KR20010049896A - 집적 회로 파이어링 셀, 파이어링 어레이 및 잉크젯파이어링 시스템 - Google Patents

집적 회로 파이어링 셀, 파이어링 어레이 및 잉크젯파이어링 시스템 Download PDF

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파트릭 제이. 바렛트
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Abstract

다이내믹 메모리 베이스 집적 회로 잉크젯 파이어링 셀은 히터 저항과, 구동 트랜지스터와, 파이어링 데이터를 저장하는 상기 히터 저항 전용 다이내믹 메모리 회로를 포함한다. 또한, 집적 회로 파이어링 어레이는 각각의 그룹이 다수의 서브그룹을 구비하는 파이어링 셀의 다수의 파이어 그룹으로 나누어지는 다수의 다이내믹 메모리 베이스 파이어링 셀과, 파이어링 셀에 에너자이징 데이터를 제공하는 데이터 라인과, 파이어링 셀에 제어 정보를 제공하는 제어 라인━여기서 서브그룹 내의 모든 파이어링 셀은 제어 라인의 공통 서브셋에 접속되어, 에너자이징 데이터를 동시에 저장하도록 제어됨━과, 파이어링 셀에 에너자이징 에너지를 공급하는 다수의 파이어 라인━여기서 파이어 그룹의 모든 파이어링 셀은 단지 한 파이어 라인으로부터 에너자이징 에너지를 수신함━을 포함한다.

Description

집적 회로 파이어링 셀, 파이어링 어레이 및 잉크젯 파이어링 시스템{DYNAMIC MEMORY BASED FIRING CELL FOR THERMAL INK JET PRINTHEAD}
본 발명은 전반적으로 잉크젯 프린트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 각각의 파이어링 셀(firing cell) 내에 집적 다이내믹 메모리 회로(integrated dynamic memory circuitry)를 구비하는 박막 잉크젯 프린트헤드(thin film ink jet printheads)에 관한 것이다.
잉크젯 프린트의 기술은 비교적 잘 발달되어 있다. 컴퓨터 프린터, 그래픽 플로터(graphics plotters) 및 팩시밀리 기계와 같은 상업 제품은 인쇄된 매체를 만드는데 잉크젯 기술로 구현되었다. 잉크젯 기술에 휴렛 패커드 캄파니(Hewlett-Packard Company)의 기여는 예를 들면, 본 명세서에 모두 인용되어 있고 Hewlett-Packard Journal, Vol.36, No 5(May 1985); Vol 39, No 5(October 1988); Vol 43, No 4(August 1992); Vol 43, No. 6(December 1992); and Vol 45, No. 1(February 1994)에 실린 여러 가지 기사에 개시되어 있다.
대개 잉크젯 이미지는 잉크젯 프린트헤드로 알려진 잉크 드랍 생성 디바이스(ink drop generation device)가 방출하는 잉크 드랍을 프린트 매체에 정확히 배치함에 따라 형성된다. 대체로, 잉크젯 프린트헤드는 프린트 매체의 표면을 가로지르는 이동가능 캐리지(movable carriage)에 지지되며, 마이크로컴퓨터나 다른 제어기의 명령에 따라서 잉크 드랍을 적절한 시간에 배출하도록 제어되고, 여기서 잉크 드랍은 인쇄될 이미지의 픽셀의 패턴과 일치되게 하고자 한다. 일반적으로 잉크젯 프린트헤드는 예를 들면, 내부 잉크통을 포함할 수 있는 잉크젯 프린트 카트리지에 설치된다.
대표적인 휴렛 패커드(Hewlett-packard) 잉크젯 프린트헤드는 오리피스(orifice) 또는 노즐 판(nozzle plate)에 정밀하게 형성된 노즐의 어레이(array)를 포함하고, 오리피스 또는 노즐 판은 잉크 배리어 어레이(ink barrier array)에 부착되고, 잉크 배리어 어레이는 이어서 잉크 파이어링 히터 저항(ink firing heater resistor) 및 저항 인에이블링 장치(apparatus for enabling the resistor)를 구현하는 박막 하부 구조(thin film substructure)에 부착된다. 잉크 배리어 층은 관련된 잉크 파이어링 저항 위에 배치된 잉크 체임버(ink chambers)를 포함하는 잉크 채널(ink channel)의 경계를 규정짓고, 오리피스 플레이트(orifice plate)에 있는 노즐은 관련된 잉크 체임버와 정렬된다. 잉크 드랍 생성기 영역은 잉크 체임버와, 잉크 체임버에 인접한 박막 하부 구조 및 오리피스 플레이트 부분들로 형성된다.
박막 하부 구조는 대체로 박막 잉크 파이어링 히터 저항을 형성하는 여러 가지 박막 층이 기판 위에 형성되는 실리콘과 같은 기판과, 히터 저항에 잉크 파이어링 에너지를 전달할 수 있게 하는 회로와, 프린트헤드로의 외부 전기 접속부용으로 제공되는 인터페이스 패드(interface pads)에 대한 전도성 트레이스(conductive trace)로 구성된다.
잉크 배리어 층은 박막 하부 구조에 드라이 필름(dry film)으로서 적층되며, 광 한정가능하고(photo-definable) 자외선(UV)과 열 모두 치유가능(UV and thermally curable) 하도록 설계된다.
오리피스 플레이트, 잉크 배리어 층 및 박막 하부 구조의 물리적 배열의 한 예는 위에서 인용된 1994년 2월의 휴렛 패커드 저널의 44 페이지에서 예시된다. 잉크젯 프린트헤드의 다른 예는 본 명세서에서 둘 다 인용되고 공동으로 양도된 미국 특허 제 4,719,477호 및 미국 특허 제 5,317,346호에서 제시된다.
열 잉크젯 기술(thermal ink jet technology)에서는 상기 노즐의 파이어링 율(firing rate)을 증가시킬 뿐만 아니라 단일 프린트헤드에 구성되는 노즐의 수를 증가시키는 경향이 있다. 노즐의 수가 증가함에 따라, 몇몇 유형의 멀티플렉싱(multiplexing)이 구현되지 않으면 프린트헤드로의 외부 상호 접속부의 수가 극적으로 증가하며, 여기서 몇몇 상호 접속부는 시분할 베이스에서 잉크 파이어링 저항에 의해 공유되어, 프린트헤드의 상호 접속부의 수를 감소시킨다.
알려져 있는 멀티플렉싱 구조는 각각의 잉크 파이어링 저항에 대해 게이팅 트랜지스터(gating transistor)를 구비함으로써, 그 관련 게이팅 트랜지스터가 선택될 때(즉, 게이팅 트랜지스터가 전도상태일 때)에만 잉크 파이어링 저항으로 전류가 흐른다. 각각의 저항 및 관련된 트랜지스터를 행과 열의 매트릭스로 배열함으로써, 외부 전기 상호 접속부의 전체 수는 대체로 감소된다. 상기 멀티플렉싱 구조를 사용하는 프린트헤드는 저가의 NMOS 집적 회로 처리를 사용하여 제조되었다.
최선으로는, 행과 열의 매트릭스는 최소한의 외부 상호 접속부를 갖기 위해서 정사각형(즉, 행의 수가 열의 수와 동일함)일 것이다. 그러나, 매트릭스는 각각의 저항이 연속적으로 에너지를 공급받을 수 있는 최대 비율(파이어링 비율), 상이한 저항의 연속 파이어링 사이의 시간(파이어링 사이클), 파이어링 사이클에서 파이어링 될 수 있는 저항의 수와 같은 시스템 필요 조건의 결과로, 대체로 직사각형 매트릭스로 구현된다. 직사각형 매트릭스의 경우, 외부 상호 접속부의 수는 정사각형 최적 조건보다 상당히 더 크다.
알려져 있는 다른 상호 접속부 축소 구조는 각각의 파이어링 셀 내의 프린트헤드 기판 위와 파이어링 셀의 어레이의 주변 위에 로직 회로 및 스태틱 메모리 요소를 편입한다(incorporates). 상기 구조에서, 히터 저항의 행과 열이 파이어링 하는 동안, 스태틱 메모리 요소는 저항의 다음 행 또는 열이 에너지 공급받도록 파이어링 데이터를 수신하여 저장한다. 멀티플렉싱을 위해 프린트헤드 기판 위에 로직 회로와 스태틱 메모리 요소를 편입하는 프린트헤드의 한 예는 휴렛 패커드 디자인 Jet 1050C 라지 포맷 프린터에 사용되는 휴렛 패커드 C4820A 524 노즐 프린트헤드(Hewlett-Packard C4820A 524-nozzle printhead used by the Hewlett-Packard design Jet 1050C large format printer)이다. 프린트헤드 기판 위에 로직 회로와 스태틱 메모리 요소의 편입에 대하여 고려하면, CMOS 처리가 대체로 NMOS 처리보다 많은 마스크 레벨 및 처리 단계를 필요로 하기 때문에 NMOS 집적 회로 처리에 비해 원가를 증가시키는 CMOS와 같은 보다 복잡한 집적 회로 처리를 필요로 한다. 더욱이, 파이어링 어레이의 주변 위에 로직 회로를 편입하면, 새로운 프린트헤드나 개조된 프린트헤드에 대한 전체적인 개발 시간을 증가시키는 레이아웃 처리의 복잡성을 증가시킨다.
대표적인 넌프린트헤드 집적 회로(non-printhead integrated circuits)의 경우, 개별 다이(individual die)의 원가는 기능이 동일하면서 보다 작은 다이 크기를 만들어 내는 보다 복잡한 (따라서 보다 비싼) 집적 회로 처리에서 동일한 기능을 구현함으로써 시간이 지남에 따라 절감될 수 있다. 처리 복잡성이 증가함으로써 웨이퍼 원가가 증가한다할 지라도, 다이가 보다 작으면, 고정된 크기의 웨이퍼에 보다 많은 다이를 형성하고 따라서 단위 다이에 대한 전체적인 원가를 낮추는 결과를 가져온다.
집적 회로 잉크젯 프린트헤드의 크기가 원하는 프린트 스와스 높이(print swath height)에 의해 한 디멘션(dimension)으로 고정되고 원하는 수의 독립 유체 채널 및 그 물리적 간격 요구에 의해 제 2 디멘션으로 고정되기 때문에 집적 회로 처리로 제조된 잉크젯 프린트헤드는 보다 작은 다이의 대표적인 집적 회로 원가 경향과 따라서 보다 낮은 원가를 따를 수 없다. 보다 복잡한 집적회로로 제조된 프린트헤드의 원가 증가는 인쇄 작업 처리량에 있어서의 감소(loss) 또는 각각의 프린트헤드에서의 색의 수의 감소와 같은 프린트헤드 기능을 상실하지 않고서 프린트헤드의 크기를 축소시킴으로써 상쇄될 수는 없다.
따라서, 외부 상호 접속부가 감소되고 저가 NMOS 집적 회로 처리를 사용하여 만들어질 수 있는 집적 회로 잉크젯 프린트헤드가 필요하다.
본 발명은 다이내믹 메모리 베이스 집적 회로 잉크젯 파이어링 셀(dynamic memory based integrated circuit ink jet firing cell)에 관한 것이며, 상기 다이내믹 베이스 집적 회로 잉크젯 파이어링 셀은 잉크젯 히터 저항과, 상기 히터 저항 전용 히터 저항 에너자이징 데이터 저장용 다이내믹 메모리 회로와, 에너자이징 데이터의 상태의 함수로서 히터 저항에 에너지를 전달할 수 있게 하는 구동 트랜지스터를 포함한다.
본 발명의 그 외의 측면은 집적 회로 파이어링 어레이에 관한 것이며, 상기 집적 회로 파이어링 어레이는 파이어링 셀의 다수의 파이어 그룹(fire groups)으로 나누어지는 다수의 다이내믹 메모리 베이스 파이어링 셀━각각의 파이어 그룹은 다수의 서브그룹을 구비함━과, 에너자이징 데이터를 파이어링 셀에 제공하는 데이터 라인과, 파이어링 셀에 제어 정보를 제공하는 제어 라인━여기서 서브그룹 내의 모든 파이어링 셀은 제어 라인의 공통 서브셋(common subset)에 접속되어 에너자이징 데이터를 동시에 저장하도록 제어됨━과, 파이어링 셀에 에너자이징 에너지를 공급하는 다수의 파이어 라인━여기서, 파이어 그룹의 모든 파이어링 셀은 한 파이어 라인에서만 에너자이징 에너지를 수신함━을 포함한다.
도 1은 본 발명이 사용되는 잉크젯 프린트헤드의 주 구성 요소의 부분 절단된 개략 사시도.
도 2는 도 1의 잉크젯 프린트헤드의 박막 하부 구조의 전체적인 레이아웃(layout)의 일정한 비율로 그려지지 않은 개략 평면도.
도 3은 알려진 잉크 파이어링 셀의 개략 다이어그램.
도 3a는 도 3의 다수의 잉크 파이어링 셀을 사용하는 잉크젯 잉크 파이어링 어레이에 대한 개략 레이아웃.
도 4는 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 셀의 개략 블록 다이어그램.
도 5는 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 셀의 한 예에 대한 개략 회로 다이어그램.
도 5a는 도 5의 다수의 잉크 파이어링 셀을 사용하는 잉크젯 잉크 파이어링 어레이에 대한 개략 레이아웃.
도 5b는 도 5a의 잉크젯 잉크 파이어링 어레이에 대한 타이밍 다이어그램.
도 6은 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 셀의 다른 예에 대한 개략 회로 다이어그램.
도 6a는 도 6의 다수의 잉크 파이어링 셀을 사용하는 잉크젯 잉크 파이어링 어레이에 대한 개략 레이아웃.
도 7은 선충전된 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 셀의 한 예에 대한 개략 회로 다이어그램.
도 7a는 도 7의 다수의 잉크 파이어링 셀을 사용하는 잉크젯 잉크 파이어링 어레이에 대한 개략 레이아웃.
도 7b는 도 7a의 잉크젯 잉크 파이어링 어레이에 대한 타이밍 다이어그램.
도 8은 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 어레이를 사용하는 프린터 시스템에 대한 개략 전기 블록 다이어그램.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 박막 하부 구조, 다이 12 : 잉크 배리어 층
13 : 노즐 플레이트, 오리피스 플레이트
15 : 패턴화 된 금 층 17 : 금 본딩, 접촉 패드
19 : 잉크 체임버
23 : 잉크 오리피스
29 : 잉크 채널
본 발명의 장점 및 특성은 당업자가 도면과 관련하여 읽을 때 다음의 상세한 설명에 의해 쉽게 이해할 것이다.
다음의 상세한 설명과 여러 도면에서, 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 표시된다.
이제 도 1을 참조하면, 본 발명이 사용될 수 있는 잉크젯 프린트헤드의 일정한 비율로 그려지지 않은 개략 사시도가 도시되며, 상기 잉크젯 프린트헤드는 대개 (a) 실리콘과 같은 기판을 포함하고 기판 위에 형성된 여러 가지 박막 층을 구비하는 박막 하부 구조 또는 다이(11)와, (b) 박막 하부 구조(11) 위에 배치된 잉크 배리어 층(12)과, (c) 잉크 배리어 층(12)의 상단에 부착된 오리피스 또는 노즐 플레이트(13)를 포함한다.
본 발명에 따라서, 박막 하부 구조(11)는 NMOS 집적 회로이고, NMOS 집적 회로는 히터 저항(21)과 각각 배타적으로 관련된 다이내믹 메모리 소자를 각각 포함하는 잉크 파이어링 셀 회로를 포함하며, 히터 저항(21)은 또한 박막 하부 구조(11)에 형성된다. 박막 하부 구조(11)는 예를 들면, 본 명세서에서 모두 인용되고 공통으로 양도된 미국 특허 제 5,635,968호 및 미국 특허 제 5,317,346호에 개시된 알려진 집적 회로 기술에 따라 형성된다.
잉크 배리어 층(12)은 드라이 필름(dry film)으로 형성되며, 드라이 필름은 하부 구조(11)에 열과 압력으로 적층되고(heat and pressure laminated) 하부 구조에 잉크 체임버(19) 및 잉크 채널(29)을 형성하도록 포토디파인 되며(photodefined), 잉크 체임버(19) 및 잉크 채널(29)은 박막 하부 구조(11) 위에 대개 중앙에 위치하는 금 층(gold layer)(15)(도 2)의 양측에 있는 저항 영역 위에 배치된다. 외부 전기 상호 접속부용으로 사용할 수 있는 금 본딩 또는 접촉 패드(17)는 박막 하부 구조의 단부에 배치되고, 잉크 배리어 층(12)으로 커버되지 않는다. 도 2와 관련하여 본 명세서에서 더 논의되는 바와 같이, 박막 하부 구조(11)는 히터 저항(21)의 행 사이의 박막 하부 구조(11)의 중간에 대체로 배치되고 패턴화 된 금 층(15)을 포함하고, 잉크 배리어 층(12)은 인접 히터 저항(21) 사이의 영역뿐만 아니라, 상기 패턴화 된 금 층(15)의 대부분을 덮는다. 예시적인 예에서, 배리어 층 재료는 E.I. duPont de Nemours and Company of Wilmington, Delaware에서 입수할 수 있는 패러드 브랜드 포토폴리머 드라이 필름(Parad brand photopolymer dry film)과 같은 아크릴 베이스 포토폴리머 드라이 필름(acrylate based photopolymer dry film)을 포함한다. 유사한 드라이 필름은 리스톤 브랜드 드라이 필름(Riston brand dry film)과 같은 다른 duPont 제품과, 다른 화학 제품 공급자가 제조한 드라이 필름을 포함한다. 오리피스 플레이트(13)는 예를 들면, 폴리머 재료로 구성되는 평면 기판을 포함하고, 평면 기판에는 예를 들면, 본 명세서에서 인용되고 공동으로 양도된 미국 특허 제 5,469,199호에 개시된 레이저 제거(laser ablation)로 형성된다. 오리피스 플레이트(13)는 니켈과 같은 도금된 금속을 포함할 수 있다.
잉크 배리어 층(12)에서 잉크 체임버(19)는 보다 구체적으로는 각각의 잉크 파이어링 저항(21) 위에 배치되고, 각각의 잉크 체임버(19)는 배리어 층(12)에 형성되는 체임버 개구의 에지(edge) 또는 벽으로 범위가 정해진다(defined). 잉크 채널(29)은 배리어 층(12)에 형성되는 다른 개구로 범위가 정해지고, 각각의 잉크 파이어링 체임버(19)에 일체로 연결된다. 예시적인 예를 통하여, 도 1은 외부 에지 공급 구조를 예시하고, 상기 구조에서 예를 들면, 공동으로 양도된 미국 특허 제 5,278,584호에 보다 구체적으로 개시된 바와 같이, 잉크 채널(29)은 박막 하부 구조(11)의 외부 경계선으로 형성되는 외부 에지 방향으로 개방되고 잉크는 박막 하부 구조의 외부 에지 주변의 잉크 채널(29) 및 잉크 체임버(19)에 공급된다. 본 발명은 또한 앞서 밝힌 미국 특허 제 5,317,346호에 개시된 중심 에지 공급 잉크젯 프린트헤드(center edge fed ink jet printhead)에서도 사용되며, 미국 특허 제 5,317,346호에서 잉크 채널은 박막 하부 구조의 중간에 있는 슬롯(slot)으로 형성되는 에지 방향으로 개방된다.
오리피스 플레이트(13)는 잉크 파이어링 저항(21), 관련된 잉크 체임버(19) 및 관련된 잉크 오리피스(23)가 정렬되도록, 각각의 잉크 체임버 위에 배치된 오리피스(23)를 포함한다. 잉크 파이어링 캐버티(cavity) 또는 잉크 드랍 생성기 영역은 각각의 잉크 체임버(19)와 잉크 체임버(19)에 인접한 박막 하부 구조(11)의 부분 및 오리피스 플레이트(13)의 부분으로 형성된다.
도 2를 참조하면, 도 2에는 박막 하부 구조(11)의 일정한 비율로 그리지 않은 일반적인 레이아웃의 개략 평면도가 도시된다. 잉크 파이어링 저항(21)은 박막 하부 구조(11)의 길이 방향 에지에 인접한 저항 영역에 형성된다. 금 트레이스로 구성되고 패턴화 된 금 층(15)은 저항 영역 사이의 박막 하부 구조(11)의 중간에 대체로 배치되고 박막 하부 구조(11)의 단부 사이에 연장되는 금 층 영역에 박막 구조의 상단 층을 형성한다. 외부 전기 상호 접속부용 본딩 패드(17)는 예를 들면, 박막 하부 구조(11)의 단부에 인접한 패턴화 된 금 층(15)에 형성된다. 잉크 배리어 층(12)은 본딩 패드(17)를 제외하고는 패턴화 된 금 층(15)을 모두 덮고 각각의 개구 사이의 영역도 덮도록 범위가 정해지며, 각각의 개구는 잉크 체임버 및 관련 잉크 채널을 형성한다. 구현에 따라서, 하나 이상의 박막이 패턴화 된 금 층(15) 위에 배치될 수 있다.
도 1과 도 2가 대체로 루프 슈터형(roof-shooter type)잉크젯 프린트헤드를 기술하지만, 개시된 발명은 사이드 슈터형(side-shooter type) 잉크젯 프린트헤드를 포함하여, 히터 저항을 포함하는 임의의 유형의 잉크젯 프린트헤드에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 발명은 다수의 상이한 색을 인쇄하는 잉크젯 프린트헤드에서 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 3은 열 잉크젯 프린트헤드에서 사용된 종래 기술의 파이어링 셀(40)의 개략도를 도시한 것이다. 히터 저항(21)에 에너자이징 에너지를 전달하는 것은 인에이블링 또는 디스에이블링에 의해 선택적으로 제어된다. 편의상, 히터 저항에 에너자이징 에너지를 전달하는 것은 때로는 히터 저항의 파이어링 또는 에너자이징 이라 한다.
도 3a는 종래 기술의 파이어링 셀(40)의 어레이(50)를 도시한 것이다. 파이어링 셀은 파이어링 셀의 어레이의 단일 행에서 모든 구동 트랜지스터가 어드레스 라인 A0-A3 중 공유된 한 어드레스 라인에 의해 선택되도록 개략적으로 상호 접속된다. 파이어링 셀의 어레이의 단일 열에서 모든 히터 저항은 전력선 P0-P7 중 공유된 한 선에 접속되며, 단일 열에서 모든 구동 트랜지스터의 소스는 접지선 G0-G7 중 공유된 한 선에 접속된다. 단지 한 어드레스 선이 어느 한 시간에 인에이블되어, 파이어링 셀의 관련 행에 있는 히터 저항들만이 동시에 에너자이징 되거나 파이어링 된다. 각각의 전력선은 관련 열에 있는 선택된 파이어링 셀이 활성화되는가 아닌가의 여부에 따라서 선택적으로 스위칭 또는 에너자이징 된다. 파이어링 셀의 각각의 행은 순차적으로 어드레스 지정되거나 에너자이징 된다.
최적으로는, 파이어링 셀의 매트릭스 또는 어레이는 어레이에 대해 최소의 외부 접속부를 구비하도록 하기 위하여 정사각형일 것이다. 수학적으로는, 상기 최소의 상호 접속부는 2*SQRT(N)으로 표현될 수 있고, 여기서 N은 파이어링 셀의 수이다. 그러나, 시스템 요구로 인하여, 매트릭스는 대체로 정사각형은 아니지만 그 대신 직사각형이고, 상호 접속부의 결과적인 수는 2*SQRT(N)보다 크다. 결정 요소는 임의의 저항이 연속적으로 에너자이징 되는 최대 비율(파이어링 비율)과, 히터 저항의 각각의 행을 준비하여 에너자이징(또는 파이어링)하는데 걸리는 시간(파이어링 사이클)을 포함한다.
임의의 주어진 행의 히터 저항의 파이어링 시작에서부터 히터 저항의 다음 연속 행의 파이어링 시작까지의 시간은 파이어링 사이클과 동일하다. 어레이에서 모든 행을 파이어링 하는데 필요한 시간의 역수는 파이어링 비율이다. 수학식 1은 최대 파이어링 비율, 파이어링 사이클 및 행의 수 사이의 관계를 도시한다. 열의 수는 최대 파이어링 비율과 파이어링 사이클과는 무관함을 주목하자.
최대 파이어링 속도와 파이어링 사이클의 기본 시스템 변수를 변경시키지 않고서 프린트헤드의 노즐의 수를 증가시키기 위해, 행의 수는 동일해야 하며, 이것은 열의 수가 증가해야 함을 의미한다. 노즐의 수와 최대 파이어링 비율이 모두 증가하면, 행의 수는 열의 수의 증가와 함께 감소되어야 한다. 이는 주어진 파이어링 어레이에 필요한 외부 상호 접속부의 전체 수가 매우 많이 증가하는 경과를 가져올 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 1과 도 2의 프린트헤드의 잉크 파이어링 캐버티 각각과 관련된 것은 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 셀(60)이며, 셀(60)은 대개 히터 저항(21)과, 히터 저항(21)의 한 단자와 접지 사이에 접속되는 저항 구동 스위치(61)와, 저항 구동 스위치(61)의 상태를 제어하는 다이내믹 메모리 회로(62)를 포함하며, 이들은 모두 박막 기판(11)에 형성된다. 파이어 펄스(소위 잉크 파이어링 펄스라고도 함)의 유형의 히터 저항 에너자이징 에너지는 전력 스위치(63)에 의해 히터 저항(21)에 사용할 수 있게 만들어지며, 전력 스위치(63)는 에너지 타이밍 신호(ETS)에 의해 제어되고, 전원과 히터 저항(21)의 다른 단자 사이에 접속된다. 다이내믹 메모리 회로(62)는 파이어 펄스의 발생 전에 저항 구동 스위치(61)를 원하는 상태(예를 들면, 온 또는 오프, 또는 전도 또는 비전도)로 세트하는 히터 저항 에너자이징 이진 데이터의 한 비트를 저장하도록 구성된다. 저항 구동 스위치(61)가 온(즉, 전도)되면, 파이어 펄스 에너지는 히터 저항(21)에 전달될 것이다. 달리 말하면, 저항 구동 스위치(61)는 다이내믹 메모리 회로(62)에 의해 제어되어, 히터 저항(21)에 파이어 펄스를 전달하는 것이 인에이블 된다.
다이내믹 메모리 회로(62)는 보다 구체적으로는 데이터 정보와 인에이블 정보를 수신하며, 인에이블 정보는 다이내믹 메모리 회로가 데이터 정보를 수신하여 저장할 수 있게 한다. 편의상, 다이내믹 메모리 회로의 인에이블링은 때로는 메모리 회로 또는 파이어링 셀의 선택 또는 어드레스 지정이라고 한다. 본 명세서에서 더 논의되는 바와 같이, 인에이블 정보는 선택 제어 신호 및/또는 하나 이상의 어드레스 제어 신호를 포함할 수 있다.
도 5에는 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 셀(100)의 예시적 구현의 개략 다이어그램이 도시된다. 파이어링 셀은 히터 저항(21)을 구동시키는 N 채널 구동 전계 효과 트랜지스터(FET; field effect transistor)를 포함한다. 구동 트랜지스터(101)는 히터 트랜지스터(21)의 한 단자에 접속되고, 구동 트랜지스터(101)의 소스는 접지와 같은 공통 기준 전압에 접속된다. 히터 트랜지스터(21)의 다른 단자는 잉크 파이어링 펄스를 포함하는 히터 저항 에너자이징 파이어 신호를 수신한다. 파이어링 펄스 에너지는 파이어링 펄스가 나타날 때 구동 트랜지스터(101)가 온이면 히터 저항(21)에 전달된다.
구동 트랜지스터(101)의 게이트는 저장 노드 커패시턴스(101a)를 형성하고, 저장 노드 커패시턴스(101a)는 패스 트랜지스터(pass transistor)(103)의 출력을 경유하여 수신되는 저항 에너자이징 또는 파이어링 데이터를 저장하는 다이내믹 메모리 요소로 기능하며, 패스 트랜지스터(103)는 구동 트랜지스터(101)의 게이트에 접속된다. 저장 노드 커패시턴스(101a)는 실제로 구동 트랜지스터(101)의 일부이기 때문에 점선으로 도시된다. 대안으로, 구동 트랜지스터(101)에서 분리되는 커패시터는 다이내믹 메모리 요소로 사용될 수 있다. 커패시턴스를 알려진 상태로 세트하도록 커패시턴스(101a)를 방전하는 것에 관한 융통성을 증가시키기 위해, 방전 트랜지스터(104)가 증가될 수 있다. 방전 트랜지스터(104)는 구동 트랜지스터(101)의 게이트에 접속된 드레인과, 접지에 접속된 소스를 구비할 것이며, 방전(DISCHARGE) 선택 신호는 방전 트랜지스터(104)의 게이트에 제공될 것이다. 패스 트랜지스터(103)와 게이트 커패시턴스(101a)는 다이내믹 메모리 데이터 저장 셀을 효과적으로 형성한다.
패스 트랜지스터(103)의 게이트는 패스 트랜지스터(103)의 상태를 제어하는 어드레스 신호를 수신하고, 패스 트랜지스터(103)의 입력은 히터 트랜지스터 에너자이징 또는 파이어링 데이터 신호를 수신하며, 히터 트랜지스터 에너자이징 또는 파이어링 데이터 신호는 패스 트랜지스터(103)가 온일 때 구동 트랜지스터(101)의 게이트에 전달된다.
도 5의 파이어링 셀(100)을 구현하도록 사용되는 반도체 처리에 따라서, 구동 트랜지스터(101)의 드레인과 게이트에 접속되는 클램프 트랜지스터(clamp transistor)(102)는 게이트의 원하는 상태가 접지이고 파이어 신호가 하이(high)로 될 때, 구동 트랜지스터(101)의 게이트가 뜻하지 않게 하이로 되는 것을 방지하는데 필요할 수 있다.
도 5a에는 4 파이어 그룹 W, X, Y, Z에 배열되는 도 5의 다수의 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 셀(100)을 사용하는 잉크젯 파이어링 어레이의 개략적 레이아웃이 도시되며, 여기서 잉크 파이어링 셀은 파이어 그룹 각각에 행과 열로 도식적으로 배열되며, 각각의 파이어링 셀(100)은 광 클램프 트랜지스터(102) 또는 광 방전 트랜지스터(104)를 포함하지 않는다. 참고로, 각각의 잉크 파이어링 그룹 W, X, Y, Z의 행은 각각 행 W0 내지 W7, X0 내지 X7, Y0 내지 Y7 및 Z0 내지 Z7로 식별된다. 파이어 그룹의 수는 구현에 따라서 변할 수 있고, 파이어 그룹은 다중 색 프린트헤드에 상이한 색과 밀접하게 관련될 수 있거나 관련되지 않을 수 있다.
히터 저항 에너자이징 데이터 신호는 데이터 라인 D0 내지 D15에 인가되고, 데이터 라인 D0 내지 D15는 모든 파이어링 셀의 각각의 열과 관련되고 적절한 접점 도는 인터페이스 패드에 의해 외부 제어 회로에 접속된다. 각각의 데이터 라인은 관련된 열에서 잉크 파이어링 셀(100)의 패스 트랜지스터(103)의 모든 입력에 접속되고, 각각의 파이어링 셀은 단지 한 데이터 라인에 접속된다. 따라서, 각각의 데이터 라인은 다중 파이어 그룹에서의 다중 행에 있는 파이어링 셀에 에너자이징 데이터를 제공한다.
어드레스 제어 신호는 어드레스 라인 A0 내지 A31에 인가되고, 어드레스 인 A0 내지 A31은 모든 파이어링 셀의 각각의 행과 관련되며 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 제어 회로에 접속된다. 각각의 어드레스 라인은 관련 행에 있는 패스 트랜지스터(103)의 모드 게이트에 접속되고, 그에 의해 행 내의 모든 파이어링 셀은 어드레스 라인의 공통 서브셋에 모두 접속되며, 이 경우 어드레스 라인은 하나의 어드레스 라인이다. 주어진 행에서의 모든 파이어링 셀이 동일한 어드레스 라인에 접속되기 때문에, 파이어링 셀의 행을 어드레스 행 또는 파이어 서브그룹(subgroup)이라 하는 것이 편리하며, 그에 의해 각각의 파이어 그룹은 다수의 파이어 서브그룹으로 구성된다.
히터 저항 에너자이징 파이어 신호는 각각의 파이어 그룹 W, X, Y, Z와 관련되는 파이어 라인 FIRE_W, FIRE_X, FIRE_Y, FIRE_Z를 경유하여 인가되고, 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 전원 회로에 접속된다. 각각의 파이어 라인은 관련된 파이어 그룹에 있는 히터 저항 모두에 접속되고, 파이어 그룹에 있는 모든 셀은 공동 접지를 공유한다.
동작에서, 편의상 타이밍 다이어그램에 표시된 신호를 전송하는 행 또는 특정 제어 라인으로 식별되는 도 5b의 타이밍 다이어그램에서 예시된 바와 같이, 파이어링 셀의 개별 행은 연속적으로 선택되거나 어드레스 지정되는데, 동시에 한 행을, 각각의 파이어 그룹에서 한 행을 연속하여 선택하고 (즉, 어드레스 라인 선택 데이터 An, An+8, An+16, An+24 등에 의해), 각각의 어드레스 라인에 의해 선택 데이터(Wn, Xn, Yn, Zn등)가 데이터 라인 D[15:0]에 병렬로 인가된다. 데이터가 특정 파이어 그룹에서 파이어링 셀의 선택된 행의 다이내믹 메모리 요소에서 유효한 후, 파이어 펄스는 파이어 그룹에 인가된다. 파이어 그룹의 어드레스 행의 선택 전에, 파이어 그룹에서 이전의 인 시퀀스 어드레스 행(prior in-sequence address row)이 선택되고, 데이터 라인에 모두 0이 인가되어, 파이어링 셀의 상기 이전의 인 시퀀스 어드레스 행이 클리어(clear)된다. 이것은 이전의 에너자이징 데이터가 어드레스 지정되지 않은 파이어링 셀의 히터 저항의 파이어링을 유발시키는 것을 방지한다. 구 데이터를 클리어 하는 대안의 메커니즘은 파이어링 셀 각각에 방전 트랜지스터(104)(도 5에 점선으로 도시됨)를 포함하는 것이다. 분리된 방전 선택 라인이 각각의 파이어 집단에 제공되고, 파이어 그룹의 모든 파이어링 셀의 모든 방전 트랜지스터의 게이트는 그 파이어 그룹용 방전 선택 라인에 접속된다. 파이어 그룹이 파이어 펄스를 수신한 후, 그 파이어 그룹용 방전 선택 시호는 상기 파이어 그룹의 모든 다이내믹 메모리 요소 모두에 있는 임의의 잔여 전하를 제거하도록 활성화된다. 상기 대안의 방법은 매 파이어링 셀 당 추가의 한 트랜지스터와 각각의 파이어 그룹에 대해 추가의 한 상호 접속부를 필요로 한다.
상기 방식으로, 데이터가 샘플링 되어, 행 Wn[15:10], 행 Xn[15:0], 행 Yn[15:0], 행 Zn[15:0]으로 라벨 붙여진 타이밍 트레이스로 표시되는 파이어링 셀의 선택된 행에 저장되고, 파이어링 셀의 선택된 행에 있는 구동 트랜지스터는 선택된 파이어링 셀에 있는 데이터가 유효한 후 시작하는 파이어 펄스의 인가 전에 스위치 온 된다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 특정 파이어 그룹에 대한 각각의 파이어 펄스는 인접 파이어 그룹의 파이어 펄스로부터 사전 결정된 크기만큼 시간상으로 시프트 되고, 그에 의해 상이한 파이어 그룹에 대한 파이어 펄스는 스태거(stagger)되고 오버랩(overlap)될 수 있다. 4 파이어 그룹의 도시적 예의 경우, 시프트는 특정 파이어 그룹용 파이어 신호의 연속 펄스의 시작 에지 사이의 간격인 파이어 사이클의 1/4일 수 있다. 도 5b에 더 도시된 바와 같이, 파이어링 데이터는 파이어링 셀의 이전의 인 시퀀스 행에 대한 파이어 펄스 시간 간격 내에 있는 저장 시간 간격 동안 파이어링 셀의 선택된 행에 저장되고, 저장 시간 간격은 선택된 행에 대한 어드레스 시간에 의해 정해진다. 다이내믹 메모리 베이스 파이어링 셀로 인한 파이어링 그룹의 파이프라인 구성은 데이터가 시간 멀티플렉스 될 수 있게 하고, 그에 의해 데이터 정보를 외부 상호 접속부의 수가 감소된 파이어 그룹 모두에 공급한다.
유사한 동작을 위한 종래 기술의 파이어링 셀(40)(도 3)의 구성은 8행 x 64열 어레이이다. 파이어링 어레이(100)와 동일한 4 접지 접속을 제공하기 위해, 종래 기술의 파이어링 어레이(40)에 대한 외부 상호 접속부의 총 수는 76이다. 이것은 파이어링 어레이(100)용 56 외부 상호 접속부와 비교된다. 비교하면, 두 어레이는 동일한 파이어링 비율로 동작하는 동일한 수의 파이어링 셀을 구비하고, 동일한 파이어링 사이클을 갖는 것으로 간주된다. 외부 상호 접속부의 수가 감소되는 것은 보다 높은 신뢰도와 보다 값싼 프린트헤드를 제공하는 본 발명의 중요한 장점이다.
그 외에, 히터 에너자이징 파이어 펄스를 제공하기 위해, 외부 전력 스위치 수가 64에 비해 4만큼 작아질 필요가 있다. 이것은 본 발명을 사용하여 구성되는 프린트헤드용 구동 전자 제품의 원가를 실질적으로 감소시킨다.
도 5a의 파이어링 어레이의 다른 장점은 파이어 펄스의 스태거 능력이다. 이것은 보다 적은 수의 파이어링 셀이 동시에 에너자이징 되기 때문에 전류의 피크 변동(di/dt)이 보다 낮아질 수 있게 한다. 이것은 전력 공급 시스템의 원가를 낮추고, 전자기 방사를 감소시킨다. 종래 기술의 파이어링 셀(40)의 어레이의 경우, 유사하게 시간 지정된 파이어 펄스 스태거에 적합하도록, 파이어링 비율은 (고정된 수의 어드레스 라인과 고정된 파이어링 사이클이 주어지면) 가능한 최대치에서 감소되어야 한다. 이것은 동시에 활성화되는 모든 파이어링 셀(즉, 동시에 스위치 온 도는 구동 트랜지스터를 구비하는 셀)이 동일한 어드레스 라인을 공유한다는 사실로 인한 것이다. 파이어 펄스 스태거링이 유효하도록 하기 위하여, 어드레스 라인은 한 파이어링 사이클에 필요한 시간보다 긴 시간 주기동안 유효하게 유지되어야 한다. 도 5a의 파이어링 어레이는 최대 파이어링 비율로 파이어링 펄스 스태거링을 지원할 수 있다.
도 5a의 파이어링 어레이는 값싼 NMOS 처리로 구성되며, 대체로 CMOS와 같은 보다 복잡한 실리콘 처리 및 보다 복잡한 레이아웃 처리를 필요로 하는 파이어링 어레이 외부의 회로를 필요로 하지는 않는다. 도 5a의 파이어링 어레이의 셀 베이스 설계는 간단한 단계 및 반복 절차(straightforward step-and-repeat procedure)를 사용하여 설계하기가 간단하다.
도 6에는 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 셀(200)의 다른 예시적인 구현에 대한 개략 다이어그램이 도시된다. 파이어링 셀(200)은 히터 저항(21)을 구동하는 N 채널 구동 FET(101)을 포함한다. 구동 트랜지스터(101)의 드레인은 히터 저항의 한 단자에 접속되고, 구동 트랜지스터의 소스는 접지와 같은 공통 기준 전압에 접속된다. 히터 저항(21)의 다른 단자는 잉크 파이어링 펄스를 포함하는 저항 에너자이징 파이어 신호를 수신한다. 저항 에너자이징 펄스 에너지는 파이어 펄스가 나타날 때 구동 트랜지스터(101)가 온이면 히터 저항(21)에 전달된다.
구동 트랜지스터(101)의 게이트는 선택 트랜지스터(105)와 선택 트랜지스터와 직렬 접속되는 어드레스 트랜지스터(103)를 경유하여 수신된 저항 에너자이징 도는 파이어링 데이터를 저장하는 다이내믹 메모리 요소로 기능하는 저장 노드 커패시턴스(101a)를 형성한다. 저장 노드 커패시턴스(101a)는 구동 트랜지스터(101)의 실제 부분이기 때문에 점선으로 도시된다. 대안적으로, 구동 트랜지스터(101)에서 분리된 커패시터는 다이내믹 메모리 요소로 사용될 수 있다. 커패시턴스를 알려진 상태로 세트하도록 커패시턴스를 방전하는 것에 관한 융통성을 증가시키기 위하여, 방전 트랜지스터(104)가 포함될 수 있다. 방전 트랜지스터(104)는 구동 트랜지스터(101)의 게이트에 접속된 드레인과 접지에 접속된 소스를 구비하며, 방전 선택 신호는 방전 트랜지스터(104)의 게이트에 제공된다. 어드레스 트랜지스터(103), 선택 트랜지스터(105) 및 게이트 커패시턴스(101a)는 다이내믹 메모리 데이터 저장 셀을 효과적으로 형성한다.
어드레스 트랜지스터(103)의 게이트는 어드레스 트랜지스터(103)의 상태를 제어하는 어드레스 신호를 수신하고, 어드레스 트랜지스터(103)의 입력 단자는 어드레스 트랜지스터(103)가 온일 때 선택 트랜지스터(105)의 입력 단자에 전달되는 파이어링 데이터 신호를 수신한다. 선택 트랜지스터(105)의 게이트는 선택 신호를 수신하고, 어드레스 트랜지스터가 온일 때 구동 트랜지스터(101)의 게이트에 어드레스 트랜지스터(103)의 출력 단자에 있는 데이터를 전달한다. 따라서 데이터는 어드레스 트랜지스터(103)와 선택 트랜지스터가 모두 온일 때 구동 트랜지스터(101)의 게이트에 전달된다.
도 6의 파이어링 셀(200)을 구현하는데 사용되는 반도체 처리에 따라서, 구동 트랜지스터(101)의 드레인과 게이트 사이에 접속되는 클램프 트랜지스터(102)는 게이트의 원하는 상태가 접지이고 파이어 신호가 하이로 될 때 구동 트랜지스터(101)의 게이트가 뜻하지 않게 하이로 되는 것을 방지하는데 사용된다.
도 6a에는 4 파이어 그룹 W, X, Y, Z로 배열되는 도 6의 다수의 잉크 파이어링 셀(200)을 사용하는 잉크젯 파이어링 어레이의 개략 레이아웃이 도시되며, 여기서 잉크 파이어링 셀은 각각의 파이어 그룹에서 행과 열로 배열되며, 각각의 파이어링 셀(200)은 광 클램프 트랜지스터(102) 또는 광 방전 트랜지스터(104)를 포함한다. 예를 들면, 각각의 잉크 파이어 그룹 W, X, Y, Z의 행은 각각 행 W0 내지 W7, X0 내지 X7, Y0 내지 Y7, Z0 내지 Z7로 식별된다. 도 5a의 어레이의 경우, 파이어링 셀의 행을 파이어링 셀의 어드레스 행 또는 파이어 서브그룹이라고 하는 것이 편리하며, 그에 의해 각각의 파이어 그룹은 파이어링 셀의 다수의 파이어 서브그룹으로 구성된다.
파이어링 데이터 신호는 데이터 라인 D0 내지 D15에 인가되고, 데이터 라인 D0 내지 D15는 파이어링 셀 모두의 각각의 열과 관련되고 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 회로와 접속된다. 데이터 라인 각각은 관련된 열에서 잉크 파이어링 셀(200)의 어드레스 트랜지스터(103)의 모든 입력 단자에 접속되며, 각각의 파이어링 셀은 단지 한 데이터 라인에만 접속된다. 따라서, 각각의 데이터 라인은 다중 파이어 그룹에서 다중 행에 있는 파이어링 셀에 에너자이징 데이터를 제공한다.
어드레스 제어 신호는 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 제어 회로에 접속되는 어드레스 제어 라인 A0 내지 A7에 인가된다. 각각의 어드레스 제어 라인은 파이어링 그룹 W, X, Y, Z의 파이어링 셀 각각으로부터 각각의 대응 행과 관련되며, 그에 의해 어드레스 라인 A0은 파이어링 그룹(W0, X0, Y0, Z0)의 제 1 행에 있는 어드레스 트랜지스터(103)의 게이트에 접속되며, 어드레스 라인 A1은 파이어링 그룹(W1, X1, Y1, Z1)에 있는 어드레스 트랜지스터(103)의 게이트에 접속되며, 등등이다.
선택 제어 신호는 선택 제어 라인 SEL_W, SEL_X, SEL_Y, SEL_Z를 경유하여 인가되며, 선택 제어 라인은 각각의 파이어링 그룹 W, X, Y, Z와 관련되고 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 제어 회로에 접속된다. 각각의 선택 라인은 관련 파이어링 그룹에 있는 선택 트랜지스터(105) 모두에 접속되고, 파이어 그룹에 있는 모든 파이어링 셀은 단지 한 선택 라인에만 접속된다.
따라서, 파이어링 셀의 각각의 행 또는 서브그룹은 어드레스 및 선택 제어 라인의 공통 서브셋 즉, 서브그룹의 행 위치에 대한 어드레스 제어 라인과, 서브그룹의 파이어 그룹에 대한 선택 제어 라인에 접속된다.
히터 저항 에너자이징 파이어 신호는 파이어 라인 FIRE_W, FIRE_X, FIRE_Y, FIRE_Z를 경유하여 인가되고, 파이어 라인은 각각의 파이어링 그룹 W, X, Y, Z와 관련되며 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 전원 회로에 접속된다. 각각의 파이어 라인은 관련 파이어 그룹에서 히터 저항(21) 모두에 접속된다. 파이어 그룹에 있는 모든 셀은 공통 접지를 공유한다.
동작에서, 에너자이징 데이터는 도 5a의 파이어링 어레이의 동작과 마찬가지로, 파이어링 셀의 한 행을 동시에, 한 파이어 그룹을 동시에, 파이어링 어레이에 저장된다. 달리 말하면, 파이어 그룹은 직렬로 선택되고, 파이어 그룹을 각각 선택하는 동안 선택된 파이어 그룹의 단지 한 행이 선택된다. 한 파이어 그룹 내에서, 행은 파이어 그룹{예를 들면, (SEL_1, A1), (SEL_X, A1), (SEL_Y, A1), (SEL_Z, A1), (SEL_W, A2), (SEL_Y, A2), (SEL_A, A2), 등}의 각각의 선택에서 동시에 한 행이 직렬로 선택된다. 각각의 행 선택으로, 데이터는 데이터 라인에 병렬로 인가된다. 데이터가 특정 파이어 그룹에서 파이어링 셀의 선택된 행의 다이내믹 메모리 요소에서 유효한 후, 파이어 펄스는 파이어 그룹에 인가된다. 상기 방식으로, 에너자이징 데이터는 샘플링 되어 파이어링 셀의 선택된 행에 저장되고, 파이어링 셀의 선택된 행에 있는 구동 트랜지스터는 선택된 파이어링 셀에 있는 데이터가 유효한 후 시작하는 잉크 파이어링 펄스의 인가 후에 스위칭 된다. 특정 파이어 그룹에 대한 각각의 파이어링 펄스는 인접 파이어링 그룹의 파이어링 펄스로부터 사전 결정된 크기만큼 시프트 되고, 그에 의해 상이한 파이어 그룹에 대한 파이어 펄스는 스태거 되고 오버랩 될 수 있다 4 파이어 그룹의 예시적인 예에서, 시프트는 특정 파이어 그룹에 대한 파이어 신호의 인접 펄스의 시작 에지 사이의 간격인 파이어링 사이클의 1/4일 수 있다. 도 6a의 어레이의 동작의 타이밍은 잉크 파이어링 셀의 행 도는 서브그룹이 데이터 저장 간격을 정의하기도 하는 어드레스 제어 신호와 선택 제어 신호의 조합에 의해 선택되는 점을 제외하면, 도 5a의 어레이의 동작의 타이밍과 유사하다.
도 6a의 파이어링 어레이는 외부 상호 접속부의 수의 추가 감축이 필요한 도 5a의 파이어링 어레이의 장점을 갖는다. 파이어링 셀(200)을 동일한 파이어링 비율로 동작하고 동일한 파이어링 사이클을 갖는 동일한 수의 파이어링 셀과 합친 어레이는 종래 기술의 파이어링 셀(40)의 유사한 크기의 어레이보다 1/2보다 적은 수의 상호 접속부를 필요로 하며, 76 외부 상호 접속부에 비해 36 외부 상호 접속부를 필요로 한다.
도 7에는 선충전된 다이내믹 메모리 잉크 파이어링 셀(300)의 예시적인 구현에 대한 개략 다이어그램이 도시된다. 파이어링 셀(300)은 히터 저항(21)을 구동시키는 N 채널 구동 FET(101)을 포함한다. 구동 트랜지스터(101)의 드레인은 히터 저항(21)의 한 단자에 접속되고, 구동 트랜지스터(101)의 소스는 접지와 같은 공통 기준 전압에 접속된다. 히터 저항(21)의 다른 단자는 잉크 파이어링 펄스를 포함하는 히터 저항 에너자이징 파이어 신호를 수신한다. 파이어링 펄스 에너지는 구동 트랜지스터(101)가 파이어링 펄스가 나타날 때 온이면, 히터 저항(21)에 전달된다.
구동 트랜지스터(101)의 게이트는 선충전 트랜지스터(107) 및 선택 트랜지스터(105)의 순차적 활성화에 따라 데이터를 저장하는 다이내믹 메모리 요소로 기능하는 저장 노드 커패시턴스(101a)를 형성한다. 저장 노드 커패시턴스(101a)는 실제로 구동 트랜지스터(101)의 부분이기 때문에 점선으로 도시된다. 대안적으로, 구동 트랜지스터(101)에서 분리된 커패시터는 다이내믹 메모리 요소로 사용될 수 있다.
선충전 트랜지스터(107)는 보다 구체적으로는 함께 결합된 드레인 및 게이트에서 프리차지(PRECHARGE) 선택 신호를 수신한다. 선택 트랜지스터(105)는 그 게이트에서 선택 신호를 수신한다.
데이터 트랜지스터(111), 제 1 어드레스 트랜지스터(113), 제 2 어드레스 트랜지스터(115)는 선택 트랜지스터(105)의 소스와 접지 사이에 병렬 접속되는 선충전 트랜지스터이다. 따라서, 병렬 접속된 선충전 트랜지스터는 선택 트랜지스터와 직렬이고, 선충전 트랜지스터와 선택 트랜지스터로 구성되는 직렬 회로는 구동 트랜지스터의 게이트 커패시턴스(101a) 양단에 접속된다. 데이터 트랜지스터(111)는 파이어링 ~데이터 신호를 수신하고, 제 1 어드레스 트랜지스터(113)는 ~어드레스1 제어 신호를 수신하며, 제 2 어드레스 트랜지스터(113)는 ~어드레스2 제어 신호를 수신한다. 상기 신호는 신호 이름의 앞에 ~로 표시된 바와 같이 로(low)일 때 활성화된다.
도 7의 잉크 파이어링 셀에서, 선택 트랜지스터(105), 선충전 트랜지스터(107), 데이터 트랜지스터(111), 어드레스 트랜지스터(113, 115), 데이트 커패시턴스(101a)는 효과적으로 다이내믹 메모리 저장 셀을 형성한다.
동작에서, 게이트 커패시턴스(101a)는 선충전 트랜지스터(107)에 의해 선충전 된다. ~데이터, ~어드레스1 및 ~어드레스2 신호가 셋업 되고, 선택 트랜지스터(105)가 턴 온 된다. 게이트 커패시턴스가 충전되지 않는 것이 바람직하면, 데이터 트랜지스터(111) 및 어드레스 트랜지스터(113, 115)로 구성되는 방전 트랜지스터들 중 적어도 하나의 트랜지스터가 온 될 것이다. 게이트 커패시턴스가 충전된 상태로 유지되는 것이 바람직하면, 데이터 트랜지스터(111)와 어드레스 트랜지스터(113, 115)로 구성되는 방전 트랜지스터는 오프될 것이다. 특히, 셀이 하이 인 ~어드레스1 또는 ~어드레스2(즉, 둘 다 나타나지 않음)로 표시되는 어드레스 지정된 셀이 아니면, 게이트 커패시터(101a)는 ~데이터의 상태와 무관하게 방전된다. 셀이 로 인 ~어드레스1 및 ~어드레스2로 모두 표시되는 어드레스 지정된 셀이면, 게이트 커패시터(101a)는 (a) ~데이터가 로(즉, 활성화) 될 경우나 충전된 상태로 유지되고, (b)~데이터가 하이(즉, 비활성화)되면 방전된다.
효과적으로, 게이트 커패시턴스(101a)는 선충전 되고, 잉크 파이어링 셀이 어드레스 지정된 셀이고 여기에 제공된 파이어링 데이터가 나타날 때에만 능동적으로 방전되지 않는다. 제 1 및 제 2 어드레스 트랜지스터(113, 115)는 어드레스 복호기를 포함하고, 데이터 트랜지스터(111)는 잉크 파이어링 셀이 어드레스 지정될 때 게이트 커패시턴스의 상태를 제어한다.
도 7의 파이어링 셀에서, 셀이 어드레스 지정되고 파이어링 데이터가 로일 때(즉, 히터 저항이 에너자이징 않아야 함) 데이터 트랜지스터(111)와 어드레스 트랜지스터(113, 115)중 적어도 하나의 어드레스 트랜지스터가 드라이브 트랜지스터(101)의 게이트를 능동적으로 끌어내리거나, 셀이 어드레스 지정되지 않을 때 어드레스 트랜지스터중 적어도 하나의 트랜지스터가 구동 트랜지스터(101)의 게이트를 능동적으로 끌어내리기 때문에, ~어드레스1, ~어드레스2 및 ~데이터가 유효하고 선택이 활성화되는 시간 간격인 데이터 사이클과 파이어 펄스의 시작을 오버랩 함으로써 다이내믹 메모리 노드의 기생 충전을 방지하는 클램프 트랜지스터를 피할 수 있다. ~어드레스1, ~어드레스2 또는 ~데이터가 나타나지 않을 때 각각의 신호를 수신하는 트랜지스터가 전도상태로 됨을 이해해야 한다. 그러나, 원할 경우, 클램프 트랜지스터는 도 5와 도 6의 파이어링 셀에 도시된 것과 동일한 방식으로 구동 트랜지스터(101)의 드레인과 게이트 사이에 접속될 수 있다.
도 7a에는 4 파이어 그룹 W, X, Y, Z에 배열되는 도 7의 다수의 선충전된 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 셀(300)을 사용하는 잉크젯 파이어링 어레이의 개략적 레이아웃이 도시되며, 여기서 잉크 파이어링 셀은 각각의 파이어 그룹에서 행과 열로 배열된다. 참고로, 각각의 파이어 그룹 W, X, Y, Z의 행은 각각 행 W0 내지 W7, X0 내지 X7, Y0 내지 Y7, Z0 내지 Z7로 각각 식별된다. 도 5a 및 6a의 어레이의 경우, 파이어링 셀의 행을 파이어링의 어드레스 행 도는 서브그룹이라 하는 것이 편리하며, 그에 의해 각각의 파이어 그룹은 파이어링 셀의 다수의 서브그룹으로 구성된다.
파이어링 데이터 신호는 데이터 라인 ~D0 내지 ~D15에 인가되고, 데이터 라인은 파이어링 셀 모두의 각각의 열과 관련되며 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 제어 데이터 회로에 접속된다. 각각의 데이터 라인은 관련된 열에서 잉크 파이어링 셀(300)의 데이터 트랜지스터(111)의 입력 모두에 접속되고, 각각의 파이어링 셀은 단지 한 데이터 라인에만 접속된다. 따라서, 각각의 데이터 라인은 다중 파이어 그룹에 있는 다중 행의 파이어링 셀에 에너자이징 데이터를 제공한다.
어드레스 제어 신호는 어드레스 제어 라인 ~A0 내지 ~A4에 인가되고, 어드레스 제어 라인은 다음과 같이, 어레이의 행의 셀의 제 1 및 제 2 어드레스 트랜지스터(113, 115)에 접속된다.
~A0, ~A1: 행 W0, X0, Y0 및 Z0
~A0, ~A2: 행 W1, X1, Y1 및 Z1
~A0, ~A3: 행 W2, X2, Y2 및 Z2
~A0, ~A4: 행 W3, X3, Y3 및 Z3
~A1, ~A2: 행 W4, X4, Y4 및 Z4
~A1, ~A3: 행 W5, X5, Y5 및 Z5
~A1, ~A4: 행 W6, X6, Y6 및 Z6
~A2, ~A3: 행 W7, X7, Y7 및 Z7
상기 방식으로, 파이어링 셀의 행은 어드레스 제어 라인 ~A0 내지 ~A7의 적절한 셋업에 의해 도 6a의 어레이에서처럼 어드레스 지정된다. 어드레스 제어 라인은 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 제어 회로에 접속된다.
프리차지 신호는 선충전 선택 제어 라인 PRE_W, PRE_X, PRE_Y, PRE_Z를 경유하여 인가되고, 선충전 선택 제어 라인은 각각의 파이어 그룹 W, X, Y, Z와 관련되고 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 제어 회로에 접속된다. 각각의 선충전 라인은 관련 파이어 그룹에 있는 모든 선충전 트랜지스터(107)에 접속되고, 파이어 그룹에 있는 모든 파이어링 셀은 단지 한 선충전 라인에 접속된다. 이는 파이어 그룹에 있는 모든 파이어링 셀의 다이내믹 메모리 요소의 시작이 데이터가 샘플링 되기 전에 알려진 조건으로 세트될 수 있게 한다.
선택 신호는 선택 제어 라인 SEL_W, SEL_X, SEL_Y, SEL_Z를 경유하여 인가되고, 선택 제어 라인은 각각의 파이어 그룹 W, X, Y, Z와 관련되며 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 제어 회로에 접속된다. 각각의 선택 제어 라인은 관련된 파이어 그룹에 있는 선택 트랜지스터(105) 모두에 접속되고, 파이어 그룹에 있는 모든 파이어링 셀은 단지 한 선택 라인에만 접속된다.
따라서, 파이어링 셀의 각각의 행 또는 서브그룹은 서브그룹의 파이어 그룹에 대한 선충전 선택 제어 라인 및 선택 제어 라인뿐만 아니라, 어드레스 및 선택 제어 라인의 공통 서브셋 즉, 서브그룹의 행 위치에 대한 어드레스 제어 라인에 접속된다.
히터 저항 에너자이징 파이어 신호는 파이어 라인 FIRE_W, FIRE_X, FIRE_Y, FIRE_Z를 경유하여 인가되고, 파이어 라인은 각각의 파이어 그룹 W, X, Y, Z와 관련되며 각각의 파이어 라인은 관련 파이어 그룹에 있는 히터 저항 모두에 접속된다. 파이어 라인은 적절한 인터페이스 패드에 의해 외부 공급 회로에 접속되고, 파이어 그룹에 있는 모든 셀은 공통 접지를 공유한다.
도 7a의 동작은 도 6a의 동작과 유사하고, 어드레스 신호의 셋업 전에 프리차지 펄스가 부가되고 선택 신호가 나타난다. 프리차지 펄스는 선충전 시간 간격을 정하고, 선택 신호는 방전 시간 간격을 정한다. 히터 저항 에너자이징 데이터는 파이어링 셀의 한 행에 저장하고, 한 파이어 그룹이 동시에 저장된다.
파이어 그룹이 반복 선택되고 각각의 파이어 그룹에 대해 선충전 펄스가 파이어 펄스를 선행하기 때문에, 특정 파이어 그룹에 대한 선택 라인은 도 7a에 점선으로 도시된 바와 같이 조합된 제어 라인 SEL_W/PRE_X, SEL_X/PRE_Y, SEL_Y/PRE_Z, SEL_Z/PRE_Z를 형성하도록 이전의 인 시퀀스 파이어 그룹에 대한 선충전 라인에 접속될 수 있고, 조합된 선택/프리차지 신호는 조합된 제어 라인 각각에 대해 사용될 수 있다.
도 7b에는 특정 예를 위하여 도 7a의 어레이의 동작의 예시적 예의 타이밍 다이어그램이 도시되며, 여기서 특정 파이어 그룹에 대한 선택 제어 라인은 이전의 인 시퀀스 파이어링 그룹에 대한 프리차지 라인에 접속되고, 편의상 타이밍 트레이스는 타이밍 다이어그램으로 표시된 신호를 전송하는 행 도는 특정 제어 라인으로 표시된다. 파이어 그룹은 직렬로 선택되고, 파이어 그룹의 각각의 선택 기간 동안 선택된 파이어 그룹 중 단지 한 행만이 어드레스 제어 라인을 경유하여 어드레스 지정된다. 파이어 그룹 내에서, 행은 파이어 행 그룹 {예를 들면, (SEL_W, 행 W1), (SEL_X, 행 X1), (SEL_Y, 행 Y1), (SEL_Z, 행 Z1), (SEL_W, 행 W2), (SEL_X, 행 X2), (SEL_Y, 행 Y2), (SEL_Z, 행 Z2), 등}을 각각 선택할 때 동시에 한 행씩 직렬로 어드레스 지정된다. 각각의 파이어 그룹 선택 및 행 어드레스 지정으로, 데이터는 데이터 라인 ~D[15:0]에 병렬로 인가된다. 선택된 행에 대한 데이터는 Wn, Xn, Yn, Zn등으로 식별되고, 선택된 행에서의 데이터의 상태는 행 Wn[15:0], 행 Wn[15:0], 행 Xn[15:0], 행 Yn[15:0], 행 Zn[15:0]으로 라벨 붙여진 타이밍 트레이스로 표시된다. 상기 타이밍 트레이스는 또한 선택될 행의 다음 행의 선충전 상태로의 전이 주기를 빗금 영역으로 표시한다. 데이터가 특정 파이어 그룹에 있는 파이어링 셀의 선택된 행 또는 파이어 서브그룹의 다이내믹 메모리 요소에서 유효한 후, 파이어 펄스는 파이어 그룹에 인가된다.
상기 방식으로, 데이터는 샘플링 되고 선택된 파이어링 셀에 저장되며, 선택된 셀에 있는 구동 트랜지스터는 선택된 파이어링 셀에 있는 데이터가 유효한 후 시작하는 잉크 파이어링 펄스의 인가 전에 스위칭 된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 특정 파이어 그룹에 대한 각각의 파이어링 펄스는 인접 파이어 그룹의 파이어링 펄스로부터 사전 결정된 양만큼 시간상으로 시프트 되며, 이에 의해 상이한 파이어 그룹에 대한 파이어 펄스가 스태거 되고 오버랩 될 수 있다. 4 파이어링 그룹의 예시적 예에서, 시프트는 특정 파이어링 그룹에 대한 파이어 신호의 연속 펄스의 시작 에지 사이의 간격인 파이어링 사이클의 1/4일 수 있다. 도 7b에 더 도시된 바와 같이, 파이어링 데이터는 파이어링 셀의 이전의 인 시퀀스 행에 대한 파이어 펄스 간격 내에 있는 저장 시간 간격 동안 파이어링 셀의 선택된 행이 저장되고, 저장 시간 간격은 선택된 행에 대한 어드레스 제어 라인 및 선택 라인 위의 제어 신호로 표시된다.
도 7a의 동작에서, 어드레스 신호와 데이터 신호가 유효하고 선택 신호가 활성화되는 데이터 사이클은 도 7b에서 파이어 신호에서 빗금으로 도시된 바와 같이 파이어 신호와 오버랩 되어, 파이어링 셀의 원하는 상태가 0일 때(즉, 파이어링 되지 않음) 파이어링 펄스 상승 시간 동안 구동 트랜지스터의 게이트를 노로 능동적으로 보유하게 되며, 이는 클램프 트랜지스터의 필요성을 없앤다. 이는 다이내믹 메모리 노드의 기생 충전을 피하는 것을 보장하는 보다 확고한 기술이다.
도 7a의 파이어링 어레이는 도 6a의 파이어링 어레이와 비교할 때 필요로 하는 상호 접속부의 수를 36에 비해 33으로 개선한 것이다. 도 7a의 파이어링 셀(300)의 중요한 장점은 데이터 및 어드레스 신호가 더 이상 하이 전압 신호로 되는 것이 필요 없다는 것이다. 이것은 데이터 및 어드레스 신호가 패스 트랜지스터 대신 접지 기준 FET를 구동시킨다는 사실로 인한 것이다. 어드레스 및 데이터 신호는 프린트헤드 구동 전자 제품의 원가를 낮추는 표준 전압 로직 회로에서 전해질 수 있다.
도 8에는 프린터 시스템(600)의 단순화된 블록 다이어그램이 도시되고, 프린터 시스템(600)은 본 명세서에서 개시된 다이내믹 메모리 베이스 잉크 파이어링 어레이(611)를 사용하는 잉크젯 프린트헤드(609)를 구비하는 잉크젯 프린트 카트리지(607)를 포함한다. 프린터 시스템(601)은 어드레스 및/또는 선택 제어 신호와 데이터 신호를 파이어링 어레이(611)에 제공하는 제어 회로(601)를 포함하며, 히터 저항 에너자이징 파이어 신호를 프린트헤드에 제공하는 에너지 공급 회로(603)를 더 제어한다. 각각의 어드레스 신호는 파이어링 어레이(611)의 하나 이상의 행의 모든 파이어링 셀에 제공되고, 선택 제어 신호는 선택, 선충전 선택, 및/또는 방전 선택 신호를 포함하며, 이들 각각은 관련 파이어 그룹에서 모든 셀에 대해 포괄적이다.
상기 설명은 파이어링 셀의 각각의 히터 저항에 대한 파이어링 데이터를 각각 저장하는 다이내믹 메모리 베이스 파이어링 셀 회로를 포함하는 집적 회로 잉크젯 파이어링 어레이에 대한 설명이었고, 상기 파이어링 셀은 파이어링 데이터가 공유되도록 하여, 그에 의해 파이어링 셀의 이전의 인 시퀀스 서브그룹이 파이어링 되는 동안 파이어링 셀의 서브그룹에 대한 파이어링 데이터가 상기 서브그룹의 히터 저항의 파이어링 전에 로딩되고, 이것은 이어서 필요로 하는 외부 상호 접속부의 수를 감소시킨다. 본 발명에 따른 다이내믹 메모리 베이스 집적 회로 잉크젯 파이어링 어레이는 단일 트랜지스터 디멀티플렉싱 잉크 파이어링 셀로 구성되는 종래 기술의 파이어링 어레이를 구현하는데 사용되는 것과 실질적으로 유사한 NMOS 집적 회로를 사용하여 경제적으로 구현된다.
상기 설명이 본 발명의 특정 실시예에 대한 설명 및 예시이지만, 청구범위에서 한정된 바와 같이, 본 발명의 범위와 정신에서 벗어나지 않고서 당업자가 상기 특정 실시예에 대해 여러 가지 수정 및 변경을 할 수 있다.
이상에서 기술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각각의 파이어링 셀(firing cell) 내에 집적 다이내믹 메모리 회로(integrated dynamic memory circuitry)를 구비하는 박막 잉크젯 프린트헤드(thin film ink jet printheads)가 제공된다.

Claims (36)

  1. 열 잉크젯 프린트헤드용 집적 회로 파이어링 셀(An integrated circuit firing cell for a thermal ink jet printhead)에 있어서,
    잉크젯 히터 저항과,
    상기 히터 저항만을 위해 에너자이징 데이터(energizing data)를 수신하고 저장하는 다이내믹 메모리 요소를 구비하는 다이내믹 메모리 회로와,
    상기 에너자이징 데이터의 상태의 함수로서 상기 히터 저항에 에너자이징 에너지를 전달할 수 있게 하는 에너지 스위칭 회로
    를 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이내믹 메모리 요소는 메모리 커패시터를 포함하고, 상기 다이내믹 메모리 회로는 상기 에너자이징 데이터를 상기 메모리 커패시터에 전달하는 데이터 스위칭 회로를 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지 스위칭 회로는 FET를 포함하고, 상기 메모리 커패시터는 상기 FET의 게이트 커패시턴스를 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 스위칭 회로는 패스 트랜지스터를 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 스위칭 회로는 어드레스 트랜지스터와 선택 트랜지스터를 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 게이트 커패시턴스의 기생 충전을 방지하는 클램프 회로(clamp circuit)를 더 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 클램프 회로는 상기 FET의 드레인과 게이트 양단 간에 접속되는 집적 회로 파이어링 셀.
  8. 열 잉크젯 프린트헤드용 집적 회로 파이어링 어레이가
    파이어링 셀의 다수의 파이어 그룹으로 나누어지고 각각의 파이어 그룹이 파이어링 셀의 다수의 파이어 서브그룹을 구비하는 다수의 파이어링 셀과,
    상기 다수의 파이어링 셀에 접속되고, 상기 다수의 파이어링 셀에 에너자이징 데이터를 제공하는 다수의 데이터 라인━여기서, 상기 데이터 라인 각각은 다중 파이어 그룹에 있는 다중 서브그룹의 파이어링 셀에 에너자이징 데이터를 제공하고, 파이어 서브그룹의 상기 파이어링 셀 각각은 상기 데이터 라인 중 단지 한 라인에만 접속됨━과,
    상기 다수의 파이어링 셀에 접속되고 상기 다수의 파이어링 셀에 제어 정보를 제공하는 다수의 제어 라인━여기서, 파이어 서브그룹 내의 모든 파이어링 셀은 상기 제어 라인의 공통 서브셋에 접속되고, 상기 제어 라인은 상기 서브그룹내의 모든 파이어링 셀에 있는 에너자이징 데이터의 동시 저장을 허용함━과,
    상기 다수의 파이어링 셀에 접속되고 상기 다수의 파이어링 셀에 에너자이징 에너지를 공급하는 다수의 파이어 라인━여기서 파이어 그룹의 모든 파이어링 셀은 상기 파이어 라인 중 단지 한 라인에만 접속됨━
    을 포함하며,
    각각의 파이어링 셀이
    잉크젯 히터 저항과,
    상기 잉크젯 히터 저항만을 위해서 파이어링 셀에 전해진 에너자이징 데이터를 수신하고 저장하는 다이내믹 메모리 요소와,
    상기 파이어링 셀에 의해 수신된 제어 정보를 기반으로 하여 상기 다이내믹 메모리 요소에 상기 에너자이징 데이터를 선택적으로 전송하는 데이터 스위칭 회로와,
    상기 다이내믹 메모리 요소에 저장된 상기 에너자이징 데이터의 상태의 함수로서 상기 히터 저항에 상기 파이어링 셀에 의해 수신된 에너자이징 에너지를 전달할 수 있게 하는 에너지 스위칭 회로를 포함하는
    집적 회로 파이어링 어레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 라인은
    각각의 파이어 서브그룹에 있는 모든 파이어링 셀에 접속된 다수의 어드레스 라인과,
    각각의 파이어 그룹의 모든 파이어링 셀에 각각 접속되는 다수의 선택 라인
    을 포함하는 집적 회로 파이어링 어레이.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각각의 파이어링 셀은 단지 한 어드레스 라인에만 접속되는 집적 회로 파이어링 어레이.
  11. 제 9 항에 있어서,
    각각의 파이어링 셀은 다중 어드레스 라인에 접속되는 집적 회로 파이어링 어레이.
  12. 제 9 항에 있어서,
    선택 라인은 선택된 파이어 그룹의 모든 파이어링 셀에 사전 결정된 데이터 상태의 동시 저장을 허용하는 집적 회로 파이어링 어레이.
  13. 다수의 히터 저항과, 에너자이징 데이터를 저장하는 각각의 다이내믹 메모리 요소를 구비하고 상기 히터 저항 각각과 관련된 다수의 다이내믹 메모리 회로와, 상기 다수의 다이내믹 메모리 회로중 관련 회로에 저장된 에너자이징 데이터의 상태의 함수로서 상기 다수의 히터 저항중 관련된 저항에 에너지를 전달할 수 있게 하는 다수의 에너지 스위칭 회로━여기서 각각의 상기 다수의 다이내믹 메모리 회로는 관련 히터 저항만을 위해 에너자이징 데이터를 저장함━로 구성되는 다수의 파이어링 셀과,
    상기 다수의 다이내믹 메모리 회로에 에너자이징 데이터를 제공하고 상기 에너자이징 데이터를 저장하도록 상기 다이내믹 메모리 회로를 선택적으로 인에이블 시키는 제어 회로와,
    상기 에너지 스위칭 회로에 의해 인에이블 될 때 상기 히터 저항에 에너지를 선택적으로 전달하는 에너지 공급 회로
    를 포함하는 잉크젯 파이어링 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 다수의 파이어링 셀은 파이어링 셀의 파이어 그룹의 시퀀스로 저장되고, 각각의 파이어 그룹은 파이어링 셀의 다수의 서브셋을 구비하며,
    상기 제어 회로는 한 파이어 그룹에서 다이내믹 메모리 회로를 동시에, 각각의 파이어 그룹에서 한 파이어 서브그룹씩 연속하여, 연속적으로 인에이블 시켜, 각각의 파이어 서브그룹과 관련되는 데이터 저장 시간 간격 동안 에너자이징 데이터를 저장할 수 있게 하며,
    상기 에너지 공급 회로는 상기 파이어 그룹과 각각 관련된 파이어 시간 간격 동안 각각의 파이어 그룹 내에 있는 히터 저항에 에너지를 전달하고, 파이어 그룹에 대한 파이어 시간 간격은 에너자이징 데이터가 상기 파이어 그룹의 파이어 서브그룹의 다이내믹 메모리 요소에서 유효한 후 시작하는
    잉크젯 파이어링 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 파이어 서브그룹중 한 서브그룹에 대한 데이터 저장 시간이 상이한 파이어 그룹에 대한 파이어 시간 간격 내에 있는 잉크젯 파이어링 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 각각의 시간 간격은 스태거 되고 오버랩 되는 잉크젯 파이어링 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 다수의 파이어링 셀은 파이어링 셀의 파이어 그룹의 시퀀스로 배열되는 잉크젯 파이어링 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 각각의 파이어 시간 간격은 스태거 되고 오버랩 되는 잉크젯 파이어링 시스템.
  19. 열 잉크젯 프린트헤드용 집적 메모리 회로 파이어링 셀에 있어서,
    잉크젯 히터 저항과, 상기 히터 저항만을 위해 에너자이징 데이터를 수신하고 저장하는 용량성 메모리 요소━상기 에너자이징 데이터는 상기 용량성 메모리 요소가 충전되는가 방전되는가의 여부에 의해서 표시됨━와,
    상기 용량성 메모리 요소를 제어할 수 있게 선충전 하는 선충전 회로와, 상기 용량성 메모리 요소를 제어할 수 있게 방전하는 방전 회로와,
    상기 용량성 메모리 요소에 의해 저장된 상기 에너자이징 데이터의 상태의 함수로서 상기 히터 저항에 에너자이징 에너지를 전달할 수 있게 하는 에너지 스위칭 회로
    를 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 에너지 스위칭 회로는 FET를 포함하고, 상기 용량성 메모리 요소는 상기 FET의 게이트 커패시턴스를 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 방전 회로는
    병렬 접속된 다수의 방전 트랜지스터와,
    상기 방전 트랜지스터와 직렬 접속된 선택기 트랜지스터와,
    상기 게이트 트랜지스터 양단 간에 접속된 상기 다수의 방전 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터
    를 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 다수의 방전 트랜지스터중 적어도 하나 및 상기 선택 트랜지스터는, 상기 용량성 메모리가 방전될 때 상기 용량성 메모리 요소의 방전된 상태를 유지하도록 상기 히터 저항에 에너자이징 에너지를 전달하는 초기 부분 동안 전도상태로 되게 제어되는 집적 회로 파이어링 셀.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 게이트 커패시턴스의 기생 방전을 방지하는 클램프 회로를 더 포함하는 집적 회로 파이어링 셀.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 클램프 회로는 상기 FET의 드레인과 게이트 양단에 접속되는 집적 회로 파이어링 셀.
  25. 열 잉크젯 프린트헤드용 집적 회로 파이어링 어레이가
    다수의 파이어 그룹 나누어지고 각각의 파이어링 그룹이 파이어링 셀의 다수의 파이어 서브그룹을 구비하는 다수의 파이어링 셀과,
    상기 다수의 파이어링 셀에 에너자이징 데이터를 제공하는 다수의 데이터 라인━상기 데이터 라인 각각은 다중 파이어 그룹에 있는 다중 서브그룹의 파이어링 셀에 에너자이징 데이터를 제공하고 파이어 서브그룹의 상기 파이어링 셀 각각은 상기 데이터 라인에서만 에너자이징 데이터를 수신함━과,
    상기 다수의 파이어링 셀에 제어 정보를 제공하는 다수의 제어 라인━파이어 서브그룹 내에 있는 모든 파이어링 셀은 상기 서브그룹 내에 있는 모든 파이어링 셀에 있는 에너자이징 데이터의 동시 저장을 허용하는 상기 제어 라인의 명령 서브셋에 의해 제어됨━과,
    상기 다수의 파이어링 셀에 에너자이징 에너지를 공급하는 다수의 파이어 라인━파이어 그룹의 모든 파이어링 셀은 상기 파이어 라인중 한 라인에서만 에너자이징 에너지를 수신함━
    을 포함하며,
    각각의 파이어링 셀이
    잉크젯 히터 저항과,
    상기 히터 저항만을 위한 에너자이징 데이터를 수신하고 저장하는 용량성 메모리 요소━상기 에너자이징 데이터는 상기 용량성 메모리 요소가 충전되는가 방전되는가의 여부에 의해 표시됨━와,
    상기 파이어링 셀에 의해 수신된 제어 정보에 따라 상기 용량성 메모리 요소를 제어할 수 있게 선충전 하는 선충전 회로와,
    상기 파이어링 셀에 의해 수신된 제어 정보에 따라 상기 용량성 메모리 요소를 제어할 수 있게 방전시키는 방전 회로와,
    상기 용량성 메모리 요소에 저장된 상기 에너자이징 데이터의 함수로서 상기 파이어링 셀에 의해 수신된 에너자이징 에너지를 상기 히터 저항에 전달할 수 있게 하는 에너지 스위칭 회로를 포함하는 집적 회로 파이어링 어레이.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제어 라인은
    선충전 제어 정보를 상기 다수의 파이어링 셀에 제공하는 선충전 라인과,
    선택 제어 정보를 상기 다수의 파이어링 셀에 제공하는 선택 라인과,
    서브그룹 어드레스 정보를 상기 다수의 파이어링 셀에 제공하는 어드레스 라인
    을 포함하는 집적 회로 파이어링 어레이.
  27. 제 26 항에 있어서,
    파이어 그룹에 있는 모든 파이어링 셀은 상기 선충전 라인중 단 한 라인과, 상기 선택 라인중 단 한 라인에 접속되고,
    파이어 서브그룹에 있는 모든 파이어링 셀은 상기 어드레스 라인의 공통 서브셋에 접속되는 집적 회로 파이어링 어레이.
  28. 제 27 항에 있어서,
    파이어 그룹용 선택 라인은 상이한 파이어 그룹용 선충전 라인에 접속되는 집적 회로 파이어링 어레이.
  29. 다수의 히터 저항과, 상기 히터 저항중 각각의 저항과 관련되고 에너자이징 데이터를 저장하는 다수의 다이내믹 용량성 메모리 요소와, 상기 다수의 다이내믹 용량성 메모리 요소 중 각각의 요소를 제어할 수 있게 선충전 하는 다수의 선충전 회로와, 상기 다수의 다이내믹 용량성 메모리 요소 중 각각의 요소를 제어할 수 있게 방전시키는 다수의 방전 회로와, 상기 다수의 다이내믹 용량성 메모리 요소 중 각각의 요소와 관련하여 저장된 에너자이징 데이터의 상태의 함수로서 상기 다수의 히터 저항중 관련된 저항에 에너자이징 에너지를 전달할 수 있게 하는 다수의 에너지 스위칭 회로로 구성된 다수의 파이어링 셀━상기 다수의 다이내믹 용량성 메모리 ━요소 각각은 관련된 히터 저항만을 위하여 에너자이징 데이터를 저장하고 에너자이징 데이터는 다이내믹 용량성 메모리 요소가 충전되는가 방전되는가의 여부에 의해 표시됨━과,
    상기 선충전 회로와 상기 방전 회로의 선택적 제어에 의해, 상기 다수의 다이내믹 용량성 메모리 요소에 에너자이징 데이터를 제공하고 상기 에너자이징 데이터를 상기 다이내믹 용량성 메모리 요소에 제공하는 제어 회로와,
    상기 에너지 스위칭 회로에 의해 인에이블 될 때 상기 히터 저항에 에너지를 선택적으로 전달하는 에너지 공급 회로
    를 포함하는 잉크젯 파이어링 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 다수의 파이어링 셀은 파이어링 셀의 파이어링 그룹의 시퀀스로 배열되고 각각의 파이어링 그룹은 파이어링 셀의 다수의 서브그룹을 구비하며,
    상기 제어 회로는 데이터 저장 시간 간격 동안 상기 다수의 다이내믹 용량성 메모리 요소 모두에 에너자이징 데이터를 제공하고,
    상기 에너지 공급 회로는 상기 파이어 그룹과 각각 관련된 각각의 파이어 시간 간격 동안 각각의 파이어 그룹 내의 히터 저항에 에너지를 전달하며, 에너자이징 데이터가 상기 파이어 그룹의 파이어 서브그룹의 다이내믹 용량성 메모리 요소에서 유효한 후 파이어 그룹에 대한 파이어 시간 간격이 시작하며, 상기 각각의 파이어 시간 간격은 적시에 스태거링 되는 잉크 파이어링 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 파이어 서브그룹중 한 그룹에 대한 데이터 저장 시간 간격이 상이한 파이어 그룹에 대한 파이어 시간 간격 내에 있는 잉크 파이어링 시스템.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 각각의 파이어 시간 간격은 적시에 오버랩 되는 잉크 파이어링 시스템.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 다수의 잉크 파이어링 셀은 잉크 파이어링 셀의 파이어링 그룹의 시퀀스로 배열되고,
    상기 제어 회로는 한 파이어 그룹이 동시에 인에이블되어, 선충전 시간 간격동안 상기 한 파이어 그룹의 용량성 메모리 요소를 선충전하고, 상기 방전 시간 간격 동안 상기 한 파이어 그룹의 상기 용량성 메모리 요소 중 선택된 메모리 요소를 방전시키며, 파이어 그룹에 대한 방전 시간 간격이 상기 파이어 그룹에 대한 선충전 시간 간격을 뒤따르며,
    상기 에너지 공급 회로는 각각 상기 파이어 그룹과 관련된 파이어 시간 간격 동안 각각의 파이어 그룹 내의 히터 저항에 에너지를 전달하고, 파이어 그룹에 대한 파이어 시간 간격이 상기 그룹에 대한 방전 시간 간격을 뒤따르는 잉크젯 파이어링 시스템.
  34. 제 33 항에 있어서,
    파이어 그룹에 대한 방전 시간 간격은 다음 파이어 그룹이 용량성 메모리 요소를 선충전 하도록 인에이블 되도록 선충전 시간 간격과 동시에 발생하는 잉크젯 파이어링 시스템.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 파이어 그룹중 한 그룹에 대한 파이어 시간 간격은 상이한 파이어 그룹에 대한 파이어 시간 간격과 오버랩 하는 잉크젯 파이어링 시스템.
  36. 제 33 항에 있어서,
    파이어 그룹에 대한 파이어 시간 간격은 상기 파이어 그룹에 대한 방전 시간 간격과 오버랩 하는 잉크젯 파이어링 시스템.
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