응된다.
전류-거울 회로가 아래에서 간략하게 설명된다. 도5는 MOS 트랜지스터를 포함하는 전류-거울 회로를 도시한 회로도이다.
전류-거울 회로는 p-채널 금속-산화-반도체(PMOS) 트랜지스터(P1, P2)를 포함하는 도5에서의 회로의 일부분에 해당된다. 트랜지스터(P2)의 게이트 및 드레인은 트랜지스터(P1)의 게이트에 접속되며, 동일한 전압이 트랜지스터(P1, P2)에 일정하게 가해져서, 동일한 전류가 그 안에 흐를 수 있다.
N-채널 금속-산화- 반도체(NMOS) 트랜지스터(N1, N2)는 차등 증폭기를 구성한다. 트랜지스터(N1, N2)의 드레인은 각기 트랜지스터(P1, P2)의 드레인에 접속된다.
전원(VG)은 트랜지스터(N1, N2)의 게이트에 전압을 가하는데 사용된다. 전원(Vcc)은 트랜지스터(P1, P2)의 게이트 및 소스에 전압을 가하는데 사용된다.
도5에 있어서, 입력 단자(A-In, B-In)가 입력을 가지지 않을 때, 전원(VG)의 전압이 가해지기 때문에, 트랜지스터(N1, N2)는 턴온된다. 이러한 상태에 있어서, 일정 전류 공급원(Is)은 전류를 공급한다. 따라서, 전류-거울 회로의 특성에 기초하여, 동일한 전류가 트랜지스터(P1, P2) 내에 흐르게 된다. 유동하는 전류가 Is, Is/2로 표시될 때, 전류는 트랜지스터(P1, N1)의 사이 및 트랜지스터(P2, N2)사이에서 흐르게된다. 이러한 상태에 있어서, 단자 아웃에서의 전류의 유입 또는 유출은 없다.
예를 들면, 0 볼트의 전압(OFF)이 단자(A-In)에 입력되고 5 볼트(ON)의 전압이 단자(B-In)에 입력될 때, 0 볼트의 전압이 전원(VG)의 전압으로 흐르기 때문에 트랜지스터(N1)의 게이트 전압은 백게이트 전압과 동일하다. 이는 트랜지스터(N1)를 턴오프시킨다. 반대로, 트랜지스터(N2)의 게이트 전압은 백게이트 전압보다 더 크고, 따라서, 트랜지스터(N2)를 턴온시킨다. 트랜지스터(N2)의 드레인은 트랜지스터(P1, P2)의 게이트에 접속되어 있기 때문에, 트랜지스터(N2)의 ON 상태는 트랜지스터(P1, P2)를 턴온시킨다.
이 시점에서, 일정 전류 공급원(Is)은 트랜지스터(N1, N2)에 의해 구성되는 차등 증폭기에 접속되기 때문에 일정 전류 공급원(Is)의 전류는 트랜지스터(N2) 내에서 흐른다. 따라서, 일정 전류 공급원(Is)의 전류는 트랜지스터(P2) 내에도 흐르고, 전류-거울 회로의 특성은 일정 전류 공급원(Is)의 전류가 트랜지스터(P1) 내에도 흐르게 한다. 그러나, 트랜지스터(N1)는 OFF 상태이기 때문에, 트랜지스터(n1)에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 트랜지스터(P1)를 통과하는 일정 전류 공급원(Is)의 전류는 단자 아웃(Out)으로부터 흘러나온다.
예를 들면, 5 볼트(ON)가 단자(A-In)에 입력되고 0 볼트(OFF)가 단자(B-In)에 입력될 때, 앞과는 반대로 트랜지스터(N2)는 턴오프되고, 트랜지스터(N1)는 턴온된다.
트랜지스터(N2)가 오프 상태일 때, 트랜지스터(P2)에는 전류가 흐르지 않는다. 또한, 전류-거울 회로의 특성은 트랜지스터(P1)에 전류가 흐르지 않게 한다. 그러나, 일정 전류 공급원(Is)의 전류가 트랜지스터(N1) 내에 흐르기 때문에, 전류는 단자 아웃으로부터 흘러 들어가고, 전류는 트랜지스터(N1) 내에서만 흐른다.
도6은 주 작동 제어기 및 전류-거울 회로를 포함하는 부 작동 제어기(토출 편향기)를 포함하는 토출-제어 회로(50)를 도시한다. 도6에서의 토출-제어 회로(50)에 있어서, 주 작동 제어기에 대응하는 부분 및 부 작동 제어기에 대응하는 부분은 2점 쇄선으로 둘러싸여 있다. 먼저, 토출 제어 회로(50) 내에서의 사용을 위한 요소 및 접속 상태가 이하에서 설명된다.
도6에 있어서, 레지스터(Rh-A, Rh-B)는 이분된 가열 레지스터(13)이고 서로 직렬로 접속된다. 저항 전원 공급원(Vh)은 레지스터(Rh-A, Rh-B)에 전압을 가하는 데 사용된다.
도6의 토출-제어 회로(50)는 트랜지스터(M1 내지 M21)를 포함한다. 트랜지스터(M4, M6, M9, M11, M14, M16, M19, M21)는 PMOS 트랜지스터이고, 다른 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터이다. 한 쌍의 트랜지스터(M4 및 M6, M9 및 M11, M14 및 M16, M19 및 M21)는 각기 전류-거울 회로를 포함한다. 토출-제어 회로(50)는 4개의 전류-거울 회로를 포함한다.
예컨대, 트랜지스터(M4, M6)로 구성된 전류거울(current-mirror) 회로에서, 트랜지스터(M6)의 드레인과 게이트는 트랜지스터(M4)의 게이트에 접속된다. 따라서, 동일한 전압이 트랜지스터(M4, M6)에 연속적으로 인가되고 대체로 동일한 전류가 이들 내에서 유동할 수 있다.
트랜지스터(M3, M5)는 차등 증폭기(differential amplifier), 즉 트랜지스터(M4, M6)로 구성된 전류-거울 회로용의 절환 소자(제2 절환 소자)로써 기능한다. 전류가 레지스터(Rh-A, Rh-B)를 통과하거나 또는 전류가 레지스터(Rh-A, Rh-B)로부터 유동하도록 전류-거울 회로를 이용하는 데에 제2 절환 소자가 이용된다.
한 쌍의 트랜지스터(M8 및 M10, M13 및 M15)들은 각각 한 쌍의 트랜지스터(M9 및 M11, M14 및 M16, M19 및 M21)들로 형성된 전류-거울 회로용의 제2 절환 소자이다.
트랜지스터(M4, M6)로 구성된 전류-거울 회로와, 트랜지스터(M3, M5)로 형성된 제2 절환 소자에서, 트랜지스터(M4, M3)의 드레인들은 서로 접속되고 트랜지스터(M6, M5)의 드레인들은 서로 접속된다. 이는 또한 다른 제2 절환 소자에도 적용된다.
전류-거울 회로의 일부인 트랜지스터(M4, M9, M14 및 M19)들의 드레인들과 트랜지스터(M3, M8, M13 및 M18)들의 드레인들은 레지스터(Rh-A, Rh-B)들의 중심점에서 접속된다.
트랜지스터(M2, M7, M12 및 M17)는 전류-거울 회로용 일정 전류 공급원으로서 이용되고, 이들 드레인은 각각 트랜지스터(M3, M8, M13 및 M18)의 백게이트(backgate)와 소스(source)에 접속된다.
트랜지스터(M1)는 레지스터(Rh-B)와 직렬로 접속된 드레인을 갖는다. 토출 수행 입력 스위치(A)는 "1(ON)" 상태에 있을 때 켜지고, 레지스터(Rh-A, Rh-B)로 전류가 유동하도록 한다.
AND 게이트(X1 내지 X9)의 출력 단자는 트랜지스터(M1, M3, M5 등)의 게이트에 접속된다. AND 게이트(X1 내지 X7)는 2-입력식이고, AND 게이트(X8 내지 X9)는 3-입력식이다. AND 게이트(X1 내지 X9)의 적어도 하나의 입력 단자는 토출 수행 입력 스위치(A)에 접속된다.
XNOR 게이트(X10, X12, X14 및 X16)는 각각 편향 방향 스위치(C)에 접속된 입력 단자를 갖고, XNOR 게이트(X10, X12, X14 및 X16)의 다른 입력 단자는 편향 제어 스위치(J1 내지 J3) 및 편향각 수정 스위치(S)에 각각 접속된다.
편향 방향 스위치(C)는 잉크 액적 토출 방향을 노즐(18)의 배열 방향과 그의 대향 방향 사이에서 절환시키도록 이용된다. 편향 방향 스위치(C)가 "1(ON)"의 상 태에 있을 때, XNOR 게이트(X10)의 하나의 입력은 "1"이다.
편향 제어 스위치(J1 내지 J3)는 잉크 액적 토출 방향을 변경시키기 위해 편향량을 결정하는데 이용된다. 예컨대, 입력 단자(J3)가 "1(ON)"의 상태에 있을 때 XNOR 게이트(X10)의 하나의 입력은 "1"이다.
각각의 XNOR 게이트(X10,..., X16)의 출력 단자는 각각의 AND 게이트(X2,..., X8)의 하나의 입력 단자에 접속되고, 각각의 NOT 게이트(X11,..., X17)에 의해 각각의 AND 게이트(X3,..., X9)의 하나의 입력 단자에 접속된다. 각각의 AND 게이트(X8, X9)의 하나의 입력 단자는 토출각 수정 스위치(K)에 접속된다.
편향 크기 제어 단자(B)는 전류-거울 회로의 일정 전류 공급원으로서 이용되는 트랜지스터(M2,..., M17)용의 전류를 결정하는데 이용되고, 각각의 트랜지스터(M2,..., M17)의 게이트에 접속된다. 편향 크기 제어 단자(B)로의 적절한 전압(Vx)의 인가는 트랜지스터(M2,..., M17)의 게이트로 게이트 소스 전압(Vgs)을 공급하기 때문에, 전류는 트랜지스터(M2,..., M17) 내로 유동한다. 여기서, 트랜지스터(M2,..., M17)는 서로 병렬로 접속된 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는다. 따라서, 도6에서, 각각의 트랜지스터(M2,..., M17)에서 삽입된 숫자로 표시한 각각의 비율로, 예컨대 전류는 트랜지스터(M3)에서 트랜지스터(M2)로 유동하고 전류는 트랜지스터(M8)에서 트랜지스터(M7)로 유동한다.
레지스터(Rh-B)에 접속된 트랜지스터(M1)의 소스와 전류-거울 회로용 일정 전류 공급원으로써 이용되는 트랜지스터(M2...M17)의 소스는 접지(GND)된다.
전술한 구성에서, 각각의 트랜지스터(M1 내지 M21)에 삽입된 표시 "XN"(N = 1, 2, 4 또는 50)는 요소들의 병렬 상태를 나타낸다. 예컨대, 표시 "X1"(M12...M21)은 표준 요소를 나타낸다. 표시 "X2"(M7...M11)는 병렬로 연결된 두 개의 표준 요소중의 하나와 동등한 요소를 나타낸다. 달리 말하면, 표시 "XN"은 병렬로 접속된 N개의 요소중의 하나와 동등한 요소를 나타낸다.
트랜지스터(M2, M7, M12 및 M17)는 각각 표시 "X4", "X2", "X1" 및 "X1"을 갖는다. 따라서, 각각의 트랜지스터의 접지와 게이트를 가로지르는 적절한 전압을 인가함으로써, 이들의 드레인 전류는 4:2:1:1의 비율로 된다.
다음에, 토출 제어 회로(50)의 작동을 고려하여, 우선 트랜지스터(M4 및 M6)로 구성된 전류-거울 회로와 절환 소자로서 이용되는 트랜지스터(M3, M5)가 이하에 설명된다.
잉크 액적이 토출될 때 토출 수행 입력 스위치(A)는 "1"(ON) 상태이다. 본 실시예에서, 하나의 헤드(11)는 320개(64 ×5)의 노즐(18)을 구비한다. 320개의 노즐(18)은 각각 64개의 노즐(18)을 갖는 5개의 토출 블록으로 분할된다.
도7은 본 실시예의 라인 헤드(20)를 도시한 평면도이다. 라인 헤드(20)는 도1의 헤드를 인쇄 용지의 폭방향에 평행하게 배열함으로써 형성된다. 헤드(11)의 배열은 도21에 도시된 것과 유사하다. 도7에 도시된 예에서, 각각의 헤드(11)는 평행하게 배치된 320개의 노즐(18)을 갖는다. 64개의 노즐(18)의 각각의 세트는 토출 블록으로 이용되고 잉크 토출은 블록 유닛으로 제어된다. 도7의 예에서, 노즐(18)은 5개의 블록으로 분할된다.
본 실시예에서, 액적이 하나의 노즐(18)로부터 토출될 때, 1.5 마이크로초(1/64)의 기간동안 토출 수행 입력 스위치(A)는 "1"(ON)의 상태로 설정되고, 레지스터 전원 공급기(Vh)(5V)는 레지스터(Rh-A, Rh-B)에 전원을 공급한다. 94.5 마이크로초(63/64)는 토출 수행 입력 스위치(A)가 "0"(OFF) 상태로 설정되어 토출된 잉크 액적을 갖는 잉크 셀(12)이 잉크로 충전되는 기간으로 할당된다.
예컨대, 토출 수행 입력 스위치(A)가 "1"의 상태일 때, 편향 크기 제어 단자(B)는 전압(Vx)(아날로그 전압)을 갖고, 편향 방향 스위치(C)는 "1" 상태이고, 편향 제어 스위치(J3)는 "1"의 상태이고, XNOR 게이트의 출력은 "1"이다. 따라서, 이러한 출력 "1"과 토출 수행 입력 스위치(A)의 상태 "1"은 AND 게이트(X2)로의 입력이고, AND 게이트(X2)의 출력은 "1"이다. 따라서, 트랜지스터(M3)가 켜진다.
XNOR 게이트의 출력이 "1"일 때, NOT 게이트(X11)의 출력은 "0"이다. 따라서, 이러한 출력 "0" 및 토출 수행 입력 스위치(A)의 상태 "1 "은 AND 게이트(X3)로의 입력이고, AND 게이트(X3)의 출력은 "0"이고 트랜지스터(M5)는 꺼진다.
따라서, 트랜지스터(M4, M3)의 드레인이 서로 접속되고 트랜지스터(M6, M5)의 드레인이 서로 접속되기 때문에, 트랜지스터(M3)가 온 상태에 있고, 트랜지스터(M5)가 오프 상태일 때, 레지스터(Rh-A)로부터 트랜지스터(M3)로 전류가 유동하지만, 트랜지스터(M5)가 오프 상태이기 때문에 트랜지스터(M6)로는 전류가 유동하지 않는다. 또한, 트랜지스터(M6)로 전류가 유동하지 않을 때, 전류-거울 회로의 특성 때문에 트랜지스터(M4)로도 전류가 유동하지 않는다. 전술한 경우에서 트랜지스터(M2)가 온 상태이기 때문에, 트랜지스터(M3, M4, M5 및 M6) 중에서 트랜지스터(M3)에서 트랜지스터(M2)로만 전류가 유동한다.
레지스터 전원 공급원(Vh)의 전압이 인가된 경우일 때, 트랜지스터(M4 및 M6)에서 전류가 유동하지 않고, 레지스터(Rh-A)에서 전류가 유동한다. 전류가 트랜지스터(M3)에서 유동할 수 있기 때문에, 전류는 레지스터(Rh-A)를 통과하여 트랜지스터(M3)와 레지스터(Rh-B)로 분기된다. 트랜지스터(M3)를 통과한 전류는 온 상태인 트랜지스터(M2)를 통과하여 접지된다. 레지스터(Rh-B)를 통과한 전류는 온 상태인 트랜지스터(M1)를 통과하여 접지된다. 따라서, 레지스터들 사이의 전류의 유동 관계는 [레지스터(Rh-A)에서의 전류] > [레지스터(Rh-B)에서의 전류]이다. 달리 말하면, 전류가 각각의 발열 소자로 유동하는 동안 보조 작동 제어의 효과가 나타난다.
편향 방향 스위치(C)가 "1"의 상태에 있는 경우가 설명된다. 다음에, 편향 방향 스위치(C)가 "0"인 상태, 즉 편향 방향 스위치(C)가 상이한 입력[다른 스위치(A, J3)가 전술한 것과 유사하게 "1"인 상태로 설정됨]을 갖도록 설정된 상태가 설명된다.
편향 방향 스위치(C)가 "0"인 상태이고, 편향 제어 스위치(J3)가 "1"인 상태로 될 때, XNOR 게이트(X10)의 출력은 "0"이 된다. 이는 AND 게이트(X2)가 그 출력이 "0"이 되도록 입력으로서 "0" 및 "1"을 갖도록 한다. 따라서, 트랜지스터(M3)는 꺼진다.
XNOR 게이트(X10)의 출력이 "0"일 때, NOT 게이트(X11)의 출력은 "1"이다. 따라서, AND 게이트(X3)의 입력들은 "1" 및 "1"이고, 따라서, 트랜지스터(M5)를 켠 다.
트랜지스터(M5)가 온 상태인 동안, 전류는 트랜지스터(M6) 내로 유동한다. 전류-거울 회로의 이러한 특징 및 다른 특징은 또한 트랜지스터(M4)로 전류가 유동하게 한다.
따라서, 전류가 공급되어 레지스터 전원 공급원(Vh)에 의해 레지스터(Rh-A) 및 트랜지스터(M4, M6)내로 유동한다. 레지스터(Rh-A)를 통과하는 모든 전류는 레지스터(Rh-B) 내로 유동한다[레지스터(Rh-A)를 통과한 전류는 트랜지스터(M3)가 오프상태이기 때문에 트랜지스터(M3)로 분기되지 않는다]. 트랜지스터(M4)를 통과한 모든 전류는 트랜지스터(M3)가 오프상태이기 때문에 레지스터(Rh-B) 내로 유동한다. 트랜지스터(M6)를 통과한 전류는 트랜지스터(M5) 내로 유동한다.
전술한 바와 같이, 편향 방향 스위치(C)가 "1"의 상태인 경우에, 레지스터(Rh-A)를 통과한 전류는 레지스터(Rh-B)와 트랜지스터(M3)로 분기되는 반면, 편향 방향 스위치(C)가 "0"의 상태인 경우에, 레지스터(Rh-A)를 통과한 전류뿐만 아니라 트랜지스터(M4)를 통과한 전류도 레지스터(Rh-B)로 유동한다. 그 결과, 두 레지스터 내를 유동하는 전류들 사이의 관계는 [레지스터(Rh-A) 내를 유동하는 전류] < [레지스터(Rh-B) 내를 유동하는 전류]이다.
두 경우들[스위치(C)가 "1" 및 "0"인 경우]의 비율은 대칭적이다.
레지스터들(Rh-A, Rh-B) 내에 유동하는 전류량을 전술한 방식과 상이하게 설정함으로써, 양분하는 가열 레지스터들(13) 사이의 기포 생성 시간으로 차이가 설정될 수 있다. 이는 잉크 액적이 토출되는 방향으로 변경시킬 수 있다.
스위치(C)가 "1" 및 "0"인 상태의 경우 사이에서, 잉크 액적이 편향되는 방향은 노즐(18)이 배열되는 방향으로 대칭적으로 절환될 수 있다.
전술한 설명은 편향 제어 스위치(J3)가 온 및 오프 절환되는 경우에만 적용된다. 게다가, 편향 제어 스위치(J2 및 J1)를 온 및 오프 제어함으로써, 레지스터(Rh-A 및 Rh-B) 내에 유동하는 전류의 양이 미세하게 설정될 수 있다.
특히, 편향 제어 스위치(J3)를 이용함으로써, 트랜지스터(M4, M6) 내에 유동하는 전류가 제어될 수 있다. 편향 제어 스위치(J2)를 이용함으로써, 트랜지스터(M9, M11) 내에 유동하는 전류가 제어될 수 있다. 또한, 편향 제어 스위치(J1)를 이용함으로써, 트랜지스터(M14, M16) 내에 유동하는 전류가 제어될 수 있다.
전술한 바와 같이, 트랜지스터(M4, M6) 및 트랜지스터(M14, M16)로 4:2:1의 비율로 드레인 전류가 공급될 수 있다. 따라서, 3비트를 이용하여, 즉 편향 제어 스위치(J1 내지 J3)를 이용하여, 잉크 액적이 편향되는 방향은 (J1-상태, J2-상태, J3-상태) = (0, 0, 0), (0, 0, 1), (0, 1, 0), (0, 1, 1), (1, 0, 0), (1, 0, 1), (1, 1, 0) 및 (1, 1, 1)의 8 단계로 변경될 수 있다.
트랜지스터(M2, M7, M12 및 M17)의 게이트들과 접지 사이에 인가되는 전압을 변경시킴으로써, 전류량이 변경될 수 있다. 따라서, 트랜지스터들의 드레인 전류를 변경시키기 않고 4:2:1의 비율로 일 단계의 편향량이 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이, 편향 방향 스위치(C)를 이용함으로써, 편향 방향은 노즐(18)이 배열되는 방향으로 대칭적으로 변경될 수 있다.
본 실시예의 라인 헤드(20)에서, 도8의 예에서와 같이 헤드(11)는 인쇄 용지의 폭방향으로 배열되고, 두 개의 인접한 헤드(11)가 서로 대향되도록[일 헤드(11)가 다른 인접 헤드(11)에 대해 180도 회전되어 배치되도록] 반복된 패턴으로 배열된다. 이러한 경우, 공통 신호가 편향 제어 스위치(J1 내지 J3)로부터 두 개의 인접 헤드(11)로 송신될 때, 두 개의 인접한 헤드의 편향 방향은 역전된다. 따라서, 본 실시예에서, 편향 방향 스위치(C)를 제공함으로써, 전체 헤드(11)의 편향 방향은 대칭적으로 절환된다.
따라서, 반복된 패턴으로 헤드(11)를 배열함으로써 라인 헤드(20)가 형성될 때, 편향 방향 스위치(C)는 헤드(11) 중에서 짝수 위치의 헤드(N, N+2, N+4 등)용으로 "0"의 상태로 설정되고, 편향 방향 스위치(C)는 헤드(N+1, N+3, N+5 등)용으로 "1"의 상태로 설정되어 라인 헤드(20)의 각각의 헤드의 편향 방향은 일정하게 설정될 수 있다.
도8은 잉크 액적이 반복될 패턴으로 배열된 인접 헤드(11)로부터 토출되는 방향을 도시한 정면도이다. 인접 헤드(11)는 각각 헤드(N 및 N+1)라고도 한다. 편향 방향 스위치(C)가 본 경우에 제공되지 않으면, 도8에 도시된 바와 같이 수직으로부터 θ만큼 잉크 액적의 토출 방향을 편향시키도록 각각의 헤드(N 및 N+1)를 설정함으로써, 헤드(N 및 N+1)가 서로에 대해 180도 회전되어 배치되도록 위치되기 때문에, 두 헤드들은 헤드(N)로부터의 토출 방향이 방향(Z1)으로 변경되고 헤드(N+1)로부터의 토출 방향이 방향(Z2)으로 변경되는 이러한 대칭적인 토출 방향을 갖는다.
그러나, 본 실시예에서와 같이, 편향 방향 스위치(C)를 제공하고, 예컨대 편향 방향 스위치(C)를 헤드(N)용으로 "0"의 상태가 되도록 설정하고, 편향 방향 스위치(C)를 헤드(N+1)용으로 "1"의 상태가 되도록 설정함으로써, 토출 방향이 노즐(18)이 배열되는 방향으로 일정하게 설정될 수 있도록 헤드(N)로부터의 토출 방향은 방향(Z1)으로 변경될 수 있고, 헤드(N+1)로부터의 토출 방향은 방향(Z2)으로 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이, 다른 스위치들에 동일한 편향 신호를 공급하고 편향 방향 스위치(C)의 입력만을 변경시킴으로써, 반복된 패턴으로 배열된 헤드(11)로부터의 토출 방향은 동일하게 설정될 수 있다.
편향각 수정 스위치(S, K)는 잉크 액적 토출 방향을 변경시키기 위한 스위치인 편향 제어 스위치(J1 내지 J3)와 유사하지만, 잉크 액적 토출각을 수정하는데 이용되는 스위치로서 이와 상이하다. 본 실시예에서, 편향각 수정 스위치(S, K)로부터의 2 비트는 수정용으로 이용된다.
토출각 수정 스위치(K)는 수정이 수행되었는지 여부를 결정하기 위해 사용된다. 토출각 수정 스위치(K)는 그 상태가 "1"일 때 수정이 수행되고 그 상태가 "0"일 때 수정이 수행되지 않도록 설정된다.
편향각 수정 스위치(S)는 배열된 노즐(18)에 상의 수정이 수행된 방향에 대해 결정하기 위해 사용된다.
예컨대, 토출각 수정 스위치(K)가 상태 "0"에 있을 때(수정이 수행되지 않음), 각각의 AND 게이트(X8 및 X9)의 3 개의 출력 중에, 하나의 입력이 "0" 이기 때문에, AND 게이트(X8 및 X9)의 양쪽의 출력은 모두 "0"이다. 따라서, 트랜지스터(M18 및 M20)는 꺼지고, 따라서 트랜지스터(M19 및 M21)를 끈다. 이는 레지스터(Rh-A 및 Rh-B)내를 흐르는 전류에 아무 변경도 초래하지 않는다.
반대로, 토출각 수정 스위치(K)가 상태 "1"에 있을 때, 이는, 예컨대, 편향각 수정 스위치(S)는 상태 "0"에 있고 편향 방향 스위치(C)는 상태 "0"에 있으며, XNOR 게이트(X16)의 출력은 "1"이라고 가정한다. 따라서, 3 개의 1이 AND 게이트 (X8)로 입력되고 그 출력은 "1"이며, 트랜지스터(M8)를 켠다. AND 게이트(X9)의 입력 중 하나가 NOT 게이트(X17)에 의해 "0"으로 설정되기 때문에, AND 게이트의 출력은 "0"이고, 따라서 트랜지스터(M20)를 끈다. 그러므로, 트랜지스터(M20)의 OFF 상태는 트랜지스터(M21) 내에 전류가 흐르는 것을 야기시키지 않는다.
전류-거울 회로의 특징은 트랜지스터(M19) 내에 전류가 흐르는 것 또한 야기시키지 않는다. 그렇지만, 트랜지스터(M18)의 ON 상태는 레지스터(Rh-A 및 Rh-B)의 중간점으로부터 트랜지스터(M18) 내로 전류가 흐르는 것을 야기시킨다. 따라서, 레지스터(Rh-B) 내의 전류는 레지스터(Rh-A) 내의 전류보다 감소될 수 있다. 따라서, 잉크 액적의 토출각은 수정되고 잉크 액적이 이송되는 위치는 노즐(18)이 배열된 방향으로 소정량만큼 수정될 수 있다.
상기 수정은 잉크 토출부의 유닛 또는 헤드(11)의 유닛 내에서 수행된다. 하나의 헤드(11)의 잉크 토출부로부터 잉크 액적이 토출되는 방향은 물리적으로 동일하지 않으며 다소의 오차를 가진다는 것은 일반적이다. 정상적으로, 오차의 범위가 한정되고, 각 잉크 액적의 토출 방향(잉크 액적이 이송되는 위치)이 소정 범 위 내에 있을 때, 방향은 정상으로 취급된다. 그렇지만, 예컨대, 하나의 잉크 토출부로부터 잉크 액적이 토출되는 방향에 있어서의 변위가 다른 잉크 토출부와 비교해서 크다면, 잉크 액적 이송 피치(pitch)의 균일성이 파괴되고 줄무늬 형태가 나타난다. 이러한 위치 변위를 수정하기 위해, 각 잉크 토출부에 대한 수정이 수행된다(토출 방향이 변경된다).
라인 헤드(20)에서, 각 헤드(11)는 독특한 토출 특징을 가진다. 따라서, 2 개의 인접 헤드(11) 사이의 토출 방향에 큰 변위가 있을 때, 헤드(11) 사이의 중첩부는 도22에 도시된 화이트 줄무늬(B) 및 이중 줄무늬(C)와 같이 나타난다. 이러한 경우에, 토출 방향에 큰 변위를 가지는 전체 헤드(11)에 대해 토출 방향이 수행된다. 잉크 액적 토출 방향의 수정에 대해, 잉크 액적이 이송되는 위치가 효과적인 수정을 수행한 후에 소정 범위 내에서 얻어질 수 있게 된 후에, 토출 방향의 특징이 시간에 따라 변경하지 않는다면 수정의 양은 변경될 필요가 없다.
따라서, 하나의 헤드(11)의 어느 잉크 토출부에 대한 수정이 수행되야 하는지, 또는 어느 헤드(11)에 대한 수정이 수행되야 하는지, 및 바람직한 수정의 경우에 어느 정도의 수정량이 필요한지 결정하는 것이 필수적이다. 소정의 수정을 정합하기 위해서 편향각 수정 스위치(S 및 K)는 켜지거나 꺼질 수 있다.
상기 수정을 수행하는 경우에, 예컨대, 각 잉크 토출부를 위한 2 비트 메모리가 제공되면, 프린터 전원이 공급될 때, 메모리 내의 데이터는 잉크 액적을 토출하는 작동(인쇄 작동) 이전에 각 헤드(11)내로 미리 저장된다(로드된다).
상기 실시예에서, 편향각 수정 스위치(S 및 K)에 의해 형성된 2 비트는 수정 을 수행하기 위해 사용된다. 그렇지만, 스위치의 수와 메모리의 수가 증가함으로 인해, 보다 미세한 수정이 수행될 수 있다.
잉크 액적 토출의 방향이 스위치(J1 내지 J3, S 및 K)를 사용함으로써 변경될 때, 전류(편향 전류(Idef))는 이하의 식(1)으로 표현된다.
Idef = J3 × 4 × Is + J2 × 2 × Is + J1 × Is + S × K × IS
= (4 × J3 + 2 × J2 + J1 + S × K) × Is (1)
상기 식에서, +1 또는 -1이 각각의 편향 제어 스위치(J1, J2 및 J3)에 주어지고, +1 또는 -1이 편향각 수정 스위치(S)에 주어지고, +1 또는 -1이 토출각 수정 스위치(K)에 주어진다.
상기 식으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 편향 제어 스위치(J1 내지 J3)의 설정이 편향 전류를 8 단계로 설정할 수 있고, 편향각 수정 스위치(S 및 K)가 편향 제어 스위치(J1 내지 J3)의 설정으로부터 개별적으로 수정을 수행하기 위해 사용된다.
편향 전류가 양의 값으로서 4 단계 및 음의 값으로서 4 단계로 설정될 수 있기 때문에, 잉크 액적 토출의 방향이 노즐(18)이 배열되는 방향 및 이의 대향 방향으로 설정될 수 있다. 예컨대, 도8에서, 수직 방향에 대해, 좌측으로 θ만큼(도8에서 Z1 방향)의 편향이 수행될 수 있고, 우측으로 θ만큼(도8에서 Z2 방향)의 편향이 수행될 수 있다. 편향 진폭 제어 단자(B)의 전압(각각의 트랜지스터(M2, M7,...)의 게이트 전원 전압(Vgs)로서 사용됨)을 연속하여 변경시킴으로써 각 전원의 전류 값이 변경되기 때문에, θ의 값, 즉, 편향의 양은 단독으로 설정될 수 있 다.
도9는 도6에 도시된 바와 같은 토출 제어 회로(50)가 도1의 헤드(11) 내에 제공된 상태를 도시하는 평면도이다.
각 토출 제어 회로(50)는 도6에 도시된 바와 같이, 각 집적 회로(12) 내의 2 개의 가열 레지스터(13)에 연결된다. 이러한 방식에서, 각 잉크 토출부에는 토출 제어 회로(50)가 제공된다. 토출 제어 회로(50)는 도1을 참조하여 설명된 반도체 기판 상에 장착된다.
토출 제어 신호(수행)신호는 프린터의 제어 유닛으로부터 반도체 기판(15) 상의 각 토출 제어 회로(50)에 입력된다. 토출 제어 신호는 토출 제어 회로(50) 내의 스위치(토출 수행 입력 스위치(A), 편향 진폭 제어 단자(B), 편향 방향 스위치(C), 편향 제어 스위치(J1 내지 J3), 편향각 수정 스위치(S 및 K))의 절환을 제어한다. 이는 잉크 액적을 선택된 잉크 토출부로부터 소정 방향(인쇄 용지에 수직 또는 편향의 방향)으로 토출한다.
헤드(11)에서, 전류-거울 회로를 포함하는 주 작동 제어기 및 부 작동 제어기(토출 제어 회로(50)를 구성함)가 제공되고 주 작동 제어기 및 부 작동 제어기를 포함하는 복수의 잉크 토출부가 잉크 액적 편향 방향(노즐(18)이 배열된 방향)과 평행하게 배치된다.
제2 실시예
다음에, 본 발명의 제2 실시예가 이하에 설명된다.
제1 실시예는 2분된 가열 레지스터(13)를 사용하지만, 제2 실시예(이하에 설 명됨)는 3분된(trisected)가열 레지스터(13)를 사용한다.
도10a 및 도10b는 제2 실시예에서의 가열 레지스터(13)의 배열을 도시하는 평면도 및 측단면도이고, 각각 도2a 및 도2b에 대응한다.
또한, 3 개 이상의 개별적인 가열 레지스터(13)가 제2 실시예에서 사용될 때, 가열 레지스터(13)가 배열된 방향은 노즐(18)이 배열된 방향(인쇄 용지의 폭 방향)이다. 3 개 이상의 개별적인 가열 레지스터(13)가 사용될 때, 이들은 서로 직렬로 연결된다.
도10에서, 3분된 가열 레지스터(13)는 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C)로서 참조된다. 이러한 경우에, 가열 레지스터(13)에 전류를 공급하기 위한 기술은 이하의 2 가지 기술을 포함한다.
도10a에 도시된 바와 같이, 도면 부호(I 내지 IV)가 각각 인접 레지스터를 연결하는 전극을 지시할 때,
(1) 제1 기술에서, 잉크 액적 토출의 방향을 변경시키기 위해 필요한 전류는 전극(I 및 III) 사이(레지스터(Rh-A 및 Rh-B) 사이)에 흐르도록 또는 전극(II 및 IV)사이(레지스터(Rh-B 및 Rh-C) 사이)에 흐르도록 공급된다.
(2) 제2 기술에서, 잉크 액적 토출의 방향을 변경시키기 위해 필요한 전류는 전극(I 및 II)을 가로질러 (레지스터(Rh-A) 내에) 흐르도록 또는 전극(III 및 IV)을 가로질러 (레지스터(Rh-C) 내에) 흐르도록 공급된다.
도11은 상기 제1 기술이 채용된 토출 제어 회로(50A)를 도시하고, 제1 실시예에서의 토출 제어 회로(50)를 도시한 도6에 대응된다. 도6과 도11의 차이점은 주로 이하에서 설명된다.
가열 레지스터(13)는 서로 직렬로 연결된 3 개의 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C)에 의해 형성된다. 레지스터(Rh-C)는 트랜지스터(M1)의 드레인에 연결된다. 트랜지스터(M4, M9, M14 및 M19)의 드레인은 레지스터(Rh-A, Rh-B)의 중간점에 연결된다. 트랜지스터(M3, M8, M13 및 M18)의 드레인은 레지스터(Rh-B, Rh-C)의 중간점에 연결된다. 다른 특징들은 도6(제1 실시예)에서의 것과 동일하다.
도11에서, 토출 제어 회로(50A)는 트랜지스터(M3, M4, M5 및 M6)로 구성된 전류-거울 회로만을 참조하여 설명된다. 스위치(A)가 상태 "1"에 있고, 스위치(B)가 상태 "1"에 있고, 스위치 C가 상태 "1"에 있고, 스위치가 상태 "1"에 있을 때, XNOR 게이트(X10)의 출력은 "1"이다. 따라서, 이러한 출력 "1"과 스위치(A)의 상태 "1"은 AND 게이트에 입력되고, 그 출력은 "1"이다. 따라서, 트랜지스터(M3)는 켜진다.
또한, XNOR 게이트(X10)의 출력이 "1"일 때, NOT 게이트의 출력은 "0"이다. 이러한 출력 "0" 및 스위치의 상태 "1"이 AND 게이트(X3)에 입력되기 때문에, 그 출력은 "0"이다. 따라서, 트랜지스터(M5)는 꺼진다.
그러므로, 전류는 트랜지스터(M3) 내를 흐르지만, 트랜지스터(M5)내로는 전류가 흐르지 않는다. 트랜지스터(M5) 내에 아무 전류도 흐르지 않는 것은 트랜지스터(M4) 내에도 전류가 흐르지 않는 것을 야기한다.
이러한 조건에서, 레지스터 전원(Vh)의 전압이 가해질 때, 트랜지스터(M4 및 M6)내에 아무 전류도 흐르지 않고, 레지스터(Rh-A) 내에 전류가 흐르며, 레지스터(Rh-B)에도 전류가 흐른다. 트랜지스터(M3)가 ON 상태에 있기 때문에, 레지스터(Rh-B)를 통해 지나가는 전류는 Rh-C 및 트랜지스터(M3)로 분기한다. 따라서, 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C)내의 전류는 이하의 관계를 가진다.
(Rh-A 내의 전류) = (Rh-B 내의 전류) > (Rh-C 내의 전류)
편향 방향 스위치(C)가 상태 "0"(스위치(A, B 및 J3)의 상태가 전술된 바의 것과 동일하다)으로 설정될 때, XNOR 게이트(X10)의 출력은 "0"이다. 이는 AND 게이트(X2)가 "0" 및 "1" 의 입력(스위치(A)의 상태는 "1")을 가져서, 이 출력이 "0"이 되도록 한다. 따라서, 트랜지스터(M3)는 꺼진다.
또한, XNOR 게이트의 출력이 "0"일 때, NOT 게이트(X11)의 출력은 "1"이다. 따라서, AND 게이트(X3)의 입력이 "1" 및 "1"(스위치(A)의 상태가 "1")이므로 트랜지스터(M5)를 켠다.
트랜지스터(M5)의 ON 상태는 트랜지스터(M6)를 켜고, 트랜지스터(M4) 또한 전류-거울 회로의 특징에 의거하여 켜진다.
따라서, 레지스터 전원(Vh)은 각각 레지스터(Rh-A) 및 트랜지스터(M4 및 M6) 내를 흐르는 전류를 야기시킨다. 레지스터(Rh-A)를 통해 지나가는 전류는 레지스터(Rh-B) 내로 흐른다. 트랜지스터(M4)를 통해 지나가는 전류는 레지스터(Rh-B) 내로 흐른다. 레지스터(Rh-B)를 통해 지나가는 모든 전류는 트랜지스터(M3) 내로 흐르는 것 없이 레지스터(Rh-C) 내로 흐른다(트랜지스터(M3)가 OFF 상태이므로). 따라서, 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C) 내를 흐르는 전류는 이하의 관계를 가진다.
(Rh-A 내의 전류) < (Rh-B 내의 전류) = (Rh-C 내의 전류)
또한, 도11의 토출 제어 회로(50A)에서, 도6의 제1 실시예와 유사하게, 스위치(J1 및 J2)를 온/오프함으로써 스위치(J3)를 온/오프하는 것에 추가적으로, 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C) 내를 흐르는 전류의 다양한 설정(설명 안됨)이 수행될 수 있다. 스위치(S 및 K)를 온/오프함으로써, 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C)내를 흐르는 전류, 토출각이 제1 실시예와 유사하게 수정될 수 있다.
도12는 제2 실시예에서의 상기 (2) 제2 기술을 사용하는 토출 제어 회로(50B)를 도시하며, 제1 실시예를 도시하는 도6에 대응한다.
도12에서, 트랜지스터(M4, M9, M14 및 M19)의 드레인은 레지스터(Rh-B 및 Rh-C)의 중간점에 연결된다. 트랜지스터(M3, M8, M13 및 M18)의 드레인은 레지스터(Rh-A, Rh-B)의 중간점에 연결된다. 다른 연결들은 도11에서의 것과 동일하다.
도12에서, 토출 제어 회로(50B)는 트랜지스터(M3, M4, M5 및 M6)로 구성된 전류-거울 회로만을 참조하여 이하 설명된다. 스위치(A)가 상태 "1"에 있고, 스위치(B)는 Vx에 있고, 스위치 C는 상태 "1"에 있고, 스위치(J3)가 상태 "1"에 있을 때, XNOR 게이트(X10)의 출력은 "1"이다. 따라서, 이러한 출력 "1"과 스위치(A)의 상태 "1"은 AND 게이트(X2)에 입력되어서, 그 출력은 "1"이다. 따라서, 이는 트랜지스터(M3)를 켠다.
XNOR 게이트(10)의 출력이 "1"일 때, NOT 게이트(X11)의 출력은 "0"이다. 따라서, 이러한 출력 "0" 및 스위치의 상태 "1"이 AND 게이트(X3)에 입력되기 때문에, 그 출력은 "0"이고, 따라서, 트랜지스터(M5)를 끈다.
그러므로, 전류는 트랜지스터(M3) 내를 흐르지만, 트랜지스터(M5)내로는 전류가 흐르지 않는다. 트랜지스터(M5) 내에 아무 전류도 흐르지 않는 동안 트랜지스터(M6) 내에도 전류가 흐르지 않는다. 전류-거울 회로의 특성은 트랜지스터(M4)에도 아무 전류가 흐르지 않게 한다.
이러한 조건에서, 레지스터 전원(Vh)의 전압이 가해질 때, 트랜지스터(M4 및 M6)내에 아무 전류도 흐르지 않고, 전류는 레지스터(Rh-A) 내에 흐른다. 레지스터(Rh-a)를 통해 지나가는 전류는 레지스터(Rh-B) 및 트랜지스터(M3)로 분기한다(트랜지스터(M3)가 ON 상태에 있기 때문에). 레지스터(Rh-B)를 통해 지나가는 전류는 레지스터(Rh-C)내를 흐른다. 트랜지스터(M4)의 OFF 상태는 트랜지스터(M4)로부터 레지스터(Rh-C)로 아무 전류도 흐르지 않게 한다. 따라서, 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C) 내를 흐르는 전류는 이하의 관계를 가진다.
(Rh-A 내의 전류) > (Rh-B 내의 전류) = (Rh-C 내의 전류)
스위치(C)가 상태 "0"(스위치들(A, B 및 J3)이 상술된 것과 동일한 상태)에 있을 때, XNOR 게이트 X10의 출력은 "0"이다. 이것은 AND 게이트 X2의 입력이 각각 "0" 및 "1"이 되게 하므로(스위치(A)가 "1"인 상태), 그 출력은 "0"이다. 따라서, 트랜지스터(M3)는 꺼진다.
XNOR 게이트 X10의 출력 "0"은 NOT 게이트 X11의 출력이 "1"이 되게 한다. 따라서, AND 게이트 X3의 입력은 "1" 및 "1"(스위치(A)가 "1"인 상태)이므로, 트랜지스터(M5)는 켜진다.
트랜지스터(M5)의 온 상태는 트랜지스터(M6)가 켜지며, 전류-거울 회로의 특성도 트랜지스터(M4)를 켠다.
따라서, 레지스터 전원(Vh)은 전류가 레지스터(Rh-A) 및 트랜지스터(M4, M6)에서 유동하도록 한다. 레지스터(Rh-A)를 통과하는 전류는 트랜지스터(M3)에서 유동하지 않고, 레지스터(Rh-B, Rh-C)로 모두 유동한다. 트랜지스터(M4)를 통과하는 전류는 레지스터(Rh-C)에서 유동한다. 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C)에서 유동하는 전류는 다음 관계:
(Rh-A에서 전류) = (Rh-B에서 전류) < (Rh-C에서 전류)
를 갖는다.
또한, 스위치(J3)를 온/오프하고, 스위치(J1, J2)를 온/오프함으로써, 도11의 토출-제어 회로(50a)와 유사하게, 도12의 토출-제어 회로(50b)에서, 전류 유동은 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C)에서 다양하게 설정될 수 있다. 스위치(S, K)를 키고/끔으로써, 레지스터(Rh-A, Rh-B 및 Rh-C)에서 전류가 변경할 수 있고, 토출각은 수정될 수 있다.
도11에서 토출 -제어 회로(50a) 및 도12에서 토출-제어 회로(50b)가 헤드(11)에 제공될 때, 회로는 각각의 잉크 토출부 상에 제공된다.
도6, 도11 및 도12에서 도시된 토출-제어 회로(50, 50a 및 50b)는 다음 이점을 갖는다:
(1) 아날로그 값을 제어하도록 각각의 스위치에 디지털 입력을 이용함으로써, 잉크 액적이 이송된 방향은 변경될 수 있다.
(2) 도9에서 도시된 바와 같이, 각각의 회로는 이것이 디지털 회로에 통합될 수 있으므로 기본 구조가 집적 회로인 헤드(11)에 적합하다.
(3) 각각의 회로는 회로가 전류의 양을 제어하므로 전압에서 변경 등 교란에 영향을 끼치기 어렵다. 따라서, 이것이 열 에너지 방법(열 에너지 타입)을 이용할 때 및 큰 전류가 그것에서 유동할 때 헤드(11)에서, 안정한 작동이 보장된다.
(4) 각각의 회로는 잉크 액적 토출에 대해 최종 상태 이전에 디지털 회로 부분에 의해 형성된다. 회로는 그 온도 등이 증가함에 따른 영향을 받지않고 안정한 제어를 수행할 수 있다.
(5) 일반적으로, PMOS 트랜지스터는 저항 전압 및 전류 특성에 열등하다. 그러나, PMOS 트랜지스터는 각각의 회로에서 전류-거울 회로로만 이용되며, 1/2 Vh 또는 그 보다 적은 전압은 레지스터(Rh-A, Rh-B)의 접합부와 레지스터 전원(Vh) 사이에 위치되므로 각각의 PMOS 트랜지스터에 항상 적용된다. 따라서, PMOS 트랜지스터는 문제없이 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예가 기술되어졌다 할지라도, 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않고, 다음과 같이 다양하게 변형될 수 있다:
(1) 상술된 실시예에서, 세 비트는 편향-제어 스위치(J1 내지 J3)를 제공함으로써 편향 제어가 이용된다. 그러나, 편향-제어 스위치의 개수는 임의적이다. 몇 개의 편향-제어 스위치가 제공되는지가 임의적으로 판단되며, 몇 개의 비트가 편향 제어에 이용되는지가 임의적으로 판단된다. 또한, 상기 실시예에서, 두 비트는 스위치(S, K)를 수정하는 편향각을 제공함으로써 잉크 액적의 토출각의 수정에 이용된다. 그러나, 스위치를 수정하는 몇 개의 편향각이 제공되는지가 임의적으로 판단되며, 몇 개의 비트가 수정에 이용되는 지가 임의적으로 판단된다.
(2) 상기 실시예에서, 트랜지스터(M2, M7 및 M12)는 드레인 전류가 4 : 2 : 1의 비이기 위해서 제공된다. 그러나, 드레인 전류의 비가 그 값에 제한되지는 않는다. 일정한 전류를 공급함으로써 이용되는 트랜지스터에 대해서, 드레인 전류의 임의의 비가 이용될 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(M2, M7 및 M12)는 드레인 전류의 비로서 1 : 1 : 1을 가질 수 있다. 유사하게, 토출각을 수정하기 위한 트랜지스터(M17)에 대해서, 임의의 트랜지스터(M17)의 개수는 스위치(S)를 수정하는 편향각의 개수에 따라 제공될 수 있다. 스위치(S)를 수정하는 복수의 편향각이 제공될 때, 드레인 전류의 임의의 비를 갖는다.
상기 실시예에서, 토출 수행 투입 스위치(A)는 잉크가 토출되는 시간(1.5 ㎲ 기간)내에 각각의 전류-거울 회로에서 전류가 유동하도록 한다. 그러나, 전류 공급 시간은 기간에 한정되지 않지만, 전류-거울 회로는 제어될 수 있으므로 전류가 그 안에서 항상 유동할 수 있다. 예를 들어, 동력 소비 등, 전류가 토출 명령이 주어진 기간 또는 그 기간의 일부, 또는 에너지 발생 소자로서 가열 레지스터(13)가 액체 토출 또는 기간의 일부에 대해 에너지를 공급하는 기간동안 유동하도록 하는 때가 양호하다. 여기서, 양분된 가열 레지스터(13)가 단지 가열값에서 차이를 갖도록 요구되므로 잉크 토출 명령의 활성화 후에 "기간의 일부"는 소정의 시간동안 가열 값에서 상이할 수 있다. 이것은 잉크 토출 명령이 주어진 기간의 초기에 가열값에서의 차이를 생성하도록 항상 요구하지 않기 때문이다.
상술된 실시예는 예로써 가열 레지스터(13)가 기술되어져 있다. 그러나, 예는 거기에 한정되지 않고, 액체 토출용 에너지를 발생하기 위한 에너지 발생 소자의 임의의 타입이 사용될 수 있다.
상술된 실시예에서, 잉크제트 프린터에서 사용하기 위한 라인 헤드(20)는 설명에 대한 예로서 이용된다. 본 발명은 하나의 유닛으로서 이용되는 헤드(11)에서 연속적 프린터에 적용될 수 있다. 하나의 유닛으로서 헤드(11)의 경우에, 편향 방향 스위치(C)는 불필요하다.
본 발명은 프린터에 한정되지 않고 액체 토출 장치의 다양한 타입에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 생물학적 샘플을 검출하기 위한 DNA-함유 용액을 토출하기 위한 장치에 적용될 수 있다.
(7) 상기 실시예에서, 복수의 잉크 토출부(액체 토출부)가 평행하게 배치된 헤드(11)는 예로써 설명된다. 그러나, 본 발명은 하나의 잉크 토출부(액체 토출부)에 제공된 액체 토출 장치에 적용될 수 있다.
제3 실시예
본 발명자는 상술된 회로에 제공된 실제 헤드에서 300 dpi의 해상도를 갖는 헤드를 사실상 만들었다. 결과적으로, 본 발명자는 회로가 복잡하므로 넓은 영역은 토출된 잉크를 편향하는 각각의 노즐에 대한 회로가 요구된다는 것을 발견했다. 따라서, 전체 회로의 단순화(소형화)를 달성하도록 상기 기술을 더욱 향상시킴으로서, 본 발명자는 600 dpi 또는 그 이상의 해상도를 갖는 헤드에 적용된 기술을 창출했다.
본 발명의 제3 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 기술된다. 제3 실시예의 설명에서, 제1 실시예의 것과 동일한 작동 및 배열은 생략되고, 제3 실시예에서의 특징적인 부분만 설명된다.
제1 실시예에서 기술된 토출-제어 회로(50, 도6에서)는 다음 이점을 갖는다;
(1) 아날로그 값을 제어하기 위한 각각의 스위치에 대한 디지털 입력을 이용함으로서, 잉크 액적이 이송되는 방향은 변경될 수 있다.
(2) 각각의 회로는 디지털 회로에서 통합될 수 있으므로 기본 구조가 집적 회로인, 헤드(11)에 적합하다.
(3) 회로가 전류의 양을 제어하므로 전압에서 변경 등 각각의 회로가 교란에 영향을 끼치기가 어렵다. 따라서, 이것이 열 에너지 방법(열 에너지 타입)을 이용할 때 및 큰 전류가 그것에서 유동할 때 헤드(11)에서, 안정한 작동이 보장된다.
(4) 각각의 회로는 잉크 액적 토출에 대해 최종 상태 이전에 디지털 회로 부분에 의해 형성된다. 회로는 온도 등이 증가하는 영향을 끼치지 않고 안정한 제어를 수행할 수 있다.
(5) 일반적으로, PMOS 트랜지스터는 저항 전압 및 전류 특성에 열등하다. 그러나, PMOS 트랜지스터는 각각의 회로에서 전류-거울 회로로 단지 이용되며, 1/2 Vh 또는 그 보다 적은 전압은 레지스터(Rh-A, Rh-B)의 접합부와 레지스터 전원(Vh) 사이에 위치되므로 각각의 PMOS 트랜지스터에 항상 적용된다. 따라서, PMOS 트랜지스터는 문제없이 이용될 수 있다.
상기 토출-제어 회로(50)가 300dpi의 해상도(84.6 ㎛의 노즐(18) 사이의 간격)를 갖는 헤드(11)에서 제공될 때, 특별히 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 이 실시예에서, 600 dpi의 해상도(42.3 ㎛의 노즐(18) 사이의 간격)를 갖는 헤드(11) 가 300 dpi의 해상도의 경우에서와 거의 동일한 헤드 칩 크기의 상기 토출-제어 회로(50)가 제공될 때, 토출-제어 회로(50)는 더욱 단순해진다.
도13은 도6에서 토출-제어 회로(50)의 단순한 예(토출-제어 회로(50a))를 도시한다.
비록 도6에서 토출-제어 회로(50)가 네 개의 전류-거울 회로를 포함한다면, 도13에서 토출-제어 회로(50a)는 (트랜지스터(M3, M2)로 구성된)단 하나의 전류-거울 회로를 포함하므로, 전체 회로 구조의 단순화를 달성할 수 있다. 도6의 네 개의 전류-거울 회로에서, 트랜지스터(M4, M6)는 "X4"로 표현되고, 트랜지스터(M9, M11)는 "X2"로 표현되고, 트랜지스터(M14, M16) 및 트랜지스터(M19, M21)는 "X1"로 표현되며, 도13의 토출-제어 회로(50a)에서, "X8"로 표현된 장치는 토출-제어 회로(50)에서 상기 트랜지스터 모두와 동일한 전기용량을 갖도록 트랜지스터(M31, M32)로 이용된다.
"X8" 장치가 트랜지스터(M31, M32)로 이용될 때, 장치는 대형이다.
회로에서 트랜지스터를 배치하는 경우에, 여덟 개의 와이어 단자는 드레인, 공급원 등을 가지므로 각각의 트랜지스터에 필요로 된다. 따라서, 많은 트랜지스터 및 각각의 트랜지스터로부터 여덟 개의 인입 와이어를 배치하는 경우와 비교하여, 하나의 트랜지스터로부터 여덟 개의 인입 와이어는, 비록 트랜지스터 자체가 크더라도 전체에 대해 요구된 영역을 크게 감소한다.
따라서, 도13의 토출-제어 회로(50a)에서와 같이 하나의 전류-거울 회로를 형성함으로써, 전체 회로 구조는 도6에서 토출-제어 회로(50)에서의 것과 유사한 기능을 수행하여 단순화될 수 있다.
다음으로, 이 실시예에서 전용 회로 및 공통 회로는 아래에 설명된다. 먼저, 전체 회로가 전용 회로 및 공통 회로로 나누어질 수 있는 이유가 설명된다.
잉크 액적이 잉크 토출부로부터 토출될 때, 토출은 잉크 셀(12)에서 잉크를 잃는다. 따라서, 잉크 통로를 이용함으로써 잉크 셀(12)을 잉크로 채우기 위해서, 잉크 셀(12)에서 잉크는 주연부로부터 잉크의 물리적 유입량에 의해 토출하기 이전의 상태로 복구될 필요가 있다.
잉크로 잉크 셀(12)을 채우기 위해 요구되는 기간은 보충 기간으로 불려지고 대략 1/300000 내지 1/10000 초(대략 토출 기간동안 30 내지 100 번)로 설정된다. 따라서, 각각의 잉크 토출부가 잉크 액적의 연속적 토출을 수행하는 것은 불가능하다. 비록 복수의 잉크 토출부가 평행하게 배열되더라도, 주어진 순간의 상태에서, 각각의 잉크 토출부(토출-제어 회로)는 단지 일부 시간동안만 작동한다.
각각의 잉크 셀(12)이 잉크로 공급될 때, 잉크는 잉크 토출부에 공통된 잉크 통로로부터 공급되는 구조에 기초하여, 만약 임의의 잉크 토출부로부터 잉크의 토출이 잉크 통로에서 잉크가 잉크 셀(12)로 들어가도록 이동하는 현상을 만든다면, 이러한 현상은 웨이브의 형태로 다른 잉크 토출부의 잉크 셀(12)로 전송된다. 따라서, 토출된 잉크 액적을 갖는 잉크 토출부에 인접한 잉크 토출부의 잉크 셀(12) 상의 역효과는 무시될 수 있다.
이러한 효과는 특히 노즐(18) 팁의 액체 레벨에서 변경(매니스커스(meniscus))로서 나타난다. 다른 잉크 토출부로부터 잉크 액적을 토출하는 작동의 효과가 있을 때, 하나의 잉크 토출부로부터 잉크 액적을 토출하는 경우에, 효과는 매니스커스에서 변경으로 인해 토출된 잉크 액적의 크기가 변경한다. 결과적으로, 효과는 점 크기의 변경, 즉 화질에서 불규칙성으로 나타난다. 이러한 문제를 회피하기 위해, 인접한 잉크 토출부가 동시에 또는 충전 기간동안 작동되는 것을 방지한다. 따라서, 연속적으로 평행하게 배치된 복수의 잉크 토출부에 대해 공통 회로를 제공하는 경우 및 공통 회로를 시간-분할적으로 이용하는 경우에, 특별한 문제는 발생하지 않는다.
따라서, 본 발명에서, 팽행하게 배열된 복수의 잉크 토출부는 복수의 블록으로 나누어지고, 일부 잉크 토출부는 각각의 블록에 속하여 배속된다. 전용 회로가 잉크 토출부에 대해 제공되고, 공통 회로가 각각의 블록에 대해 제공된다.
공통 회로는 블록에 속하는 잉크 토출부 전체에 의해 공유된다. 이것은 주 작동 제어기 또는 부 작동 제어기의 적어도 일부분을 포함하고, 블록에 속하는 잉크 토출부의 임의의 하나로부터 잉크 액적을 토출한다.
도14는 전용 회로 및 공통 회로가 제공된 액체 토출 장치에서 실시예를 도시하는 회로 다이아그램이다. 도14에서, 전용 회로는 각각의 액체 토출부에 대해 필요시 된다. 도14에서, 전용 회로는 주 작동 제어기에 요구된 부분 및 부 작동 제어기에 요구된 부분 모두를 포함한다. 반대로, 공통 회로에 대해서, 평행하게 연속적으로 배열된 상기 잉크 토출부가 요구하는 공통 회로의 개수는 하나일 수 있다. 본 예에서, 부 작동 제어기에 대해 필요시되는 제2 절환 소자로 전류를 공급하기 위한 회로가 공통 회로로 이용된다.
도14에서, 레지스터(Rh-A, Rh-B) 및 트랜지스터(M1)는 도13에서 도시된 것과 동일하다. 트랜지스터(M31, M32)로 구성된 전류-거울 회로는 도13에서 도시된 것과 동일하다. 이러한 전류-거울 회로의 절환 소자(제2 절환 소자)는 트랜지스터(M33, M34)로만 구성된다. 즉, 제 개의 제2 절환 소자는 도13에서와 같이 제공되지 않고, 단지 하나의 제2 절환 소자만 제공된다. 도13에서, 트랜지스터(M3, M5)는 "X4"로 표현되고, 트랜지스터(M8, M10)는 "X2"로 표현되며, 트랜지스터(M13, M15) 및 수용된 신호(M18, M10)는 "X1"으로 표현된다. "X8"로 표현된 장치는 도13에서 상기 트랜지스터 모두의 것과 동일한 전류 용량을 갖도록 트랜지스터(M33, M34)로서 이용된다.
트랜지스터(M1)의 소스 및 백게이트는 접지부에 연결된다. 트랜지스터(M33, M34)의 소스는 공통 회로(전류원)에 연결되고, 이들의 백게이트는 접지부에 연결된다. 트랜지스터(M1, M33, M34)의 게이트에 각각 연결되는 NOR 게이트(X21, X22, X23)와 이들의 입력 단자는 후술된다.
공통 회로를 제공하는 경우, 하나의 블록 내의 잉크 토출부의 수를 증가시킴으로써 공통 회로의 절감이 성취된다. 그러나, 먼저, 함께 연결되고 작동 중이 아닌 전체 장치의 작동 중인 회로에 미치는 악영향 및 증가된 와이어의 수 때문에 공간은 기대만큼 절감되지 않는다. 둘째, 하나의 공통 회로 내의 잉크 토출부의 증가된 수는 동시 토출을 수행할 수 있는 잉크 토출부의 수를 감소시킴으로써, 인쇄 속도를 저하시킨다. 따라서, 액체 토출 장치의 목적에 적당한 적절한 블록의 수가 결정되어야 한다. 하나의 공통 회로 내의 잉크 토출부의 수의 상한은 (헤드(11) 내의 모든 잉크 토출부의 수)/(동시 토출을 수행하도록 제어될 잉크 토출부)로서 표시된다.
도15는 전용 회로, 공통 회로 및 블록의 개념을 도시한다. 비록 도15의 예에서 4개의 연속되는 잉크 토출부가 하나의 블록으로 취급되었지만, 하나의 블록 내의 잉크 토출부의 수는 전술된 바와 같이 임의로 정해질 수 있다.
도15에 도시된 바와 같이, 4개의 전용 회로에는 하나의 공통 회로가 제공된다. 도14에 도시된 바와 같이, 공통 회로는 트랜지스터(M33, M34)를 위한 전류원(전류 공급 소자를 포함하는 회로)으로서 이용되고 전용 회로 모두에 연결된다.
또한, 각각의 헤드(11)에 대해, 공통 회로 모두에 연결된 회로(전체를 제어하기 위함)가 제공되어 두개의 블록들 사이에 연결하고, 신호를 분배하고, 그리고 신호 입력 등을 제어한다.
다음, 이 실시예의 공통 회로, 즉 트랜지스터(M33, M34)에 전류를 공급하기 위한 전류 공급 소자를 포함하는 회로가 아래에 설명된다.
도16a 및 도16b는 이 실시예의 공통 회로를 형성하는 전류 공급 회로의 개념을 도시한다. 도16a 및 도16b에서 전류원[In (n=1, 2, ...)]으로부터의 출력 전류가 각각의 Z-제어 단자[도6의 편향 진폭 제어 단자(B)에 대응됨]에 인가되는 전압(Vx)[트랜지스터(M2,..., M17)의 게이트에 인가되는 전압(Vgs)에 대응됨]에 의해 변경될 수 있다. 전압(Vx)의 변경은 출력 전류를 비례식으로 변경시킨다.
n번째 전류원(In)으로부터의 출력 전류(In)는 다음 식으로 표시되고,
In = m·f(Vx) (2)
여기서 m은 계수를 나타낸다.
전류원(In)이 각각의 제어 단자(D)로의 입력에 의해 on/off 로 절환될 수 있을 때 식(2)은 다음 식으로 표시될 수 있고,
In = D·m·f(Vx) (3)
여기서 D는 "1"(통전) 또는 "0"(비통전)이다.
n 전류원(In)이 병렬로 연결될 때, 전류원(In)의 전체 전류(IM)는 다음 식으로 표시되고,
IM = (Dn·mn + Dn-1·mn-1 +...+D1·m 1 )·f(Vx) (4)
여기서 mn은 계수를 나타내고, Dn 은 "1" 또는 "0" 이다.
따라서, 식(4)으로 표시된 공통 회로를 이용하고 각각의 제어 단자(D)에 "1" 또는 "0"을 입력함으로써, 전류(IM)는 변경될 수 있다. 또한, 각각의 전류원(In )의 f(Vx)를 제어하는 Vx를 변경함으로써, IM의 임의의 스케일링(전체로의 퍼센트로의 효과가 Dn을 변경함으로써 전류를 제어할 때와 유사하도록 유지하면서 전체 전류를 변경)이 수행될 수 있다.
도16a 및 도16b에 도시된 공통 회로를 작동시키는 경우, 식(4)에서 제어는 각각의 전류원(In)의 계수 즉 가중(weighting)을 위한 이진수 시스템(binary system)이 이용되는 것이 바람직하다. 이는 이진수 시스템의 이용이 가장 단순한 회로 구성을 이루고 사용을 위한 장치를 감소시키기 때문이다.
식(4)이 이진수 시스템을 이용하여 가중될 때, 결과는 다음 식으로 표시될 수 있다.
IM = (2n ·Dn + 2n-1 ·Dn-1 + ... + 2·D2 + D1)·f(Vx) (5)
도17은 식(5)에서 n = 3 일 때 얻어지는 특정 공통 회로를 도시한다. 도17에서, 제어 단자(Z)는 도16a 및 도16b에서 제어 단자(Z)[이는 본 발명의 제1 제어 단자에 대응함]에 대응하고, 제어 단자(D1 내지 D3)는 도16a 및 도16b의 제어 단자들(Dn)[이들은 본 발명의 제2 제어 단자에 대응함]에 대응한다.
도17의 공통 회로에서, 전류 공급 소자는 세 가지 형태의 전류 공급 소자들로 구성된다. 특히, 전류 공급 소자는 (1) 트랜지스터(M42)에 의해 형성된 전류 공급 소자[이의 입력은 제어 단자(D1)임], (2) 2개의 트랜지스터(M44, M46)에 의해 구성된 전류 공급 소자[이의 입력은 제어 단자(D2)임], 그리고 (3) 4개의 트랜지스터(M48, M50, M52, M54)에 의해 구성된 전류 공급 소자[이의 입력은 제어 단자(D3)임]를 병렬로 연결시킴으로써 형성된다.
각각의 전류 공급 소자는 "X1"으로 표시된 단위 요소(NMOS 트랜지스터) 또는 병렬로 연결된 단위 요소들에 의해 형성된다.
또한, 각각의 전류 공급 소자를 구성하는 각각의 트랜지스터에는, 트랜지스터의 것과 동일한 허용 전류 용량(Id-Vgs 특성)을 각각 갖춘 각각의 트랜지스터[트랜지스터(M41, M43, M45, M47, M49, M51, M53)]가 전류 공급 소자를 위한 각각의 절환 소자로서 연결되고, 제어 단자(D1 내지 D3)는 절환 소자를 구성하는 트랜지스터의 게이트에 연결된다.
식(5)에서, n = 3 일 때,
IM = (4 ·D3 + 2 ·D2 + D1)·f(Vx) (6)
도17에서, 도16a 및 도16b의 경우와 유사하게, 적절한 전압(Vx)이 제어 단자(Z)와 접지부 사이에 인가되고 "1"이 제어 단자(D1)에 입력될 때, 트랜지스터(M41)는 켜지고, 따라서 트랜지스터(M42)가 접지부의 전위와 거의 동일한 전위를 갖도록 하여, 대략 Vx의 게이트 전압이 인가될 때 얻어지는 드레인 전류(Id)가 트랜지스터(M42)로 흐른다.
따라서, 제어 단자들로의 입력이 0 이면,
IM = Id
또한, "1"이 제어 단자(D1) 대신에 제어 단자(D2)로 입력되면, 두개의 트랜지스터(M43, M45)는 동시에 켜지고, 따라서 제어 단자(D1)가 ON 상태일 때 얻어지는 전류의 두 배를 허용한다.
따라서, 제어 단자(D1, D3)로의 입력이 0일 때,
IM = 2 ·Id
마찬가지로, 제어 단자(D3)로의 입력만을 "1"이 되도록 설정함으로써, 네 개 의 트랜지스터(M47, M49, M51, M53)가 동시에 켜지고, 따라서 제어 단자(D1)만이 "1" 일 때 얻어지는 전류의 네 배를 허용한다.
따라서,
IM = 4 ·Id
따라서, 제어 단자(D1, D2, D3)가 개별적으로 작동할 때,
IM = (4 ·D3 + 2·D2 + D1)·Id (7)
즉, 제어 단자(D1 내지 D3)를 개별적으로 작동시킴으로써, IM 은 한 단계로서 사용된 Id 로 0 (Id)으로부터 7(Id)까지 (3 비트씩으로 표시되는) 8개의 단계로 제어될 수 있다. Id 의 값이 Vx에 인가되는 전압을 변경함으로써 변경될 수 있기 때문에 전체 전류는 비례식으로 변경될 수 있다.
도18은 도14의 전용 회로와 도17의 공통 회로를 조합함으로써 형성된 토출 제어 회로(50B')를 도시한다. 토출 제어 회로(50B')는 NOT 게이트(X24)와 극성 변경 스위치(Dp)를 포함하는 점에서 도14의 전용 회로와 상이하다.
토출 제어 회로(50B')는 제어 단자(D3)에 연결된 절환 소자와 전류 공급 소자가 각각 "X4"로 표시된 용량을 갖는 트랜지스터(M61, M62)에 의해 형성되는 점에서 그리고 제어 단자(D2)에 연결된 절환 소자 및 전류 공급 소자가 각각 "X2"로 표시된 용량을 갖는 트랜지스터(M63, M64)에 의해 형성되는 점에서 도14의 공통 회로와 상이하다. 차이점은 각각이 "X1"으로 표시되는 용량을 갖고 병렬로 연결된 단위 요소(트랜지스터)들에 의해 형성되는 전원 요소(도17)를 단순하게 하기 위해, 토출 제어 회로(50B')는 병렬로 연결된 트랜지스터 및 Id-Vgs 특성과 등가인 구조 및 적은 수의 트랜지스터를 갖는 점이다.
도18의 전용 회로에서, 토출 수행 입력 스위치(A)는 IC 설계의 편의를 위해 네가티브 로직을 이용한다. 활성화를 위해서, "0"이 토출 수행 입력 스위치(A)로 입력된다. 도18의 토출 수행 입력 스위치(A)는 도50의 토출 제어 회로(50)와의 관계에서 역전되어 있다.
따라서, 활성화를 위하여 "0"이 토출 수행 입력 스위치(A)에 입력되고, 0 들은 NOR 게이트(X21)에 입력된다. 이의 입력이 "1"이면 트랜지스터(M1)를 켠다.
토출 수행 입력 스위치(A)의 입력이 "0"일 때, 극성 변경 스위치(Dp)로 "0"을 입력함으로써 NOR 게이트(X22)의 입력은 "0" 및 "0"이고, 출력은 "1"이다. 이는 트랜지스터(M3)를 켠다. 상기 경우[토출 수행 입력 스위치(A)는 "0" 상태이고 극성 변경 스위치(Dp)가 "0" 상태]에, NOR 게이트(X23)의 입력은 "1" 및 "0"이고 출력은 "0"이고, 따라서 트랜지스터(M34)를 끈다.
이 경우, 전류는 트랜지스터(M31)로부터 트랜지스터(M33)로 흐르고, 트랜지스터(M32)로부터 트랜지스터(M34)로는 전류가 흐르지 않는다. 전류-거울 회로의 특성에 기초하여, 트랜지스터(M32)로 전류가 흐르지 않는 상태는 트랜지스터(M31)로 전류가 흐르지 않게 한다.
이 상태에서, 레지스터 전원의 전압(Vh)이 인가될 때 트랜지스터(M31, M32)에는 전류가 흐르지 않고, 레지스터(Rh-A)에는 전류가 흐른다. 트랜지스터(M33)에는 전류가 흐르기 때문에, 전류는 레지스터(Rh-A)를 통과하여 트랜지스터(M33) 및 레지스터(Rh-B)로 분기한다. 트랜지스터(M33)를 통과하는 전류는 접지부로 보내진다. 레지스터(Rh-B)를 통과하는 전류는 트랜지스터(M1)로 흐르고 접지부로 보내진다. 따라서, 레지스터(Rh-A, Rh-B) 내의 전류는 (Rh-A에서의 전류) > (Rh-B에서의 전류)의 관계를 갖는다. 다시 말해, 부작동 제어의 장점은 주작동 제어 하의 각각의 발열 소자 내에 전류가 흐르는 주기에서 생긴다.
"0"이 토출 수행 입력 스위치(A)에 입력되고 "1"이 극성 변경 스위치(Dp)에 입력되면, NOR 게이트(X21)의 입력은 위에서와 같이 "0" 및 "0"이고, 따라서 트랜지스터(M1)를 켠다.
또한, NOR 게이트(X22)의 입력이 "1" 및 "0"이기 때문에, 이의 출력은 "0"이고, 따라서 트랜지스터(M33)를 끈다. NOR 게이트(X23)의 입력이 "0" 및 "0"이기 때문에, 이의 출력은 "1"이고, 따라서 트랜지스터(M34)를 켠다. 트랜지스터(M34)가 ON 상태인 동안에, 트랜지스터(M34)에는 전류가 흐르고, 전류의 흐름 및 전류-거울 회로의 특성은 또한 전류가 트랜지스터(M31)로도 흐르는 것을 허용한다.
따라서, 레지스터 전원의 전압(Vh)이 인가될 때 전류는 레지스터(Rh-A) 및 트랜지스터(M31, M32)에서 흐른다. 레지스터(Rh-A)의 모든 전류는 레지스터(Rh-B)로 흐른다[트랜지스터(M33)의 OFF 상태는 레지스터(Rh-A)를 통과하는 전류가 트랜지스터(M33)로 분기하는 것을 방지한다]. 트랜지스터(M33)가 OFF 상태에 있기 때문에 트랜지스터(M31)를 통과하는 모든 전류는 레지스터(Rh-B)로 흐른다. 트랜지스터(M32)의 전류는 트랜지스터(M34)로 흐른다.
따라서, 레지스터(Rh-A)를 통과하는 전류에 더하여, 트랜지스터(M31)를 통과 하는 전류는 레지스터(Rh-B)로 흐른다. 그 결과, 레지스터(Rh-A, Rh-B) 내의 전류는 (Rh-A에서의 전류) < (Rh-B에서의 전류)의 관계를 갖는다.
따라서, 도6의 토출 제어 회로(50) 또는 도13의 토출 제어 회로(50A)와 마찬가지로, 전류는 레지스터(Rh-A, Rh-B) 사이에서부터 유도될 수 있고 전류는 레지스터(Rh-A, Rh-B) 사이에서 흐를 수 있다.
다음으로, 도6의 토출 제어 회로(50)와 도18의 토출 제어 회로(50B') 사이의 차이점이 아래에서 설명된다.
도6의 토출 제어 회로(50)는 각각의 전류 공급 회로를 절환(on/off)시키는 기능을 전혀 갖고 있지 않다. 따라서, 제2 절환 소자의 상태는 세 가지 상태 즉, 전류가 흐르는 것을 막는 "0" 상태, 각각 전류가 흐르는 것을 허용하는 "+" 및 "-" 상태 중 하나이다.
그러나, 토출 명령이 내져지지 않은 상태(대기 중)에서만, 제2 절환 소자는 실질적으로 "0"의 상태이다. 제2 절환 소자가 작동 중일 때 제2 절환 소자의 출력 즉, 전류(IM)는 다음과 같이 표시된다.
IM = (4 ·J3 + 2 ·J2 + J1) ·Id (8)
식(8)이 식(7)과 유사하지만, 식(8)에서는 J1 내지 J3 각각은 +1 또는 -1 이다.
따라서, IM 은 -7 내지 +7 의 2씩 변하는 형태인 -7, -5, -3, -1, +1, +3, +5, +7 의 8개의 값들 중의 하나(×Id)이다.
도6의 토출 제어 회로(50)와는 달리, 토출 제어 회로(50B')는 3개의 제어 단자(D1, D2, D3)에 부가하여 극성 변경 스위치(Dp)를 포함하므로, 4개의 비트가 전체적으로 이용되며, 출력 전류(IM)는 하기와 같이 나타난다.
IM = Dp ·(4 ·D3 + 2·D2 + D1) ·Id (9)
Dp 및 D1 내지 D3은 각각 1 또는 0을 나타낸다.
따라서, 식 (9)에서, IM은 식(9)의 IM이 식(8)에서와 상이하게 1만큼 변경되는 형태로 -7로부터 +7(x Id)의 15수치 중의 하나이다.
이는 제어 단자(D1 내지 D3)의 모든 제어 단자 입력이 Os이기 때문이다. 식(9)을 따르는 경우에는, 세팅가능한 전류 수치 IM의 수는 제로를 포함하여, 홀수이다.
도19는 도6의 토출 제어 회로(50) 내의 편향-제어 스위치(J1,J2,J3)의 입력측이 변경될 때 얻어진 전류 출력(IM, 식8)과 제어 단자(D1, D2, D3)의 입력과 토출 제어 회로(50B')의 극성 변경 스위치(Dp)가 변경될 때 얻어진 전류 출력(IM) 사이의 차이를 도시한다. 도19에서, 식(8)에 기초한 전류 출력(IM)의 수치는 백색원으로 지시되며, 전류 출력(IM)의 수치는 흑색 원으로 도시된다.
도6의 토출 제어 회로(50)의 경우에, 편향 제어 스위치(J1,J2,J3)는 변경되어, 제로에 대해 양 및 음으로 대칭인 제로를 뺀 수치의 짝수 수치의 총합으로 변경된다. 즉, 등차 수열의 형태로 변경되고, 등차 수열의 합계는 제로이다.
역으로, 도18에서의 토출 제어 회로(50B')의 경우에, 출력 전류(IM)는 비대칭인 홀수 수치의 총합으로 변경된다. 또한, 0 내지 7로 변경된 이후에, 제로로 건너뛴다(변경 절차에서의 신호 변경).
이는 편향된 토출을 제어하는데 불편하다. 따라서, 식(9)은 식(8)과 대응되도록 변형된다.
먼저, 식(9)에서, 제어 단자 D1에 항상 "1"을 입력함으로써(제어 단자의 "0"이 제거된 상태), 출력 전류(IM)의 짝수 수치가 얻어진다.
식(9)에서, D1 =1일 때,
IM = Dp ·(4 ·D3 + 2·D2 + 1) ·Id
= (4 ·DP ·D3 + 2·DP ·D2 + DP ) ·Id
= (4 ·J3 + 2·J2 + J1) ·Id (10)
게다가, 동일한 출력이 동일한 입력 신호에 응답하여 얻어지는 신호 변경 회로를 제공함으로써, 도19의 토출 제어 회로(50B')는 도6의 토출 제어 회로(50)와 상응하게 형성된다. 도20은 본 실시예에서 신호 변경 회로(60)의 특정 실시예를 도시하고 있다. 도20에서, 도6의 토출 제어 회로(50)와 유사하게, 입력부 즉, 편향 제어 스위치(J1,J2,J3) 및 각시펄스(CK: Clock Pulse) 입력부가 제공된다.
본 실시예에서, 타이밍 생성 래치(timing-establishing latches) 또는 XOR 게이트 X31 및 X32를 이용하는 DEFs X33k는 극성 변환 스위치(Dp) 및 제어 단자(D1 내지 D3)의 입력이 출력될 수 있도록 제공된다. 도18의 공통 회로에 편향 제어 스 위치(J1-J3)의 입력에 기초한 신호-변경 회로(60)를 제공함으로써, 출력 전류(IM)는 -7로부터 +7(x Id)까지 2만큼 변경되는 형태로 -7, -5, -3, -1, +1, +3, +5, +7 의 8개의 수치를 취한다.
따라서, 도6에서의 토출 제어 회로(50)의 이점에 부가하여 본 실시예에서의 토출 제어 회로(50B')는 하기의 이점들을 갖는다.
(1) 각각의 잉크 토출부에 대한 전용 회로는 전류-거울 회로 및 전류-거울 회로 내의 전류를 제어하기 위한 제2 절환 소자에 의해서만 구성될 수 있다. 이는 회로의 단일화를 실현한다.
(2) 전용 회로에서, 전류-거울 회로 또는 제2 절환 소자에서, 각각의 트랜지스터의 전류 용량은 증가된다. 이는 트랜지스터의 와이어에 요구되는 영역을 감소시킬 수 있다.
(3) 전용 회로에 하나의 전류-거울 회로가 제공됨으로, 두 개의 게이트-전압-제어 로직 회로만이 이용될 수 있다. 로직 회로의 수는 크게 감소될 수 있다.
각각의 블록(복수의 잉크 토출부)에 대해, 하나만의 공통 회로가 제공될 수 있으며, 오직 하나의 공통 와이어 시스템이 공통 회로와 전용 회로 사이에 이용될 수 있다. 따라서, 와이어 공간이 거의 필요하지 않다.
도20에 도시된 신호-변경 회로(60)를 제공함으로써, 전용 회로와 공통 회로 가 분할되기 이전의 상태(도6의 토출 제어 회로(50))에서와 유사한 사용의 용이함이 달성될 수 있다.
전술한 회로 단일화의 결과로서, 헤드(11) 전체는 소형 크기이며, 헤드(11)의 각각의 잉크 토출부에 도6의 토출 제어 회로(50)를 제공하는 경우에, 300 dpi의 해상력이 한도이다. 그러나, 헤드(11)에 토출-제어 회로(50B)를 제공함으로써, 600dpi 또는 그 이상의 해상력이 동일한 사항에서 실현될 수 있다.
본 발명의 일실시예가 기술되어져 있다. 그러나, 본 발명은 전술한 실시예로 제한되지 않으며, 하기와 같이 다양하게 변경될 수 있다.
(1) 본 실시예에서, 3개의 제어 단자(D1 내지 D3:도6에서 3개의 편향-제어 스위치J1 내지 J3)가 제공되나, 제어 단자의 수는 임의적이며, 얼마나 많은 스위치가 제공되고 얼마나 많은 비트가 회로에 이용되는 지는 임의적으로 결정된다.
(2) 본 실시예가 일예로서 가열 레지스터(13)를 이용하여 기술하였으나, 발열 소자는 가열 레지스터(13)로 제한되지 않으며, 액체 토출용 열 에너지를 발생하는 임의의 형태의 발열 소자가 이용될 수 있다.
(3) 전술한 실시에에서, 잉크젯 프린터에서 이용되는 라인 헤드(20)는 기술을 위한 일예로서 이용된다. 본 발명은 헤드(11)가 단일 유닛으로 이용되는 일련의 프린터에 인가될 수 있다. 헤드(11)가 단일 유닛인 경우에, 편향 방향 스위치(C)는 불필요하다.
(4) 본 발명은 프린터에 제한되지 않고 다양한 형태의 액체 토출 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 생물학적 샘플을 검출하기 위한 DNA-함유 용 액을 토출하기 위한 장치에도 적용될 수 있다.

Claims (31)

  1. 하나의 액체 토출부 또는 소정 방향으로 서로에 대해 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 포함하는 헤드를 갖는 액체 토출 장치로서,
    상기 액체 토출부 또는 상기 액체 토출부들의 각각은
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함하며,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자가 2개 이상일 때는 2개 이상의 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되며,
    상기 액체 토출 장치는
    상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 에너지 발생 소자에 동일한 전류량을 공급함으로써, 상기 액체가 상기 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어 수단과,
    에너지 발생 소자의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 액체 토출부의 각각에 제공되며, 전류가 에너지 발생 소자의 접합부로 유입되거나 상기 접합부로부터 유출되도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 상기 에너지 발생 소자의 각각에 제공된 전류량은 제어되고 상기 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어되는 부 작동 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  2. 하나의 액체 토출부 또는 소정 방향으로 서로에 대해 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 포함하는 헤드를 갖는 액체 토출 장치로서,
    상기 액체 토출부 또는 상기 액체 토출부들의 각각은
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함하며,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자가 2개 이상일 때는 2개 이상의 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되며,
    상기 액체 토출 장치는
    상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 에너지 발생 소자에 동일한 전류량을 공급함으로써, 상기 액체가 상기 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어 수단과,
    에너지 발생 소자의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 액체 토출부의 각각에 제공되며, 전류가 에너지 발생 소자의 접합부로 유입되거나 상기 접합부로부터 유출되도록 전류-거울 회로를 이용함으로써, 상기 에너지 발생 소자의 각각에 제공된 전류량은 제어되고 상기 노즐로부터 토출된 액체의 방향은 상기 주 작동 제어 수단에 의해 액체가 토출되는 방향에 대해 변경되도록 제어되는 부 작동 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주 작동 제어 수단 및 전류-거울 회로를 포함하는 상기 부 작동 제어 수단은 헤드에 장착되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주 작동 제어 수단 및 전류-거울 회로를 포함하는 상기 부 작동 제어 수단을 포함하는 액체 토출부는 상기 소정 방향으로 평행하게 배치된 형상으로 헤드에 장착되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  5. 소정 방향으로 배치된 복수의 헤드에 의해 형성된 라인 헤드를 갖는 액체 토출 장치로서,
    상기 헤드 각각은 상기 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 형성되며, 상기 액체 토출부들의 각각은
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함하며,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되며,
    상기 액체 토출 장치는
    상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 에너지 발생 소자에 동일한 전류량을 공급함으로써, 상기 액체가 상기 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어 수단과,
    에너지 발생 소자의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 액체 토출부의 각각에 제공되며, 전류가 에너지 발생 소자의 접합부로 유입되거나 상기 접합부로부터 유출되도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 상기 에너지 발생 소자의 각각에 제공된 전류량은 제어되고 상기 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어되는 부 작동 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  6. 소정 방향으로 배치된 복수의 헤드에 의해 형성된 라인 헤드를 갖는 액체 토출 장치로서,
    상기 헤드 각각은 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 형성되며, 상기 액체 토출부들의 각각은
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함하며,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되며,
    상기 액체 토출 장치는
    상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 에너지 발생 소자에 동일한 전류량을 공급함으로써, 상기 액체가 상기 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어 수단과,
    에너지 발생 소자의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하는 액체 토출부의 각각에 제공되며, 전류가 에너지 발생 소자의 접합부로 유입되거나 상기 접합부로부터 유출되도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 상기 에너지 발생 소자의 각각에 제공된 전류량은 제어되고 상기 노즐로부터 토출된 액체의 방향은 액체가 상기 주 작동-제어 수단에 의해 토출된 방향에 대해 상기 소정 방향으로 변경되도록 제어되는 부 작동 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 주 작동 제어 수단 및 전류-거울 회로를 포함하는 상기 부 작동 제어 수단은 상기 라인 헤드를 형성하는 각각의 헤드에 장착되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 주 작동 제어 수단 및 전류-거울 회로를 포함하는 상기 부 작동 제어 수단을 포함하는 액체 토출부는 상기 소정 방향으로 평행하게 배치된 형태로 상기 라인 헤드를 형성하는 각각의 헤드에 장착되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  9. 하나의 액체 토출부 또는 소정 방향으로 서로에 대해 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부들을 포함하는 헤드를 사용하는 액체 토출 방법으로서,
    상기 액체 토출부 또는 상기 액체 토출부들의 각각은
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀 내에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하는 노즐을 포함하고,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자가 2개 이상일 때는 2개 이상의 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 적어도 하나의 전류-거울 회로는 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결되고,
    상기 적어도 하나의 전류-거울 회로를 사용함없이 상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 에너지 발생 소자들에 동일한 전류량을 공급함으로써 액체가 상기 노즐로부터 토출되도록 제어를 수행하는 주 작동 제어 단계와,
    전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급되는 전류량이 제어되고 상기 노즐로부터 토출되는 액체의 방향이 제어되는 부 작동 제어 단계를 이용함으로써 적어도 2개의 상이한 방향으로 토출되도록 상기 노즐로부터의 액체가 제어되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  10. 소정 방향으로 배치된 복수의 헤드로 형성된 라인 헤드를 사용하고, 상기 헤드는 상기 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 각각 형성되는 액체 토출 방법으로서,
    상기 액체 토출부는
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀 내에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하는 노즐을 각각 포함하고,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 적어도 하나의 전류-거울 회로는 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결되고,
    상기 적어도 하나의 전류-거울 회로를 사용함없이 상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 에너지 발생 소자들에 동일한 전류량을 공급함으로써 액체가 상기 노즐로부터 토출되도록 제어하는 주 작동 제어 단계와,
    전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급되는 전류량이 제어되고 상기 노즐로부터 토출되는 액체의 방향이 제어되는 부 작동 제어 단계를 이용함으로써 적어도 2개의 상이한 방향으로 토출되도록 상기 노즐로부터의 액체가 제어되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  11. 하나의 액체 토출부 또는 소정 방향으로 서로에 대해 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부들을 포함하는 헤드를 구비한 액체 토출 장치로서,
    상기 액체 토출부 또는 상기 액체 토출부들의 각각은
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀 내에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하는 노즐을 포함하고,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자가 2개 이상일 때는 2개 이상의 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되고,
    상기 액체 토출 장치는 액체 토출부들의 각각에 제공되고, 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하며, 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급되는 전류량이 제어되고 상기 노즐로부터 토출되는 액체의 방향이 제어되는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  12. 하나의 액체 토출부 또는 소정 방향으로 서로에 대해 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부들을 포함하는 헤드를 구비한 액체 토출 장치로서,
    상기 액체 토출부 또는 상기 액체 토출부들의 각각은
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀 내에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하는 노즐을 포함하고,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자가 2개 이상일 때는 2개 이상의 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되고,
    상기 액체 토출 장치는 액체 토출부들의 각각에 제공되고, 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하며, 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급되는 전류량이 제어되고 상기 노즐로부터 토출되는 액체가 상기 소정 방향 및 그 반대 방향으로 편향되는 토출 편향 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 토출 편향 수단은 전류-거울 회로를 포함하고, 전류-거울 회로는 상이한 전류량이 유동하는 적어도 2개의 상이한 전류-거울 회로를 포함하며,
    상기 토출 편향 수단은 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급된 전류량을 점진적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 토출 편향 수단에 포함된 상기 적어도 하나의 전류-거울 회로가 각각의 액체 토출부에 제공되고 액체 토출각을 수정하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 토출 편향 수단은 액체 토출 명령이 내려지는 기간 및 그 일부의 기간 중 하나 또는 액체 토출을 위해 에너지 발생 소자들에 에너지가 공급되는 기간 및 그 일부의 기간 중 하나에서 상기 적어도 하나의 전류-거울 회로에 전류를 공급하도록 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  16. 소정 방향으로 배치된 복수의 헤드로 형성된 라인 헤드를 구비하고, 상기 헤드 각각은 상기 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 형성되는 액체 토출 장치로서,
    상기 액체 토출부는
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀 내에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하는 노즐을 각각 포함하고,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되고,
    상기 액체 토출 장치는 액체 토출부들의 각각에 제공되고, 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하며, 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급되는 전류량이 제어되고 상기 노즐로부터 토출되는 액체의 방향이 제어되는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  17. 소정 방향으로 배치된 복수의 헤드로 형성된 라인 헤드를 구비하고, 상기 헤드 각각은 상기 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 형성되는 액체 토출 장치로서,
    상기 액체 토출부는
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀 내에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하는 노즐을 각각 포함하고,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되고,
    상기 액체 토출 장치는 액체 토출부들의 각각에 제공되고, 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결된 적어도 하나의 전류-거울 회로를 포함하며, 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급되는 전류량이 제어되고 상기 노즐로부터 토출되는 액체가 상기 소정 방향 및 그 반대 방향으로 편향되는 토출 편향 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    헤드들 중에서, 상기 소정 방향의 2개의 인접한 헤드들은 하나의 헤드가 한 측에 배치되고 다른 헤드가 다른 측에 배치되어 양자가 서로 대향되도록 상기 소정 방향으로 연장된 액체 유동로를 가로질러 배치되고,
    상기 토출 편향 수단은 상기 적어도 하나의 전류-거울 회로에 공급된 전류를 제어함으로써 상기 소정 방향에 대한 2개의 대칭 방향들 사이에서 상기 노즐로부터 토출된 액체의 방향을 절환하는 편향 방향 절환 수단을 포함하고,
    상기 소정 방향의 2개의 인접한 헤드들 중 하나에서, 상기 편향 방향 절환 수단은 토출된 액체가 편향되는 방향을 다른 헤드에 의해 얻어진 것에 대해 대칭인 방향으로 절환하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 토출 편향 수단은 전류-거울 회로를 포함하고, 전류-거울 회로는 상이한 전류량이 유동하는 적어도 2개의 상이한 전류-거울 회로를 포함하며,
    상기 토출 편향 수단은 전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급된 전류량을 점진적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 토출 편향 수단에 포함된 상기 적어도 하나의 전류-거울 회로가 각각의 액체 토출부에 제공되고 액체 토출각을 수정하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 토출 편향 수단은 액체 토출 명령이 내려지는 기간 및 그 일부의 기간 중 하나 또는 액체의 토출을 위해 에너지 발생 소자들에 에너지가 공급되는 기간 및 그 일부의 기간 중 하나에서 상기 적어도 하나의 전류-거울 회로에 전류를 공급하도록 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  22. 하나의 액체 토출부 또는 소정 방향으로 서로에 대해 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부들을 포함하는 헤드를 사용하는 액체 토출 장치로서,
    상기 액체 토출부 또는 상기 액체 토출부들의 각각은
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀 내에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하는 노즐을 포함하고,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자가 2개 이상일 때는 2개 이상의 에너지 발생 소자는 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 적어도 하나의 전류-거울 회로가 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결되고,
    전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 상기 적어도 하나의 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급된 전류량이 제어되고 상기 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  23. 소정 방향으로 배치된 복수의 헤드로 형성된 라인 헤드를 사용하고, 상기 헤드는 상기 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부에 의해 각각 형성되는 액체 토출 방법으로서,
    상기 액체 토출부는
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생시키는 상기 액체 셀 내에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용하여 상기 액체 셀내의 액체를 토출하는 노즐을 각각 포함하고,
    상기 액체 셀에서, 에너지 발생 소자들은 서로 직렬로 연결되고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되며, 적어도 하나의 전류-거울 회로는 에너지 발생 소자들의 접합부에 연결되고,
    전류가 에너지 발생 소자들의 접합부로 유입되거나 접합부로부터 유출될 수 있도록 상기 적어도 하나의 전류-거울 회로를 이용함으로써 각각의 에너지 발생 소자에 공급된 전류량이 제어되고 상기 노즐로부터 토출된 액체의 방향이 제어되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  24. 소정 방향으로 평행하게 배치된 복수의 액체 토출부를 포함하는 헤드를 갖춘 액체 토출 장치로서,
    상기 액체 토출부들의 각각은
    액체를 수용하는 액체 셀과,
    에너지의 공급에 응답하여 기포를 발생하는 상기 액체 셀에 구비된 적어도 하나의 에너지 발생 소자와,
    상기 적어도 하나의 에너지 발생 소자에 의해 발생된 기포를 이용함으로써 상기 액체 셀내의 액체를 토출하기 위한 노즐을 포함하고,
    상기 액체 셀에는 발열 소자가 서로 직렬로 연결되어 있고 상기 소정 방향으로 평행하게 배치되어 있으며,
    상기 액체 토출 장치는
    모든 발열 소자에 동일한 양의 전류를 공급함으로써, 액체가 상기 노즐로부터 토출되도록 제어하는 주 작동 제어 수단과,
    상기 액체 셀의 모든 발열 소자에 전류를 공급하고, 발열 소자들 중에서 적어도 하나의 발열 소자 내에 흐르는 전류의 양과 다른 하나의 발열 소자 내에 흐르는 전류의 양 사이에 차이를 설정함으로써, 상기 주 작동 제어 수단에 의해 토출되는 액체의 방향에 대하여 상기 소정 방향으로, 토출된 액체가, 편향되도록 그 차이에 기초하여 제어를 수행하는 부 작동 제어 수단을 포함하고,
    평행하게 배치된 액체 토출부는 복수의 블록으로 나뉘어져 있어서 액체 토출부의 그룹들 각각이 블록에 속하여 있고,
    상기 액체 토출 장치는
    각각의 액체 토출부마다 제공된 전용 회로와,
    상기 블록에 속하는 액체 토출부에 의해 공유되는 각각의 블록마다 제공되고, 상기 주 작동 제어 수단 및 상기 부 작동 제어 수단 중 적어도 일부를 포함하고 블록에 속하는 상기 액체 토출부 중 하나로부터 액체를 토출하는 공통 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 발열 소자의 한 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 전원에 연결되어 있고, 다른 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 절환을 수행하는 제1 절환 소자에 연결되어 있으며,
    상기 전용 회로는
    연결된 발열 소자의 적어도 하나의 접합부에 연결된 전류-거울 회로와,
    전류가 직렬로 연결된 발열 소자의 접합부로 유입하거나 그로부터 유출되도록 허용하기 위한 상기 전류-거울 회로를 사용하여 제어를 수행하는 복수의 제2 절환 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  26. 제24항에 있어서, 상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 발열 소자의 한 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 전원에 연결되어 있고, 다른 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 절환을 수행하는 제1 절환 소자에 연결되어 있으며,
    상기 전용 회로는
    연결된 발열 소자의 적어도 하나의 접합부에 연결된 전류-거울 회로와,
    절환 소자부 중 하나가 입력으로서 1을 갖고 다른 절환 소자부가 입력으로서 0을 가지면, 전류는 상기 전류-거울 회로를 사용하여 발열 소자의 접합부로 흐르도록 허용되고, 절환 소자부 중 하나가 입력으로서 0을 갖고 다른 절환 소자부가 입력으로서 1을 가지면, 전류는 상기 전류-거울 회로를 사용하여 발열 소자의 접합부로부터 흘러나오도록 허용되며, 양쪽 절환 소자부 모두가 입력으로써 0을 가지면, 아무런 전류도 상기 전류-거울 회로를 사용하여 발열 소자의 접합부로 흐르거나 그로부터 흘러나오지 않게 되는 한 쌍의 절환 소자부에 의해 형성된 제2 절환 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  27. 제24항에 있어서, 상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 발열 소자의 한 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 전원에 연결되어 있고, 다른 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 절환을 수행하는 제1 절환 소자에 연결되어 있으며,
    상기 전용 회로는
    연결된 발열 소자의 적어도 하나의 접합부에 연결된 전류-거울 회로와,
    전류가 직렬로 연결된 발열 소자의 접합부로 유입하거나 그로부터 유출되도록 하기 위한 상기 전류-거울 회로를 사용하는 제어를 수행하는 제2 절환 소자를 포함하고,
    상기 공통 회로는
    상기 제2 절환 소자를 위한 전류 공급으로써 사용되는 전류 공급 소자와,
    상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 공급된 전류의 값에 아날로그 제어를 수행하는 제1 제어 단자와,
    상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로의 전류 공급을 위한 절환을 행하는 제2 제어 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  28. 제24항에 있어서, 상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 발열 소자의 한 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 전원에 연결되어 있고, 다른 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 절환을 수행하는 제1 절환 소자에 연결되어 있으며,
    상기 전용 회로는
    연결된 발열 소자의 적어도 하나의 접합부에 연결된 전류-거울 회로와,
    전류가 직렬로 연결된 발열 소자의 접합부로 유입하거나 그로부터 유출하도록 하기 위한 상기 전류-거울 회로를 사용하는 제어를 수행하는 제2 절환 소자를 포함하고,
    상기 공통 회로는
    서로 평행하게 연결된 상기 제2 절환 소자의 전류 공급원으로서 사용되는 전류 공급 소자와,
    상기 전류 공급 소자에 공통으로 연결되어 있고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자에 공급된 전류의 전체 값에 아날로그 제어를 수행하는 제1 제어 단자와,
    상기 전류 공급 소자의 각각에 제공되고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자에 전류를 공급하기 위한 절환을 행하는 제2 제어 단자를 포함하고,
    상기 전류 공급 소자의 전류의 일정 비율은 상기 제1 제어 단자에 적용된 전위를 제어함으로써 유지되고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 공급된 전류의 전체 값은 상기 전류 공급 소자 각각에 대한 상기 제2 제어 단자에 0 또는 1을 독립적으로 입력함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  29. 제24항에 있어서, 상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 발열 소자의 한 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 전원에 연결되어 있고, 다른 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 절환을 수행하는 제1 절환 소자에 연결되어 있으며,
    상기 전용 회로는
    연결된 발열 소자의 적어도 하나의 접합부에 연결된 전류-거울 회로와,
    전류가 직렬로 연결된 발열 소자의 접합부로 유입하거나 그로부터 유출하도록 하기 위한 상기 전류-거울 회로를 사용하는 제어를 수행하는 제2 절환 소자를 포함하고,
    상기 공통 회로는
    서로 평행하게 연결된 상기 제2 절환 소자를 위한 전류 공급원으로서 사용되는 전류 공급 소자와,
    상기 전류 공급 소자에 공통으로 연결되어 있고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 공급된 전류의 전체 값에 아날로그 제어를 수행하는 제1 제어 단자와,
    상기 전류 공급 소자의 각각에 제공되고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 전류를 공급하기 위한 절환을 행하는 제2 제어 단자를 포함하고,
    상기 전류 공급 소자의 전류의 일정 비율은 상기 제1 제어 단자에 적용된 전위를 제어함으로써 유지되고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 공급된 전류의 전체 값은 상기 전류 공급 소자 각각에 대한 상기 제2 제어 단자에 0 또는 1을 독립적으로 입력함으로써 제어되고,
    각각의 상기 전류 공급 소자는 유닛 요소 또는 서로 평행하게 연결되어 있는 동일 특성을 가진 유닛 요소들에 의해 형성되고,
    상기 연결된 전류 공급 소자는, 유닛 요소의 수가 2의 거듭제곱의 비율이 되도록 평행하게 배치되어 있고,
    0 또는 1이 각각의 상기 전류 공급 소자의 제2 제어 단자에 독립적으로 입력되면, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 공급된 전류는 다음의 관계식을 만족하도록 2의 거듭제곱의 단위로 변경되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
    I = (2nㆍDn + 2n-1ㆍDn-1 + …+2ㆍD2 + D1)ㆍI0
    여기서, I0은 유닛 요소에 공급된 전류, n은 제2 제어 단자의 전체 수, D1, D2, …Dn은 각각 하나의 제2 제어 단자의 입력으로서 0 또는 1을 나타냄.
  30. 제24항에 있어서, 상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 발열 소자의 한 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 전원에 연결되어 있고, 다른 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 절환을 수행하는 제1 절환 소자에 연결되어 있으며,
    상기 전용 회로는
    연결된 발열 소자의 적어도 하나의 접합부에 연결된 전류-거울 회로와,
    전류가 직렬로 연결된 발열 소자의 접합부로 유입하거나 그로부터 유출되도록 하기 위한 상기 전류-거울 회로를 사용하는 제어를 수행하는 제2 절환 소자를 포함하고,
    상기 공통 회로는
    서로 평행하게 연결된 상기 제2 절환 소자를 위한 전류 공급원으로서 사용되는 전류 공급 소자와,
    상기 전류 공급 소자에 공통으로 연결되어 있고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 공급된 전류의 전체 값에 아날로그 제어를 수행하는 제1 제어 단자와,
    상기 전류 공급 소자의 각각에 제공되고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 전류를 공급하기 위한 절환을 행하는 제2 제어 단자를 포함하고,
    상기 전류 공급 소자의 전류의 일정 비율은 상기 제1 제어 단자에 적용된 전위를 제어함으로써 유지되고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 공급된 전류의 전체 값은 상기 전류 공급 소자 각각에 대한 상기 제2 제어 단자에 0 또는 1을 독립적으로 입력함으로써 제어되고,
    상기 제2 절환 소자에 최소 전류를 공급하는 전류 공급 소자 중 하나의 전류 공급 소자에서, 제2 제어 단자의 입력을 항상 1이 되도록 제어함으로써, 상기 제2 절환 소자에 공급된 전류의 전체 값은 0이 되는 것이 방지되고,
    제2 제어 단자가 항상 1이 되도록 제어되기보다 0 또는 1이 각각의 제2 제어 단자에 독립적으로 입력되면, 전류 공급 소자로부터 상기 제2 제어 단자로의 전류의 전체 값은 0에 대하여 대칭인 짝수의 양수 및 음수로 변경되고, 상기 제2 제어 단자의 입력 값에 대응하여 전류 공급 소자로부터 상기 제2 제어 단자로 공급된 전류의 전체 값은 등차 수열로 변하게 되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  31. 제24항에 있어서, 상기 액체 셀에서 직렬로 연결된 발열 소자의 한 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 전원에 연결되어 있고, 다른 단부는 상기 발열 소자에 전류를 공급하기 위한 절환을 수행하는 제1 절환 소자에 연결되어 있으며,
    상기 전용 회로는
    연결된 발열 소자의 적어도 하나의 접합부에 연결된 전류-거울 회로와,
    전류가 직렬로 연결된 발열 소자의 접합부로 유입하거나 그로부터 유출되도록 하기 위한 상기 전류-거울 회로를 사용하는 제어를 수행하는 제2 절환 소자를 포함하고,
    상기 공통 회로는
    서로 평행하게 연결된 상기 제2 절환 소자를 위한 전류 공급원으로서 사용되는 전류 공급 소자와,
    상기 전류 공급 소자에 공통으로 연결되어 있고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 공급된 전류의 전체 값에 아날로그 제어를 수행하는 제1 제어 단자와,
    상기 전류 공급 소자의 각각에 제공되고, 상기 전류 공급 소자로부터 상기 제2 절환 소자로 전류를 공급하기 위한 절환을 행하는 제2 제어 단자를 포함하고,
    상기 제2 절환 소자에 최소 전류를 공급하는 전류 공급 소자 중 하나의 전류 공급 소자에서, 제2 제어 단자의 입력을 항상 1이 되도록 제어함으로써, 상기 제2 절환 소자에 공급된 전류의 전체 값은 0이 되는 것이 방지되고,
    제2 제어 단자가 항상 1이 되도록 제어되기보다 0 또는 1이 각각의 제2 제어 단자에 독립적으로 입력되면, 전류 공급 소자로부터 상기 제2 제어 단자로의 전류의 전체 값은 0에 대하여 대칭인 짝수의 양수 및 음수로 변하게 되고, 상기 제2 제어 단자의 입력 값에 대응하여 전류 공급 소자로부터 상기 제2 제어 단자로 공급된 전류의 전체 값은 등차 수열로 변하게 되고,
    상기 액체 토출 장치는 0 또는 1이 소정의 순서로 제2 제어 단자에 입력되면 전류 공급 소자로부터 출력되는 전류의 순서가 변하게 되는 부호 변경 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
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