KR20080013307A

KR20080013307A - 인쇄용 헤드의 과열 방지장치

Info

Publication number: KR20080013307A
Application number: KR1020060074660A
Authority: KR
Inventors: 김남균; 조은상
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-02-13
Also published as: CN101121342A

Abstract

인쇄용 헤드의 과열 방지장치가 개시된다. 이 장치는 저항온도계수가 낮은 제1 저항 및 상기 제1 저항보다 저항온도계수가 상대적으로 큰 제2 저항이 직렬 연결되어 있고, 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항 사이에 걸리는 전압을 출력하는 온도 감지부; 기준 전압을 분압하고, 분압된 전압을 출력하는 전압 분배부; 및 온도 감지부의 출력 전압 및 상기 전압 분배부의 출력 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 인쇄용 헤드의 구동을 정지시키는 신호를 출력하는 비교부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 공간을 적게 차지하면서 최소의 공정비용으로 최적의 성능을 가지는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치를 제공한다.

Description

인쇄용 헤드의 과열 방지장치{Apparatus for preventing an overheated printing head}

도 1은 본 발명에 의한 인쇄용 헤드의 과열 방지장치를 설명하기 위한 일 실시예의 회로도이다.

도 2는 도 1에 도시된 본원발명을 설명하기 위한 참고도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

100: 온도 감지부 200: 전압 분배부

300: 비교부 400: 히스테리시스부

본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄용 헤드에서 발생하는 과열에 따른 기기 손상을 사전에 예방하기 위한 인쇄용 헤드의 과열 방지장치에 관한 것이다.

종래 thermal shutdown 기능의 회로는 바이어스 회로, 온도 변화를 감지하는 온도 감지회로, 온도 변화에 따른 전압 차이를 비교하여 thermal shutdown 기능을 수행하는 비교 회로, 그리고 비교 회로의 Hysteresis 전압을 만들어 주는 회로로 구성된다. 종래 thermal shutdown 회로의 기능은 bipolar transistor와 저항의 서로 다른 TC(Temperature Coefficient) 특성을 이용하여 온도를 감지하는 방법을 이용한다. 기존의 thermal shutdown 회로는 온도 증가에 따른 바이폴라 트랜지스터의 Negative TC(Temperature coefficient)특성과 저항의 Positive TC 특성을 이용하여, 온도 변화에 상관없이 일정한 기준전압을 얻도록 설계된다. 이러한 기준전압이 비교회로의 단자로 인가된다. 한편, 저항의 온도 변화 특성에 대응하여 변동 전압이 상기 비교회로의 다른 단자로 인가되고, 상기 기준 전압과 상기 변동전압이 비교된다. 비교회로는 비교 결과에 따라, thermal shutdown 기능을 수행하게 된다. 그리고 Biasing 회로와 비교회로 사이에 Hysteresis 회로를 삽입하여 noise에 따른 Comparator의 오동작을 방지하도록 하고 있다.

그런데, 종래 기술에 따르면, Thermal shutdown 회로 내에 OP-AMP가 사용될 경우 트랜지스터의 수가 증가하여 전력소모와 칩 면적이 증가하는 단점을 지니게 되며, 온도감지회로를 바이폴라 트랜지스터를 사용하여 구성하게 되면 Mask 추가에 따른 공정비용이 증가한다. 또한 한 Chip 내에 여러 Device(Bipolar tr,FET,저항..)를 사용하게 되므로 제조(공정) 비용이 증가된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인쇄용 헤드에서 발생하는 과열에 따른 기기 손상을 사전에 예방하기 위한 인쇄용 헤드의 과열 방지장치를 제공하는데 있다.

상기의 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 인쇄용 헤드의 과열 방지장치는 저항온도계수가 낮은 제1 저항 및 상기 제1 저항보다 저항온도계수가 상대적으로 큰 제2 저항이 직렬 연결되어 있고, 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항 사이에 걸리는 전압을 출력하는 온도 감지부; 기준 전압을 분압하고, 분압된 전압을 출력하는 전압 분배부; 및 온도 감지부의 출력 전압 및 상기 전압 분배부의 출력 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 인쇄용 헤드의 구동을 정지시키는 신호를 출력하는 비교부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기의 과제를 이루기 위해, 온도 감지부의 제1 저항 및 제2 저항은 온도가 증가할 때, 저항값도 증가하는 소자 특성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 과제를 이루기 위해, 전압 분배부는 저항온도계수가 낮은 제3 저항 및 제4 저항이 직렬 연결되어 있고, 제3 저항 및 제4 저항 사이에 걸리는 전압을 비교부로 출력하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 과제를 이루기 위해, 제3 저항 및 제4 저항은 온도가 증가할 때, 저항값도 증가하는 소자 특성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 과제를 이루기 위해, 인쇄용 헤드의 과열 방지장치는 노이즈 마진을 보상해 주기 위한 히스테리시스부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 과제를 이루기 위해, 히스테리시스부는 MOSFET의 소스와 드레인이 제5 저항과 병렬로 연결되어 있고, MOSFET의 게이트가 비교부의 출력단자와 연결되어 있으며, 히스테리시스부는 전압 분배부와 직렬로 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 과제를 이루기 위해, 제5 저항은 온도가 증가할 때, 저항값도 증가하는 소자 특성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 과제를 이루기 위해, 히스테리시스부는 비교부가 인쇄용 헤드의 구동을 정지시키는 신호를 출력할 때에 동작하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 과제를 이루기 위해, 인쇄용 헤드의 과열 방지장치는 인쇄용 헤드 중 와이드 어레이 헤드를 갖는 화상형성장치에 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 인쇄용 헤드의 과열 방지장치을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 인쇄용 헤드의 과열 방지장치을 설명하기 위한 일 실시예의 회로도로서, 온도 감지부(100), 전압 분배부(200), 비교부(300) 및 히스테리시스(Hysteresis)부(400)로 구성된다.

온도 감지부(100)는 저항온도계수(TCR:Temperature Coefficient of Resistance)가 낮은 제1 저항(R1) 및 제1 저항9R1)보다 저항온도계수가 상대적으로 큰 제2 저항(R2)이 직렬 연결되어 있고, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 사이에 걸리는 전압(Va)을 상기 비교부(300)의 양의 단자로 출력한다. 저항온도계수(TCR:Temperature Coefficient of Resistance)는 저항의 온도계수를 [ppm/K]의 단위로 나타낸 것이다. 온도저항계수가 낮다는 것은 온도 변화에 따른 저항값의 변화가 작다는 것을 의미한다. 반대로, 온도저항계수가 크다는 것은 온도 변화에 따른 저항값의 변화가 크다는 것을 의미한다. 이때, 온도 감지부(100)의 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)은 온도가 증가할 때, 저항값도 증가하는 소자 특성을 갖는 것이 바람직하다.

제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 사이에 걸리는 전압(Va)은 저항온도계수가 차이나는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 값의 변화에 따라 전압값이 달라지게 된다. 이렇게 온도 변화에 따라 달라진 전압값이 비교부(300)로 출력된다.

전압 분배부(200)는 기준 전압(VDD)을 분압하고, 분압된 전압을 상기 비교부(300)로 출력한다. 전압 분배부(200)는 저항온도계수가 낮은 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)이 직렬 연결되어 있고, 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4) 사이에 걸리는 전압(Vb)을 비교부(300)로 출력한다.

제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)은 온도가 증가할 때, 저항값도 증가하는 소자 특성을 갖는 것이 바람직하다.

비교부(300)는 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va) 및 전압 분배부(200)의 출력 전압(Vb)을 비교하고, 비교 결과에 따라 인쇄용 헤드의 구동을 정지시키는 신호(Vth_out)를 출력한다. 즉, 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va)이 전압 분배부(200)의 출력 전압(Vb) 이하인 경우에는 로우(Low)신호를 출력하고, 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va)이 전압 분배부(200)의 출력 전압(Vb)보다 큰 경우에는 하이(High)신호를 출력한다. 로우 신호는 인쇄용 헤드가 정상적인 온도에 해당함을 나타내는 신호이고, 하이 신호는 인쇄용 헤드에 과열이 발생하였음을 나타내는 신호이다.

예를 들어 살펴본다. 전술한 제1 저항(R1), 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)은 대략 377 [ppm/K]의 저항온도계수를 갖으며, 제2 저항(R2)은 대략 1490 [ppm/K]의 저항온도계수를 갖는다고 가정한다. 상온(예를 들어, 27[℃])에서 제1 저항(R1), 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)의 단위 면적당 저항은 다음의 수학식1을 통해 구해질 수 있다.

Rsh= 6.53×(1+3.77×e^-4×(T-27)+3.12×e^-6×(T-27)²)

여기서, Rsh는 단위 면적당 저항을 나타낸다.

상기 수학식1에 의해 제1 저항(R1), 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)의 단위 면적당 저항이 대략 6.53[Ω]임을 계산할 수 있다.

한편, 제2 저항(R2)의 단위 면적당 저항은 다음의 수학식2를 통해 구해질 수 있다.

Rsh=78.68×(1+1.49×e^-3×(T-27)+1.05×e^-6×(T-27)²)

여기서, Rsh는 단위 면적당 저항을 나타낸다.

상기 수학식2에 의해 제2 저항(R2)의 단위 면적당 저항이 대략 78.68[Ω]임을 계산할 수 있다.

공급되는 기준 전압(VDD)이3.3[V]라 하면, 상온에서는 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va)은 1.65[V]이고, 전압 분배부(200)의 출력전압(Vb)은 1.713[V]이 된다. 따라서, 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va)이 전압 분배부(200)의 출력전압(Vb)보다 낮기 때문에, 비교부(300)는 로우 신호를 출력한다. 그러나, 인쇄용 헤 드의 온도가 120[℃]로 과열되었다면, 제1 저항(R1), 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)의 단위 면적당 저항이 대략 6.93[Ω]으로 변하고, 제2 저항(R2)의 단위 면적당 저항이 대략 90.3[Ω]으로 변하게 된다. 그렇게 되면 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va)은 1.714[V]가 되고, 전압 분배부(200)의 출력전압(Vb)은 1.713[V]을 유지하게 된다. 따라서, 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va)이 전압 분배부(200)의 출력전압(Vb)보다 크기 때문에, 비교부(300)는 하이 신호를 출력한다. 비교부(300)에서 출력된 하이 신호는 인쇄용 헤드의 구동을 정지시키기 위한 리셋(Reset)신호에 해당한다. 따라서, 인쇄용 헤드의 구동이 정지하게 되고, 시간의 경과에 따라 인쇄용 헤드의 온도는 하강하게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 본원발명을 설명하기 위한 참고도이다. 도 2의 참조부호 ①은 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va)을 나타내고, 참조부호 ②는 전압 분배부(200)의 출력 전압(Vb)을 나타내고, 참조부호 ③은 비교부(300)의 출력 신호(Vth_out)를 나타낸다. 제1 구간 및 제3 구간은 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va)이 전압 분배부(200)의 출력 전압(Vb)보다 낮기 때문에, 비교부(300)가 출력 신호(Vth_out)로서 로우 신호를 출력한다. 그러나, 제21 구간은 온도 감지부(100)의 출력 전압(Va)이 전압 분배부(200)의 출력 전압(Vb)보다 크기 때문에, 비교부(300)가 출력 신호(Vth_out)로서 하이 신호를 출력한다.

히스테리시스부(400)는 노이즈 마진을 보상해 주는 기능을 수행한다. 히스테리시스부(400)는 MOSFET(Tr)의 소스와 드레인이 제5 저항(R5)과 병렬로 연결되어 있고, MOSFET(Tr)의 게이트가 비교부(300)의 출력단자와 연결되어 있으며, 히스테 리시스부(400)는 전압 분배부(200)와 직렬로 연결되어 있다. 여기서, 제5 저항(R5)은 온도가 증가할 때, 저항값도 증가하는 소자 특성을 갖는 것이 바람직하다. 한편, MOSFET(Tr)은 n-MOSFET(Tr)인 것을 특징으로 한다. 히스테리시스부(400)는 비교부(300)가 인쇄용 헤드의 구동을 정지시키는 신호 즉, 하이 신호를 출력할 때에 동작하는 것이 바람직하다.

비교부(300)의 출력이 하이 신호가 되면 n-MOSFET이 턴온(turn on)이 되어 전압 분배부(200)의 출력전압(Vb)의 전압값이 1.713[V]에서 약 1.683[V]로 떨어지게 된다. 인쇄용 헤드의 구동이 정지된 후, 인쇄용 헤드의 온도가 서서히 떨어지져서, 정상 조건의 온도인 60[℃] 정도로 떨어졌을 때, 전압 분배부(200)의 출력전압(Vb)이 1.713[V]로 유지되며, 그때는 비교부(300)의 출력신호는 로우 신호를 출력한다. 비교부(300)의 비교전압의 차가 1[mV] 정도에 불과하므로, 노이즈에 의한 비교부(300)의 오동작 방지를 위해 30[mV]의 히스테리시스 (hysteresis) 전압이 유지되도록 한다. 즉 1.713[V] 내지 1.683[V]가 히스테리시스 영역이 된다. 이것은 노이즈 마진을 확보하기 위함이다.

전술한 인쇄용 헤드의 과열 방지장치는 인쇄용 헤드 중 와이드 어레이 헤드를 갖는 화상형성장치에 구비되는 것이 바람직하다. 와이드 어레이 헤드는 다수의 어레이 헤드가 연결되어 있는 구조로서 인쇄시에 많은 열이 발생할 수 밖에 없는 구조이므로, 이러한 와이드 어레이 헤드를 갖는 화상형성장치에 전술한 인쇄용 헤드의 과열 방지장치를 구비하도록 한다.

이러한 본원 발명인 인쇄용 헤드의 과열 방지장치는 이해를 돕기 위하여 도 면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 의한 인쇄용 헤드의 과열 방지장치는 면적을 적게 차지하면서 최소의 공정비용으로 효율적인(최적의) 성능을 가지는 Thermal shutdown circuit을 제공한다. 따라서, 본원발명은 복잡한 구조 및 다양한 칩의 구비 없이도, 인쇄용 헤드의 과열을 방지하는 기능을 수행할 수 있으므로, 저비용 고효율의 성능을 발휘할 수 있다.

Claims

저항온도계수가 낮은 제1 저항 및 상기 제1 저항보다 저항온도계수가 상대적으로 큰 제2 저항이 직렬 연결되어 있고, 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항 사이에 걸리는 전압을 출력하는 온도 감지부;

기준 전압을 분압하고, 분압된 전압을 출력하는 전압 분배부; 및

상기 온도 감지부의 출력 전압 및 상기 전압 분배부의 출력 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 인쇄용 헤드의 구동을 정지시키는 신호를 출력하는 비교부를 구비하는 것을 특징으로 하는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 저항 및 상기 제2 저항은 온도가 증가할 때, 저항값도 증가하는 소자 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 전압 분배부는

저항온도계수가 낮은 제3 저항 및 제4 저항이 직렬 연결되어 있고, 상기 제3 저항 및 상기 제4 저항 사이에 걸리는 전압을 상기 비교부로 출력하는 것을 특징으로 하는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치.
제3항에 있어서,

상기 제3 저항 및 상기 제4 저항은 온도가 증가할 때, 저항값도 증가하는 소자 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 인쇄용 헤드의 과열 방지장치는

노이즈 마진을 보상해 주기 위한 히스테리시스부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치.
제5항에 있어서, 상기 히스테리시스부는

MOSFET의 소스와 드레인이 제5 저항과 병렬로 연결되어 있고, 상기 MOSFET의 게이트가 상기 비교부의 출력단자와 연결되어 있으며,

상기 히스테리시스부는 상기 전압 분배부와 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치.
제6항에 있어서,

상기 제5 저항은 온도가 증가할 때, 저항값도 증가하는 소자 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치.
제5항에 있어서, 상기 히스테리시스부는

상기 비교부가 상기 인쇄용 헤드의 구동을 정지시키는 신호를 출력할 때에 동작하는 것을 특징으로 하는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 인쇄용 헤드의 과열 방지장치는

상기 인쇄용 헤드 중 와이드 어레이 헤드를 갖는 화상형성장치에 구비되는 것을 특징으로 하는 인쇄용 헤드의 과열 방지장치.