KR101314743B1 - 인쇄 시스템 및 인쇄 기술 - Google Patents

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디네 에이. 가드너
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후지필름 디마틱스, 인크.
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Abstract

본원 발명은 잉크젯 프린터용 방울 분사 디바이스에서 전하 누설 방지 및 전압 드리프트 방지에 관한 것이다. 스위치와 압전 액추에이터를 이용하여 방울 분사 디바이스의 전하 누설을 방지하기 위한 한 방법으로서, 상기 방법은 방울 분사 기간 동안 파형 입력 신호를 이용하여 압전 액추에이터를 구동하도록 스위치를 제어하는 단계와 비-발사 기간 동안 일정한 전압 레벨을 이용하여 압전 액추에이터를 구동하여 스위치를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

인쇄 시스템 및 인쇄 기술{PRINT SYSTEMS AND TECHNIQUES}
본 출원은 딘 에이. 가드너(Deane A. Gardner)가 2004년 11월 3일자로 출원한 "파형을 이용한 개별 전압 트리밍"이란 제목의 미국특허출원 10/981,888호와 관련이 있다.
본 명세서는 잉크젯 프린터들과 같은 방울 분사 디바이스들에 관한 것이다.
잉크젯 프린터들은 방울 분사 디바이스들을 이용하는 장치의 한 타입이다. 잉크젯 프린터 타입에서, 잉크 방울들은 인쇄되는 기판의 이동 방향에 수직으로 향한 다수의 선형 잉크젯 인쇄 헤드 디바이스들로부터 전달된다. 각각의 인쇄 헤드 디바이스는 상부면에 다수의 펌핑 챔버들(각각의 챔버는 각각의 개별 방울 분사 디바이스를 위한 것임)을 형성하는 모놀리식(monolithic) 몸체로 형성된 다수의 방울 분사 디바이스들을 포함한다. 평탄 압전 액추에이터는 각각의 펌핑 챔버를 덮는다. 각각의 개별 방울 분사 디바이스는 압전 액추에이터의 형상을 변형시켜 인쇄 헤드 디바이스를 통과한 기판의 이동과 동기하여 원하는 시간에 방울을 방출시키도록 압전 액추에이터로의 전압 펄스를 인가함으로써 활성화된다.
각각의 개별 방울 분사 디바이스는 독립적으로 제어되고 이미지를 생성하도록 다른 방울 분사 디바이스들과 적절한 시간에 요구에 따라 활성화될 수 있다. 인쇄는 인쇄 사이클들에서 발생한다. 하나의 인쇄 사이클에서, 발사 펄스는 동시에 모든 방울 분사 디바이스들에 인가되고, 이네이블링 신호들은 해당 인쇄 사이클에서 잉크를 분출시킬 개별 방울 분사 디바이스들에만 전송된다.
잉크젯 프린터의 압전 트랜스듀서(PZT) 부재에서 전압 드리프트(drift)를 방지하기 위한 기술들을 구현하는 방법들, 장치 및 시스템들에 관한 것이다.
한가지 일반적인 태양에 있어서, 상기 기술들은 파형 입력 신호를 압전 액추에이터에 선택적으로 결합시키는 스위치를 포함하는 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법을 개시한다. 상기 방법은 방울 발사 기간 동안 파형 입력 신호를 이용하여 압전 액추에이터를 구동시키도록 스위치를 제어하고 비발사 기간 동안 일정한 전압 레벨을 이용하여 압전 액추에이터를 구동시키도록 스위치를 제어하는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예들은 하나 이상의 하기 특징들을 포함할 수 있다. 스위치를 제어하는 것은 두 개의 상이한 제어 신호들을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 방법은 파형 입력 신호를 이용하여 스위치를 제어하여 압전 액추에이터를 구동시키도록 채널 제어 신호를 이용하는 단계 및 일정한 전압 레벨을 이용하여 스위치를 제어하여 압전 액추에이터를 구동시키도록 클램프 제어 신호를 사용하는 단계를 포함한다. 클램프 제어 신호는 방울 분사 디바이스가 작동중이 아닐 때 전하가 압전 액추에이터에 축적되는 것을 방지할 수 있다. 클램프 제어 신호는 방울 분사 디바이스들이 작동중이 아닐 때 전하가 압전 액추에이터로부터 누설되는 것을 방지할 수 있다. 상기 방법은 압전 전압이 드리프트되는 것을 방지하도록 채널 제어 신호 또는 클램프 제어 신호 중 하나를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 채널 제어 신호와 클램프 제어 신호는 또한 2진-가중 스위치를 포함한 다수의 스위치를 제어할 수 있다.
또한 상기 방법은 상기 스위치를 제어하기 위해 단일 구동 신호를 생성하기 위해 채널 제어 신호와 클램프 제어 신호를 논리적으로 결합시키는 단계를 포함하며, 이는 채널 제어 신호와 클램프 제어 신호를 OR 게이트의 입력 단자들에 연결시키는 단계를 포함할 수 있다. OR 게이트의 출력 단자는 스위치를 제어하기 위한 단일 구동 신호를 가질 수 있다.
압전 액추에이터의 전압은 비발사 기간 동안 접지 전위와 공급 전위 사이의 중간 범위에 있을 수 있다.
다른 일반적인 태양에서, 상기 기술들은 압전 액추에이터, 파형 입력 신호를 압전 액추에이터와 선택적으로 결합시키는 스위치, 및 상기 스위치를 제어하여 압전 액추에이터가 방울 발사 기간 동안 파형 입력 신호에 의해 구동되고 비발사 방울 기간 동안 일정한 전압 레벨에 의해 구동되게 하는 제어기를 포함하는 방울 분사 디바이스용 장치를 개시한다.
바람직한 실시예들은 하나 이상의 하기 특징들을 포함할 수 있다. 스위치는 파형 입력 신호와 연결하기 위한 입력 단자, 압전 액추에이터와 결합하기 위한 출력 단자, 및 제 1 제어 신호 또는 제 2 제어 신호를 이용하여 스위치의 전기적 접속을 제어하는 제어 신호 단자를 가질 수 있다. 파형 입력 신호는 제 2 제어 신호가 스위치를 제어할 때 일정한 전압 레벨에 있을 수 있다. 제어기는 스위치의 제어 신호 단자와 결합하고 스위치를 제어하도록 제 1 제어 신호와 제 2 제어 신호를 이용할 수 있다. 제어기는 제 1 제어 신호 또는 제 2 제어 신호를 스위치의 제어 신호 단자에 논리적으로 연결하기 위한 OR 게이트를 포함할 수 있다. OR 게이트의 제 1 입력은 제 1 제어 신호에 결합되고, OR 게이트의 제 2 입력은 제 2 제어 신호에 결합되고, OR 게이트의 출력은 스위치의 제어 신호 단자에 결합될 수 있다. 제 2 제어 신호는 방울 분사 디바이스의 비발사 방울 기간들 동안 스위치의 전기적 접속을 제어하고, 제 1 제어 신호는 방울 분사 디바이스의 발사 기간들 동안 스위치의 전기적 접속을 제어할 수 있다.
다른 일반적인 태양에서, 상기 기술들은 잉크젯 프린터의 압전 액추에이터에서의 전압 드리프트를 방지하는 시스템을 개시한다. 상기 시스템은 전압 파형을 구동시키는 파형 구동 회로, 압전 액추에이터와 파형 구동 회로를 전기적으로 연결하는 스위치, 및 잉크 분사 위상 및 비-잉크 분사 위상 동안 스위치를 제어하는 제어기를 포함한다. 파형 구동 회로는 비-잉크 분사 위상 동안 일정한 전압 파형을 구동한다.
바람직한 실시예들은 하나 이상의 하기 특징들을 포함할 수 있다. 제어기는 잉크 분사 위상 동안 스위치의 입력에서의 파형 구동 회로를 스위치의 출력에서의 압전 액추에이터와 전기적으로 연결할 수 있다. 제어기는 압전 액추에이터를 파형 구동 회로의 전압 파형과 전기적으로 연결할 때를 제어하는 제 1 제어 신호를 포함할 수 있다. 제어기는 비-잉크 분사 위상 동안 스위치의 입력에서의 파형 구동 회로를 스위치의 출력에서의 압전 액추에이터와 전기적으로 연결하기 위해 스위치를 제어하는 제 2 제어 신호를 포함할 수 있다.
특정 실시예들은 하나 이상의 하기 장점들을 제공할 수 있다. 예컨대, 비-발사 기간들 동안 PZT 부재를 구동시키기 위해 "올-온 클램프(all-on clamp)"를 사용하는 것은 스위치의 기생 전하 누설 효과를 방지하고 PZT 부재의 잠재적인 손상을 방지할 수 있다. 또 다른 장점에서, 올-온 클램프 신호는 스위치가 온 또는 오프되는지를 제어하는데 사용될 수 있다. 올-온 클램프 신호는 비-발사 기간들 동안 일정한 전압 레벨에서 PZT 부재 전압을 유지함으로써 PZT 부재의 손상을 방지할 수 있다. 또 다른 장점으로서, 올-온 클램프 신호는 PZT 부재의 갑작스런 방전(또는 충전)을 방지하고 잉크젯 채널 내부의 대응하는 압력파를 방지함으로써 이미지 품질의 저하를 방지할 수 있다.
첨부된 도면 및 하기 설명에서 본 발명의 하나 이상의 실시예에 대한 설명이 개시된다. 다른 특징과 장점은 설명과 도면 및 청구항으로부터 자명하게 나타날 것이다.
도 1은 잉크젯 프린터의 부품들에 대한 도이다.
도 2는 반도체 몸체를 도시하기 위해 도 1의 잉크젯 프린터의 인쇄 헤드의 일부와 인쇄 헤드의 개별 방울 분사 디바이스의 펌핑 챔버를 정의하는 관련된 압전 액추에이터를 도 1의 2-2를 따라 절취하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 개별 방울 분사 디바이스와 관련된 전자 부품들을 나타낸 도이다.
도 4는 도 3의 전자 부품들의 동작에 대한 타이밍도이다.
도 5는 도 1의 프린터의 인쇄 헤드의 회로에 대한 예시적인 블록도이다.
도 6은 개별 방울 분사 디바이스와 관련된 전자 부품들의 선택적인 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 7은 도 6의 전자 부품들의 동작에 대한 타이밍 도이다.
도 8a-8b는 개별 방울 분사 디바이스와 관련된 전자 부품들의 선택적 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 9는 방울 분사 디바이스와 관련된 전자 부품들의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 10a는 스위치와 연관된 전자 부품들의 개략도를 도시한다.
도 10b는 도 10a의 타이밍도를 도시한다.
도 11a는 스위치와 연관된 전자부품들의 개략도를 도시한다.
도 11b는 도 11a의 타이밍도를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄 헤드(12)의 128 개별 방울 분사 디바이스들(10)(도 1에는 하나만 도시됨)은 공급 라인들(14 및 15) 상에 제공된 일정한 전압들에 의해 구동되고 개별 방울 분사 디바이스들(10)의 발사를 제어하기 위해 온-보드 제어 회로(19)에 의해 분배된다. 외부 제어기(20)는 라인들(14 및 15) 상에 전압들을 공급하고 제어 데이터와 로직 전력 및 온-보드 제어 회로(19)로 향한 추가 라인들(16)에 대한 타이밍을 제공한다. 개별 분사 디바이스들(10)에 의해 분출된 잉크는 전달되어 인쇄 헤드(12) 아래에서 이동하는 기판(18) 상에 인쇄 라인들(17)을 형성할 수 있다. 기판(18)이 단일 통과 모드로 정지된 인쇄 헤드(12)를 지나 이동하는 것으로 도시되었지만, 대안적으로 인쇄 헤드(12)가 스캐닝 모드로 기판(18)을 가로질러 이동할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 각각의 방울 분사 디바이스(10)는 인쇄 헤드(12)의 반도체 블록(21)의 상부면에서 기다란 펌핑 챔버(30)를 포함한다. 펌핑 챔버(30)는 블록(21)의 상부면(22)으로부터 하부층(29)의 노즐 개구부(28)까지 하강하는 하강 통로(36)에서 주입구(32)로부터(측부를 따른 잉크의 소스(34)로부터) 노즐 유동 경로까지 연장한다. 각각의 펌핑 챔버(30)를 덮는 편평한 압전 액추에이터(38)는 라인(14)으로부터 제공된 전압에 의해 활성화되고 온-보드 회로(19)로부터의 제어 신호들에 의해 스위칭 온 및 스위칭 오프되어 압전 액추에이터의 형상과 이로 인해 챔버(30)의 부피를 변형시키고 인쇄 헤드 디바이스(12)를 지난 기판(18)의 상대 이동과 동기하여 원하는 시간에 방울을 방출시킨다. 유동 제한부(40)는 각각의 펌핑 챔버(30)에 대해 주입구(32)에서 제공된다.
도 3은 각각의 개별 방울 분사 디바이스(10)와 관련된 전자 부품들을 도시한다. 각각의 디바이스(10)를 위한 회로는 충전 제어 스위치(50) 및 라인(14)로부터의 DC 충전 전압(Xvdc)와 (하나의 커패시터 플레이트로서 기능하는) 압전 액추에이터(38)의 전극 사이에 연결된 충전 저항기(52)를 포함하며, 상기 압전 액추에이터의 전극은 상이한 전위 또는 접지에 연결된 (다른 커패시터 플레이트로서 기능하는) 전극의 인접한 부분과 상호작용한다. 커패시터를 형성하는 두 개의 전극들은 압전 재료의 마주하는 측부들 상에 있거나 압전 재료의 동일한 표면 상에서 평행한 선(trace)들로 있을 수 있다. 또한 각각의 디바이스(10)를 위한 회로는 방전 제어 스위치(54) 및 라인(15)으로부터의 (접지일 수 있는) DC 방전 전압 Ydc와 압전 액추에이터(38)의 동일한 측부 사이에 연결된 방전 저항기(56)를 포함한다. 스위치(50)는 제어 라인(60) 상의 스위치 제어 충전 신호에 응답하여 스위칭 온 및 오프되고, 스위치(54)는 제어 라인(62) 상의 스위치 제어 방전 신호에 응답하여 스위칭 온 및 오프된다.
도 3과 도 4를 참조하면, 압전 액추에이터(38)는 커패시터로서 기능하고; 이로써 압전 액추에이터 양단의 전압은 스위치(50)가 라인(60) 상의 스위치 충전 펄스(64)에 응답하여 폐쇄된 후에 Vpzt_start로부터 램핑업된다. 펄스(64)의 종료점에서, 스위치(50)는 개방되고, 전압의 램핑은 Vpzt_finish(Xvdc보다 작은 전압)에서 종료된다. 다음에 (커패시터로서 기능하는) 압전 액추에이터(38)는 라인(62) 상의 스위치 방전 펄스(66)에 응답하여 폐쇄되는 방전 제어 스위치(54)에 의한 낮은 전압(Ydc)으로의 연결에 의해 방전될 때까지, 대체로 전압 Vpzt_finish를 유지한다(도 4에 도시된 것처럼 다소 감소할 수 있음). 램핑업 및 다운 속도는 라인들(14 및 15) 상의 전압들과 압전 액추에이터(38)의 커패시턴스와 저항기들(52 및 56)의 저항에 의해 얻어진 시상수들에 의해 결정된다. 인쇄 사이클(68)의 시작 및 종료는 도 4에 도시되어 있다. 따라서 펄스들(64 및 66)은 서로에 대하여 타이밍되어 원하는 시간 길이동안 압전 액추에이터(38) 상의 전압을 유지시키며 인쇄 사이클(68)과 관련하여 타이밍되어 기판(18)의 이동 및 다른 분사 디바이스들(10)의 방울 분사와 관련하여 원하는 시간에 방울을 분사하게 한다. 펄스(64)의 길이는 Vpzt의 크기를 제어하도록 설정되고, 이는 펄스들(64,66)간의 PZT 전압의 폭을 따라 방울 부피와 속도를 제어한다. 만약 Yvdc까지 방전된다면 펄스(66)의 길이는 출력 전압이 원하는 Yvdc에 가깝게 얻어질 정도로 충분히 길고; 만약 중간 전압까지 방전된다면, 펄스(66)의 길이는 중간 전압을 달성하도록 설정된 시간에서 종료되게 설정된다.
일 실시예에서, 방울 분사 디바이스(10)에 인가된 충전 전압은 DC 충전 전압(Xvdc)이 라인(14)에 인가되고 접지 전위가 라인(15)에 인가되는 단극 전압을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 분사 디바이스(10)에 인가된 충전 전압은 DC 충전 전압(Xvdc)이 라인(14)에 인가되고 전위에 반대인 DC 충전 전압(예컨대, -Xvdc 또는 180°의 위상차)이 라인(15)에 인가되는 양극 전압을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 라인(14)에 인가된 충전 전압은 파형일 수 있다. 상기 파형들은 정방형 펄스들, 톱니(예컨대 삼각형)파들, 및 싸인파들일 수 있다. 파형들은 변화하는 사이클들의 파형들, 하나 이상의 DC 오프셋 전압들을 가진 파형들, 및 다수의 파형들의 중첩인 파형들일 수 있다.
상이한 발사 파형(예컨대, 스텝 펄스, 톱니파, 등)은 잉크젯에 인가되어 상이한 반응들을 만들고 상이한 스폿 크기들을 제공할 수 있다. 인쇄 헤드의 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)는 이용가능한 발사 파형들의 파형 테이블을 저장할 수 있다. 컴퓨터로부터 인쇄 헤드로 전송된 각각의 이미지 스캔 라인 패킷은 어느 발사 파형이 해당 스캔 라인에 사용되어야 하는지를 특정하는 파형 테이블에 대한 포인터를 포함할 수 있다. 선택적으로, 이미지 스캔 라인 패킷은 스캔 라인의 각각의 디바이스를 위한 것과 같은 다수의 포인트들을 포함하여 발사 파형이 원하는 스폿 크기를 만드는데 사용되는 디바이스-특정 베이시스에 대해 특정한다. 그 결과, 인쇄 제어는 원하는 스폿 크기에 대해 높아질 수 있다.
또한 파형 테이블은 인쇄 제어를 높이고 각각의 인쇄 작업에 대한 상이한 응답들과 스폿 크기들을 만들기 위한 여러 파라미터들을 포함할 수 있다. 이들 파라미터들은 상이한 타입들의 기판들(예컨대, 무광택지, 광택인화지, 투명 필름, 신문, 잡지용 종이) 및 이러한 기판들의 잉크 흡수율에 기초할 수 있다. 다른 파라미터들은 전자기계식 트랜스듀서 또는 압전 트랜스듀서(PZT)를 구비한 인쇄 헤드 또는 발열 부재를 구비한 열적 잉크젯 인쇄 헤드와 같은 타입의 인쇄 헤드에 의존할 수 있다. 파형 테이블은 상이한 타입들의 잉크(예컨대, 광-인쇄 잉크, 무광택지 잉크, 특정 색상들의 잉크, 특정 잉크 밀도들의 잉크) 또는 잉크 챔버의 공진 주파수에 의존하는 파라미터를 가질 수 있다. 파형 테이블은 잉크 노즐들 간의 잉크젯 방향 변수를 보상하기 위한 파라미터들뿐만 아니라 습도차를 수정하는 것과 같은 인쇄 프로세스를 교정하기 위한 다른 파라미터들을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 온-보드 제어 회로(19)는 각각의 라인들(14,15)에서의 일정한 전압들(Xvdc 및 Ydc)에 대한 입력들, D0-D7 데이터 입력들(70), (기판(18)과 인쇄 헤드(12)의 상대 이동에 대한 방울 분사의 동기화를 위한) 로직 레벨 발사 펄스 트리거(72), 로직 전력(74) 및 선택 프로그래밍 포트(76)를 포함한다. 또한 회로(19)는 수신기(78), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)들(80), 트랜지스터 스위치 어레이(들82), 저항기 어레이들(84), 결정 정류기들(86), 및 메모리(88)를 포함한다. 트랜지스터 스위치 어레이(82)들은 각각 64 방울 분사 디바이스들(10)을 위한 충전 및 방전 스위치들(50,54)을 포함한다.
FPGA들(80)은 각각 원하는 시간에 각각의 압전 액추에이터들(38)을 위한 펄스들(64,66)을 제공하기 위한 로직을 포함한다. D0-D7 데이터 입력들(70)은 펄스들이 인쇄 사이클(68)에서 원하는 시간에 시작하고 종료하도록 FPGA들(80)의 개별 스위치들(50,54)을 위한 타이밍을 설정하는데 사용된다. 동일한 크기의 방울이 한 번의 실행을 통해 분사 디바이스로부터 분사되는 경우, 이러한 타이밍 정보는 실행을 시작하기 이전에 입력들(D0-D7)에 대해 한 번만 입력되기만 하면 된다. 만약 방울 크기가 방울-대-방울 베이시스에 따라 바뀌어 예컨대 그레이 스케일 제어를 제공한다면, 타이밍 정보는 D0-D7를 통과하고 각각의 인쇄 사이클의 시작에서 FPGA들에서 갱신될 필요가 있다. 입력(D0)만이 인쇄동안 사용되어 직렬 비트 스트림으로 발사 정보를 제공하고, 어느 방울 분사 디바이스들(10)이 인쇄 사이클 동안 동작하는지를 식별한다. FPGA들 대신에 다른 로직 디바이스들, 예컨대 이산 로직 또는 마이크로프로세서들이 사용될 수 있다.
저항기 어레이들(84)은 각각의 방울 분사 디바이스들(10)을 위한 저항기들(52,56)을 포함한다. 어레이(84)에 의해 제어되는 64 분사 디바이스들 각각을 위해 두 개의 입력들과 하나의 출력이 존재한다.
프로그래밍 포트(76)는 FPGA들(80)을 설정하기 위한 데이터를 입력하기 위해 D0-D7 데이터 입력(70) 대신에 사용될 수 있다. 메모리(88)는 FPGA들(80)을 위한 타이밍 정보를 버퍼링하거나 미리 저장하는데 사용될 수 있다.
정상적인 인쇄 모드 하의 동작에서, 개별 방울 분사 디바이스들(10)은 각각의 디바이스가 원하는 부피와 원하는 속도를 갖는 방울들을 분사하고, 이러한 정보가 FPGA들(80)을 프로그래밍하는데 사용되도록 각각의 디바이스(10)를 위한 펄스들(64,66)에 대한 적절한 타이밍을 결정하도록 교정될 수 있다. 또한 이러한 동작은 적절한 타이밍이 결정되는 한 교정없이 사용될 수 있다. 다음에 인쇄 작업을 특정하는 데이터는 데이터 입력(72)의 D0 단자에서 직렬로 전송되고 특정 장치가 인쇄 작업에서 인쇄되도록 특정되는 각각의 인쇄 사이클에서 펄스들(64,66)을 트리거하기 위한 FPGA들의 로직을 제어하는데 사용된다.
그레이 스케일 인쇄 모드에서, 또는 방울-대-방울 변화를 사용하는 동작들에서, 각각의 디바이스(10)에 대한 타이밍을 설정하는 정보는 각각의 디바이스가 해당 인쇄 사이클 동안 원하는 방울 부피를 갖도록 각각의 인쇄 사이클의 시작시에 데이터 입력(70)의 모든 8개 단자들(D0-D7)을 통과한다.
또한 FPGA들(80)은 타이밍 정보를 수신하고 방울을 분사하기에 충분치 않지만 메니스커스(meniscus)를 이동시키기에 충분한 전압의 소위 티클러 펄스들을 제공하고 빈번하게 발사되지 않는 개별 분사 디바이스가 건조되는 것을 방지하도록 제어될 수 있다.
또한 FPGA들(80)은 타이밍 정보를 수신하고 잡음을 방울 분사 정보에 분출시켜 가능한 인쇄 패턴들과 밴딩(banding)을 약화시키도록 제어될 수 있다.
또한 FPGA들(80)은 타이밍 정보를 수신하고 분사 디바이스(10)로부터 나온 제 1 방울을 위한 예컨대 속도와 부피를 얻기 위해 크기(즉, Vpzt_finish) 뿐만 아니라 폭(충전 및 방전 펄스들(64,66) 간의 시간)을 바꾸도록 제어하며, 작업 동안 후속 방울에 대해서도 제어한다.
하나는 충전용이고 하나는 방전용인, 두 개의 저항기들(52,56)의 사용은 압전 액추에이터(38)의 전압이 램핑업 및 램핑다운하는 기울기를 독립적으로 제어할 수 있게 한다. 선택적으로, 스위치들(50,45)의 출력들은 함께 결합되고 압전 액추에이터(38)에 연결된 공통 저항기에 연결되거나 함께 결합된 출력은 직접 액추에이터(38) 자체에 연결되며, 저항은 액추에이터(38)와 직렬로 제공된다.
원하는 전압(Vpzt_finish)까지 충전하고 소스 전압(Xvdc)를 단선시키고 액추에이터의 커패시턴스에 의존시킴으로써 압전 액추에이터(38)의 전압을 유지시킴으로써, 액추에이터들이 발사 펄스의 길이 동안 (Xvdc인) 전압에서 유지되는 경우 사용되는 것보다 낮은 전력이 인쇄 헤드에 의해 사용된다.
예컨대, 스위치와 저항기는 스위칭 온 및 오프되는 전류 소스에 의해 대체될 수 있다. 또한 공통 회로(예컨대, 스위치와 저항기)는 다수의 방울 분사 디바이스들을 구동시키는데 사용될 수 있다. 또한, 구동 펄스 파라미터들은 주파수의 함수로서 방울 부피의 변화를 감소시키기 위해 방울 분사의 주파수 함수에 따라 바뀔 수 있다. 또한 제 3 스위치는 각각의 펌핑 챔버와 관련되고 발사되지 않을 때 압전 액추에이터(38)의 전극을 접지에 연결시키도록 제어되는 반면, 제 2 스위치는 압전 액추에이터(38)의 전극을 방전 속도를 높이기 위해 접지보다 낮은 전압에 연결시키는데 사용된다.
또한, 보다 복잡한 파형들을 생성할 수 있다. 예컨대, 스위치(50)는 전압을 V1까지 전압을 상승시키도록 폐쇄되고, 다음에 이러한 전압을 유지하기 위해 소정의 시간 구간 동안 개방되고, 그 후에 다시 폐쇄되어 전압 V2까지 상승시킨다. 복잡한 파형은 스위치(50)와 스위치(54)를 적절히 폐쇄함으로써 만들어질 수 있다.
다수의 저항기들, 전압들, 및 스위치들은 도 6과 도7에 도시된 것처럼 상이한 회전(slew)율을 얻기 위해 방울 분사 디바이스마다 사용될 수 있다. 각각의 방울 분사 디바이스는 전자 소스 및 전기적으로 활성화된 이동 디바이스 사이에 병렬로 연결된 하나 이상의 저항들을 포함할 수 있다. 스위치는 디바이스를 충전할 때 병렬 저항들의 유효 저항을 제어하기 위해 하나 이상의 저항들 각각과 전자 소스의 경로에 배치될 수 있다. 선택적으로, 저항은 스위치의 일부일 수 있다. 예컨대, 저항은 MOS-타입(금속-산화물 반도체) 스위치의 소스-대-드레인 저항일 수 있고, MOS 스위치는 스위치의 게이트에 있는 전압을 스위칭함으로써 활성화될 수 있다. 각각의 방울 분사 디바이스는 방전 전기 단자와 전기적으로 활성화된 이동 디바이스 사이에 병렬로 연결된 하나 이상의 저항들을 포함할 수 있다. 스위치는 디바이스를 방전시킬 때 병렬 저항들의 유효 저항을 제어하기 위해 방전 전자 단자와 하나 이상의 저항들 각각의 경로에 배치될 수 있다.
도 6은 다수의(여기서는 2개) 충전 제어 스위치들(102,104)과 관련된 충전 저항기들(106,108)이 압전 액추에이터의 커패시턴스(110)를 충전하는데 사용되고 다수의(여기서는 2개) 방전 제어 스위치들(112,114)과 관련된 방전 저항기들(116,118)이 커패시턴스를 방전시키는데 사용되는 분사 디바이스용 대안적인 제어 회로(100)를 도시한다.
제어 회로(100)는 인커밍 파형들을 위한 저역 필터로서 기능할 수 있다. 저역 필터는 주어진 입력에 대해 보다 예측가능하고 일정한 발사 시퀀스를 만들기 위해 고주파 고조파를 필터링할 수 있다. 일 실시예에서, 저역 필터의 시상수는 "Reff x C"로서 개시될 수 있으며, Reff는 병렬로 연결된 저항기들의 유효 저항이고 C는 커패시터(110)의 커패시턴스이다. Reff는 어느 스위치들이 실제로 병렬로 연결되는지에 따라 조절될 수 있기 때문에, 저역 필터의 시상수는 바뀔 수 있고 이로 인한 커패시터(110) 양단의 파형은 이에 따라 조절(예건대 형상화)될 수 있다.
충전 위상 동안 램프의 기울기는 커패시터(110)를 충전 또는 방전시키는데 전달될 수 있는 전류의 양에 의해 결정될 수 있다. 커패시터(110)의 충전(또는 방전)은 제어 회로(100)를 구동시키는 내부 회로(미도시)가 제어 회로(100)에 전달되어 커패시터(110)를 충전(또는 방전)시키는 전류의 양에 의해 제한된다. "회전율"은 커패시터(110)가 충전(또는 방전)되는 속도를 말하며, 충전(또는 방전)의 기울기를 결정할 수 있다. 일 태양에서, 회전율은 전류대 커패시턴스의 비율(회전율=I/C)로서 말할 수 있다. 선택적으로, 회전율은 커패시턴스와 곱해진 유효 저항에 의해 나뉜 커패시터(110) 양단 전압의 변화(회전율=△V/(Reff*C))로 말할 수 있다. 따라서, 충전 및 방전의 기울기와 회전율은 Reff를 바꿈으로써 조절될 수 있다. 예컨대, 만약 스위치들(102 및 104)이 폐쇄되면, Reff는 저항기들(106과 108)의 병렬 조합의 유효 저항을 나타낼 수 있다. 그러나, 만약 스위치(102)가 개방되고 스위치(104)가 폐쇄되면, Reff는 저항기(108)의 저항을 나타낼 수 있을 것이다.
도 7은 입력(Xvdc)에서 인가된 일정한 입력 전압에 기초한 액추에이터 커패시터의 결과 전압에 대한 타이밍도들 도시한다. 120에서의 램핑업은 스위치(102)를 폐쇄시키고 다른 스위치들은 개방하여 이루어진다. 121의 편평한 부분은 부분적으로-충전된 커패시터 양단의 전압을 나타내며, 모든 스위치들은 120 동안 스위치(102)가 부분적으로 커패시터를 충전 후에 개방된다. 122 에서의 램핑업은 스위치(104)를 폐쇄시키고 다른 스위치를 개방함으로써 이루어진다. 125에서 편평한 부분은 완전히 충전된 커패시터를 나타내고, 입력 전압(Xvdc)의 값은 커패시터(110) 양단의 전압이다. 커패시터(110) 양단의 전압이 최종 전압(Xvdc)에 도달할 때, 회로의 모든 스위치들은 개방되어 전력을 절약한다. 이 지점에서, 커패시터(110)는 커패시터의 충전이 바뀌지 않기 때문에 전압(Xvdc)를 유효하게 "유지"한다. 124에서의 램핑다운은 스위치(112)를 폐쇄하고 다른 스위치들을 개방하여 이루어진다. 126에서의 램핑다운은 스위치(114)를 폐쇄하고 다른 스위치들을 개방하여 이루어진다. 램핑업의 기울기들(120,122)과 램핑다운의 기울기들(124,126)은 활성화되는 스위치의 저항에 의존하여 바뀐다. 비록 도 7은 한번에 활성화되는 하나의 스위치를 도시하지만, 둘 이상의 스위치가 동시에 활성화되어 유효 저항과 램프들의 기울기를 바꾸게 할 수 있다.
일 실시예에서, 회로에서 활성화되는 스위치들은 파형이 회로의 입력에 인가되기 전에 선택된다. 이러한 실시예에서, 유효 저항은 발사 간격의 전체 듀레이션 동안 고정된다. 선택적으로 스위치들은 발사 간격의 듀레이션 동안 활성화될 수 있다. 이러한 선택적인 실시예에서, 회로의 입력에 인가된 파형은 회로의 응답을 바꿈으로써 형상화될 수 있다. 회로의 응답은 어느 스위치들이 회로에서 연결되는지를 선택함으로써 발사 간격 동안 여러 순간들에 선택될 수 있는 유효 저항(Reff)에 따라 바뀔 수 있다.
또 다른 실시예에서, 단일 파형은 각각의 저항기의 각각의 경로의 모든 저항들 양단에 인가될 수 있으며, 상기 경로의 각각의 스위치는 활성화된다. 선택적으로, 각각의 저항기의 경로는 각각의 경로의 개별 스위치가 활성화되는 상이한 파형을 사용할 수 있다. 이 경우에, 디바이스의 결과적인 파형은 다수의 파형들의 중첩일 수 있다. 이러한 태양에서, 파형 테이블에 저장되지 않은 파형들이 제공될 수 있다. 따라서, 파형들은 파형 테이블에 저장된 파형 데이터 뿐만 아니라 병렬 저항기 경로들의 세트 양단에 중첩된 파형들의 결과로서 생성된 파형들로부터 공급될 수 있다. 이러한 태양에서, 인쇄 헤드 상의 파형 테이블을 저장하는 메모리의 양은 제한된 수의 기본 파형 패턴들을 생성하도록 최소화되고, 제어 스위치들은 추가 및/또는 복잡한 파형 패턴들을 생성하는데 사용될 수 있다. 그 결과, 방울 분사 디바이스는 저장된 파형 데이터 및/또는 제어 스위치들을 위한 기계적 데이터에 기초하여 트리밍 또는 조절되는 응답을 가질 수 있다.
도 8a는 개별 방울 분사 디바이스와 연관된 전자 부품들의 선택적 실시예를 도시하는 개략도이다. 도 8a는 다수의(여기서는 N) 충전 제어 스위치들(Sc_1 802, Sc_2 812, Sc_N 824) 및 관련된 충전 저항기들(Rc_1 810, Rc_2 816, Rc_N 814)이 압전 액추에이터의 커패시턴스(C 860)를 충전하는데 사용되고 다수의(여기서는 N) 방전 스위치들(Sd_1 832, Sd_2 834, Sd_N 836) 및 관련된 방전 저항기들(Rd_1 840, Rd_2 842, Rd_N 844)이 커패시턴스를 방전시키는데 사용되는 분사 디바이스용 선택적인 제어 회로(850)를 도시한다.
또한 도 7은 파형이 120 이전에 인가되고 126 이후에 제거되는 경우 정방형-펄스 파형, Xv_파형의 한 사이클에서 커패시턴스의 결과적인 전압 충전을 도시한다. 예컨대, 120에서의 램핑업은 스위치(802)를 폐쇄시키고 다른 스위치들을 개방시킴으로써 형성될 수 있다. 812에서 램핑업은 스위치(104)를 폐쇄시키고 다른 스위치들을 개방함으로써 형성될 수 있다. 124에서의 램핑다운은 스위치(832)를 폐쇄시키고 다른 스위치들을 개방시킴으로써 형성될 수 있다. 126에서의 램핑다운은 스위치(834)를 폐쇄시키고 다른 스위치를 개방함으로써 형성될 수 있다. 선택적으로 임의의 수의 스위치들이 램핑업 또는 램핑다운 동안 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 또한, 다수의 스위치들이 램핑업 또는 램핑다운 동안 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 회로(850)의 모든 저항기들이 동일한 저항으로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 회로(850)의 저항기들은 상이한 저항들로 이루어진다. 예컨대, 충전 저항기들(Rc_1 810, Rc_2 816, 및 Rc_N 814)과 대응하는 방전 저항기들(Rd_1 840, Rd_2 842, 및 Rd_N 844) 방전 저항기들은 2진-가중 저항기들이고, (병렬) 경로의 저항은 또 다른 (병렬) 경로의 저항기로부터 두 배수 만큼 바뀔 수 있다. 선택적으로, 각각의 저항기는 유효 저항(Reff)이 2 배만큼 바뀔 수 있게 하는 저항을 가질 수 있다(예컨대, Reff는 R, 2R, 4R, 8R,...32R, 등).
도 8b는 개별 방울 분사 디바이스와 연관된 전자 부품들의 선택적 실시예를 도시하는 개략도이다. 도 8b는 다수의(여기서는 N) 충전 제어 스위치들(Sc_1 802, Sc_2 812 및 Sc_N 824)와 관련된 충전 저항기들(Rc_1 810, Rc_2 816, 및 Rc_N 814)이 압전 액추에이터의 커패시턴스(C 860)를 충전하는데 사용되고 다수의(여기서는 N) 방전 제어 스위치들(Sd_1 832, Sd_2 834 및 Sd_N 836)과 관련된 방전 저항기들(Rd_1 840, Rd_2 842, 및 Rd_N 844)이 커패시턴스를 방전시키는데 사용되는 분사 디바이스용 선택적인 제어 회로(581)를 도시한다. 다수의 파형들(예컨대, Xv_파형_1, Xv_파형_2, Xv_파형_N)은 제어 회로(851)로의 입력 파형들로서 커패시터(C 860) 양단에서 중첩된 파형을 생성하는데 사용될 수 있다.
도 8a에서, 하나의 파형은 각각의 스위치-저항 경로에 대한 공통 파형으로서 사용된다. 예컨대, Sc_1 802 와 Rc_1 810 의 경로는 스위치(Sc_1 802)의 입력에서 Sc_2 812 및 Rc_2 816의 경로에 대한 스위치(Sc_1 812)와 동일한 파형을 갖는다. 도 8b에서, 각각의 충전 제어 스위치(Sc_1 802, Sc_2 812, Sc_N 824)는 스위치의 입력에서 상이한 파형(예컨대, Xv_파형_1, Xv_파형_2, Xv_파형_N)을 가질 수 있다. 따라서, 각각의 스위칭-저항 경로(예컨대, Sc_1 802와 Rc_1 810에 대한 경로, Sc_2 812와 Rc_2 816에 대한 경로, 및 Sc_N 824와 Rc_N 814에 대한 경로)는 경로의 양단에 상이한 파형을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 병렬 스위치들은 도 3에 도시된 단일 스위치를 사용하는 것에 비해 도 6(또는 도 8a, 8b)의 회로의 다이의 전체 면적을 증가시키지 않을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도 6(또는 도 8A, 8B)의 회로에 필요한 전력은 도 3에 도시된 회로 설계에서 소비된 전력을 증가시키지 않을 수 있다.
도 9는 개별 방울 분사 디바이스와 관련된 전자 부품들의 선택적 실시예를 도시하는 또 다른 개략도이다. 도 9는 다수의(여기서는 N) 제어 스위치들(Sc_1 902, Sc_2 912, Sc_3 922, 및 Sc_4 932)와 연관된 저항기들(Rc_1 906, Rc_2 916, Rc_3 926, 및 Rc_4 936)이 압전 액추에이터의 커패시턴스(C 960)를 충전 및 방전시키는데 사용되는 분사 디바이스용 제어 회로(900)를 도시한다. 도 3,6,8a,8b에 도시된 개별 방전 제어 스위치들과 관련된 방전 저항기들을 사용하는 대신에, 증폭기(950)는 입력 신호(Xinput)가 제어 스위치들(Sc_1 902, Sc_2 912, Sc_3 922, 및 Sc_4 932)과 연관된 저항기들(Rc_1 906, Rc_2 916, Rc_3 926, 및 Rc_4 936)을 사용하여 커패시턴스(C 960)를 충전 및 방전시키게 하는데 사용될 수 있다. 증폭기(950)는 커패시터(C 960)에 충전 전류 및 방전 전류를 공급할 수 있다. 입력 신호(Xinput)는 일정한 전압 입력(즉, DCinput)이거나 톱니파 또는 사인형 파 등과 같은 또 다른 타입의 파형이 될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 제어 스위치들은 입력 신호가 인가되고 증폭기(950)에 의해 구동되기 전에 개방 또는 폐쇄 위치로 미리설정될 수 있다. 입력 신호가 인가되고 커패시턴스(C 960)가 증폭기(950)에 의해 최종값까지 충전 또는 방전된 이후에, 각각의 제어 스위치들은 연속된 입력 신호가 회로(900)에 인가되도록 상이한 개방 또는 폐쇄 위치로 재설정될 수 있다. 연속하는 입력 신호는 이전 신호에서 인가된 것과 동일한 타입의 입력 신호이거나, 사인형 파가 후속하는 톱니파와 같은 상이한 타입의 입력 신호일 수 있다.
도 10a는 스위치와 관련된 전자 부품들의 개략도를 도시한다. 도 10b는 도 10a의 스위치에 해당하는 타이밍도를 도시한다. 스위치의 입력은 구동 파형 신호(1010)에 의해 구동되고, 스위치의 출력은 PZT 부재(1014)에 연결된다. 채널 제어 신호(1020)는 스위치(1022)를 "온"(또는 "오프")이 되게 하고, 구동 파형 신호(1010)를 PZT 부재(1014)에 전기적으로 연결(또는 단락)시킨다. 아날로그 스위치(1022)는 PZT 커패시터 부재(1014)에 저장된 전하의 양을 바꾸며 PZT 부재(1014)가 구동 파형 신호(1010)에 의해 구동되지 않을 때 PZT 전압(1012)의 변경을 유발할 수 있는 기생 누설 전류들(I1 1026 및 I2 1028)을 가진다.
이상적인 PZT 전압(1064)의 경우에(즉, 스위치로부터 누설 전류가 없을 때(I1=I2=0)), PZT 전압은 PZT 부재(1014)가 전하를 손실하지 않기 때문에 비발사 기간들(1042,1046,1050) 동안 - 즉 방울 분사 디바이스가 잉크를 분사하지 않을 때 - 일정한 전압에서 유지된다. 이러한 실시예에서, 방울 분사 디바이스는 충전 제어 신호(1062)가 높게 유지될 때 구동 파형(1060)에 따라 잉크를 분사시킨다. 그 결과, 이상적인 PZT 전압(1064)은 방울 발사 사이클(1040,1044,1048)에 있는 경우, 방울 분사 디바이스는 채널 제어(1062)가 높게 유지되거나 "온"으로 바뀔 때 구동 파형(1060)을 발사한다. 이상적으로, PZT 부재의 전하 양은 비발사 기간들(1042,1046,1050) 동안과 채널 제어가 낮게 유지되거나 "오프"로 바뀔 때 누설 전류가 없기 때문에 동일하게 남아 있다.
실제 PZT 전압(1066)이 I1>I2인 누설 전류들을 갖는 경우에, 전압 공급부(1024)로부터의 전류 누설(I1 1026)은 접지 전위(1016)로부터의 전류 누설(I2 1028)보다 크다. 그 결과, PZT 부재(1014)의 전하량은 채널 제어가 (1042,1044,1046,1050에서) "오프"일 때 증가하고, PZT 전압은 PZT 전압(1066)이 (1050의 단부에 도시된) 전압 공급부의 레벨에 도달할 때 증가한다.
실제 PZT 전압(1068)이 I1<I2인 누설 전류들을 갖는 경우에, 전압 공급부(1024)로부터의 전류 누설(I1 1026)은 접지 전위(1016)로부터의 전류 누설(I2 1028)보다 크다. 그 결과, PZT 부재(1014)의 전하량은 채널 제어가 (1042,1044,1046,1050에서) "오프"일 때 감소하고, PZT 전압은 PZT 전압(1068)이 (1050의 단부에 도시된) 접지 전위의 레벨에 도달할 때 감소한다.
실제 PZT 전압들(1066,1068)의 오랜 기간들의 비발사(1050) 동안, PZT 부재의 결과적인 전압은 PZT 부재를 손상시킬 수 있다. PZT 전압이 접지 또는 전압 공급 레벨에 도달하지 않을 때보다 짧은 기간들의 비발사(1042,4046) 동안, PZT 부재의 전하는 채널 제어 신호(1062)가 턴온될 때 구동 파형 전압(1060)의 전압 레벨로 급격히 방전(또는 충전)될 수 있다. PZT 부재가 구동 파형 전압의 전압 레벨로 갑작스럽게 방전(또는 충전)되는 것은 잉크젯 채널 내부에 압력파를 발생시킬 수 있으며, 이는 후속 발사 사이클에서 의도적으로 유입된 에너지와 건설적으로 또는 파괴적으로 간섭할 수 있다. PZT 부재의 갑작스런 방전(또는 충전) 결과로서, 전체 이미지 품질은 저하된다.
도 11a는 스위치와 관련된 전자 부품들의 개략도를 도시한다. 도 11b는 도 11a의 스위치에 대응하는 타이밍도이다. 개략도는 채널 제어 신호(1020)와 올-온 클램프 신호(1030)가 OR 게이트(1081)에 의해 아날로그 스위치(1022)의 "온" 및 "오프" 기능을 제어하도록 연결될 수 있다. 스위치(1022)는 채널 제어 신호(1020) 또는 올-온 클램프 신호(1030)가 턴 "온"되거나 높게 있을 때마다 구동 파형 신호(1010)를 PZT 부재(1014)에 전기적으로 연결할 수 있다. 일 태양에서, 올-온 클램프 신호(1030)는 비발사 기간들(1042,4046,4050) 동안 PZT 부재 전압(1012)을 일정한 전압 레벨로 유지함으로써 도 10a-10b에 개시된 것처럼 PZT 부재(1014)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또 다른 태양에서, 올-온 클램프 신호는 PZT 부재의 갑작스런 방전(및 충전)과 이에 따른 잉크젯 채널 내부의 압력파를 방지함으로써 이미지 품질의 저하를 방지할 수 있다.
스위치로부터 누설 전류(I1=I2=0)가 없는 이상적인 PZT 전압(1074)의 경우에, PZT 전압은 방울 분사 디바이스가 잉크를 분사하지 않을 때 PZT 부재(1014)가 전하를 손실하지 않거나 및/또는 올-온 클램프 신호가 전압을 일정하게 유지할 수 있기 때문에 비발사 기간들(1042,4046,1050) 동안 일정한 전압에서 유지된다. 올-온 클램프 신호(1080)는 비발사 기간들(1042,1046,1050) 동안 턴온되어 PZT 전압을 구동 파형 신호의 레벨에서 유지시킬 수 있다. 이러한 실시예에서, 방울 분사 디바이스는 충전 제어 신호(1072)가 높게 유지될 때 구동 파형(1070)에 따라 잉크를 분사한다. 그 결과, 이상적인 PZT 전압(1074)은 방울 발사 사이클(1040,1044,1048)에 있을 때, 방울 분사 디바이스는 채널 제어(1072)가 높게 유지되거나 턴 "온"될 때 구동 파형(1070)을 발사하게 된다. PZT 전압은 비발사 기간(1042,1046,1050) 동안 및 채널 제어가 낮게 유지되거나 턴 "오프"될 때 일정하게 유지될 수 있다. 또한 PZT 전압은 올-온 신호가 턴온될 때 비발사 기간들(1042,1046,1050) 동안 일정한 전압으로 구동될 수 있다.
실제 PZT 전압(1076)이 I1>I2 인 누설 전류(1076)를 갖거나 I1<I2 인 누설 전류(1078)를 갖는 경우에, 올-온 클램프 신호(1080)는 비발사 기간들(1042,4046,1050) 동안 턴온되어 PZT 전압을 일정하게 유지시킬 수 있다. 이러한 비발사 기간들(1042,1046,1050) 동안, 구동 파형은 일정한 전압 레벨에서 유지되고, 올-온 클램프 신호(1080)는 스위치(1022)를 턴온시켜 구동 파형(1070)을 PZT 부재에 전기적으로 연결한다. 채널 제어(1072)와 올-온 클램프(1080)가 오프이고 방울 분사 디바이스가 방울 분사 사이클(1044)에 있을 때, PZT 부재는 구동 파형에 전기적으로 연결되지 않고 전류 누설은 전하가 PZT 부재에 축적되기(또는 떠나기) 시작하기 때문에 PZT 전압을 바꾸기 시작한다. 실제 PZT 전압(1076 또는 1078)은 채널 제어 신호(1072) 또는 올-온 클램프(1080) 신호가 턴온되어 PZT 부재를 구동 파형 신호에 연결하는 경우 구동 파형 전압으로 (1046에서) 복귀될 수 있다.
일 태양에서, 비발사 기간 동안 PZT 부재를 구동시키기 위해 올-온 클램프 신호를 사용하는 것은 스위치에 대한 기생 전하 누설의 효과를 제거할 수 있다. 또 다른 태양에서, 올-온 클램프 신호는 채널 제어 신호의 스위치 제어를 제거하는데 사용될 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예들은 첨부된 청구항의 범위 내에 있다. 예컨대, 스위치와 저항기는 이산 부재이거나 전계-효과 트랜지스터(FET) 스위치의 저항과 같은 단일 부재의 일부일 수 있다. 도 3,6,8a-b,9에 도시된 저항은 방울 분사 디바이스의 전력 소비에 기초하여 설계될 수 있다. 또 다른 예에서, 도 3,6,8A-B,9에 도시된 저항은 방울 분사 디바이스의 유효 충전 및/또는 방전 시상수에 기초하여 설계될 수 있다. 도 10a와 10b에서, 스위치(1022)는 상보적인 금속 산화물 반도체(CMOS) 디바이스일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 다른 타입의 로직 함수가 도 11a의 OR 게이트(1018) 대신에 사용될 수 있다. 또한, 하나의 올-온 클램프 신호(1030)가 어레이 내의 다수의 스위치의 기능을 제어할 수 있다.

Claims (23)

  1. 파형 입력 신호를 압전 액추에이터에 선택적으로 결합시키는 스위치를 포함하는 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법으로서,
    방울 발사 기간 동안, 상기 파형 입력 신호를 이용하여 상기 압전 액추에이터를 구동시키도록 상기 스위치를 제어하는 단계; 및
    비-발사 기간 동안, 일정한 전압 레벨을 이용하여 상기 압전 액추에이터를 구동시키도록 상기 스위치를 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 파형 입력 신호를 이용하여 상기 압전 액추에이터를 구동시키도록 상기 스위치를 제어하기 위해 채널 제어 신호를 사용하고, 상기 일정한 전압 레벨을 이용하여 상기 압전 액추에이터를 구동시키도록 상기 스위치를 제어하기 위해 클램프 제어 신호를 사용하고,
    상기 클램프 제어 신호는 상기 방울 분사 디바이스가 오프일 때 상기 압전 액추에이터에 전하가 축적되는 것을 방지하는,
    방울 분사 디바이스를 제어하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램프 제어 신호는 상기 방울 분사 디바이스가 오프일 때 상기 압전 액추에이터로부터 전하가 누설되는 것을 방지하는, 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    압전 전압이 드리프트(drift)하는 것을 방지하기 위해 상기 채널 제어 신호 또는 상기 클램프 제어 신호 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는, 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 제어 신호와 상기 클램프 제어 신호는 다수의 스위치들을 추가로 제어하는, 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 스위치들은 2진-가중 스위치들을 포함하는, 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치를 제어하기 위해 단일 구동 신호를 생성하도록 상기 채널 제어 신호와 상기 클램프 제어 신호를 논리적으로(logically) 결합하는 단계를 더 포함하는, 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    OR 게이트의 입력 단자들에 상기 채널 제어 신호와 상기 클램프 제어 신호를 연결하는 단계를 더 포함하는, 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 OR 게이트의 출력 단자는 상기 스위치를 제어하기 위한 단일 구동 신호를 포함하는, 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 액추에이터 상의 전압은 상기 비-발사 기간 동안 접지 전위와 공급 전위 사이의 중간 범위에 있는, 방울 분사 디바이스를 제어하는 방법.
  13. 방울 분사 디바이스용 장치로서,
    압전 액추에이터;
    파형 입력 신호를 상기 압전 액추에이터와 선택적으로 결합시키는 스위치; 및
    방울 발사 기간 동안 상기 파형 입력 신호를 이용하여 상기 압전 액추에이터를 구동시키고, 방울 비-발사 기간 동안 일정한 전압 레벨을 이용하여 상기 압전 액추에이터를 구동시키고, 채널 제어 신호를 사용함으로써 상기 파형 입력 신호로 상기 압전 액추에이터를 구동시키고, 그리고 클램프 제어 신호를 사용함으로써 상기 일정한 전압 레벨로 상기 압전 액추에이터를 구동시키기 위해 상기 스위치를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하며,
    상기 클램프 제어 신호는 상기 방울 분사 디바이스가 오프일 때 상기 압전 액추에이터에 전하가 축적되는 것을 방지하는,
    방울 분사 디바이스용 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 파형 입력 신호와 연결하기 위한 입력 단자, 상기 압전 액추에이터와 결합하기 위한 출력 단자, 상기 채널 제어 신호 또는 상기 클램프 제어 신호를 이용하여 상기 스위치의 전기적 연결을 제어하기 위한 제어 신호 단자를 포함하는,
    방울 분사 디바이스용 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 스위치의 제어 신호 단자와 결합되고, 상기 제어기는 상기 스위치를 제어하기 위해 상기 채널 제어 신호와 상기 클램프 제어 신호를 이용하는, 방울 분사 디바이스용 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 채널 제어 신호 또는 상기 클램프 제어 신호를 상기 스위치의 제어 신호 단자에 논리적으로 연결하기 위한 OR 게이트를 포함하는, 방울 분사 디바이스용 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 OR 게이트의 제 1 입력은 상기 채널 제어 신호에 결합되고, 상기 OR 게이트의 제 2 입력은 상기 클램프 제어 신호에 결합되며, 상기 OR 게이트의 출력은 상기 스위치의 제어 신호 단자에 결합되는, 방울 분사 디바이스용 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 클램프 제어 신호는 상기 방울 분사 디바이스의 방울 비-발사 기간들 동안 상기 스위치의 전기적 접속을 제어하는, 방울 분사 디바이스용 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 채널 제어 신호는 상기 방울 분사 디바이스의 발사 기간들 동안 상기 스위치의 전기적 접속을 제어하는, 방울 분사 디바이스용 장치.
  20. 잉크젯 프린터의 압전 액추에이터에서 전압 드리프트를 방지하기 위한 시스템으로서,
    전압 파형을 구동하기 위한 파형 구동 회로; 및
    제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 상기 방울 분사 디바이스용 장치
    를 포함하고,
    상기 파형 구동 회로는 상기 비-발사 기간 동안 일정한 전압 파형을 구동하는, 전압 드리프트를 방지하기 위한 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 발사 기간 및 상기 비-발사 기간 동안 상기 스위치의 입력에서의 상기 파형 구동 회로를 상기 스위치의 출력에서의 상기 압전 액추에이터에 전기적으로 연결하도록 구성된, 전압 드리프트를 방지하기 위한 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 스위치가 상기 압전 액추에이터를 상기 파형 구동 회로로부터의 전압 파형에 언제 전기적으로 연결할지를 제어하기 위한 상기 채널 제어 신호를 포함하는, 전압 드리프트를 방지하기 위한 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 비-발사 기간 동안 상기 스위치의 입력에서의 상기 파형 구동 회로를 상기 스위치의 출력에서의 상기 압전 액추에이터에 전기적으로 연결하도록 상기 스위치를 제어하기 위한 상기 클램프 제어 신호를 포함하는, 전압 드리프트를 방지하기 위한 시스템.
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