KR20050006225A - 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법 - Google Patents

액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 액체 토출 기구를 그룹화하여 복수의 블록으로 분할하고, 그룹화된 액체 토출 기구를 동시 병렬적으로 분할 구동할 때의 제어 신호선을 삭감할 수 있는 구동 회로를 구비한 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 이 구동 회로에 의한 액체 토출 방법에 관한 것이다. 이 구동 회로(19)는 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 발생 회로[페이즈 카운터(30), 디코더(31)]와, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로(32)를 구비한 것이다.

Description

액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법{LIQUID EJECTION HEAD, LIQUID EJECTOR AND METHOD FOR EJECTING LIQUID}
종래의 액체 토출 장치, 예를 들어 잉크젯 방식의 프린터에 있어서는 기록 매체로서의 용지와 액체 토출 기구로서의 잉크 토출 기구를 상대적으로 일정 방향으로 이동시키면서, 이 이동 방향과 대략 직교하는 방향으로 차례로 배치한 잉크 토출 기구의 노즐로부터 선택적으로 액체인 잉크를 토출시켜 용지에 잉크 액적을 토출하여 원하는 화상을 형성하고, 문자 등을 인쇄하도록 되어 있었다.
그리고, 상기 프린터의 프린터 헤드는 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 차례로 배치되어 잉크를 토출하는 노즐을 갖는 복수의 잉크 토출 기구와, 이들 복수의 잉크 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 각 블록을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고 각노즐로부터 잉크를 토출시키는 구동 회로를 갖는 헤드 칩을 구비하여 구성되어 있었다.
이러한 프린터 헤드의 헤드 칩의 분할 구동은, 매트릭스 구동이라 불리는 제어 방식으로 제어되어 있었다. 이 방식에서는, 하나의 헤드 칩이 갖는 전체 노즐을 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 분할된 블록마다 동시 병렬적으로 분할 구동하여 각 노즐로부터 잉크를 토출시킨다. 이 경우에는, 전체 노즐 수를 그룹화된 소정 개수의 노즐로 나눈 수의 구동 데이터선이 필요해지는 동시에, 각 블록 내의 소정 개수의 노즐과 동일 수의 페이즈 신호의 신호선이 필요해지는 것이었다. 이러한 매트릭스 구동에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 제5,604,519호 명세서에 기재된 것이 있다.
또한, 미국 특허 제5,006,864호 명세서에는, 각 블록 내의 소정 개수의 노즐로 이송하는 페이즈 신호를 직렬ㆍ병렬 변환하여 전송하는 방식의 것이 기재되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 프린터 헤드의 헤드 칩의 분할 구동에 있어서는, 제1 종래예인 매트릭스 구동이라 불리는 방식에서는, 예를 들어 1 헤드 칩에서 336개의 노즐을 갖고, 64개씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할한 경우, 구동 데이터선의 수는 336 ÷ 64 = 5.25가 되므로, 최저 6개가 된다. 그리고, 페이즈 신호의 신호선은 64개이므로, 분할 구동의 제어 신호선의 수는 1 헤드 칩에서 합계 70개가 되는 것이었다. 따라서, 개개의 헤드 칩 내부의 제어 신호선의 수가 많아져 헤드 칩 내부의 배선이나 본딩이 어렵고, 또한 칩이 대형화되는 것이었다.
이것이, 복수의 헤드 칩으로 구성되는 프린터 헤드, 예를 들어 라인 헤드 프린터의 프린터 헤드인 경우는, 예를 들어 64개의 헤드 칩을 갖는다고 하면 구동 데이터선의 수가 6 × 64 = 384개가 되고, 페이즈 신호의 신호선은 64개이므로, 분할 구동의 제어 신호선의 수는 전체로 448개가 되는 것이었다. 따라서, 복수의 헤드 칩으로 구성되는 프린터 헤드 전체에 대한 제어 신호선의 수가 증대되어 프린터 헤드에 있어서의 배선 스페이스가 많아지고, 또한 프린터 헤드 자체도 대형화되는 것이었다.
또한, 제2 종래예인 페이즈 신호를 직렬ㆍ병렬 변환하여 전송하는 방식의 것에서는, 각 그룹 내의 소정 개수의 노즐과 동일 수의 페이즈 신호의 신호선이 필요해지고, 복수 블록으로 분할할 때 소정 개수의 노즐 수가 증가된 경우에는, 개개의 헤드 칩 내부의 제어 신호선의 수가 많아져 헤드 칩 내부의 배선이나 본딩이 어렵고, 또한 칩이 대형화되는 것이었다.
그래서, 본 발명은 이러한 문제점에 대처하여, 헤드 칩의 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 각 블록을 동시 병렬적으로 분할 구동하는 제어에 있어서, 각 블록에 대한 제어 신호선을 삭감하고자 하는 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기록 매체에 대해, 노즐로부터 액체를 토출하는 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법에 관한 것이다. 자세하게는, 헤드 칩의 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 각 블록을 동시 배열적으로 분할 구동하는 제어에 있어서, 각 블록에 대한 제어 신호선을 삭감하고자 하는 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 프린터의 실시 형태를 도시하는 사시 설명도이다.
도2는 본 발명에 따른 프린터 헤드의 실시 형태를 도시하는 분해 사시 설명도이다.
도3은 상기 프린터 헤드에 조립할 수 있는 헤드 칩을 주변 구성과 같이 도시하는 단면 설명도이다.
도4는 도2 및 도3에 도시한 프린터 헤드의 구동 회로를 나타내는 블록도이다.
도5는 프린터 헤드의 잉크 토출 기구(구동 트랜지스터 및 히터)로 이송되는 구동 신호 및 동작을 설명하는 블록도이다.
도6은 본 발명에 따른 프린터 헤드의 다른 실시 형태를 도시하는 개략 설명도이다.
도7의 (a) 내지 도7의 (d)는 도6에 도시한 다른 실시 형태에 의한 프린터 헤드에 있어서의 데이터의 다중 전송을 설명하는 타이밍선도이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액체 토출 헤드는 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 차례로 배치되고, 액체를 토출하는 노즐을 갖는 복수의액체 토출 기구와, 이들 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 복수 블록으로 분할된 것을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고 각 노즐로부터 액체를 토출시키는 구동 회로를 갖는 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드이며, 상기 헤드 칩의 구동 회로는 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 발생 회로와, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로를 구비한 것이다.
이러한 구성에 의해, 헤드 칩의 구동 회로에 구비된 페이즈 발생 회로에 의해, 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하고, 직렬ㆍ병렬 변환 회로에 의해 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송한다. 이에 의해, 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드에 있어서, 헤드 칩의 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고 동시 병렬적으로 분할 구동하는 것이 가능하다.
또한, 다른 발명에 의한 액체 토출 헤드는 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 차례로 배치되어 액체를 토출하는 노즐을 갖는 복수의 액체 토출 기구와, 이들 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 복수 블록으로 분할된 것을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고 각 노즐로부터 액체를 토출시키는 구동 회로를 갖는 복수의 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드이며, 상기 각 헤드 칩의 구동 회로는 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하여 제어하는 페이즈 발생 회로와, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로를 구비하고, 상기 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 각 헤드 칩으로 이송하는 데이터선을, 소정의 복수개의 헤드 칩마다 1개 공통 접속하여 데이터를 다중 전송하도록 한 것이다.
이러한 구성에 의해, 각 헤드 칩의 구동 회로에 구비된 페이즈 발생 회로에 의해, 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하여 제어하고, 직렬ㆍ병렬 변환 회로에 의해 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하고, 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 각 헤드 칩으로 이송하는 데이터선을, 소정의 복수개의 헤드 칩마다 1개 공통 접속하여 데이터를 다중 전송한다. 이에 의해, 복수의 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드에 있어서, 헤드 칩의 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고 동시 병렬적으로 분할 구동할 수 있어 복수의 헤드 칩으로 이송하는 데이터선을 정수분의 1로 할 수 있다.
그리고, 상기 두개의 발명에 있어서 상기 페이즈 발생 회로는, 분할 구동을 위한 페이즈 리셋 신호와 페이즈 클럭의 2개의 신호를 입력하여 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 카운터와, 이 페이즈 카운터로부터의 페이즈 신호를 입력하여 복호화하는 디코더를 포함하고, 상기 직렬ㆍ병렬 변환 회로는 분할 구동을 위한 구동 데이터와 데이터 전송 클럭의 2개의 신호를 입력하여 데이터를 병렬 변환하고 직렬 전송하는 것으로 한 것이다. 이에 의해, 헤드 칩의 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고 동시 병렬적으로 분할 구동하는 제어에있어서, 제어 신호선을 삭감한다.
또한, 상기 디코더는 복수의 액체 토출 기구의 각 노즐에 대해 1 : 1로 설치되어 있는 것이다. 이에 의해, 그룹화하여 복수 블록으로 분할된 액체 토출 기구의 수가 많아져도, 상기 디코더에 접속하는 신호선은 페이즈 카운터로부터의 출력 신호의 수만큼 삭감할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 액체 토출 장치는 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 차례로 배치되어 액체를 토출하는 노즐을 갖는 복수의 액체 토출 기구와, 이들 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 복수 블록으로 분할된 것을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고 각 노즐로부터 액체를 토출시키는 구동 회로를 갖는 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드를 구비하고, 상기 액체 토출 기구의 노즐로부터 기록 매체 상에 액적을 토출하는 액체 토출 장치이며, 상기 헤드 칩의 구동 회로는 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 발생 회로와, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로를 구비한 것이다.
이러한 구성에 의해, 헤드 칩의 구동 회로에 구비된 페이즈 발생 회로에 의해, 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하고, 직렬ㆍ병렬 변환 회로에 의해 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송한다. 이에 의해, 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드를 구비하는 액체 토출 장치에 있어서, 헤드 칩의 복수의 액체 토출 기구를 소정개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고 동시 병렬적으로 분할 구동할 수 있다.
또한, 다른 발명에 의한 액체 토출 장치는 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 차례로 배치되어 액체를 토출하는 노즐을 갖는 복수의 액체 토출 기구와, 이들 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 복수 블록으로 분할된 것을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고 각 노즐로부터 액체를 토출시키는 구동 회로를 갖는 복수의 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드를 구비하고, 상기 액체 토출 기구의 노즐로부터 기록 매체 상에 액적을 토출하는 액체 토출 장치이며, 상기 각 헤드 칩의 구동 회로는 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하여 제어하는 페이즈 발생 회로와, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로를 구비하고, 상기 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 각 헤드 칩으로 이송하는 데이터선을, 소정의 복수개의 헤드 칩마다 1개 공통 접속하여 데이터를 다중 전송하도록 한 것이다.
이러한 구성에 의해, 각 헤드 칩의 구동 회로에 구비된 페이즈 발생 회로에 의해, 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하여 제어하고, 직렬ㆍ병렬 변환 회로에 의해 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하고, 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 각 헤드 칩으로 이송하는 데이터선을, 소정의 복수개의 헤드 칩마다 1개 공통 접속하여 데이터를 다중 전송한다. 이에 의해, 복수의 헤드 칩을구비한 액체 토출 헤드를 구비하는 액체 토출 장치에 있어서, 헤드 칩의 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고 동시 병렬적으로 분할 구동할 수 있어, 복수의 헤드 칩으로 이송하는 데이터선을 정수분의 1로 할 수 있다.
그리고, 상기 2개의 발명에 있어서, 상기 페이즈 발생 회로는 분할 구동을 위한 페이즈 리셋 신호와 페이즈 클럭의 2개의 신호를 입력하여 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 카운터와, 이 페이즈 카운터로부터의 페이즈 신호를 입력하여 복호화하는 디코더를 포함하고, 상기 직렬ㆍ병렬 변환 회로는 분할 구동을 위한 구동 데이터와 데이터 전송 클럭의 2개의 신호를 입력하여 데이터를 병렬 변환하고 직렬 전송하는 것으로 한 것이다. 이에 의해, 헤드 칩의 복수의 잉크 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고 동시 병렬적으로 분할 구동하는 제어에 있어서, 제어 신호선을 삭감한다.
또한, 상기 디코더는 복수의 액체 토출 기구의 각 노즐에 대해 1 : 1로 설치되어 있는 것이다. 이에 의해, 그룹화하여 복수 블록으로 분할된 액체 토출 기구의 수가 많아져도, 상기 디코더에 접속하는 신호선은 페이즈 카운터로부터의 출력 신호의 수만큼 삭감할 수 있다.
본 발명을 보다 상세하게 서술하기 위해, 첨부의 도면에 따라서 이를 설명한다.
이하의 실시예에서는, 액체 토출 장치로서 잉크젯 방식의 프린터를 예로서 이용하여 설명하고 있다. 따라서, 이하의 실시예에 있어서, 액체 토출 장치가 토출하는 액체는 잉크가 된다.
도1은, 본 발명에 따른 액체 토출 장치의 예인 프린터의 실시 형태를 도시하는 사시 설명도이다. 이 프린터(1)는, 예를 들어 노즐로부터 기록 매체 상에 화상 형성을 위해, 액체로서의 잉크를 토출하는 잉크젯 방식의 라인 헤드 프린터이다. 프린터(1)는 전체가 직방체 형상의 케이싱(2) 내에 수납되어 있다. 그리고, 프린터(1)에 있어서는, 용지(3)를 수납한 용지 트레이(4)를 이 케이싱(2)의 정방면으로 형성된 트레이 출입구로부터 장착함으로써 상기 용지(3)를 급지할 수 있게 되어 있다.
상기 용지 트레이(4)가 상술한 트레이 출입구로부터 프린터(1)에 장착되면, 소정의 기구에 의해 용지(3)가 급지 롤러(5)에 압박되고, 이 급지 롤러(5)의 회전에 의해 상기 용지(3)가 화살표 A에 나타낸 바와 같이 용지 트레이(4)로부터 배면측을 향해 송출되게 되어 있다. 이 용지(3)가 송출되는 측에는 반전 롤러(6)가 배치되어 있고, 이 반전 롤러(6)의 회전에 의해 용지(3)의 이송 방향이 화살표 B에 나타낸 바와 같이 정방면 방향으로 절환된다.
이와 같이 하여 용지 이송 방향이 절환된 용지(3)는, 용지 트레이(4)의 상방을 가로지르도록 박차 롤러(7) 등에 의해 반송되고, 정방면측에 배치된 용지의 배출구로부터 화살표 C에 나타낸 바와 같이 배출된다.
상기 박차 롤러(7)로부터 용지의 배출구까지의 사이에, 헤드 카트리지(10)가 화살표 D에 나타낸 바와 같이 장착되어 교환 가능하게 배치된다. 이 헤드 카트리지(10)는 각각 옐로우, 마젠타, 시안, 흑색의 라인 헤드를 나열하여 이루어지고, 본 발명에 있어서의 액체 토출 헤드인 프린터 헤드(11)가 상자형 형상의 홀더(12)의 하부면측에 배치되고, 이 홀더(12)에 차례로 옐로우, 마젠타, 시안, 흑색의 잉크 카트리지(Y, M, C, K)를 배치하여 구성되어 있다. 이에 의해, 프린터(1)는 이들 각 색의 잉크 액적을 대응하는 라인 헤드로부터 용지(3)로 토출하여 화상 등을 인쇄할 수 있게 되어 있다.
상기 프린터 헤드(11)는 도2에 도시한 바와 같이, 예를 들어 탄소계 수지에 의한 시트재에 노즐 등을 형성하여 오리피스 플레이트(13)가 작성되고, 이 오리피스 플레이트(13)가 도시 생략의 프레임으로 보유 지지되고, 마찬가지의 탄소계 수지에 의한 소정 형상의 드라이 필름(14)이 상기 오리피스 플레이트(13) 상에 배치되고, 그 후 복수의 헤드 칩(15)이 차례로 배치된다. 이 헤드 칩(15)이 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 흑색(K)의 인쇄에 대응하도록, 각각 도1에 도시한 용지(3)를 가로지르는 방향으로 4열로 배치되어, 예를 들어 합계 64개의 헤드 칩(15)을 구비한 라인 헤드가 구성된다.
그 후, 상기 헤드 칩(15)측의 면에 요철의 가공이 실시되고, 또한 도1에 도시한 잉크 카트리지(Y, M, C, K) 사이에서 잉크의 유로가 형성된 금속 판재(16)가 배치된 후, 각 헤드 칩(15)이 접속되어 프린터 헤드(11)가 구성된다.
도3은, 이와 같이 하여 프린터 헤드(11)에 조립되는 헤드 칩(15)을 주변 구성과 함께 도시하는 단면 설명도이다. 헤드 칩(15)은 집적 회로 기술에 의해 실리콘 기판(반도체 기판)(17)을 가공하여 형성되고, 이 실리콘 기판(17) 상에 잉크를 가열하는 히터(18)가 차례로 나열하여 배치되고, 또한 이들 히터(18)를 구동하는 구동 회로(19)가 형성되어 있다.
상기 각 히터(18)의 상방에, 단면 원형에 개구된 노즐(20)이 위치하도록 오리피스 플레이트(13)가 보유 지지되고, 또한 드라이 필름(14)에 의해 각 히터(18)의 격벽 등이 형성되고, 이에 의해 각 히터(18)의 부위에 각각 잉크 액실(21)이 형성되고, 상기 오리피스 플레이트(13)로 형성된 노즐(20)로부터 서멀 잉크젯 방식으로 잉크 액적이 토출되도록 된다.
이러한 헤드 칩(15)에 있어서는, 상기 히터(18)가 실리콘 기판(17)의 일측변부 근방에 배치되고, 드라이 필름(14)은 상기 히터(18)가 배치된 일측변부 측에 있어서 잉크 액실(21)이 노출되도록 빗살형으로 격벽이 작성되어 있다. 이 잉크 액실(21)이 노출되는 측으로부터 잉크 카트리지(Y, M, C, K)(도1 참조)의 잉크를 유도하도록, 금속 판재(16) 및 드라이 필름(14)에 의해 잉크 유로(22)가 형성된다. 이에 의해, 헤드 칩(15)의 길이 방향의 일측변부 측으로부터 각 히터(18)의 잉크 액실(21)에 잉크를 유도하게 되어 있다.
또, 상기 헤드 칩(15)은 히터(18)를 배치한 일측변부 측과는 반대측으로 패드(23)가 형성되고, 이 패드(23)에 가요성 배선 기판(24)을 접속하여 구동되도록 되어 있다. 이들에 의해, 이 프린터 헤드(11)는 잉크 액적을 튀어나오게 하는 잉크 토출 기구가 히터(18)와 잉크 액실(21)과 노즐(20)에 의해 구성되고, 이 잉크 토출 기구의 일부인 히터(18)를 차례로 배열하여 헤드 칩(15)이 구성되어 있다.
도4는 도2 및 도3에 도시한 프린터 헤드(11)의 구동 회로(19)를 도시하는 블록도이다. 이 구동 회로(19)는, 도3에 도시한 헤드 칩(15)에 있어서 실리콘 기판(17) 상에 차례로 배치되어 잉크를 토출하는 노즐(20)을 갖는 복수의 잉크 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 복수 블록으로 분할된 것을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고, 각 노즐(20)로부터 잉크를 토출시키는 것이다.
우선, 도4에 있어서, 1개의 헤드 칩(15)이 예를 들어 336개의 노즐(20)을 갖고 있다고 하면, 히터(18)가 H1 내지 H336까지의 336개 있고, 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(예를 들어 전계 효과형 트랜지스터로 이루어짐)가 T1 내지 T336까지의 336개 있다.
그리고, 이들을 분할 구동하기 위해, 64개씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할되어 있다. 이 경우에는, 336개를 64로는 나누어 떨어지지 않기 때문에, 제1 블록(BL1)과, 제7 블록(BL7)은 8개씩으로 하고, 제2 블록(BL2) 내지 제6 블록(BL6)은 64개씩으로 하여, 전부 7 블록으로 분할하고 있다.
그리고, 도4에 도시한 구동 회로(19)는 페이즈 발생 회로(30, 31)와, 직렬ㆍ병렬 변환 회로(32)를 구비하고 있다. 상기 페이즈 발생 회로는 상기 그룹화된 잉크 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하는 것으로, 페이즈 카운터(30)와, 디코더(31)를 포함하여 이루어진다.
페이즈 카운터(30)는 상기 7 블록으로 분할된 히터(H1 내지 H336) 및 구동 트랜지스터(T1 내지 T336)의 분할 구동을 위한 페이즈 리셋 신호(P-RST)와 페이즈 클럭(P-CK)의 2개의 신호를 입력하여 페이즈 신호를 생성하는 것이다. 페이즈 카운터(30)는 1 블록 64개에 대응하여 6 비트의 카운터로 이루어진다. 그리고, 페이즈 카운터(30)는 페이즈 리셋 신호(P-RST)의 입력에 의해 카운터치가 0가 되고, 페이즈 클럭(P-CK)의 클럭이 입력될 때마다 1씩 카운트 업하여, 6개의 페이즈 신호를 출력하도록 되어 있다.
그리고, 디코더(31)는 상기 페이즈 카운터(30)로부터의 페이즈 신호를 입력하여 복호화하는 것으로, 복수의 잉크 토출 기구의 각 노즐(2O), 즉 히터(HI 내지H336) 및 구동 트랜지스터(T1 내지 T336)에 대해 1 : 1로 설치되고, 부호 31a 내지 31n에 나타낸 바와 같이 예를 들어 336개 설치되어 있다.
또한, 상기 직렬ㆍ병렬 변환 회로(32)는 상기 그룹화된 잉크 토출 기구, 즉 히터(H1 내지 H336) 및 구동 트랜지스터(T1 내지 T336)를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 것으로, 분할 구동을 위한 구동 데이터(DA)와 데이터 전송 클럭(D-CK)의 2개의 신호를 입력하여 데이터를 병렬 변환하고 직렬 전송하도록 되어 있고, 예를 들어 직렬 접속과 병렬 접속의 D 플립플롭을 조합시켜 이루어진다. 이 경우, 상기 페이즈 카운터(30)에 있어서의 페이즈가 진행하는 방법과, 직렬ㆍ병렬 변환 회로(32)에 있어서의 구동 데이터(DA)의 래치 타이밍은 동기하기 때문에, 그 데이터 래치 신호는 페이즈 카운터(30)로부터의 래치 이네이블 신호를 입력하여 직렬ㆍ병렬 변환 회로(32)의 내부에서 발생시키고 있다. 그리고, 도4의 실시 형태에서는 잉크 토출 기구가 7 블록으로 분할되어 있기 때문에, 이 직렬ㆍ병렬 변환 회로(32)로부터의 병렬 출력은 7 피트가 된다.
그리고, 상기 디코더(31a 내지 31n)로 복호화된 페이즈 신호는, 각 구동 트랜지스터(T1 내지 T336)에 접속된 앤드 회로(33a 내지 33n)를 통해, 히터(H1 내지 H336)로 이송되도록 되어 있다.
이 경우의 상기 구동 트랜지스터(T1 내지 T336) 및 히터(H1 내지 H336)로 이송되는 구동 신호에 대해, 도5를 참조하여 설명한다. 우선, 직렬ㆍ병렬 변환 회로(32)로부터 직렬 전송된 구동 데이터(DA)가「H(하이)」이면 선택기(34)로「EN-ON(이네이블 온)」을 선택하고,「L(로우)」이면「EN-OFF(이네이블 오프)」를 선택하여앤드 회로(33)로 이송한다. 또한, 디코더(31)로 복호화된 64 페이즈 중 1 페이즈만 액티브로 한「페이즈 신호」를 앤드 회로(33)로 이송한다. 이「페이즈 신호」와, 「EN-ON 또는 EN-OFF의 신호」와「XEN(칩 선택기) 신호」의 정론리를 상기 앤드 회로(33)로 취하고, 전부가「H」일 때에만 상기의 구동 트랜지스터(T1 내지 T336)가 온이 되고, 그에 접속된 히터(H1 내지 H336)에 통전된다. 그리고, 노즐(20)로부터 잉크가 토출된다.
이와 같이 하여, 각 페이즈마다 그 페이즈로 구동되는 데이터를 구동 트랜지스터(T1 내지 T336) 및 히터(H1 내지 H336)로 전송하고, 전체 노즐(20)이 구동되어 기록 매체 상에 잉크 액적을 토출하여 화상 형성이 행해진다. 또, 도4에 있어서 헤드 칩(15)의 단자부에 첨부된 부호(VH)는 히터 구동 전원을 나타내고, 부호 GND는 접지 단자를 나타내고 있다.
이러한 구동 회로(19)의 구성에 의해, 각 블록의 잉크 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 카운터(30)에 입력하는 신호는, 페이즈 리셋 신호(P-RST)와 페이즈(P-CK)의 2개의 신호선만으로 좋다. 이 점, 종래는 전술한 바와 같이 1 블록 내의 노즐 수분, 즉 64개의 페이즈 신호선이 필요하였다. 또한, 그룹화하여 복수 블록으로 분할된 잉크 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로(32)에 입력하는 신호는, 구동 데이터(DA)와 데이터 전송 클럭(D-CK)의 2개의 신호선만으로 좋다. 이 점, 종래는 전술한 바와 같이 전체 노즐을 복수 블록으로 분할한 그 블록 수분, 즉 6 내지 7개의 데이터선이 필요하였다.
따라서, 각 블록의 잉크 토출 기구를 분할 구동하기 위한 신호선은, 예를 들어 종래의 70개로부터 본 발명에서는 4개로 대폭 삭감할 수 있다.
또한, 도4에 도시한 헤드 칩(15) 내에 있어서, 복수의 잉크 토출 기구의 각 노즐, 즉 히터(H1 내지 H336) 및 구동 트랜지스터(T1 내지 T336)마다 디코더(31a 내지 31n)를 1 : 1로 구비하고, 페이즈 카운터(30)로부터 출력되는 페이즈 신호를 상기 각 디코더(31a 내지 31n)로 복호화하고 있기 때문에, 상기 페이즈 카운터(30)로부터 각 디코더(31)로 이송하는 분할 구동의 페이즈 신호는, 1 블록 내의 노즐 수분(64개), 예를 들어 6 비트 출력이 되어 6개의 페이즈 신호로 좋다. 따라서, 종래는 1 블록에 대해 64개의 신호선이 필요하였지만, 도4에 도시한 실시 형태에서는 예를 들어 6개의 신호선에 삭감할 수 있다. 이 점으로부터, 헤드 칩 내의 배선 레이아웃이 용이해지는 동시에, 상기 헤드 칩을 소형화할 수 있다.
도6은, 본 발명에 따른 프린터 헤드(11)의 다른 실시 형태를 도시하는 개략 설명도이다. 본 실시 형태는, 예를 들어 64개의 헤드 칩을 갖는 라인 헤드에 있어서, 잉크 토출 기구를 분할 구동하기 위한 구동 데이터를 각 헤드 칩으로 이송하는 데이터선을, 소정의 복수개의 헤드 칩마다 1개 공통 접속하여 데이터를 다중 전송하도록 한 것이다.
즉, 도6에 도시한 바와 같이, 전체로 64개의 헤드 칩(151내지 1564)이 있다고 하고, 이들을 예를 들어 2개씩을 1 세트로 하여 제1 헤드 칩(151)과 제2 헤드 칩(152)에 대해 1개의 구동 데이터(DA)의 데이터선을 공통 접속하고, 제3 헤드 칩(153)과 제4 헤드 칩(154)에 대해 1개의 데이터선을 공통 접속하고, … 제63 헤드 칩(1563)과 제64 헤드 칩(1564)에 대해 1개의 데이터선을 공통 접속하여, 합계 32개의 데이터선에 의해 각 세트의 2개의 헤드 칩에 대해 구동 데이터(DA)를 다중 전송하는 것이다. 이 경우, 다른 신호선인 페이즈 리셋 신호(P-RST)와, 페이즈 클럭(P-CK)과, 데이터 전송 클럭(D-CK)의 3개의 신호선은, 각 헤드 칩(151내지 1564)에 대해 병렬로 접속된다.
그리고, 도6에 도시한 바와 같은 데이터선의 접속에 의한 데이터의 다중 전송은, 도7의 (a) 내지 도7의 (d)에 나타낸 타이밍선도와 같이 제어된다. 즉, 예를 들어 2개 1 세트의 헤드 칩(15)에 대해, 한 쪽의 헤드 칩(15)의 칩(ID)을「1」이라 하고, 다른 쪽의 헤드 칩(15)의 칩(ID)을「0」이라 하고, 이 칩(ID)(1 비트)에 의해 어느 데이터를 수신하는지를 정하고 있다. 예를 들어, 칩 내부에서 2 종류의 래치 신호를 발생시키고 있고, 각각 7개씩의 데이터를 수신해 두고, 상기 칩(ID)에 의해 도7의 (d)에 나타낸 전반으로 래치한 7개의 데이터(D0 내지 D6)를 유효하게 하거나, 후반에서 래치한 7개의 데이터(D0 내지 D6)를 유효하게 하는지를 결정하고 있다. 이에 의해, 1개의 데이터선으로 2개의 헤드 칩(15)에 대해 구동 데이터(DA)를 다중 전송할 수 있다.
이러한 데이터선의 접속에 의해, 프린터 헤드(11)의 전체로 예를 들어 64개의 헤드 칩(15)을 갖는 경우, 64개의 데이터선을 필요로 하는 데 반해, 본 발명으로서는 예를 들어 1/2의 32개로 삭감할 수 있다. 다른 신호선을 넣은 전체의 제어신호선의 수도 35개로 적게 할 수 있다. 따라서, 프린터 헤드(11)에 대한 배선 스페이스가 적어지고, 또한 프린터 헤드 자체도 소형화할 수 있다.
또, 도6에 있어서는, 헤드 칩(15)의 2개씩을 1 세트로서 1개의 데이터선을 공통 접속하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 3개 이상의 헤드 칩(15)을 1 세트로서 1개의 데이터선을 공통 접속해도 된다. 이 경우에는, 데이터선의 수를1/3, 1/4 등의 정수분의 1로서 더욱 삭감할 수 있다. 이 경우, 적절하게 데이터 전송 클럭(D-CK)의 주파수를 높게 해야 한다.
이상의 설명에 있어서는, 프린터 헤드(11)는 복수의 헤드 칩(15)을 구비한 것으로 하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 1개의 헤드 칩(15)을 구비한 프린터 헤드(11)로서도 좋다. 이 경우에는, 도6 및 도7의 (a) 내지 도7의 (d)에 나타낸 다른 실시 형태는 적용되지 않는다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하여 왔지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들어, 상술한 예에서는, 본 발명을 서멀 방식의 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법에 적용한 예를 들어 설명을 하였지만, 이에 한정되는 일은 없고 액적의 토출을 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자이면 어떠한 것에도 적용할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는 본 발명을 프린터에 적용한 예를 들어 설명을 하였지만, 물론 FAX, 복사기 등의 화상 형성 장치, 화상 형성 방법에 적용하는 것도 가능하고, 또는 상술한 바와 같은 화상 형성 장치 등에 한정되는 일 없이, 여러 가지의 액체 토출 장치에 적용할 수 있다. 예를 들어, 생체 시료를 검출하기 위한 DNA함유 용액을 토출하는 장치나 프린트 기판에 배선 패턴, 문자, 레지스트 패턴 등을 형성하는 프린트 기판 제조 장치에 적용하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 도면을 참조하여 설명한 상술의 실시예로 한정되는 것이 아니라, 첨부한 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 여러 가지 변경, 치환 또는 그 동등한 것을 행할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.
본 발명에 관한 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법은, 헤드 칩의 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고 동시 배열적으로 분할 구동할 수 있다. 그리고, 상기 헤드 칩을 분할 구동하는 제어에 있어서, 제어 신호선을 삭감할 수 있다. 또한, 액체 토출 헤드에 대한 배선 스페이스가 적어지고, 또한 액체 토출 헤드 자체도 소형화할 수 있다.

Claims (10)

  1. 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 차례로 배치되어 액체를 토출하는 노즐을 갖는 복수의 액체 토출 기구와, 이들 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 복수 블록으로 분할된 것을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고 각 노즐로부터 액체를 토출시키는 구동 회로를 갖는 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드이며,
    상기 헤드 칩의 구동 회로는 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 발생 회로와, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  2. 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 차례로 배치되어 액체를 토출하는 노즐을 갖는 복수의 액체 토출 기구와, 이들 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 복수 블록으로 분할된 것을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고 각 노즐로부터 액체를 토출시키는 구동 회로를 갖는 복수의 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드이며,
    상기 각 헤드 칩의 구동 회로는 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하여 제어하는 페이즈 발생 회로와, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로를 구비하고,
    상기 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 각 헤드 칩으로 이송하는 데이터선을, 소정의 복수개의 헤드 칩마다 1개 공통 접속하여 데이터를 다중 전송하도록 한 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 페이즈 발생 회로는 분할 구동을 위한 페이즈 리셋 신호와 페이즈 클럭의 2개의 신호를 입력하여 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 카운터와, 이 페이즈 카운터로부터의 페이즈 신호를 입력하여 복호화하는 디코더를 포함하고,
    상기 직렬ㆍ병렬 변환 회로는, 분할 구동을 위한 구동 데이터와 데이터 전송 클럭의 2개의 신호를 입력하여 데이터를 병렬 변환하고 직렬 전송하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 디코더는 복수의 액체 토출 기구의 각 노즐에 대해 1 : 1로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  5. 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 차례로 배치되어 액체를 토출하는 노즐을 갖는 복수의 액체 토출 기구와, 이들 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 복수 블록으로 분할된 것을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고 각 노즐로부터 액체를 토출시키는 구동 회로를 갖는 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드를 구비하고,
    상기 액체 토출 기구의 노즐로부터 기록 매체 상에 액적을 토출하는 액체 토출 장치로 있어,
    상기 헤드 칩의 구동 회로는 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 발생 회로와, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  6. 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 차례로 배치되어 액체를 토출하는 노즐을 갖는 복수의 액체 토출 기구와, 이들 복수의 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 이 복수 블록으로 분할된 것을 소정의 구동용 타이밍 신호를 기준으로 하여 동시 병렬적으로 분할 구동하고 각 노즐로부터 액체를 토출시키는 구동 회로를 갖는 복수의 헤드 칩을 구비한 액체 토출 헤드를 구비하고,
    상기 액체 토출 기구의 노즐로부터 기록 매체 상에 액적을 토출하는 액체 토출 장치이며,
    상기 각 헤드 칩의 구동 회로는 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하여 제어하는 페이즈 발생 회로와, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 직렬 전송하는 직렬ㆍ병렬 변환 회로를 구비하고,
    상기 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 각 헤드 칩으로 이송하는 데이터선을, 소정의 복수개의 헤드 칩마다 1개 공통 접속하여 데이터를 다중 전송하도록 한 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 페이즈 발생 회로는 분할 구동을 위한 페이즈 리셋 신호와 페이즈 클럭의 2개의 신호를 입력하여 페이즈 신호를 생성하는 페이즈 카운터와, 이 페이즈 카운터로부터의 페이즈 신호를 입력하여 복호화하는 디코더를 포함하고,
    상기 직렬ㆍ병렬 변환 회로는, 분할 구동을 위한 구동 데이터와 데이터 전송 클럭의 2개의 신호를 입력하여 데이터를 병렬 변환하고 직렬 전송하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 디코더는 복수의 액체 토출 기구의 각 노즐에 대해 1 : 1로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  9. 반도체 기판 상에 차례로 배치된 복수의 액체 토출 기구로부터 액체를 토출시키는 위한 액체 토출 방법이며,
    복수의 상기 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하고, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여상기 액체 토출 기구에 직렬 전송하고, 상기 페이즈 신호 및 직렬 전송된 상기 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터에 의해 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 동시 병렬적으로 분할 구동함으로써 상기 액체 토출 기구로부터 액체를 토출하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  10. 반도체 기판 상에 차례로 배치된 복수의 액체 토출 기구로 이루어지는 헤드 칩을 복수 구비한 액체 토출 헤드로부터 액체를 토출시키는 위한 액체 토출 방법이며,
    복수의 상기 액체 토출 기구를 소정 개수씩 그룹화하여 복수 블록으로 분할하고, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 페이즈 신호를 생성하고, 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터를 병렬 변환하여 상기 액체 토출 기구에 직렬 전송하고, 상기 페이즈 신호 및 직렬 전송된 상기 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터에 의해 상기 그룹화된 액체 토출 기구를 동시 병렬적으로 분할 구동함으로써 상기 액체 토출 기구로부터 액체를 토출하고,
    여기서, 상기 액체 토출 기구를 분할 구동하기 위한 데이터는 소정의 복수개의 상기 헤드 칩마다 다중 전송되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
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