KR20050053328A - 기록 헤드용 소자 보드, 기록 헤드 및 기록 헤드 제어 방법 - Google Patents

기록 헤드용 소자 보드, 기록 헤드 및 기록 헤드 제어 방법 Download PDF

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Abstract

복수개의 기록 소자와, 기록 소자의 개수에 대응하는 기록 데이터를 직렬로 수용하는 시프트 레지스터와, 시프트 레지스터로 입력된 기록 데이터를 래치하는 래치와, 구동 기간을 나타내는 신호 및 래치에 의해 래치되는 기록 데이터에 따라 기록 소자를 선택적으로 구동하는 구동 회로를 포함하는 기록 헤드에 있어서, 래치의 래치 상태는 구동 기간을 나타내는 신호에 의해 제어된다. 구동 기간을 나타내는 신호 및 래치의 래치 상태를 제어하기 위한 신호는 기록 헤드의 입력 단자의 개수를 감소시키는데 공통으로 이용된다.

Description

기록 헤드용 소자 보드, 기록 헤드 및 기록 헤드 제어 방법 {ELEMENT BOARD FOR PRINTHEAD, PRINTHEAD AND PRINTHEAD CONTROL METHOD}
본 발명은 기록 헤드용 소자 보드, 기록 헤드 및 기록 헤드 제어 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 기록 소자를 가지며 직렬 입력 기록 데이터에 따라 기록 소자를 구동함으로써 기록하는 기록 헤드 및 기록 헤드 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명은 이러한 기록 헤드를 사용함으로써 기록하는 일반적인 기록 장치와, 장치(예컨대, 복사기, 팩시밀리 장치 또는 워드프로세서)와, 각종 처리 장치가 복합적으로 조합된 산업용 기록 장치에 적용될 수 있다.
페이퍼 시트 또는 필름 등의 시트형 기록 매체 상에 요구되는 문자 또는 화상 등의 정보를 기록하는 기록 장치는 워드프로세서, 개인용 컴퓨터, 팩시밀리 장치 등에서 정보 출력 장치로서 널리 사용된다.
기록 장치용 기록 방법으로서 다양한 방법이 공지되어 있다. 특히, 페이퍼 시트 등의 기록 매체 상에 비접촉식 기록을 실현할 수 있고, 색을 용이하게 기록할 수 있으며, 정숙하기 때문에, 잉크젯 방법은 최근 많은 주목을 받고 있다. 낮은 비용 및 용이한 소형화로 인해, 요구되는 기록 정보에 따라 잉크를 토출하는 기록 헤드가 페이퍼 시트 등의 기록 매체의 급송 방향과 수직한 방향으로 왕복 스캐닝하면서 기록하는 직렬 기록 시스템이 대중적인 잉크젯 장치이다.
도11은 종래의 잉크젯 기록 헤드의 대표적인 회로 구성을 도시하는 블록도이다.
도11에서, 도면 부호 101은 열 에너지를 발생시키기 위한 전열 변환기(히터)를, 102는 히터에 요구되는 전류를 공급하기 위한 파워 트랜지스터를, 103은 기록될 화상 정보에 따라 기록 헤드의 노즐로부터 잉크를 토출하는 것을 결정하기 위한 기록 데이터(DATA)를 일시적으로 저장하기 위한 시프트 레지스터(shift register)를, 104는 시프트 레지스터에 부착되며 전사 클럭 신호(CLK)를 입력하는 전사 클럭 입력 단자를, 105는 시프트 레지스터에 기록 데이터(DATA)를 직렬로 입력하기 위한 기록 데이터 입력 단자를, 106은 시프트 레지스터 내에 기억된 기록 데이터를 래칭하기 위한 래치(latch) 회로를, 107은 래치 회로(106)의 래치 타이밍을 제어하기 위해 래치 신호(LT)를 입력하기 위한 래치 신호 입력 단자를, 108은 소정의 전압(VH)을 히터에 인가하고 전류를 공급하기 위한 파워 라인을, 109는 파워 또는 인가된 전압의 기준으로서 작용하는 GND 라인을 나타낸다.
도12는 도11에 도시된 기록 헤드를 구동하기 위한 각종 신호를 도시하는 타이밍 차트이다. 도면 부호 201은 전송 클럭(CLK)을, 202는 기록 데이터(DATA)를, 203은 래치 신호(LT)를, 204는 히트 인에이블 신호(heat enable signal; HE)를 나타낸다.
전송 클럭(CLK) 펄스(201)는 전송 클럭 입력 단자(104)에 입력된다. 각각의 히터의 ON/OFF를 나타내는 기록 데이터(DATA)(202)는 데이터 입력 단자(105)로부터 직렬로 입력되어 기록 데이터가 전송 클럭(201)의 2개의 에지와 동기식으로 시프트 레지스터(103)에 전사된다. 데이터가 시프트 레지스터(103)로 전사된 후, 래치(106)는 래치 신호(LT)(203)가 래치 입력 단자(107)에 입력되는 타이밍에서 각각의 히터에 대응하는 기록 데이터를 래칭한다.
적절한 타이밍에서, 히트 인에이블 신호(HE)(204)가 공급된다. 히트 인에이블 신호가 ON(본 예에서는 낮은 레벨)인 동안의 시간에 따라 파워 트랜지스터(102)와 히터(101)를 통해 전류가 흐르고, 기록 데이터에 따라 잉크가 토출된다. 필요하다면, 히터가 구동되는 동안의 시간은 기록 헤드 온도와 동시 구동된 히터의 수(동시에 ON인 비트의 수)에 따라 변경될 수 있다.
도12에서, 히터가 히트 인에이블 신호(204)에 의해 구동되기 바로 전에 프리 펄스(205)가 공급된다. 이는 (일본 공개 특허 공보 제5-31906호에 대응하는) 미국 특허 제6,139,125호에 개시된 기술을 기초로 한다. 이 기술은 프리 펄스(205)를 공급함으로써 기록 헤드를 고온으로 유지하고 잉크 토출 양을 안정화하려는 것이다. 프리 펄스 인가 시간은 잉크를 토출하지 않도록 충분히 짧다.
(일본 공개 특허 공보 제9-327914호에 대응하는) 미국 특허 제6,520,613호는 입력 단자의 수를 감소시키고 신뢰성을 향상시키기 위해 블록 선택 신호를 발생시키도록 복수의 신호 라인으로부터의 입력된 신호를 디코딩하는 장치를 개시한다.
최근, 잉크젯 프린터는 다색 기록, 고속 기록 및 고화질 기록을 달성하고 있으며, 기록 데이터의 양은 증가하는 추세이다. 기록 헤드를 구동하는데 필요한 신호의 수와 입력 단자의 수도 증가하는 추세이다. 입력 단자 수의 증가는 연결 신뢰성을 감소시키고, 칩 면적을 증가시키고, 칩 비용을 상승시킨다.
기록 헤드 비용의 증가가 전체 장치 비용과 운행 비용을 상승시키기 때문에, 입력 단자의 수는 바람직하게는 감소된다.
본 발명의 목적은 입력 단자의 수가 감소된 기록 헤드용 소자 보드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 입력 단자의 수가 감소된 기록 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기록 헤드의 입력 단자의 수를 감소시킬 수 있는 기록 헤드 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 태양에 따르면, 상기 목적은 복수의 기록 소자를 갖고 직렬 입력 기록 데이터에 따라 기록 소자를 구동하기 위한 기록 헤드용 소자 보드로 달성되고, 상기 소자 보드는 기록 소자의 개수에 대응하는 기록 데이터를 직렬로 수용하는 시프트 레지스터와, 상기 시프트 레지스터로 입력된 기록 데이터를 래치하는 래치와, 구동 기간을 나타내는 신호 및 상기 래치에 의해 래치되는 기록 데이터에 따라 기록 소자를 선택적으로 구동하는 구동 회로를 포함하며, 구동 기간을 나타내는 신호는 상기 래치의 래치 상태를 제어하기 위한 신호로서 사용된다.
다른 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 복수개의 기록 소자를 갖고 직렬 입력 기록 데이터에 따라 기록 소자를 구동하여 기록하는 기록 헤드가 제공되고, 상기 기록 헤드는 기록 소자의 개수에 대응하는 기록 데이터를 직렬로 수용하는 시프트 레지스터와, 상기 시프트 레지스터로 입력된 기록 데이터를 래치하는 래치와, 구동 기간을 나타내는 신호 및 상기 래치에 의해 래치되는 기록 데이터에 따라 기록 소자를 선택적으로 구동하는 구동 회로를 포함하며, 구동 기간을 나타내는 신호는 상기 래치의 래치 상태를 제어하기 위한 신호로서 사용된다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양에 따르면, 복수개의 기록 소자와, 기록 소자의 개수에 대응하는 기록 데이터를 직렬로 수용하는 시프트 레지스터와, 시프트 레지스터로 입력된 기록 데이터를 래치하는 래치와, 구동 기간을 나타내는 신호 및 상기 래치에 의해 래치되는 기록 데이터에 따라 기록 소자를 선택적으로 구동하는 구동 회로를 포함하는 기록 헤드를 제어하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 구동 기간을 나타내는 신호가 상기 래치의 래치 상태를 제어하는 단계를 포함한다.
특히, 본 발명에 따르면, 래치의 래치 상태는 복수개의 기록 소자와, 기록 소자의 개수에 대응하는 기록 데이터를 직렬로 수용하는 시프트 레지스터와, 시프트 레지스터로 입력된 기록 데이터를 래치하는 래치와, 구동 기간을 나타내는 신호 및 상기 래치에 의해 래치되는 기록 데이터에 따라 기록 소자를 선택적으로 구동하는 구동 회로를 갖는 기록 헤드에서 구동 기간을 나타내는 신호에 의해 제어된다.
구동 기간을 나타내는 신호와 래치의 래치 상태를 제어하기 위한 신호는 기록 헤드의 입력 단자 개수를 줄이기 위해 공통으로 사용된다.
입력 단자의 개수가 감소됨에 따라, 칩 영역 및 기록 헤드의 비용이 감소된다.
구동 기간을 나타내는 신호는 펄스 신호를 포함할 수 있고, 상기 구동 회로는 펄스 신호 레벨에 따라 기록 소자를 구동할 수 있고, 상기 래치는 펄스 신호의 에지에 따라 기록 데이터를 래치할 수 있다.
소자 보드는 구동 기간을 나타내고 상기 래치 및 상기 구동 회로로 입력되는 신호의 타이밍을 변경하기 위해 구동 기간을 나타내는 신호를 지연시키기 위한 지연 수단을 더 포함할 수 있다.
구동 기간을 나타내는 신호는 적어도 2개의 펄스 신호를 포함할 수 있다.
이러한 경우, 소자 보드는 상기 적어도 2개의 펄스 신호를 단일의 펄스 신호로 변환하는 신호 변환 회로를 더 포함할 수 있고, 상기 신호 변환 회로에 의해 변환되는 펄스 신호는 상기 래치의 래치 상태를 제어하기 위한 신호로서 이용된다. 또한, 상기 시프트 레지스터에 대해 기록 데이터를 입력하는 타이밍을 한정하는 클럭 신호가 상기 신호 전환 회로에 대한 리셋 신호로서 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 상기의 기록 헤드를 사용하여 기록하는 기록 장치, 기록 헤드 및 기록 헤드로 공급되는 잉크를 보유하는 잉크 용기를 구비하는 기록 헤드 카트리지 및 기록 헤드에 대응하는 기록 헤드 제어 방법에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부된 도면과 연계한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해지고, 도면에서 유사한 참조 부호는 도면 전체를 통해 동일하거나 유사한 부분을 지칭한다.
여기에 합체되어 일부를 구성하면서 본 발명의 실시예를 도시하는 첨부된 도면은 발명의 상세한 설명과 더불어 본 발명의 원리를 설명한다.
본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명될 것이다. 하기 실시예에 설명된 각각의 구성 요소들은 오로지 예를 들기 위한 것이며, 본 발명의 범주를 한정하고자 함이 아님을 알아야 한다.
본원에서, "기록"은 문자나 그래픽 등의 중요한 정보를 형성할 뿐만 아니라, 형성된 정보가 중요하던지 그렇지 않던지, 또는 형성된 정보가 사람이 시각적으로 인지할 수 있도록 시각화되는지에 상관없이 넓은 의미에서, 예컨대 화상, 형상 및 패턴을 기록 매체에 형성하던지, 또는 기록 매체를 처리하기 위한 것이다.
"기록 매체"는 의류, 플라스틱 필름, 금속판, 유리, 세라믹, 나무, 가죽 그리고 보통 기록 장치에 사용되는 종이 시트 등 잉크를 수용할 수 있는 매체이다.
또한, "잉크"(이후 "액체"라 칭함)는 전술된 "기록"의 정의처럼 넓은 범위로 해석되어야한다. 즉, 잉크는 기록 매체에 적용되어 화상, 형상 및 패턴을 형성하도록 이용되어 기록 매체를 처리하거나 잉크를 처리할 수 있는(즉, 기록 매체에 적용된 잉크의 염료를 응고시키거나 불용성화시킬 수 있는) 액체이다.
또한, "노즐"은 토출 개구, 그와 연통하는 채널, 잉크를 토출하기 위한 에너지 생성 소자의 임의의 조합으로 해석되어야 한다.
"기판"(이후 "소자 보드"라 칭함)은 규소 반도체로 만들어진 기저판뿐만 아니라 소자 및 배선을 포함하는 기저판도 포함한다.
하기 설명에서, "기판 상에"라는 표현은 "기판 상"뿐만 아니라"기판의 표면"또는 "그 표면 근처의 기판 내부"를 의미한다. 본 발명의 "빌트-인(built-in)"은 기저부 상에서 개별 소자의 단순한 레이아웃을 나타내는 것이 아니라, 반도체 회로의 제조 공정에 의해 기판 상에 소자를 일체형으로 형성/제조하는 것을 나타낸다.
프린터는 본 발명에 따라 잉크젯 기록 헤드를 이용하여 잉크젯 기록 장치의 예로서 우선 설명될 것이다.
<잉크젯 기록 장치>
도6은 본 발명에 따른 기록 헤드로 기록하는 잉크젯 기록 장치의 개략적인 구조를 도시하는 외부 사시도이다.
도6에 도시된 바와 같이, 잉크젯 기록 장치에서(추후 기록 장치라 칭함), 전달 기구(4)는 잉크젯 방법으로 잉크를 토출하여 기록하기 위한 기록 헤드(3)를 지지하는 캐리지(2)로 캐리지 모터(M1)에 의해 생성된 구동력을 전달한다. 캐리지(2)는 화살표(A)로 표시된 방향으로 왕복 운동 한다. 기록 시트 등의 기록 매체(P)는 시트 공급 기구(5)를 통해 공급되며, 기록 위치로 이송된다. 기록 위치에서, 기록 헤드(3)는 잉크를 기록 매체(P)에 토출하여 기록한다.
기록 헤드(3)의 상태를 양호하게 유지시키기 위해서, 캐리지(2)는 회복 장치(10)의 위치로 이동하며, 기록 헤드(3)에 대한 토출 회복 처리가 간헐적으로 수행된다.
기록 장치의 캐리지(2)는 기록 헤드(3)를 지지할 뿐만 아니라 기록 헤드(3)에 공급되는 잉크를 저장하는 잉크 카트리지(6)를 지지한다. 잉크 카트리지(6)는 캐리지(2)에 착탈 가능하게 장착된다.
도6에 도시된 기록 장치는 색으로 기록할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 캐리지(2)는 각각 마젠타(M), 시안(C), 옐로우(Y) 및 블랙(K) 잉크를 저장하는 네 개의 잉크 카트리지를 지지한다. 네 개의 잉크 카트리지는 독립적으로 착탈 가능하다.
캐리지(2) 및 기록 헤드(3)는 그 접촉면을 서로 적절하게 접촉시킴으로써 소정의 전기 접속을 이루어 이 전기 접속을 유지할 수 있다. 기록 헤드(3)는 기록 신호에 따라 에너지를 인가하여 복수의 오리피스로부터 잉크를 선택적으로 토출하여 기록한다. 특히, 본 실시예를 따른 기록 헤드(3)는 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출하는 잉크젯 방법을 채용하며, 열 에너지를 생성하기 위한 전열 변환기를 포함한다. 전열 변환기에 인가된 전기 에너지는 열 에너지로 변환된다. 열 에너지를 잉크에 인가하여 생성된 필름 비등에 의해 기포의 성장 및 수축으로 인한 압력 변화를 이용하여 오리피스로부터 잉크가 토출된다. 전열 변환기는 각각의 오리피스에 상응하도록 배열되며, 기록 신호에 따라 상응하는 전열 변환기에 펄스 전압을 인가하여 상응하는 오리피스로부터 잉크가 토출된다.
도6에 도시된 바와 같이, 캐리지(2)는 캐리지 모터(M1)의 구동력을 전달하는 전달 기구(4)의 구동 벨트(7) 부분에 결합된다. 캐리지(2)는 화살표(A)로 표시된 방향으로 가이드 샤프트(13)를 따라 활주 안내 및 지지된다. 캐리지(2)는 캐리지 모터(M1)의 정상 회전과 역 회전에 의해 가이드 샤프트(13)를 따라 왕복 운동한다. 캐리지(2)의 절대 위치를 나타내는 눈금(8)은 캐리지(2)의 이동 방향[화살표(A)로 표시된 방향]을 따라 배열된다. 실시예에서, 눈금(8)은 필요한 피치로 투명 PET 필름에 블랙 바를 기록하여 구비된다. 눈금(8)의 일단부는 섀시(9)에 고정되고, 그 타단부는 판 스프링(도시되지 않음)에 의해 지지된다.
기록 장치는 오리피스를 가지며(도시되지 않음) 기록 헤드(3)의 오리피스를 향하는 플래튼(도시되지 않음)을 가진다. 기록 헤드(3)를 지지하는 캐리지(2)가 캐리지 모터(M1)의 구동력에 의해 왕복 운동을 함과 동시에, 기록 신호가 기록 헤드(3)에 공급되어 플래튼에 이송된 기록 매체(P)의 폭 전체에 잉크를 토출하고 기록한다.
도6에서, 참조 번호 14는 기록 매체(P)를 이송하기 위한 이송 모터(M2)에 의해 구동되는 이송 롤러를 나타내며, 15는 스프링(도시되지 않음)에 의해 이송 롤러(14)에 대항하여 기록 매체(P)를 접촉시키는 핀치 롤러를 나타내고, 16은 핀치 롤러(15)를 회전 가능하게 지지하는 핀치 롤러 홀더를 나타내며, 17은 이송 롤러(14)의 일단부에 고정된 이송 롤러 기어를 나타낸다. 이송 롤러(14)는 중간 기어(도시되지 않음)를 통해 이송 롤러 기어(17)에 전달되는 이송 모터(M2)의 회전에 의해 구동된다.
도면 부호 20은 기록 장치 외부의 기록 헤드(3)에 의해 형성된 화상을 담지하는 기록 매체(P)를 배출하는 배출 롤러를 나타낸다. 배출 롤러(20)는 이송 모터(M2)의 회전을 전달함으로써 구동된다. 배출 롤러(20)는 (도시되지 않은) 스프링에 의해 기록 매체(P)를 가압하는 스퍼 롤러(spur roller)에 대해 접한다. 도면 부호 22는 스퍼 롤러를 회전 가능하게 지지하는 스퍼 홀더를 나타낸다.
도6에 도시된 바와 같이, 기록 장치에서, 토출 이상으로부터 기록 헤드(3)를 회복시키는 회복 장치(10)는 기록 헤드(3)를 지지하는 카트리지(2)의 기록 작동을 위해 왕복 범위(기록 영역) 외부의 소정의 위치(예컨대, 본 위치에 대응하는 위치)에 배열된다.
회복 장치(10)는 기록 헤드(3)의 오리피스 표면을 캡핑하는 캡핑 기구(11)와, 기록 헤드(3)의 오리피스 표면을 세척하는 와이핑 기구(12)를 포함한다. 회복 장치(10)는 회복 장치 내의 흡입 수단(흡입 펌프 등)이 캡핑 기구(11)에 의한 오리피스 표면의 캡핑과 동시에 오리피스로부터의 잉크를 강제로 토출시키는 토출 회복 프로세스를 수행하여, 높은 점성을 갖는 잉크 또는 기록 헤드(3)의 잉크 채널 내의 기포를 제거한다.
비기록 작동 등에서, 기록 헤드(3)의 오리피스 표면은 기록 헤드(3)를 보호하고 잉크의 증발 및 건조를 방지하도록 캡핑 기구(11)에 의해 캡핑된다. 와이핑 기구(12)는 캡핑 기구(11)의 부근에 배열되어 기록 헤드(3)의 오리피스 표면에 부착된 잉크 액적을 닦아낸다.
캡핑 기구(11) 및 와이핑 기구(12)는 기록 헤드(3)의 정상 잉크 토출 상태를 유지시킬 수 있다.
<잉크젯 기록 장치의 제어 구조>
도7은 도6에 도시된 기록 장치의 제어 구조를 도시하는 블록 다이어그램이다.
도7에 도시된 바와 같이, 제어기(900)는 MPU(901)와, (이하에 설명될) 제어 시퀀스에 대응하는 프로그램, 소정의 테이블 및 다른 영구 데이터를 저장하는 ROM(902)과, 캐리지 모터(M1), 이송 모터(M2) 및 기록 헤드(3)를 제어하는 제어 신호를 발생시키는 ASIC(특정 용도용 집적 회로; 903)과, 기록 데이터 매핑 영역, 프로그램을 작동시키는 작동 영역 등을 갖는 RAM(904)과, MPU(901), ASIC(903) 및 RAM(904)를 서로 접속시켜 데이터를 교환하는 시스템 버스(905)와, (이하에 설명될) 센서 그룹으로부터 아날로그 신호를 A/D 전환시키고 MPU(901)로 디지털 신호를 공급하는 A/D 컨버터(906)를 포함한다. 또한, 이하에 설명되는 바와 같이, 기록 헤드의 전자열 변환기를 가열하기 위해 소정의 기간 동안 가열시킬 수 있는 신호(HE)와, 래치 신호 모두의 역할을 하는 신호가 제어기(900)로부터 기록 헤드로 제공된다.
도7에서, 도면 부호 910은 기록 데이터 공급원의 역할을 하는 컴퓨터(또는 화상 판독기, 디지털 카메라 등)와 같은 호스트 장치를 나타낸다. 호스트 장치(910) 및 기록 장치는 기록 데이터, 명령, 상태 신호 등을 인터페이스(I/F; 911)를 통해 송신/수신한다.
도면 부호 920은 전원 스위치(921), 기록을 개시시키는 기록 스위치(922) 및 기록 헤드(3)의 우수한 잉크 토출 성능을 유지시키는 프로세스(회복 프로세스)를 작동시키는 회복 스위치(923)와 같이 작동자로부터 지시 입력을 수용하는 스위치로 형성된 스위치 그룹을 나타낸다. 도면 부호 930은 장치의 상태를 검출하는 센서 그룹을 나타내며, 이는 본 위치(h)를 검출하는 포토커플러와 같은 위치 센서(931) 및 주변 온도를 검출하기 위해 기록 장치의 적절한 부분에 배열된 온도 센서(932)를 포함한다.
도면 부호 940은 화살표(A)에 의해 표시된 방향으로 캐리지(2)를 왕복시키는 캐리지 모터(M1)를 구동시키는 캐리지 모터 구동기를 나타내며, 도면 부호 942는 기록 매체(P)를 반송하는 이송 모터(M2)를 구동시키는 이송 모터 구동기를 나타낸다.
기록 헤드(3)에 의한 기록 및 스캐닝에서, ASIC(903)은 기록 요소(토출 히터)를 위한 구동 신호를 기록 헤드로 전송하고, 롬(902)의 저장 영역을 직접 액세스한다.
<기록 헤드의 기계적 구조>
도8은 전술된 기록 장치에 사용되는 잉크젯 기록 헤드(3)의 기계적 구조를 도시하는 확대 사시도이다.
도8의 중간 부분은 실리콘 등의 기판 내로 (이하에 설명될) 회로 구조를 설치하여 준비된 소자 보드(1101)를 도시한다. 소자 보드 상에, 기록 소자를 형성하는 전자열 변환기로서 발열 저항체(1112)가 형성된다. 채널(1111)은 기판의 두 개의 측면을 향하여 저항의 주위에 형성된다. 채널을 형성하는 부재는 수지(예컨대, 건조 필름), SiN 등으로 형성될 수 있다.
전술한 소자 보드에 도시된 오리피스판(1102)은 이들이 발열 저항체(1112)에 대면하는 위치에 상응하는 복수의 오리피스(1121)를 갖는다. 오리피스판(1102)은 채널을 형성하는 부재에 결합된다.
소자 보드 아래에 도시된 벽 부재(1103)는 잉크를 공급하는 통상의 액체 챔버를 형성한다. 잉크는 소자 보드(1101)의 주연에서 유동하도록 통상의 액체 챔버로부터 채널로 공급된다.
기록 장치 본체로부터 데이터 및 신호를 수용하는 접속 단자(1113)는 소자 보드(1101)의 두 개의 측면 상에 형성된다.
<기록 헤드의 회로 구조>
전술된 구조를 갖는 잉크젯 기록 헤드의 회로 구조의 실시예가 설명될 것이다. 이후의 설명에서, 도11 및 도12를 참조하여 종래 기술과 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 나타내며, 상세한 설명은 생략될 것이다.
<제1 실시예>
도1은 본 발명에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 제1 실시예의 회로 구조를 도시한 블록선도이다. 도2a 및 도2b는 도1의 회로 내의 신호의 상태를 도시한 타이밍 차트이다.
각 신호의 주기 및 타이밍은 다음과 같다. 클럭 신호의 주파수는 6 내지 12MHz의 범위에 있으며, 방출 주파수(구동 주파수)는 약 15MHz이고, 따라서, 히트 신호의 주기는 약 4??sec이다. 프리 펄스(401)(pre-pulse)의 하강 에지 및 상승 에지 사이의 주기는 0.2 내지 0.6??sec 사이의 범위에 있으며, 주 펄스(406)의 하강 에지 및 상승 에지 사이의 주기는 0.6 내지 1.2??sec 사이의 범위에 있으며, 두 펄스 사이의 휴지 주기는 0.2 내지 1.0??sec 사이의 범위에 있다. 펄스의 폭은 기록 헤드의 온도 상승에 따라 변한다.
도1에서, 도면 부호 301은 히트 인에이블 신호 및 래치 신호 모두로 작용하는 HE+LT 신호를 수용하는 입력 단자를 나타내고, 도면 부호 302는 지연 회로를, 304는 T-플립-플롭 회로를 나타낸다. 본 발명은 래치 회로에 대한 에지 트리거(trigger)로 HE+LT 신호의 선단 에지 또는 후단 에지를 사용한다. 본 실시예에서, 히트 인에이블 신호의 프리 펄스의 후미 에지가 래치 회로(106)에 대한 에지 트리거로 사용된다. 지연 회로(302)는 직렬로 연결된 복수의 인버터를 포함하여 형성된다.
도2a의 HE+LT 신호의 프리 펄스(401)도 래치 회로(106)에 대한 트리거로 기능하며, 인가 타이밍이 매우 중요하다. 래치 회로(106)에 대한 트리거는 시프트 레지스터(103)에 대한 DATA(402)의 입력을 완료하면서 다음 DATA(402')가 시프트 레지스터(103)에 입력되기 전 타이밍에 적용된다. 즉, 프리 펄스(401)의 인가 타이밍은 두 DATA 전송 주기로부터의 소정의 시간 간격들을 보장하면서 즉시 진행하는 DATA 전송(402)과 후속 DATA 전송(402') 사이에서 설정되어야 한다.
도2a의 입력 신호 HE+LT, DATA 및 CLK가 각각 도1에 도시된 입력 단자(301), 입력 단자(105) 및 입력 단자(104)에 입력될 때, 기록 데이터(402)는 클럭(CLK)의 선단 에지 및 후단 에지와 동시에 DATA에 의해 시프트 레지스터(103)에 입력된다.
래치 회로(106)가 HE+LT 신호에 의해 트리거될 때까지의 상태는 도2b를 참조로 설명될 것이다. DATA에 의한 기록 데이터 전송(402)의 종료 후 충분한 시간이 지났을 때, HE+LT 신호를 전환하여 제공된 신호(403)는 T-플립-플롭(304)에 입력된다. T-플립-플롭(304)은 입력 신호의 전단 에지에서 출력 신호를 전환하고, 신호(403)는 신호(404)로 전환되고, 신호(404)는 래치 회로(106)로 입력된다. 래치 회로(106)는 신호(404)의 전단 에지(405)에서 트리거되고, 그 결과 HE+LT 신호의 프리 펄스의 후단 에지와 같은 타이밍에 트리거된다. 이 트리거에 의해, 시프트 레지스터(103)에 저장된 기록 데이터(402)는 래치 회로(106) 내에 래칭되도록 결정된다. 그 후, 지연 회로(302)를 통과한 히트 인에이블 신호는 지연되어 AND 회로(303)로 입력된다.
지연 회로(302)에 의한 지연 시간은 트리거가 래치 회로(106)로 입력된 후 데이터의 래치가 결정될 때까지의 시간보다 길게 설정된다. 지연 회로(302)는 래칭된 기록 데이터에 따라 신뢰성 있게 기록되도록 배치된다. 지연 회로(302가 존재하지 않는 다면, 히트 인에이블 신호는 래치 회로(106)가 기록 데이터의 래치를 결정할 때 또는 하기 전에 가열기를 동시에 구동할 수 있으며, 기록은 결정되지 않은 잘못된 (불안정한) 기록 데이터에 따라 수행될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제1 실시예에 따르면, 가열기는 기록될 데이터가 래치 회로(106)에 의해 확실하게 래칭된 후 소정의 시간이 경과된 후 구동되고, 기록은 정확한 기록 데이터에 따라 확실하게 수행된다.
제1 실시예는 T-플립-플롭 회로(304)에 대한 재설정 신호로써 CLK 신호를 사용한다. CLK 신호가 높은 레벨로 변할 때마다, 재설정 신호들은 T-플립-플롭 회로(304)에 직렬로 입력된다. 도2b에 도시된 바와 같이, 재설정 신호(CLK 신호)는 프리 펄스 바로 전에 복수의 횟수로 입력된다. 이 기구는 T-플립-플롭 회로(304)로부터의 출력을 프리 펄스의 입력 바로전의 낮은 레벨로 변환하여, 회로의 고장을 방지한다. 따라서 래치 회로(106)는 항상 타이밍(405), 즉 HE+LT 신호의 프리 펄스(401)의 후단 에지 타이밍에서 확실하게 트리거된다. 데이터가 이 타이밍에 확실하게 래칭되기 때문에, 로직(입력 데이터)이 래칭된 후 가열기가 구동될 때까지의 시간은 더욱 확실한 기록을 충분히 보장한다.
또한, 신호수의 감소는 신뢰성을 증진시키고, 구동 주파수의 상승은 래치 신호를 제거함으로써 예측될 수 있다. 즉, (지연 시간을 갖는) 래치 및 가열 타이밍 모두가 동일한 시간에 형성되기 때문에, 신호가 외측에서 생성될 때, 신호들 사이의 마진이 생략될 수 있어 주기가 짧아질 수 있다.
또한, 제1 실시예의 회로는 단일 펄스 히트 인에이블 신호를 처리할 수 있다. 단일 펄스가 HE+LT 단자(301)에 입력될 때, T-플립-플롭 회로(304)로부터의 출력은 높은 레벨로 변화되지만, 재설정 신호(CLK)의 입력에 반응하도록 하강되고 다음 펄스가 입력될 때까지 낮은 레벨을 유지한다. 이러한 이유로, 제1 실시예의 회로는 단일 및 이중 펄스 히트 인에이블 신호 모두를 처리할 수 있다.
제1 실시예는 HE+LT 신호로부터의 래치 트리거를 얻기 위한 신호 전환 수단으로 T-플립-플롭을 채용하지만, 플립-플롭이 아닌 회로가 신호 전환 수단으로 사용될 수 있다.
유사하게, 제1 실시예는 히트 인에이블 신호를 지연하기 위한 지연 수단으로 지연 회로를 사용하지만, 지연 회로가 아닌 다른 회로에 의해 지연이 얻어질 수도 있다. 예를 들어, 배선 경로에 의한 지연이 사용될 수 있다. 또한, 직렬로 연결된 복수의 인버터를 포함하는 지연 회로가 사용될 수 있다.
(변형예)
도2a를 참조로 설명된 바와 같이, HE+LT 신호의 프리 펄스(401)의 타이밍과 주 펄스의 후단 에지(406)의 타이밍은 DATA 신호(402, 402') 사이에 설정되어야 한다. DATA(402)와 프리 펄스(401) 사이의 간격 및 주 펄스의 후단 에지(406)과 DATA의 시동 타이밍(402') 사이의 간격이 각 부분의 작동을 안정화시키기에 충분한 시간에 대해 보장될 수 있는 경우, 도1에 도시된 T-플립-플롭 회로(304)와 같은 신호 전환 회로가 필요하지 않다.
도5는 상기 조건이 만족될 때, 채용될 수 있는 잉크 제트 기록헤드의 회로에 대한 변형예를 도시하는 블록선도이다. 도2a에 도시된 것과 동일한 신호들이 도5의 회로에 입력될 때, 래치 회로(106)는 프리 펄스(401)의 후단 에지와 주 펄스의 후단 에지(406)의 두 타이밍에서 트리거된다. 하지만, 두 타이밍에서 래치 회로(106)에 의해 래치되는 데이터는 동일하고 구동 중 문제가 발생하지 않는다.
도2a에 도시된 입력 신호가 상기 조건을 만족시킬 때, 잉크젯 기록 헤드의 회로는 도1의 지연 회로(302)와 T-플립-플롭 회로(304)를 사용하지 않고도 도3에 도시된 바와 같은 회로로 변형될 수 있다. 도3의 회로의 사용 시, 프리 펄스(401)는 안정적인 배출을 위해 본래의 예열 기능 없이 단지 래치 회로(106)를 트리거하는데 사용되어야 한다.
<제2 실시예>
본 발명에 따른 잉크젯 기록 헤드의 회로 구조의 제2 실시예가 설명된다. 이하의 설명에서, 제1 실시예와 동일한 부분의 설명은 생략되고, 제2 실시예의 독특한 특징이 주로 설명된다.
제1 실시예에서는, 더블 펄스 히트 인에이블(double-pulse heat enable) 신호가 HE+LT 신호로서 입력되고, 프리 펄스 신호의 선단 에지가 래치 회로에 대한 트리거로서 사용된다. 제2 실시예에서는, 단일 펄스 히트 인에이블 신호가 HE+LT 신호로서 입력되고, 펄스 신호의 선단 에지가 래치 회로에 대한 트리거로서 사용된다.
도4a는 제2 실시예에 따른 신호의 상태를 도시하는 타이밍 차트이다.
도4a에서, LT+HE 신호의 펄스 선단 에지(601)의 타이밍은 DATA 신호(602, 603)간에 설정되는 한편 양 DATA 신호(602, 603)로부터의 충분한 시간 간격을 보장한다.
종래 기술 및 제1 실시예에서, 히트 펄스 폭은 히트 인에이블 신호의 선단 에지 위치를 이동시킴으로써 조절된다. 그러나, 제2 실시예에서, HE+LT 신호(히트 인에이블 신호)의 선단 에지는 래치에 대한 에지 트리거로서 사용되고, 선단 에지 위치를 조절하는 것이 양호하지 않다. 이러한 이유로, 제2 실시예에서, 펄스 폭은 히트 펄스의 선단 에지 위치(601)를 고정하고 후단 에지(604)의 위치(타이밍)를 조절함으로써 조절된다.
도4a에 도시된 바와 같이 입력 신호를 사용함으로써, 지연 회로(302) 및 신호 변환 회로(T-플립-플롭 회로(304))가, 제1 실시예와 달리, 잉크젯 기록 헤드의 회로로부터 생략될 수 있다. 회로는 도3에 도시된 바와 같이 단지 종래의 회로로부터 입력 단자를 제거함으로써 단순화될 수 있다.
(변형예)
상기 예에서, 펄스의 선단 에지는 신호 펄스 히트 인에이블 신호가 HE+LT 신호로서 사용될 때 래치 트리거로서 사용된다. 펄스의 후단 에지도 래치 트리거로서 사용될 수 있다.
도4b는 이러한 경우 입력 신호의 상태를 도시하는 타이밍 차트이다. 도4b에서, LT+HE 신호의 타이밍은 DATA 신호(606, 607) 간에 설정되는 한편 양 DATA 신호(606, 607)로부터의 충분한 시간 간격을 보장한다. 이러한 경우, 펄스 폭은, 종래 기술 및 제1 실시예와 유사하게, 히트 펄스의 선단 에지 타이밍을 앞 또는 뒤로 이동시킴으로써 조절된다.
도4b에 도시된 바와 같이 입력 신호가 사용될 때, 잉크젯 기록 헤드의 회로는 도1의 회로로부터 T-플립-플롭 회로(304)를 제외함으로써 단지 지연 회로(302)만을 포함하는 도5에 도시된 바와 같은 회로로 변형될 수 있다.
제2 실시예 및 그 변형예에서, 지연 수단은 지연 회로에 한정되지 않고, 예를 들면, 배선 경로에 의한 지연이 사용될 수 있다.
상기 실시예에 설명된 도1, 도3 및 도5의 상응하는 회로에 의해 표시되는 각 구조가 양호하게는 동일한 기초에서 형성된다는 것을 주목해야 한다. 이러한 경우, 기록 헤드의 입력 단자의 수는 감소되어, 본체와 기록 헤드 사이의 연결의 신뢰성은 향상된다. 또한, 입력 단자의 수의 감소와 함께, 칩 영역(요소 보드)이 감소되어, 기록 헤드의 비용이 감소될 수 있다.
(기록 헤드 카트리지)
본 발명은 상술된 기록 헤드를 갖는 기록 헤드 카트리지 및 기록 헤드에 공급되는 잉크를 수용하는 잉크 탱크에 적용될 수도 있다. 기록 헤드 카트리지의 형태는 잉크 탱크와 일체된 구조 또는 잉크 탱크로부터 분리된 구조일 수도 있다.
도9는 잉크 탱크 및 기록 헤드를 일체시킴으로써 얻어진 기록 헤드 카트리지(IJC)의 구조를 도시하는 외부 사시도이다. 기록 헤드 카트리지(IJC)의 내부에, 잉크 탱크(IT) 및 기록 헤드(IJH)가 도9에 도시된 바와 같이 경계부(K)의 위치에서 분리되지만, 개별적으로 교환될 수 없다. 기록 헤드 카트리지(IJC)는 기록 헤드 카트리지(IJC)가 캐리지(HC)상에 장착될 때 캐리지(HC)로부터 공급되는 전기 신호를 수신하는 (도시되지 않은) 전극을 갖는다. 이 전기 신호는 상술된 바와 같이 잉크를 토출하도록 기록 헤드(IJH)를 구동한다.
도9에서, 도면 부호(500)는 블랙 노즐 어레이 및 색 노즐 어레이를 갖는 잉크 오리피스 어레이를 나타낸다. 잉크 탱크(IT)에는 잉크를 수용하도록 섬유질형 또는 다공질형 잉크 흡수체가 설치된다.
도10은 잉크 탱크와 기록 헤드가 분리된 기록 헤드 카트리지의 구조를 도시하는 외부 사시도이다. 기록 헤드 카트리지(H1000)는 잉크를 저장하는 잉크 탱크(H1900), 및 기록 정보에 따라 잉크 탱크((H1900)로부터 공급된 잉크를 노즐로부터 토출하는 기록 헤드(H1001)를 포함한다. 기록 헤드 카트리지(H1000)는 기록 헤드 카트리지(H1000)가 캐리지 상에 분리 가능하게 장착된 소위 카트리지 시스템을 채용한다.
도10에 도시된 기록 헤드 카트리지(H1000)에서, 블랙, 라이트 시안, 라이트 마젠타, 시안, 마젠타 및 옐로우용 독립 잉크 탱크가 사진 고품질 칼라 기록을 실행하도록 잉크 탱크로서 준비된다. 도10에 도시된 바와 같이, 이러한 잉크 탱크는 기록 헤드(H1001)로부터 자유롭게 분리 가능하다.
<다른 실시예>
상기 실시예는 본 발명에 따른 기록 헤드로서 전열 변환기(히터)에 의해 발생된 열을 사용함으로써 잉크를 토출하는 잉크젯 기록 헤드를 예시한다. 본 발명은 직렬 입력 기록 데이터가 래칭되는 한 다른 유형의 기록 헤드에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 기록 헤드를 사용하는 기록 장치는 기록 매체 이송 방향에 수직한 방향으로 기록 헤드를 지지하는 캐리지를 스캐닝함으로써 기록을 실행하는 직렬 구조, 또는 기록 매체의 최대 기록 폭에 상응하는 길이를 갖는 기록 헤드가 배치되어 기록 헤드에 대해 기록 매체를 이동시킴으로써 기록을 실행하는 풀라인 구조를 채용할 수도 있다.
기록 장치의 기록 헤드의 개수는 기록하기 위해 이용되는 잉크(기록제)의 유형에 대응하여 설정될 수 있다. 복수개의 기록 헤드의 사용은 단일 컬러의 명암 잉크(기록제)를 사용하는 멀티톤 기록와, C, M, Y 및 K 등의 많은 컬러 잉크를 사용하는 풀컬러 기록을 수행한다.
본 발명은 기록 헤드 및 기록 헤드로 신호를 전송하는 방법뿐만 아니라, (프린터, 팩시밀리 장치, 복사기 등의) 기록 헤드를 사용하여 기록하는 장치와, 이 장치 및 호스트 장치(컴퓨터 등)를 포함하는 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명의 명백히 크게 상이한 실시예가 그의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있으므로, 특허청구범위에 한정된 바를 제외하고는 그의 특정 실시예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따르면, 입력 단자의 수가 감소된 기록 헤드용 소자 보드가 제공된다.
도1은 기록 헤드의 회로 구성의 제1 실시예를 도시하는 블록도.
도2a 및 도2b는 도1의 회로에서 신호의 상태를 도시하는 타임차트.
도3은 기록 헤드의 회로 구성의 제2 실시예를 도시하는 블록도.
도4a 및 도4b는 도3의 회로에서 신호의 상태를 도시하는 타임차트.
도5는 기록 헤드의 회로 구성을 도시하는 블록도.
도6은 기록 헤드로 기록하는 잉크젯 기록 장치의 개략적인 구성을 도시하는 외부 사시도.
도7은 도6에 도시된 기록 장치의 제어 구성을 도시하는 블록도.
도8은 기록 헤드의 기계 구성을 도시하는 분해 사시도.
도9는 기록 헤드 카트리지의 제1 구성을 도시하는 사시도.
도10은 기록 헤드 카트리지의 제2 구성을 도시하는 사시도.
도11은 종래의 기록 헤드의 회로 구성을 도시하는 블록도.
도12는 도11의 회로에서 신호의 상태를 도시하는 타임차트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 캐리지
3 : 기록 헤드
4 : 전달 기구
5 : 시트 공급 기구
6 : 잉크 카트리지

Claims (13)

  1. 복수의 기록 소자를 갖고 직렬 입력 기록 데이터에 따라 기록 소자를 구동하는 기록 헤드용 소자 보드이며,
    기록 소자의 개수에 대응하는 기록 데이터를 직렬로 수신하는 시프트 레지스터와,
    상기 시프트 레지스터에 입력된 기록 데이터를 보유하는 래치와,
    구동 기간을 나타내는 신호 및 상기 래치에 의해 보유된 기록 데이터에 따라 기록 소자를 선택적으로 구동하는 구동 회로를 포함하며,
    구동 기간을 나타내는 신호가 상기 래치의 보유 상태를 제어하기 위한 신호로서 사용되는 소자 보드.
  2. 제1항에 있어서, 구동 기간을 나타내는 신호는 펄스 신호를 포함하며, 상기 구동 회로는 펄스 신호의 레벨에 따라 기록 소자를 구동하며, 상기 래치는 펄스 신호의 에지에 따라 기록 데이터를 보유하는 소자 보드.
  3. 제1항에 있어서, 구동 기간을 나타내고 상기 래치 및 상기 구동 회로에 입력되는 신호의 타이밍을 변경하기 위해 구동 기간을 나타내는 신호를 지연하기 위한 지연 수단을 더 포함하는 소자 보드.
  4. 제1항에 있어서, 구동 기간을 나타내는 신호는 적어도 2개의 펄스 신호를 포함하는 소자 보드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 2개의 펄스 신호를 단일 펄스 신호로 변환하는 신호 변환 회로를 더 포함하며, 상기 신호 변환 회로에 의해 변환되는 펄스 신호는 상기 래치의 보유 상태를 제어하기 위한 신호로서 이용되는 소자 보드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 시프트 레지스터에 기록 데이터를 입력하는 타이밍을 규정하는 클럭 신호가 상기 신호 변환 회로에 대한 리셋 신호로서 이용되는 소자 보드.
  7. 복수의 기록 소자를 갖고 직렬 입력 기록 데이터에 따라 기록 소자를 구동하여 기록하는 기록 헤드이며,
    기록 소자의 개수에 대응하는 기록 데이터를 직렬로 수신하는 시프트 레지스터와,
    상기 시프트 레지스터에 입력된 기록 데이터를 보유하는 래치와,
    구동 기간을 나타내는 신호 및 상기 래치에 의해 보유된 기록 데이터에 따라 기록 소자를 선택적으로 구동하는 구동 회로를 포함하며,
    구동 기간을 나타내는 신호가 상기 래치의 보유 상태를 제어하기 위한 신호로서 사용되는 기록 헤드.
  8. 제7항에 있어서, 잉크를 토출함으로써 기록하는 잉크젯 기록 헤드를 포함하는 기록 헤드.
  9. 제7항에 있어서, 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출하는 기록 헤드이며, 열 에너지를 발생시켜 잉크로 인가시키는 열 변환기를 포함하는 기록 헤드.
  10. 제7항에 따른 기록 헤드 및 상기 기록 헤드로 공급되는 잉크를 보유하기 위한 잉크 탱크를 포함하는 기록 헤드 카트리지.
  11. 제1항에 따른 기록 헤드를 이용하여 기록하는 기록 장치.
  12. 복수개의 기록 소자와, 기록 소자의 개수에 대응하는 기록 데이터를 직렬로 수신하는 시프트 레지스터와, 시프트 레지스터에 입력된 기록 데이터를 보유하는 래치와, 구동 기간을 나타내는 신호 및 상기 래치에 의해 보유되는 기록 데이터에 따라 기록 소자를 선택적으로 구동하는 구동 회로를 포함하는 기록 헤드를 제어하는 방법이며,
    구동 기간을 나타내는 신호에 의해 상기 래치의 보유 상태를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 래치가 기록 데이터를 보유하는 타이밍을 시프트 레지스터가 기록 데이터를 수신하는 타이밍으로부터 변경하도록 구동 기간을 나타내는 신호의 타이밍을 제어하는 방법.
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