KR20100004787A - 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본원발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치는 온도를 측정하는 온도 센서 및 측정된 온도를 주파수 성분으로 변환하는 전압 제어 발진기를 포함하는 적어도 하나 이상의 프린트 헤드칩들; 주파수 성분으로 변환된 온도를 기준 주파수 성분을 사용해 코드 정보로 변환하는 카운터; 및 상기 변환된 코드 정보를 사용해, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 제어부를 포함함으로써, 각 프린트 헤드칩들의 온도 불균형에 따라 인쇄시에 나타나는 광학 밀도의 차이를 보상해 줄 수 있도록 한다.

Description

잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치 및 방법{Apparatus and method for controlling ink ejection of an ink jet printer}
본원발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 특히, 복수의 프린트 헤드칩들을 갖는 와이드 어레이 잉크젯 프린터에서 각 프린트 헤드칩들의 온도를 검출하여, 양질의 인쇄물이 출력될 수 있도록 프린트 헤드칩들의 토출을 제어하도록 하는 발명에 관한 것이다.
기존의 모든 잉크젯 프린터에서는 일정한 수준의 온도 제어가 필요하게 되는데, 그 이유는 액체인 잉크를 분사하는 현재의 잉크젯 방식에서는 헤드칩 내의 잉크가 헤드칩의 온도와 주위환경의 온도에 따라 점성변화가 일어나기 때문이다. 온도에 따른 잉크의 점성 변화는 헤드칩에서 토출되는 잉크의 드롭 볼륨(Drop volume)에 영향을 주게 되어 결과적으로 종이 등의 인쇄 매체에 찍히는 화상의 화질에 영향을 주게 된다. 예를 들면, 온도가 상승함으로써 점성이 낮아진 잉크는 단위 노즐별로 토출량이 증대되고, 결과적으로 이전보다 더 높은 광학 밀도(Optical density)의 출력결과를 얻게 된다. 반대로 온도가 감소함으로써 점성이 높아진 잉크는 단위 노즐별로 토출량이 감소하고, 결과적으로 이전보다 더 낮은 광학밀도의 출력 결과를 얻게 된다.
또한, High speed/ High resolution Mode에서 반복된 출력의 결과는 헤드칩의 점진적인 온도 상승을 초래하게 되며, 일정수준 이상의 온도에서는 안정된 토출결과를 기대할 수 없게 된다. 따라서, 임계 온도 이상의 온도에서는 동작을 정지하고 쿨링(Cooling)을 하게 되는 일정 시간의 쿨링 타임이 필요하게 된다.
그런데, 셔틀(Shuttle) 방식이 아닌 와이드 어레이 헤드칩을 사용하는 와이드 어레이 프린터의 경우 특정 화상 패턴을 출력하는 경우, 인근 헤드칩끼리 온도가 달라지게 되며, 이런 헤드칩끼리의 온도차이는 결과적으로 중대한 화상의 불량을 초래할 수 있다. 따라서, 와이드 어레이 프린터의 경우 셔틀 방식보다 더 세밀한 온도제어가 필요하게 된다.
일반적인 프린터의 신호처리는 시스템 클락주파수 (SCLK)를 기준으로 하여 헤드칩, CPU 및 기계장치/모터 등이 동기화된다. 인쇄매체의 어느 위치에 잉크를 분사한다는 위치정보는 프린터 내에서 각 헤드칩의 노즐 위치를 지정하는 시그널과 시간에 따른 로드(Load) 시그널로 변경된다.
도 1은 노즐 하나의 예에서 시스템 클럭 주파수에 따른 시그널 동기화의 예를 보여주고 있다. 각 노즐의 구동은 히터에 전류가 흘러 잉크에 버블을 생성함으로써 이루어진다. 이러한 과정은 Fire_pulse 시그널의 on/off time으로 결정되어진다. 도 1의 Fire_pulse는 3가지의 종류로 이루어지는데, T_warm 시간, T_fire 시간과 T_No fire 시간으로 구성된다. T_warm 시간은 본격적으로 히터에 전류를 인가하기 전 칩온도를 일정치 수준으로 상승시키기 위한 기능을 위해 존재한다. T_warm 시간 내에 흐르는 warming up 신호를 Fire_start 시그널이라 한다. Fire_start 시그널은 실제 버블이 형성되지 않으면서 온도만 상승시켜야 하기 때문에 실제 버블 토출시의 전류보다 낮은치의 전류가 흐르게 된다. 현재의 도 1에서는 Fire_start 시그널을 도시하지는 않았다. T_fire시간은 히터에 실제 버블을 형성시켜 잉크 drop을 토출시키는 시간이다. 버블형성의 전류 시그널은 Fire1_On으로 표기되어있으며, Fire1_On_Add 시그널은 노즐간 칩간의 토출형성시점의 마진을 위해 존재한다. 따라서 히터에 전류가 인가되는 총시간인 T_fire는 Fire1_On 시그널과 Fire1_On_Add 시그널이 On되어 있는 시간이 합쳐져 있는 부분이다. T_No fire는 실제로 히터에 어떤 전기적 물리적 시그널이 가해지는 시간이 아니다. T_No fire 시간은 토출되어 없어진 잉크를 재공급받는 refill시간과 노즐 meniscus 안정화 시간 등이 합쳐진 시간이다. 도 1의 신호체제에서 보듯이 토출되는 잉크의 토출량이 온도와 영향이 있음에도 불구하고, 헤드칩내에 인가되는 시그널은 온도에 의해 제어되지는 않는다.
한편, 온도에 따른 제어 알고리즘을 간단히 설명하면, 프린트 요청 신호가 프린트에 도착하면, 헤드칩의 과열여부를 판단하게 된다. 헤드칩의 온도가 특정값 이상으로 뜨거워지면, 시스템이 멈춰지게 되며, 헤드칩의 온도가 특정값 이하로 떨어질때 다시 동작하게 된다. 노즐내 잉크의 점도가 상승하여 토출에 영향을 주거나, 헤드칩의 온도가 지나치게 차가워져도 잉크의 토출량이 지나치게 작아지고, 화질에 영향을 줄 수 있게 된다. 따라서 이러한 경우에는 히터에 적당한 온도를 주기 위한 pulse가 주어지거나 잉크를 토출 하도록 함으로써, 온도를 올리는 방법이 존 재한다. 위의 방법은 모두 셔틀 프린터를 감안한 알고리즘이긴 하나, 특정한 동작 온도를 정하고 그 특정 온도 내에서만 동작할 수 있게 하고 그 이외에는 프린터의 동작을 멈추게 하는 수동적인 방법이라 할 수 있다.
셔틀 프린터가 아닌 와이드 어레이 프린터의 경우, 하나의 헤드칩이 옮겨다니며 모든 패턴을 출력하는 것이 아니라, 각각의 헤드칩이 출력 패턴의 세로열 중에 각각 담당하는 부분이 정해져 있다. 따라서, 특정 패턴의 경우 헤드칩 중 특정 헤드칩만 뜨거워지는 현상이 발생할 수 있다.
도 2는 Page-to-page 사이의 성능 차이를 설명하기 위한 참조도이다. 도 2 (a)는 첫 장의 출력에서 특정 헤드칩에서만 집중적으로 토출이 일어나는 것으로, 토출이 집중되는 헤드칩인 A,C,E에서만 집중적인 온도 상승이 이루어진다. 도 2 (b)는 다음 장의 출력에서의 그 영향을 미치는 예를 도시한 것으로, 전체 패턴이 동일한 옅은 칼라의 색깔인 패턴을 인쇄한다고 하더라도, 뜨거워진 헤드칩 A,C,E의 경우 다음 출력 패턴에서 옆 헤드칩 B,D,F와 동일한 광학 밀도(Optical density)를 보여야 함에도 불구하고, 드롭 볼륨(Drop volume) 상승에 따른 상대적으로 높은 광학 밀도를 보여주게 된다. 같은 입력에도 인근 칩과 상대적인 광학 밀도 차를 보이게 되면, 칩과 칩 사이에 선이 있는 것처럼 보이면서 원래 의도의 화상과 달리 왜곡되는 결과 패턴을 출력하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하나 이상의 프린트 헤드칩들에 대한 온도를 주파수 성분으로 변환하여, 변환된 정보를 사용해, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하도록 함으로써, 각 프린트 헤드칩들의 온도 불균형에 따라 인쇄시에 나타나는 광학 밀도의 차이를 보상하도록 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치는 온도를 측정하는 온도 센서 및 측정된 온도를 주파수 성분으로 변환하는 전압 제어 발진기를 포함하는 적어도 하나 이상의 프린트 헤드칩들; 주파수 성분으로 변환된 온도를 기준 주파수 성분을 사용해 코드 정보로 변환하는 카운터; 및 상기 변환된 코드 정보를 사용해, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치는 상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 각각의 코드 정보들을 서로 비교하는 비교부를 더 포함하고, 상기 비교부의 비교 결과에 따라, 상기 제어부가 소정 주파수를 갖는 프린트 헤드칩을 기준으로 토출 명령을 제어한다.
상기 제어부는 온도가 높을수록 상기 토출 명령의 시기를 늦추고, 온도가 낮을수록 상기 토출 명령의 시기를 앞당기는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 변환된 코드 정보를 사용해, 인쇄 매체의 이송 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 온도가 높을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 낮추고, 온도가 낮을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 높이는 것을 특징으로 한다.
상기 온도 센서는 CMOS Lateral BJT에 해당하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이가 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하고, 상기 차이가 상기 제1 임계값 이상인 경우에는 상기 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 낮은 주파수가 제2 임계값 이하인지 여부를 검출하고, 상기 가장 낮은 주파수가 상기 제2 임계값 이하인 경우에는 상기 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시키는 것을 특징으로 한다.
상기 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치는 와이드 어레이 프린트 헤드칩들을 포함하는 화상형성장치에 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법은 적어도 하나 이상의 프린트 헤드칩들에 대한 온도를 측정하는 단계; 상기 측정된 온도를 주파수 성분으로 변환하는 단계; 주파수 성분으로 변환된 온도를 기준 주파수 성분을 사용해 코드 정보로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 코드 정보를 사용해, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법은 상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 각각의 코드 정보들을 서로 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 비교 결과에 따라, 소정 주파수를 갖는 프린트 헤드칩을 기준으로 토출 명령을 제어한다.
상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는 온도가 높을수록 상기 토출 명령의 시기를 늦추고, 온도가 낮을수록 상기 토출 명령의 시기를 앞당기는 것을 특징으로 한다.
상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는 상기 변환된 코드 정보를 사용해, 인쇄 매체의 이송 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는 온도가 높을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 낮추고, 온도가 낮을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 높이는 것을 특징으로 한다.
상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는 상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이가 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하고, 상기 차이가 상기 제1 임계값 이상인 경우에는 상기 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시키는 것을 특징으로 한다.
상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는 상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 낮은 주파수가 제2 임계값 이하인지 여부를 검출하고, 상기 가장 낮은 주파수가 상기 제2 임계값 이하인 경우에는 상기 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시키는 것을 특징으로 한다.
본원발명은 page-to-page 또는 Page 내에서의 온도 불균형에 의한 광학 밀도(optical density)의 차이를 보상해줄 수 있는 최적화된 방법이라 할 수 있다. 유저가 지정한 프린트 속도에 따르지 않고, 헤드칩의 온도에 따라 가열과 냉각(cooling)을 하기 위해 프린터 속도를 조금씩 가감하면서 인쇄 작업이 진행되도록 하며, 최적의 동작 온도내에서 항상 출력이 가능하게 해주는 온도 제어 방식이다. 이러한 온도제어를 위해 프린터 출력시에 국부적인 부분에서 프린터 속도의 가감이 있으나, 전체 1 장의 종이를 출력하거나 몇 장의 종이를 출력시에 평균 프린터 속도 (page per minute)는 평균 속도 이상을 유지하도록 하여, 화상의 열화를 방지하면서도 인쇄 속도의 지연을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 프린트 헤드칩 1 내지 N(100, 110,.. 120), 카운터(200), 비교부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.
프린트 헤드칩 1 내지 N(100, 110,.. 120)의 각각은 온도를 측정하는 온도 센서 및 측정된 온도를 주파수 성분으로 변환하는 전압 제어 발진기(Voltage controlled oscillator)를 포함한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 프린트 헤드칩 1(100)은 온도 센서(102) 및 전압 제어 발진기(104)를 구비한다.
온도 센서(102)로서 CMOS Lateral BJT를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 CMOS 공정으로 BJT를 구현한 CMOS type BJT를 온도 센서로서 사용할 수 있다. CMOS type BJT는 BJT의 장점중 하나인 high switching speed의 장점이 감소하기는 하지만, 기존 BJT의 우수한 온도 특성을 가지고 있고, CMOS 공정으로 제조가 가능함으로써, Signal processing circuit과 같은 공정으로 monolithic integration이 가능하다. CMOS type BJT 방식에는 vertical 방식과 lateral 방식이 존재하나, 칩 사이즈의 상기 조건을 만족시키기 위해서 CMOS laeteral 방식의 BJT를 본원발명에서 사용한다. CMOS공정에서 제작된 CMOS vertical BJT와 CMOS lateral BJT의 크기를 비교하면, CMOS vertical BJT에 비해, CMOS lateral BJT의 크기가 상당히 작다. CMOS lateral BJT는 프린트 헤드칩의 피드 홀(feedhole)과 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. CMOS lateral BJT는 별도의 온도센서용 공간이 확보되지 않아도 배치할 수 있을 만큼 충분히 작으며, 각 개별 노즐 옆에 위치시켜 개별 노즐의 온도까지 감지할 수 있다.
전압 제어 발진기(Voltage controlled oscillator, 104)는 온도 센서(102)에서 온도 변화에 따라 출력되는 전압을 주파수 신호로 변환하여 출력한다. 이를 위해, 전압 제어 발진기(104)는 버퍼, 슈미트 트리거, RC 적분기 및 CMOS 전압 디바이더를 포함한다. 전압 제어 발진기(104)는 온도 센서(1020에서 감지된 DC 전압을 주파수 성분으로 변환함으로써, 신호 처리의 용이성을 확보할 수 있다. 전압 제어 발진기(104)에서 변환된 주파수 신호는 카운터(200)로 출력된다. 변환된 주파수의 경우에 온도가 증가함으로써 주파수가 낮아지게 되고, 온도가 감소할수록 주파수가 높아지게 된다.
기타, 프린트 헤드칩 2 내지 N(110...120)의 경우에도 각각 내부에 구비된 온도 센서 및 전압 제어 발진기를 사용해 각각의 온도 정보를 주파수 성분으로 변환하여 카운터(200)로 출력한다.
카운터(200)는 프린트 헤드칩 1 내지 N(100, 110,.. 120)에서 출력되는 각각의 주파수 성분의 온도를 기준 주파수 성분을 사용해 각각의 코드 정보로 변환한다. 코드 정보는 온도에 대한 정보를 갖는 주파수에 대해 수치화한 정보를 의미한다. 이를 위해, 카운터(200)는 별도의 기준 주파수 성분으로서 샘플링 주파수(Sampling frequency)가 필요하게 되는데, 이러한 샘플링 주파수로서 별도의 주파수를 사용해도 되고, 시스템 클럭 주파수를(SCLK) 사용할 수도 있다. 카운터(200)는 프린트 헤드칩들의 주파수 성분에 대한 각각 코드 정보들을 비교부(300)로 출력한다.
비교부(300)는 프린트 헤드칩 1 내지 N(100, 110,...120)에 대응하는 각각의 코드 정보들을 서로 비교하고, 비교 결과에 따라 소정 주파수를 갖는 프린트 헤드칩을 검출하고, 검출한 결과를 제어부(400)로 출력한다. 예를 들어, 비교부(300)는소정 주파수를 갖는 프린트 헤드칩으로서 가장 낮은 주파수를 갖는 프린트 헤드칩을 검출한다. 여기서, 가장 낮은 주파수를 갖는 프린트 헤드칩이란, 온도가 가장 높은 프린트 헤드칩을 의미한다. 주파수와 온도와의 관계가 반비례 관계를 갖기 때문이다. 즉, 온도가 높을수록 낮은 주파수를 갖으며, 온도가 낮을수록 높은 주파수를 갖는다.
제어부(400)는 비교부(300)의 비교 결과에 따라, 프린트 헤드칩들의 토출 명 령을 제어한다. 예를 들어, 제어부(400)는 가장 낮은 주파수를 갖는 프린트 헤드칩 즉, 온도가 가장 높은 프린트 헤드칩을 기준으로 토출 명령을 제어한다. 제어부(400)는 온도가 높을수록 토출 명령의 시기를 늦추고, 온도가 낮을수록 상기 토출 명령의 시기를 앞당긴다. 프린트 헤드칩의 온도가 높다는 것은 드롭 볼륨의 크기가 커질 수 있다는 것을 의미하므로, 이때에는 온도가 더 이상 올라가지 않도록 하기 위해 인쇄 속도를 늦출 필요가 있다. 따라서, 제어부(400)는 프린트 헤드칩에 대한 토출 명령의 시기를 늦춘다. 그러나, 반대로 프린트 헤드칩의 온도가 낮다는 것은 드롭 볼륨의 크기가 작아질 수 있다는 것을 의미하므로, 이때에는 온도가 더 이상 낮아지지 않도록 하기 위해 인쇄 속도를 높일 필요가 있다. 따라서, 제어부(400)는 프린트 헤드칩에 대한 토출 명령의 앞당긴다.
한편, 제어부(400)는 비교부(300)의 비교 결과에 따라, 인쇄 매체의 이송 속도를 제어할 수도 있다. 제어부(400)는 온도가 높을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 낮추고, 온도가 낮을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 높인다. 프린트 헤드칩의 온도가 높을 때에는 온도가 더 이상 올라가지 않도록 하기 위해 인쇄 속도를 늦출 필요가 있다. 따라서, 제어부(400)는 인쇄 속도를 늦추기 위해 인쇄 매체의 이송 속도를 낮춘다. 그러나, 반대로 프린트 헤드칩의 온도가 낮을 때에는 온도가 더 이상 낮아지지 않도록 하기 위해 인쇄 속도를 높일 필요가 있다. 따라서, 제어부(400)는 인쇄 속도를 높이기 위해 인쇄 매체의 이송 속도를 높인다.
도 4는 프린트 헤드칩에서 온도 정보를 피드백 받으면서 온도 제어를 수행하는 과정을 도시한 타이밍도이다.
도 1과 비교하면 도 4는 온도 값을 내포하고 있는 주파수가 추가되어 있는 것을 알 수 있다. 이 온도에 대한 주파수 값은 Low temp와 High temp로 표기되어 있고, 각각 낮은 온도와 높은 온도에 대한 신호처리의 예를 보여주고 있다. 따라서, 각각의 경우 신호처리에 대한 결과를 비교해 볼 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기준 주파수가 SCLK 하나 뿐인 도 1의 경우와 달리, 도 4의 제안되는 방식은 토출명령을 내리는 LOAD 주파수가 SCLK를 기준으로 해서 생기는 것이 아니라, 온도 주파수와 동기화 된다. 예를 들면, Low temp에 비해 High temp주파수가 훨씬 낮기 때문에 LOAD pulse 주기도 High temp에서 보다 낮음을 알 수 있으며, 이 의미는 High temperature에서 출력 주파수가 낮아짐을 의미한다. 히터(미도시)에 흐르는 전류 신호인 Fire_pulse는 LOAD pulse가 "ON"이 되면 시작한다. Fire_pulse에서 실제 히터에 흐르는 전류량인 T_fire time은 시스템 클럭 주파수 SCLK에 동기화 되어 있다. 결과적으로, High temp에서는 Low temp에 비해서 히터에 전류가 흐르지 않는 시간인 T_No Fire 시간이 늘어나게 된다. 늘어난 T_No fire 시간은 증가된 칩 온도가 냉각될 충분한 시간을 보장하게 된다. 각 온도 센서의 출력값과 LOAD pulse는 노즐에서 잉크가 토출될 때마다 실기간으로 이루어질 수 있기 때문에 온도 제어 또한 실시간으로 계속적으로 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 과정을 통해서 노즐 온도에 대한 지속적인 피드백 온도 제어가 가능함을 알 수 있다.
한편, 제어부(400)는 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이가 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하고, 차이가 제1 임계값 이상인 경우에는 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시킬 수 있다. 또 한, 제어부(400)는 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 낮은 주파수가 제2 임계값 이하인지 여부를 검출하고, 가장 낮은 주파수가 제2 임계값 이하인 경우에는 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시킬 수도 있다.
특정 헤드칩만 반복 사용하여 특이 패턴을 수십장 이상 동일하게 출력하는 경우이거나, 전체 헤드칩을 전부 사용하면서 전체 헤드칩이 동일하게 임계 온도 이상을 벗어나는 경우에는 프린트 헤드칩의 온도를 낮추기 위해 대기 모드로 전환하도록 하는 것이다. 예를 들어, 프린트 헤드칩들의 온도 정보에 해당하는 주파수값들 중 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이 즉, 가장 낮은 온도와 가장 높은 온도의 차가 5도 이상 초과하는 경우에는, 제어부(400)는 인쇄 작업을 멈추고 대기 모드로 전환하도록 한다. 또한, 프린트 헤드칩들 중 가장 낮은 주파수 즉, 가장 높은 온도가 사용 한계 온도를 넘는 경우에도, 제어부(400)는 인쇄 작업을 멈추고 대기 모드로 전환하도록 한다.
전술한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치는 와이드 어레이 프린트 헤드칩들을 포함하는 화상형성장치에 사용하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
먼저, 적어도 하나 이상의 프린트 헤드칩들에 대한 온도를 측정한다(제500 단계). 각 프린트 헤드칩들은 온도를 측정하기 위해 CMOS Lateral BJT 등의 온도 센서를 각각 구비하고 있으며, 이를 사용해 각각의 온도를 측정한다.
제500 단계 후에, 측정된 온도를 주파수 성분으로 변환한다(제502 단계). 전압 제어 발진기(Voltage controlled oscillator)를 사용해, 측정된 온도에 대응하는 전압을 주파수 신호로 변환한다.
제502 단계 후에, 주파수 성분으로 변환된 온도를 기준 주파수 성분을 사용해 코드 정보로 변환한다(제504 단계). 코드 정보는 온도에 대한 정보를 갖는 주파수에 대해 수치화한 정보로서, 코드 정보를 구하기 위한 기준 주파수로서 샘플링 주파수(Sampling frequency)가 필요하게 되는데, 이러한 샘플링 주파수로서 별도의 주파수를 사용해도 되고, 시스템 클럭 주파수를(SCLK) 사용할 수도 있다.
제504 단계 후에, 프린트 헤드칩들에 대응하는 각각의 코드 정보들을 서로 비교한다(제506 단계). 각각의 프린트 헤드칩들에 대응하는 코드 정보들 즉, 주파수값들의 크기를 비교한다.
제506 단계의 비교 결과에 따라, 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 높은 주파수(Fmax)와 가장 낮은 주파수(Fmin)의 차이가 제1 임계값(Th1)이상인지 여부를 검출한다(제508 단계). 여기서, 제1 임계값(Th1)은 대기 모드로의 전환을 판단하기 위해 임의로 정해질 수 있는 수치로서 예를 들어 40[KHz]를 예시할 수 있다. 예를 들어, 프린트 헤드칩들의 온도 정보에 해당하는 주파수값들 중 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이가 제1 임계값(Th1)에 해당하는 40[KHz](온도로 표현하는 대략 5도에 해당함) 이상인지를 판단한다.
만일, 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이가 제1 임계값 이상인 경우에는 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시킨다(제510 단계). 프린트 헤드칩들의 온도 정보에 해당하는 주파수값들 중 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이가 제1 임계값을 초과한다는 것은 프린트 헤드칩들의 온도 차가 일정한 한계를 넘어선다는 것을 의미하는 것으로 이때에는 인쇄를 지속할 경우에 인쇄 품질에 않좋은 영향을 미칠 수가 있다. 따라서, 이때에는 인쇄작업의 중단을 위해 대기 모드로 전환한다. 이후, 전술한 제500 단계로 피드백된다.
그러나, 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이가 제1 임계값 미만인 경우에는, 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 낮은 주파수(Fmin)가 제2 임계값(Th2) 이하인지 여부를 검출한다(제512 단계). 여기서, 제2 임계값(Th2)은 대기 모드로의 전환을 판단하기 위해 임의로 정해질 수 있는 수치이다. 만일, 가장 낮은 주파수가 상기 제2 임계값 이하인 경우에는 제510 단계로 진행하여 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시킨다. 가장 낮은 주파수가 제2 임계값 이하라는 의미는 프린트 헤드칩들 중 가장 높은 온도를 갖는 프린트 헤드칩이 정상적인 인쇄 작업을 할 수 있는 적정 온도의 한계를 넘었다는 것을 의미한다. 따라서 프린트 헤드칩들 중 가장 낮은 주파수(즉, 가장 높은 온도)가 제2 임계값 이하인 경우에는 인쇄 작업을 멈추고 대기 모드로 전환한다.
그러나, 제512 단계에서, 가장 높은 주파수(Fmin)가 제2 임계값(Th2) 이하가 아니라면, 소정 주파수를 갖는 프린트 헤드칩을 검출하고, 소정 주파수를 갖는 프 린트 헤드칩을 기준으로 토출 명령을 제어한다(제514 단계). 예를 들어, 소정 주파수를 갖는 프린트 헤드칩으로서 가장 낮은 주파수를 갖는 프린트 헤드칩을 검출한다. 가장 낮은 주파수를 갖는 프린트 헤드칩 즉, 온도가 가장 높은 프린트 헤드칩을 기준으로 토출 명령을 제어한다. 온도가 높을수록 토출 명령의 시기를 늦추고, 온도가 낮을수록 상기 토출 명령의 시기를 앞당긴다. 프린트 헤드칩의 온도가 높다는 것은 드롭 볼륨의 크기가 커질 수 있다는 것을 의미하므로, 이때에는 온도가 더 이상 올라가지 않도록 하기 위해 인쇄 속도를 늦출 필요가 있다. 따라서, 프린트 헤드칩에 대한 토출 명령의 시기를 늦춘다. 그러나, 반대로 프린트 헤드칩의 온도가 낮다는 것은 드롭 볼륨의 크기가 작아질 수 있다는 것을 의미하므로, 이때에는 온도가 더 이상 낮아지지 않도록 하기 위해 인쇄 속도를 높일 필요가 있다. 따라서, 이때에는 프린트 헤드칩에 대한 토출 명령의 앞당긴다.
또한, 제514 단계에서, 소정 주파수를 갖는 프린트 헤드칩을 기준으로 인쇄 매체의 이송 속도를 제어한다. 온도가 높을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 낮추고, 온도가 낮을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 높인다. 프린트 헤드칩의 온도가 높을 때에는 온도가 더 이상 올라가지 않도록 하기 위해 인쇄 속도를 늦출 필요가 있다. 따라서, 인쇄 속도를 늦추기 위해 인쇄 매체의 이송 속도를 낮춘다. 그러나, 반대로 프린트 헤드칩의 온도가 낮을 때에는 온도가 더 이상 낮아지지 않도록 하기 위해 인쇄 속도를 높일 필요가 있다. 따라서, 이때에는 인쇄 속도를 높이기 위해 인쇄 매체의 이송 속도를 높인다.
한편, 상술한 본 발명의 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법은 컴퓨터에서 읽을 수 있는 코드/명령들(instructions)/프로그램으로 구현될 수 있다. 즉, 적어도 하나 이상의 프린트 헤드칩들에 대한 온도를 측정하는 단계; 상기 측정된 온도를 주파수 성분으로 변환하는 단계; 주파수 성분으로 변환된 온도를 기준 주파수 성분을 사용해 코드 정보로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 코드 정보를 사용해, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 본원발명의 또 다른 특징이 된다.
예를 들면, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 코드/명령들/프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크, 마그네틱 테이프 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드를 내장하는 매체(들)로서 구현되어, 네트워크를 통해 연결된 다수개의 컴퓨터 시스템들이 분배되어 처리 동작하도록 할 수 있다. 본 발명을 실현하는 기능적인 프로그램들, 코드들 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 쉽게 추론될 수 있다.
이러한 본원 발명인 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 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.
도 1은 노즐 하나의 예에서 시스템 클럭 주파수에 따른 시그널 동기화의 예를 보여주고 있다.
도 2는 Page-to-page 사이의 성능 차이를 설명하기 위한 참조도이다.
도 3은 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 4는 프린트 헤드칩에서 온도 정보를 피드백 받으면서 온도 제어를 수행하는 과정을 도시한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.

Claims (17)

  1. 온도를 측정하는 온도 센서 및 측정된 온도를 주파수 성분으로 변환하는 전압 제어 발진기를 포함하는 적어도 하나 이상의 프린트 헤드칩들;
    주파수 성분으로 변환된 온도를 기준 주파수 성분을 사용해 코드 정보로 변환하는 카운터; 및
    상기 변환된 코드 정보를 사용해, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 각각의 코드 정보들을 서로 비교하는 비교부를 더 포함하고,
    상기 비교부의 비교 결과에 따라, 상기 제어부가 소정 주파수를 갖는 프린트 헤드칩을 기준으로 토출 명령을 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    온도가 높을수록 상기 토출 명령의 시기를 늦추고, 온도가 낮을수록 상기 토출 명령의 시기를 앞당기는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 변환된 코드 정보를 사용해, 인쇄 매체의 이송 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는
    온도가 높을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 낮추고, 온도가 낮을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 높이는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 온도 센서는
    CMOS Lateral BJT에 해당하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이가 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하고, 상기 차이가 상기 제1 임계값 이상인 경우에는 상기 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 낮은 주파수가 제2 임계값 이하인지 여부를 검출하고, 상기 가장 낮은 주파수가 상기 제2 임계값 이하인 경우에는 상기 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치는
    와이드 어레이 프린트 헤드칩들을 포함하는 화상형성장치에 사용하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어장치.
  10. 적어도 하나 이상의 프린트 헤드칩들에 대한 온도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 온도를 주파수 성분으로 변환하는 단계;
    주파수 성분으로 변환된 온도를 기준 주파수 성분을 사용해 코드 정보로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 코드 정보를 사용해, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 각각의 코드 정보들을 서로 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 비교 결과에 따라, 소정 주파수를 갖는 프린트 헤드칩을 기준으로 토출 명령을 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는
    온도가 높을수록 상기 토출 명령의 시기를 늦추고, 온도가 낮을수록 상기 토출 명령의 시기를 앞당기는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는
    상기 변환된 코드 정보를 사용해, 인쇄 매체의 이송 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는
    온도가 높을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 낮추고, 온도가 낮을수록 상기 인쇄 매체의 이송 속도를 높이는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는
    상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수의 차이가 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하고, 상기 차이가 상기 제1 임계값 이상인 경우에는 상기 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계는
    상기 프린트 헤드칩들에 대응하는 주파수들 중 가장 낮은 주파수가 제2 임계값 이하인지 여부를 검출하고, 상기 가장 낮은 주파수가 상기 제2 임계값 이하인 경우에는 상기 프린트 헤드칩들을 대기 모도로 전환시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사 제어방법.
  17. 적어도 하나 이상의 프린트 헤드칩들에 대한 온도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 온도를 주파수 성분으로 변환하는 단계;
    주파수 성분으로 변환된 온도를 기준 주파수 성분을 사용해 코드 정보로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 코드 정보를 사용해, 상기 프린트 헤드칩들의 토출 명령을 제어하는 단계를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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