KR100552795B1

KR100552795B1 - 펜을 위한 프린트헤드

Info

Publication number: KR100552795B1
Application number: KR1020037005540A
Authority: KR
Inventors: 키아 실버브룩
Original assignee: 실버브룩 리서치 피티와이 리미티드
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2006-02-20
Also published as: ATE439239T1; EP1252023A1; US7093923B2; JP3955528B2; EP1252023B1; DE60035809T2; IL155462A0; US7125098B2; EP1409255B1; CN1222418C; EP1409255A4; US20050265770A1; EP1252023A4; US20030117456A1; ATE368574T1; US7188930B2; KR20030053519A; US20050078148A1; WO2002034531A1; DE60035809D1

Abstract

본 발명은 다수의 잉크 분사 도구(1320)와 중앙 축을 가지며 상기 잉크 분사도구(1320)가 일련의 그룹으로 배열되고 각 그룹이 평행하지 않게 연장되는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드(1120)를 개시한다.

Description

펜을 위한 프린트헤드{PRINTHEAD FOR PEN}

본 발명은 쓰기 또는 그리기 도구와 같이 표면상에 마킹을 하기 위한 도구에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 컬러, 선 두께, 스타일과 같이 선택 가능한 속성을 이용하여 마킹을 할 수 있는 도구에 관한 것이다. 마킹은 잉크나 토너와 같은 물질을 증착하거나 열 또는 정전기적 수단을 이용하여 표면 자체를 변화시킴으로써 할 수 있다.

[함께 계류 중인 출원]

본 발명과 관련된 방법, 시스템 및 기구들이 다음과 같은 현재 계류 중인 출원에 개시되어 있으며 이 출원들은 본 발명과 동시에 본 발명의 출원인 또는 그 양수인에 의해 출원된 것이다:

PCT/AU00/01273, PCT/AU00/01279, PCT/AU00/01288, PCT/AU00/01282, PCT/AU00/01276, PCT/AU00/01280, PCT/AU00/01274, PCT/AU00/01289, PCT/AU00/01275, PCT/AU00/01277, PCT/AU00/01286, PCT/AU00/01281, PCT/AU00/01278, PCT/AU00/01287, PCT/AU00/01285, PCT/AU00/01284

및 PCT/AU00/01283.

이러한 본 발명과 함께 계류 중인 출원에 개시된 내용은 본 명세서에 상호 참조로 통합되어 있다.

본 발명과 관련된 방법, 시스템 및 기구들이 다음과 같은 현재 계류 중인 출원에 개시되어 있으며 이 출원들은 2000년 9월 15일에 본 발명의 출원인 또는 그 양수인에 의해 출원된 것이다:

PCT/AU00/01108, PCT/AU00/01110 및 PCT/AU00/01111.

본 발명과 관련된 방법, 시스템 및 기구들이 다음과 같은 현재 계류 중인 출원에 개시되어 있으며 이 출원들은 2000년 6월 30일에 본 발명의 출원인 또는 그 양수인에 의해 출원된 것이다:

PCT/AU00/00762, PCT/AU00/00763, PCT/AU00/00761, PCT/AU00/00760, PCT/AU00/00759, PCT/AU00/00758, PCT/AU00/00764, PCT/AU00/00765, PCT/AU00/00766, PCT/AU00/00767, PCT/AU00/00768, PCT/AU00/00773, PCT/AU00/00774, PCT/AU00/00775, PCT/AU00/00776, PCT/AU00/00777, PCT/AU00/00770, PCT/AU00/00769, PCT/AU00/00771, PCT/AU00/00772, PCT/AU00/00754, PCT/AU00/00755, PCT/AU00/00756 및 PCT/AU00/00757.

본 발명과 관련된 방법, 시스템 및 기구들이 다음과 같은 현재 계류 중인 출원에 개시되어 있으며 이 출원들은 2000년 5월 24일에 본 발명의 출원인 또는 그 양수인에 의해 출원된 것이다:

PCT/AU00/00518, PCT/AU00/00519, PCT/AU00/00520, PCT/AU00/00521, PCT/AU00/00522, PCT/AU00/00523, PCT/AU00/00524, PCT/AU00/00525, PCT/AU00/00526, PCT/AU00/00527, PCT/AU00/00528, PCT/AU00/00529, PCT/AU00/00530, PCT/AU00/00531, PCT/AU00/00532, PCT/AU00/00533, PCT/AU00/00534, PCT/AU00/00535, PCT/AU00/00536, PCT/AU00/00537, PCT/AU00/00538, PCT/AU00/00539, PCT/AU00/00540, PCT/AU00/00541, PCT/AU00/00542, PCT/AU00/00543, PCT/AU00/00544, PCT/AU00/00545, PCT/AU00/00547, PCT/AU00/00546, PCT/AU00/00554, PCT/AU00/00556, PCT/AU00/00557, PCT/AU00/00558, PCT/AU00/00559, PCT/AU00/00560, PCT/AU00/00561, PCT/AU00/00562, PCT/AU00/00563, PCT/AU00/00564, PCT/AU00/00565, PCT/AU00/00566, PCT/AU00/00567, PCT/AU00/00568, PCT/AU00/00569, PCT/AU00/00570, PCT/AU00/00571, PCT/AU00/00572, PCT/AU00/00573, PCT/AU00/00574, PCT/AU00/00575, PCT/AU00/00576, PCT/AU00/00577, PCT/AU00/00578, PCT/AU00/00579, PCT/AU00/00581, PCT/AU00/00580, PCT/AU00/00582, PCT/AU00/00587, PCT/AU00/00588, PCT/AU00/00589, PCT/AU00/00583, PCT/AU00/00593, PCT/AU00/00590, PCT/AU00/00591, PCT/AU00/00592, PCT/AU00/00594, PCT/AU00/00595, PCT/AU00/00596, PCT/AU00/00597, PCT/AU00/00598, PCT/AU00/00516, PCT/AU00/00517 및 PCT/AU00/00511.

현재의 펜이나 연필과 같은 그리기 또는 쓰기 도구는 이 도구들이 표현하는 마킹의 속성과 관련하여 볼 때 상대적으로 정적인 도구라고 할 수 있다. 연필이나 펜 또는 만년필과 같은 도구는 하나의 마킹 포인트를 이용하여 흑연이나 잉크를 표면에 증착시킨다. 이러한 펜의 마킹 포인트는 교체에 의해서만 변화될 수 있고 이러한 펜에 의한 마킹의 속성의 변화는 사용자가 도구의 각도에 변화를 주거나 도구의 운동방향 또는 표면에 가하는 힘을 변화시킴으로써 가능하다. 일부 볼펜의 경우에는 복수의 별개 카트리지를 사용하는 것이 가능하지만 이러한 기능은 단순히 사용자가 여러가지 색깔 중 하나를 고를 수 있게 해 줄 뿐이다. 각 색깔은 별개의 카트리지에 의해 제공되기 때문에 실제로 표현 가능한 색깔의 수에 제한이 있게 된다.

[발명의 요약]

좀더 효율성 있는 쓰기 및 마킹 도구를 제공하기 위하여 본 발명은 넓은 의미의 형태에 있어서는 종래의 펜이나 연필의 펜촉이나 포인트에 대한 대체로서 잉크젯 형태의 프린트헤드를 포함하는 펜 또는 이 펜에 쓰이는 카트리지를 제공한다. 잉크젯 형태의 프린트헤드를 제공함으로써 종래의 펜이나 연필에 비해 마킹의 속성을 훨씬 다양하고 쉽게 변화시킬 수 있다.

본 발명은 또한 넓은 의미의 형태에 있어서 마킹 도구를 포함하고 표면상에 가시적 경로를 마킹할 수 있으며 상기 마킹 도구는 경로의 최소한 하나의 속성을 변화시키도록 전자적으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 펜을 제공하며 상기 펜은 사용자가 최소한 하나의 속성을 변화시킬 수 있는 사용자 인터페이스를 포함한다.

마킹 도구는 펜과 일체형이거나 사용자가 교체가능한 카트리지 형태의 부품일 수 있다.

따라서 본 발명은 넓은 의미의 형태에 있어서 마킹 도구를 포함하고 표면상에 가시적 경로를 마킹할 수 있으며 상기 마킹 도구는 경로의 최소한 하나의 속성을 변화시키도록 전자적으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 펜을 위한 카트리지를 제공한다.

상기 펜 또는 카트리지는 마킹하지 않는 첨필(stylus nib)을 포함할 수 있다. 상기 첨필(stylus nib)은 바람직하게는 카트리지 몸체 또는 펜에 대한 제1축 방향으로 움직일 수 있다. 아니면 상기 첨필(stylus nib)은 고정되어 있을 수도 있다. 상기 첨필(stylus nib)과 마킹 도구는 모두 사용자가 교체할 수 있는 카트리지의 부품인 것이 바람직하지만 첨필(stylus nib)이 펜의 부품이거나 마킹 도구가 교체가능한 카트리지의 부품일 수도 있다.

카트리지 몸체에 대한 첨필(stylus nib)의 상대적 위치를 감지하는 위치 센서, 또는 첨필(stylus nib)에 가해지는 힘을 감지하는 압력 센서가 각자 또는 같이 제공될 수 있다. 센서가 감지하는 정보는 단순히 마킹 도구를 켜고 끄는 데 사용되거나, 증착되는 경로의 속성을 제어하는 데 사용될 수도 있다.

온/오프(on/off) 스위치는 첨필의 움직임이 소정 이상의 양임을 감지하거나 첨필에 가해지는 압력이 소정의 힘 이상인 경우 카트리지를 온 상태로 전환한다.

상기 마킹 도구는 열린 상태와 닫힌 상태 사이에서 움직일 수 있는 마개 도구를 포함하는 것이 바람직하며, 열린 상태에서는 프린트헤드가 표면에 잉크를 증착할 수 있으며 닫힌 상태에서는 상기 마개 도구에 의해 프린트헤드가 잉크를 증착하는 것을 차단한다.

바람직한 형태의 마개 도구는 열린 상태와 닫힌 상태 사이에서 축을 중심으로 회전할 수 있는 것을 특징으로 하며, 이러한 동작은 첨필의 움직임에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서는 첨필이 제1축을 따라 움직일 수 있으며 상기 제1축은 축과 0 또는 90도 이외의 각도로 확장된 슬롯 또는 홈을 포함한다. 마개 도구는 마킹 도구의 정면에 열린 위치와 닫힌 위치 사이에서 제1축과 평행한 제2축 주위로 회전가능하게 장착된다. 상기 마개 도구는 슬롯 또는 홈에 삽입되는 팔(arm) 도구를 포함하며 이에 의해 첨필이 제1축을 따라 움직일 때 마개 도구가 열린 상태와 닫힌 상태 사이에서 움직이게 된다.

카트리지 또는 펜은 최소한은 마킹 도구를 위해 바람직하게는 사용자 인터페이스를 위한 전원을 포함할 수 있다. 전원은 일회용 또는 충전용 전지일 수 있다.

카트리지가 제공될 때, 이 카트리지는 최소한 하나의 속성을 변화시키기 위한 최소한 하나의 제어신호를 펜으로부터 수신하기 위한 전기적 입력장치를 포함하는 것이 바람직하다.

마킹 도구는 표면에 직접 작용할 수도 있고 전달 도구가 제공되어 마킹 도구가 그 위에 장착될 수도 있다.

카트리지가 제공되는 경우, 상기 카트리지는 변동가능한 속성 또는 속성들과 관련된 적어도 하나의 데이터를 저장하는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.

마킹 도구는 잉크 분사형 프린트헤드인 것이 바람직하나 다른 도구도 사용가능하다.

또 다른 실시예에서 본 발명은 마킹 도구를 포함하며 표면상에 가시적인 경로를 마킹할 수 있는 펜을 제공하며, 상기 마킹 도구는 경로의 최소한 하나의 속성을 변화시키도록 전자적으로 제어 가능하고 상기 펜은 사용자가 최소한 하나의 속성을 변화시킬 수 있는 사용자 인터페이스를 포함하며, 또한 이미지나 컬러 또는 둘 모두를 감지할 수 있는 최소한 하나의 센서 도구를 포함한다.

감지된 이미지 또는 컬러를 바탕으로 최소한 하나의 속성을 변화시킬 수 있다.

펜은 바람직하게는 최소한 하나의 사용자 정의 속성 집합을 저장할 수 있는 메모리를 포함하며 상기 사용자 정의 속성 집합은 센서 도구에 의해 감지된 이미지 또는 컬러로부터 추출된 속성을 포함할 수 있다.

센서 도구(들) 중 하나는 속성과 관련한 부호화된 데이터를 포함하는 이미지를 감지할 수 있다.

센서 도구는 마킹 도구 근처에 위치하거나 또는 펜의 한 끝에 위치하고 다른 한 끝에는 마킹 도구가 위치할 수 있다.

센서 도구는 상기 도구를 표면에 누름으로써 동작되는 것이 바람직하다.

사용자 인터페이스는 최소한 하나의 슬라이드 또는 최소한 하나의 제어 버튼, 또는 최소한 하나의 슬라이드와 최소한 하나의 제어 버튼을 포함할 수 있다.

사용자 인터페이스는 최소한 하나의 속성의 저장된 집합을 통해 순환적으로 동작 가능하다.

본 발명은 또한 마킹도구를 포함하고 표면상에 가시적 경로를 마킹할 수 있는 펜을 제공하며, 상기 마킹 도구는 경로의 최소한 속성 중 하나 이상을 변화시키도록 전자적으로 제어 가능하고, 상기 펜은 사용자가 최소한 하나의 속성을 변화시킬 수 있는 사용자 인터페이스를 포함하며, 또한 부호화된 데이터를 포함하는 이미지를 감지할 수 있는 최소한 하나의 센서 도구를 포함한다.

펜은 부호화된 데이터를 해독하고 이 해독된 데이터에 반응하여 최소한 하나의 속성을 변화시키기 위한 해독기를 포함하는 것이 바람직하다.

펜은 또한 외부 제어원으로부터의 명령을 수신하기 위한 수신장치를 포함하며 상기 수신된 명령에 의해 최소한 하나의 속성이 변화하게 된다.

펜은 속성 변수의 다른 집합들을 저장하기 위한 메모리를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 메모리는 최소한 하나의 속성을 가지는 최소한 하나의 사용자 정의 집합을 저장한다.

펜은 바람직하게는 감지된 이미지 데이터, 부호화된 데이터 또는 해독된 데이터를 외부 제어원에 보내기 위한 전송기를 포함한다.

펜은 바람직하게는 감지된 이미지 데이터, 부호화된 데이터 또는 해독된 데 이터와 함께 감지된 이미지의 위치에서 경로의 최소한 하나의 속성값 또는 다수의 속성값들을 외부 제어원에 보낸다.

펜은 위치 센서 도구 또는 동작 센서 도구 또는 이들 둘다를 포함할 수 있으며 최소한 하나의 속성은 펜의 상대적 위치나 펜의 상대 속도, 또는 이들 둘다에 의존한다.

펜의 위치나 속도는 이미지의 감지된 위치로부터 판정될 수 있으며 또는 감지된 이미지의 부호화된 데이터로부터도 판정될 수 있다.

본 발명은 또한, 넓은 의미의 한 형태에 있어서, 다수의 잉크 흡입구를 형성하는 잉크 흡입구 구조물 및, 상기 잉크 흡입구 구조물상에 배치되어, 잉크를 수용하기 위해 잉크 흡입구와 유체적으로 연통하는 다수의 초소형 전자기계 잉크 분사 도구를 포함하며, 상기 잉크 분사 도구는, 그룹(group)으로 배치되며, 각 그룹이 상기 프린트헤드의 중앙 영역으로부터 거의 방사형으로 확장되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드를 제공한다.

삭제

한 세트(set)의 잉크 분사 도구들은 공통된 잉크 공급장치에 연결될 수 있다. 바람직하게는 각 세트는 한 그룹 이상의 잉크 분사 도구들을 포함하며 더욱 바람직하게는 각 세트는 다른 세트에 대하여 상이한 잉크 공급장치를 가진다. 하나의 그룹의 잉크 분사 도구들은 바람직하게는 같은 세트의 부분이며 인접한 그룹들은 다른 세트에 속한다.

다른 세트들의 그룹들은 반복적인 패턴으로 배열되는 것이 바람직하다.

4개의 세트와 12개의 그룹이 있는 것이 바람직하다.

바람직하게는 각 잉크 분사 도구의 그룹은 같은 갤러리(gallery)로부터 잉크를 공급받으며 모든 갤러리들은 프린트헤드에서 첫번째 레벨에 위치위치하고, 한 세트의 잉크 분사 도구들에 대한 갤러리가 두번째 레벨에서 최소한 하나의 상호 연결 통로에 의해 부분적으로 상호 연결되며, 각 세트의 상호 연결 통로들은 최소한 하나의 다른 세트의 갤러리 밑을 통과한다.

프린트헤드는 고체물질의 제1 레이어, 제1 레이어 위에 위치된 잉크 분사 도구 레이어 및 제1 레이어 아래에 위치된 고체물질의 제2 레이어를 포함하는 것이 바람직하다.

갤러리들은 바람직하게는 제1 레이어의 두께를 따라 연장된 슬롯(slot)이고 상호 연결 통로는 제2 레이어의 두께를 따라 일부부만 연장되어 있다.

제2 레이어는 갤러리들을 상호 연결 통로와 연결하는 연결 통로들을 포함하며 이 연결 통로는 제2 레이어의 두께를 따라 연장된다.

제1 및 제2 레이어와 잉크 분사 도구 레이어는 분리된 레이어들이거나 통합된 도구의 부분이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜의 사시도이다.

도2는 도1에 도시된 펜의 평면도이다.

도3은 도1에 도시된 펜의 측면도이다.

도4는 도1에 도시된 펜의 정면도이다.

도5는 도1에 도시된 펜에 사용된 카트리지 조립체의 사시도이다.

도6은 도5에 도시된 카트리지 조립체의 분해사시도이다.

도7은 여러 방향의 종이 위에서의 도1에 도시된 펜의 펜촉 부분의 측면도이 다.

도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펜에 사용된 카트리지 조립체의 분해사시도이다.

도9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 펜의 분해사시도이다.

도10은 도9에 도시된 펜의 축방향으로의 단면도이다.

도11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 펜의 사시도이다.

도12는 도11에 도시된 펜의 분해사시도이다.

도13은 도11에 도시된 펜의 분분의 분해사시도이다.

도14는 도5, 도6 및 도8에 도시된 카트리지 조립체의 부분의 제1분해사시도이다.

도15는 도5, 도6 및 도8에 도시된 카트리지 조립체의 부분의 제2분해사시도이다.

도16은 도5, 도6 및 도8에 도시된 카트리지 조립체에 사용되는 프린트헤드의 평면도이다.

도17은 도16에 도시된 프린트헤드의 열린 상태에서의 위에서 본 사시도이다.

도18은 도16에 도시된 프린트헤드의 닫힌 상태에서의 위에서 본 사시도이다

도19는 도16에 도시된 프린트헤드의 열린 상태에서의 위에서 본 사시단면도이다.

도20은 도16에 도시된 프린트헤드의 열린 상태에서의 아래에서 본 사시도이다.

도20a는 도16에 도시된 프린트헤드의 열린 상태에서의 아래에서 본 평면도이다.

도21은 도16에 도시된 프린트헤드의 열린 상태에서의 위에서 본 분해사시도이다.

도22는 도16에 도시된 프린트헤드의 MEMS 잉크젯 레이어의 위에서 본 사시도이다.

도23은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 펜의 사시도이다.

도24는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 펜의 사시도이다.

도25는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 펜의 사시도이다.

도26은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 펜의 사시도이다.

도27은 본 발명의 여러 실시예에 사용하기 위한 컬러 카드를 도시한 것이다.

도28은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 마개가 열린 펜의 사시도이다.

도29는 도28에 도시된 펜의 마개가 닫힌 상태의 사시도이다.

도30은 도29에 도시된 펜의 분해사시도이다.

도31은 도29에 도시된 펜의 부분의 분해사시도이다.

도32는 도29에 도시된 펜의 다른 분해사시도이다.

도33은 도29에 도시된 펜의 부분의 다른 분해사시도이다.

도34는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 펜의 사시도이다.

[바람직한 실시예 및 다른 실시예에 대한 상세한 설명]

주: Memjet은 호주 실버브룩 사(Silverbrook Research Pty Ltd)의 상표이다.

[기본적인 펜과 카트리지의 구성]

도1 내지 도6은 발명의 제1 실시예에 따른 펜(1110)을 도시하고 있다. 펜은 일반적으로 튜브형의 펜 몸체(1112)를 가지고 그 안에 교체 가능한 카트리지 조립체(1114)가 위치한다. 카트리지 조립체(1114)는 잉크공급 카트리지(1116), 첨필(stylus nib)(1118) 및 프린트헤드(1120)를 포함하며, 상기 카트리지 조립체는 잉크공급 카트리지(1116)가 소모되거나 첨필(1118) 또는 프린트헤드(1120)가 손상되면 제거되고 펜 몸체 안에 새로운 카트리지 조립체를 장착할 수 있도록 설계된다. 그러나 펜은 카트리지 조립체와 펜 몸체가 일체로 되거나 사용자가 분리할 수 없도록 제조하여 일회용품으로 사용될 수도 있다.

잉크공급 카트리지(1116)는 일단이 제1단 마개(1124)로 닫혀지고 다른 일단이 제2단 마개(1126)로 닫혀지는 속이 빈 긴 튜브(1122)로 구성된다. 튜브(1122)는 열플라스틱 물질로 만들어 지는 것이 바람직하나 다른 물질도 무방하다. 플라스틱 물질로 만들어 지는 경우, 튜브는 길이 방향으로 일정한 단면적을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다. 그러나 튜브는 사출 성형에 의해 제조될 수도 있다. 튜브가 금속으로 만들어 지는 경우에도 사출 성형이 가능하다, 튜브(1122)는 튜브의 내부를 네 개의 별개 챔버(1130,1132,1134, 1136)으로 분할하는 다수의 리브(1128)를 가진다. 이 리브들은 단단한 성질을 가진다. 챔버들은 잉크로 채워진다. 간단한 경우에는 챔버들이 같은 잉크로 채워진다. 다른 경우에는, 각 챔버에 다른 잉크가 채워질 수 있다. 네 개의 컬러와 적절한 프린트헤드를 사용하여 청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑(Yellow), 검정(Black)의 사색(CMYK) 조합을 통해 의도하는 컬러를 거의 모두 만들어 내는 것이 가능하다.

한 챔버(1130)는 튜브 부피의 절반 정도를 차지하며 다른 세 개의 챔버는 각각 튜브 부피의 육분의 일 정도를 차지한다. 사색(CMYK) 프린팅 도구에서는 검정 잉크가 다른 잉크보다 많이 소비되므로 검정 컬러가 챔버(1130)에 저장될 것이며 나머지 세 개의 색이 세 개의 챔버(1132, 1134, 1136)에 저장된다. 챔버의 개수와 상대적인 부피는 필요에 따라 변화시킬 수 있을 것이다. 일부 데스크탑 잉크젯 프린터는 검정 외에 여섯 개의 컬러를 사용하며 이 경우에는 튜브가 일곱 개의 챔버로 구성될 수 있을 것이다. 각 컬러에 해당하는 챔버는 같은 부피를 가질 필요는 없으며 검정 잉크 챔버(검정 색이 사용되는 경우)가 반드시 사용 가능한 부피의 절반을 차지할 필요도 없다. 더 많은 컬러가 사용될수록 검정 잉크가 사용되는 비율이 작아지므로 검정 잉크 챔버의 상대적인 부피도 변화할 수 있다. 마찬가지로, 컬러 잉크가 같은 양으로 공급된다고 하여도 예컨데 자홍색 저장용 챔버가 다른 챔버보다 크다고 해서 문제될 것은 없을 것이다.

제1단 마개(1124)는 각 챔버의 끝을 실질적으로 밀봉할 수 있도록 형태를 갖는다. 제1단 마개(1124)는 작은 공기 흡입구(1140)를 포함하며 잉크가 소모됨에 따라 이를 통해 챔버 내로 공기가 흡입될 수 있게 한다. 잉크가 증발에 의해 마르는 것을 방지하기 위하여(사용되는 잉크는 대부분 수성잉크이다), 도시되지는 않았지만, 움직일 수 있는 밀봉기가 제1단 마개(1124)와 잉크 사이에 제공된다. 잉크가 소모됨에 따라 밀봉기는 각 챔버로 따라 움직인다.

제2단 마개(1126) 또한 각 챔버의 끝을 실질적으로 밀봉할 수 있도록 형태를 가지고, 상기 마개에는 챔버와 프린트헤드(1120)를 연통시키며 상기 마개(1126)의 자유단에 결합되는 통로(1178)가 제공된다(도15 참조). 프린트헤드는 바람직하게는 잉크젯 형태의 프린트헤드이며, 더욱 바람직하게는 초소형 전자기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system)에 기반한 잉크젯 프린트헤드이다. MEMS 기반의 잉크젯은 잉크를 가열하는 방식이 아닌, 현재 대부분의 잉크젯 형태의 프린터가 취하는 방식으로 기계적 구동기에 의해 잉크를 분사한다. 이러한 방식으로 MEMS 기반의 잉크젯은 다른 프린트에 비해 적은 전력 소모를 보이며 따라서 사용 가능한 전원이 제한되는 휴대용 도구에 유용하게 쓰일 수 있다. MEMS 잉크젯도구와 제조 방법을 더 잘 이해하기 위해서 본 출원인의 이전 미국 출원(Docket No. IJ052US) 을 참조할 수 있으며 그 내용은 본 명세서에 참조로서 통합되어 있다.

프린트헤드는 제2단 마개(1126)에 결합되나 제어 및 전원 연결부를 가지는 유연성있는 인쇄회로기판(PCB)(1144) 위에 장착된다.

첨필(1118)은 제2단 마개(1126)에 장착되어 미세한 축운동이 가능하다. 첨필(1118)의 축운동은 첨필의 안쪽 단으로부터 측면 방향 및 축 방향으로 연장되어 슬롯(1184)에 닿는 통합된 암(1148)에 의해 제어된다(도15 참조). 사용시에 첨필을 표면에 대해 누르게 되면 암(1148)이 구부러지면서 첨필이 후퇴하도록 작용한다. 첨필은 바람직하게는 열 플라스틱 물질을, 더욱 바람직하게는 아세틸을 사출성형하여 제조된다. 이 운동은 최대 0.5mm 이고 사용자에게 피드백을 제공한다. 또한, 첨필의 유연성은 표면의 다소 거칠음을 극복할 수 있을 것이다. 필요한 경우에는, 첨필이 고정되고 실질적인 운동이 허용되지 않을 수도 있다.

제1단 마개(1124)는 소형 버튼 또는 실린더 형 배터리(1138)를 수용할 수 있는 형태를 지닌다. 배터리는 단순히 단 마개의 끝에 위치할 수도 있고 단 마개의 옆 쪽으로 챔버에 삽입될 수도 있다. 배터리를 챔버에 위치시키게 되면 버튼과 실린더 형 배터리의 양 터미널이 챔버의 전기적 연결 장치에 의해 쉽게 연결될 수 있다. 배터리가 단순히 단 마개의 끝에 위치하게 하면 한 쪽 터미널과 연결이 쉽게 된다. 배터리(1138)의 일단 또는 양단을 PCB(1144)와 연결하기 위한 한 개 또는 두 개의 전선 또는 다른 전기적 경로(1139)가 제공된다.

첨필 마개(1152)는 제2단 마개(1126), 프린트헤드(1120), PCB(1144) 및 첨필(1118)의 상부로 연장되며, 상기 마개에는 첨필(1118)의 자유단(1156)이 돌출할 수 있도록 개구부(1154)가 제공된다. 개구부(1154)는 타원형의 형태를 가지며 프린트헤드(1120)가 이 개구부를 통해 첨필 아래로 잉크를 내보내게 된다.

카트리지 조립체(1114)는 펜 몸체(1112)에 위치하며 첨필 마개(1152)상에 일체로 형성되는 하나 또는 그 이상의 탄력성 있는 고정 스냅 암(1158)에 의해 제 자리에 고정된다. 배터리(1138)가 단 마개에 고정되게 장착되어 그 양단이 PCB(1144)와 전기적으로 연결되는 경우에는 카트리지 조립체가 펜 몸체(1112)에 다르게 고정될 필요가 없다. 하나의 터미널만이 상기 PCB에 연결될 때, 상기 펜 몸체는 필요한 경우에는 스위치를 연결하여 다른 터미널을 위한 경로를 제공하기 위해 사용될 수 있으며, 이경우 상기 배터리의 자유단은 몸체(1112)의 닫힌 단(1160)에 장착된 터미널에 연결된다.

단색 펜의 경우에는 상기 프린트헤드를 제어하기 위하여 요구되는 최소한의 기능은 온/오프 스위치와 잉크젯 구동기를 제어하기 위한 회로이다. PCB 또는 프린트헤드 자체는 잉크젯 구동기의 제어 회로를 포함한다. 첨필이 표면에 대해 눌려 질 때만 잉크가 분사되도록 온/오프 스위치가 제어되는 것이 바람직하다. 첨필을 표면에 대해 누르게 되면 첨필에 압착력이 작용한다. 이러한 실시예에서는 이 압착력은 첨필을 움직이고, 그러한 동작에 의해, 또는 다른 수단에 의하거나 압착력을 감지함에 의하여 온/오프 스위치가 구동하게 된다. 첨필이 실질적으로 고정되어 있는 경우에는 첨필의 펜의 나머지 부분에 대한 상대 운동은 가능하지 않다.

PCB와 프린트헤드 회로는 영구적으로 배터리에 연결되거나 펜에 별도의 마스터 온/오프 스위치가 제공될 수도 있다. 마스터 온/오프 스위치를 제공함으로써 사용자는 개인용 휴대장치 형태의 터치스크린과 같은 장치에서 펜을 비 마킹 모드로 사용할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 펜을 인쇄하지 않기 위하여 다른 메카니즘이 사용될 수 있다. 항상 "온" 상태를 유지하는 당 온/오프가 가능하지 않은 시스템에서는 휴지 모드(sleep mode) 형태의 회로를 이용하여 대부분의 전기 회로를 차단함으로써 배터리 전력 소모를 줄일 수 있다. 휴지 모드에서 첨필을 누르게 되면 전기 회로의 동작과 프린팅 기능이 정상화(wake up)하게 된다. 펜은 고체 형태의 도구이므로 휴지 모드에서 정상 모드로 바뀌는 데 따른 지연은 사용자가 인식하지 못할 정도로 작은 것이다. 펜이 가속계와 같은 동작 감지 센서를 가진다면 이 센서를 이용하여 펜이 소정의 속도 이상으로 움직일 때 펜을 휴지 모드에서 깨어나게 할 수 있다.

도1 내지 도3에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이 펜 몸체(1112)는 대칭형이 아니고 손가락 그립부(1162)를 제공한다. 상기 손가락 그립부(1162)는 사용자가 펜 을 첨필(1118)이 프린트헤드(1120)의 위로 가는 방향으로 잡도록 해준다. 그러나 펜의 방향이 결정적으로 중요한 것은 아니며, 도7에서 도시된 바와 같이 어느 방향이건 잉크가 프린트헤드에서 종이로 전달되는 것을 방해하지 않도록 첨필이 구성되면 된다.

도7은 첨필이 1164, 1166 및 1168로 표시되는, 세 가지의 다른 방향으로 종이에 대하여 놓여져 있는 것을 나타낸 것이다. 프린트헤드로부터의 잉크의 경로는 선 1170으로 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 상기 첨필은 어느 방향에서도 종이로의 잉크의 경로를 방해하지 않는다.

도8은 도1 내지 도6과 유사하나 카트리지가 배터리를 포함하지 않는 카트리지 조립체(1172)를 도시한다. 이 카트리지 조립체는 다른 부분에서는 도1 내지 도6에서 도시된 카트리지 조립체와 동일하며 같은 부분은 같은 숫자 부호로 도시되었다. 주된 차이는 단 마개(1174)가 간단한 플러그 형태이며 배터리를 수용하기 위한 부분을 제공하지 않는다는 것이다. 또한 PCB(1144)로 향해 연장된는 전기적 연결이나 전선이 제공되지 않는다. 카트리지 조립체(1172)는 배터리나 연결된 전선 등전원을 포함하는 펜에서 사용할 수 있도록 의도되었다. 펜 몸체는 PCB와 연결되는 전기 단자를 포함한다. 잉크공급 카트리지(1116)는 자체적 전원을 갖는 실시예의 경우와 같은 길이를 가질 수도 있고 길이가 다를 수도 있다. 펜 내부의 배터리는 교체하거나 재충전할 수 있는 형태이다.

카트리지는 바람직하게는 하드웨어적으로 제공되거나 비휘발성 메모리에 저장되는 자기 정보를 포함하며 이를 통해 하나 또는 그 이상의 카트리지의 특성 즉, 카트리지가 단색인지 컬러인지, 가능한 선의 최대 두께가 얼마인지 등을 알아 낼 수 있다. 또한 카트리지는 각 챔버에서의 잉크의 잔량을 모니터하거나 잉크가 모두 소모되었는지를 판별하는 회로를 포함할 수 있다. 이 정보는 PCB와의 연결을 통해 펜에 이용할 수 있다. 다른 방법으로 펜 제어기가 프린팅이 될 때마다 계산 또는 가정에 의해 최초에 공급된 잉크 량으로부터 잉크 잔량 정보를 감소시킬 수 있다. 한 형태에서는 카트리지가 최초의 잉크량을 비휘발성 메모리에 저장하고 펜이 카트리지가 설치될 때 이 정보를 취득한다. 이렇게 함으로써 카트리지는 연산이 행해지지 않는 상대적으로 간단한 도구가 될 수 있다.

[센서를 가진 펜]

도9 및 도10은 내장된 광학 센서를 가지는 펜을 도시하고 있다. 펜(1200)은 몸체 몰딩(1202), 새시 몰딩(1204) 및 정면 몰딩(1206)을 가진다. 펜(1200)은 도1 내지 도6에 도시된 것과 같은 카트리지 즉, 자체적으로 구동되는 분리 가능한 카트리지를 가진다.

펜은 또한 PCB(1212)와 광학 몰딩(1214)으로 이루어진 광학 센서 패키지(1210)을 포함한다. PCB(1212)는 이미지 센서 도구(1216), 광원 도구(1218), 처리용 칩(1220), 라디오 전송기 칩(1222), 디스플레이 LED(1224) 및 안테나(1226)를 포함한다. 안테나(1226)는 PCB(1212)에 전선(1228)을 통해 연결된다. PCB는 가 속기(1230)를 선택적으로 포함한다. 이미지 센서 도구(1216)는 작은 대역폭이나 광대역의 전자기파 파장에 반응할 수 있다. 광원 도구(1218)는 센서 도구가 반응할 수 있는 일부 또는 전체 파장의 전자기파를 방출한다. 이미지 센서 도구(1216)는 하나 또는 그 이상의 전기결합도구(CCD) 이거나 CMOS 이미지 센서인 것이 바람직하다. 광원 도구(1218)는 하나 또는 그 이상의 소정의 파장에 해당하는 전자기파를 발산하는 하나 또는 그 이상의 LED로 구성되는 것이 바람직하다. 광원도구와 이미지 센서 도구는 불필요한 파장을 걸러 내기 위한 하나 또는 그 이상의 필터를 포함하여 제공될 수 있다. 어떤 환경에서는 이미지 센서의 제1 집합이 적외선 파장에만 반응하고 이미지 센서의 제2 집합이 가시광선에만 반응하는 것이 바람직할 수도 있다. 마찬가지로 제1 집합의 광원이 적외선 파장만을 발산하고 다른 집합의 광원이 가시광선의 파장만을 발산하는 것이 바람직할 수도 있다. 다른 파장의 조합도 가능하며 각 도구들은 두 개 이상의 대역폭의 파장에 반응하게 될 것이다.

본 출원인의 이전 출원 PCT/AU00/00565 (docket no. NPS001), PCT/AU00/00560 (docket no. NPP001) 및 PCT/AU00/00569 (docket no. NPT002)에서 페이지에 인쇄된 보이지 않는 태그를 감지하는 펜을 포함하는 넷페이지로 불리는 시스템을 개시한 바 있다. 펜(1200)은 이전 출원 들에서 개시된 넷페이지 펜의 모든 기능을 포함할 수 있으며 실질적으로 제어가능 마킹 기능흘 가지는 넷페이지 펜일 수 있다.

광원 도구(1218)에서 방출된 빛은 광학 몰딩(1214)에 의해 렌즈(1232)로 가이드되어 표면상에서 사용될 수 있게 된다. 렌즈가 받은 빛은 광학 몰딩(1214)에 의해 이미지 센서 도구(1216)로 가이드된다. 여러 개의 광원이나 이미지 센서가 있는 경우, 광학 몰딩은 빔 결합기와 분해기를 포함하며 필터가 필요하다. 렌즈는 광학 몰딩의 일부인 것이 바람직하며 정면 몰딩은 광학 몰딩(1214)에서 오거나 가는 빛이 통과할 수 있는 개구부(1233)를 가진다. 상기 개구부(1233)는 물질이 없는 빈 공간이거나 이미지 센서(1216)가 사용하는 빛에 대하여 실질적으로 투명한 물질을 제공함으로써 정의될 수 있다.

PCB는 새시 몰딩(1204) 내의 슬롯(1234)에 장착되며 안테나가 슬롯 안에서 새시 몰딩(1204)의 위 면으로 연장된다(미도시). 새시 몰딩은 몸체 몰딩으로 미끌어지며 정면 몰딩(1206)에 의해 자리를 잡는다. 정면 몰딩(1206)은 몸체 몰딩 내에서 몸체 몰딩의 우묵한 부분(1236)에서 자리를 잡아 주는 스냅 도구로 작용한다. 펜의 PCB(1212)는 카트리지 PCB(1144) 의 연결부(1146)에 연결되며 카트리지에 위치하는 배터리로부터 전력을 공급받고 프린트헤드(1120)의 동작을 제어한다. 프린트헤드의 제어는 응용 프로그램이나 프로세서에 따라 다르며 본 명세서의 이후 부분에서 설명된다.

[프린트헤드의 제어]

도11 내지 도13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펜(1250)을 도시한다. 상기 펜은 간단한 튜브형 몸체(1252)를 가지며 그 안에 잉크 카트리지 조립체(1114)가 장착된다. 상기 카트리지 조립체(1114)는 단색 잉크 카트리지 또는 컬러 잉크 카트리지이다. 몸체(1252)는 PCB(1254)를 포함하며 그 위에 프로세서 칩 또는 칩들(1256)과 포텐쇼미터(1257)가 장착된다. 포텐쇼미터는 몸체(1252)의 위 면 아래에 놓이도록 위치하며 외부 슬라이더(1258)에 연결된다. 슬라이더(1258)는 몸체의 슬롯(1260) 내에서 미끌어진다. PCB(1254)는 카트리지 조립체(1114)의 연결부(1146)에 연결되고 전력을 수신하고 프린트헤드(1120)를 제어하기 위한 연결 패드(1262)를 포함한다.

포텐쇼미터는 프린트헤드(1120)에 의해 증착되는 잉크의 특성을 조정하는 기능을 가지고 있다. 이것은 증착되는 잉크의 양일 수도 있고 생성되는 선의 두께이거나 증착되는 잉크의 컬러나 다른 속성일 수 있다.

이전에 언급된 바와 같이 카트리지는 카트리지가 단색인지 컬러 카트리지인지 또는 가능한 최대 선 굵기가 얼마인지 등 카트리지의 하나 또는 그 이상의 특성을 판별하는 정보를 포함할 수 있다. 펜 PCB(1254)의 프로세서(1256)는 이러한 정보를 카트리지로부터 얻어 프린트헤드(1120)의 관계된 속성을 변화시킬 수 있다. 카트리지(1114)는 변화될 속성을 나타내는 영역(1268)을 포함할 수 있다. 이 정보는 카트리지 몸체에 직접 인쇄되어 있을 수도 있고 스티커의 형태로 부착되어 있을 수도 있다. 몸체는 슬라이더(1256) 주위에 투명영역(1264)을 포함할 수 있으며 이를 통해 영역(1268)을 볼 수 있다. 따라서 예를 들어 출력되는 컬러의 속성이 변화되어야 하는 카트리지는 영역(1268)에 컬러의 스펙트럼을 가질 수 있으며 이는 영역(1264)을 통해 볼 수 있다. 사용자는 슬라이더(1258)를 움직여서 원하는 컬러를 선택할 수 있으며 인덱스 선(1266)은 필요로 하는 컬러 주위에 있게 된다. 선 두께가 조절 가능한 단색 카트리지는 축 방향으로 연장되며 선 두께를 나타내는 웨지를 가질 수 있다. 다른 속성 역시 제어 가능하다는 것은 자명하다.

[프린트헤드와 첨필(stylus nib)]

도14 및 도15는 본 발명의 펜과 카트리지에 사용되며 도5, 도6 및 도8에 도시된 카트리지에 사용된 프린트헤드와 첨필의 바람직한 구성예를 도시하고 있다.

프린트헤드(1120)는 PCB(1144) 상에 장착되며 단 마개(1126)의 오목한 부분(1176)에 위치한다. 프린트헤드와 오목한 부분은 모두 방향을 올바로 정하기 위해 지나치게 원형이지 않아야 한다. 단 마개(1126)는 네 개의 잉크 갤러리(1178)를 포함하며 이들은 각각 오목한 부분(1176)으로 잉크 출구(1180)가 돌출되어 있다. 이들 잉크 출구는 프린트헤드(1120)의 잉크 입구(1182)와 상호 작용한다.

첨필(1118)은 첨필 마개(1152)의 슬롯(1184) 안에 장착되며 단 마개(1126)의 표면(1190)에 의해 제 위치에 자리잡게 된다. 캔틸레버 암(1148)은 슬롯(1184)에 의하여 지지되어 첨필을 바깥 방향으로 향하게 한다. 첨필의 정면부(1186)는 단면이 원형이나 후면(1188)은 단 마개(1126)의 표면(1190)을 따라 움직이는 평평한 부분(1191)을 가진다.

스타일러스 펜은 평평한 부분(1191)을 따라 경사지게 연장되는 슬롯(1181)을 가진다. 프린트헤드(1120)는 회전형 마개(1183)을 포함한다. 마개는 제1 동작 위치와 제2 동작 위치 사이에서 움직일 수 있다. 제1 동작 위치에서 프린트헤드의 잉크 분사 노즐은 프린트헤드의 잉크가 마르는 것을 방지하거나 외부 물질로 오염되거나 또는 두 가지 모두의 목적을 위해 덮개로 싸이거나 바람직하게는 밀봉된다. 제2 동작 위치에서 프린트헤드의 잉크 분사 노즐은 덮개로 싸이지 않으며 프린트헤드가 동작할 수 있다. 마개(1183)는 슬롯(1181)에 물리는 암(1185)를 포함한다. 따라서 첨필이 프린트헤드에 대하여 안과 바깥으로 움직일 때 마개(1183)가 회전하게 된다. 첨필에 부하가 가해지지 않아 첨필이 완전히 펴져 있을 때는 마개는 제1 위치에 있게 되고 첨필에 압력이 가해지는 경우 마개는 제2 위치에 있게 된다. 마개(1183)는 프린트헤드(1120)의 온/오프 스위치를 통합하여 마개가 제2 동작 위치에 있을 때만 프린트헤드가 동작할 수 있도록 할 수 있다. 슬롯은 마개를 열고 닫을 수 있는 경사진 부분과 첨필이 움직여도 마개가 움직이지 않는 축 방향으로 연장되는 부분을 가진다.

[프린트헤드와 마개의 구성]

프린트헤드(1120)와 마개(1183)의 구성 및 배치가 도16 내지 도24에 포함되어 도시되어 있다. 프린트헤드(1120)는 네 개의 반도체 물질 레이어(1302, 1304, 1306, 1308)의 조립체이다. 레이어(1306)는 전기적 활성이 있는 반도체 소자이며 MEMS 잉크젯 도구(1310)를 포함한다. 레이어(1306)는 표준적 반도체 제조 기술을 이용하여 구성되었다. 다른 레이어(1302, 1304)들은 프린트헤드에서 전기적으로 비활성화되어 있으며, 잉크 흡입구(1182)로부터 잉크 분사 도구(1310)로 잉크를 공급하기 위한 통로를 제공한다. 레이어(1308)도 또한 전기적으로 비활성화되어 있으며, 상기 각 잉크 분사 도구(1310) 상의 개구부를 보호하는 가드(guard)를 형성하여 잉크가 상기 프린트헤드로부터 분사될 수 있게 한다. 레이어들(1302, 1304, 1308)은 레이어(1306)와 같은 물질로 되어 있을 필요는 없으며 또한 반드시 반도체 물질이어야 하는 것도 아니나 같은 물질을 사용하면 물질간의 간섭에 의한 문제를 피할 수 있다. 또한 모든 소자에 반도체 물질을 사용함으로써 전체 조립체가 반도체 제조 공정에 의해 제조될 수 있다.

프린트헤드(1120)는 네 개의 잉크 흡입구(1182a∼1182d) 를 가지며 잉크 분사 도구(1310)는 12개의 그룹으로 구성되며 각 그룹은 프린트헤드의 중앙(1300)에서 대략적으로 방사 방향으로 바깥으로 연장된다. 각각 네 개의 잉크 분사 도구들(1310)의 방사 방향 라인들은 같은 잉크 흡입구에 연결된다. 같은 잉크 흡입구에 연결된 잉크 분사 도구는 한 세트의 잉크 분사 도구를 구성한다. 잉크 분사 도구(1310)는 방사 방향 선의 옆에 엇갈리게 위치하여 그 들의 중심이 방사형으로 밀접하게 구성된다(그 외의 다른 이유는 없을 것이다). 잉크 분사 도구(1310)들의 12개의 라인은 프린트헤드의 중심 주위로 30도의 간격을 가지고 대칭적으로 배열된다. 잉크 분사 도구(1310)들의 선의 개수는 12개보다 많을 수도 적을 수도 있음을 주지해야 할 것이다. 마찬가지로 잉크 흡입구(1182)도 네 개 이상이거나 그 이하일 수 있다. 각 잉크 흡입구에 대하여 같은 개수의 라인이 배열되는 것이 바람직하다. 카트리지에 단색 잉크가 사용되는 경우에는 잉크 흡입구가 잉크 분사 도구와 같은 개수의 라인을 가질 필요가 없다.

레이어(1306)는 탭(1311)을 포함하며 이 위에 다수의 전기 제어 연결부(1312)가 제공된다. 명확성을 위해 네 개의 연결부 만이 도시되었다. 사용되는 다른 컬러의 수와 각 잉크 분사 도구(1310)와 다른 부분들이 요구하는 바람직한 제어의 정도에 따라 더 많은 연결부가 제공될 수 있음은 물론이다. 프린트헤드는 PCB(1144)의 탭에 본딩하는 방식으로 PCB(1144)에 장착된다. 전기 연결부(1312)는 PCB(1144)의 대응하는 연결부에 연결된다. 레이어(1306)는 각 잉크 분사 도구가 켜졌을 때 도구를 제어할 수 있는 제어회로를 포함한다. 하지만, 일반적으로, 어떤 잉크로 인쇄할 것인지 또는 얼마만한 상대량을 사용할 것인지와 같은 고수준의 제어는 프린트헤드의 외부에서 이루어진다. 이러한 제어는 PCB(1144)나 도9 및 도10의 도구(1210)나 도11의 도구(1254)와 같은 펜 PCB와 같은 회로에 의해 수행될 수 있다. 고수준 제어는 연결부(1312)를 통해 프린트헤드(1120)에 전달된다. 상기 잉크 분사 도구의 각 세트에 대하여 적어도 한 세트 이상의 연결부(1312)가 있는 것이 바람직하다. 하지만 각 라인이나 각 잉크 분사 도구가 자체적으로 처리할 수도 있다. 가장 간단한 경우에는 각 세트가 단순히 제어 신호에 의해 켜지거나 꺼질 수 있다.

도16에서 평면도에 도시된 바와 같이 프린트헤드(1120)는 실질적으로 팔각형의 외형을 가지며 각 팔각형의 반대편 쪽으로 탭(1314, 1316)이 돌출되어 있다. 탭 1314는 레이어(1302, 1304, 1306)로만 형성되나 탭 1316은 네 개의 레이어 모두(1302, 1304, 1306, 1308)로 형성됨을 알 수 있다. 이렇게 함으로써 PCB(1144)가 레이어(1308)의 상단까지 연장되지 않고 레이어(1306)에 본딩될 수 있다. 또한 팔각형 모양과 탭의 제공으로 인해 프린트헤드를 단 마개(1126)의 우묵한 부분(1180)에 위치시키는 것이 쉬워진다.

마개(1183)는 또한 프린트헤드와 같은 반도체 물질로 형성되는 것이 바람직하며 이 마개는 프린트헤드에 장착되어 프린트헤드의 중심을 축으로 회전한다. 전기적으로 비활성적인 레이어와 같이 마개 역시 반드시 프린트헤드와 같은 물질이거나 반도체 물질일 필요는 없다. 도16 및 도18에는 열린 상태가 도시되어 있으며 닫힌 상태가 점선으로 도시되어 있다. 마개(1183)는 12 개의 방사 방향으로 연장되는 개구부(1318)을 가진다. 이 개구부들은 열린 위치에서 모든 잉크 분사 도구가 이 개구부를 통해 자유롭게 잉크를 분사할 수 있도록 하는 크기와 배열을 갖는다. 닫힌 위치에서 개구부(1318)는 잉크 분사 도구의 라인들과 중첩되며, 개구부(1318) 사이의 마개의 물질은 상부 레이어(1308)의 개구부(1320)와 중첩된다. 따라서 잉크는 프린트헤드에서 새나갈 수 없고 외부 물질이 개구부(1320)로 들어 올 수 없으므로 잉크 분사 도구가 막히는 것이 방지될 수 있다. 개구부(1318)은 일반적인 반도체 에칭 방법을 이용하여 마개(1183)에 형성되는 것이 바람직하다. 도시된 실시예에서 각 개구부는 일련의 중첩하는 실린더 형 구멍과 균등하며 그 직경은 마개의 중심(1300)으로부터 방사 방향으로의 거리의 함수이다. 회전시에 마개의 바깥은 안 쪽보다 더 많이 움직이게 되어 개구부는 방사 방향 거리가 증가할수록 커질 필요가 있음을 알 수 있을 것이다.

마개는 아래 평면(1326)의 주변에서 아래쪽으로 연장되는 8개의 다리(1322)와 함께 실질적으로 평면이다. 이 다리들은 주위를 따라 동일한 간격으로 배열되며 상부 레이어(1308)의 상부 평면(1329)의 주위을 따라 형성된 해당하는 슬롯(1328)에 맞물리게 된다. 슬롯들은 내부 코너가 둥글게 된 사각형 형태이다. 슬롯(1328)의 내부 평면(1330)과 다리의 내부 평면(1332)은 아치 형이며 프린트헤드의 중심(1300)을 가운데로 하여 배치되어 마개가 중앙축(1300)을 중심으로 안정되게 회전하도록 도와주는 역할을 한다. 그러나 이것은 본질적인 문제는 아니다. 도시된 실시예에서 팔각형의 각 면은 슬롯(1328)을 가지나 이것 역시 본질적인 것은 아니며 예를 들어 아치 형의 면만이 그 안에 슬롯을 가질 수도 있다. 다리(1322)들과 슬롯(1328)의 대칭성 역시 본질적인 것은 아니다.

마개의 회전은 첨필의 각이 진 슬롯(1181)안의 연결되는 암(1185)에 의해 이루어진다. 마개의 회전은 궁극적으로는 다리(1322)들과 슬롯(1328)에 의하여 제한된다. 마개, 프린트헤드 또는 첨필에 손상이 가는 것을 방지하기 위해 암(1185)은 좁은 부분(1334)을 가진다. 첨필이 과도하게 눌리는 경우에는 암(1185)이 좁은 부분(1334)에서 구부러지게 된다. 또한 보호용 암(1336)이 암(1185)의 양쪽에 제공되어 역시 회전을 제한하는 역할을 하게 된다. 프린트헤드가 삽입되는 우묵한 부분(1176)은 개구부를 가지며 보호용 암이 위치하게 된다. 어떠한 이유로 마개가 과도하게 회전하는 경우에는 보호용 암이 개구부의 측면을 접촉하여 다리(1322)가 슬롯(1328)의 끝에 닿기 전에 회전을 제한한다.

[프린트헤드 구동]

펜이 동작 상태로 켜질 수는 있지만 프린트헤드는 첨필이 표면에 대하여 눌려 질 때만 동작하는 것이 바람직하다. 첨필은 펜쪽으로 움직임에 따라 간단한 온/오프 스위치 역할을 할 수 있다. 또는, 압력 센서가 첨필에 작용하는 힘의 양을 측정할 수도 있다. 이를 위해 캔틸레버 암(Cantilevered arm)(1148)이 전기적 압력 센서로 직접 사용될 수도 있다. 다른 방법으로 첨필의 안쪽 끝에서 이산형 압력 센서가 동작할 수도 있다. 압력센서가 사용되는 경우, 상기 센서는 프린트헤드를 온/ 오프 상태로 하기 위해 사용되거나 또는 예를 들어 더 많은 힘이 가해지면 더 많은 잉크가 분사되게 하는 식으로 잉크 분사 비율을 (전기적으로) 제어하기 위해 사용될 수 있다. 감지된 압력은 제어기에 의해 선 두께와 같은 다른 속성을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 마개의 회전은 상태를 바꾸는 온/오프 스위치로 동작될 수 있다.

[프린트헤드 잉크의 통로]

프린트헤드는 방사형으로 배치된 다른 컬러의 잉크 분사 도구를 가지는데 이는 다른 컬러의 잉크 분사 도구가 서로 떨어져 위치하게 되어 잉크를 잉크 분사 도구로 공급하는데 문제를 발생시킨다. 일반적인 프린터의 경우에는 잉크 분사 도구가 평행한 행으로 배열되기 때문에 모든 다른 잉크가 평행한 행의 일단 또는 양단으로부터 각 행으로 공급될 수 있다. 방사형 배치에서는 이것이 가능하지 않게 된다.

밑면 레이어(1302)의 후면에는 네 개의 잉크 흡입구(1182)가 제공된다. 이 흡입구들은 후면이 타원 형태를 가지며 레이어(1302)의 절반의 두께를 갖고 위 면에 원형의 개구부(1340)를 가지도록 구성된다. 레이어(1302)의 후면은 또한 가운데 영역에 위치하는 네 개의 홈(1342, 1344, 1346, 1348)을 가진다. 이 홈들로부터 여러 개의 구멍들이 레이어(1302)를 통해 연장된다(도21 및 도24 참조). 아래 레이어(1302)의 아래 면은 단 마개(1126)에 대하여 밀봉으로 작용하여 이들 홈들은 밀봉된 통로가 된다.

상술한 바와 같이, 잉크 흡입구가 네 개 있고 잉크 분사 도구(1310)의 라인이 12개 있으므로, 잉크 분사 도구의 라인 3개는 동일한 잉크 흡입구로부터 잉크를 공급 받을 필요가 있다. 도21을 참조할 때, 잉크 분사 도구의 세 개의 라인으로 이루어진 제1 세트는 1370, 1371 및 1372로 넘버링된다. 이 세트는 잉크 흡입구(1182a)에 의해 잉크를 공급받는다. 제2 레이어(1304)는 잉크 분사 도구의 라인의 아래에서 그 두께방향을 따라 연장되는 슬롯(1350)을 가진다. 슬롯(1350)의 바깥 단은 잉크 흡입구(1182a)와 정렬되어, 도19에 도시된 바와 같이 그위의 라인(1370)의 잉크 분사 도구로 잉크를 공급한다. 슬롯(1350)의 다른 끝은 홈(1342) 내로 개구된 레이어(1302)내의 구멍(1356)과 정렬된다. 상기 홈(1342)의 끝에는 상부면 쪽으로 구멍(1358, 1360)을 가지며 이들 구멍은 슬롯 1352, 1354과 각각 연통한다. 이들 슬롯들은 라인 1371, 1372로 각각 잉크를 공급한다. 반대 편의 잉크 흡입구(1182c)로부터 잉크 분사도구의 각 라인(1376, 1377, 1378)으로의 잉크 공급은 동일한 형태로 이루어진 슬롯과 홈에 의해 수행된다.

잉크 흡입구(1182b)는 슬롯(1352)과 연통하며 잉크 분사도구의 라인(1373)에 잉크를 공급한다. 슬롯(1362)의 안쪽 단은 레이어(1302) 내의 구멍(1364)과 연통한다. 이 구멍(1364)은 홈(1344)과 연통한다. 홈(1344)의 다른 끝은 위 면으로 연장되어 슬롯(1368)과 연통하는 구멍(1366)을 가진다. 슬롯(1368)은 잉크 분사 도구의 라인(1374, 1375)의 아래로 연장되며 따라서 세 개의 모든 선이 같은 잉크를 공급받게 된다. 잉크 흡입구(1182d)로부터 잉크 분사도구의 각 라인(1379, 1380, 1381)으로의 잉크 공급은 동일한 형태로 이루어진 슬롯과 홈에 의해 수행된다.

[프린트되는 잉크의 속성의 제어]

[포텐쇼미터를 통한 컬러 제어]

도23은 펜 몸체(1402)와 교체 가능한 네 개의 컬러 잉크 카트리지(1114)를 가지는 사색 컬러 펜(1400)을 도시한다. 펜 몸체(1401)는 세 개의 회전형 포텐쇼미터(1404, 1406, 1408)를 포함한다. 포텐쇼미터는 색조, 포화도 및 밝기 값들을 각각 제어한다. 펜 몸체는 또한 세팅된 조건에 해당하는 컬러를 보여주는 디스플레이(1410)를 포함한다. 디스플레이(1410)는 바람직하게는 필요한 컬러를 디스플레이할 수 있는 유기광출력 다이오드(OLED) 디스플레이이다. 또는, 상기 디스플레이는 모듈레이트 LED 또는 컬러 LCD 상의 여러 개의 다른 컬러 펄스의 조합일 수도 있다. 수동형 디스플레이는 각 제어의 인접한 표면에 프린트된 각각의 제어의 효과를 나타내는 그래픽 화면과 함께 제공될 수 있다. 다른 변형된 형태의 디스플레이는 HSV의 수치값 또는 텍스트를 출력한다. 디스플레이가 생략되고 사용자가 샘플 선을 그어 원하는 속성을 얻는 방법에 의존할 수도 있다. 포텐쇼미터는 회전형이기 보다는 선형 포텐쇼미터이다.

다른 컬러 제어 모델이 사용될 수 있음을 유의하여야 한다. 포텐쇼미터는 HSV를 제어하는 대신 황록적(RGB)의 컬러 속성을 제어하거나 증착되는 잉크의 CMY의 상대적인 양을 제어할 수도 있다. 펜은 포텐쇼미터가 HSV나 RGB 또는 CMY들을 변화할 수 있는 능력을 갖도록 구성될 수도 있다.

[사이클 버튼을 통한 컬러 제어]

도24은 펜 몸체(1422)와 교체 가능한 네 개의 컬러 잉크 카트리지 조립체(1114)를 포함하는 펜(1420)을 도시한다. 펜 몸체(1422)는 컬러 디스플레이(1424)와 바람직하게는 OLED 및 세 개의 제어 버튼(1426, 1428, 1430)을 포함한다. 펜 몸체는 다수의 다른 컬러 값이 저장되는 비휘발성 메모리를 포함한다. 제어 버튼(1426)은 펜을 선택 모드에 놓도록 동작할 수 있으며 이에 의해 버튼(1428, 1430)은 디스플레이(1424)가 대응하는 인쇄 컬러값을 보여주는 동안 펜이 사용 가능한 저장 값들을 순환하여 검색할 수 있게 한다. 버튼(1428, 1430)은 한 쪽 방향의 스크롤링이 허용된다면 생략될 수도 있다. 원하는 값이 디스플레이에 보여지면 이 값은 버튼(1426)에 의해 선택되어 펜이 변화되기 전까지는 선택된 조합을 가지고 인쇄할 수 있다.

[사이클 버튼을 통한 선 속성 제어]

도25는 펜 몸체(1434)와 교체 가능한 사색 잉크 카트리지 조립체(1114)를 포함하는 펜(1432)을 도시한다. 펜 몸체(1434)는 컬러 디스플레이를 포함하며 또한 바람직하게는 OLED와 세 개의 제어 버튼(1438, 1440, 1442)을 포함한다. 펜 몸체(1434)는 컬러 디스플레이를 포함하는데 이 디스플레이는 OLED인 것이 바람직하며 세 개의 제어 버튼(1438, 1440, 1442)이 또한 제공된다. 펜 몸체는 실선, 점선, 파선 등과 같은 다수의 다른 선 스타일이 저장되는 비휘발성 메모리를 가진다. 제어 버튼(1438)은 펜을 선택 모드에 놓도록 동작할 수 있으며 이에 의해 버튼(1440, 1442)은 디스플레이(1436)가 대응하는 인쇄되는 선 속성값을 보여주는 동안 펜이 사용 가능한 저장된 선 스타일 값들을 순환하여 검색할 수 있게 한다. 버튼(1428, 1430)은 형태들을 반대방향으로 스크롤하도록 한다. 원하는 값이 디스플레이에 보여지면, 이 값이 버튼(1438)에 의해 선택되고, 그 다음에 펜은 그 값이 변화되기 전까지 선택된 선 종류를 생성할 수 있다. 선 두께도 또한 펜이 가지고 있는 다수의 선 두께를 비휘발성 메모리에 저장하고 사용자가 선택함으로써 마찬가지 방법으로 조정될 수 있음은 물론이다.

다른 제어 모델 역시 본 발명의 영역에 속하며 본 발명은 포텐쇼미터나 제어 버튼에 의한 제어에만 한정되지 않는다.

하나의 펜이 하나의 디스플레이와 세 개의 제어 버튼을 가지고 선택 버튼으로 컬러, 선 스타일, 선 두께 등 사용 가능한 속성들을 순환 검색하게 함으로써 원하는 컬러, 선 스타일이나 선 두께 및 다른 속성의 제어를 할 수 있도록 제공될 수 있음은 물론이다. 또한 색조나 포화도와 같은 값들을 각각 순환 검색할 수 있는 버튼이 제공될 수도 있다.

[샘플링을 통한 컬러 제어]

[넷페이지(NetPage) 감지]

도26은 사색 잉크 카트리지 조립체를 가지는 펜(1450)과 펜 몸체(1452)를 도시한다. 펜 몸체는 도9 및 도10과 관련하여 기술되고 표면에 이미징을 할 수 있는 센서 패키지(1454)를 통합한다. 펜 몸체는 제어 버튼(1456)과 비휘발성 메모리(미도시)를 포함한다. 펜은 첨필 자유단(1156)을 특정 개체에 대해 클릭하거나 또는 이와 함께 버튼들(1456) 중 적당한 하나를 함께 누름으로써 컬러를 선택할 수 있다. 도27에 도시된 바와 같이 미리 지정된 컬러들(1512)을 가지는 컬러 카드(1510)가 펜과 함께 제공될 수 있다. 상기 카드는 또한 컬러의 밝기를 조절하는 영역(1514)과 선 두께 및/또는 스타일을 선택하는 영역(1516)을 포함할 수 있다.

센서 패키지(1454)는 본 출원인의 이전 출원 PCT/AU00/00569 (docket no. NPT002)에 기술되어 있는 바와 같이 넷페이지 태그를 감지하고 해독할 수 있으며 일련의 컬러 샘플과 함께 컬러 카드가 제공될 수 있으며 이들 각각이 또한 보이지 않게 넷페이지 형 태그로 부호화된다. 각 컬러 샘플에 대한 태그는 위치보다는 "컬러를 X로 정함"(이 때 X는 샘플의 컬러)과 같이 단순한 함수 만을 나타낼 수도 있다. 펜은 특정한 태그 코드와 관련된 함수가 저장되는 메모리를 포함한다. 펜을 특정한 컬러로 지정하기 위해 사용자가 단순히 원하는 컬러를 클릭하면 펜이 태그를 감지하고 해독한다.

컬러 카드의 다른 구조는 두 개의 명령 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역은 "컬러 선택 모드에 위치" 명령에 해당하는 태그 즉, "선택" 모드를 포함하고 제2 영역은 "컬러를 현재 컬러로 설정" 명령에 해당하는 태그 즉, "설정" 모드를 포함한다. 컬러를 선택하기 위해 사용자는 단순히 제1 영역을 클릭하여 원하는 컬러 샘플을 클릭하고 제2 영역을 클릭하여 이를 설정한다.

좀더 변형된 예에서는 컬러 카드가 각각의 값이 하나의 태그에 부호화된 일련의 다른 컬러들을 포함할 수 있다. 카드는 이러한 태그들이 부호화된 영역을 포 함할 수 있어서 사용자가 영역을 클릭하여 하나가 아닌 일련의 컬러를 업로드할 수 있게 한다.

다른 형태로는 태그들이 넷페이지 시스템에서와 같이 동작할 수 있는데 태그들이 해독되어 넷페이지 서버로 전송된다. 서버는 태그와 관련된 기능들을 결정하여 펜에 다시 적절한 지시를 전송한다. 이러한 기능에 대해서는 도9와 도10에 도시된 실시예를 참조할 수 있으며 외부 도구로부터 정보를 송신하고 수신하기 위한 송신기와 안테나를 포함한다.

펜이 컴퓨터 시스템에 연결되는 경우, 인쇄되는 것의 속성은 펜의 제어가 아닌 사용자의 컴퓨터 이용에 의해 설정될 수 있다.

컬러 카드는 또한 사용자가 선의 형태나 선의 두께와 같은 인쇄되는 선의 다른 속성을들 설정할 수 있게 할 수 있는 영역을 포함할 수 있다.

모드 선택 및 상태 정보를 보여주기 위해 디스플레이가 사용될 수 있으며 이들 정보는 다음을 포함한다:

모드 이름

현재 드로잉/페인팅을 위한 컬러/텍스쳐

드로잉을 위한 현재 선 두께

페인팅을 위한 현재 브러시

현재 선택된 텍스트의 앞의 몇 글자

하이퍼링크 연결의 URL

펜 상태(전원 프린터와의 통신 등)

에러 메시지

[펜 상단의 센서에 의한 감지]

도28내지 도33은 교체 가능한 사색 컬러 잉크 카트리지 조립체(1114)를 가지는 펜(1470)을 도시한다. 펜 몸체(1472)는 그 상단에 광학 센서 도구(1474)를 포함한다. 펜 몸체는 컬러 디스플레이(1476)와 제어 버튼(1478)을 포함한다. 디스플레이와 제어 버튼은 제1 PCB(1480)에 제어 칩 또는 다수의 칩들(1479)과 함께 장착된다. 칩(1479)은 소량의 컬러 샘플 또는 다른 속성들을 저장하기 위한 소형의 비휘발성 메모리를 포함한다. PCB는 연결패드(1482)를 포함하여 이 연결패드가 잉크 카트리지 조립체(1114)와 연결되며 이 연결패드를 통해 전력을 받아 들이고 프린트헤드(1120)를 제어한다. 센서 도구(1474)는 제2 PCB 상에 장착되어 제1 PCB 상의 연결부(미도시)와 연결된다. PCB를 두 개 제공하는 것은 제조상의 편의를 위한 것이며 하나의 PCB 상에 모든 소자가 장착될 수도 있다.

센서 도구(1474)는 새시 몰딩(1484)을 포함한다. 이 몰딩은 펜 몸체 내부 끝의 움푹한 곳에 위치하여 실질적으로 고정된 자리를 차지한다. 어떠한 가시 색상의 샘플링을 하게 해주는 이미지 센서가 제공된다. 이 센서(1486)는 RGB 포토리셉터인 것이 바람직하다. 다른 점, 선 또는 이미지 센서가 사용될 수 있다.

몰딩(1484)은 운동 스위치(1490)가 위치하는 우묵한 부분(1488)을 포함한다. 이 스위치는 이미지 센서(1486)이 장착되는 PCB(1483)의 몰딩 사이에 끼워진다. 스위치(1490)는 보통은 연린 상태이나 압력이 가해지면 닫혀진다. 렌즈(1494)를 포함 하는 렌즈 몰딩(1492)은 펜의 끝에 슬라이드 운동이 가능하게 장착되어 PCB와 대응하여 연결된다 상기 몰딩(1492)은 렌즈(1494)가 일반적인 평면의 표면에 닿는 것을 방지하기 위해 스탠드오프(stand-off) 링(1496)을 포함한다. 렌즈(1494)에 입사하는 빛은 한 점이나 선 또는 이미지 센서(1496)으로 향하거나 초점이 맞추어 진다. 렌즈 몰딩(1492)은 펜으로 눌려질 수 있으며 스위치를 압박하여 열린 상태에서 닫힌 상태로 바뀌게 한다. 압박이 풀리면 스위치는 렌즈 몰딩(1492)을 바깥 쪽으로 내어 몰게 된다.

펜에 의해 생성되는 선의 컬러는 여러 가지 방법으로 제어될 수 있다. 기술된 바와 같이, 제어기 칩(1479)은 다수의 다른 컬러들을 저장할 수 있다. 인쇄될 컬러는 제어 버튼(1478)을 이용하여 저장된 컬러들로부터 선택될 수 있다. 선택된 컬러는 컬러 디스플레이에 보여진다. 이미지 센서 도구(1474)를 이용하여 사용자 지정 컬러를 샘플링하고 메모리에 저장하는 것도 가능하다. 사용자는 원하는 컬러의 샘플에 대해 이미지 센서 도구(1474)를 클릭하면 된다. 이러한 식으로 스위치(1490)가 닫히게 되고 이미지 센서(1486)에 의해 감지된 컬러는 제어기 칩(1479)으로 전달된다. 그러면 제어기 칩은 샘플 컬러에 대해 인쇄되고 디스플레이 될 컬러를 설정한다. 사용자는 다를 컬러 샘플을 클릭하여 컬러를 바꿀 수 있고 제어 버틀(1478)을 이용하여 저장된 컬러를 선택할 수 있다.

센서 도구에 의해 샘플링된 컬러는 이후의 이용을 위해 메모리에 저장될 수 있다. 샘플을 클릭한 후 사용자는 버튼(1474)을 이용하여 샘플 컬러를 메모리에 바람직하게는 소정의 설정된 시간, 예를 들어 5초간 저장할 수 있다. 버튼이 눌리지 않으면 컬러는 일시적인 것으로 취급되고 메모리에 저장되지 않는다. 메모리는 5개 또는 10개 정도의 작은 양의 컬러 만을 저장할 수도 있다. 좀 더 많은 컬러를 저장하는 것도 가능하지만 그렇게 되면 사용자가 원하는 컬러를 선택하는 것이 더욱 어렵게 된다. 메모리의 용량이 차게 되면 펜은 저장된 컬러를 삭제하여 새로운 컬러를 저장하기 위한 공간을 마련하는 다수의 고안된 기능을 발휘하게 된다. 컬러의 삭제는 가장 먼저 저장된 컬러이거나 가장 오래전에 사용된 컬러 또는 가장 적게 사용되는 컬러 등일 수 있다. 다른 방법으로는 사용자가 특정 컬러를 직접 삭제하게 하고 저장된 컬러를 다시 샘플링 할 수도 있다. 다른 삭제 방법 역시 본 발명의 보호 범위 내에 있다.

다른 동작 모드도 또한 가능한 바, 예를 들어 펜이 사용자 입력을 기다리지 않고 모든 샘플 컬러를 자동으로 저장할 수 있다. 펜은 (물리적 메모리가 하나 뿐이라도) 두 개 또는 그 이상의 별도 메모리를 제공할 수 있다. 제1 메모리는 사용자가 많이 쓰는 컬러를 저장하고 제2 메모리는 일시적 컬러를 저장하게 된다.

센서는 컬러 외에 선의 두께나 선의 스타일과 같은 다른 속성을 샘플링하는 데도 쓰일 수 있다.

[그리기에 의한 선 스타일 및 컬러 제어]

도34는 펜 몸체(1502)와 교체 가능한 카트리지 조립체(1114)를 가지는 펜(1500)을 도시한다. 카트리지 조립체는 단색 이거나 사색 컬러 카트리지일 수 있다. 펜 몸체는 제어 버튼(1504)과 표시기(1506)를 포함한다. 표시기는 단색이나 컬러 LED 조립체일 수 있으며 제어 버튼과 별개로 구성되거나 통합될 수 있다. 펜은 프린트헤드(1120)를 제어하기 위한 제어 회로와 인쇄되는 라인의 속성을 저장하기 위한 비휘발성 메모리를 포함한다. 펜은 두 가지의 모드를 가지며 제1 모드에서는 현재 선택된 속성을 집합을 프린트하고 제2 모드에서는 저장된 속성의 집합 중 하나를 인쇄한다. 펜은 보통은 제1 모드에서 동작하고 사용자가 제어 버튼(1504)을 누르면 제2 모드로 전환된다. 제어 버튼(1504)은 쉽게 사용할 수는 있으나 통상적인 사용에서는 사용자가 실수로 누르지 않도록 위치하는 것이 바람직하다. 위치 중 하나는 펜(1508)의 상단부이며 이 때는 펜을 동작하는데 두 손이 필요하다. 제어 버튼을 첨필 주위에 위치시키면 한 손으로 동작할 수 있다.

제2 모드에서 사용될 때는 표시기(1506)를 통해 이를 나타내는 것이 바람직하다. 표시기는 제1 모드에서는 비활성화될 수 있고 제2 모드에서 반짝이거나 색깔을 바꿀 수 있다. 필요한 경우에는 표시기가 생략될 수 있다.

사용자는 종이 등에 단순히 선을 그림으로써 사용 가능한 속성들의 집합들을 순환시킬 수 있다. 이미 기술된 바와 같이 프린트헤드는 첨필이 종이에 대해 눌릴 때만 활성화된다. 집합들을 순환시키는 동작은 그리기를 시작하거나 중지함으로써 수행된다. 바람직한 형태에서는, 사용자가 선을 긋고 펜을 들어 올린다. 펜을 들어 올릴 때, 방금 그려진 속성은 현재 속성으로 설정된다. 사용자가 버튼(1504)을 누르면 펜은 계속하여 현재 속성 즉, 방금 그려진 선을 가지고 인쇄를 계속한다. 버튼을 누르지 않으면 첨필을 다시 표면에 접촉할 때 현재의 속성은 메모리 내의 다음 집합의 속성으로 바뀌게 되며 이 새로운 속성이 인쇄된다. 차례로 선을 그림으 로써 펜은 사용 가능한 속성을 집합을 순환하게 된다. 속성의 집합은 컬러, 선의 두께 또는 다른 속성일 수 있으며 이들은 변화하거나 다른 속성의 조합일 수도 있다. 펜은 속성 집합의 다수의 그룹일 수 있으며 이 때 예를 들어, 제1 그룹은 컬러 선택을 가능하게 하고 제2 그룹은 선 스타일의 선택을 가능하게 하고 제3 그룹은 선의 두께의 선택을 가능하게 하는 식으로 구성될 수 있을 것이다. 변화시킬 적절한 그룹을 선택하는 것은 제어 버튼(1504)을 사용하여 가능할 수 있다. 다른 방법으로는 전체 그룹의 전체 속성을 차례로 순환하도록 할 수도 있다.

[간접 프린팅]

잉크를 직접 표면에 인쇄하는 것이 바람직한 프린팅 방법이지만, 간접 프린팅도 가능하다. 소형의 멤젯(Memjet) 프린트헤드가 일반적인 그리기 도구를 구성하는데 사용될 수 있다. 소형의 실린더 형태의 롤러가 페이지와 접촉한다. 롤러는 첨필 축을 중심으로 자유로이 회전하므로 롤러가 페이지에 대하여 끌려 질 때 움직이는 방향과 직각이 되도록 자동으로 방향을 조절할 수 있다. 멤젯(Memjet) 프린트헤드는 롤러의 뒤에 장착된다. 이 프린트헤드는 롤러의 뒤쪽에 프린팅을 한다. 소형의 세정 장치가 롤러가 페이지에 닿은 후 그 표면의 잉크를 닦아내므로 프린트헤드는 항상 깨끗한 표면에 프린팅을 할 수 있다. 프린트헤드는 양 레벨 CMY나 CMYK를 디더링함으로써 연속 톤 컬러 이미지를 재생할 수 있다. 첨필은 임의의 컬러나 텍스쳐된 연속 라인 또는 페인트 스트로크를 만들어 내도록 프로그램될 수 있다. 인쇄 속도는 페이지에 대한 롤러의 운동속도에 의해 결정된다. 이는 예를 들어, 롤러 의 실제 회전 속도를 이용하거나 2세대 광 마우스처럼 표면을 연속적으로 이미징하여 운동을 감지하거나 자체 매핑된 맵을 감지하고 해독하는 등 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다.

첨필도 또한 비 마킹 모드로 전환될 수 있으므로 마킹용과 비 마킹용 첨필을 함께 쓸 필요가 없다.

사용자는 가상 컬러나 텍스쳐 및 라인 스타일을 팔레트로부터 일반적인 펜에 로드할 수 있다. 선택적으로, 첨필은 현재 상태를 LCD나 LED를 통해 보여줄 수도 있다.

[스트로크 효과]

본 발명의 펜은 다수의 다양한 스트로크 효과를 만들어 낼 수 있다. 컬러나 선 두께와 같은 속성은 시간과 위치에 무관하다. 점선 인쇄와 같은 다른 속성은 시간에 의존하며 펜의 위치에 상대적이다. 도9 및 도10의 실시예는 가속계 장치를 선택적으로 포함한다. 이 장치는 펜이 표면에 대해 움직일 때 그 상대적인 위치를 포착하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 펜의 속력이 변화한다 하여도 점선이나 파선이 균일한 정도로 그어질 수 있다. 다음과 같은 다른 많은 효과가 가능하다:

스트로크 스타일

컬러의 재질(보통, 이미지, 절차적 재질)

투명 재질(보통, 이미지, 절차적 재질)

펜촉 형태(2차원 형태, 3차원 형태, 방향성)

스트로크 두께의 결정

캡과 구석 형태의 결정

스타일의 변화:

시간(속도)

스트로크 두께

투명도(에어브러시)

공간(방향 포함)

이미지 표현

체크형 페인트

파선

무지개 색

이미지 호스(image hose)

위치

온/오프

특정 스타일/현재 스타일

기울임

3차원 펜촉 형태

힘(압력)

스트로크 두께

투명도(에어브러시)

펜촉, 잉크, 종이, 브러시, 페인트 및 캔버스 등의 물리적 성질 시뮬레이션

펜촉/브러시 에서 종이/캔버스로의 잉크/페인트의 전달

줄무늬 모양 브러시 스트로크

레이어 효과(캔버스 상의 스트로크 및 스트로크 상으로의 스트로크)

산란

점착성

믹싱

쿠벨카-뭉크(Kubelka-Munk) 컬러 모델

빛 효과 시뮬레이션

광원 방향 및 색상

매질의 색상 효과

레이어링 효과

예

펜

볼펜

붓 효과

물감

목탄

유성 페인트

수성 물감

크레용

파스텔

위에 대하여서는 이미 출원된 USSN 09/112,777 (docket no. ART24), USSN 09/112,797 (docket No ART30), USSN 09/113,091 (docket no. ART47) 및 USSN 09/113,054 (docket no. ART52)를 참조할 수 있다.

[동작 감지]

도9 및 도10의 실시예는 가속계를 선택적으로 포함한다. 이 가속계는 펜의 상대적인 운동을 감지하거나 한번 또는 그 이상의 펜의 스트로크 내에서의 위치를 잡는 역할을 제공한다. 이러한 운동은 기록되어 사용자의 스트로크에 대한 디지털 잉크 기록을 제공한다. 상대적 운동 감지는 자이로스코프나 표면과 접촉하는 구르는 볼의 사용 등 다른 수단에 의해서도 가능하다.

스트로크 내에서 절대적 위치를 감지하는 것이 더욱 바람직하다. 도9 및 도10의 펜은 넷페이지 기능을 가지고 있으며 표면 상에 보이지 않게 인쇄된 태그를 감지하고 해독하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 넷페이지 기능은 펜이 태그에 부호화된 절대 위치 정보를 이용하여 넷페이지 부호화된 표면에서 그의 위치를 절대적으로(따라서 스트로크 내에서 절대적으로) 고정할 수 있는 능력을 부여한다. 다른 방법으로는 태그를 해독하지 않고 펜이 그리드에 기반하여 설계된 태그에 의해 스트로크 내에서 절대 위치를 판독할 수 있다. 스트로크 내에서의 절대 위치 판 독은 페이지의 표면을 이미징하여 표면의 질감으로 운동을 감지하는 등 다른 수단에 의해서도 성취될 수 있다.

이전에 기술된 바와 같이, 넷페이지 태그의 사용은 페이지 내에서 절대 위치를 알아 낼 수 있게 해준다. 이로써 넷페이지 표면을 마크하는 넷페이지 응용 프로그램을 이용하여 펜을 제어할 수 있다. 사용자는 펜을 페이지 위로 움직인다. 펜이 움직임에 따라 펜은 페이지에서의 절대 위치를 설정할 수 있도록 해주는 태그를 감지한다. 넷페이지 응용 프로그램은 펜을 제어하여 그 위치에 따라서 펜이 페이지를 마킹할 수 있게 해준다. 이렇게 하여 첨필을 페이지의 관계된 부분에 문지름으로써 이미지를 밝혀 낼 수 있게 해준다.

[컴퓨터 인터페이스]

도9 및 도10의 펜은 넷페이지 기능이 가능하며 넷페이지 서버와 양방향 통신을 할 수 있다. 적절한 소프트웨어를 사용하여 넷페이지 프로그램에서 마킹 도구의 속성을 제어하는 것이 가능하다. 예를 들어, 사용자는 색상, 색상 팔레트, 첨필 스타일 또는 선 스타일 등을 선택하여 이들을 펜의 메모리로 다운로드 받을 수 있다.

넷페이지 태그에는 위치나 기능이 부호화 되어 있을 수 있으며 펜이 기능을 메모리에 저장함으로써 넷페이지 서버에 의존하지 않고 펜이 감지된 태그에 의해 제어할 수 있다.

넷페이지 시스템은 "디지털 잉크"라 불리는 특성을 포함하는데 이에 의해 시스템이 펜의 경로를 기록하고 사인의 기록을 가능하게 한다. 도9 및 도10의 펜은 또한 디지털 잉크의 스타일을 기록할 수 있는 기능을 가진다. 펜은 넷페이지 서버에 표면에 위치하는 가시적 마킹의 하나 이상의 정보를 전송한다. 이러한 속성은 컬러, 선 두께 및 선 스타일을 포함할 수 있으나 반드시 이들에 한정되지는 않는다.

펜의 통신은 적외선, 협역(DECT, Bluetooth) 또는 광역(CDMA, GSM) 라디오 전송, 또는 일시적이나 영구적인 유선연결 등에 의해 수행될 수 있다. 일시적 유선연결은 전체 팔레트를 다운로드 받는데 유용할 것이다.

[결론]

본 발명은 잉크젯 형태의 마킹 도구에 대하여 기술되었으나, 본 발명은 잉크젯 형태의 도구 또는 표면에 물질을 증착하는 도구에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명은 열 프린터나 표면의 전자적으로 변화 가능한 상태를 변화시키는 전자 종이 형태(e ink)의 프린터와 같이 표면을 변화시키는 도구를 포함한다. 전자적으로 변화시키는 형태의 프린터를 좀더 자세히 이해하기 위해서는 이 잉크 코포레이션(E Ink Corporation)이 양수인인 미국 특허6,017,584, 6,124,851, 6,120,839, 6,120,588, 6,118,426 and 6,067,185를 참조할 수 있으며 본 발명에 참조로서 포함되었다.

본 명세서의 실시예들은 각각 본 발명의 특징의 일부만을 개시하고 있으나 각 실시예에 개시된 특징들은 함께 결합될 수 있도록 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 바람직한 실시예와 다수의 구체적인 변형실시예에 대하여 기술되 었다. 그러나 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술과 다른 다수의 다른 실시예 또한 본 발명의 사상과 보호영역에 속함이 주지되어야 한다. 따라서 본 발명은 적절한 경우 상호 참조로 통합된 기술을 포함하여 본 명세서에 기술된 특정한 실시예에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 영역은 함께 제출되는 청구항에 의해서만 한정된다.

Claims

다수의 잉크 흡입구를 형성하는 잉크 흡입구 구조물 및,

상기 잉크 흡입구 구조물상에 배치되어, 잉크를 수용하기 위해 잉크 흡입구와 유체적으로 연통하는 다수의 초소형 전자기계 잉크 분사 도구를 포함하며,

상기 잉크 분사 도구는, 그룹(group)으로 배치되며, 각 그룹이 상기 프린트헤드의 중앙 영역으로부터 거의 방사형으로 확장되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드(printhead).
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 잉크 분사 도구의 한 세트(set)가 공통된 잉크 공급장치에 연결된 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제4항에 있어서,

각 세트는 하나의 그룹 이상의 잉크 분사 도구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제4항에 있어서,

각 세트는 다른 세트에 대하여 상이한 잉크 공급장치를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제4항에 있어서,

상기 세트는 N 개를 갖고 상기 잉크공급장치는 N 개(N은 정수)를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제4항에 있어서,

각 그룹의 잉크 분사 도구들은 같은 세트의 부분인 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 세트는 N 개를 갖고 상기 그룹은 M 개(N은 정수 M의 배수)를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
삭제
제9항에 있어서,

인접한 그룹들은 상이한 세트들에 속하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제9항에 있어서,

상이한 세트들의 그룹들은 반복적인 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제9항에 있어서,

상기 세트는 4개를 갖고 상기 그룹은 12개를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제1항에 있어서,

상기 잉크 분사 도구들의 각 그룹은 공통의 갤러리(gallery)로부터 잉크를 공급받으며 모든 갤러리들은 프린트헤드에서 첫번째 레벨에 위치하고, 한 세트의 잉크 분사 도구들에 대한 갤러리가 두번째 레벨에서 최소한 하나의 상호 연결 통로에 의해 부분적으로 상호 연결되며, 각 세트의 상호 연결 통로들은 최소한 하나의 다른 세트의 갤러리 밑을 통과하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제14항에 있어서,

상기 프린트헤드는 고체물질의 제1 레이어(layer), 제1 레이어 위에 위치된 잉크 분사 도구 레이어, 및 제1 레이어 아래에 위치된 고체물질의 제2 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제15항에 있어서,

상기 갤러리들은 제1 레이어의 두께를 따라 연장되는 슬롯(slot)인 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제15항에 있어서,

상기 상호 연결 통로는 제2 레이어의 아랫면에 형성된 홈으로서, 제2 레이어의 두께를 따라 일부부만 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제15항에 있어서,

상기 제2 레이어는 갤러리들을 상호 연결 통로와 연결하는 연결 통로들을 포함하며 이 연결 통로는 제2 레이어의 두께를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제15항에 있어서,

상기 제1 및 제2 레이어와 잉크 분사 도구 레이어는 분리된 레이어인 것을 특징으로 하는 잉크 분사형 프린트헤드.
제15항에 있어서,

상기 제1 및 제2 레이어와 잉크 분사 도구 레이어는 통합된 도구의 부분인 것을 특징으로 하는 프린트헤드.