KR100532878B1 - 페이지폭 프린트헤드에서의 인접하는 프린트 칩들의 배열 - Google Patents

Abstract

잉크젯 프린터용 프린트헤드는 끝과 끝이 인접하는 프린트 칩들의 1개 배열을 포함한다. 각각의 프린트 칩은 복수 열의 유닛 셀을 포함하며, 각각의 유닛 셀(114)은 잉크 방출노즐(115)을 가진다. 프린트 칩들의 결합 에지부들(112,113)들은 지그-재그 형태를 포함하여, 하나의 칩의 그와 이웃하는 칩에 대한 노즐들(115)의 적절한 위치 구성과 간격을 확실하게 한다. 많은 수(예컨대, 10개)의 프린트 칩들은 서로 인접하여 페이지폭 프린트헤드를 구성할 수 있다. 프린트헤드의 일단부 또는 양단부에서의 하중 스프링(S)은 프린트 칩들의 배열을 바로 통하여 하나의 힘을 유지함으로써, 프린트헤드를 가로질러서 일정한 힘이 확실히 유지되게 될 것이다. 프린트 칩들의 결합 에지부들은 지그-재그 형태를 포함하여, 하나의 칩의 그와 이웃하는 칩에 대한 노즐들의 적절한 위치 구성과 간격을 확실하게 한다.

Description

페이지폭 프린트헤드에서의 인접하는 프린트 칩들의 배열{ARRAY OF ABUTTING PRINT CHIPS IN A PAGEWIDTH PRINTHEAD}

(함께 출원된 출원서들)

본 발명에 관한 다양한 방법, 시스템 및 장치는, 1998년 7월 10일 본 출원의 출원인 또는 승계인에 의해 출원된 이하의 미국특허출원서에 개시되어 있다.

함께 출원된 이들 출원서에 개시된 내용이 참조되어 여기 편입된다.

본 발명에 관한 다양한 방법, 시스템 및 장치는, 2000년 5월 24일 본 출원의 출원인 또는 승계인에 의해 출원된 이하의 출원서에 개시되어 있다.

함께 출원된 이들 출원서에 개시된 내용이 참조되어 여기 편입된다.

본 발명에 관한 다양한 방법, 시스템 및 장치는, 2000년 6월 30일 본 출원의 출원인 또는 승계인에 의해 출원된 이하의 출원서에 개시되어 있다.

본 발명은 페이지폭 프린트헤드(pagewidth printhead)에서의 인접하는 프린트 칩(chips) 또는 모듈(modules)의 배열에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 분당 160페이지까지로 160dpi의 컬러 사진과 같은 품질로까지 프린트할 수 있는 A4 페이지폭 잉크젯(ink jet) 드롭-온-디맨드(drop-on-demand)식 프린트헤드용의 인접하는 프린트 칩들의 배열에 관한 것이다.

그러한 프린트헤드에서의 프린트 칩들의 배열은, 그 길이가 약 8인치(20cm)였다. 그러한 시스템의 장점은 프린트헤드 배열에서 어떠한 결함이 있는 모듈을 쉽게 제거하고 대체할 수 있는 능력에 있다. 이는, 만일 단지 하나의 칩(chip)에 결함이 있을 때, 전체 프린트헤드를 폐기해야 하는 경우를 방지하였다.

본 출원인이 함께 출원한 출원서인 PCT/AU00/00594, PCT/AU00/00595, PCT/AU00/00596, PCT/AU00/00597, PCT/AU00/00598에는, "멤젯(memjet)" 칩으로 구성된 프린트헤드 모듈이 개시되어 있는데, 그것은 마이크로-메카닉스(micro-mechanics) 및 마이크로-전자기계시스템(micro-electromechanical systems, MEMS) 내에 매우 많은 수의 열-액추에이터(thermo-actuator)를 그 위에 장착한 칩이다. 본 발명은, 참조되는 출원서에 나타내어진 바와 같은 프린트헤드의 모듈 구성을 개발한 것이다.

본 발명의 프린트헤드 모듈들의 배열을 포함하는 프린트헤드는, 전형적으로 6개의 잉크 챔버(ink Chamber)를 가지고 있어, 적외선 잉크 및 고착액(fixative) 뿐만 아니라 4개의 컬러(CMYK) 프린트 공정을 수행할 수 있다. 공기 펌프는 여과된 공기를 프린트헤드에 공급하여, 이물 입자들을 잉크노즐로부터 제거하는데 사용될 수 있다. 프린트헤드 모듈은 전형적으로 잉크 공급원과 공기 여과기를 포함하는 교환가능한 카세트(cassette)에 연결되게 되어 있다.

각각의 프린트헤드 모듈은 잉크를 전달하는 분배 몰딩(molding)을 경유하여 잉크를 받아들인다. 일반적으로, 페이지폭을 가로질러서 프린트헤드를 스캔(scanning) 이동시킬 필요없이, A4 용지에 프린트를 수행하기에 적합한 완전한 8인치 프린트헤드 조립체를 형성하기 위해 10개의 모듈이 함께 인접한다.

프린트헤드들 자체는 모듈식이어서, 완벽한 8인치 프린트헤드 배열이 임의 폭의 프린트헤드를 형성하도록 구성될 수 있다.

더욱이, 제2 프린트헤드 조립체가 용지 이송경로의 반대쪽에 장착되어, 이중면 고속 프린트(double-sided high speed printing)를 할 수 있다.

도1은, 프린트 엔진 조립체(print engine assembly)의 정면 사시도이다.

도2는, 도1의 프린트 엔진 조립체의 후면 사시도이다.

도3은, 도1의 프린트 엔진 조립체의 분해사시도이다.

도4는, 프린트헤드 조립체의 모식적인 정면 사시도이다.

도5는, 도4의 프린트헤드 조립체의 모식적인 후면 사시도이다.

도6은, 프린트헤드 조립체의 분해사시도이다.

도7은, 도4 내지 도6의 프린트헤드 조립체의, 프린트헤드의 중앙을 따라 취해진 단면의 단부(端部)를 나타내는 정면도이다.

도8은, 도4 내지 도6의 프린트헤드 조립체의, 도4의 왼쪽 단부에 근접한 부분을 따라 취해진 단면의 단부를 모식적으로 나타내는 정면도이다.

도9a는, 프린트 칩과 노즐 보호구(nozzle guard)를 프린트헤드의 적층된 스택(stack) 구조 내에 장착한 구성의 단부를 모식적으로 나타내는 정면도이다.

도9b는, 도9a를 확대한 구성의 단부를 나타내는 정단면도이다.

도10은, 프린트헤드 커버 조립체의 분해사시도이다.

도11은, 잉크분배 몰딩을 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도12는, 본 발명에 따른 적층된 잉크분배구조의 일부분을 형성하는 층(layer)들을 나타내는 분해사시도이다.

도13은, 도9a 및 도9b에 도시된 구조를 위에서 바라 본 단계적 단면도이다.

도14는, 도13에 도시된 구조를 밑에서 바라 본 단계적 단면도이다.

도15는, 제1층(laminate layer)을 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도16은, 제2층을 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도17은, 제3층을 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도18은, 제4층을 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도19는, 제5층을 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도20은, 공기밸브 몰딩을 나타내는 사시도이다.

도21은, 플래튼(platen)의 오른쪽 단부를 나타내는 후면사시도이다.

도22는, 플래튼의 왼쪽 단부를 나타내는 후면사시도이다.

도23은, 플래튼의 분해사시도이다.

도24는, 플래튼의 횡단면도이다.

도25는, 광학용지센서의 배치를 나타내는 정면사시도이다.

도26은, 프린트헤드 조립체와 잉크저장 카세트에 부착된 잉크라인들을 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도27은, 도26의 부분 분해도이다.

도28은, 프린트 칩들의 인접하는 표면들 사이에 갭이 없이, 프린트헤드에서 끝과 끝이 맞닿게 인접하는 프린트 칩들의 배열에서, 한 쌍의 프린트 칩의 일부분을 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도29는, 서로 막 맞닿게 될 한 쌍의 프린트 칩의 일부분을 모식적으로 나타내는 확대 평면도이다.

도30은, 도29에 도시된 것의 모식적인 사시도이다.

도31은, 도29에 도시된 프린트 칩들의 해당 부분의 모식적인 평면도로서, 맞닿은 후, 그러나 단부 표면들 사이의 미끄럼 운동이 완료되기 전의 도면이다.

도32는, 도31에 도시된 것의 모식적인 사시도이다.

도33은, 도29 내지 도32에 도시된 인접하는 프린트 칩들의 해당 부분의 모식적인 평면도로서, 미끄럼 운동이 완료된 후의 도면이다.

도34는, 도33에 도시된 것의 모식적인 사시도이다.

본 발명의 하나의 목적은, 페이지폭 프린터에서의 인접하는 프린트헤드 모듈들의 1개 배열을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 여기에 폭넓게 기술된 바와 같이, 페이지폭 프린트헤드에 적합한, 인접하는 프린트헤드 모듈들의 1개 배열을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인접하는 프린트헤드 모듈들의 1개 배열을 제공하는데 있으며, 그 모듈 각각이, 복수의 MEMS 프린트장치를 가지는 프린트 칩을 구비하는 프린트헤드 모듈의 배열을 제공하는데 있다.

여기에는, 잉크젯 프린터의 프린트헤드에서의 인접하는 프린트 칩들의 1개 배열로 조립되기 위한 프린트 칩이 개시되어 있는데, 상기 프린트 칩은 복수 열(列)의 유닛 셀들(unit cells)을 포함하고, 각각의 유닛 셀은 하나의 잉크 방출노즐을 가지며, 상기 프린트 칩은 상기 배열의 또 다른 프린트 칩과 인접하기 위한 단부(端部) 표면을 가지고, 상기 단부 표면은 상기 또 다른 칩의 단부 표면의 대응하는 형상과 함께 작용하는 형상을 포함하여, 사용시 상기 프린트 칩과 상기 또 다른 프린트 칩의 잉크 방출노즐들 사이의 바람직한 위치관계가 확실히 유지된다.

각각의 열의 유닛 셀들은, 잉크 방출노즐이 상기 열을 따라 균등하게 간격이 형성되도록 위치하는 것이 바람직하다.

상기 단부 표면들의 형상은 지그-재그(zig-zag) 형태를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 프린트 칩은 12개 열의 유닛 셀들을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 12개 열의 유닛 셀들은 6쌍의 열들로 구성되고, 각각의 쌍은 1개 컬러의 잉크를 프린트하는 것이 바람직하다.

더욱이, 여기에는 인접하는 프린트 칩들의 1개 배열을 포함하며, 각각의 프린트 칩은 전술한 프린트 칩인 잉크젯 프린터용 프린트헤드가 개시되어 있다.

1개 프린트 칩에서 1개 컬러에 쓰이는 상기 한 쌍의 유닛 셀의 열(列)은, 다른 컬러를 프린트하는 이웃하는 프린트 칩의 한 쌍의 유닛 셀의 열과 종방향으로 정렬되는 것이 바람직하다.

칩들의 인접하는 단부 표면들을 가로지르는 가장 끝에 있는 노즐들 사이의 치수(dimension)는, 프린트 칩들중 하나의 임의의 열을 따르는 노즐들 사이 치수의 2배에 상당하는 것이 바람직하다.

지그-재그 형태는, 연속적인 경사진 부분들과, 그들 사이에 위치하는 연속적인 종방향으로 정렬된 부분들을 포함하는 것이 바람직하다.

여기 사용된 용어인 "잉크"는, 프린트헤드를 통해 흘러서 용지로 전달되는 임의의 유체를 의미한다. 상기 유체는 다양한 컬러 잉크, 적외 잉크, 고착액 등 중 하나일 수 있다.

도1 내지 도3에는 프린트 엔진 조립체의 주요부분이 모식적으로 도시되어 있으며, 본 발명의 적층 잉크분배구조가 위치하는 일반적인 환경이 도시되어 있다. 상기 프린트 엔진 조립체는 프레스 가공된 스틸(steel), 알루미늄, 플라스틱 또는 다른 딱딱한 재질로 형성된 섀시(chassis,10)를 포함한다. 상기 섀시(10)는 프린터의 본체 내에 탑재되어, 프린트헤드 조립체(11), 용지이송기구, 및 다른 관련된 부품들을 프린터의 외부 플라스틱 케이싱에 탑재시키는 기능을 수행한다.

일반적으로, 상기 섀시(10)가 상기 프린트헤드 조립체(11)를 지지하여, 잉크가 상기 프린트헤드 조립체(11)로부터, 이송기구에 의해 상기 프린트헤드의 아래쪽으로 운반된 후 배출구멍(19)을 통하여 이송되는 용지 또는 다른 프린트 매체 위로 방출된다. 상기 용지이송기구는, 이송롤러(12), 이송공전롤러(feed idler roller,13), 플래튼(platen)(14), 배출롤러(15), 및 핀 휠 조립체(pin wheel assembly)(16)를 포함하며, 모두가 스텝퍼 모터(stepper motor,17)에 의해 구동된다. 상기 용지이송부품들은 한 쌍의 베어링 몰딩(bearing molding, 18) 사이에 설치되는데, 상기 베어링 몰딩(18)은 상기 섀시(10)의 각 단부에 차례로 설치된다.

상기 프린트헤드 조립체(11)는, 섀시(10)에 장착된 각 프린트헤드 스페이서(printhead spacer)(20)에 의하여 상기 섀시(10)에 설치된다. 상기 스페이서 몰딩(20)은, 210mm의 폭을 가지는 용지의 어느 측부에든 여유가 있도록, 상기 프린트헤드 조립체의 길이를 220mm까지 증가시킨다.

상기 프린트헤드의 구조는 도4 내지 도8에 대략적으로 도시되어 있다.

상기 프린트헤드 조립체(11)는, 64MB DRAM(22), PEC 칩(23), QA 칩 커넥터(24), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 및 듀얼 모터 구동 칩(dual motor driver chip,26)을 포함하는 다양한 전자부품이 그 위에 탑재된 프린트 회로기판(PCB,21)을 포함한다. 상기 프린트헤드는 203mm의 길이를 가지며, 10개의 프린트 칩(27,도13참조)을 구비하며, 각각의 프린트 칩(27)은 21mm의 길이를 가지는 것이 전형적이다. 상기 프린트 칩(27)은, 상기 프린트헤드의 세로축에 대하여 약간 경사지게 각각 설치되며(도12 참조), 상기 각각의 칩들은, 배열(array)의 전체 길이에 걸쳐서 잉크의 연속적인 이동(transmission)이 가능하도록, 서로 약간씩 중첩되게 설치된다. 상기 각각의 프린트 칩(27)은, 테이프 오토메이티드 접착(tape automated bond; TAB) 필름(28)의 일 단부에 전자적으로 결합되며, 상기 테이프 오토메이티드 접착(TAB) 필름(28)의 타단부는 TAB 필름 받침패드(backing pad, 29)에 의하여 프린트 회로기판(21)의 하면과 전기적인 접촉을 유지한다.

바람직한 프린트 칩 구조는, 본 출원인에 의한 미국특허 제6,044,646호에 기술되어 있는 바와 같다. 상기 각각의 프린트 칩(27)은, 약 21mm의 길이와, 1mm보다 작은 폭과, 약 0.3mm의 높이를 가지며, 그 하면에는 수천개의 MEMS 잉크젯(inkjet) 노즐(30)이, 도9a 및 도9b에 모식적으로 도시한 바와 같이, 일반적으로 6라인(line)-각각의 잉크 타입당 1개가 적용됨-으로 배열된다. 상기 노즐의 각각의 라인은, 더 근접한 도트 간격(closer dot spacing)이 가능하도록 지그재그 패턴(staggered pattern)으로 배치될 수도 있다. 대응하는 6개 라인의 잉크통로(passage,31)가 상기 프린트 칩의 뒤쪽으로부터 연장되게 형성되어, 잉크를 각각의 노즐의 뒤쪽으로 운반한다. 상기 프린트 칩의 표면에 설치된 연약한 노즐을 보호하기 위하여, 상기 각각의 프린트 칩은, 미세 구멍(micro aperture,44)이 상기 노즐(30)을 따라 정열된 노즐 보호구(nozzle guard,43,도9a 참조)를 구비함으로써, 상기 노즐로부터 고속으로 방출된 잉크는, 상기 미세 구멍을 통과하여 플래튼(14)위를 통과하는 용지 위에 정착하게 된다.

잉크는, 분배몰딩(35) 및 프린트헤드(11)의 일부분을 형성하는 적층된 스택(laminated stack,36) 구조를 통하여 프린트 칩으로 전달된다. 잉크는, 잉크 카세트(37, 도26 및 도27 참조)로부터, 각각의 잉크호스(ink hose, 38)를 경유하여, 플라스틱 분배몰딩(35)의 위를 덮는 덮개를 형성하는 플라스틱 덕트 커버(duct cover, 39)와 일체로 몰딩된 각각의 잉크 유입포트(inlet port,34)로 중계된다. 상기 분배몰딩(35)은, 배열의 길이에 걸쳐서 연장되는 6개의 잉크덕트(ink duct, 40) 및 공기덕트(41)를 포함한다. 잉크는, 도7에 도시한 바와 같이, 상기 유입포트(34)로부터 각각의 교차유동 잉크채널(cross-flow ink channel,42)을 경유하여, 각각의 잉크덕트(40)로 운반된다. 여기서, 주목할 점은, 비록 6개의 덕트가 도시되어 있지만, 상기 덕트의 개수는 6개에 한정되지 않는다는 것이다. 6개의 덕트는, 4컬러 처리(CMYK)뿐만 아니라, 적외선 잉크, 및 고착액을 프린트할 수 있는 프린트에 적합하다.

공기는, 도6 내지 도8, 도20 및 도21을 참조하여 후술하는 바와 같이, 공기 유입포트(61)를 경유하여 공기덕트(41)로 전달되어, 각각의 프린트 칩(27)에 공급된다.

상기 분배몰딩(35)의 하부에 형성된, 길이방향으로 연장된 스택 홈(stack recess,45) 내에, 적층된 잉크 분배 스택(36)을 형성하는 다수의 적층된 층이 위치된다. 적층의 각 층들은 마이크로-몰딩 처리된 플라스틱 소재로 형성되는 것이 대표적이다. TAB 필름(28)은, 프린트헤드 PCB(21)의 하부로부터 분배몰딩(35)의 뒤쪽 둘레로 연장되어, 각각의 TAB 필름 홈(46, 도21참조) 내로 수용되는데, 다수의 TAB 필름 홈(46)은 적층된 스택(36)의 칩 하우징 층(chip housing layer, 47)을 따라 배치된다. 상기 TAB 필름은, 프린트 회로기판(21)으로부터, 적층구조에 의해 지지된 각각의 프린트 칩(27)에 전기적 신호를 중계한다.

분배몰딩, 적층된 스택(36), 및 관련 부품들이 도7 내지 도19에 잘 도시되어 있다.

도10은, 플라스틱 몰딩으로 형성되고, 상부 프린트헤드 커버(49)를 위쪽에 위치시키기 위한 다수의 위치결정 돌기(48)를 포함하는 분배몰딩커버(39)를 도시하고 있다.

도7에 도시한 바와 같이, 잉크 전달포트(50)는, 1개의 잉크덕트(39, 왼쪽에서 4번째)를 분배몰딩의 하부에 있는 6개의 하부 잉크덕트, 또는 중간덕트 (transitional duct,51) 중 1개에 밑으로 연결한다. 모든 잉크덕트(40)는, 각각의 중간덕트(51)와 소통하는 대응 전달포트(50)를 가진다. 중간덕트(51)는 서로 평행하지만, 잉크덕트(40)에 대해서는 예각으로 기울어져 있어, 후술하는 적층된 스택(36)의 제1층에 있는 잉크구멍들(ink holes)의 열(列)과 정렬된다.

제1층(52)은, 10개의 프린트 칩(27) 각각에 대하여 24개의 개별적인 잉크구멍(53)을 포함한다. 즉, 그러한 10개의 프린트 칩이 제공되는 경우, 제1층(52)은 240개의 잉크구멍(53)을 포함한다. 또한, 제1층(52)은, 그 세로방향의 에지(edge)를 따라 1줄의 공기구멍(air hole)(54)을 포함한다.

24개 잉크구멍(53)의 개개의 그룹은, 일반적으로 잉크구멍들의 열들이 정렬된 직사각형 배열로 형성된다. 4개 잉크구멍의 각각의 열은 중간덕트(51)를 따라 정렬되고, 각각의 프린트 칩과 평행하다.

제1층(52)의 하면(下面)은 하부 홈(55)을 포함한다. 각각의 홈(55)은 4개 구멍(53) 중 가장 중앙에 있는 2개 열(층(52)을 가로방향으로 가로지르는 방향에서 생각되는)의 잉크구멍 중 하나와 소통한다. 즉, 구멍(53a,도13 참조)은, 도 14에 나타내는 오른쪽 홈(55a)으로 잉크를 전달하는 반면, 구멍(53b)은 도 14에 나타내는 가장 왼쪽 하부 홈(55b)으로 잉크를 전달한다.

제2층(56)은 한 쌍의 슬롯(slots)(57)을 포함하며, 그 각각은 제1층의 하부 홈(55) 중 1개로부터 잉크를 받아들인다.

또한, 제2층(56)은, 제1층(52)의 외부에 있는 2세트의 잉크구멍(53)을 따라 정렬되는 잉크구멍(53)을 포함한다. 즉, 각각의 프린트 칩에 대하여 제1층(52)의 외부에 있는 16개의 잉크구멍(53)을 통과하는 잉크는, 제2층(56)에 관통된 대응하는 구멍(53)을 직접 통과한다.

제2층(56)의 하부에는, 그 내부에 가로방향으로 연장되는 많은 수의 채널(channel, 58)이 형성되어 있어, 잉크구멍(53c,53d)을 통해 중앙으로 통과하는 잉크를 중계한다. 이러한 채널들은, 적층의 제3층(60)을 통해 형성된 한 쌍의 슬롯(59)을 따라 정렬되도록 연장된다. 이 점에 있어서, 적층의 제3층(60)은 각각의 프린트 칩과 대응하는 4개의 슬롯(59)을 포함하며, 이는 제2층(56)에 형성된 한 쌍의 슬롯을 따라 정렬된 2개의 내부 슬롯과, 그 내부 슬롯들을 사이에 두는 외부 슬롯들로 되어 있다는 점이 주목되어져야 한다.

또한, 제3층(60)은, 제1층(52) 및 제2층(56) 내에 제공되는 대응하는 공기구멍 배열(54)를 따라 정렬된 공기구멍(54)의 1개 배열를 포함한다.

제3층(60)은, 각각의 프린트 칩과 대응하는 8개의 잔여 잉크구멍(53)만을 가진다. 이들 가장 바깥쪽의 구멍(53)은 제1층 및 제2층에 제공된 가장 바깥쪽 구멍(53)을 따라 정렬된다. 도9a 및 도9b에 나타낸 바와 같이, 제3층(60)은 그 하면에서 각각의 구멍(53)에 통하는, 가로방향으로 연장되는 채널(61)을 포함한다. 이들 채널(61)은, 대응하는 구멍(53)으로부터, 이 구멍을 따라 정렬된 슬롯(59)의 바로 바깥쪽 위치로 잉크를 전달한다.

도9a 및 도9b에 가장 잘 나타내어진 바와 같이, 적층된 스택(36)의 상부 3개층은 잉크(도9b에서 끊어진 해칭선으로 나타내어짐)를, 분배몰딩의 보다 넓게 간격이 형성된 잉크덕트(40)로부터, 각각의 프린트 칩(27)의 상면(上面)을 통해, 잉크통로(31)를 따라 정렬된 슬롯으로 향하게 한다.

적층된 스택을 위에서 바라본 도면인 도13에 나타내어진 바와 같이, 슬롯(57,59)은 사실 동일 선상에 간격이 형성된 별개의 슬롯 세그멘트들(slot segments)로 구성될 수 있다.

적층된 스택(36)의 제4층은, 각각의 프린트 칩(27)의 상부(上部)를 각각 수납하는 10개의 칩-슬롯(chip-slot, 65)으로 된 하나의 배열를 포함한다.

또한, 제5층과 마지막층(64)은 칩과 노즐 보호구의 조립체(43)를 수납하는 칩-슬롯(65)으로 된 하나의 배열를 포함한다.

탭 필름(TAB film)(28)은 제4층(62)과 제5층(64) 사이에 끼워져 있으며, 제4층(62)과 제5층(64) 중 하나 또는 모두에는 상기 탭 필름의 두께를 수용하기 위한 홈이 제공될 수 있다.

적층된 스택은 정밀 마이크로-몰딩, 즉 아세탈 타입(acetal type)의 소재로 사출되는 성형법에 의해 형성된다. 그것은, 탭 필름이 사전에 부착된 프린트 칩(27)의 배열를 수용하며, 전술한 커버몰딩(39)과 결합한다.

마이크로-몰딩의 하부에 있는 리브 세부(rib details)는, 함께 접착되는 경우, 탭 필름의 지지부로서 제공된다. 하나의 유연한 필름을 지지하기 위한 리브들의 피치(pitch) 사이에 충분한 구조적 강도가 있기 때문에, 상기 탭 필름은 프린트헤드 모듈의 하부 벽을 형성한다. 탭 필름의 에지(edge)들은 커버몰딩(39)의 하부 벽을 밀봉한다. 상기 칩은, 마이크로-몰딩의 길이에 달하는 100미크론 폭의 리브들 위에 접착되어, 프린트 노즐에 마지막 잉크 이송(feed)을 제공한다.

마이크로-몰딩의 설계를 통해, 프린트 칩들이 하나의 선 내에서 접합될 때, 그들의 물리적 겹침이 가능하게 된다. 프린트헤드 칩들이 이제 충분한 공차를 가진 연속 스트립(strip)을 형성하기 때문에, 그들은, 동일한 기능을 수행하기 위해 매우 빡빡한 공차의 몰딩 및 생소한 소재에 의존하는 경우보다, 거의 완벽한 프린트 패턴을 생산하도록 수치적으로 조정될 수 있다. 모듈들의 피치는 20.33mm가 전형적이다.

커버몰딩(39) 및 분배몰딩 뿐만 아니라 적층된 스택의 개개의 층들은 고착되거나, 다른 방식으로 함께 접착되어 씰링 유닛(sealing unit)을 제공한다. 잉크 통로는, 잉크가 잉크 통로에 있을 때, 그것을 표시하게 하는 접착식 투명 플라스틱 필름에 의해 밀봉될 수 있으므로, 점착성 필름의 상부가 접혀질 때 잉크통로는 완전히 막힐 수 있다. 그러면, 잉크 충전이 완료된다.

도9b와 도13에 나타낸 바와 같이, 적층된 스택(36)의 4개의 상층(52,56,60,62)은, 제4층(62)의 바닥면에 채널로서 형성된 공기통로(63)와 소통하는 정렬된 공기구멍(54)을 가진다. 이러한 통로들은, 프린터가 작동하는 동안 압축된 공기를 프린트 칩 표면과 노즐 보호구(43) 사이의 공간에 제공한다. 이 압축된 구역으로부터의 공기는 노즐 보호구 내의 미세 구멍(micro-apertures)(44)을 통과함으로써, 상기 구멍에서 어떠한 먼지나 불필요한 오염물질이 쌓이는 것이 방지된다. 이러한 압축 공기의 공급은, 프린터를 사용하지 않는 동안 노즐 표면 상에서 잉크가 마르는 것을 방지하기 위해 차단될 수 있으며, 상기 공기공급은, 도6 내지 도8, 도20 및 도 21에 나타낸 공기밸브 조립체에 의해 조절된다.

도6 내지 도8에 나타낸 바와 같이, 프린트헤드의 공기덕트(41) 내에, 그 기초부에 일련의 구멍(67)이 있는 채널로서 형성된 공기밸브 몰딩(air valve molding, 66)이 위치한다. 이러한 구멍들의 간격은, 공기덕트(41)(도6 참조)의 기초부에 형성된 공기통로(68)에 대응하며, 공기밸브 몰딩은 공기덕트 내에서 세로방향으로 이동이 가능하므로, 상기 구멍(67)이 통로(68)를 따라 정렬될 수 있게 되어, 압축된 공기를 적층된 스택을 통해 프린트 칩과 노즐 보호구 사이의 공동(cavity)으로 공급하거나, 또는 상기 정렬로부터 이탈되어 공기 공급을 차단하는 것을 가능하게 한다. 압축 스프링(69)은, 공기밸브 몰딩(66)의 바닥과 공기덕트(41)의 기초부를 상호 씰링 결합시켜서, 밸브가 폐쇄될 때 누출을 방지한다.

공기밸브 몰딩(66)은, 그 일단부로부터 연장되는 하나의 종동 캠(70)을 가지는데, 그것은 공기밸브캠(air valve cam) 표면(71)을 플래튼(14)의 단부 캡(cap, 74) 위에 결합시켜서, 다기능 플래튼(14)의 회전 위치에 따라 공기덕트(41) 내에서 세로방향으로 공기밸브 몰딩을 선택적으로 이동시키는 것으로, 다기능 플래튼(14)은 프린터의 작동상태에 따라 프린팅, 캐핑(capping) 및 블라팅(blotting) 위치 사이에서 회전될 수 있다. 이는, 도21 내지 도24를 참조하여 이하에 보다 상세히 기술될 것이다. 플래튼(14)이 프린팅 회전위치에 있을 때, 캠은 공기밸브를 개방위치에 유지시켜서 공기를 프린트 칩 표면에 공급한다. 반면에, 플래튼이 노즐 보호구의 미세 구멍을 막는 넌-프린팅(non-printing) 위치로 회전할 때, 캠은 공기밸브 몰딩을 밸브 폐쇄위치로 이동시킨다.

도21 내지 도24에 나타낸 바와 같이, 플래튼 부재(14)는, 베어링 몰딩(bearing molding, 18)에 장착된 회전축(73)에 의해 지지되고, 기어(79)(도3 참조)에 의해 회전될 수 있는 프린트헤드와 평행하게 연장된다. 상기 축에는, 각 단부에서 캠(76,77)을 가지는 오른쪽 단부 캡(74)과 왼쪽 단부 캡(75)이 제공된다.

플래튼 부재(14)는, 그 길이를 따라 연장되며 서로 120°만큼 분리된, 플래튼 표면(78), 캐핑부(capping portion, 80) 및 노출된 블라팅부(blotting portion, 81)를 가진다. 프린팅하는 동안, 플래튼 부재가 회전하여, 플래튼 표면(78)이 프린트헤드의 반대쪽에 위치함으로써, 플래튼 표면이 용지의 현재 프린트되고 있는 그 부분에 대한 지지부로서 작용하도록 한다. 프린터가 사용되지 않을 때, 플래튼 부재가 회전하여, 캐핑부(80)가 프린트헤드의 바닥면에 접촉하고, 미세 구멍(44)을 둘러싸는 장소를 밀봉하게 된다. 이에 따라, 플래튼(14)이 캐핑위치에 있을 때 공기밸브구조에 의해 공기밸브가 폐쇄되는 것과 더불어, 프린트 노즐 표면에서 밀폐된 대기가 유지된다. 이에 따라, 잉크 용매(일반적으로 "물")의 증발을 방지하게 함으로써, 프린트가 사용되지 않는 동안, 프린트 노즐 상의 잉크의 건조를 방지한다.

회전 플래튼 부재의 3번째 기능은, 프린터 시동시 또는 유지보수 작동시에 프린트 노즐의 저장실로부터 잉크를 받아들이는 잉크 블라터(ink blotter)로서이다. 상기 프린터 모드 동안, 플래튼 부재(14)는 회전하여, 노출된 블라팅부(81)가 노즐 보호구(43) 반대쪽의 잉크 방출통로에 위치하게 한다. 노출된 블라팅부(81)는 플래튼 부재(14) 내의 블라팅 소재로 된 몸체(83)의 노출된 일 부분이며, 노출된 부분(81) 상에 받아들여진 잉크는 플래튼 부재의 몸체 내로 빨아들여진다.

플래튼 부재의 보다 상세한 내용은 도23과 도24에 나타내어져 있다. 상기 플래튼 부재는 일반적으로 압출되거나 몰딩 성형된 중공의 플래튼 몸체(83)로 구성되며, 이 몸체는 플래튼 표면(78)을 형성하고 블라팅 소재의 성형 몸체(82)를 수납하며, 블라팅 소재의 성형 몸체(82) 중 일부는 플래튼 몸체 내의 세로방향 슬롯을 통해 돌출되어, 노출된 블라팅 표면(81)을 형성한다. 플래튼 몸체(83)의 편평부(plat portion)(84)는 캐핑부재(80)의 부착을 위한 기초부로서 기능하며, 이 캐핑부재(80)는 캐퍼 하우징(capper housing)(85), 캐퍼 씰링부재(86) 및 노즐 보호구(43)와의 접촉을 위한 폼(foam) 부재(87)로 구성된다.

도1에 나타낸 바와 같이, 각각의 베어링 몰딩(18)은 한 쌍의 수직 레일(101) 위에 올라타 있다. 즉, 캐핑 조립체는 4개의 수직 레일(101)에 장착되어, 이 조립체가 수직으로 이동될 수 있게 한다. 캐핑 조립체의 어느 단부든, 하부에 있는 스프링(102)은 상기 조립체를 상승된 위치로 치우치게 하여, 캠(76,77)을 스페이서 돌출부(100)와 접촉되게 한다.

프린트헤드(11)는, 사용되지 않을 때, 엘라스토머(또는, 그와 유사한 소재) 씰(elastomeric seal, 86)을 이용하는 전폭(全幅)의 캐핑 부재(80)에 의해 씌워진다. 플래튼 조립체(14)를 회전시키기 위해서, 메인 롤러(main roller) 구동모터가 역전된다. 이로 인해, 역전 기어가 플래튼 조립체의 단부 상에서 기어(79)와 접촉하게 되며, 그것이 120°만큼 분리된 3기능 위치 중 하나로 회전된다.

플래튼 단부 캡(74,75) 상의 캠(76,77)은 각각의 프린트헤드 스페이서(printhead spacer, 20) 상의 돌출부(100)와 서로 협력하여, 플래튼 부재의 회전 위치에 따라 플래튼 부재와 프린트헤드 사이의 간격을 조절한다. 이러한 식으로, 플래튼은, 플래튼 위치들 사이의 전환 중에 프린트헤드로부터 떨어지도록 이동하여 프린트헤드로부터 충분한 여유를 제공하며, 그 각각의 용지 지지, 캡핑 및 블라팅 기능을 위해 적절한 거리만큼 되돌아 오게 이동된다.

더욱이, 회전 플래튼용 캠 구조는, 플래튼(14)을 약간 회전시킴으로써, 플래튼 표면과 프린터 노즐 사이 거리의 미세한 조정을 위한 메카니즘을 제공한다. 이로 인해, 도25에 예시된 광학 용지 두께 센서에 의해 감지되는, 프린트되고 있는 용지나 다른 소재의 두께에 대응하여 노즐-플래튼 거리가 보상된다.

광학 용지 센서는, PCB(21)의 하면(下面)에 장착된 광학센서(88)와 분배몰딩으로부터 튀어나온 암(arm)(89) 상에 장착된 센서 플래그(flag) 구조를 포함한다. 상기 플래그 구조는, 비틀림 스프링(92)에 의해 치우친 축(91) 상에 장착된 센서 플래그 부재(90)를 구비한다. 용지가 이송 롤러에 들어갈 때, 플래그 부재의 가장 밑에 있는 부분은 용지에 접촉하여, 용지 두께에 따른 양만큼 스프링(92)의 치우침에 대항하여 회전한다. 광학센서는 플래그 부재의 이러한 이동을 감지하는 한편, PCB는, 플래튼(14)의 보상 회전으로 용지 표면과 노즐 사이의 거리가 최적화되도록 함으로써, 감지된 용지 두께에 대응한다.

도26과 도27은, 예시된 프린트헤드 조립체를 교체 가능한 잉크 카세트(93)에 부착한 것을 나타낸다. 6개의 다른 잉크는, 프린터 몸체 내부에 위치한 암(female) 잉크밸브(95)의 하나의 배열로부터 인도되는 호스(94)를 통해 프린트헤드에 공급된다. 6개로 구획된 잉크 블래더(ink bladder) 및 대응하는 수(male) 밸브 배열을 포함하는 교체 가능한 카세트(93)는 프린터로 삽입되어 밸브(95)에 결합된다. 또한, 상기 카세트는 공기유입구(96)와 공기필터(미도시)를 포함하며, 상기 잉크밸브 옆에 위치한 공기유입 커넥터(connector, 97)에 결합되어, 여과된 공기를 프린트헤드에 공급하는 공기펌프(98)에 다다른다. QA 칩은 상기 카세트 내에 포함된다. QA 칩은, 카세트가 PCB 상의 QA칩 커넥터(24)에 연결되도록 삽입될 때, 프린트 내에서 잉크밸브(95)와 공기유입 커넥터(96) 사이에 위치한 컨택트(contact)(99)와 결합한다.

첨부도면의 도28 내지 도34에, 인접하는 칩들(110)의 해당 부분이 모식적으로 도시되어 있다. 각각의 프린트 칩(110)은, 다수의 유닛 셀(Unit Cell)(114)을 포함하며, 그 각각은 1개의 노즐(115)과 1개의 액추에이터(116)를 포함한다. 본 명세서의 1페이지에 참조문헌으로서 편입된, 본 출원인이 함께 출원한 미국 특허인,

는 유닛 셀(114)에서 사용하기에 적합한 다양한 노즐과 액추에이터를 개시하고 있다. 각각의 액추에이터는 요구가 있는 즉시 작동되어, 노즐(115)로부터 방출된 잉크가, 화살표 P로 표시된 방향으로 프린트 칩(110)을 통과하는 프린트 매체상에 수용되도록 할 수 있다.

전형적으로, 10개의 그러한 프린트 칩(110)은, 프린트 장치의 페이지폭을 가로질러서 수용되었다. 예컨대, 도 12를 참조하면, 10개의 프린트 칩(27)이 도시되어 있으며, 도 12에 나타내어진 적층구조에 약간의 수정을 가하여, 도28 내지 도32의 인접하는 프린트 칩이 배열이 채용될 수 있었다.

다시 도28을 참조하면, 각각의 프린트 칩(110)은 단부 표면들(111)을 가지며, 그들 사이에는 경사진 부분(112)과 종방향으로 정렬된 부분(113)이 연속적으로 연장되어 있다. 112와 113부분은 단부 표면들(111)의 단부(端部)들 사이에서 프린트 칩들을 가로질러서 "지그-재그"모양을 구성한다. 그러나, 다른 형태(profile)도 제공될 수 있을 것이다.

만일, 도28에서 프린트 칩들(110)의 결합부를 자세히 조사하면, 각각의 경사진 부분(112)을 가로질러서, 어떠한 노즐도 제공되지 않는 노즐들(115)의 정상 간격 사이의 갭(gap, G)이 있음을 볼 수 있다. 그러나, 인접하는 프린트 칩들의 확대 부분을 나타내는 도33을 조사하면, 동일 컬러의 잉크용 노즐들 사이에, 하나의 칩(110)으로부터 다음 칩으로의 천이부(transition)를 가로질러서 페이지폭 방향으로 연속적인 동일 간격(d)이 유지되고 있음을 볼 수 있다. 이 점에 있어서, 주목되어야 할 것은, 도29, 도31 및 도33에서 각각의 노즐들(115)에 제공된 기호 무늬는, 특정한 노즐들이 특정한 컬러의 잉크를 방출하게 되어 있음을 표시하기 위해 의도된다는 것이다. 예컨대, 도33에서 번호 1, 2, 3 및 4로 표시된 열은 모두 동일한 컬러의 잉크를 방출한다. 인접하는 칩들(110) 사이의 천이부에서 페이지 길이방향으로 어떤 불연속이 있어도, 프린터 드라이버 소프트웨어는 이를 조정할 수 있다.

많은 수(예컨대, 10)의 프린트 칩들(110)을 포함하는 페이지폭 프린트헤드는, 도29와 도30에 도시된 바와 같이 칩들을 서로를 향해 이동시킴으로써 조립될 수 있다. 도31과 도32에 도시된 바와 같이, 일단 경사진 부분들(112)이 맞닿으면, 그러한 인접하는 표면들 사이의 대략 15㎛의 미끄럼 운동으로 인해, 종방향으로 정렬된 부분(113)이 서로 접촉하게 될 것이다. 이 시점에서, 인접하는 칩들(110) 사이의 천이부를 가로질러서 페이지폭 방향의 노즐들(115) 사이 간격(d)이 유지된다. 예컨대, 2열과 3열 노즐 사이의 간격은, 프린터 소프트웨어가 작동하도록 설계된 값으로도 세팅된다.

도34에 S로 모식적으로 표시된 스프링력은 모든 인접하는 프린트 칩들(110)을 가로질러서 압착상태를 유지시킨다. 즉, 프린트헤드의 페이지폭을 가로질러서 10개의 그러한 칩들이 제공되는 경우, 프린트헤드의 일단부 또는 양단부에서 하중 스프링이 프린트 칩들의 배열을 바로 통하여 힘 S를 유지하고, 이에 따라 일정한 힘이 프린트헤드를 가로질러서 확실히 유지될 것이다. 이는, 대기나 작동온도가 변함에 따라 칩들의 전체 열(列)이 함께 팽창 및 축소하도록 되기 때문에 유리하다. 프린트 칩들은 플라스틱과 실리콘 부품들을 모두 포함하기 때문에, 이 2개 소재의 가변성 열팽창율을 수용하기 위한, 어떤 특정의 복잡한 설계에 대한 고려가 주어질 필요는 없다. 대신, 프린트 칩들(110)의 전체 열은 다소 팽창 및 축소될 수 있고, 이에 따라 프린트 품질에 작고 경미한 변화만을 야기한다.

Claims (10)

1. 잉크젯 프린터(ink jet printer)의 프린트헤드(printhead)에서 인접하는 프린트 칩들을 1개 배열로 조립하기 위한 프린트 칩으로서, 상기 프린트 칩(print chip)이, 복수 열(列)의 유닛 셀들(unit cells)을 포함하고, 각각의 유닛 셀이 하나의 잉크 방출노즐을 가지며, 상기 프린트 칩이 상기 배열의 또 다른 프린트 칩과 인접하기 위한 단부(端部) 표면을 갖는 구조로 된 프린트 칩에 있어서,

   상기 프린트 칩의 단부 표면이 상기 또 다른 프린트 칩의 대응하는 단부 표면과 상호 작용하여 사용시 상기 프린트 칩과 상기 또 다른 프린트 칩의 잉크 방출노즐들 사이에 바람직한 위치관계를 확실히 유지시키도록, 상기 단부 표면들의 형상이, 지그-재그 형태(zig-zag formation)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 칩.
2. 제1항에 있어서,

   각각의 열의 유닛 셀들은, 잉크 방출노즐이 상기 열을 따라 균등하게 간격이 형성되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 프린트 칩.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   12개 열의 유닛 셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 칩.
5. 제4항에 있어서,

   상기 12개 열의 유닛 셀들은 6쌍의 열들로 구성되고, 각각의 쌍은 1개 컬러의 잉크를 프린트하는 것을 특징으로 하는 프린트 칩.
6. 삭제
7. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   1개 프린트 칩에서 1개 컬러에 쓰이는 한쌍의 유닛 셀의 열(列)은, 다른 컬러를 프린트하는 이웃하는 프린트 칩의 한쌍의 유닛 셀의 열과 종방향으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트 칩.
8. 제1항에 있어서,

   프린트 칩들의 인접하는 단부 표면들을 가로지르는 가장 끝에 있는 노즐들 사이의 치수(dimension)는, 프린트 칩들중 하나의 임의의 열을 따르는 노즐들 사이 치수의 2배에 상당하는 것을 특징으로 하는 프린트 칩.
9. 제1항에 있어서,

   상기 지그-재그 형태는, 연속적인 경사진 부분들과, 그들 사이에 위치하는 연속적인 종방향으로 정렬된 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 칩.
10. 제1항에 있어서,

    상기 배열을 통해 프린트 칩들의 단부 표면들이 맞닿은 상태로 남아 있도록 하는 힘을 유지하기 위해, 프린트 칩들의 배열의 일단부나 양단부에 편향 수단(biasing means)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프린트 칩.