KR20010028853A - 잉크젯 프린터 헤드 - Google Patents

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KR20010028853A
KR20010028853A KR1019990041339A KR19990041339A KR20010028853A KR 20010028853 A KR20010028853 A KR 20010028853A KR 1019990041339 A KR1019990041339 A KR 1019990041339A KR 19990041339 A KR19990041339 A KR 19990041339A KR 20010028853 A KR20010028853 A KR 20010028853A
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inkjet printer
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이창우
문창렬
백오현
문재호
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윤종용
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Abstract

잉크젯 프린터 헤드는 노즐, 액츄에이터, 멀티플렉서와 매트릭스 구조의 액츄에이터 선택회로를 포함한다. 멀티플렉서는 일입력 다출력의 기능을 갖는다. 잉크젯 프린터 헤드의 액츄에이터 선택회로는 행과 열로 구성된 전자스위치로 이루어진다. 각 노즐은 액츄에이터를 가지며, 각 액츄에이터는 전자스위치에 의하여 제어된다. 멀티플레서에는 헤드의 이송방향 위치 정보에 따라 신호가 입력되고, 멀티플렉서는 입력된 신호에 따라 액츄에이터 선택회로에 순차적으로 신호를 출력하여 열의 노즐그룹을 순차적으로 선택한다. 이때 외부로부터 프린트 데이터신호가 상기 액츄에이터 선택회로에 입력되어 행의 노즐그룹을 선택하면, 대응되는 전자스위치가 액츄에이터를 작동시켜 노즐로부터 잉크가 분사된다. 하나의 외부입력을 갖는 멀티플렉서의 사용으로 잉크젯 프린터 헤드의 노즐이 증가할지라도 패드수의 증가는 감소된다.

Description

잉크젯 프린터 헤드{Ink jet printer head}
본 발명은 잉크젯 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일입력 다출력의 수단을 구비하여 노즐수의 증가에 따른 패드수의 증가를 크게 줄일 수 있는 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 프린터 헤드는 다수의 액츄에이터, 상기 액츄에이터 각각에 대응하는 노즐, 그리고 노즐을 선택하고 선택된 노즐을 통하여 잉크를 분사시키기 위한 액츄에이터 선택회로를 포함한다. 또한, 일반적으로, 다수의 노즐은 몇개의 그룹으로 나뉘어지고, 액츄에이터 선택회로는 다이렉트 드라이브 방식과 매트릭스 구조의 드라이브 방식(이후, "매트릭스 드라이브 방식"이라함)으로 구분된다.
도 1은 일반적인 잉크젯 프린터 헤드의 노즐을 개략적으로 보인 도면이다. 참조부호 30은 잉크젯 프린터 헤드를 나타낸다. 참조부호 32는 하나의 노즐을 나타내며, 검은 도트로 표시되어 있다. 여기에서는, 편의를 위하여 하나의 노즐에만 참조부호를 부여한다.
또한, 도 2는 도 1의 잉크젯 프린터 헤드의 노즐을 구동하기 위한 다이렉트 드라이브 방식의 개략도이다. 참조부호 22는 배선을 나타내고, 참조부호 20은 하나의 액츄에이터를 나타낸다. 여기에서는, 편의를 위하여 하나의 액츄에이터에만 참조번호를 부여한다. 공지된 바와 같이, 다이렉트 드라이브 방식은 다수의 액츄에이터(20)를 포함하며, 상기 다수의 액츄에이터(20) 각각은 상기 다수의 노즐(32) 각각에 형성되어 있다. 액츄에이터(20)는 발열체일 수 있다. 상기 다수의 배선(22)은 잉크젯 프린터 헤드와 프린터를 전기적으로 연결하며, 상기 다수의 액츄에이터(20) 각각에 직접 구동 전압을 공급한다. 따라서, 각 노즐의 잉크 분사는 각 노즐(32)에 연결된 배선(22)을 통하여 직접 이루어진다. 초기의 잉크젯 프린터에는 현재와 비교하여 노즐수가 상당히 적었으므로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐 하나에 패드 한 개씩 대응되는 다이렉트 드라이브 방식의 사용이 가능했다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 노즐(32)은 다수의 노즐 그룹을 형성한다. 도 1에서는 행(column)으로 형성된 4개의 노즐 그룹 NC1, NC2, NC3, 그리고 NC4과, 상기 노즐 그룹 NC1, NC2, NC3, 그리고 NC4으로부터 각각 하나의 노즐(32)을 선택하여 열(row)로 형성한 12개의 노즐 그룹 NR1, NR2, NR3, ... , 그리고 NR12을 보여주고 있다.
도 3는 도 1의 잉크젯 프린터 헤드의 노즐을 구동하기 위한 매트릭스 드라이브 방식의 개략도이다. 참조번호 40은 잉크젯 프린터 헤드(30)의 노즐을 구동시키기 위한 메드릭스 드라이브 방식을 나타낸다. 참조부호 42은 액츄에이터를 나타내고, 참조부호 ES는 전자스위치를 나타낸다. 여기에서는, 편의를 위하여 하나의 액츄에이터와 하나의 전자스위치에만 참조부호를 부여한다. 또한, 참조부호 LC1, LC2, LC3, 그리고 LC4는 행의 배선을 나타내며, 참조부호 LR1, LR2, LR3, ..., 그리고 LR12는 열의 배선을 나타낸다.
상기 다수의 노즐(32)을 구동시킬 수 있도록 상기 다수의 액츄에이터(42) 각각이 상기 다수의 노즐(32)에 각각 형성되므로, 상기 다수의 액츄에이터(42)는 상기 행의 노즐 그룹 NC1, NC2, NC3, 그리고 NC4 과 상기 열의 노즐 그룹 NR1, NR2, NR3, ..., 그리고 NR12을 따라 행과 열로 배열된다. 또한, 상기 다수의 전자스위치(ES) 각각은 상기 다수의 액츄에이터(42) 각각을 구동시킬 수 있도록 상기 다수의 액츄에이터(42)의 행과 열을 따라 행과 열로 배열된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 액츄에이터(42)의 각 일단은 대응되는 상기 열의 배선 LR1, LR2, LR3, ... , 또는 LR12에 연결되며, 각 타단은 대응되는 상기 다수의 전자스위치(ES)의 각 일단에 연결된다. 상기 다수의 전자스위치(ES)의 각 타단은 대응되는 상기 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 또는 LC4에 연결된다.
상기 액츄에이터는 발열체일 수 있으며, 상기 전자스위치는 트랜지스터 또는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; FET)일 수 있다.
도 3에 도시된 매트릭스 드라이브 방식은 전자스위치로서 전계효과 트랜지스터를 사용하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 또는 LC4에 연결되고, 소스단자는 액츄에이터의 타단에, 그리고 드레인 단자는 접지된다.
상기와 같이 구성된 매트릭스 드라이브 방식의 작동을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 도 3의 매트릭스 드라이브 방식의 열의 노즐 그룹을 선택하기 위한 그룹선택신호를 보인 도면이고, 도 5은 도 3의 매트릭스 드라이브 방식의 행의 노즐 그룹을 선택하기 위한 프린트 데이터 신호를 보인 도면이다.
상기 그룹선택신호는 그룹선택신호발생기(도시되지 않음)로부터 발생된다. 발생된 그룹선택신호는, 도 4에 도시된 바와 같이, 일정한 시간 간격을 두고 열의 노즐 그룹을 선택하도록, 도 3에 도시된 열의 배선 LR1, LR2, LR3, ..., 그리고 LR12에 순차적으로 펄스 전압를 인가한다. 따라서, 상기 열의 배선 LR1, LR2, LR3, ..., 그리고 LR12는 동시에 선택되지 않는다. 또한, 상기 프린트 데이터 신호는 화상 데이터에 따라 프린트 데이터 신호 발생기(도시되지 않음)에 의하여 발생된다. 발생된 프린트 데이터 신호는, 도 3에 도시된 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 그리고 LC4에 인가된다.
이하, 상기 그룹선택신호 및 프린트 데이터 신호와 관련하여 매트릭스 드라이브 방식의 작동은 본 발명의 실시예를 설명하면서 상세히 기술된다.
상술한 바와 같이, 다이렉트 드라이브 방식은 각각의 노즐에 하나의 배선이 요구되기 때문에, 노즐수를 증가시키면 배선수도 비례하여 증가한다. 따라서 잉크젯 프린터 헤드와 프린터를 연결하는 패드수가 증가하게 되어 제작이 어려워질 뿐만 아니라 단가도 상승하는 문제점이 있다.
또한, 매트릭스 드라이브 방식은 노즐을 행과 열의 그룹으로 배열되어 있기 때문에 노즐수의 증가에 비례하여 배선수가 증가하지는 않으나, 행과 열의 증가에 따라 패드수가 비례하여 증가한다는 문제점이 있다.
또한, 잉크젯 프린터에 있어서, 프린팅 품질과 속도를 동시에 향상시키기 위해 수반되는 헤드수의 증가가 헤드의 신호선 연결부인 패드수가 증가하기 때문에 프린터 헤드의 원가가 상승할 뿐만아니라 프린터 헤드의 수율이 감소되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 일입력 다출력의 수단을 구비하여 노즐수의 증가에 따른 패드수의 증가를 크게 줄일 수 있는 잉크젯 프린트 헤드를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 잉크젯 프린터 헤드 노즐의 개략도.
도 2는 도 1의 잉크젯 프린터 헤드의 노즐을 구동하기 위한 다이렉트 드라이브 방식의 개략도.
도 3은 도 1의 잉크젯 프린터 헤드의 노즐을 구동하기 위한 매트릭스 드라이브 방식의 개략도.
도 4는 도 3의 매트릭스 드라이브 방식의 열의 노즐 그룹을 선택하기 위한 그룹선택신호 파형도.
도 5는 도 4의 매트릭스 드라이브 방식의 행의 노즐 그룹을 선택하기 위한 프린트 데이터 신호 파형도.
도 6은 잉크젯 프린터 헤드의 노즐을 구동하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 매드릭스 드라이브 방식의 개략도.
도 7은 멀티플렉서의 입력 신호에 따른 출력 신호 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 30, 70: 잉크젯 프린터 헤드 32 : 노즐
20, 42: 액츄에이터 40: 매트릭스 드라이브 방식
ES: 전자스위치 IN1: 제1 입력단자
LR1, LR2, ..., LR12: 열의 배선 LC1, LC2, LC3, LC4: 행의 배선
T1, T2, T2, T4: 제2 입력단자
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드는, 다수의 행과 열로 배열된 노즐과, 상기 다수의 노즐 각각에 형성되는 다수의 액츄에이터, 그리고 다수의 액츄에이터 각각의 구동을 전기적으로 제어하기 위한 다수의 전자스위치를 갖는 잉크젯 프린터 헤드에 있어서, 제1 신호를 입력하기 위한 제1 입력단: 제2 신호를 입력하기 위한 다수의 제2 입력단; 상기 제1 입력단을 통하여 입력된 제1 신호에 의하여 다수의 출력 단자를 통하여 순차적으로 제3 신호를 출력하는 일입력 다출력 수단; 그리고 상기 다수의 제2 입력단을 통하여 제2 신호가 인가되고 상기 제1 신호에 의하여 제3 신호가 순차적으로 출력될 때 대응하는 전자스위치를 제어하여 액츄에이터 구동시킴으로써 노즐로부터 잉크를 분사시키는 잉크분사구동수단 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 신호는 헤드의 이송방향 위치 정보에 따라 발생되고, 상기 다수의 제2 신호는 화상데이터에 따라 발생된다. 상기 일입력 다출력 수단은 멀티플렉서이며, 상기 잉크젯 프린터 헤드는 반도체 칩으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따라, 잉크젯 프린터 헤드의 노즐수가 증가할지라도, 멀티플렉서의 입력을 위한 배선수는 하나로서 증가되지 않으므로 패드수의 증가를 감소시킬 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 적용하여 설명한다.
도 6은 잉크젯 프린터 헤드의 노즐을 구동하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 매트릭스 드라이브 방식의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드(70)는 멀티플렉서(71)와, 도 3에 도시된 바와 같은 매트릭스 드라이브 방식의 결합으로 형성된다. 상기 멀티플렉서(71)는 제1 입력단자(IN1) 및 출력단자 OUT1, OUT2, OUT3, ..., OUT11, 그리고 OUT12를 갖는다. 상기 출력 단자 OUT1, OUT2, OUT3, ..., OUT11, 그리고 OUT12에는 각각, 도 6에 보여진 바와같은 열의 배선 LR1, LR2, LR3, ..., LR11, 그리고 LR12이 각각 연결된다. 상기 매트릭스 드라이브 방식의 구성을 간략하게 기술하면 다음과 같다.
상기 매트릭스 드라이브 방식에서는, 상기 다수의 노즐(32)을 구동시킬 수 있도록 상기 다수의 액츄에이터(42) 각각이 상기 다수의 노즐(32)에 각각 형성되므로, 상기 다수의 액츄에이터(42)는 상기 행의 노즐 그룹 NC1, NC2, NC3, 그리고 NC4 과 상기 열의 노즐 그룹 NR1, NR2, NR3, ..., 그리고 NR12을 따라 행과 열로 배열된다. 또한, 상기 다수의 전자스위치(ES) 각각은 상기 다수의 액츄에이터(42) 각각을 구동시킬 수 있도록 상기 다수의 액츄에이터(42)의 행과 열을 따라 행과 열로 배열된다. 도 6 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 액츄에이터(42)의 각 일단은 대응되는 상기 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 또는 LC4에 연결되며, 각 타단은 대응되는 상기 다수의 전자스위치(ES)의 각 일단에 연결된다. 상기 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 그리고 LC4는 제2 입력단자 T1, T2, T3, 그리고 T4에 각각 연결된다. 상기 다수의 전자스위치(ES)의 각 타단은 대응되는 상기 열의 배선 LR1, LR2, LR3, ..., 또는 LR12에 연결된다.
상기 액츄에이터는 발열체일 수 있으며, 상기 전자스위치는 트랜지스터 또는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; FET)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 매트릭스 드라이브 방식은 전자스위치로서 전계효과 트랜지스터를 사용하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 또는 LC4에 연결되고, 소스단자는 액츄에이터의 타단에, 그리고 드레인 단자는 접지된다.
상기와 같이 구성된 매트릭스 드라이브 방식의 작동을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 도 6의 매트릭스 드라이브 방식의 열의 노즐 그룹을 선택하기 위한 그룹선택신호를 보인 도면이고, 도 5는 도 6의 매트릭스 드라이브 방식의 행의 노즐 그룹을 선택하기 위한 프린트 데이터 신호를 보인 도면이다.
상기 그룹선택신호는 그룹선택신호발생기(도시되지 않음)로부터 발생된다. 발생된 그룹선택신호는, 도 4에 도시된 바와 같이, 일정한 시간 간격을 두고 열의 노즐 그룹을 선택하도록, 도 6에 도시된 열의 배선 LR1, LR2, LR3, ..., 그리고 LR12에 순차적으로 펄스 전압를 인가한다. 따라서, 상기 열의 배선 LR1, LR2, LR3, ..., 그리고 LR12는 동시에 선택되지 않는다. 또한, 상기 프린트 데이터 신호는 화상 데이터에 따라 프린트 데이터 신호 발생기(도시되지 않음)에 의하여 발생된다. 발생된 프린트 데이터 신호는, 도 6 및 도 4에 도시된 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 그리고 LC4에 인가된다.
상기 프린트 데이터 신호는 상기 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 그리고 LC4에 각각 펄스 전압을 인가하므로, 상기 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 그리고 LC4 중 하나의 행의 배선에만 펄스 전압을 인가하거나 모든 행의 배선에 동시에 펄스 전압을 인가한다. 예를들어, 도 5의 (A)는 행의 배선 LC2에만 펄스 전압을 인가한 경우이다. 이때, 도 4의 펄스 전압은 열의 배선 LR1에 인가된 상태이므로, 도 6의 매트릭스 드라이브 방식에 있어서, 제 2 행 제 1 열에 있는 전자스위치(ES)가 스위치 온된다. 따라서, 상기 전자스위치(ES)에 연결된 액츄에이터(42)에 전압이 인가된다. 상기 액츄에이터(42)가 히터와 같은 발열체인 경우, 인가된 전압에 의해 상기 액츄에이터(42)는 노즐챔버(도시되지 않음) 내의 잉크를 가열하게된다. 이러한 잉크의 가열로 인하여 잉크가 노즐(32)을 통하여 분사된다.
도 5의 (B)는 행의 배선 LC2, 그리고 LC3에 펄스 전압이 인가된 경우이다. 이때, 도 4의 펄스 전압은 열의 배선 LR2에 인가된 상태이므로, 제 2 행 제 2 열의 전자스위치(ES)와 제3행 제2열의 전자스위치(ES)가 순차적으로 온된다. 따라서, 상기 제 2 행 제 2 열의 액츄에이터(42)와 제3행 제2열의 액츄에이터(42)가 순차적으로 가열되어 이에 대응되는 두 개의 노즐(32)로부터 잉크가 순차적으로 분사된다.
도 5의 (C)는 행의 배선 LC1 그리고 LC3에 펄스 전압이 인가된 경우이다. 이때, 도 4의 펄스 전압은 열의 배선 LR3에 인가된 상태이므로, 제 1 행 제 3 열의 전자스위치(ES)와 제 3 행 제 3 열의 전자스위치(ES)가 순차적으로 온된다. 따라서 상기 제 1 행 제 3 열의 액츄에이터(42)와 제 3 행 제 3 열의 액츄에이터(42)가 순차적으로 가열되어 이에 대응되는 두 개의 노즐(32)로부터 잉크가 순차적으로 분사된다.
또한, 도 5의 (D)는 행의 배선 LC1, LC2, LC3, 그리고 LC4에 펄스 전압이 인가된 경우이다. 이때, 도 4의 펄스 전압은 열의 배선 LR4에 인가된 상태이므로, 제1행 제4열, 제2행 제4열, 제3행 제4열, 그리고 제4행 제4열의 4개의 전자스위치(ES)가 순차적으로 온된다. 따라서, 상기 제1행 제4열, 제2행 제4열, 제3행 제4열, 그리고 제4행 제4열의 4개의 액츄에이터(42)가 순차적으로 가열되고, 이에 대응되는 4 개의 노즐(32)로부터 잉크가 순차적으로 분사된다.
도 7은 멀티플렉서의 입력 신호에 따른 출력 신호를 보여주기 위한 도면이다. 도 6 및 도 7의 멀티플렉서(71)의 입력단자 IN1에는 헤드의 이송방향 위치 정보에 따라 발생되는 펄스 신호(PS)가 입력된다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 멀티플렉서(71)는 다수의 열의 배선 LR1, LR2, LR3, ..., 그리고 LR12에 순차적으로 입력되도록, 도 4에 도시된 바와 같은, 펄스 신호를 발생시키므로, 하나의 외부입력배선으로 종래의 매드릭스 드라이브 방식과 같은 결과를 얻을 수 있다.
최근의 반도체 기술의 발달로, 상기 매트릭스 드라이브 방식 및 멀티플렉서는, 노즐과 함께 하나의 반도체 헤드 칩으로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드에 있어서, 하나의 외부입력선을 통한 외부 신호의 입력으로 다수의 열의 배선을 순차적으로 선택할 수 있으므로, 노즐의 개수가 증가할지라도 패드수의 증가는 크게 줄어든다.
이상에서는 멀티플렉서를 구비한 매트릭스 드라이브 방식의 잉크젯 프린터 헤드를 실시하기 위한 하나의 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (8)

  1. 다수의 행과 열로 배열된 노즐과, 상기 다수의 노즐 각각에 형성되는 다수의 액츄에이터, 그리고 상기 다수의 액츄에이터 각각의 구동을 전기적으로 제어하기 위한 다수의 전자스위치를 갖는 잉크젯 프린터 헤드에 있어서,
    외부로부터 제1 신호를 입력하기 위한 제1 입력단;
    외부로부터 다수의 제2신호를 입력하기 위한 다수의 제2 입력단;
    상기 제1 입력단을 통하여 입력된 제1 신호에 의하여 다수의 출력단자를 통하여 순차적으로 제3 신호를 출력하는 일입력 다출력 수단; 그리고
    상기 다수의 제2 입력단을 통하여 다수의 제2 신호가 인가되고 상기 제1 신호에 의하여 상기 제3 신호가 순차적으로 출력될 때 대응하는 전자스위치를 제어하여 액츄에이터를 구동시킴으로써 노즐로부터 잉크를 분사시키는 잉크분사구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 신호는 헤드의 이송 방향 위치 정보에 따라 발생되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 제2 신호는 화상 데이터에 따라 각각 발생되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 일입력 다출력 수단은 멀티플렉서인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 발열체인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자스위치는 전계효과트랜지스터인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자스위치는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 잉크젯 프린터 헤드는 반도체 칩으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
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