KR20080015856A - 헤드 기판, 인쇄 헤드, 헤드 카트리지 및 인쇄 장치 - Google Patents

헤드 기판, 인쇄 헤드, 헤드 카트리지 및 인쇄 장치 Download PDF

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KR20080015856A
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Abstract

본 발명은, 정전류 구동 방법을 채용하고, 대기 상태에서의 전력 소비를 억제하고, 인쇄 헤드 온도의 증가를 방지하고, 잉크를 안정적으로 토출할 수 있는 인쇄 헤드 기판, 상기 인쇄 헤드 기판을 이용하는 인쇄 헤드, 상기 인쇄 헤드를 통합하는 헤드 카트리지, 및 인쇄 헤드를 이용하는 인쇄 장치에 관한 것이다. 상기 헤드 기판은 복수의 인쇄 소자, 상기 복수의 인쇄 소자에 대응하여 설치되고 상기 복수의 인쇄 소자를 구동하는 복수의 구동 소자, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성 회로, 상기 기준 전압 생성 회로에 의해 생성된 기준 전압에 기초하여 제1 기준 전류를 생성하는 기준 전류 생성 회로, 각각이, 상기 기준 전류 생성 회로에 의해 생성된 상기 제1 기준 전류에 기초하여 상기 복수의 인쇄 소자를 구동하는 정전류를 생성하는 복수의 정전류원, 및 상기 제1 기준 전류의 공급을 제어하는 스위치를 포함한다.
인쇄 헤드, 인쇄 소자, 구동 소자, 정전류원, 스위치

Description

헤드 기판, 인쇄 헤드, 헤드 카트리지 및 인쇄 장치{HEAD SUBSTRATE, PRINTHEAD, HEAD CARTRIDGE, AND PRINTING APPARATUS}
본 발명은 헤드 기판, 인쇄 헤드, 헤드 카트리지 및 인쇄 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들어, 잉크젯 방식에 따라서 인쇄를 행하는 데 이용되고, 인쇄 소자에 소정의 전류를 공급함으로써 인쇄 소자를 구동하는 회로를 구비한 헤드 기판, 인쇄 헤드, 헤드 카트리지 및 인쇄 장치에 관한 것이다.
종래에는, 인쇄 헤드의 각 노즐에 배치된 히터가 열 에너지를 발생시키고, 그 열에너지를 이용하여 히터 근방의 잉크를 발포시켜, 그 발포에 의해 노즐로부터 잉크를 토출(discharge)하여 인쇄를 행하는 잉크젯 인쇄 헤드(inkjet　printhead)(이하, 인쇄 헤드라 함)가 알려져 있다.
이 인쇄 헤드를 이용한 최근의 잉크젯 인쇄 장치들은 높은 인쇄 속도와 높은 해상도를 갖는 것이 요구된다. 이 요구를 만족시키기 위해서, 많은 노즐들이 고밀도로 인쇄 헤드 내에 주어진다. 인쇄 헤드에서의 히터의 구동에 관한 한, 인쇄 속도의 관점으로부터 가능한 많은 히터들을 동시에 고속으로 구동하는 것에 대한 요구가 있다.
통상적으로,다수의 히터들과 그 구동 회로는 단일 반도체 기판 상에 형성된 다(이하, 이 기판을 헤드 기판이라 함). 이 때문에, 히터 구동 회로는, 종래의 바이폴라형 반도체 공정과 비교해서 간단한 제조 공정에서 저비용으로 소형 기기들을 고밀도로 형성할 수 있는 MOS형 반도체 공정을 이용하여 형성된다.
고속 인쇄와 MOS 제조 공정을 복사하는 새로운 히터 구동 방법으로서 소정의 전류에 의해 히터를 구동하는 방법이 일본 특허 공개 공보 제2004-181678호 및 제2004-181679호에 제안되어 있다.
도 18은 일본 특허 공개 공보 제2004-181679호에 따른 인쇄 헤드 히터 구동 회로의 배치를 나타내는 블록도이다.
도 18로부터 분명한 바와 같이, 히터 구동 회로는 기준 전압 회로(105), 전압 전류 변환 회로(104), 및 전류원(current source) 블록(106)을 포함한다. 전류원 블록(106)은 x개의 히터들을 수용하는　m개의 히터 그룹들을 포함한다. 1개의 인쇄 헤드에는 n개의 전류원 블록들이 포함된다. 따라서, 1개의 인쇄 헤드에는 총 (x×m×n)개의 히터들이 포함된다.
기준 전압 회로(105)는 전압 전류 변환 회로(104)의 기준으로서 기준 전압(Vref)을 생성한다. 전압 전류 변환 회로(104)는 기준 전압 회로(105)로부터의 기준 전압(Vref)에 기초하여 전압을 전류로 변환하고, 다시 말하면, 기준 전압(Vref)으로부터 기준 전류(Iref)를 생성한다.
전압 전류 변환 회로(104)에서 생성된 기준 전류(Iref)에 기초하여, 기준 전류 회로(도시되지 않음)는 기준 전류(Iref)에 비례하는 복수의 기준 전류를 생성한다. 기준 전류는 n개의 전류원 블록에 공급된다.
n개의 전류원 블록들 각각에서는, 기준 전류들(IR1 내지 IRn)에 기초하여, 전류원들(1031 내지 103m)이 이들에 공급된 기준 전류에 비례하는 정전류(Ih1 내지 Ihm)를 출력한다.
도 18에 도시되어 있는 바와 같이, 전류원 블록(106)은 (x×m)개의 히터들, 히터들과 동수의 스위칭 소자(102), 및 m개 그룹들에 대응하는 정전류원(1031 내지 103m)을 포함한다. 각 스위칭 소자(102)의 단자들 간의 전류의 단락(short) 및 개방(open) 상태는 인쇄 장치 본체의 제어 회로로부터의 제어 신호에 의해 제어된다. m개 그룹들 각각은 x개의 히터들(101) 및 x개의 스위칭 소자들(102)을 수용한다. 이 그룹들에서는, 히터 저항들(10111 내지 101mx)과 히터 저항들을 구동 및 제어하는 스위칭 소자들(10211 내지 102mx)이 직렬 접속된다. 이 그룹들에서, 전원 공급측 단자는 전원 공급 라인(110)에 공통 접속되고, 접지측(ground-side) 단자는 정전류원을 거쳐서 GND 라인(111)에 공통 접속된다.
m개 그룹들(106-1 내지 106-m)에 설치된 정전류원들(1031 내지 103m)의 출력 단자는, 히터들(101) 및 스위칭 소자들(102)이 직렬 접속된 그룹들(106-1 내지 106-m)의 공통 접속 단자에 각각 접속된다. 히터들의 전류 구동 제어는 그룹들 내의 스위칭 소자들(102)을 제어 신호에 의해 온/오프 함으로써 실행된다. 그룹들에 설치된 정전류원들(1031 내지 103m)로부터의 출력 전류(Ih1 내지 Ihm)는 원하는 히터에 공급된다.
실제 인쇄 헤드에서는, 동일 구조를 갖는 복수의 (n개) 전류원 블록들(106)이 제공된다. 각 전류원 블록(106)에서의 히터 구동 동작은 전술한 바와 같다. n개의 전류원 블록들(106)에서 같은 동작이 실행되면, (x×m×n)개 히터들 중 임의의 원하는 히터들이 구동되어 발열한다.
최근의 잉크젯 인쇄 장치에서는, 인쇄된 화상들의 품질을 더욱 향상시키기 위해서, 많은 색의 잉크를 이용해서 색상 범위(gamut)를 넓히거나, 고 해상도 인쇄를 위해 잉크 방울(ink droplet)의 크기를 줄인다. 이것은, 인쇄 헤드에서 잉크를 토출하는 노즐들의 수를 증가시키거나 노즐 배열의 수를 증가시키게 한다.
상술한 바와 같이, 복수의 히터 배열들이 배치되는 헤드 기판에서, 상술한 바와 같이, 정전류 방식에 의해 히터들이 구동되는 경우, 히터들에 소정의 전류를 공급하는 정전류원 블록들은 히터 배열들에 대응하는 배열들에 배치될 필요가 있다. 따라서, 정전류원들에 기준 전류들을 공급하는 기준 전류들의 수가 증가하게 된다.
기준 전류들의 수가 증가하면, 헤드 기판 전체의 전류의 소비가 증가한다. 전류 소비에 의해 발생된 열은 헤드 기판의 온도를 상승시킨다.
헤드 기판의 온도가 상승하면, 그 헤드 기판과 접촉하는 잉크의 온도가 상승한다. 온도의 상승은 잉크 토출을 불안정하게 하거나, 인쇄 품질을 열화시킨다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 전술한 단점에 대한 응답으로서 시작되었다.
예를 들어, 본 발명에 따른 정전류 구동 방법을 채용하는 헤드 기판은 인쇄 헤드 온도의 증가를 방지하고, 인쇄하지 않는 대기 상태에서의 전력 소비를 억제함으로써 잉크를 안정적으로 토출할 수 있다.
이 헤드 기판을 이용하여, 인쇄 헤드 온드의 증가를 방지하고, 안정적으로 잉크를 토출하는 인쇄 헤드, 이 인쇄 헤드를 통합하는 헤드 카트리지, 및 인쇄 헤드를 이용한 인쇄 장치가 구현된다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 복수의 인쇄 소자(printing　element), 상기 복수의 인쇄 소자에 대응하여 설치되고 상기 복수의 인쇄 소자를 구동하는 복수의 구동 소자, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성 회로, 상기 기준 전압 생성 회로에 의해 생성된 기준 전압에 기초하여 제1 기준 전류를 생성하는 기준 전류 생성 회로, 각각이, 상기 기준 전류 생성 회로에 의해 생성된 상기 제1 기준 전류에 기초하여 상기 복수의 인쇄 소자를 구동하는 정전류를 생성하는 복수의 정전류원, 및 상기 제1 기준 전류의 공급을 제어하는 스위치를 포함하는 헤드 기판이 제공되는 것이 바람직하다.
헤드 기판은 상기 제1 기준 전류에 기초하여 복수의 제2 기준 전류를 생성하는 변환 회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 스위치는,
(1) 상기 기준 전류 생성 회로에 설치될 수 있고,
(2) 상기 변환 회로에 의해 생성된 상기 복수의 제2 기준 전류의 공급을 개별적으로 제어하기 위해 상기 변환 회로에 설치될 수 있고, 상기 스위치는 상기 제2 기준 전류들과 같은 수의 스위치들을 포함하며, 또는
(3) (1) 및 (2)와 같이, 상기 기준 전류 생성 회로 및 상기 변환 회로 모두에 설치될 수 있다.
바람직하게, 헤드 기판은 상기 복수의 구동 소자의 구동 유/무를 검출하는 검출 회로를 더 포함하며, 상기 검출 회로에 의한 검출 결과에 따라 상기 스위치가 온/오프 제어된다.
스위치의 온/오프 제어에 있어서, 상기 복수의 인쇄 소자 및 상기 복수의 구동 소자는 복수의 그룹으로 그룹화된다. 상기 복수의 정전류원은 상기 복수의 그룹에 정전류를 공급하기 위해서 상기 복수의 그룹에 대응하여 배치된다. 상기 복수의 그룹 각각에 포함된 상기 복수의 인쇄 소자 중에서, 최대 하나의 인쇄 소자가 동시 구동된다.
그러므로, 상기 헤드 기판은 상기 복수의 그룹에서 동시 구동될 수 있는 전체 인쇄 소자들에 대응하는 화상 신호를 연속하여 입력하는 시프트 레지스터, 및 상기 시프트 레지스터에 입력된 화상 신호를 래치하는 래치 회로를 더 포함한다.
이 배치가 이용되면, 상기 검출 회로는, 상기 래치 회로에 입력된 화상 신호에 기초하여, 적어도 하나의 인쇄 소자를 구동하는 화상 신호가 존재하는지의 여부를 판정한다. 대안으로, 상기 검출 회로는 상기 동시 구동가능한 블록에 대응하는 화상 신호에 기초하여, 적어도 하나의 인쇄 소자를 구동하는 화상 신호가 존재하는지의 여부를 판정한다. 동시 구동가능한 블록 내에 어떤 인쇄 소자도 구동되지 않는다면, 상기 스위치가 전류의 공급을 중단하도록 오프되는 제어가 실행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 전술한 헤드 기판을 이용하는 인쇄 헤드가 제공되는 것이 바람직하다.
인쇄 헤드는 잉크를 토출하여 인쇄하는 잉크젯 인쇄 헤드를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 잉크젯 인쇄 헤드와, 잉크젯 인쇄 헤드에 공급되는 잉크를 포함하는 잉크 탱크를 통합하는 헤드 카트리지가 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 잉크젯 인쇄 헤드 또는 상기 헤드 카트리지 중 어느 하나로부터 잉크를 토출하여 인쇄 매체 상에 인쇄하는 인쇄 장치가 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 전류 공급이 제어되는, 예를 들면, 인쇄 타이밍 이외에, 즉, 대기 상태에서 전류 공급이 중단되는 제어가 행해지기 때문에, 인쇄 동작 대기 상태에서의 전력 소비가 억제될 수 있어 특별히 이롭다.
그러므로, 헤드 기판 온도의 어떠한 불필요한 증가도 방지될 수 있고, 안정된 잉크 방울 토출에 기여한다. 따라서, 고 품질 인쇄가 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부한 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 자명해질 것이며, 그의 도면을 통해 동일한 참조 문자들은 동일하거나 유사한 부분들을 나타낸다.
본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부한 도면은, 발명의 상세한 설 명과 함께 본 발명의 실시예들을 예시하고, 본 발명의 원리를 설명하는 데 도움이 된다.
도 1은 본 발명의 대표적인 실시예인 잉크젯 인쇄 장치의 캐리지 주변부의 개략적 배치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 잉크젯 카트리지 IJC의 상세한 구성을 나타내는 외관 사시도이다.
도 3은 3색 잉크를 토출하는 인쇄 헤드 IJHC의 3차원 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 인쇄 장치의 제어 배치를 나타내는 블록도이다.
도 5는　제1 실시예에 따른 인쇄 헤드의 헤드 기판에 설치되어 있는 히터 구동 회로의 배치를 나타내는 블록도이다.
도 6은 스위칭 소자들(102)의 제어 단자들에 인가되는 게이트 제어 신호 VGi의 신호 파형과 스위치(108)를 제어하는 제어 신호 Vs, 및 히터들(10111 내지 1011x)를 흐르는 전류량의 시간 변화를 나타내는 타이밍 차트다.
도 7은, m개의 히터들 및 m개의 스위칭 소자들과 1대1로 대응하게 배치된 m개의 전류원들을 포함하는 히터 구동 회로의 배치를 나타내는 블록도다.
도 8은 기준 전압 회로(105)에 설치된 스위치(112)를 포함하는 히터 구동 회로의 배치를 나타내는 블록도다.
도 9는 제2 실시예에 따른 인쇄 헤드의 헤드 기 상에 설치된 히터 구동 회로의 배치를 나타내는 블록도다.
도 10은 스위칭 소자들(102)의 제어 단자들에 인가되는 게이트 제어 신호들 VGi의 신호 파형, 스위치(109)를 제어하는 제어 신호 Vs1, 및 히터들(10111 내지 1011x)을 흐르는 전류량의 시간 변화를 나타내는 타이밍 차트다.
도 11은 m개 그룹의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍 차트다.
도 12는 m개 그룹의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍 차트다.
도 13은 정전류 블록(106), 이와 관련된 히터 구동 제어 회로, 및 검출 회로 사이의 관계를 나타내는 블록도다.
도 14는 검출 회로의 배치를 나타내는 블록도다.
도 15는 검출 회로의 다른 배치를 나타내는 블록도다.
도 16은 제3 실시예를 따르는 인쇄 헤드의 헤드 기판에 설치된 히터 구동 회로의 배치를 나타내는 블록도다.
도 17은 스위칭 소자들(102)의 제어 단자들에 인가되는 게이트 제어 신호들 VGi의 신호 파형, 스위치(109)를 제어하는 제어 신호 Vs1, 및 히터들(10111 내지 1011x)을 흐르는 전류량의 시간 변화를 나타내는 타이밍 차트다.
도 18은 종래의 잉크젯 인쇄 헤드에 설치된 히터 구동 회로의 배치 예를 나타내는 블록도다.
첨부한 도면에 따라서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 명세서에서, 용어 "인쇄(print)" 및 "인쇄(printing)"는 문자 및 도형과 같은 의미있는 정보의 형태는 물론, 넓게는 인쇄 매체 상에서의 화상, 모양, 패턴 등의 형성도 포함하거나, 매체의 처리를 포함하며, 이들이 의미있는지의 여부 및 인간이 시각적으로 인지할 수 있도록 이들이 시각화되었는지의 여부와 상관없다.
또한, 용어 "인쇄 매체"는 일반적인 인쇄 장치로 이용되는 용지 시트는 물론, 넓게는 천, 플라스틱 필름, 금속판, 글래스, 세라믹스, 목재, 및 피혁 등, 잉크를 수용 가능한 재료를 포함한다.
또한, 용어 "잉크"(이하 "액체"로도 불림)는, 상기 "인쇄"의 정의와 마찬가지로 널리 해석되어야 한다. 즉, "잉크"는 인쇄 매체 상에 부여될 때, 화상, 모양, 패턴, 등을 형성할 수 있고, 인쇄 매체를 처리할 수 있으며, 잉크를 처리할 수 있다(예를 들면, 인쇄 매체에 부여된 잉크에 포함된 색제(coloring agent)를 고형화하거나 불용화할 수 있음).
또한, 달리 언급하지 않으면, 용어 "노즐"은 토출구(discharge orifice), 토출구에 연결된 액로(liquid channel), 및 잉크 토출에 이용되는 에너지를 생성하는 소자의 세트를 의미한다.
이하에 이용되는 용어 "인쇄 헤드 기판(헤드 기판)"은, 실리콘 반도체로 이루어진 단순한 기판을 지시하는 것이 아니고, 소자들 및 배선들을 포함하는 구조를 나타낸다.
용어 "기판 상에"는 "소자 기판 상에"는 물론 "소자 기판의 표면 상에" 및 "표면 근방의 소자 기판 내부에"를 지시한다.
본 발명에서, 용어 "내장된(built-in)"은　개별 소자들이 단순히 기판 표면 상에 배치된 것을 지시하지 않고, 반도체 회로 제조 공정에 의해 소자 기판 상에 소자들을 일체적으로 형성 및 제조하는 것을 나타낸다.
본 발명에서, 용어 "정전류" 및 "정전류원"은 동시 구동되는 인쇄 소자들의 수의 변동에 상관없이 인쇄 소자에 공급되는 소정의 전류 및 전류를 인쇄 소자들에 부여하는 전류원을 지시한다. 일정해야 할 전류값 자체는 소정의 전류값으로 변경되어 설정된 값을 포함한다.
<잉크젯 인쇄 장치의 설명(도 1)>
도 1은 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 잉크젯 인쇄 장치의 개략 배치를 나타내는 사시도다. 도 1을 참조하면, 엄지 나사(lead screw)(5005)는 캐리지 모터(5013)의 순/역 회전에 연동하여 구동력 전달 기어들(5009 내지 5011)을 통해 회전한다. 캐리지 HC는 엄지 나사(5004)의 나선형 홈(helical groove)(5005)에 맞물린 핀(도시되지 않음)을 갖고, 엄지 나사(5004)의 회전에 따라 가이드 레일(5003)에 지지되면서 화살표 방향 a, b로 상반되게 이동된다. 잉크젯 카트리지 IJC는 잉크젯 인쇄 헤드 IJH(이하, 인쇄 헤드라 함)와 인쇄용 잉크를 포함하는 잉크 탱크 IT를 포함한다.
잉크젯 카트리지 IJC는 인쇄 헤드 IJH 및 잉크 탱크 IT와 통합된다.
용지 누름판(paper press plate)(5002)은 캐리지의 이동 방향에서 플라텐(5000)에 대하여 용지 시트를 누른다. 플라텐(5000)은 반송 모터(도시되지 않음)에 의해 회전되고 인쇄 용지 시트(P)를 반송한다. 부재(5016)는 인쇄 헤드의 전면을 덮는 캡 부재(5022)를 지지한다. 흡입(suction) 수단(5015)은 캡 내의 개 구(5023)를 통해서 인쇄 헤드의 흡인 회복을 행하는 캡을 흡입한다. 클리닝 블레이드(cleaning blade)(5017)와, 블레이드를 전후 방향으로 이동하는 부재(5019)는 본체 지지판(5018)에 의해 지지된다.
도 2는 잉크젯 카트리지 IJC의 상세한 구조를 나타내는 외관 사시도다.
도 2에 도시한 바와 같이, 잉크젯 카트리지 IJC는 블랙 잉크를 토출하는 카트리지 IJCK와 시안(C), 마젠타(M), 및 옐로우(Y)의 3색 잉크를 토출하는 카트리지 IJCC를 포함한다. 두 개의 카트리지들은 서로 분리가능하고, 또한 캐리지 HC로부터 독립적으로 탈착된다.
카트리지 IJCK는, 블랙 잉크를 포함하는 잉크 탱크 ITK와 인쇄를 위해 블랙 잉크를 토출하는 인쇄 헤드 IJHK를 포함한다. 잉크 탱크 ITK와 인쇄 헤드 IJHK는 통합된다. 카트리지 IJCC는 시안(C), 마젠타(M), 및 옐로우(Y)의 3색 잉크를 포함하는 잉크 탱크 ITC와 인쇄를 위해 이들 3색 잉크를 토출하는 인쇄 헤드 IJHC를 포함한다. 잉크 탱크 ITC와 인쇄 헤드 IJHC는 통합된다. 본 실시예에서, 카트리지의 잉크 탱크는 잉크로 충전되어 있다.
통합된 카트리지 IJCK 및 IJCC는 물론, 잉크 탱크 및 인쇄 헤드가 구조적으로 서로 분리될 수 있는 카트리지도 이용될 수 있다.
인쇄 헤드 IJH는 인쇄 헤드들 IJHK 및 IJHC 모두를 포괄적으로 언급할 때 이용된다.
도 2로부터 자명한 바와 같이, 블랙 잉크를 토출하는 노즐열, 시안 잉크를 토출하는 노즐열, 마젠타 잉크를 토출하는 노즐열, 옐로우 잉크를 토출하는 노즐열 은 캐리지 이동 방향으로 배치된다. 노즐들은 캐리지 이동 방향과 직교 또는 대각선 방향으로 배치된다.
도 3은 3색 잉크를 토출하는 인쇄 헤드 IJHC의 3차원 내부 구조를 도시하는 사시도다.
잉크 탱크 ITK로부터 공급되는 잉크의 흐름은 도 3에서 보여질 수 있다. 인쇄 헤드 IJHC는 시안(C) 잉크를 공급하는 잉크 채널 2C, 마젠타(M) 잉크를 공급하는 잉크 채널 2M, 옐로우(Y) 잉크를 공급하는 잉크 채널 2Y를 갖는다. 잉크 탱크 ITK로부터 잉크 채널들로 기판의 후면을 통해 잉크를 공급하는 공급로(도시되지 않음)가 구비되어 있다.
잉크 통로(301C, 301M, 301Y)가 전열 변환기(히터)(401)에 대응하여 설치된다. C, M, 및 Y 잉크들은 잉크 통로를 거쳐서 기판 상에 설치된 전열 변환기(히터)(401)까지 유도된다. 전열 변환기(히터)(401)가 후술하는 회로를 통해 통전(energize)되면, 전열 변환기(히터)(401) 상의 잉크들이 열을 받아 비등한다. 그 결과, 잉크 방울들(900C, 900M, 및 900Y)이 생성된 거품에 의해 토출구들(302C, 302M, 및 302Y)로부터 토출된다.
도 3을 참조하면, 전열 변환기들(상세히 후술됨), 이들을 구동하는 여러가지 회로들, 메모리들, 캐리지 HC와 전기 접촉이 되는 각종 패드들 및 각종 신호선들이 인쇄 헤드 기판(이하, 헤드 기판으로 불림)(1) 상에 형성된다.
1개의 전열 변환기(히터) 및 이것을 구동하는 MOS-FET은 총괄하여 단일 인쇄 소자로 불린다. 복수의 인쇄 소자는 총괄적으로 인쇄 소자 유닛으로 불린다.
도 3은 컬러 잉크를 토출하는 인쇄 헤드 IJHC의 3차원 구조를 나타낸다. 블랙 잉크를 토출하는 인쇄 헤드 IJHK도 동일한 구조를 갖는다. 그러나, 그 크기는 도 3에 도시된 구조의 1/3이다. 즉, 1개의 잉크 채널이 존재하고, 헤드 기판의 규모도 대략 1/3이다.
전술한 인쇄 장치의 인쇄 제어를 실행하기 위한 제어 배치를 다음에 설명한다.
도 4는 인쇄 장치의 제어 회로의 배치를 나타내는 블록도다.
도 4를 참조하면, 참조 번호 1700은 인쇄 신호를 입력하는 인터페이스를 나타내고, 1701은 MPU, 1702는 MPU(1701)가 실행하는 제어 프로그램을 저장하는 ROM, 1703은 각종 데이터(예를 들면, 인쇄 신호 및 인쇄 헤드에 공급되는 인쇄 데이터)를 보존하는 DRAM을 나타낸다. 게이트 어레이(G.A)(1704)는 인쇄 헤드 IJH에 대한 인쇄 데이터 공급을 제어하고, 인터페이스(1700), MPU(1701), 및 RAM(1703) 사이의 데이터 전송을 제어한다.
반송 모터(1709)(도 1에 도시되지 않음)는 인쇄 용지 시트(P)를 반송한다. 모터 드라이버(1706)는 반송 모터(1709)를 구동한다. 모터 드라이버(1707)는 캐리지 모터(1710)를 구동한다. 헤드 드라이버(1705)는 인쇄 헤드 IJH를 구동한다. 헤드 드라이버는, 인쇄 헤드 IJH의 히터에 공급된 정전류 값을 소정의 값으로 가변 설정하는 제어 신호로서의 논리 신호, 및 예를 들어, 기준 전류를 발생하는 전압 전류 변환 회로에 설치된 스위치를 제어하는 제어 신호도 또한 출력한다. 스위치 제어 신호가 인쇄 헤드 내에서 발생된다면, 인쇄 장치 본체는 신호를 송신할 필요 가 없음에 주목해야 한다.
제어 배치의 동작에 대해서 설명한다. 인쇄 신호가 인터페이스(1700)에 입력되면, 인쇄 신호는 게이트 어레이(1704) 및 MPU(1701) 사이에서 인쇄용 인쇄 데이터로 변환된다. 모터 드라이버들(1706 및 1707)이 구동된다. 또한, 캐리지 HC에 보내진 인쇄 데이터에 따라서, 인쇄 헤드 IJH가 구동되어, 인쇄 용지 시트(P) 상에 화상이 인쇄된다.
본 실시예에서는, 도 2에 도시한 구조를 갖는 인쇄 헤드가 이용된다. 각각의 캐리지 주사에서는, 인쇄 헤드 IJHK에 의한 인쇄 및 인쇄 헤드 IJHC에 의한 인쇄가 중첩하지 않도록 제어가 행해진다. 컬러 인쇄에서, 인쇄 헤드들 IJHK 및 IJHC는 각 주사에서 교대로 구동된다. 예를 들면, 캐리지를 상반되게 주사하는 경우에, 순방향 주사에서는 인쇄 헤드 IJHK를 구동하고, 역방향 주사에서는 인쇄 헤드 IJHC를 구동하도록 제어를 행한다. 이러한 인쇄 헤드 구동 제어 대신에, 인쇄 동작이 순방향 주사에서만 행해지는, 즉, 인쇄 헤드들 IJHK 및 IJHC가 인쇄 용지 시트(P)를 반송하지 않고 2회의 순방향 주사 동작들에서 개별적으로 구동되는 또 다른 제어가 행해질 수 있다.
다음으로, 인쇄 헤드 IJH에 구현되는 헤드 기판의 구조와 동작을 설명한다.
[제1 실시예]
도 5는 제1 실시예에 따른 인쇄 헤드의 헤드 기판 상에 설치된 히터 구동 회로의 배치를 나타내는 블록도다. 종래예에서와 동일한 참조 번호들은 도 5에서의 동일한 구성 요소들을 나타내며, 그의 설명은 생략한다.
도 5는 기준 전압 회로(105), 전압 전류 변환 회로(104), 및 전류원 블록(106) 외에, 기준 전류 회로(107)를 도시한다. 전류원 블록(106)은 동일한 배치를 갖는 n개의 전류원 블록들(1061 내지 106n)을 포함한다. 스위치(108)가 전압 전류 변환 회로(104)에 삽입되어 기준 전류(Iref)를 온/오프 제어한다.
기준 전압 회로(105)의 전압원은, 전원 전압이나 온도 변화에 대하여 안정된 전압을 출력하는 것이 바람직하다. 따라서, 기준 전압 회로(105)는 예를 들면, 밴드갭 전압(bandgap　voltage)을 이용해서 전원 전압 또는 온도 변화에 대하여 안정된 전압을 얻는다.
기준 전류 회로(107)는 전압 전류 변환 회로(104)에 의해 생성된 기준 전류(Iref)에 기초하여 n개의 기준 전류들(IR1 내지 IRn)을 생성한다. 본 실시예에서는, 스위치(108)를 제어함으로써 기준 전류(Iref)가 온/오프 제어된다. 기준 전류(Iref)에 기초하여 생성된 기준 전류들(IR1 내지 IRn)도 동시에 온/오프 제어된다. n개의 전류원 블록들(106) 각각은, 도 5에 도시된 바와 같이, x개의 히터들(101)과 x개의 스위칭 소자들(102)을 포함하는 m개의 그룹들(106-1 내지 106-m)에 대응하여 m개의 정전류원들(1031 내지 103m)을 포함한다.
m개의 그룹들(106-1 내지 106-m)에 대응하여 설치된 정전류원들(1031 내지 103m)의 출력 단자들은 히터들(101)과 스위칭 소자들(102)이 직렬 접속된 그룹들의 공통 접속 단자들에 접속된다. 각 정전류원은 GND 라인(111)에 접속된다.
히터들의 통전(energization) 제어는, 그룹들 내의 스위칭 소자들(102)을 제 어 신호들 VGi(i=1 내지 x)에 의해 스위칭하여 개별 그룹들에 설치된 정전류원(1031 내지 103m)의 출력 전류들(Ih1 내지 Ihm)을 원하는 히터들에 접속함으로써 행해진다.
포화 영역(saturated　region)에서 MOS 트랜지스터들을 동작시키는 정전류원이 정전류원들(1031 내지 103m)로서 이용되는 경우에는, 히터들의 근방, 즉, 회로 배치 밀도가 높은 위치에도 전원이 배치될 수 있다．
다음으로 히터 구동 회로의 동작을 설명한다.
m개 그룹들은 동일한 방법으로 구동 및 제어된다. 이하에서는, 도 5에 나타낸 히터 구동 회로의 전류원 블록(1061)의 그룹(106-1)에 수용되는 x개 히터들(10111 내지 1011x)을 예로 하여 설명한다.
도 6은 스위칭 소자들(102)의 제어 단자들에 인가되는 게이트 제어 신호 VGi의 신호 파형, 스위치(108)를 제어하는 제어 신호 Vs, 및 히터들(10111 내지 1011x)에 흐르는 전류량에서의 시간 변화를 나타내는 타이밍 차트다. 도 6을 참조하면, "A"는 스위칭 소자들(102)의 제어 단자들에 인가되는 게이트 제어 신호들 VGi의 신호 파형을 나타낸다. "B"는 히터들(101)에 흐르는 전류량에서의 시간 변화를 나타낸다.
도 6의 "A"에서의 VG1 내지 VGx는, x개의 스위칭 소자들(10211 내지 1021x)의 온(단락) 및 오프(개방)를 제어하는 게이트 제어 신호들이다. 게이트 제어 신호 VGi의 신호 레벨이 높으면(H), 대응하는 스위칭 소자(102)는 온(전기적으로 접속됨)된다. 게이트 제어 신호 VGi의 신호 레벨이 낮으면(L), 대응하는 스위칭 소자(102)는 오프(전기적으로 접속되지 않음)된다. 마찬가지로, 제어 신호 Vs의 신호 레벨이 높으면(H), 대응하는 스위치(108)는 온(전기적으로 접속됨)된다. 제어 신호 Vs의 신호 레벨이 낮으면(L), 대응하는 스위치(108)는 오프(전기적으로 접속되지 않음)된다.
도 6의 "A"로 표시된 예에서는, 그룹(106-1)의 모든 히터들(10111 내지 1011x)이 순차적으로 구동된다고 가정된다.
도 6의 "A"에 따르면, 시각 t=t0에서, 제어 신호 Vs는 하이 레벨로 변하고, 기준 전류(Iref)가 흐르며, 기준 전류가 정전류원(103)에 공급된다. t0 ≤ t < t1의 기간에는, 모든 게이트 제어 신호들 VG1 내지 VGx이 로우 레벨이다. 그러므로, 정전류원(1031)의 출력과 히터들(10111 내지 1011x)이 개방된다. 이 때문에, 히터들(10111 내지 1011x)에는 어떤 전류도 흐르지 않는다.
t1 ≤ t < t2의 기간에는, 게이트 제어 신호 VG1만이 하이 레벨로 변한다. 그러므로, 스위칭 소자(10211)만이 회로 단락되고, 정전류원(1031)으로부터의 출력 전류(Ih1)가 히터(10111)로 흐른다. 이 상태는, 도 6에 도시한 "B"에서의 t1 ≤ t < t2의 기간 동안 상승한 Ih1으로 표시된다.
t2 ≤ t의 기간 동안, 게이트 제어 신호 VG1는 로우 레벨로 다시 변하고, 히터(10111)로의 전원이 차단된다. t3 ≤ t의 기간 동안, 제어 신호 Vs는 로우 레벨로 변한다. 그러므로, 기준 전류(Iref)의 공급이 차단되어, 정전류원(1031)에의 기준 전류의 공급이 중단된다.
상술한 바와 같이, 히터(10111)에 통전하기 직전인 t0 ≤ t < t1의 기간 동안, 기준 전류(Iref)는 정전류원(1031)에 공급된다. t1 ≤ t < t2의 기간 동안, 전류는 히터(10111)에만 공급되어 발열한다. 히터(10111)에의 통전이 종료되면, t3 ≤ t의 기간 동안, 기준 전류(Iref)의 공급이 중단된다. 이러한 과정에서, 히터(10111) 근방의 잉크가 가열되어서 발포한다. 히터(10111)가 배치되어 있는 노즐로부터 잉크가 토출되어 소정의 화소(도트)가 인쇄될 수 있다.
다음으로, 게이트 제어 신호 VG2가 하이 레벨로 변하면, 스위칭 소자(10212)가 회로 단락되어, 정전류원(1031)으로부터의 출력 전류 Ih1가 히터(10112)에 공급된다. 이 상태는, 도 6에 도시한 "B"에서 상승하는 Ih2에 의해 표시된다.
이런 식으로, 게이트 제어 신호들 VGn이 순차적으로 하이 레벨로 변하여 스위칭 소자들(10211 내지 1021x)이 순차적으로 온된다. 정전류원(1031)으로부터의 출력 전류 Ih1는 히터들(10111 내지 1011x)에 순차적으로 공급된다. 그룹(106-1)에 수용되는 모든 히터들(10111 내지 1011x)이 구동된다.
그룹(106-1) 내의 모든 히터들(10111 내지 1011x)이 순차적으로 구동되는 경우가 앞서 설명되었다. 그러나, 실제의 인쇄 동작에서는, 원하는 도트들을 형성하기 위해서 필요한 히터들만이 구동된다. 그러므로, 원하는 히터들을 구동하여 도트들이 인쇄되는 경우에만, 스위칭 소자들에 대응하는 게이트 제어 신호들이 하이 레벨로 변한다.
상술한 동작은 그룹들(106-2 내지 106-m)에 수용되는 히터들에 대해서도 마찬가지로 실행된다. (x×m)개 히터들 중 임의의 원하는 히터들이 선택적으로 구동될 수 있도록 히터들의 통전 제어가 행해진다.
전술한 실시예에 따르면, 기준 전류 공급을 온/오프 제어하는 스위치가 전압 전류 변환 회로 내에 설치된다. 스위치가 제어 신호에 의해 제어되는 경우에는, 히터들이 구동되는 경우를 제외한 타이밍에서 기준 전류 공급이 차단될 수 있다. 이 때문에, 기준 전류 공급에 의한 전력 소비가 효과적으로 억제될 수 있다.
상술한 예에서, x개의 히터들과 x개의 스위칭 소자들은 공통으로 1개의 정전류원에 접속된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
예를 들면, 본 발명은 도 7에 도시한 바와 같이, m개의 히터들과 m개의 스위칭 소자들에 대하여 1대1로 대응하게 배치된 m개의 전류원들을 포함하는 배치에 적용될 수도 있다. 이 배치가 이용되면, 모든 히터들 도는 임의의 원하는 수의 히터들이 동시 구동될 수 있다. 이 경우에도, 기준 전류 공급 타이밍은 도 6에서 설명한 바와 같이 설정될 수 있다.
본 발명은, 도 8에 도시한 바와 같이, 기준 전압 회로(105)에 설치된 스위치(112)를 포함하는 배치에도 적용될 수 있다. 도 8에 나타낸 예에서는, 기준 전류(Iref)의 공급 제어를 행하여, 기준 전압 회로(105)에서 생성된 기준 전압(Vref)을 접지함으로써 기준 전류(Iref)의 공급을 차단한다. 이 경우에, 기준 전압(Vref)을 접지하는 타이밍은 도 6에서 설명한 것과 같이 설정되는 것이 바람직하다.
[제2 실시예]
도 9는 제2 실시예에 따른 인쇄 헤드의 헤드 기판에 설치된 히터 구동 회로의 배치를 도시하는 블록도다. 종래예 및 제1 실시예에서와 동일한 참조 번호들은 도 9에서 동일한 구성 요소들을 나타내며, 그의 설명은 생략한다.
제1 실시예의 스위치(108)는 기준 전류(Iref)의 공급을 제어한다. 한편, 제2 실시예의 특징적 배치에 따르면, 전압 전류 변환 회로(104)에서 생성된 기준 전류(Iref)에 기초하여 생성된 복수의 기준 전류(IR1 내지 IRn)의 공급을 제어하기 위해, 기준 전류 회로(107)에 n개의 스위치들(1091 내지 109n)이 삽입된다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 스위치들(1091 내지 109n)에 공급된 제어 신호들(Vs1, Vs2, ..., Vsn)에 의해 기준 전류들(IR1 내지 IRn)이 임의의 원하는 스위치들에 공급되도록 통전 제어가 실행된다.
다음으로, 히터 구동 회로의 동작을 설명한다.
전술한 바와 같이, m개 그룹들이 구동되어 제어된다. 이하, 도 9에 나타낸 히터 구동 회로의 전류원 블록(1061)의 그룹(106-1)에 수용되는 x개의 히터들(10111 내지 1011x)을 예로 들어 설명한다.
도 10은 스위칭 소자들(102)의 제어 단자들에 인가되는 게이트 제어 신호 VGi의 신호 파형, 스위치(109)를 제어하는 제어 신호 Vs1, 및 히터들(10111 내지 1011x)에 흐르는 전류량에서의 시간 변화를 나타내는 타이밍 차트다. 도 10을 참조하면, "A"는 스위칭 소자들(102)의 제어 단자들에 인가되는 게이트 제어 신호들 VGi의 신호 파형을 나타낸다. "B"는 히터들(10111 내지 1011x)에 흐르는 전류량에서의 시간 변화를 나타낸다. 제1 실시예에서와 동일한 참조 심볼들은 도 10에서 동일한 신호들 및 동작들을 나타내며, 그의 설명은 생략한다.
도 10의 "A"와 "B" 및 도 6의 "A"와 "B" 사이의 비교로부터 분명한 바와 같이, 스위치 1091을 제어하는 제어 신호 Vs1 및 기준 전류(IR1)는 전류원 블록(1061)에 속하는 히터들을 구동하고 제어하는 데 이용된다.
도 10의 "A" 및 "B"에 따르면, 히터(10111)에 통전하기 직전의 t0 ≤ t < t1의 기간에는, 기준 전류(IR1)가 전류원(1031)에 공급된다. t1 ≤ t < t2의 기간에는, 히터(10111)에만 전류가 공급되어 발열한다. 히터(10111)에의 통전이 종료되면, t3 ≤ t의 기간 동안, 기준 전류(IR1)의 공급이 중단된다. 바꾸어 말하면, 제어 신호 Vs1이 로우 레벨인 기간동안, 기준 전류(IR1)의 공급이 중단된다.
도 11 및 도 12는 m개 그룹들의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍 차트다.
도 11은 정전류 블록(1061)에 속하는 m개 그룹들의 모든 히터들이 순차 구동되는 예를 나타낸다. 도 12는 실제의 인쇄 동작에서와 같이 입력 화상 신호에 따라 히터들이 구동되는 예를 나타낸다.
각 그룹에 포함된 x개 히터들의 구동 타이밍은 둘 이상의 히터들이 동시 구동되지 않도록 제어된다. 따라서, 정전류원 블록(1061)에서 동시 구동되는 최대 히터들의 수는 m이다. 이 때, 히터 전류(Ih 총합) 및 기준 전류(IR1)의 단위 시간당의 전류 소비가 최대로 된다. 도 9에 도시한 바와 같이, n개의 정전류원 블록들이 존재하는 경우, 기준 전류들의 수 및 히터들의 수가 n배로 증가한다. 최대 전류 소비도 또한 n배 증가한다.
이와 반대로, 실제의 인쇄 동작에서는, 입력 화상 신호에 따라 히터들이 구동된다. 그러므로, 몇몇 타이밍에서는, 정전류원 블록(1061) 내의 히터들 중 어떤 히터도 화상 신호에 따라 구동되지 않는다.
도 12는 전류원 블록 내의 히터들 중 어떤 히터도 동시 구동되지 않는 경우를 나타낸다. 히터 구동 타이밍은 도 12의 "A"의 시간축(t)을 따라 x개로 분할된다. 두번째 타이밍에서는, 그룹들(106-1 내지 106-m) 내의 히터들(10112, 10122,..., 101m2) 중 어느 것도 구동되지 않는다. 이 타이밍에서는, 정전류원 블록들 내의 어떤 히터도 구동되지 않는다. 이 때문에, (후술될) 검출 회로로부터의 제어 신호 또는 인쇄 헤드로부터의 신호에 의해, 기준 전류(IR1)의 공급이 차단된 채 제어가 행해진다. 이 때의 기준 전류(IR1) 및 히터 전류(Ih 총합)는 도 12의 "B"에 도시된다.
상술한 동작은 남은 정전류원 블록들(1062 내지 106n)에 대해서도 유사하게 실행된다.
다음으로, 각 정전류원 블록의 히터 구동의 유무를 검출하는 검출 회로에 대해서 설명한다.
도 13은 정전류 블록(1061), 이와 관련된 히터 구동 제어 회로, 및 검출 회로 간의 관계를 나타내는 블록도다.
정전류 블록(1061)이 전류를 공급하는 m개의 그룹들(106-1 내지 106-m)에 속하는 (x×m)개의 히터들의 온/오프에 관한 화상 신호(DATA)는 클럭 신호(CLK)에 동기하여 시프트 레지스터에 입력된다. 시프트 레지스터에 입력된 화상 신호는 래치 신호(LT)에 따라서 래치 회로에 의해 래치되어, 디코더(115)에 입력된다. 래치 회로로부터 출력된 화상 신호(DATA) 및 디코더(115)로부터 출력된 시간 분할 신호(BLK)는, 도 13에 도시한 바와 같이, (x×m)개의 스위칭 소자들에 대응하는 (x×m)개의 AND 회로들(11611 내지 116mx)에 입력되어 AND 연산된다. 연산 결과는 스위칭 소자들의 게이트들에 입력된다. 그 연산 결과에 따라서 정전류 블록(1061)의 히터들이 선택된다.
시프트 레지스터에 입력된 신호가 검출 회로(113)에 입력된다는 점에 주목한 다. 도 13을 참조하면, 시프트 레지스터와 래치 회로는 동일한 참조 번호(114)로 나타내져 있다.
도 14는 검출 회로의 배치를 도시하는 블록도다.
도 14에 도시한 시프트 레지스터(S/R)(114a)는 정전류원 블록(1061)으로부터 전류가 공급되는 히터들 중 m개 히터들의 구동에 대응하는 화상 데이터를 저장하고, m개 레지스터들을 포함한다. 시프트 레지스터(114a)로부터의 출력들은 패러럴한 래치 회로들(114b)에 입력된다. 래치 회로들(114b)로부터의의 출력 비트들 각각은 정전류원 블록(1061)의 m개 그룹들(106-1 내지 106-m)의 대응하는 그룹에 속하는 스위칭 소자에 접속된 AND 회로의 1개 단자에 입력된다.
래치 회로들(114b)로부터의의 출력 비트들은 검출 회로(113)의 OR 회로(113a)의 입력들에도 접속된다. OR 회로(113a)의 출력은 AND 회로(113b)에 입력된다. AND 회로(113b)의 다른 입력에는 스위치(1091)를 온/오프 제어하는 제어 신호 Vs1의 타이밍을 결정하는 EN 신호가 입력된다. 이렇게 하여, AND 회로(113b)로부터의 출력 신호로서 제어 신호 Vs1이 생성되고, 기준 전류(IR1)의 공급을 제어하는 스위치(1091)에 공급된다.
검출 회로는 다음과 같이 동작한다.
정전류원 블록(1061)의 히터 구동에 대응하는 화상 신호(DATA)는 인쇄 장치 본체로부터 클럭 신호(CLK)에 동기하여 연속적으로 시프트 레지스터들(114a)에 입 력된다. M개의 히터들에 대응한 M개의 화상 신호 비트들은 시프트 레지스터들(114a)에 저장된다. M개의 화상 신호 비트들은 래치 신호(LT)의 입력 타이밍에서 패러럴한 래치 회로들에 입력되고, 유지된다. 래치 회로들(114b)로부터 출력된 화상 신호 비트들은 그룹들(106-1 내지 106-m) 내의 히터들의 스위칭 소자들의 게이트 제어 신호들을 생성하는 데 이용된다. 동시에, m-비트 화상 신호는 OR 회로(113a)에 입력되어, 정전류 블록(1061)의 히터들을 구동하는지의 여부를 검출하기 위한 정보로서 이용된다.
도 14에 도시한 회로 배치에 따르면, 그룹들(106-1 내지 106-m) 내의 적어도 하나의 히터가 구동될 경우, OR 회로(113a)로부터의 출력은 하이 레벨이 된다. 이 출력은 AND 회로(113b)에 입력된다. 기준 전류의 공급 타이밍을 결정하는 EN 신호가 하이 레벨이면, 히터들을 구동하는 타이밍에서 기준 전류(IR1)가 공급된다. 이에 반하여, 그룹들(106-1 내지 106-m) 중 어느 히터들도 구동되지 않는다면, OR 회로(113a)로부터의 출력은 로우 레벨을 유지한다. EN 신호의 신호 레벨에 상관없이 기준 전류(IR1)는 공급되지 않는다. 이 상태는, 전술한 도 12의 "A"의 두번째 타이밍에 대응하고, 정전류 블록(1061)에서의 기준 전류(IR1)에 의한 전력 소비를 억제한다.
이러한 검출 회로가 정전류원 블록들(1062 내지 106n) 각각에 구비되면, 각 정전류원 블록에 대응하는 히터 구동의 유/무가 검출될 수 있다. 이 배치로, 기준 전류(IR2 내지 IRn)의 공급이 제어되고, 그에 의해 전력 소비를 억제한다.
상술한 바와 같이, 정전류원 블록들의 히터 구동의 유/무를 검출하는 배치가 없다면, 회로 전체의 기준 전류들(IR1 내지 IRn)은 히터들의 구동 시에 모든 블록에 동시에 흐른다. 반대로, 전류원 블록들의 히터 구동의 유/무를 검출할 수 있는 배치가 있다면, 각 전류원 블록의 적어도 하나의 히터가 구동되는 경우에는, 순간적으로 최대로 n배의 기준 전류가 흐른다. 그러나, 정전류원 블록들의 히터 구동을 전혀 행하지 않는 타이밍이 존재하는 경우는, 정전류원 블록에 공급되는 기준 전류가 제로로 억제될 수 있다. 그러므로, 인쇄 동작에 이용되는 기준 전류의 총수는 입력 화상 신호에 따라서 감소될 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 제1 실시예의 스위치(108)를 제어하는 것과 동일한 방식으로 스위치들(1091 내지 109n)을 제어함으로써 제1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, n개의 전류원 블록들(1061 내지 106n) 중 적어도 하나의 전류원 블록에서 소정의 타이밍으로 히터 구동이 행해지지 않는 경우에, 이러한 전류원 블록에 대한 기준 전류 공급이 중단되고, 그에 의해 제1 실시예보다 소비 전력이 낮아진다. 그러므로, 헤드 기판 온도의 상승을 한층 효과적으로 억제할 수 있다.
검출 회로의 배치는 도 14에 나타낸 것에 한정되지 않는다.
도 15는 검출 회로의 다른 배치를 나타내는 블럭도다.
이 배치에 따르면, 화상 신호(DATA)는 세트/리세트(SR) 회로(113c)의 세트 단자에도 입력된다. 세트/리세트(SR) 회로(113c)는 단일 플립플롭 회로를 포함한다. 화상 신호(DATA)는 클록 입력 단자에 입력된다. 일단, 하이 레벨의 신호가 화상 신호로서 입력되면, 클리어 신호(CLR)가 클리어 단자에 입력될 때까지 출력 단자로부터 하이 레벨 신호가 출력된다.
이 검출 회로에서는, 화상 신호(DATA)의 입력 전에, 클리어 신호(CLR)가 입력되어 세트/리세트(SR) 회로(113c)로부터 로우 레벨로 출력 신호를 리세트한다. 그 후, m개의 화상 신호 비트들이 연속적으로 시프트 레지스터들(114a)에 입력되고, 세트/리세트(SR) 회로(113c)에도 입력된다.
m개의 화상 신호 비트들 중 적어도 하나의 비트가 하이 레벨, 즉, 화상 신호가 적어도 하나의 히터에서 구동해야하는 경우에, 세트/리세트(SR) 회로(113c)로부터의 출력은 하이 레벨로 변한다. 이 타이밍에서는, 정전류원 블록(1061)으로부터 전류를 수신하는 경우에 구동가능한 m개 히터들 중 적어도 하나의 히터가 구동된다. 따라서, 입력되는 EN 신호에 따라서 기준 전류(IR1)가 공급된다. 이에 반하여, m개의 화상 신호 비트들 중 어느 것도 히터들을 구동하지 않는다면, 세트/리세트 신호의 출력은 클리어 신호(CLR)에 의해 리세트되고, 즉, 로우 레벨을 유지한다. 그 결과, 기준 전류(IR1)는 공급되지 않는다.
이러한 검출 회로가, 도 14에 나타낸 검출 회로와 같이, 정전류원 블록들(1062 내지 106n) 각각에 구비된다면, 각 정전류원 블록에 대응하는 히터 구동의 유/무가 검출될 수 있다. 이 배치로, 기준 전류들(IR2 내지　IRn)의 공급이 제어되고, 그에 의해 소비 전력을 억제한다. 도 15에 나타낸 회로 배치에서는, 입력 화상 신호의 비트들의 수가 증가하더라도 세트/리세트 회로의 구성은 변하지 않는 다. 이 때문에, 이 회로 배치는, 도 14에 나타낸 검출 회로 배치와 달리, 입력 화상 신호의 비트들의 수가 증가하더라도 검출과 관련된 회로 규모에서의 임의의 증가를 방지할 수 있다. 이것은, 입력 화상 신호의 비트들의 수의 증가에 상관없이 검출 회로를 구현하는 데 필요한 배치 영역은 일정하다는 것을 의미한다. 이것은 헤드 기판의 비용을 억제하는 데 공헌한다.
상기 설명에서, 검출 회로는 헤드 기판 상에 설치된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 검출 회로가 히터 구동 정보를 검출할 수 있는 한, 예를 들면 인쇄 장치 본체의 제어 회로의 기판 또는 인쇄 헤드가 실장될 캐리지 기판 상에 검출 회로가 구비될 수도 있다.
[제3 실시예]
도 16은 제3 실시예에 따른 인쇄 헤드의 헤드 기판 상에 설치된 히터 구동 회로의 배치를 나타내는 블록도이다. 종례예와 제1 및 제2 실시예들과 동일한 참조 번호들은 도 16에서 동일한 구성 요소들을 나타내고, 그의 설명은 생략한다.
제1 실시예에 따르면, 기준 전류(Iref)의 공급을 제어하는 스위치(108)는 전압 전류 변환 회로(104)에 설치된다. 제2 실시예에 따르면, 전압 전류 변환 회로(104)에 의해 생성된 기준 전류(Iref)에 기초하여 생성된 복수의 기준 전류(IR1 내지 IRn)의 공급을 제어하는 n개의 스위치들(1091 내지 109n)이 기준 전류 회로(107)에 설치된다. 제3 실시예의 특징적 배치에 따르면, 기준 전류(Iref) 및 기준 전류들(IR1 내지 IRn)의 공급을 제어하는 스위치들이 전압 전류 변환 회로(104) 와 기준 전류 회로(107) 모두에 설치된다.
도 17은 스위칭 소자들(102)의 제어 단자들에 인가되는 게이트 제어 신호들 VGi의 신호 파형, 스위치(1091)를 제어하는 제어 신호 Vs1, 스위치(108)를 제어하는 제어 신호 Vs, 및 히터들(10111 내지 1011x)에 흐르는 전류량에서의 시간 변화를 나타내는 타이밍 차트다.
도 17에 따르면, "A"는 주로 스위칭 소자들(102)의 제어 단자들에 인가되는 게이트 제어 신호들 VGi의 신호 파형을 나타낸다. "B"는 히터들(10111 내지 1011x)을 흐르는 전류량의 시간 변화를 나타낸다. 제1 및 제2 실시예들과 동일한 참조 심볼들은 도 17에서 동일한 신호들 및 동작들을 나타내며, 그의 설명은 생략한다.
도 10과 도 17 사이의 비교로부터 분명한 바와 같이, 게이트 제어 신호들 VGi에 의한 히터 구동 제어 방법과 제어 신호 Vs1에 의한 기준 전류(IR1)의 제어 방법은 제2 실시예에서와 동일하다. 그러나, 제3 실시예에서는, 기준 전류(Iref)의 공급도 제어 신호 Vs에 의해 제어된다.
전술한 바와 같이, 복수의 기준 전류(IR1 내지 IRn)는 기준 전류(Iref)에 기초하여 생성된다. 이 때문에, 기준 전류(Iref)의 공급이 중단되면, 기준 전류들(IR1 내지 IRn)의 공급도 중단한다. 제2 실시예에 따르면, 기준 전류(Iref)는 항상 공급된다. 이에 반하여, 제3 실시예에 따르면, 히터들을 구동하는 타이밍에서 기준 전류(Iref)의 공급 제어가 행해진다. 또한, 기준 전류(Iref)가 기준 전류들(IR1 내지 IRn)의 공급 시간(예를 들면, 기준 전류(IR1)는 도 17의 "B"에 따른 t1 ≤ t < t4의 기간 동안에만 공급됨)보다 약간 긴 시간(도 17의 "A"에서의 t0 (< t1) ≤ t < (t4 <) t5)동안 공급되면, 기준 전류들(IR1 내지 IRn)의 공급 시간은 기준 전류(Iref)의 타이밍에 의해 규정될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 기준 전류(Iref)의 공급 제어는 스위치(108)에 공급된 제어 신호 Vs에 의해 실행될 수 있다. 또한, 기준 전류들(IR1 내지 IRn)의 공급 제어는 스위치들(1091 내지 109n)에 공급된 제어 신호들(Vs1, Vs2,..., Vsn)에 의해 실행될 수 있다. 그러므로, 기준 전류에 의한 전류 소비가 더 억제될 수 있다.
본 발명의 분명하게 폭넓게 다른 많은 실시예들이 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않고 이뤄질 수 있으므로, 본 발명이 첨부한 특허청구범위에서 규정한 바를 제외하고 본 발명의 특정 실시예들에 한정되지 않는다는 점을 이해할 것이다.
본 출원은 여기에서 그 전체가 참조로 통합된, 2005년 5월 13일에 출원된 일본 특허 출원 제2005-141829호의 이익을 주장한다.

Claims (15)

  1. 복수의 인쇄 소자(printing　element),
    상기 복수의 인쇄 소자에 대응하여 설치되고 상기 복수의 인쇄 소자를 구동하는 복수의 구동 소자,
    기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성 회로,
    상기 기준 전압 생성 회로에 의해 생성된 기준 전압에 기초하여 제1 기준 전류를 생성하는 기준 전류 생성 회로,
    각각이, 상기 기준 전류 생성 회로에 의해 생성된 상기 제1 기준 전류에 기초하여 상기 복수의 인쇄 소자를 구동하는 정전류를 생성하는 복수의 정전류원, 및
    상기 제1 기준 전류의 공급을 제어하는 스위치
    를 포함하는 헤드 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기준 전류에 기초하여 복수의 제2 기준 전류를 생성하는 변환 회로를 더 포함하는 헤드 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 기준 전류 생성 회로에 설치되는 헤드 기판.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 변환 회로에 의해 생성된 상기 복수의 제2 기준 전류의 공급을 개별적으로 제어하기 위해 상기 변환 회로에 설치되고,
    상기 스위치는 상기 제2 기준 전류들과 같은 수의 스위치들을 포함하는 헤드 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 구동 소자의 구동 유/무를 검출하는 검출 회로를 더 포함하며,
    상기 검출 회로에 의한 검출 결과에 따라 상기 스위치가 온/오프 제어되는 헤드 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 인쇄 소자 및 상기 복수의 구동 소자는 복수의 그룹으로 그룹화되고,
    상기 복수의 그룹 각각에 정전류를 공급하기 위해서 상기 복수의 정전류원이 상기 복수의 그룹에 대응하여 배치되는 헤드 기판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 그룹 각각에 포함된 상기 복수의 인쇄 소자 중에서, 최대 하나의 인쇄 소자가 동시 구동되는 헤드 기판.
  8. 제7항에 있어서,
    동시 구동가능한 유닛에 대응하는 화상 신호를 연속하여 입력하는 시프트 레지스터, 및
    상기 시프트 레지스터에 입력된 화상 신호를 래치하는 래치 회로
    를 더 포함하는 헤드 기판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 검출 회로는, 상기 래치 회로에 입력된 화상 신호에 기초하여, 적어도 하나의 인쇄 소자를 구동하는 화상 신호가 존재하는지의 여부를 판정하는 헤드 기판.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 검출 회로는, 상기 동시 구동가능한 유닛에 대응하는 화상 신호에 기초하여, 적어도 하나의 인쇄 소자를 구동하는 화상 신호가 존재하는지의 여부를 판정하는 헤드 기판.
  11. 제8항에 있어서,
    동시 구동가능한 블록 내에 어떤 인쇄 소자도 구동되지 않으면, 상기 스위치는 전류의 공급을 중단하도록 오프되는 헤드 기판.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 헤드 기판을 이용하는 인쇄 헤드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인쇄 헤드는 잉크를 토출하여 인쇄하는 잉크젯 인쇄 헤드를 포함하는 인쇄 헤드.
  14. 제13항에 따른 잉크젯 인쇄 헤드와 상기 잉크젯 인쇄 헤드에 공급된 잉크를 포함하는 잉크 탱크를 통합하는 헤드 카트리지.
  15. 제13항에 따른 잉크젯 인쇄 헤드 또는 제14항에 따른 헤드 카트리지 중 어느 하나로부터 잉크를 토출하여 인쇄 매체 상에 인쇄하는 인쇄 장치.
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