KR20090006988A - 잉크젯 화상형성장치 - Google Patents

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KR20090006988A
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한은봉
김남균
하용웅
박성준
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삼성전자주식회사
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Abstract

프린트헤드의 불량 노즐(dead nozzle)에 대비하여 잉여 노즐을 구비한다. 잉여 노즐은 잉크 피드홀에 가까운 위치에 형성되는 주 노즐을 대체하기 위하여 사용되는 보조적인 노즐이다. 평상 시 주 노즐을 이용하여 인쇄하고 주 노즐이 불량하게 되어서 정상적으로 잉크 토출할 수 없는 경우 잉여 노즐을 통하여 인쇄한다.
잉크젯, 프린트헤드, 인쇄헤드, 노즐 에러, 불량 노즐

Description

잉크젯 화상형성장치{INK JET IMAGE FORMING APPARATUS}
도 1은 기존의 잉크젯 화상형성장치에 적용하는 잉크젯 헤드 칩의 유로 구조를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 B-B 선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에 적용하는 잉크젯 헤드 칩의 유로 구조를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 잉크젯 헤드 칩의 유로 구조에 적용하는 주 노즐과 보조 노즐을 일렬 배치한 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에 적용하는 잉크젯 헤드 칩의 유로 구조를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 잉크젯 헤드 칩의 유로 구조에 적용하는 주 노즐과 보조 노즐을 어긋나게 배치한 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에 적용하는 잉크젯 헤드 칩의 전체적인 배치 상태를 나타내는 것으로, 히터 구동부를 그룹별로 나눈 도면이다.
도 8은 도 7에 도시한 히터 구동부의 상세한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에 적용하는 잉크젯 헤드칩의 히터 구동부를 그룹별로 구분한 경우 제1그룹에 대응하는 히터 구동 회로를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 제1그룹의 히터 구동 회로를 이용하여 히터를 구동하기 위한 각 부의 타이밍을 나타낸 도면이다.
본 발명은 프린트 헤드의 노즐 구조를 개선한 잉크젯 화상형성장치에 관한 것이다.
통상적으로 잉크젯 화상형성장치는, 프린트헤드의 노즐을 통하여 기록매체에 잉크를 토출하여 화상을 형성하는 것으로, 프린트헤드에 복수 노즐이 형성된 잉크젯 헤드 칩을 장착한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기존의 잉크젯 화상형성장치의 프린트헤드에 장착되는 잉크젯 헤드 칩(10)에는 길이 방향을 따라 잉크 피드홀(ink feedhole)(20)이 형성되어 있고, 잉크 피드홀(20)의 양측에 로직부(40)와 패드부(50)를 각각 마련하고 있다. 또한 잉크 피드홀(20)로부터 잉크를 공급받기 위해 잉크 피드홀과 연통되게 형성되는 복수 노즐를 포함하는 노즐부(30)를 구비한다.
노즐부(30)는 홀수 열의 노즐과 짝수 열의 노즐이 잉크 피드홀(20)을 기준으로 대향 배치되어 있으며, 또한 홀수 또는 짝수 열의 노즐들은 이웃하는 노즐과 일 정 간격을 두고 형성된다. 여기서 홀수 열의 노즐과 짝수 열의 노즐이 일정 간격 어긋나서 형성되어 있다.
도 2를 참고하여, 노즐부(30)는 실리콘 기판(11)에 여러 구조물을 쌓아서 만든다. 기판(11) 위에 노즐 구멍을 뚫은 유로층(21)이 형성되어 있고, 그 기판과 유로층 사이에 절연층(13), 히터(13), 알루미늄(Al)(15)이 차례로 적층되며, 노즐 구멍의 바로 아래에 패시베이션(passivation)층(16)과 안티캐비테이션(anticavitation)이 히터(14) 위에 적층되어 있다.
잉크 피드홀(20)를 통하여 공급되는 잉크는 잉크 챔버(21)에 채워지고, 히터(14)의 구동에 의하여 잉크 챔버(21) 안의 잉크가 가열되어 버블을 형성하고 그 버블의 팽창력에 의하여 잉크 방울이 노줄 구멍을 통하여 토출된다.
잉크젯 헤드 칩에 형성되는 노즐의 상태에 따라서 기록매체에 형성되는 화상에 영향을 주게 된다. 예를 들어 프린트헤드에서 발열 저항체 또는 노즐 구멍에 있는 이물질에 의하여 잉크를 토출하지 못하거나 잉크 토출이 되어도 적정 수준의 잉크가 토출되지 않을 때 기록 매체에 형성하는 화상의 품질이 저하된다.
잉크젯 화상 형성 장치가 양질의 화상을 인쇄할 수 있으려면 잉크젯 헤드의 노즐부는 인쇄를 위한 적정 상태를 유지하여야 한다. 이를 위해 잉크젯 화상 형성 장치에는 잉크젯 프린트헤드의 노즐부를 정상상태로 유지 및 보전시키기 위한 메인터넌스 장치가 설치되고, 이를 통하여 일반적으로 스피팅(spitting), 와이핑(wiping), 캡핑(capping) 등과 같은 메인터넌스 동작이 수행된다.
위와 같은 메인터넌스 동작을 통하여 잉크젯 화상 형성 장치의 노즐부의 상 태가 양호하게 유지되지만, 노즐이 심하게 막혀 있어 메인터넌스 동작에 의해서도 복구하기 어려운 경우가 있다.
잉크젯 화상형성장치에 메인터넌스 장치나 그에 상응하는 기능이 갖추어지지 않거나 메인터넌스 장치를 가지고 있어도 노즐의 심하게 손상되는 등 불량한 노즐이 발생할 수 있다.
따라서 프린트헤드에서 불량 노즐(dead nozzle)이 발생하는 것에 기인하여 인쇄 작업 시 화상의 품질이 저하되는 것에 대비할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 프린트헤드에서 발생할 수 있는 불량 노즐에 대비하기 위하여 잉여 노즐을 이용하여 인쇄 작업할 수 있는 잉크젯 화상형성장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적어도 하나의 프린트헤드; 상기 프린트헤드를 통하여 공급되는 잉크를 토출하기 위한 적어도 하나의 주 노즐과 보조 노즐을 각각 가지는 노즐부와, 상기 각각의 주 노즐과 보조 노즐에 대응하는 주 히터와 보조 히터를 구동하기 위한 히터 구동부를 구비하는 프린트 헤드칩을 포함하한다.
상기 주 노즐과 보조 노즐은 일렬로 배치한다.
상기 주노즐과 보조 노즐은 어긋나게 배치한다.
상기 주 노즐은 상기 프린트 헤드 칩에 형성되는 잉크 피드홀에서 떨어진 거 리가 상기 보조 노즐보다 가깝게 설치한다.
상기 주 노즐과 상기 보조 노즐은 상기 잉크 피드홀을 통하여 잉크를 공급하는 유로를 공유한다.
상기 히터 구동부는 일렬로 배치하는 상기 주 히터와 보조 히터를 선택적으로 구동한다.
상기 히터 구동부는 서로 어긋나게 배치하는 상기 주 히터와 보조 히터를 선택적으로 구동한다.
상기 주 히터와 보조 히터를 복수개의 그룹으로 구분하는 경우, 상기 히터 구동부는 각 그룹에 대응하는 히터 구동 회로를 개별적으로 구비한다.
상기 히터 구동 회로는 하나의 주 히터와 그에 대응하는 하나의 보조 히터에 공통 연결되는 공통 트랜지스터와, 상기 주 히터와 히터 전원 사이에 직렬 연결되는 제1스위칭부와, 상기 보조 히터와 히터 전원 사이에 직렬 연결되는 제2스위칭부를 포함한다.
상기 히터 구동 회로는 역전류 방지용 다이오드를 더 포함한다.
상기 제1 및 제 2스위칭부는 PMOS FET를 적용하고, 상기 공통 트랜지스터는 NMOS FET 를 적용한다.
상기 제1스위칭부는 개별 그룹의 모든 주 히터에 공통 연결하고, 상기 제2스위칭부는 개별 그룹의 모든 보조 히터에 공통 연결한다.
상기 제1 및 제2스위칭부는 헤드 칩의 길이 방향으로 나란하게 배치한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 프린트헤드에 장착하는 프린트 헤드 칩을 가지는 잉크젯 화상형성장치에 있어서, 상기 프린트 헤드 칩에 형성되는 잉크 피드홀; 상기 잉크 피드홀로부터 잉크를 제공받아 인쇄 작업을 수행하기 위한 제1 노즐; 상기 제1 노즐을 대체하여 인쇄 작업을 수행하기 위한 제2 노즐; 상기 제1 노즐에 대응하는 제1히터; 상기 제2 노즐에 대응하는 제2히터; 상기 제1 및 제2히터를 구동하기 위한 히터 구동부를 포함한다.
상기 제1노즐은 상기 제2노즐보다 상기 잉크 피드홀에 가까운 위치에 형성한다,
상기 제1노즐과 제2노즐은 일렬로 배치한다.
상기 제1노즐과 제2노즐은 어긋나게 배치한다.
상기 히터 구동부는, 상기 제1히터와 상기 제2 히터에 공통 연결되는 NMOS FET 와, 상기 제1 히터와 히터 전원 사이에 직렬 연결되는 제1 PMOS FET와, 상기 제2 히터와 히터 전원 사이에 직렬 연결되는 제2 PMOS FET를 포함한다.
상기 제1히터와 상기 제1 PMOS FET 사이에 직렬 연결하는 제1 역전류 방지용 다이오드와, 상기 제2히터와 상기 제2 PMOS FET 사이에 직렬 연결하는 제2 역전류 방지용 다이오드를 더 포함한다.
상기 제1 또는 제2 히터를 구동 시 NMOS FET를 턴온하는 제1구간 보다 제1PMOS FET 또는 제2PMOS FET를 턴온하는 제2구간을 짧게 한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 잉크젯 화상형성장치를 설명한다.
일반적으로 잉크젯 화상형성장치에 적용하는 프린트헤드에 장착하는 프린트 헤드 칩에는 잉크 토출을 정상적으로 수행 할 수 없는 노즐이 발생할 수 있고, 그 어느 노즐도 불량 노즐이 될 수 있다.
본 실시예에서는 프린트 헤드 칩에 주 노즐과 주 노즐에 대응하는 보조 노즐이 마련되어 있으며, 인쇄 작업 시 주 노즐을 사용하여 잉크 토출하고 주 노즐이 불량한 상태인 경우 보조 노즐을 사용하여 잉크 토출하는 방식을 적용한다.
일반적으로 프린트헤드 칩에서 불량 노즐을 검출하는 방법은 패턴을 시험 인쇄하여 해당 노즐을 사용자 또는 고장 수리하는 서비스맨이 식별하여 해당 노즐에 대한 정보를 장치에 입력하거나, 시험 인쇄한 기록매체의 패턴을 스캐너 등의 광학 장치를 이용하여 자동 판별하여 인식하게 할 수 있다.
본 실시예에서는 프린트 헤드 칩의 전체 노즐에 대해 적용하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 다른 변형 예로서 홀수 열의 노즐에 대해서 복수 노즐(주 노즐과 보조 노즐)을 마련하되 짝수 열의 노즐에 대해서 단일 노즐을 마련하는 방식을 적용할 수 있고, 그 반대의 변형 예로서 홀수 열의 노즐에 대해서 단일 노즐을 마련하면서 짝수 열의 노즐에 대해서 복수 노즐(주 노즐과 보조 노즐)을 마련하는 방식을 적용할 수 있으며, 또 다른 예로서 짝수 열의 노즐 중 일부와 홀수 열의 노즐 중 일부를 대상으로 복수 노즐(주 노즐과 보조 노즐)을 마련하고 그 나머지는 단일 노즐을 마련하는 방식을 적용할 수도 있을 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 프린트헤드에 장착되는 잉크젯 헤드 칩(100)에는 도시하지 않은 잉크 공급 장치로부터 제공받은 잉크를 각각의 노즐로 공급하기 위한 잉크 피드홀(120)이 형성되어 있다. 또한 잉크젯 헤드 칩(100)에는 잉크 피드홀(120)의 양측에 로직부(140)와 패 드부(150)를 각각 마련하고 있다. 또한 잉크 피드홀(120)로부터 잉크를 공급받기 위해 잉크 피드홀과 연통되게 형성되는 복수 노즐을 포함하는 노즐부(130)를 구비한다.
본 실시예에 따른 노즐부(130)는 잉크 피드홀(120)을 기준으로 구분되는 홀수 열의 노즐과 짝수 열의 노즐이 일정 간격 어긋나게 형성되는 구조면에서 기존과 유사하다.
본 실시예에 따른 노즐부(130)는 잉크 피드홀(120)에 가까운 위치에 형성되는 주 노즐(131)과 잉크 피드홀(120)에서 상대적으로 멀리 떨어져 있고 주 노즐과 일렬로 배치되는 보조 노즐(132)을 가지고, 평상 시 주 노즐을 이용하여 인쇄하고 주 노즐이 불량하게 되어서 정상적으로 잉크 토출할 수 없는 경우 그러한 주 노즐을 대체하여 보조 노즐을 통하여 인쇄 작업하도록 하는 것이 특징의 하나이다.
본 실시예에 따르면 주 노즐과 보조 노즐에 대응하여 각 노즐의 잉크 챔버의 아래측에 마련되어 잉크 챔버에 채워진 잉크를 가열하기 위한 열원을 개별적으로 가지고 있다. 즉, 주 노즐에 대응하는 주 히터와 보조 노즐에 대응하는 보조 히터가 서로 대응되는 관계를 가지면서 헤드 칩에 형성되어 있다.
이와 같이 주 노즐에서 주 히터의 제어에 의하여 잉크 토출 동작을 수행할 수 있고, 보조 노즐에서 보조 히터의 제어에 의하여 잉크 토출 동작을 수행할 수 있는데, 주 히터와 보조 히터를 선택적으로 구동 제어한다. 즉, 평상 시 주 히터를 제어하여 주 노즐을 통하여 잉크를 토출을 하고, 주 노즐이 불량한 경우 보조 히터를 제어하여 보조 노즐을 통하여 잉크가 토출되게 한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 개선된 잉크젯 헤드 칩의 유로 구조에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 4는 프린트헤드의 헤드 칩에 형성되는 유로층 일부를 걷어 내서 도시한 것으로, 주 노즐과 보조 노즐에 대응하는 열원인 주 히터와 보조 히터의 위치를 파악하기에 적절하다.
도 4에서 잉크 피드홀(120)에 가까운 주 노즐(131)의 노즐 구멍에 대응하여 주 히터(HA1)가 배치되어 있고, 보조 노즐(132)의 노즐 구멍에 대응하여 보조 히터(HB1)가 배치되어 있다. 또한 주 히터(HA1)와 보조 히터(HB1)에는 히터 배선(123)이 전기적으로 연결되어 있다. 히터 배선(123)는 잉크를 가열하도록 장치 제어부에 의하여 제공되는 펄스 형 전류를 히터 각각에 흐르게 한다.
주 히터(HA1)와 보조 히터(HB1) 주변에 잉크 챔버 구조물(122)이 형성되어 있어, 잉크 피드홀(120)를 통하여 공급되는 일부의 잉크는 화살표 방향(X1)을 따라 주 히터(HA1)에 인접하는 잉크 챔버 안에 먼저 채워지고, 그런 다음 일부의 잉크는 화살표 방향(X2)을 따라 주 히터(HA1)보다 상대적으로 멀리 떨어져 위치하는 보조 히터(HB1)에 인접하는 잉크 챔버 안에 채워지게 된다.
이와 같은 방법으로, 다른 주 히터(HA2)(HA3)와 보조 히터(HB2)(HB3)에 인접하는 잉크 챔버 안에 잉크가 채워지게 된다.
도 4에는 프린트헤드의 전체 노즐 중 일부의 주 노즐과 보조 노즐에 대응하는 주 히터와 보조 히터의 배치 관계를 설명하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 전체 주 노즐 각각에 대해 주 히터가 마련되고 전체 보조 노즐 각각에 대해 보 조 히터가 마련된다.
앞서 실시예에서는 주 노즐과 보조 노즐이 일렬로 배치되어 있어, 주 노즐이 불량한 경우에 한하여 그 대체수단으로 보조 노즐을 활용하고 있다.
다음부터 설명하는 다른 실시예에서는 주 노즐과 보조 노즐이 엇갈려서 배치되어 있어, 주 노즐이 불량한 경우에 그 대체수단으로 보조 노즐을 이용하는 기능과 주 노즐과 보조 노즐이 모두 불량하지 않은 경우로서 어긋나서 설치되는 주 노즐과 보조 노즐을 제어하여 잉크 토출하여 인쇄 작업을 수행토록 함으로서, 주 노즐과 보조 노즐 중 어느 하나만을 이용하는 경우에 비하여 인쇄 해상도를 높일 수 있도록 하는 기능을 추가로 가진다.
이와 같이 다른 실시예에 따른 개선된 잉크젯 헤드 칩의 유로 구조에 대해 보다 상세히 설명한다. 여기서 앞서 실시예와 실질적으로 유사한 구성에 대해서는 동일 부호를 인용하여 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 프린트헤드에 장착되는 잉크젯 헤드 칩(100A)에는 도시하지 않은 잉크 공급 장치로부터 제공받은 잉크를 각각의 노즐로 공급하기 위한 잉크 피드홀(120), 잉크 피드홀(120)의 양측에 로직부(140)와 패드부(150)를 각각 마련하고 있다. 또한 잉크 피드홀(120)로부터 잉크를 공급받기 위해 잉크 피드홀과 연통되게 형성되는 복수 노즐를 포함하는 노즐부(130A)를 구비한다.
본 실시예에 따른 노즐부(130A)는 잉크 피드홀(120)을 기준으로 홀수 열의 노즐과 짝수 열의 노즐이 일정 간격 어긋나게 형성되는 구조면에서 기존과 유사하 다. 특징적으로, 노즐부(130A)는 제1주 노즐(131A)과 그에 대응하는 제1보조 노즐(132A)이 어긋나 배치되어 있고 그 다음 열의 노즐로서 건너편 제2주 노즐(133A)과 그에 대응하는 제2보조 노즐(134A)이 어긋나 배치되어 있다. 제1보조 노즐(132A)은 제1주 노즐(131A)과 제2주 노즐(133A) 사이에 위치하게 된다. 이와 같이 노즐의 열 방향을 따라 간격을 두고 일측에 있는 주 노즐과 보조 노즐 그 건너편에 있는 주 노즐과 보조 노즐이 순서대로 배열되게 된다.
도 6은 프린트헤드의 헤드 칩에 형성되는 유로층 일부를 걷어 내서 도시한 것으로, 주 노즐과 보조 노즐에 대응하는 열원인 주 히터와 보조 히터의 위치를 파악하기에 적절하다.
도 6에서 잉크 피드홀(120)에 가까운 주 노즐(131A)의 노즐 구멍에 대응하여 주 히터(HA11)가 배치되어 있고, 보조 노즐(132A)의 노즐 구멍에 대응하여 보조 히터(HB11)가 배치되어 있으며, 주노즐(131A)과 보조 노즐(132A)의 위치에 대응하여 주 히터(HA11)와 보조 히터(HB11) 역시 어긋나게 형성된다.
또한 서로 어긋나게 위치하는 주 히터(HA1)와 보조 히터(HB11)에는 히터 배선(123)이 전기적으로 연결되어 있다. 히터 배선(123)은 잉크를 가열하도록 장치 제어부에 의하여 제공되는 펄스 형 전류를 히터 각각에 흐르게 한다.
서로 어긋나게 위치하는 주 히터(HA11)와 보조 히터(HB11) 주변에 잉크 챔버 구조물(122)이 형성되어 있어, 잉크 피드홀(120)를 통하여 공급되는 일부의 잉크는 주 히터(HA11)에 대응하는 잉크 챔버 안에 먼저 채워지고, 그런 다음 일부의 잉크는 주 히터(HA11)보다 상대적으로 멀리 떨어져 위치하는 보조 히터(HB11)에 대응하 는 잉크 챔버 안에 채워지게 된다.
이와 같은 방법으로, 다른 주 히터(HA12)(HA13)와 보조 히터(HB12)(HB13)에 인접하는 잉크 챔버 안에 잉크가 채워지게 된다.
이상 설명한 바와 같이 주 노즐과 보조 노즐을 일렬로 배치하는 경우이든지, 주 노즐과 보조 노즐을 어긋나게 설치하는 경우이든지 간에, 각 노즐에서는 잉크 피드홀로부터 잉크를 공급받는 유로를 공통적으로 가지고 있고 그 노즐에서 잉크 토출 동작은 전적으로 그 노즐에 대응하여 개별적으로 마련되는 주 히터와 보조 히터를 제어하는 것에 의하여 실질적인 잉크 토출이 이루어지게 된다.
다음부터는 앞서 설명한 두가지 실시예에 모두 적용할 수 있는 히터 제어 동작에 대하여 설명하되, 도 8의 도면에는 편의상 주 히터와 보조 히터를 일렬로 배치한 실시예를 대상으로 도시하고 있으나, 주 히터와 보조 히터가 어긋나게 위치하는 다른 실시예에 대해서도 적용할 수 있을 것이므로 별도 도면으로 도시하지는 않는다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에 적용하는 잉크젯 헤드 칩(100)은 잉크 피드홀 양측에 로직부(140)와 패드부(150)가 위치하고 있다.
패드부(150)에는 장치 제어부가 프린트헤드에 제공하는 제어 신호(control signal) 이외에 히터 구동에 필요한 전원(vss1, vdd1, vss2, vdd2, vdda)을 제공하기 위한 복수개의 터미널이 마련되어 있다.
또한 도 7의 도시한 바와 같이, 프린트 헤드의 전체 주 노즐과 보조 노즐을 대상으로 하여 잉크 토출 동작을 제어하기 위해 전체 주히터와 보조 히터를 구동하는 히터 구동부는 효율적인 제어를 위해 제1 내지 제20히터 구동그룹(P1, P2, P3,..., P19, P20)으로 구분한다.
도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 히터 구동부를 대표하여 잉크젯 헤드 칩(100)의 제1히터 구동그룹(P1)에 대하여 설명한다.
주 히터(HA1)와 보조 히터(HB1)를 구동하기 위하여, 헤드 칩의 폭 방향으로 다이오드(D1)(D2), 제1스위칭부(PMOS FET1)(104), 제2스위칭부(PMOS FET2)(103), 제1히터 드라이버(#1 Heater Driver)(NMOS FET), 히터제어신호 레벨조절부(Level Shift & Driver)가 배치되며, 이와 같이 방법으로 각각의 주히터와 보조 히터에 대하여 동일하게 구성이 된다. 여기서 제1히터 드라이버(#1 Heater Driver)(NMOS FET), 히터제어신호 레벨조절부(Level Shift & Driver)는 기존에도 적용되는 구성이고 이미 알려진 구성으로서 상세한 설명은 생략한다.
한편, 제1스위칭부(104)와 제2스위칭부(103)는 개별 그룹 내에서 공통적으로 사용하는데, 제1스위칭부(104)는 주 히터를 구동하기 위한 역할을 하고, 제2스위칭부(103)는 보조 히터를 구동하기 위한 역할을 하는데, 이에 대해서는 도 9와 도 10에 따라 상세하게 설명한다.
도시한 바와 같이, 주 히터(HA1)와 보조 히터(HB1)의 일측에는 접속점(TR1)을 통하여 제1히터 드라이버의 제1 NMOS FET(FET1)가 공통 연결된다.
주 히터(HA1)의 타측에 제1스위칭부(104)의 PMOS FET1(PDA)가 직렬 연결되고, 보조 히터(HB1)의 타측에 제2스위칭부(103)의 PMOS FET2(PDB)가 직렬 연결된 다.
제1 NMOS FET(FET1)가 턴온되는 경우, 제1스위칭부(104)의 PMOS FET1(PDA) 또는 제2스위칭부(103)의 PMOS FET2(PDB) 중 어느 하나를 턴온하게 되면 주 히터(HA1)와 보조 히터(HB1)를 선택적으로 구동할 수 있고, 구동하는 히터에 히터 전원(Vdd2)이 공급됨에 따라 펄스 형 전류가 흐르게 된다.
도 10을 참고하여, 패드부(150)에서 제공되는 로드(LOAD)에 의하여 로직부(140)에서 해당 노즐에 대응하는 NMOS FET 예컨대, 제1 NMOS FET(FET1)를 턴온하기 위한 신호(En1)가 인가되면 그에 따라 제1 NMOS FET(FET1)가 제1구간(D11) 동안 턴온된다.
로드(LOAD)에 인가 후 제1 NMOS FET(FET1)가 턴온되고 나서 제1스위칭부(104)의 PMOS FET1(PDA)가 제2구간(D21) 동안 턴온(ON)된다. 제2구간(D21)은 제1구간(D11) 보다 짧게 설정하는데, 이는 PMOS FET1(PDA)를 안정적으로 구동하기 위함이다. 이때 제2스위칭부(103)의 PMOS FET2(PDB)는 오프 상태이다. 이에 따라 주 히터(HA1)에 펄스형 전류가 흐르게 되면서 잉크 챔버 안의 잉크 가열이 시작되어서 주 노즐에서 잉크를 토출하게 된다.
한편, 로드(LOAD)에 인가 후 제1 NMOS FET(FET1)가 턴온된 상태에서 제2스위칭부(103)의 PMOS FET2(PDB)를 턴온하면, 보조 히터(HB1)에 펄스형 전류가 흐르게 되면서 잉크 챔버 안의 잉크 가열이 시작되어서 보조 노즐에서 잉크를 토출하게 된다.
제1스위칭부(104)의 PMOS FET1(PDA)와 각각의 주 히터(HA1, HA2, HA3, ..., HAn) 사이에 제1다이오드(D1)가 직렬 연결되고, 제2스위칭부(103)의 PMOS FET1(PDB)와 각각의 보조 히터(HB1, HB2, HB3, ..., HBn) 사이에 제2다이오드(D2)가 직렬 연결된다.
제1 및 제2다이오드(D1)(D2)는 역전류 방지 다이오드로서, 제1스위칭부(104)의 PMOS FET1(PDA) 또는 제2스위칭부(103)의 PMOS FET2(PDB) 중 어느 하나를 턴온시켜 어느 하나의 주히터 또는 보조 히터를 구동하는데, 이때 구동하는 히터 뿐만 아니라 구동을 원하지 않는 다른 히터로 히터 전류가 역방향으로 흘러가는 것을 차단하기 위함이다. 즉, 제1 및 제2다이오드(D1)(D2)가 역방향으로 흐르는 전류를 차단하기 때문에, 주 히터와 보조 히터의 동시 구동을 방지할 수 있다.
다시 도 8을 참고하여, 본 실시예에 따르면, 제1스위칭부(104)의 PMOS FET1(PDA)와 제2스위칭부(103)의 PMOS FET2(PDB)는 개별 그룹에서 공통적으로 모든 주 히터와 보조 히터에 각각 연결되도록 형성되어 있다. 이 ??문에 제1 및 제2스위칭부(140)(130)의 PMOS FET의 설계 시 헤드 칩의 폭 방향(Q)으로 많이 확장하지 않아도 요구되는 설계면적을 충족할 수 있다, 예컨대, PMOS FET 2의 설계면적은 그 헤드 칩의 NMOS FET(FET)의 길이(L) 보다 짧은 폭(K)과, 그룹 내 NMOS FET(FET)의 개수, 그리고 노즐간 간격(W)에 의하여 결정된다. 따라서 공유하는 NMOS FET(FET)의 개수가 많을 수록 보다 큰 설계 면적을 확보할 수 있어서 헤드 칩의 폭 방향으로 커지는 것을 억제할 수 있다.
일반적으로 제1 및 제2스위칭부를 구성하는 PMOS FET의 설계 면적은 NMOS FET(FET) 보다 대략 2배를 요구하게 되는데, 이러한 요구 조건을 만족하면서도 PMOS FET가 잉크 피드홀을 따라 배치되는 노즐의 열 방향으로 배치되는 구조를 가지고 있어서 헤드 칩 사이즈의 확장을 억제할 수 있다.
이상과 같이 프린트헤드에서 노즐 불량 발생 시 주 노즐을 대체하기 위한 보조 노즐을 이용하여 정상적으로 인쇄 작업을 수행할 수 있다.
본 발명은 주 노즐에 어긋나게 보조 노즐을 배치함으로서 정상 인쇄 시 주 노즐과 보조 노즐을 이용할 수 있어 화상의 해상도를 높일 수 있다.
본 발명은 히터 구동 회로에 사용하는 스위치 소자를 공용화할 수 있어서 요구되는 스위치 소자의 설계 면적을 충족하면서도 헤드 칩의 사이즈가 커지는 것을 최소화할 수 있다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 프린트헤드;
    상기 프린트헤드를 통하여 공급되는 잉크를 토출하기 위한 적어도 하나의 주 노즐과 보조 노즐을 각각 가지는 노즐부와, 상기 각각의 주 노즐과 보조 노즐에 대응하는 주 히터와 보조 히터를 구동하기 위한 히터 구동부를 구비하는 프린트 헤드칩을 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주 노즐과 보조 노즐은 일렬로 배치하는 잉크젯 화상형성장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주노즐과 보조 노즐은 어긋나게 배치하는 잉크젯 화상형성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주 노즐은 상기 프린트 헤드 칩에 형성되는 잉크 피드홀에서 떨어진 거리가 상기 보조 노즐보다 가깝게 설치하는 잉크젯 화상형성장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주 노즐과 상기 보조 노즐은 상기 잉크 피드홀을 통하여 잉크를 공급하 는 유로를 공유하는 잉크젯 화상형성장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 히터 구동부는 일렬로 배치하는 상기 주 히터와 보조 히터를 선택적으로 구동하는 잉크젯 화상형성장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 히터 구동부는 서로 어긋나게 배치하는 상기 주 히터와 보조 히터를 선택적으로 구동하는 잉크젯 화상형성장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 주 히터와 보조 히터를 복수개의 그룹으로 구분하는 경우, 상기 히터 구동부는 각 그룹에 대응하는 히터 구동 회로를 개별적으로 구비하는 잉크젯 화상형성장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 히터 구동 회로는 하나의 주 히터와 그에 대응하는 하나의 보조 히터에 공통 연결되는 공통 트랜지스터와, 상기 주 히터와 히터 전원 사이에 직렬 연결되는 제1스위칭부와, 상기 보조 히터와 히터 전원 사이에 직렬 연결되는 제2스위칭부를 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 히터 구동 회로는 역전류 방지용 다이오드를 더 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제 2스위칭부는 PMOS FET를 적용하고, 상기 공통 트랜지스터는 NMOS FET 를 적용하는 잉크젯 화상형성장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1스위칭부는 개별 그룹의 모든 주 히터에 공통 연결하고, 상기 제2스위칭부는 개별 그룹의 모든 보조 히터에 공통 연결하는 잉크젯 화상형성장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2스위칭부는 헤드 칩의 길이 방향으로 나란하게 배치하는 잉크젯 화상형성장치.
  14. 프린트헤드에 장착하는 프린트 헤드 칩을 가지는 잉크젯 화상형성장치에 있어서,
    상기 프린트 헤드 칩에 형성되는 잉크 피드홀;
    상기 잉크 피드홀로부터 잉크를 제공받아 인쇄 작업을 수행하기 위한 제1 노즐;
    상기 제1 노즐을 대체하여 인쇄 작업을 수행하기 위한 제2 노즐;
    상기 제1 노즐에 대응하는 제1히터;
    상기 제2 노즐에 대응하는 제2히터;
    상기 제1 및 제2히터를 구동하기 위한 히터 구동부를 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1노즐은 상기 제2노즐보다 상기 잉크 피드홀에 가까운 위치에 형성하는 잉크젯 화상형성장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1노즐과 제2노즐은 일렬로 배치하는 잉크젯 화상형성장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1노즐과 제2노즐은 어긋나게 배치하는 잉크젯 화상형성장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 히터 구동부는, 상기 제1히터와 상기 제2 히터에 공통 연결되는 NMOS FET 와, 상기 제1 히터와 히터 전원 사이에 직렬 연결되는 제1 PMOS FET와, 상기 제2 히터와 히터 전원 사이에 직렬 연결되는 제2 PMOS FET를 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1히터와 상기 제1 PMOS FET 사이에 직렬 연결하는 제1 역전류 방지용 다이오드와, 상기 제2히터와 상기 제2 PMOS FET 사이에 직렬 연결하는 제2 역전류 방지용 다이오드를 더 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 히터를 구동 시 NMOS FET를 턴온하는 제1구간 보다 제1PMOS FET 또는 제2PMOS FET를 턴온하는 제2구간을 짧게 하는 잉크젯 화상형성장치.
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