KR950001948B1 - 잉크분사 기록기판, 기록헤드 및 이를 사용하는 장치 - Google Patents

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Description

잉크분사 기록기판, 기록헤드 및 이를 사용하는 장치

제1a도는 본 발명의 일실시예에 따른 액체분사 기록헤드에 적용할 수 있는 기판(히터 보오드)의 평면도.

제1b도는 제1a도 일부의 확대도.

제2도는 본 발명을 사용하는 액체분사 기록장치의 투시도.

제3도는 분사 고장등에 기인하는 온도상승을 검출하기 위한 회로도.

제4도는 분사 고장등에 의해 야기되는 온도상승을 설명하는 온도대 시간의 그래프.

제5도는 온도상승을 검출하기 위한 회로의 또다른 예시도.

제6도는 제5도의 회로의 동작을 설명하는 온도대 시간의 그래프.

제7도는 온도상승검출회로의 다른 예시도.

제8도는 온도상승 검출에 응답하여 오동작을 판별하기 위한 단계를 설명하는 흐름도.

제9a도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체분사 기록헤드와 함께 사용가능한 기판(히터 보오드)의 평면도.

제9b도는 제9a의 확대도.

제10도는 제어시스템을 설명하는 블록도.

제11a 내지 11c도는 기록헤드의 여러위치의 온도설명도.

제12도는 온도제어단계의 일예의 설명도.

제13도는 동작을 설명하기 위한 온도 대 시간의 그래프.

제14도는 본 발명에 따라 또다른 온도센서의 평면도.

제15도 및 제16a 내지 16d도는 본 발명에 따른 패드(pad) 숫자의 감소를 설명하는 평면도.

제17도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기록헤드의 투시도.

제18도, 제19a도 및 제19b도는 제17도에서 도시된 기록헤드의 단면도.

제20도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 개략평면도.

제21도는 제20도의 기록헤드의 일부층의 구조를 설명하는 단면도.

제22도는 더욱 개선된 층구조를 설명하는 기판의 단면도.

제23a도는 본 발명에 따라 수정된 온도센서의 단면도.

제23b도는 제23a도 구조의 등가회로도,

제24도는 제23a도에 도시된 온도센서의 전압대 온도의 그래프.

제25도는 다이오드 센서를 만드는 단계도.

제26도는 본 발명의 실시예에 따른 기록헤드 카트리지(cartridge)의 투시도.

제27도는 제26도의 카트리지를 사용하는 액체분사 기록장치 주요부의 투시도.

제28도는 액체분사기록헤드의 온도센서대 분사효율의 전압강하 그래프.

제29도는 회복동작을 위한 제어시스템의 일예의 블록도.

제30도는 기록 및 회복동작의 예를 설명하는 흐름도.

제31도는 본 발명의 제1실시예에서 온도제어시스템의 예.

제32도는 제2실시예에서 온도제어예의 회로도.

제33도는 제3실시예에서 온도제어시스템의 예를 설명하는 블록도.

제34도는 제33도의 제어시스템에 의해 제어될 수 있는 기판의 온도분포를 도시한 그래프.

제35도는 제34도의 온도분포를 제공하는 온도 제어단계의 예를 설명하는 흐름도.

제36도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기록헤드의 투시도.

제37도는 제어시스템의 예의 블록도.

제38a도 내지 38c도는 온도분포의 수정 설명도.

제39도는 온도제어단계의 예의 흐름도.

제40도는 이 실시예의 유리한 효과를 설명하는 그래프.

제41도는 카트리지 및 액체분사 기록프린터의 주요 조립체 사이에 전기연결을 위한 패드의 도식적 설명도.

본 발명은 액체분사기록기판, 그 기판을 사용하는 액체분사 기록헤드 및 이 기록헤드를 사용하는 기록장치에 관한 것으로, 특히, 기판, 헤드 및 이 안에 열에너지를 만들기 위한 전열트랜스듀서(transducer)가 기록액체를 분사시키기 위한 에너지를 만드는데 사용되는 장치에 관한 것이다. 열에너지를 사용하여 액체가 분사되는 기록시스템은 근년에 특히 두드러지고, 이는 미합중국 특허번호 제4,723,129 및 4,740,796에 발표되어 있다. 기록시스템은 특히, 기록전기신호에의 빠른 응답 및 분사소자의 고밀도 배열에 기인하는 작은 크기에서 유리하다. 이 기록시스템의 추가 개발은 액체가 기록을 개선하도록 소정의 온도로 사전 가열되는 미합중국 특허번호 제4,719,472에 발표되어 있다. 이것을 성취하기 위하여, 액체 저장통에 온도센서 및 히터를 제공한다. 목적은 액체의 점성을 조절하는 것이다.

또다른 개발에서, 미합중국 특허번호 제4,550,327호는 다수의 열에너지 발생소자가 소정의 방향으로 배열되고 센서는 열에너지 발생소자를 갖는 액체통로의 각각의 액체의 유무를 판별하도록 제공되는 기록헤드를 발표하고 있다.

목적은 열문제와 관계되는 것이 아니고, 다수의 소자와 다수의 센서를 포함하는 시스템으로서 알려진다. 그러나, 이것을 액체통로폭을 확대시킬 필요성 때문에, 기록시스템(작은크기)의 장점을 다소 억제시킨다.

따라서, 고밀도를 갖는 작은크기의 장점이 유지되고, 기록기판 또는 기록헤드의 상태가 빨리 검출되거나 판별되는 기록시스템이 매우 요구된다.

다수의 열 에너지 제조소자를 갖춘 액체분사 기록기판에서, 비균일 온도분포 또는 국부적인 고온도부가 생길 수 있다.

그러나, 이것은 고려되지 않았고, 그러므로, 비정상적인 온도상승의 결과분사고장의 발생이 유기물질로 만들어진 기판주위에 구조의 있음직한 물리적 변형으로 나타난다. 종래의 시스템에서, 온도센서와 히터는 증가된 제조단계와 비용의 결과로 따로따로 장착된다.

게다가, 종래 시스템에서의 온도제어는 전체 기록헤드의 전반적인 온도에서는 어떤 정확도를 갖는 것이 가능하다. 그러나, 본 발명가에 의해 실행된 실험과 조사의 횟수는, 계속된 기록동작후에 온도 그래디언트(gradient)가 기판에 생겨, 기록된 영상의 질이 떨어진다는 것을 드러내고 있다. 종래의 시스템에서, 온도 그래디언트가 만들어질때 좋은 기록을 계속하는 것은 곤란하다.

따라서, 액체분사 기록기판, 기록헤드와 이를 사용하는 장치를 제공하는 것이 본 발명의 주요목적이며, 여기에서는 온도검출이 고정밀하고 좋은 응답으로 수행된다. 낮은 비용의 액체분사 기록기판과 액체분사 기록헤드 및 이를 사용하는 장치를 제공하는 것이 본 발명의 또다른 목적이며, 여기에서는 기판에서 만들어진 온도 그래디언트로부터 일어나는 문제가 해결되고 온도검출 및 온도제어가 고정밀과 빠른 응답으로 수행될 수 있다.

액체분사 기록기판, 액체분사 기록헤드 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 또하나의 목적으로, 여기에서는 온도검출소자 및 온도유지 가열소자가 분사에너지 발생소자(전열트랜스듀서)의 생산에서 사용되는 똑같은 박막증착법을 통하여 기판상에 만들어져 제조비용이 줄어들고, 이들이 가까이 배치되고 온도제어가 고정밀하고 빠른 응답으로 수행된다.

본 발명의 여러가지 면에 따라, (1) 열에너지를 발생시키기 위한 내장된 에너지 발생소자; 상기 에너지 발생소자에 전기신호를 공급하기 위한 내장된 전극 배선부; 및 상기 기판의 온도를 검출하기 위한 내장된 온도검출소자를 포함하는 액체분사를 위한 기판 :

(2) 절(1)에서 규정된 것 같은 기판에서, 상기 온도검출 소자가 상기 에너지 발생소자 또는 상기 전극 배선부를 최소한 부분적으로 형성하는 물질과 거의 똑같은 물질을 최소한 부분적으로 만들어지는 기판 :

(3) 절(1) 또는 (2)에 규정된 것 같은 기판에서, 상기 기판은 다수의 그러한 에너지 발생소자가 어레이(array)의 형태로 배치되는 영역을 포함하며, 온도검출소자가 어레이의 각 길이방향의 일단에 인접하여 배치되는 기판 :

(4) 절(3)에서 규정된 것 같은 기판은 상기 각 일단에 인접하여 제공된 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 더 포함하고, 여기에는 온도제어가 상기 온도검출소자와 양단중 하나에 인접한 상기 기판 가열히터의 결합을 사용하고, 상기 온도검출소자와 다른 일단에 인접한 상기 기판가열히터를 사용하여 이행되는 기판 :

(5) 절(4)에서 규정된 것 같은 기판은 상기 온도검출소자와 상기 기판 가열히터에 전기적으로 연결되어진 내장된 공통전선을 더 포함하는 기판 :

(6) 절(1)에서 규정된 것 같은 기판에서, 상기 온도검출소자는 각각이 상기 배선부에 포함된 스위칭 다이오드와 거의 똑같은 구조이고 직렬로 연결된 다수의 다이오드를 포함하는 다이오드 온도센서의 형태인 기판 :

(7) 절(3)에서 규정된 기판에서, 상기 온도감지소자의 각각의 최소한 일부가 어레이의 연장상에 있는 기판 :

(8) 절(7)에서 규정된 기판에서, 상기 기판은 다수의 스위칭 소자가 다수의 에너지 발생소자를 선택적으로 구동시키기 위해 배치되고, 매트릭스 배선이 상기 에너지 발생소자 배치지역과 상기 스위칭 소자 배치지역 사이에 배치된 영역 및 상기 매트릭스 배선부의 일단부(end portion)의 각각에 인접하여 배치된 기판 가열히터를 포함하는 기판 :

(9) 절(8)에서 규정된 것 같은 기판에서, 상기 온도검출소자가 실리콘 베이스 부재를 사용하여 형성되고, 상기 기판은 더욱이 두개의 전기적 절연층을 더 포함하며, 상기 기판 가열히터가 각각의 전기적 절연층의 연장 사이에 형성되는 기판 :

(10) 절(9)에서 규정된 기판을 포함하는 액체분사 기록헤드는 상기 기판상에 형성되어 있어, 잉크를 수용하기 위한 잉크챔버, 각각의 에너지 발생소자에 대응하여 상기 공통챔버로부터 공급된 잉크를 유지시키기 위한 잉크통로, 및 잉크가 기록을 위해 분사되는 분사출구로 온도검출소자 및 상기 기판 가열히터중 최소한 하나의 상부가 상기 공통 잉크 챔버외부 및 상기 잉크통로의 잉크유지 영역외부에 있는 액체분사 기록헤드.

(11) 절(10)에서 규정된 것 같은 기록헤드에서, 상기 매트릭스 배선부위의 일부가 상기 기판가열히터에 인접한 상기 전기적 절연층중 하부의 하나상에 배치되어 있는 기록헤드 :

(12) 절(10)에서 규정된 것 같은 기록헤드는 분리가능하게 장착될 수 있고, 전기 접속 및 상기 온도검출 소자와 양단중 하나에 인접한 상기 기판 가열히터의 결합을 사용하여 온도제어를 이행하고, 상기 온도검출 소자와 다른한쪽단에서 상기 기판 가열히터의 결합을 사용하여 온도제어를 이행하기 위한 온도제어수단을 포함하는 잉크분사 기록장치 :

(13) 절(9)에서 규정된 것 같은 기록헤드가 분리가능하게 장착할 수 있고, 상기 공통 잉크챔버는 상기 매트릭스 배선영역과 상기 스위칭 소자 배치영역전에 상기 스위칭 소자 배치영역 사이에 경계의 이웃에 뻗어 있는 잉크 수용부분을 갖는 잉크 분사 기록장치 :

(14) 절(1)에서 규정된 것 같은 기판을 포함하고 있는 기록헤드와 같이 사용 가능한 잉크분사 기록장치로서 기록헤드의 잉크분사 기능을 개선하기 위한 회복수단과 상기 온도검출소자의 출력에 따라 상기 회복 수단을 동작시키기 위한 제어수단을 포함하는 잉크분사 기록장치 :

(15) 액체분사를 위한 열 에너지를 발생시키기 위한 내장된 에너지 발생소자와 상기 에너지 발생소자에 전기신호를 공급하기 위한 전극 배선부를 포함하는 기판 : 상기 기판의 온도와 관련되고, 또한 상기 기판의 내장된 소자인 기능소자; 상기 기판상의 잉크를 담기 위한 공통챔버, 상기 공통챔버로부터 공급된 잉크를 유지하고 상기 열발생소자에 대응하는 잉크통로, 및 잉크가 기록을 위해 분사되는 잉크분사출구를 구성하며, 상기 기능소자의 상부는 공통챔버의 외부에 있고 상기 통로의 잉크유지부 외부에 있는 기록헤드 :

(16) 절(15)에서 규정된 기록헤드에서, 상기 기능소자가 상기 에너지 발생 소자 또는 상기 전극 배선부를 최소한 부분적으로 구성하는 재료와 거의 같은 재료로 최소한 일부분 만들어진 기록헤드:

(17) 기록액체를 분사시키도록 열에너지를 발생시키기 위한 다수의 열발생소자 : 상기 기록헤드를 가열시키도록 기록헤드에 제공되는 가열수단; 및 기록헤드의 온도분포를 제어하도록 액체를 분사시키지 않는 열을 발생시키기 위해 상기 열발생소자를 선택적으로 가동시키기 위한 제어수단을 포함하는 액체분사 기록장치 : 및

(18) 기록액체를 분사시키도록 열에너지를 발생시키기 위한 다수의 열발생소자; 및 헤드의 온도분포를 제어하도록 액체를 분사시키지 않는 열을 발생시키기 위해 상기 열발생소자를 선택적으로 가동시키고, 상기 장치의 주 스위치가 닫히고/ 또는 기록 시작신호가 발생될때 기록헤드를 가열시키기 위한 수단을 포함하는 액체분사 기록장치가 제공된다.

이들 및 다른 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 본 발명의 바람직한 실시예를 고려하면서 더욱 분명하게 될 것이다.

제1a도 및 1b도를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판(베이스부재)이 도시되어 있다. 이 기판은 이후에 상세히 기술될 제2도와 26도의 구조에서 사용 가능하다. 제1a도 및 제1b도에 도시된 대로, 기판은 분사히터부 또는 많은 열에너지 발생 소자(전열 트랜스듀서가 배치되어 있다)가 있는 영역(3)을 갖는다. 기록헤드의 일반적인 구조는 제17도를 참조하면 더 이해 가능할 것이다.

제17도에서 액체분사통로는 상부보오드(110)를 기판(102)에 접착시킴으로써 설치되고, 이에 의해서 분사출구(103)를 갖는 분사통로가 형성되고, 통로에서 액체 또는 잉크는 출구에 면해져 배치된 시트에 잉크를 분사시키도록 가동신호에 따라 히터(106)에 의해 가열된다.

다시 제1a도 및 1b도를 참조하면, 온도센서(2)가 최소한 그 일부분이 영역(3)의 길이방향 양단에 인접하도록 배치된다.

종래의 센서와 대조해보면, 센서(2)는 내장된 센서이다.

기판(1)은 분사히터(3) 및 와이어(wire) 접착기술등에 의해 외부전기배선과 연결할 수 있는 접점(4)을 갖는다.

온도센서(2)는 분사히터(3)가 형성된 때 사용되는 똑같은 박막증착법에 의해서 분사히터부(3)에 인접하여 형성된다. 제1b도는 센서(2)를 포함하는 부(B)의 확대도이다. 여기에서 분사히터와 그 배선이 부재번호(5와 6)에 의해서 표시되어 있다. 센서(2)는 분사히터와 배선의 생산 및 반도체장치 제조에서 사용된 박막 증착법에서와 똑같은 박막증착법에 의해 형성되기 때문에 매우 정확하게 형성된다.

이것은 온도와 함께 변하는 전기 전도율을 갖는 알루미늄, 티타늄, 탄탈등으로 만들어질 수 있고, 이는 기판의 다른 부분에 사용된다.

예를 들어, 그러한 재료는 다음 부분에서 기판에 사용된다.

알루미늄은 전극으로 사용될 수 있고, 티타늄은 전열 트랜스듀서소자(열발생저항기층)와 그들 사이에 접합성질을 증가시키기 위한 전극 사이에 사용될 수 있고, 탄탈은 캐비테이션(cavitation)에 대한 보호층으로서 열 발생저항층을 덮는데 사용될 수 있다. 도시된 센서(2)는 기판상의 배선에 불리한 영향없이 대체로 고저항을 제공하는 구불구불한 구조를 갖는다.

센서(2)의 출력은 접점(4)에서 취해질 수 있다.

이러한 구조를 갖는 기판은 기록헤드를 구성하는데 사용될 수 있고, 액체 분사 기록장치(잉크분사 기록장치)는 투시도의 제2도에서 도식적으로 도시된대로 기록헤드를 사용하여 구성될 수 있다. 제2도에서 헤드 카트리지(14)는 상기에 기술된 기판(1)을 사용하여 구성된 기록헤드와 기록장치의 카트리지(15)에 분리가능하게 장착 가능한 유니트로서의 잉크콘테이너를 포함한다.

헤드 카트리지(14)는 제한부재(41)에 의해서 카트리지(15)상에 분리가능하게 고정된다. 카트리지(15)는 축(21)의 길이를 따라 왕복운동할 수 있고, 이에의해서 헤드 카트리지(14)도 또한 왕복운동을 한다.

기록헤드에 의해 분사된 잉크는 기록헤드와 작은 공차로 플래튼(platen)(19)상에 지지된 기록매체(18)에 도달한다. 이리하여, 기록매체(18)상에 영상을 만든다.

적당한 케이블(16)과 거기에 연결된 접점(4) (제1a도)를 통하여 데이타소스(data source)로부터 기록될 영상을 나타내는 데이타에 대응하여 분사신호가 기록헤드에 가해진다. 하나 또는 그이상(둘, 제2도에서)의 헤드 카트리지(3b)는 영상이 기록될 색에 응하는데 사용될 수 있다.

제2도에서 축(21)을 따라 캐리지(15)의 왕복운동을 스캔하기 위한 캐리지모터(carriage motor)(17), 구동력을 모터(17)에서 캐리지(15)로 전달하기 위한 도선(22)과 기록매체(18)를 공급시킬 플래튼 로울러(19)에 연결된 피드모터(20)가 도시되어 있다. 제3도는 제1a도 및 1b도에 도시된 센서(2)의 출력을 사용하는 온도검출회로의 예를 도시한다. 검출기는 장치의 제어보드상에 장착될 수 있고 케이블(16)로 접점(4)에 연결될 수 있다.

이 도면에서 도시된 것처럼, 센서(2)는 전압분할기 저항기(7)와 고전압접점(28)에 연결되어 센서(2)의 저항변화가 전압변화로 변환된다.

전압출력은 비교기(9)에 의해 전압원(10)에 의해 제공된 기준전압과 비교되고, 제2도에서 도시되지 않은 CPU(중앙처리장치)(11)에 공급되고, 이는 제2도의 장치의 주요부를 구성한다. CPU(11)는 기판온도가 소정의 온도보다 낮은지 높은지를 판별한다.

제4도의 기판(1)의 온도센서에 의해서 검출된 가능한 온도변화를 도시한다. 잉크가 정당한 상태로 분사될때, 온도는 곡선(12)을 따라 상승하여 포화된 온도에 이른다. 그러나 분사고장이 막힘등에 의하여 발생한다면, 곡선(13)에 의해 도시된 대로, 열이 온도의 급격한 상승의 결과로 누적된다.

다른 곡선(13)은 분사고장이 다른 시기에 발생했을때 온도변화를 도시한다. 맨 왼쪽 곡선(13)은 분사고장이 초기부터 발생한다는 것을 나타내는데 반해, 맨 오른쪽 곡선(13)은 분사고장이 기록헤드기판의 온도가 포화온도에 이를때 발생한다는 것을 나타낸다. 비교기(9)의 기준전압(VO)이 포화온도에 대응하도록 세트된다. 그리고나서, 기판(1)의 온도가 레벨(TO)을 초과할때, 이 일이 CPU(11)에 알려지고, 이때 CPU(11)는 분사고장의 발생을 판별한다.

판별을 기초하여, 분사동작이 중단되고, 경보가 울리고, 더나아가 캡(cap)등을 사용하는 회복동작이 시작된다. 기준온도(TO)가 정상적인 또는 적당한 잉크분사동작동안 도달되지 않도록 선택되고 헤드를 손상시키는 온도보다 낮다.

위에서 기술된대로, 이 실시예에 따라, 온도센서는 기판에 내장되고, 전열트랜스듀서의 일부분적인 전극과 똑같은 재료로 만들어진다.

센서의 전기저항은 온도변화에 대하여 선형적으로 변하여 정확한 온도 감지동작이 가능하다. 이것은 알루미늄이 온도감지소자로서 사용될때 특히 그러하다.

[제2실시예]

제2실시예를 도시한 제5도를 참조하면, 미분기(31)가 온도센서(2)에 의해서 감지된 온도의 변화율을 감시하는 것을 허용하도록 제3도에 도시된 회로의 비교기(9)앞에 제공된다.

제6도는 제5도의 부분(A,B,C 및 D)의 출력파형을 도시한다. 온도센서의 출력(A)은 분사고장이 발생하자마자 갑자기 변한다. 변화율은 미분기(31)의 출력(B)의 전압레벨로서 나타난다. 기준전압(10)의 출력과 이를 비교하면, 분사고장신호가 CPU(11)에 전달된다.

CPU(11)는 고장신호시 수신에 응답하여 상기에 기술된 적당한 동작을 지시할 수 있다. 이 실시예에서, 온도변화가 감시되고, 그리하여, 분사고장은 온도가 소정의 높은 온도에 도달하도록 기다리는데 필요한 지연없이 즉시 검출될 수 있다. 게다가, 순환하는 온도에 의한 불리한 효과가 감소되어 효과적으로 기록헤드를 보호한다.

[제3실시예]

제7도를 참조하면, 제3실시예가 도시되고, 여기에서는 기판(1)온도의 변화율이 CPU(11)을 사용하는 소프트웨어에 의해서 검출된다. 온도센서(2)의 출력은 연산증폭기(33)에 의해서 증폭되고 디지탈화된 온도레벨이 CPU(11)에 입력되는 A/D컨버터(34)에 공급된다. CPU(11)는 예로서 제8도에 도시된 판별시퀀스를 실행한다.

CPU는 이때(단계 S1) 읽혀진 온도(Tn)과 앞서, 즉 소정주기전에 판독된 온도(Tn-1)간의 차이를 계산하고 이것을 기초로 분사고장이 판별된다(단계 S3). 더욱 특히 판별은 온도차(Tn-Tn-1)가 소정의 레빌(A)보다 더 큰가 아닌가에 대해 판별한다.

그렇다면, 분사고장이 분사동작(단계 S5)을 즉시 막도록 판별되고, 그런 경우가 있을 수 있을때 회복동작과 경보를 지시한다(단계 S7).

제1실시예와 비교하여, 이 실시예는 비교되는 다른 시간에 온도에서 생기는 시간지연이 있어 불리하지만, 기준온도(A)가 원하는 대로 결정될 수 있다는 점에서 유리하다. 그러므로, 분사효율이 낮고, 그러므로 온도변화가 작다 하더라도, 분사효율에 대응하여 검출이 될 수 있다. 다시말하면, 제어는 기록헤드의 여러가지 동작 조건에 응하도록 유연성이 있다.

상술한 바와 같이 이 실시예에 따라, 온도검출센서는 기판에 직접 내장되어 있고, 그러므로, 기판의 실제 온도와 검출된 온도사이의 온도차는 작고 검출지연도 또한 작다. 따라서, 분사고장등과 같은 온도상승의 원인이 정확하고 빠르게 판별될 수 있어 기록헤드의 손상을 막는다. 온도센서는 기판의 다른 부분을 만드는데 사용되는 재료로 만들어질 수 있으므로, 이는 센서패턴을 가함으로써 형성될 수 있다. 그리하여, 제조비용이 매우 줄어들 수 있다.

센서(2)는 기판의 박막증착법에 의해서 생산될 수 있다면 다이오드나 트랜지스터등의 형태일 수 있다. 제9a도, 제9b도, 10도, 11a도, 11b도, 11c도, 12도 및 13도를 참조하면, 또 다른 실시예가 기술될 수 있고, 여기서 기판의 온도분포는 온도센서를 사용하여 제어된다. 제9a 및 9b도에서 도시된대로, 전체의 기록헤드 또는 기판(1)을 가열시키기 위한 온도유지히터(8)가 제1a도 및 1b도에 도시된 구조에 가해진다.

이 실시예에 따른 온도유지히터(8)를 구성하는 재료는 분사히터(5)의 열발생저항 기층(예를 들면 HfB₂)과 같은 것이거나 기판상의 여러가지 소자나 배선을 구성하는 또다른 재료, 예를 들면 알루미늄, 탄탈, 티타늄등과 같은 것일 수 있다. 하나 또는 그이상의 그러한 재료를 사용함으로써, 온도유지히터는 여러가지 소자와 배선등이 기판상에 형성될 때 사용되는 똑같은 프로세스에 의해 생산될 수 있으므로 제조비용이 증가되지 않는다.

기록헤드는 이 실시예의 기판(1)을 사용하여 구성될 수 있고, 제2도에 도시된 것처럼 액체분사가 기록장치(잉크분사 기록장치)는 그러한 기록헤드를 사용하여 구성될 수 있다. 기록헤드와 기록장치의 기본구조는 제1실시예에서와 같으므로 상세한 기술은 간단화를 위하여 생략된다.

제10도는 센서(2)를 사용하는 온도제어시스템의 한예와 제9a도 및 9b도에 도시된 온도유지히터(8)를 보여준다. 제어시스템이 제어보오드등에 장착될 수 있고 도시되지 않은 케이블을 통하여 접점(4)에 의해서 센서(2)와 히터(8)에 연결될 수 있다. 마이크로프로세서 CPU(11)는 이후에 제12도와 관련되어 기술될 프로세스 단계를 시행하도록 작동한다. CPU는 프로세스 단계를 실행시키기 위한 프로그램과 같은 고정데이타를 저장하는 ROM을 포함한다.

CPU(11)는 이 실시예의 온도제어를 실행하도록 독립적으로 제공되거나, 또는 이는 제2도의 장치의 주제어시스템과 공통으로 사용될 수 있다. 입력부(200)는 온도센서(2)로부터 에너지를 공급받아 CPU(11)가 받아들일 수 있는 신호로 변환시키고, 나아가서는 신호 CPU(11)에 공급한다. 히터구동기(800)는 에너지를 온도유지히터(8)에 공급하도록 작동한다.

제11도를 참조하여 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 기판의 온도와 기록헤드의 주변에 대해서 설명한다. 높은 해상도를 갖춘 이미지 기록을 이루어질 수 있도록, 기록헤드의 기판(1)에는 액체분사 에너지발생소자로써 기능하는 수많은 전열트랜스듀서 소자가 구비된다. 열을 방사하기 위하여, 기판(1)은 제11a도에서 보여지듯이, 기판보다 큰 크기를 가지는 알류미늄등과 같은 것으로 만들어진 베이스 플레이트(9)와 근접하게 접촉된다. 이러한 구조로, 제13도에서 보여지듯이, 기판(1) 위의 분사히터(5), 기판의 다른 부분(센서(21))과 알루미늄 플레이트(9) 사이에는 온도차가 생긴다. 분사히터위치(A)에서 온도(T_A), 그외 부분에서 온도(T_S)와 알루미늄 플레이트 위의 온도(T_C)는 제11b도에서 보여지듯, 온도(T_B와 T_C)는 온도 (T_A)보다 훨씬 낮다. 더욱이, 그 차이는 제11c도에 보여준 시간에 따라 달라진다. 이해되듯이, 온도곡선은 알루미늄플레이트(9)의 온도가 일시적인 상태에서 지연되어 변화되는 것을 나타낸다.

온도센서를 갖춘 종래 헤드에서, 더미스터(thermister)가 매우 빈번히 이용된다. 더미스트는 항상 상당히 큰 공간을 차지하기 때문에 알루미늄 플레이트(9)위에 장착된다. 이러한 경우에, 제11b도로부터 이해되듯이 검출된 온도는 분사특성에 직접 영향을 미치는 분사히터(6) 부근의 온도와 대단히 큰 차이가 있다. 그리하여 좋은 기록을 허용하기에 충분한 고정밀도를 갖춘 양질의 검출기는 어렵다.

본실시예에서, 온도센서(2)는 제11a도의 위치(B)에 대응하는 위치에 부착되는데, 특히 온도센서 제9a도로부터 이해되듯이 일련의 분사히터의 길이방향의 대향 끝단에 근접하여 부착된다. 이것은 고정밀 검출기를 이룰 수 있게 한다.

제12도를 참조하여, 본 실시예가 더 기술되는데 여기서 온도가 본 실시예에 따라 제어단계와 일치하여 제어될때 위치(A,B 및 C)에서 변화하는 온도가 시간의 결과에 따라 보여진다. 제12도의 흐름도에 일치하여 동작하므로써, 분사히터가 구비된 위치(A)에서 온도 (T_A)는 온도(T₃)와 온도(T₄)사이의 범위내에서 제어된다. (T₃＜T₄). 제12도에서 보여준 과정은 요구된 시간에 시작될 수 있다. 과정이 시작되면 센서(2)의 출력이 단계(S₁)에서 판독되며, 온도(T₃)보다 낮은 온도인 온도(T₂)보다 높은지 여부가 판별된다. 그렇지 않으면, 시퀀스는 단계(S₅)로 가는데, 이곳은 센서(2)에 의해 검출된 온도가 온도(T₁)보다 낮은가를 판별하며, 온도(T₁)는 온도(T₂)보다 낮은 온도이다.

단계(S₅)에서 판별결과가 네가티브이거나 단계(S₃)에서 판별이 확인되면, 히터(8)의 작동은 단계(S₇)에서 멈춘다. 단계(S1)에서의 판별결과가 긍정일때, 히터는 단계(S₉)에서 작동된다.

이러한 방법으로, 위치(A)에서 온도는 T₃-T₄사이의 범위내에서 제어되며, 온도 유지히터(8)의 작동은 온도센서에 의하여 검출된 위치(B)에서 온도가 온도(T₄)보다 낮은 T₁-T₂사이의 범위내에 있도록 제어된다.

액체분사기록 시스템에서 액체분사의 특성은 온도에 영향을 미치므로, 위치(A)에서 온도를 일정하게 유지하는 것이 분사특성과 그에 대한 기록의 질을 안정시키는 것보다 바람직하다. 위치(A)는 잉크를 분사하는데 유효한 열에너지가 잉크에 작용하는 위치와 대응된다. 위치(A)에서 온도변화는 위치(B)의 온도가 온도센서(2)에 의해 검출되면 온도(T₃와 T₄) 사이의 범위안에서 제한되며 온도유지 히터(8)는 온도가 각각 T₂와 T₁에 도달되면 비작동되고 작동된다.

본 실시예에 따라 온도유지히터와 온도센서를 둘다 같은 기판 위에 있으며, 특히 이것들은 제9도에서 보여지듯이 일련의 분사히터의 반대단에 근접하여 부착된다.

위치(A)와 위치(B) 사이의 온도에는 밀접한 관계에 있기 때문에, 본실시예의 시스템은 비교적 용이하게 기판(1)에서 발생되는 온도 그래디언트를 만나게 된다.

대조해보면, 제13도에서 보여진 위치(C)에서 온도변화는 속히 반응이 나타나지 않는데, 이것은 위치(B)에서 온도와 비례하지 않기 때문이다.

본 실시예에 따른 기록헤드를 제조하는 방법에 대해 설명한다.

첫째로, 단결정실리콘 기판이 준비되고, 분사히터의 오류동작을 막기 위한 다이오드가 기판위에 형성된다. 현재 다이오드를 가지는 기판의 표면은 열축적층 및 절연층으로써 기능을 하는 실리콘 산화를 형성하기 위하여 열산화되며, 접촉홀은 에칭에 의하여 형성된다. 열발생 저항층으로써 기능을 하는 하프늄 붕화물(hafnium boride)층은 스퍼터링에 의하여 형성된다. 더욱이 그 위에 알루미늄 층은 단일 배선, 온도 센서, 온도유지히터등을 구성하며 형성되므로 적당히 모양을 갖추게 된다. 그 결과, 다수의 분사히터(전열 트랜스듀서), 알루미늄의 단일배선, 알루미늄의 온도센서 및 알루미늄의 열 유지히터가 형성된다.

실리콘 산화층은 CVD방법에 의하여 전체 표면위에 형성되며, 이층은 상기한 소자 및 배선위에 절연보호층 기능을 한다.

더욱이 그 층위에서, 잉크에 대하여 보호층으로써 기능을 하는 반-캐비테이션층과 광감지수지(resin)층으로써 기능을 하는 Ta층은 부분적으로 형성된다.

마지막으로, 잉크분사 배출구와 잉크통로를 형성하기 위하여 리세스 부분을 가지는 상단보오드가 장착되며, 그리하여 기록헤드가 제조된다.

상기한 바와 같이 본 실시예에 따르면 온도검출센서 및 온도유지히터가 요구된 위치에서 기판위에 완전하게 형성되고, 온도차 및 검출지연은 감소되고, 그것에 의하여 온도제어가 빠르고 정확하다.

이것에 의하여, 이미지내에서 비균일성 밀도 및 부적당한 온도조절에 기인되는 잉크분사실패가 제거될 수 있다.

온도센서와 온도유지히터의 재료는 기판의 박막 형성과정에서 이용되는 재료가 1개 이상 동일하기 때문에, 이것은 이러한 소자에 대응하는 패턴을 부가함으로써 용이하게 형성된다. 제조비용도 상당히 개선된다.

물론 이러한 소자의 위치와 수는 더 자유롭게 선택될 수 있다. 그러나, 온도센서는 제1a도 및 제9a도에 보여준 것처럼 위치되고, 히터는 각각의 센서의(분사히터로부터 떨어진) 외부에 부착되는 것이 바람직하다.

제14도에서 열 감지소자의 히터(5)와 유사한 열감지소자(2)는 전극(1d)을 이용하여 배선되며, 와이어 본딩기술과 같은 것에 의하여 프린트 보오드(6)에 전기적으로 접속된다. 열 감지소자(2)는 사진 석판술을 이용하여 정확한 위치에 형성될 수 있다.

본 실시예에서 열감지소자(2)의 재료가 열발생소자(5)와 동일하다면 박막증착법과 필름 부착장치는 단순화할 수 있다.

더욱이 박막온도센서의 열용량이 극히 작아서, 열반응이 매우 빠르며, 그리하여 헤드의 온도제어는 사진석판술에 의해 온도센서의 정확한 위치로 서로 고정밀도로 실행될 수 있다.

상기된 액체분사 기록헤드에서, 온도센서로서 기능을 하는 열감지소자(2)는 분사히터소자에 대하여 기판(1a)위에, 즉 열발생소자(5)를 가지는 동일한 기판위에 형성된다. 그러므로, 온도측정은 측정될 부분에 더 근접한 위치에서 수행될 수 있다.

더욱이, 온도센서는 박막기술에 의하여 형성되며, 센서의 열용량자체는 매우 빠른 열반응의 결과로 극히 작다.

전극(2)과 열발생소자(5)는(이후 기술됨) 액체로부터 보호하기 위하여 보호층으로 코팅되어지며 보호층의 재료는 가령 SiO₂, Ta₂O, Al₂O₃와 같은 산화물, Si₃N₄혹은 A1N과 같은 질화물, AiC와 같은 탄화물 혹은 다이아몬드 형태의 탄소일 수 있다.

열 감지소자(2)는 온도검출의 기능을 가지는 전기저항이 될 수 있다. 이것은 바람직하게도 주요재료인 Ni이나 Co의 산화물을 이용하므로 온도의 증가에 따라 현저하게 감소하는 저항의 성질이 나타난다. 단위면적당 액체를 유지하고 제공하기 위한 분사히터나 액체통로의 수가 증가함에 따라, 프레임의 배선의 크기는 감소되며, 배선의 수는 증가한다.

그러므로 프레임 배선의 수와 기판의 패드(히터보오드)의 수는 바람직하게 가능한 작아진다. 그러나, 기판이 구성요소로서의 온도유지히터와 온도센서를 포함할 때, 프레임 배선과 패드는 부가적으로 구비되도록 요구된다.

제15, 16a, 16b, 16c 및 16d도를 참조하면, 온도유지히터 및 온도센서에 대한 배선은 동일한 것을 이용하여 히터 보오드와 기록헤드위에 배선을 간단히 하고 그 크기를 감소하기 위하여 상기의 고려로 히터보오드위에 적당히 정렬되는 실시예를 보여준다.

본 실시예에 의하면, 액체분사를 하기 위한 에너지발생용 에너지발생소자 및 에너지 발생소자와 다른 기능을 수행하는 다수 기능소자로 구성되는 액체분사기록 기판 또는 헤드가 구비되고, 여기서 에너지 발생소자 및 기능소자는 하나의 동일 기판 위에 형성되고, 한면배선과 다수기능소자가 기판에 공통으로 형성된다. 이러한 구조에 따라, 다수기능소자(온도센서 및 온도유지히터 등) 중 하나인 배선의 일부는 서로 공통으로 만들어진다. 예를 들면, 접지배선은 공통이며, 그것에 의하여 외부조정에 대한 전극접촉의 수는 감소된다.

제9b도와 유사하게, 제15도의 온도유지히터(8)는 분사히터(5)의 열발생 저항층과 같은 물질(예를 들어 HfB₂)로 구성되어진다. 그러나 제15도에서는 알루미늄, 탄탈 또는 티타늄과 같은 다른 물질로 구성된다. 한쪽단에서 전극배선은 센서(2)의 단에 전극배선으로써 접속된다. 이것은 제16a, 16c 및 16d도에서 보여진다.

제16a도의 배열은 제16b도의 배열과 비교되어 특히 패드수로 기술될 것이다. 제16a도는 본 발명의 실시예에 따라 히터보오드의 주요부분을 보여주는데, 그곳에 접지프린트된 배선은 분사 히터부분(3)의 좌우의 온도센서(2)와 온도유지히터(8)에 대하여 공통이다.

이 도면에서, 프린트 배선(2A 및 8A)는 온도센서(2)와 온도유지히터(8)에 에너지를 제공해야 한다. 그에 대한 패드는 부재번호(2C와 8C)에 의해 기술된다. 프린트 된 접지배선(28B)은 공통이다. 패드(28G)는 접지배선을 위하여 형성된다. 부재번호(30)는 분사히터(3)와 배선, 구동기 및 전극해드를 포함한다.

접지배선(2B 및 8B)이 공통이 아니고, 전극헤드(2G 및 8G)가 각각의 배선을 위하여 형성되는 제16b도의 배열과 대조하면, 본 실시예에 따른 센서 및 온도유지히터에 대하여 요구된 패드의 수는 한면에서 세개로, 양면에서는 여섯개로 감소된다. 그러므로, 리드프레임은 간소화되며, 히터 보오드(1)의 크기는 감소된다.

본 실시예의 상기 구조는 온도를 검출하거나 히터보오드(1)의 온도를 유지하기 위하여 이용될 때, 이것들은 다른 시간에 예를 들면, 시분할 방식으로 작동되거나 동작된다.

본 배열에서, 배선은 양면에 접지배선이 단일배선(28G)으로써 공통이 되도록 더 잘 배열될 수 있다. 그렇게 함으로써, 패드의 수를 하나 더 감소시킬 수 있다. 시간선택을 적절히 함으로써 두 센서와 온도유지히터는 분리되어 구동된다.

본 예에서, 접지배선은 공통으로 만들어지고, 제공면은 공통으로 만들 수 있는 반면에, 접지면은 분리되어 만들어진다. 이 경우에, 스위치는 제어시스템의 접지선내에 구비되며, 스위치는 온도센서(2)와 온도유지히터(8)를 선택적으로 구동하거나 작동하도록 선택적으로 폐쇄되거나 개방된다.

제16c 및 16d도는 부가 변환을 보여준다. 제16c도에서, 좌우 온도센서에 프린트된 접지배선(2B)은 공통으로 되고, 단일 전극 패드(2G')가 구비된다. 제16d도에서, 온도유지히터(8)에 대하여 프린트된 접지배선(8G)은 공통으로 되고 그에 대한 단일 전극패드(8G^o)가 형성된다.

전극패드의 수는 제16b도의 구조와 비교하여 1개로 감소시킬 수 있다. 좌우 온도센서(2)와 온도유지히터(8)는 동시에 구동되거나 다른 시간차를 가지고 분리되어 구동될 수 있다.

이러한 예에서, 상기 제16a도와 연관하여 기술되었듯이 전원면은 공통으로 만들어지는 반면에 접지면은 분리된다. 이러한 경우에 스위치는 제어시스템의 접지선내에 구비된다. 스위치는 좌우 온도센서 및 온도유지히터를 선택적으로 구동하거나 작동하기 위하여 적절히 폐쇄되거나 개방된다.

히터보오드의 구조에 있어서, 한면에 좌우 온도센서(2)에 대하여 공통프린트 배선을 가지는 제16c도의 구조와 한면에 온도유지히터(8)에 대한 공통프린트 배선을 가지는 제16d도의 구조가 결합되어진다. 더욱이, 제16c도의 구조에 대해서는 온도유지히터(8)와 배선은 히터보오드 외부에 형성되어진다.

제16d도의 구조에 대해서는 온도센서(2)와 그에 대한 배선은 히터보오드 외부에 형성된다. 제15도 내지 제16d도에 관련하여 기술된 실시예는 분사에너지 발생소자와 다른 기능과 역할을 가지는 다수의 기능소자가 분사에너지 발생소자로써 동일 기판위에 형성된다. 또다른 기능소자 예로써, 히터보오드를 식히기 위한 펠티어(Peltier)효과 소자 같은 것이 있다.

상기된 기록 헤드에 있어서, 전열 트랜스 소자 및 그와 관련된 그외 기능 소자는 고밀도로 부착되고, 매트릭스 배선부와 다이오드부에서 발생된 열은 축적되거나 변환된다.

제17도 및 제22도를 참조하면, 예비적으로 액체를 가열하기 위해 이 열을 유용하게 이용하는 실시예를 보여준다. 본 실시예에 따르면, 전열트랜스듀서소자가 부착된 영역과 기능소자가 부착된 영역은 분리되고, 잉크챔버는 전열트랜스듀서가 기판위에 부착된 부분을 제외한 매트릭스 배선부를 덮고, 기능소자가 부착된 부분의 최소한 일부를 덮기 위하여 확장되어지며, 그것에 의하여 기능소자에 전열트랜스듀서에 의하여 발생된 열의 영향은 완화된다.

기판위에, 전열트랜스듀서소자, 배선 및 기능소자도 한개의 단으로부터 명명한 순서대로 부착되어지며, 공통잉크챔버(각각의 분사노즐에 공통)는 전열트랜스듀서소자 상부로 확장된다.

더 바람직하게도 공통챔버는 기능소자가 부착된 영역앞에서 즉시 확장되어진다. 이러한 구조로 전열트랜스듀서에 의하여 발생된 열의 일부로 인하여 기능소자의 영향은 감소되며, 열에 의해 기록헤드내에 열축적은 잉크에 의한 열 흡수와 잉크의 분사에 의한 열방출로 인하여 감소된다.

제17 및 18도에 의하면, 본 실시예에 따른 기록헤드의 분해도 및 길이 단면도를 보여준다. 부재번호(101)에 의해 일반적으로 지시된 히터보오드는 나타나지 않은 온도유지히터와 전술한 온도검출센서로 구비된다. 이것은 기판(102), 잉크분사구(103), 액체내부에 거품을 형성하도록 필요한 열발생용 전열트랜스듀서소자, 배선전극(105), 열발생레지스터(106), 매트릭스 배선(107), 일렬로 배열된 다수기능소자를 포함하는 구동회로(108), 전극패드(109), 상부보오드(110), 잉크통로(111), 모든 잉크통로용 공통잉크챔버와 잉크공급구멍(113)으로 구성된다.

본 도면에서 이해되듯이, 기록헤드는 히터보오드(101)와 상부 보오드(110)를 접속함으로 구성된다. 히터보오드(101)는 다수의 전열트랜스듀서소자(104)가 일렬로 배열된 전열트랜스듀서 배열부(114), 매트릭스 형태의 배선이 각각 전열트랜스듀서소자(104)와 대응구동회로(108) 사이에 접속을 설치하는 각각의 전열트랜스듀서소자(104)와 매트릭스 배선부(107)를 구비하는 기능소자를 포함하는 구동회로부(108)로 구성된다. 이러한 부분은 실리콘 등으로 만들어지는 기판(102)위에 형성된다. 상부 보오드(110)는 전열트랜스듀서소자 배열부와 공통잉크챔버(112)에 잉크를 공급하기 위하여 잉크통로(111)를 제공하는 소정의 배열 및 차원을 가지는 모든 홈으로 통신하는 홈의 대응번호와 공통 리세스로 구비되어진다.

상부 보오드의 홈은 절연트랜스듀서소자(104)와 동일한 간격으로 형성된다. 이것에 의하여, 히터 보오드(101)와 상부보오드(110)는 접속되므로 홈은 각각의 전열트랜스듀서소자(104)와 반대위치로 되며 잉크통로(111)에 잉크를 제공하기 위해 한 부분에 열작동부(115)를 가지는 다수의 잉크통로(111)와 공통잉크챔버(112)가 형성된다. 상부보오드(110)의 상부에, 공통챔버(12)에 잉크공급을 허용하기 위하여 잉크공급포트가 구비된다.

히터보오드(101)위에 절열트랜스듀서소자(104)는 소자에 공통인 공통전극, 구동회로(108)를 구성하는 기능소자로써 기능을 하는 트랜지스터의 콜렉터와 접속된 전극(105), 공통전극과 잉크에 열을 가하기 위한 전극(105) 사이에 접속된 열발생 레지스터(106)를 포함한다. 더욱이 전열트랜스듀서 배열부(114)의 전표면 영역위에 전기적으로 절연보호층(나타나지 않음)과 그 위에 반-카비테이션층(나타나지 않음)가 구비된다. 구동회로부(108)에는, 기판(102)의 표면부에 배열된 트랜지스터(기능소자)가 있다.

상기 구조에서, 전열트랜스듀서소자는 기록데이타와 일치하여 구동회로부(108)의 기능소자에 공급되는 신호와 일치하여 선택적으로 구동되며, 신호에 반응하여 잉크가 분사된다.

히터보오드(101)위에는, 반사출구(103) 전열트랜스듀서소자 배치부(114), 매트릭스 배선부(107), 잉크분사측으로부터 명명된 순서로 부착된 구동회로부(108)와 전극패드가 배치되어지며, 그래서 구조는 전열트랜스듀서소자 및 구동회로부가 분리되어 구비되어 진다. 이러한 배치로 인하여 기능소자에 전열트랜스듀서소자에 의하여 발생된 열의 영향을 감소된다. 공통챔버(112)는 매트릭스 배선부에 확장되며, 챔버내의 잉크는 이후에 기술되듯이, 기록헤드에서 열축적을 감소시키는 효과가 있다.

이해되듯이, 잉크챔버는 매트릭스 배선부의 후부와 구동회로부 앞으로 확장되어지므로 잉크챔버내의 잉크의 양은 히터보오드의 히터 축척이 각각의 기능소자에 영향을 미치지 않을 정도로 열분사효과를 주는데 충분하며, 그리하여 피드된 기록은 긴 시간동안 기록할 때 좋은 기록 특성과 고 신뢰도로 동작될 수 있다. 더욱이, 열축적을 감소시키는데 요구되는 부가수단이 전혀 없다는 잇점이 있으며, 기록헤드의 제조비용도 많지 않다.

제19a도 및 제19b도는 잉크챔버의 크기가 다를 때 열축적 감소효과를 비교를 설명하기 위한 부분도이다. 제19a도에서 잉크챔버는 상기된 실시예보다 작다. 본 구조예에서는 기록이 오랫동안 지속되어, 기능소자가 열에 의해 역으로 영향을 미치고 장치가 잘못되어 동작되는 결과로 전열트랜스듀서소자에 의해 발생된 열에 의한 기록헤드의 열축적의 감소는 종종 불충분하다. 이러한 이유때문에, 본 장치는 저속기록장치이나 저급기록장치에 유용하다.

제19b도에서, 잉크챔버는 더욱 구동회로부를 덮도록 확장된다. 이러한 구조로, 열축적 완화와 열방출 효과는 충분하다. 그러나, 구동회로부에서, 배선이 고밀도로 복잡해지며 보호층의 단계보호(coverage)가 어려우므로 보호층의 결함이 다른 부분보다 더 용이하게 일어난다는 것을 명심해야 한다. 그러므로, 제19b도 배열은 보호층이 매우 양호할 때 이런 문제점을 제거할 수 있다. 그러나 보호층이 없거나 낮은 가격의 보호층인 경우에, 잉크를 통하여 전극 사이에 단락 가능성에 대하여 주의를 기울여야 한다. 상기로부터, 액체챔버의 가장 바람직한 확장이 제18도에서 보여진다.

본 실시예의 상기 기술에서, 구동전류부로 구성되는 기능소자는 스위칭 기능을 가지는 트랜지스터가 존재하는 것으로 기술되었다. 그러나, 본 실시예는 기능소자가 잘 알려진 방법에 의해 발생되는 신호 증폭수단으로 구비된 다이오드 배열인 경우에 적용 가능하다.

제20도는 배열이 기록헤드의 온도와 열적조건을 고려하여 결정되는 것을 보여준다. 본 실시예에서, 다이오드 센서는 제9a도의 온도센서(2)의 위치에서 이용된다. 빗금친 영역(110)은 기판(1)에 접촉된 영역인데, 특히 공통챔버의 수지벽의 단면에 대응한다. 액체분사 열발생소자의 한 그룹(3G)은 본 실시예에서 여덟개의 전열트랜스듀서(2)에 의해 구성되며, 그 여덟개그룹은 분사히터영역(3)에 부착된다. 그러므로 64개의 전열트랜스듀서소자가 본 실시예에서 이용된다. 구동다이오드 회로부(624G)는 64개의 전열트랜스듀서의 시분할 구동을 목적으로 구비되는데, 한개의 다이오드는 한개의 전열트랜스듀서와 대응한다. 배선은 본 도면에서는 나타나지 않으나, 제17도에서 보여준 것과 유사하다. 본 도면에서는, 여덟개의 수평 전기력선이 나타나며, 이것은 제17도에서 보여준 매트릭스 배선의 수평부분이다. 제1선(1)에 8그룹(3G) 중 가장 좌측의 전열트랜스듀서가 접속되고; 제2선에, 8그룹(3G)의 좌측 트랜스듀서로부터 두번째 전열 트랜스듀서가 접속되고; 제3선에서 제8선은 유사한 방법으로 접속된다. 접선은 부재번호(105C)로 본 도면에서 부분적으로 보여진다. 부재번호(109G)로 표시된 영역에서 제16a, 16b, 16c, 16d 및 17도에서 보여준 것중 하나인 한 구조를 가지는 수많은 패드가 구비된다.

접촉영역(110)에 대해서는 수직벽의 내부는 분사히터영역(3)을 둘러싸도록 부착되어진다. 접촉영역(110)은 중앙에 평행부에 의해 구성되는데, 이것은 분사히터영역(3)에 중앙 32개의 전열트랜스듀서에 평행이며 패드영역(109)을 향하여 연장되는 측부이고, 어느 한 각에서 상기 두 영역과 접촉하는 경사부이다. 그리하여 접촉영역(110)에 의하여 정의된 공통챔버는 대부분의 매트릭스 배선부(107)를 덮는다. 나머지 배선부(107)는 접촉영역(110)(수직 벽의 단면) 하부 바로 밑에 있다. 그러므로, 전체 배선부(107)에 의하여 발생된 열은 사실상 공통챔버와 액체내부에 흡수되어진다. 그래서 제18도 배열의 유리한 효과가 주어진다.

공통챔버의 벽은 일반적으로 합성수지물질이나 유리(SiO₂)로 만들어지며, 그리하여 접촉영역(110)의 보호효과(covering effect)는 증진된다. 수직벽은 벽의 외부로부터 본딩용매를 가함으로써 결합된다. 적은 양의 액체가 수직벽의 바닥과 기판의 상부 사이의 피할 수 없는 틈 사이로 들어갔더라도 전기누선이 전혀 일어나지 않으며(수직벽의 외부로부터 인가된 본딩용매는 완전히 수지벽의 내부로 연장되지 않았다), 사실 제18도 배열과 같이 동일한 효과가 주어짐은 확실하다.

제2도에서, 다이오드 온도센서내부, 기판히터(8)는 기판(1)안에 내장된다. 그리하여 정확한 온도센서 및 효과적인 열이 확실하다. 본 실시예에서, 이러한 소자는 공통챔버와 기판 사이의 접촉영역(110)과 부분적으로 중첩되는데, 그러나 전체적으로 이것들은 공통챔버외부에 존재한다. 즉, 액체는 이 소자들 상부에 존재하지 않으므로 이 소자들은 주로 기판(1) 위에서 작동한다. 최소한 온도센서 및 기판 히터 중 하나가 이 위치 관계를 만족한다면, 대응하는 유리한 효과가 구비된다.

제21도를 참조하면, 센서(2)와 히터(8)는 기판의 박판구조내에 있으므로, 이것은 상하부의 히터 절연층으로 덮어지는데, 그곳에는 온도센서 및 열작용은 방해되지 않는다. 제20도를 다시 참조하면, 공통챔버 중앙 전열트랜스듀서와 매트릭스배선부에 대응하는 액체량이 양측보다 큰 구조를 가지며, 그러므로 중앙부로부터의 열전도가 개선될 수 있다. 한편, 양측에는, 액체량이 비교적 작고(트랜스듀서소자와 공통챔버의 수지벽 내부로부터의 길이가 비교적 작고), 히터(8)에 의한 온도 상승률이 개선된다. 그러므로, 이러한 배치는 제28 내지 40도와 관련하여 설명될 히터제어를 사용할 때 더욱 효과적다. 일그룹 및 다수의 그룹내의 다수의 전열트랜스듀서소자는 제20도에서 알 수 있는 바와 같이 증가될 수도 있다.

제21도를 다시 참고하면, 좌측부(A)는 분사히터(3)의 전열트랜스듀서(필름비등에 의해 거품을 효과적으로 형성함)의 적층구조를 상세히 도시하고, 우측부(B)는 제20도의 다이오드센서(2)와 구동기 다이오드회로부(624G)의 다이오드의 적층구조를 도시한다. 이 도면에서 알 수 있듯이, 기판(1)은 베이스 기능을 하는 Si필름상의 SiO₂와 같은 전기절연재료로 만들어진 제1절연층(203), 제2절연층(201) 및 제3절연층(200)의 3개층으로 구성된다. 이들 층의 두께(T₁,T₂및 T₃)는 T₁＞T₂＞T₃를 만족시키며, 총 두께는 2.0 내지 4.5미크론이다. 영역(A)에서, 전기저항층(HfB₂)은 분사히터(5) 또는 기판가열히터(8)용 저항층이다. 저항층(HfB₂)상에서, 한쌍의 알루미늄전극(Al)이 그곳으로 전기신호를 공급하기 위해 장착된다. 전극쌍은 아래의 층일 수도 있다. 어느 경우라도, 전극(Al)쌍과 저항층(HfB₂)은 제2절연층(201)과 제3절연층(200) 사이에 끼여 있어, 발생되는 열은 두층(200 및 201) 모두에 전달된다. 분사히터(5)에 관하여, 하부층(201)으로의 열전도는 열에너지에 의해 층(200) 상의 액체(잉크)내에서의 필름비 등을 효과적으로 발생시키도록 결정된다. 이 실시예에서, 히터(8)는 층(201)에 배치되고, 열에너지는 층(201)에 충분히 공급됨으로서 열확산이 바람직한 방식으로 안정된다. 히터(5 및 8)는 동일한 구조로 바람직한 위치에서 필름침전 프로세스를 통해 생산될 수 있으므로, 상기 유리한 효과를 보장한다.

제21도의 (B)부에 도시된 다이오드의 구조는 분사히터(5)와 독립 다이오드센서(2)와 접속된 스위칭 다이오드(624)와 공통 접속된다. 다이오드는 제2 및 제3절연층(201 및 200)밑에 배치되어 Si베이스층과 제1절연층(203)의 박막부(두께는 T₁보다 작은 T₄이다)를 사용한다. 상기 센서 다이오드위에 절연층(201 및 200) 때문에 주위조건에 의한 온도영향없이 Si베이스층의 온도를 검출할 수 있다. 그러므로, 다이오드센서는 약하온도 변화일지라도 선형으로 감응한다.

온도센서가 제1b 및 제9b도에 관련하여 이후에 설명된 전극형 온도센서로 구성되었을 때는, (A)부의 전극(Al)은 제2절연층위에 센서를 구성하므로, 정확한 검출이 가능하다. 어느 경우든, 온도센서는 전열트랜지스터의 전부 또는 일부와 기판에 이미 포함되어 있는 스위칭 다이오드 또는 트랜지스터를 포함하여 훌륭한 온도검출이 이루어진다. Al온도센서와 다이오드 또는 트랜지스터센서를 비교한다면 기판의 Si베이스층에 가까워 제조가 쉽고 제어효과의 관점에서 후자가 유리하다.

다이오드를 사용하는 온도검출이 설명될 것이다. 다이오드는 순방향 전압강하(V_F)를 수반한다. 통상적으로 순방향 전압강하(V_F)는 온도에 의존하고, 온도에 의해 변화한다. 그 변화를 활용하여 온도변화를 검출할 수 있다. 또한 순방향 전압강하(V_F)는 다이오드를 통하여 흐르는 전류의 밀도에 좌우된다. 전류가 일정하다면, 다이오드(34)의 순방향 전압강하는 단지 온도에만 좌우된다. 즉, 전압강하(V_F)와 온도와는 다음과 같은 관계가 있다.

V_F=(KT/_q)1n (I_F/I_S)……………………………………………………………(1)

여기서 K는 주파수이고 q는 전하량으로서 그들의 값은 일정하고; I_S는 p-n접합영역에 의해 공급되는 전류상수, I_F는 순방향전류이고 T는 절대온도이다.

그러므로 다이오드의 순방향전류(I_F)가 고정되고, 순방향 전압강하(V_F)가 단지 온도(T)의 함수로서 즉;

V_F=_CT……………………………………………………………………………(2)

C=(K/_q)1n (I_F/I_S)

제22도는 제17 내지 제20도와 관련하여 설명한 구조와 같은 구조를 갖는 공통 챔버를 구비한 기록헤드를 도시한다. 베이스부재(620)상에는 전열트랜스듀서소자, 매트릭스 배선부(630) 및 다이오드부(624)(기능소자)를 포함하는 히터부(601)가 형상된다. 이 실시예의 베이스부재(620)는 n형 실리콘 베이스로 만들어진다. 베이스부재(620)는 p형 실리콘기판 또는 p형 또는 n형층이 에피텍셜성장으로 형성된 n형 실리콘기판, 또는 p형 또는 n형층이 에피택셜성장으로 형성된 p형 실리콘기판으로도 만들 수 있다.

베이스부재(620)에서 히터부(601), 매트릭스 배선부(630) 및 다이오드부(624)가 형성되어 있는 영역은 히터부(601)에 대한 구동전압의 내구성을 고려하여 고저항을 갖는 것이 바람직하다. 그 영역이 에피택셜성장에 의해 형성되었다면, 전기저항(고유저항)은 예를 들어 그안의 불순물량을 제어하여 변화시킬 수 있다.

예를 들어 p형을 원할 때는 불순물이 B 또는 Ga와 같이 주기율표의 제3그룹에 속한 것이며, n형을 원한다면, P 또는 AS처럼 주기율표의 제5그룹에 속한 것이다. 불순물의 양은 1×10¹²내지 1×10¹⁶cm^-3가 좋고, 더욱 바람직하게는 1×10¹²내지 1×10¹⁵가 좋다. 히터(601) 밑의 축열층(603-1 및 602-2) 물질은 훌륭한 축열과 절연성을 나타내는 물질에서 적당하게 선택된다. 사용가능한 물질의 예로는 실리콘, 티타늄, 바나듐, 니오븀, 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 크롬, 지르코늄, 하프늄, 란탄, 이트륨, 망간, 알루미늄, 칼슘, 스트론튬, 바륨의 산화물; 실리콘, 알루미늄, 붕소 및 탄탈의 고저항 질화물들이 있다. 이들 무기 물질과 함께, 에폭시 수지물질, 실리콘수지물질, 불소수지물질, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 감광수지물질과 같은 유기물질들이 사용 가능하다. 그들은 단일 또는 복수층으로 형성된다. 그들중에 산화 실리콘(예를 들어 SiO₂) 또는 질화실리콘(예를 들어 Si₃N₄)이 바람직하다. 히터(601)는, 열 발생저항층과 한쌍의 전극을 포함하여 패턴구조를 하며, 절연층상에 형성된다. 발열층의 수는 기록된 화소의 수와 대응하며, 예로서 방출구의 수와 같다(N×M; N과 M은 2 이상의 정수이다).

발열 저항층의 사용가능한 물질의 예는 탄탈, 니트롬, 하프늄, 란탄, 지르코늄, 티타늄, 텅스텐, 알루미늄, 몰리브덴, 니오븀 크롬 또는 팔라듐, 그들의 합금 또는 그들의 붕화물과 같은 금속이다.

매트릭스 배선부(630)는 축열층(603-1)상에 형성된 N공통신호선택선(602-3), N공통신호선택선(602-3)에 형성되고 층 사이에서 절연층 역할을 하는 축열층(603-2), 절연층(603-2)에 형성된 N×M신호선(602-1) 및 N×M 신호선택선(602-2)를 포함한다. 그것은 다층배선구조이다.

개별신호선택선(602-2)은 한개의 전열트랜스듀서소자 중 전극 하나에 접속되며, 축열층(603-2)에 형성된 접촉구멍을 통하여 공통신호선택선(602-3) 중 하나에 접속된다. 개별 신호선(602-1)은 한개의 전열트랜지듀서 중 다른 전극에 접속되어, 축열층(603-2)에 형성된 접촉구멍을 통하여 다이오드부의 애노드 전극에 접속된다.

3차원으로 교차선을 배치하여 배선이 차지하는 영역이 축소된다. 다이오드의 히터(601)(N×M)의 수와 같은 수가 베이스부재(620)상에 형성된다. 이 명세서에서 소자는 ＂베이스부재 또는 기판내에 있을 때라도＂, ＂베이스부재 또는 기판상에 형성되었다＂라고 한다.

이러한 배치에 의해 M그룹 중 하나가 선택될 때, 구동되지 않은 그룹내의 히터를 통해 전류가 잘못흐르는 것을 피한다.

이 실시예의 다이오드는 저불순물 농도를 가진 P형 고저항 영역(P영역), P영역(621)내에 구비된 P형 저저항영역(P⁺영역)(622)을 애노드전극(602-C)과 옴접촉되고 고불순물함량을 가진 상태로 포함한다. 그들 영역은 애노드 영역을 구성한다. 다이오드는 P영역(621)에 구비되고 고불순물 함량을 가지며 캐소드 영역으로서 작용하는 n저항 저저항 영역(n⁺)(623)을 더 포함한다. 그들 영역은 단위셀을 형성한다. 다이오드의 극성은 히터(601)에 공급된 신호의 극성으로 결정되고, 그것은 여파 특성을 나타내는데 충분하다.

제22도의 배열에서, 매트릭스 배선부(630)는 히터부(601)와 다이오드부(624)(기능소자부)간에 배치되고, 그러므로 히터부와 다이오드부간의 거리는 열의 영향을 피하기 위해 적당하게 결정될 수 있다.

기판의 두께 방향에서, 축열층은 매트릭스 배선부내의 층들간에 전기절연층으로서 사용되므로, 같은 프로세스를 통해 제조될 수 있기 때문에 전체층 구조는 복잡하지 않다. 게다가, 금속배선(도전층)이 발열영역(발열저항층)으로부터 다이오드까지의 층들간에 존재하기 때문에 열은 적당하고 균일하게 발산하므로, 열전도 특성이 좋다. 게다가, 매트릭스 배선부의 하부층 배선이 축열층에 형성되므로, 열공급표면 즉 잉크통로를 구성하는 표면이 굴곡되지 않고 유연하여 통로의 설계를 쉽게 한다. 비싼 단결정 실리콘 기판상의 영역의 효과적인 사용은 기록헤드의 크기를 줄이고 구조를 간단하게 하여 제조단가를 줄인다.

히터부, 매트릭스 배선부 및 다이오드부를 포함하는 베이스부재의 표면상에 좋은 전기절연특성과 열전도도를 가진 보호층(604)이 구비된다.

히터(601)주위의 보호층(604)에는 앤티-캐비테이션층(608)(anti-cavitation)이 구비된다. 유사하게 매트릭스 배선부 및 다이오드부위에 상부층(607)이 구비된다.

보호층(604)과 상부층(607)의 물질은 축열층의 물질과 동일해도 된다. 보호층(604)과 상부층(607)과의 상이한 물질을 사용하여 기능분리가 완성된다. 앤티-캐비테이션(608)에 사용가능한 물질의 예로서, Ti, Zr, Hf, Ta, V, Nb, Cr, Mo, W, Fe, Co, Ni 그들의 합금, 또는 금속의 탄화물, 붕화물, 규산화물 또는 질화물과 같은 금속이 있다.

제23a, 23b 및 24도를 참고하면, 온도센서(2)의 또다른 예로서는 다수의 다이오드가 직렬로 접속된 것을 나타낸다. 제23a도에서, 온도센서는 제21도에 도시된 5개의 다이오드를 포함한다. 알루미늄 전극은 다이오드(624a 내지 624d)의 P영역과 n영역 사이에 접속되어 다이오드를 직렬접속시키고 외부선의 접점을 제공한다. 절연층(203)은 SiO₂로 만들어지고 기록헤드기판(1)의 상부에 형성되어 전극간의 전기절연을 이룬다. 이해되는 바와 같이, 5개의 다이오드(624a 내지 624d)는 알루미늄 전극(105)에 의해 직렬로 접속된다. 제23b도는 제23a도 배열과 동일한 회로로 도시한다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 총 순방향 전압강하(V_F)는 V₁-V₂=F_Fa+V_Fb+V_Fc+V_Fd+V_Fe이며, 여기서 F_Fa, V_Fb, V_Fc, V_Fd및 V_Fe는 각각 다이오드(3a,3b,3c,3d 및 3e)에 의해 강하된 순방향 전압이다.

상기 온도센서가 기록헤드와 결합될 때, 제24도는 순방향 전압강하(V_F)에 기초하여 변하는 온도의 측정결과를 나타낸다. 이도면에서 알 수 있듯이 기록헤드의 온도가 0 내지 50℃ 사이의 범위내에서 변화할 때, 전압강하(V_F)는 3.0 내지 2.5V 사이에서 변화하며, 즉 전압 변화는 0.5V만큼 크다. 그래서, 직렬로 연결된 다수의 다이오드를 사용하여 큰 전압변동을 하게 한다.

제25도는 이 도면에서는 단지 한개의 다이오드가 도시되었지만, n형 실리콘 기판상에 제23a도에 도시된 다이오드 어레이를 제조하는 프로세스 단계를 나타낸다. 단계(2)에서 SiO₂의 절연층(92)은 n형 실리콘기판(23)에 패턴형성된다. 단계(3), (4) 및 (5)에서는, P웰(Well)확산층(93)은 저항 패턴기술을 사용하여 도핑되고, P⁺층(94)과 n⁺층(95)은 P웰층(93)에 도핑된다. 단계(6)에서, 절연층(96)은 그렇게 제조된 반도체상에 패턴형성된다. 최종단계(7)에서 알루미늄 전극배선(105)이 패턴 형성된다.

이 예에서, 5개의 다이오드가 선택되지만, 다이오드의 수는 제한이 없다. 2개 이상의 다이오드를 접속시킴에 따라 검출정밀도가 비례하여 형성된다.

제26도는 유니트로서 기록 헤드와 잉크콘테이너를 포함하는 카트리지형 액체분사기록헤드(500)의 사시도이다. 이 실시예에서, 여러가지 소자(502)를 가진 기판(501)(실리콘 베이스 플레이트(501))은 기판(510)과 함께 액체통로와 공통챔버를 유니트로 형성하는 상부 프레이트(502)와 일체를 이룬다. 전기 접속을 위한 기판의 패드가 카트리지의 대응 패드와 접속함으로써 유니트는 카트리지에 고정된다. 카트리지는 카트리지홈에 형성된 입력접점(504)과 배선된다. 부재번호(505)는 열에너지가 전열트랜스듀서에 의해 공급되는 영역을 표시하며, 부재번호(503)는 액체출구의 그룹을 표시한다.

제27도를 참고하면, 제26도의 액체분사기록헤드 카트리지(500)가 기록 또는 프린트장치에 장착된다. 그 장치는 이 도면에서 도시된 바와 같이 캐리지(50), 캐리지가 이딩레일(51), 기록장치의 베인 어셈블리에서 전기신호와 전압을 공급하는 연성케이블(53), 캡핑장치(54), 캡(55), 흡입튜브(56), 흡입펌프(57), 플레튼롤러(52)로 구성된다. P로 표시된 것은 기록 용지이다. 카트리지(50)상에 장착되는 헤드 카트리지(500)에 의해 기계적 위치설정이 이루어지고, 전기적 접속은 입력접점(504)과 카트리지(50)의 대응접점간에 이루어진다. 캐리지(50)는 레인(51)을 따라 도시되지 않은 구동수단에 의해 왕복운동한다.

제1a도 및 제1b도와 관련하여 설명된 검출에 응하여 회복동작의 예에 관하여 설명하려 한다. 제27도를 또한 참조할 것이다. 헤드 카트리지(500)가 캐리지(50)의 이동에 의해 캡핑위치로 나올 때 캡(55)을 포함하는 캡핑수단(54)이 캡(55)에 의해 헤드 카트리지의 액체 방출구를 자동으로 덮는다. 이 캡핑단계에서, 흡입펌프(57)가 동작되면, 잉크는 열카트리지(500)의 방출구를 통해 흡입되고, 흡입된 잉크는 흡입튜브(56)로 흘러들어 헤드 카트리지의 기능이 회복되거나 유지된다.

헤드 카트리지의 구조가 이러한 방식으로 잉크 콘테이너를 구비한 것으로 제한되지 않지만, 기록 헤드가 간단히 카트리지(702)에 고정되고 잉크는 잉크 콘테이너에서 잉크공급튜브를 통해 공급된다. 다른 변형은 본 발명 사상내에서 가능하다.

캡핑장치는 잉크를 흡입하는 기능을 하지만, 이것은 제한이 없고, 헤드의 기능을 유지할 수 있다면 다른 구조도 가능하며 분사실패 또는 오분사로부터 그를 기능을 회복시키다. 캡핑장치는 경우에 따라서는 불필요하다. 그러나, 정확한 기록을 위해서는 캡핑장치가 사용되는 것이 바람직하다.

제28도 내지 제40도를 참고하면, 다른 실시예가 상기 기록헤드(500)를 사용하여 온도센싱 등에 관하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

먼저 제28도 내지 제30도를 참고하면, 제3도 및 제5도를 관련하여 설명된 기준온도(T_O)는 60℃이므로, 기준전압(V_O)은 60℃ 이상의 온도를 검출하도록 설정된다.

잉크가 방출되는 정상기록모드에서, 제28도에 도시된 온도변화의 방출효율과 비율(V_T)간에는 소정의 관계가 있다. 정상기록에서는 일라인에 대한 데이타를 저장하는 라인버퍼에 포함된 데이타를 기초로 하여 일라인 기록용 평균효율을 결정하는 것이 가능하다. 적당한 표가 ROM 등에 저장된다면, 평균효율에 대응하는 정상온도변화(V_T)가 결정될 수 있다. 다음에 정상 V_T레벨과 출력(B)(제5도)가 비교된다. 후자가 전자보다 1.5배 크다면(가능한 에러를 고려하여), 오동작이 판별된다. 그것에 따라 이루어 설명될 비상작동이 시작될 것이다.

CPU(110)는 주제어에 사용되는 마이크로컴퓨터의 형태이다. 온도상태검출부(510)는 제3도 및 제5도와 관련하여 설명될 온도검출회로를 포함한다. 제3도의 구조에서, 오동작검출신호는 T

60℃일 때 발생된다. 제5도의 구조에서, 온도변화율 데이타가 발생한다. ROM(520)은 제30도를 참고로 이후에 설명될 프로세스단계의 프로그램과 온도검출기(510)가 제5도의 구조를 하고 있을 때 제28도의 데이타를 표시하는 표와 같은 데이타를 저장한다. RAM(530)은 기록되는 일페이지 데이타를 저장하거나 일라인 데이타를 배열하는 데이타와 프로세싱 및 제어용 워크 영역(work area)을 포함한다.

분사복구장치는 부재번호(540)로 표시되고 통상적으로 기록범위 외부에 위치한다. 잉크를 방출시키기 위하여 기록헤드(500)의 잉크공급 시스템으로 압력을 가하는 가압기구 또는 제27도의 흡입기구를 포함할 수 있다.

경보장치(550)는 LED같은 표시나 부저같은 음발생장치 모두 포함할 수 있다. 메인 스캐닝기구(560)는 기록하는 동안 캐리지(50)를 주사에 따라 이동시키는 기능을 한다. 모터 등이 포함된다. 서브 스캐닝기구(570)는 기록 매체(P)를 이송하는 모터(20)를 포함한다.

제30도를 참조하여, 제29도의 장치를 작동하는 프로세스단계가 설명될 것이다. 이 도면에서 흐름도(A)는 전반적인 프로세스도이고, 흐름도(B)는 흐름도(A)의 적당한 단계로부터 사용가능한 회복 프로세스용 흐름도이다.

흐름도(A)에서, 예를 들어 기록명령이 발생할 때, 예비거부 단계가 단계(SA1)에서 기록헤드(500)에 수행된다. 이 단계동안, 기록헤드(500)는 분사회복장치(540)의 캡핑장치에 의해 덮혀지며, 액체 및 잉크는 잉크 통로내의 잉크를 보급하기 위해 기록단계에서와 같은 방식으로 분사된다. 그후에 기록될 데이타에 응하는 기록프로세스(단계 SA3)가 캐리지(50)를 왕복운동시키는 동안 차례로 수행된다. 기록 프로세스는 기록(단계 SA5)의 끝으로 반복된다.

흐름도(B)에 도시된 회복프로세스는 흐름도(A)의 예비분사 프로세스(단계 SA1)동안, 예비분사단계후 즉시, 일라인기록(단계 SA3)동안, 또는 기록단계이후 즉시 수행될 수 있다.

회복 프로세스가 시작될 때 단계(SB1)에서, 오동작이 발생하는지 여부에 대해 먼저 판별된다. 예를 들어, 제3도의 구조가 사용될 때 비교기(9)로부터의 신호존재여부에 따라 판별이 이루어진다. 제5도의 구조가 사용될 때는 A-D 변환기(32)의 출력에 의해 표시된 온도상승율에 의거하여 판별된다. 회복프로세스가 예비분사 프로세스와 연관되어 시작될 때, ROM(520)의 표는 예비분사 시간에서의 분사효율을 사용하여 억세스되며; 회복프로세스가 기록프로세스와 연관되어 시작될 때, 표는 일라인에 대한 평균분사효율을 사용하여 억세스된다. 다음에 검출된 온도상승속도는 대응속도와 비교된다. 만약 오동작이 판단되면, 프로세스는 종료된다. 검출되었다면, 프로세스(SB3)와 후속 가 수행된다.

(SB3)에서, 후속회복동작을 수행하는 여러 프로세스가 수행된다. 예를 들어 기록헤드(500)는 캡핑장치에 결합되고; 회복프로세스가 일라인 기록동안 시작되면, 기록동안은 인터럽트된다. 다음에 (SB5)에서 경보기(550)는 오퍼레이터의 오동작을 알리는 작용을 한다. (SB7)에서, 분사 회복프로세스가 오동작의 원인을 제거하기 위해 수행된다.

다음에 (SB9)에서 예비분사가 수행되고, (SB11)에서 이 예비분사동안 오동작이 클리어되는지의 여부에 관하여 판별된다. 클리어되지 않으면 (SB7 내지 SB11)가 반복된다. 클리어되면, 예를 들어 기록을 다시 시작하여 (SB13)가 회복프로세스의 종료를 위해 수행된다. 그후, 회복프로세스가 종료된다.

이 회복프로세스에 의해, 분사실패 또는 오분사의 원인 발생이 정확하고 빠르게 검출되어, 경보 및 회복동작이 적당하고 빠르게 이루어질 수 있다.

이전의 예에서, 오동작은 예비분사와 기록분사 모두에 관련하여 검출된다. 그러나, 그들 중 하나와 관련되어 수행될 수도 있다. 예를 들어 오동작은 모든 기록물의 소정의 양 또는 단지 기록을 시작하기 바로 전에 수행되어 제30도의 프로세스를 수행하는 예비분사와 관련하여 검출된다.

이 실시예에서 사용된 기록헤드는 제1a, 제9a 또는 제20도에 도시된 구조를 가지며, 여기서 온도센서(2)는 기판(1)의 대향단에 배치되므로, 기판(1)의 온도가 센서(2)의 출력으로부터 전열 트랜스듀서소자(5)의 어레이 방향을 따라 분포된다. 게다가 온도유지히터(8)는 온도센서(2) 부근에 배치되고, 센서(2)는 히터(8)의 가열에 의한 온도변화에 빠르게 응답한다. 이러한 소자를 사용하여, 기판상의 온도분포는 다음 방법으로 일정하게 유지된다.

제31도는 이러한 방식으로 온도제어를 수행하는 회로예를 도시한다. 이 도면에서 부재번호(S₁및 S₂)는 기판(1) 상의 두개의 온도센서(2)에 각각 대응하는 온도 감지부를 표시한다. 가열부(H₁및 H₂)는 각각의 온도센서(2) 부근에 배치된 온도유지히터(8)에 대응한다. 이 도면에 도시된 회로에서, 가열부(H₁및 H₂)는 그것이 기판의 예비가열에 사용될 때 기판의 대향단에 인접한 여러 분사히터(5)와 온도유지히터(8)에 대응할 수도 있다. 회로는 온도센서(S₁및 S₂)의 출력부에 접속된 반전 증폭기회로(A₁및 A₃), 회로(A₁)와 회로(A₃)의 출력과 기준전압을 비교하는 비교기(A₂및 A₄) 및 비교기(A₂및 A₄)의 출력에 응답하여 히터(H₁및 H₂)를 구동 또는 구동해제시키는 스위칭 트랜지스터(Q₁또는 Q₂)를 포함한다.

온도센서 중 S₁의 출력은 증폭기(A₁)에 의해 증폭되고, 비교기(A₂)는 온도센서(S₁) 부근의 히터(H₁)를 에너자이즈 또는 디에너자이즈시킨다. 유사하게 다른 온도센서(S₂)에 의한 온도검출에 의해 히터(H₂)가 제어된다.

그래서 이 구조에서는 두개의 온도가 독립적으로 검출된다. 검출된 하나의 온도가 기준온도보다 높을 때, 센서부근의 히터로의 에너지 공급이 감소되어 가열되는 것을 막고, 검출된 온도가 다른 기준온도보다 작을 경우, 센서부근의 히터로의 에너지 공급은 증가하여 온도를 상승시킨다. 이러한 온도제어는 센서의 각각에 대하여 수행된다. 이런 제어에 의해, 기판의 대향단에 인접한 온도유지히터(H₁및 H₂)에 의한 발열량은 독립적으로 제어되므로, 기판(1) 전체의 온도, 특히 분사구부근의 온도는 일정하게 유지될 수 있다.

따라서, 이 실시예는 분사히터부에 포함될 수 있는 기판히터(9)가 부분적으로 제어되고 구동될 수 있으며, 기록되는 이미지의 무효 가능한 특성에 기인하는 기판의 불균일 가능성, 특히 이미지 형성에 대한 분사히터(5)의 불균일한 선택이 제거될 수 있어 균일한 온도분포를 제공한다. 이로 인하여, 액체분사에 영향을 주는 조건은 전체적인 분사히터 어레이(3) 이상 일정하게 될 수 있다.

제31도에서, 기판(1) 한쪽의 온도가 다른쪽의 온도보다 높게 되고 온도 경사가 고의로 발생될 때 가능성이 있다. 이것은 기록되는 이미지 특성에 의해 이루어질 수 있으며 예를 들어 분사된 잉크량이 다른쪽보다 한쪽에서 더크다. 이것을 달성하기 위하여, 증폭기기(A₁및 A₃)의 증폭크기가 상이하게 된다. 특히 비교기(A₂및 A₄)의 드레시홀드 레벨이 변하지 않아, R₂/R₁은 R₆/R₅와 다르다. 반대로 비교기(A₂및 A₄)의 드레시홀드 레벨이 변하지 않은 증폭크기와 상이할 수도 있다. 상기 작용은 저항(R₃및 R₄) 결합을 적당히 선택하여 이루어질 수 있으며 저항(R₇및 R₈)은 제31도에서 적당히 선택될 수 있다.

이전의 실시예에서, 기록동작은 제어되는 기판(1)의 온도를 제어하는 동안 수행된다. 주변온도가 낮을때, 또는 일정온도분포 또는 바람직한 온도경도가 기록장치의 메인 스위치 동작 후 즉시 분사히터부(3) 중 일부에 공급되지 않을때, 분사히터(5) 중 적당한 하나가 잉크를 분사시키기에 충분하지 않은 적은 에너지로 구동되므로 기판(1)의 저온부를 가열시켜 온도분포를 보정한다.

제32도는 기판(1)의 온도제어에 관한 제어회로의 또 다른 예를 도시한다. 이 실시예에서 각각의 온도센서(S₁및 S₂)는 네가티브 온도특성을 나타내는 NTC 서미스터와 같은 NTC 센서로 만들어지며, 각각의 히터(H₁및 H₂)가 포지티브 온도 특성을 나타내는 PTC 서미스터로 만들어진다. 이 실시예의 제어회로에서, 고정저항(R_S1및 R_S2)은 온도센서 또는 NTC 센서에 접속된다. 전압은 그들 양단에 공급되어 NTC 센서와 고정저항에 의해 분할된 저항을 제공하며, 그들은 미분증폭기(A₅및 A₆)로 공급되어 분할된 전압차가 증폭된다. 전압차는 대전류를 억셉트 가능한 트랜지스터(Q₃및 Q₄)에 의해 공급되어 서미스터에 에미터 전류가 변화된다. 그리하여 PTC 히터(H₁및 H₂)로의 전력공급이 제어된다. NTC 센서의 저항이 온도에 따라 변하기 때문에, 저항(R_S1및 R_S2)은 센서(S₁및 S₂)의 위치에서 타게트 온도의 레벨에 대응하는 센서(S₁및 S₂)의 저항과 같게 되도록 선택된다. 이러한 선택으로 온도가 넓은 범위의 타게트와 차이가 있을때 미분증폭기의 출력이 커지므로 대전류가 온도유지히터, 즉 이 실시예에서는 PTC 히터(H₁및 H₂)에 공급된다. 한편, 온도가 타게트 레벨에 가까워질때, 미분증폭기의 출력은 PTC 히터(H₁및 H₂)로의 전력공급이 억제됨에 따라 작게 된다. 온도가 타게트 레벨을 초과할때, 미분증폭기(A₅및 A₆)의 출력의 극성이 반전되어, 그에 따라 전원제어 트랜지스터(Q₃또는 Q₄)가 작동되지 않으므로 PTC 히터(H₁및 H₂)가 구동되지 않아 온도가 억제된다.

히터(H₁및 H₂)가 PTC 히터이기 때문에 PTC 히터의 저항이 온도의 증가에 따라 증가하고, PTC 히터(H₁및 H₂)를 통한 전류 흐름은 온도증가에 따라 작아지므로, 상기 제어는 더욱 효과적으로 수행된다.

제32도의 회로에 있어서 만약 온도센서(S₁과 S₂)가 동일특성을 가진 NTC 센서이고, 저항(RS₁과 RS₂)이 동일한 경우 기판(1) 위의 온도분포는 균일하게 제어될 수 있다. 만약 저항(RS₁과 RS₂)이 상이할 경우 기판(1)위에 온도그래디언트가 유지되도록 온도제어가 이루어진다.

상기한 온도제어는 제31, 32 및 33도에 표시된 하드웨어뿐 아니라 설명된 소프트웨어에 의해서도 수행될 수 있다.

제33도는 소프트웨어 온도제어 시스템을 설명한 블록도이다. 본 도면의 구조에 있어서는 기판(1)위의 온도센서(2)(온도감지부) S₁과 S₂의 출력은 각각 증폭기(71과 72)에 의해 증폭된다. 그후 디지탈레벨(T₁과 T₂)로 변환되어 A/D 변환기(73과 74)에 의해 마이크로컴퓨터 형태의 CPU(70)에 수신된다. CPU(70)는 디지탈온도레벨(T₁과 T₂)의 데이타에 기초하여 예를 들어 제34도에 표시된 바와 같은 온도분포를 나타내도록 온도제어를 수행한다. CPU(70)은 제35도에 표시된 프로세스를 실행하기 위한 프로그램을 기억하는 ROM(70A)과 접속되어 있다. 이 프로그램을 사용하면 제어에 요구되는 히터(H₁과 H₂)에 의한 열발생데이타가 계산되어 디지탈데이타(P₁및 P₂)로써 발생된다. 디지탈데이타(P₁과 P₂)는 D/A 변환기(75와 76)에 의해 히터(H₁과 H₂)에 에너지공급을 제어하기 위한 제어신호로 변환된다. 제어신호는 각각 전원회로(77과 78)를 통해 히터(H₁)과 히터(H₂)에 독립적으로 공급된다.

또한 이 구조에 관련하여 제35도의 흐름도를 참고하여 제34도의 히터보드(기판)위의 온도그래디언트를 제공하기 위한 프로그램에 대해 설명한다.

(ST₁)에서 온도제어를 수행할 것인지 여부에 대한 판단이 이루어진다. 만약 그 결과가 긍정적일 경우 시퀀스는 (ST₂)로 진행한다. 만약 그렇지 않을 경우는 동작은 정지한다. (ST₂)에서는 위치(S₁)에서의 검출온도(T₁)가 위치(S₁)에 대한 설정온도(T_A)와 동일한지 여부에 대한 판별이 이루어진다. 만약 동일한 경우 온도유지히터에 대한 에너지공급은 필요하지 않으며 그러므로 동작은 (ST₄)로 진행하여 데이타(T₁과 T₂)를 ＂0＂으로 리세트한다. 그후 (ST₁₀)에서 온도제어를 계속할 것인지에 대한 판별이 이루어진다. 만약 계속 제어를 할 경우는 (ST₂)로 시퀀스가 돌아가며, 만약 그렇지 않을 경우는 프로세스는 종료된다.

만약 (ST₂)에서 온도(T₁)가 T_A와 일치하지 않을 경우 (ST₃)에서 T₁이 T_A보다 더 큰지 여부에 대한 판별이 이루어진다. 만약 더 클 경우 그것은 기판온도가 타게트레벨보다 더 높으며, 그러므로 온도유지히터를 작동시키는 것이 필요없음을 의미한다. 그후 (ST₄)가 실행된다. 반면에, 만약 T₁이 T_A보다 더 낮을 경우는 기판온도가 타게트 레벨보다 더 낮으며 그러므로 기판의 온도를 높이기 위하여 온도유지히터가 작동되는 것을 의미한다. 그후 (ST₅)에서 온도센서(S₁(S₂))에 의해 검출된 데이타(T₁(T₂))와 센서(S₁(S₂)) 위치에서의 타게트레벨(T_A(T_B)) 사이의 차이에 기초하여 온도유지히터에 에너지공급레벨을 결정하기 위해 (ST₅)가 실행되며, 온도유지히터(H₁(H₂))에 대한 제어량(T₁(T₂))은 비례제어되도록 독립적으로 결정된다. 여기서 m₁과 m₂는 히터(H₁과 H₂)제어용 비례밴드(band)이며, T0는 히터(H₁과 H₂)에 대한 최소 열발생에 필요한 제어량이다.

(S₅) 이후에 기판온도(T₁)가 센서(S₁)의 위치에서 타게트 레벨보다 더 낮다는 사실에 기초하여 히터(H₁과 H₂)에 대한 제어량이 간단히 결정된다.

그러나 (ST₆)와 후속들은 온도차(T₁과 T₂)에 따라 제어량(P₁과 P₂)을 결정하는 데 유효하며, 그 결가 전체기판의 온도그래디언트를 유지하도록 제어가 수행될 수 있다.

(ST₆)에서 T₁과 T₂사이의 차가 T_A와 T_B사이의 차와 동일한지 여부에 대한 판단이 이루어진다. 만약 그런 경우 (ST₅)에서 결정된 제어량(T₁과 T₂)은 적절하며 따라서 (ST₁₀)가 실행된다. 만약 ST₆에서의 판별이 부정적일 경우는 (ST₇)가 실행되어 기판의 온도그래디언트를 유지하도록 제어량(T₁-T₂)을 수정한다.

(ST₇)에서 검출된 온도차(T₁-T₂)가 설정온도차(T_A-T_B)보다 더 작은지 여부에 대한 판별이 이루어진다. 만약 작을 경우, 그것은 온도(T₂)가 온도(T₁)보다 약간 더 높은 것을 의미하며 차이의 퍼센트에 따라 감소되도록 히터(H₂)에 대한 제어량(T₂)이 요구된다. 이를 행하기 위해 (ST₈)가 실행되어 이러한 정정을 행한다. 그후 (ST₁₀)가 수행된다. 만약 (ST₇)에서 온도차(T₁-T₂)가 온도차(T_A-T_B)보다 더 클 경우 이는 온도(T₁)가 온도(T₂)보다 약간 더 높은 것을 의미하며, 그러므로 이에 따라 감소되도록 제어량(T₁)이 요구된다. 그러므로 (ST₉)가 정정을 위해 실행되고 그후 (ST₁₀)가 수행된다.

(ST₁₀)에서 일련의 계산이 반복되어야 하는지 여부에 대한 판별이 또한 이루어진다. 만약 그럴경우는 계산을 반복하기 위한 시퀀스는 (ST₂)로 돌아간다. 만약 반복이 이루어지지 않을 경우 프로세스는 여기서 정지된다.

앞에서 설명된 방식으로 온도센서(S₁과 S₂)에 의해 온도검출(T₁과 T₂)에 기초하여 제34도에 표시된 바와 같은 기판온도분포를 제공하기 위해 비례제어에 의해 온도유지히터(H₁과 H₂)에 대한 제어량(T₁과 T₂)이 결정될 수 있다. 제34도의 프로세스에 있어서 항상 온도그래디언트를 유지하도록 제어가 이루어지며, 그러므로 온도그래디언트는 역전되지 않고 따라서 제어가 매우 양호하고 응답성을 갖는다.

제36도는 본 발명이 잉크시트를 사용하는 더어멀헤드에 결합된 예를 보여준다. 더어밀헤드(39)는 기판(38), 열방생소자(35), 온도유지히터(37) 및 NTC 서미스터(36)(온도검출수단)을 포함한다. 앞에서 설명한 바와 같은 동일한 제어프로세스가 본형의 더어밀헤드에 대해 수행될 수 있다.

제37도는 제9도에 표시된 온도센서(2)와 온도유지히터(8)가 사용될때 제어시스템의 예를 보여준다.

본 도면에서 센서(2)와 히터(80)에 접속되는 도시된 각종 부분은 메인장치의 제어보오드등에 구비될 수 있으며 접점(4)을 사용하는 케이블(16)에 의해 전기접속이 이루어진다.

제37도에서는 마이크로컴퓨터형의 CPU(11)가 구비되어 이후 설명될 프로세스 들을 수행한다. 그것은 또한 프로세스를 실행하기 위온도유지히터나 프로그램과 같은 고정데이타를 기억하기 위한 ROM 또는 기타로서 구성된다. CPU(11)는 본 예의 온도제어를 독립적으로 수행하도록 구비될 수 있다. 또는 제36도의 장치의 주 제어에도 사용될 수 있다.

제37도의 입력부(2a)는 온도센서(2)를 작동시켜 검출온도를 판독하여 CPU(11)가 받아들일 수 있는 신호로 검출된 온도를 변환하는데 효과적이다. 히터구동기(80A)는 온도유지히터(80)에 에너지를 공급하는 기능을 한다. 구동기(500A)는 기록헤드(500)를 구동하도록 작용한다.

본 예의 온도제어에 대해 설명한다. 제38a도를 참고할 때, 단지 온도유지히터(2)가 사용될때 기판(1) 위의 온도분포가 표시되어 있다. 대향측면에 온도유지히터를 갖춘 구조에 있어서는 기판(1)의 중간부에서 온도가 떨어지는 온도분포가 이루어진다. 그후 저온에서의 잉크의 성질(점도,표면장력 등)이 다를 수 있으므로 그 결과 불균일한 양의 잉크분사가 일어날 수 있다.

결과적인 기록이미지는 바람직하지 않은 불균일한 이미지밀도를 가질 수 있다.

이 점을 감안하여 본 실시예에서는 잉카분사되는 버블을 형성하는데 충분하지 않은 그러한 에너지가 분사히터(5)에 의해 온도가 낮은 일이상의 노즐에 대응하는 노즐에 인가된다. 이에 의해 이 부분의 기판(1)이 가열된다. 이는 소위 ＂예비가열(preliminary heating)＂이라 부른다. 이러한 목적의 에너지제어가 리젝션히트 또는 히터(5)에 인가되는 펄스에너지의 펄스폭, 구동주파수 및 /또는 구동전압에 기초하여 이루어질 수 있다.

히터(5)의 구조, 크기 또는 다른 변수에 따라 예비가열 조건이 변한다. 기판(1)이 제9a도에 표시된 방식으로 구성될 때 기록 및 예비가열동안의 에너지조건은 GB 2,159,465A, GB 2,169,855A, GB 2,169,856A 또는 US 특허 No. 4,112,172에 기술된 것과 같다.

이 실시예에서는 예비가열 목적으로 인가되는 펄스에너지의 펄스폭(Pw)은 기록동작동안의 펄스폭과 동일하거나 더 작은 것이 바람직하며, 특히 펄스폭의 1 내지 1/20이 좋다. 인가전압(Vop)은 기록시와 대략 동등하거나 더 작다. 이 실시예에서는 Pw=2 마이크로초, Vop=24V, 구동주파수(Fop)=7KHz이다.

예비가열의 목적으로 작동되는 분사히터의 선택에 있어서 제38a도에 표시된 온도분포에 기초하여 이루어질 수 있다.

제38b도는 중앙부 히터를 포함하는 적당한 분사히터(5)를 사용하여 예비가열이 수행될때 온도분포를 보여준다. 이에 의해 중간부의 온도가 높고 가장자리부의 온도가 낮은 온도분포가 나타난다. 그러므로 제38a도에서 단지 온도유지히터(8)만을 사용한때의 분포와 결합함에 의해 제38c도에 표시된 바와 같은 균일한 온도분포가 제종될 수 있다.

예비가열로 동작되는 분사히터의 수는 단지 온도유지히터(80)가 사용될때 제공되는 온도분포에 기초하여 결정된다. 이러한 온도분포가 미리 측정될 수 있으며, 이 온도분포에 기초하여 고정데이타로서 ROM이 기억될 수 있고 이는 온도제어가 수행될때 사용된다.

균일한 온도분포를 제공하기 위해 적절히 결정된 영역내에 포함된 모든 분사히터(5)를 균일한 예비가열조건하에서 구동한다. 다른 대처방안은 소망온도분포를 제공하기 위해 구동조건을 균일하지 않게 한다. 타방법으로 단지 모든 다른 히터들이 구동될 수 있다.

제39도는 본 실시예에서 온도제어의 프로세스를 보여준다. 메인스위치가 작동된 후 바로 기록 시작시의 부분적인 흐름도를 포함한다. 메인스위치의 작동시에 각종 부분들이 초기화되며 온도유지히터(80)가 작동된다. 또한 상기한 조건하에 예비가열 목적으로 선택된 분사히터(5)가 동작된다. 그후, 온도센서(2)의 출력에 기초하여 온도(TC)가 소정온도(T₁℃)를 초과하는지에 대한 판별이 이루어진다. 만약 그런 경우는 온도유지히터(8)와 예비가열 분사히터(5)에 대한 전력공급이 중단된다. 본 프로세스 단계를 수행하여 제38c도에 표시된 바와 같은 기판(1) 온도분포가 된다.

제38b도에 표시된 프로세스에서는 (SB₁)에서 기록동작이 수행될 것인지, 특히 기록시작신호가 발생되는지 여부에 대한 판별이 우선 이루어진다. 만약 그런경우(SB₃)에서 기판온도(T℃)가 소정온도(T₂℃)를 초과하는지 여부에 대한 판단이 그후 이루어진다. 만약 그렇지 않은 경우는 (SB₃)에서 긍정판정이 이루어질때까지 온도유지히터(80)와 예비가열분사히터(5)가 작동되는 (SB₅)가 수행된다.

(SB₃)에서의 판별이 긍정일때 온도유지히터(80)와 예비가열분사히터(5)가 비작동상태로 되는 (SB₇)가 실행되며, 그후 (SB₉)에서 분사히터(5)를 사용하여 기록동작이 개시된다. 상기 프로세스를 통하여 기판의 분사히터부(3)는 전체 어레이에 걸쳐 균일한 온도분포(제38c도)를 갖게되며, 그 결과 기록된 이미지의 이미지필드는 제40도에 실선으로 표시된 바와 같이 균일하게 된다. 한편 단지 온도유지히터(8)만이 사용될때 온도분포는 제38a도의 범위에서 일정하지 않으며, 이미지밀도는 제40도에 점선으로 일정하지 않다.

상기한 프로세스에서는 소정레벨(T₁과 T₂)이 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 예를 들면 레벨(T₁:제39도)은 T₂보다 약간 낮으며, 제39도에서 레벨(T₂)은 기록이 바로 수행되기 때문에 레벨(T₁)보다 더 높게 설정될 수 있다. 반대로 일정기간 휴식후에도 기록이 막 시작될 수 있도록 온도(T₁)는 약간 높게 설정되며, 제39도의 프로세스에서는 온도(T₂)가 기록동작을 수행할 수 있는 온도범위의 하한과 동일하게 설정된다. 상기 대신에 히터보오드는 휴식기간동안에도 기록가능한 온도범위를 유지하도록 제어된다.

상기한 설명에 있어서 본 발명이 적용되는 기록헤드는 시리얼 프린터와 함께 사용되는 그러한 헤드이었으나, 본 발명은 동일한 이점을 구비하면서 전체 기록폭에 걸쳐 분사출구가 배치된 라인프린터와 함께 사용가능한 소위 풀멀티형 기록헤드에 적용가능하다.

제41도는 잉크제트기록장치(100)와 기록헤드카트리지의 기판(1004) 사이의 개략적인 전기접속을 보여준다.

앞에서 설명한 것과 유사하게 기록헤드카트리지기판(1004)은 사분할 방식으로 구동되는 다수 그룹형태의 64 분사히터(5)를 포함하나, 본 도면에는 단지 8히터(5)(일그룹)와 좌측 온도유지히터(8)와 좌측 온도센서(624G)만이 표시되었다. 이 실시예에서 센서(624G)는 제20 및 제21도에서와 같이 스위칭 다이오드(624)와 동일한 다이오드 형태이며, 분사히터(5)와 온도유지히터(8)는 제20 및 21도에 표시된 바와 같이 동일한 필름구조를 갖는다.

상기한 실시예에서 분사히터(5)에 항상 전압이 공급되는 것을 방지하기 위하여 공통전극(패드(5a)측)과 분사히터(5) 사이에 스위칭 다이오드(624)가 제공된다. 그러나 이 실시예에서는 비록 전자배치가 실제적으로 바람직할지라도 선택전극과 분사히터(5) 사이에 다이오드(624)가 배치된다.

잉크제트기록장치(100)에서 기판(1004)은 장치의 메인어셈블리의 분리가능하게 장착가능하다. 기판(1004)의 장착에 의해 메인어셈블리와 기판(1004) 사이의 필요한 전극접속을 이루기 위해 메인어셈블리의 영역(1003)에 패드가 형성된다. 이 실시예에서 동일한 기능소자 각각의 전극중 하나는 동일패드를 갖추며 그것의 다른 전극은 다른(위치 및 /또는 구성이 다른) 동일패드를 갖는다. 더욱이 패드는 기능소자가 동일할 경우 동일하며, 그들은 기능소자가 상이할 경우 상이하다. 모든 패드들은 기판(1004)의 한쪽에 집중되어 있다. 특히 분사히터(5)의 공통전극에 대한 패드(5a)는 내측으로 최대이며 메인어셈블리의 패드(5b)는 동일한 크기와 구성으로서 이에 접촉가능한다. 그것은 포지티브 전위를 공급한다. 분사히터(5)의 선택전극에 대한 패드(624A)는 크기가 작고 일렬로 배치되며, 메인어셈블리의 대응하는 패드(624B) 또한 작다. 다이오드센서(624G)에 대한 전압인가용 1쌍의 패드(1A와 624GA)는 상이한 위치에 그리고 패드(5a와 624A)와 다른 위치에 구비된다. 또한 온도유지히터(8)에 대한 전압인가용 패드(8A와 8C)는 위치와 크기가 상이하며, 패드(5a,621A;1a 및 624G)와 다른 위치에 배치된다. 패드위치 사이의 구별에 의해 헤드제조가 용이하며 카트리지의 오장착이 방지될 수 있다. 메인어셈블리(100)는 인터페이스(1001)와, CPU(1002)를 포함한다. 이 실시예에 있어서 메인 어셈블리(100)는 기록장치의 주요부이나 일체형 잉크 콘테이너를 갖는 제26도의 카트리지와 대체될 때 본 실시예가 적용가능하다.

본 발명의 기록헤드는 액체통로가 전열트랜스듀서 소자의 표면에 수직인 방향으로 액체를 분사하기 위해 전열트랜스듀서의 위치에서 휘어져 있는 구조 또는 통로가 미합중국특허 제4,558,333호와 제4,459,600호에 개시된 90도 이외의 각도로 휘어져 있는 구조에서 흐름통로가 선형이고 액체가 히터의 일끝에서 다른끝 방향으로 분사되는 상기한 구조를 가질 수도 있다. 또한 본 발명의 다수의 전열트랜스듀서에 관련하여 분사부를 구비하도록 공통 슬리트가 형성되어 있는 일본국 공개특허공보 123670/1984에 개시된 구조 또는 열에너지에 의해 발생된 압력파가 분사출구에 구비된 구멍에 흡수되는 일본국 공개특허공보 138461/1984에 개시된 구조에 적용가능하다. 본 발명은 또한 다수의 기록헤드가 결합 또는 유니트로서 사용되는 멀티 또는 풀칼라기록장치용 기록기판, 기록헤드 또는 기록장치에 적용가능하다.

상술한 바와 같이 예를 들면 발명의 일 특정은 정확한 온도검출이 이루어질 수 있도록 분사히터소자 어레이의 양단에 온도센서가 배치되고/또는 센서가 기판에 내장된 센서이라는 점에 있다. 다른 특징은 온도유지히터 사용 및/또는 회복동작의 이용에 의해 전체적인 온도분포가 개선된 것이다. 또다른 특징은 장치크기의 감축과 함께 열효율이 개선되었다. 이 발표에 따라 결합될 수 있는 본 명세서에 개시된 특징의 어떤 결합도 본 발명의 상태에 포함한다.

본 발명은 여기에 개시된 구조와 관련하여 설명되었으나, 개시된 사항들에 제한되지 않으며 본원은 개량의 목적 또는 다음 청구범위의 범위내에서 이루어질 수 있는 그러한 수정 또는 변경을 포함하고자 한다.

Claims (22)

1. 어레이(3)를 형성하며 열에너지를 발생하는 다수의 내장 에너지 발생소자(5); 상기 에너지 발생소자에 전기신호를 공급하는 내장전극 배선(6)으로 구성되는 열에너지를 사용하는 인쇄용 기록헤드 기판에 있어서, 어레이 외부에 장착된 제1 및 제2 내장온도센서(2)를 추가로 포함하며 상기 센서는 상기 기판의 온도를 각각 검출하기 위해 어레이의 인접 대향끝에 장착되는 것을 특징으로 하는 인쇄용 기록헤드기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도센서가 상기 에너지 발생소자 또는 상기 전극배선부와 같은 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판.
3. 제1항에 있어서, 상기 기판은 상기 에너지 발생소자에 의해 발생되는 열이 액체를 분사하기 위해 액체에 적용되는 액체분사 기록헤드용인 것을 특징으로 하는 기판.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 끝에 인접하여 제공된 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 더 포함하고, 여기에는 온도제어가 상기 온도센서와 양끝 중 하나에 인접한 상기 기판 가열히터(8)의 조합과 상기 온도센서와 다른 끝에 인접한 상기 기판 가열히터(8)의 조합을 이용하여 이행되는 것을 특징으로 하는 기판.
5. 제4항에 있어서, 상기 온도센서와 상기 기판 가열히터에 전기적으로 연결되어진 내장된 공통전선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도센서의 각각의 최소한 일부가 어레이의 연장상에 있는 것을 특징으로 하는 기판.
7. 제6항에 있어서, 상기 기판은 다수의 스위칭소자가 다수의 에너지 발생소자를 선택적으로 구동시키기 위해 배치되는 영역 및 매트릭스 배선이 상기 에너지 발생소자와 상기 스위칭 소자 사이에 배치된 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.
8. 제7항에 있어서, 상기 온도센서는 실리콘 베이스부재(1)를 사용하여 형성되고, 상기 기판은 두개의 전기적 절연층을 더 포함하며, 제1 및 제2의 기판 가열히터가 각각의 전기적 절연층의 연장 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판.
9. 제3항에 정의된 기판, 상기 기판상에 형성되어 잉크를 수용하기 위한 잉크챔버(112), 각각의 에너지 발생소자에 대응하여 상기 공통챔버로 부터 공급된 잉크를 보유시키기 위한 잉크통로(111), 및 잉크가 기록을 위해 분사되는 분사출구로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록헤드.
10. 제8항에 있어서, 상기 매트릭스 배선부위의 일부가 상기 히터에 인접한 상기 전기절연층중 하부의 하나상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판.
11. 제9항에 따른 기록헤드가 분리가능하게 정착될 수 있고, 기록헤드의 기판은 상기 기판가열용 내장 제1및 제2히터를 구비하며, 전기접속기 및 상기 온도센서와 상기 제1히터의 조합과 상기 온도센서와 상기 제2히터의 조합을 사용하여 온도제어를 이행하기 위한 온도 제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록장치.
12. 제8항에 따른 기판을 포함한 기록헤드가 분리가능하게 장착할 수 있고, 상기 공통 잉크쳄버는 상기 매트릭스 배선영역과 상기 스위칭 소자 영역사이의 영역으로 연장된 부분을 포함하여 제공되어 잉크를 포함하고, 상기 스위칭소자의 영역내로 연장되지 않는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록장치.
13. 제1항에 따른 기판을 포함하고 있는 기록헤드와 같이 사용가능하고, 기록헤드의 잉크분사 기능을 개선하기 위한 회복수단과 상기 온도센서의 출력에 따라 상기 회복 수단을 동작시키기 위한 제어수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록장치.
14. 제9항에 있어서, 상기 온도센서와 상기 기판가열히터중 적어도 하나의 상부가 상기 공통잉크챔버 외부 및 상기 잉크통로의 잉크보유영역외부에 존재하는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록헤드.
15. 제1항에 있어서, 상기 에너지 발생소자는 탄탈륨, 하프늄, 한티늄, 지르코늄, 티탄, 텅스텐, 알루미늄, 몰리브덴, 니오븀, 크롬, 바나듐중 적어도 하나의 금속 또는 붕화물 또는 이들의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판.
16. 제9항에 있어서, 상기 에너지 발생소자는 탄탈륨, 하프늄, 란타늄, 지르코늄, 티탄, 텅스텐, 알루미늄, 몰리브덴, 니오븀, 크롬, 바나듐중 적어도 하나의 금속 또는 붕화물 또는 이들의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록헤드.
17. 재11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 발생소자는 탄탈륨, 하프늄, 란타늄, 지르코늄, 티탄, 텅스텐, 알루미늄, 몰리브덴, 니오븀, 크롬, 바나듐중 적어도 하나의 금속 또는 붕화물 또는 이들의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록장치.
18. 제9항에 있어서, 액체는 상기 공통쳄버와 상기 잉크통로에 존재하는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록헤드.
19. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 액체는 상기 공통쳄버와 상기 잉크통로에 존재하는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록장치.
20. 제3항에 있어서, 상기 기판은 기판가열용 내장히터를 구비한 것을 특징으로 하는 기판.
21. 제20항에 정의된 기판, 상기 기판상에 형성되어 잉크를 수용하기 위한 잉크쳄버(112), 각각의 에너지발생소자에 대응하여 상기 공통챔버로 부터 공급된 잉크를 보유시키기 위한 잉크통로(111), 및 잉크가 기록을 위해 분사되는 분사출구로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록헤드.
22. 제21항에 따른 기록헤드가 분리가능하게 장착될 수 있고, 전기접속기와, 상기 온도센서와 상기 히터의 조합을 사용하여 온도제어를 수행하는 온도제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체분사 기록장치.

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