KR100567675B1 - 잉크제트 프린트용 프린트헤드 조립체 및 노즐 플레이트 - Google Patents

Abstract

잉크제트 프린터용 노즐 플레이트는 복수의 노즐(52a, 54a, 56a, 58a, 62a, 64a, 66a 및, 68a)을 구비하고, 노즐 각각이 서로 다르게 되는 제 1 배열의 각각의 노즐로 원하는 인쇄 위치에 해당하도록 위치된 제 1 배열(51)과, 복수의 노즐(52b, 54b, 56b, 58b, 62b, 64b, 66b 및,68b)을 구비하고, 노즐 각각이 제 1 배열의 프린트 위치 중 하나에 해당하는 제 2 배열의 노즐 각각의 인쇄 위치가 원하는 프린트 위치에 해당하도록 위치된 제 2 배열을 포함하여, 제 1 및 제 2 배열 각각은 원하는 각 인쇄 위치에 일치하는 하나의 노즐을 구비한다.

Description

잉크제트 프린트용 프린트헤드 조립체 및 노즐 플레이트{Printhead Assembly and Nozzle Plate for Inkjet Printer}

본 발명은 일반적으로 감열식 잉크제트 프린트 카트리지(thermal inkjet print cartridge)용 프린트헤드에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 노즐 플레이트(plate)와, 프린트헤드의 노즐 플레이트 상의 노즐 및 잉크 채널의 배열에 관한 것이다.

감열식 잉크제트 프린터는 종이에 인쇄되는 표시(indicia)와 일치하는 패턴(pattern)으로 종이와 같은 매체(medium) 위에 잉크 방울을 보내기 위한 프린트헤드를 구비하는 프린트 카트리지를 이용한다. 일반적으로, 잉크는 종이 위로 방출하기 위하여 잉크통(reservoir)으로부터 유로(flow path)를 통해 오리피스(orifice) 또는 노즐로 보내진다. 노즐 구멍을 통해 종이 위에 잉크 도트를 제공하도록 노즐 구멍을 통해 잉크의 방울을 밀어내기 위하여, 노즐에 공급된 잉크를 가열하여 잉크의 성분을 증발시키도록 히터(heater)가 노즐의 근처에 제공된다. 인쇄 작업 동안, 프린트헤드는 종이에 대해 움직이고, 종이에 대해 프린트헤드의 주어진 위치로 잉크를 배출하는 노즐에 해당하는 히터(heater)만을 선택적으로 활성화시키도록 히터를 전자적으로 제어함으로써 잉크 방울이 인쇄될 표시에 해당하는 패턴으로 방출된다.

앞서 언급된 바와 같이, 예를 들면, 히터 고장이나 노즐 막힘(clogging)으로 생길 수 있는 하나의 노즐로부터 방출될 잉크의 부족(failure)조차도 프린터 성능이나 인쇄 질에 악영향을 끼칠 수 있다는 것이 인식될 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 개선된 잉크제트 프린트헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 프린트헤드에 비하여 강화된 성능을 제공하는 프린트헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 개선된 노즐과 히터 배열을 구비하며 상기 기술된 특징을 갖는 프린트헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유사한 잉크의 유로(flow path)를 각각의 노즐 위치에 제공하며 상기 기술된 특징을 갖는 프린트헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가적인 목적은 개선된 신뢰도를 갖도록 기술된 특성을 제공하는 것이다.

앞서의 목적 및 다른 목적과 관련하여, 본 발명은 적어도 두 개의 잉크 배출 노즐을 각 인쇄 위치에 구비하는 잉크제트 프린트헤드에 관한 것이다.

본 발명에 따라서, 잉크통과, 매체 위에 인쇄될 표시에 해당되는 패턴으로 프린트헤드로부터 잉크를 선택적으로 밀어내는 잉크 분배 장치를 구비하는 프린트헤드 조립체가 제공된다. 선호되는 실시예에서, 프린트헤드 구조는 잉크를 가열하기 위한 복수의 전기 활성화(activatable) 히터를 구비하는 실리콘 기판과 상기 실리콘 기판에 근접하게 위치하고 복수의 노즐을 구비하는 노즐 플레이트를 포함하며, 각각의 노즐은 근접한 히터의 인쇄 신호에 응답하여 프린트헤드로부터 원하는 인쇄 위치에 잉크를 방출하는 히터에 근접하게 위치되며, 거기서 노즐 플레이트는 각각의 인쇄 위치에 대해 적어도 두 개의 노즐을 포함한다.

다른 측면에서, 본 발명은 적어도 두 개의 노즐 배열을 갖는 잉크제트 프린터용 노즐 플레이트에 관한 것으로, 각각의 배열은 공통 인쇄 위치에 해당하는 노즐을 갖는다.

프린트헤드는 동시에 노즐 쌍 중 하나만의 노즐로부터 선택적으로 잉크를 배출하도록 작동된다. 인식되는 바와 같이, 이것은 노즐의 기능 불량에 의해 야기되는 영향을 줄이는 경향이 있는 여분(redundancy)의 특징을 제공한다.

예를 들어, 노즐 기능 불량, 즉 주어진 노즐 구멍을 통하여 배출될 잉크의 부분적 또는 전체적인 부족은 노즐의 막힘, 히터 고장, 또는 노즐에 흐름을 제공하는 유로의 제한 또는 막힘을 포함하지만 이에 국한되지는 않는 다양한 원인에 기인한다. 원하는 대로 방출시킬 잉크의 부족은 주어진 인쇄 위치에 인쇄될 종이로 보내지는 잉크의 방출을 감소시키거나 제거하며 따라서 인쇄질의 저하를 발생시킨다.

본 발명에 따라서, 부적절하게 작동하는 히터 및/또는 노즐의 영향이 상당히 줄어들도록 적어도 두 개의 노즐 사이에서 번갈아 가면서 작용하는 각각의 인쇄 위치에 대해 적어도 두 개의 노즐(및 이와 관련된 히터)을 구비하는 프린트헤드를 제공함으로써 여분의 특징이 제공된다.

또한, 본 발명의 이점은 더욱 상세하게 도시하기 위하여 비례 축척이 아니며, 몇몇 도면을 통해 동일한 도면 번호는 동일한 요소를 지칭하는, 다음의 도면과 관련하여 고려될 때 선호되는 실시예의 상세한 설명을 참조로 하여 자명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 선호되는 실시예에 따른 프린트헤드를 구비하는 잉크제트 카트리지의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 프린터용 프린트헤드 부분의 일 부분을 도시하는 확대 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 프린터용 프린트헤드를 도시하는 저면도.

도 4는 본 발명에 따른 프린트헤드를 위한 노즐 플레이트와 히터 조립체를 도시하는 부분 확대 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 프린트헤드를 위한 노즐 플레이트를 도시하는 부분 확대 저면도.

도 5a는 본 발명에 따른 노즐 플레이트를 도시하는 부분 확대 평면도.

도 5b는 본 발명에 따른 다른 노즐 플레이트를 도시하는 부분 확대 평면도.

도 6은 도 5의 노즐 플레이트의 일부분을 도시하는 확대도.

이제의 도면을 참조로 하면, 잉크제트 프린터에 사용하기 위한 본 발명의 선호되는 실시예에 따른 프린트 카트리지(10)가 도 1에 도시되어 있다. 카트리지(10)는 일반적으로 잉크를 포함하는 중공형 플라스틱 몸체(hollow plastic body) 또는 잉크로 젖어있는 포움 삽입물(foam insert)에 의하여 제공된 잉크통(14) 위에 위치된 프린트헤드 조립체(12)를 포함한다.

잉크통(14)으로부터 원하는 표시를 나타내는 패턴으로 종이와 같은, 인쇄될 매체 상으로 잉크를 전달하기 위하여 프린트헤드 조립체(12)는 몸체(14)의 노즈피스(nosepiece)(16)의 상부 부분에 위치되는 것이 바람직하다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "잉크"는 일반적으로 잉크, 염료(dyes) 및, 흔히 감열식 잉크제트 프린터에 사용되는 유사한 것을 통칭하는 것으로 이해되어져야 할 것이다.

도 2 및 도 3을 추가적으로 참조로 하여 프린트헤드(12)는 폴리머 테이프 스트립(polymer tape strip)(26)의 배면(back surface)(24)에 제공된 복수의 전기 전도 트레이스(22)와 전기적으로 통하는 실리콘 부재(20)에 부착되는 노즐 부재(18)를 포함하는 것이 바람직하다. 노즐 플레이트를 기판에 부착하는 선호되는 접착제는 페놀 수지, 레조르시놀(resorcinol) 수지, 요소 수지, 에폭시(epoxy) 수지, 에틸렌-요소 수지, 푸란(furane) 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지를 포함하지만 이에 국한되지는 않는 이들을 포함하는 B-스테이져블(B-stageable) 열 경화 수지이다. 접착층의 두께는 약 1 내지 25 미크론(microns)의 범위를 갖는다.

노즐 부재(18)에는 그 일 측부에 접착층을 갖는 폴리이미드(polyimide) 폴리머 테이프 복합 재료가 제공되는 것이 바람직하며, 상기 복합 재료는 전체 두께가 약 15 내지 200 미크론 사이인 범위를 가지며, 이러한 복합 재료는 일반적으로 산업에서 "커버래이(coverlay)라고 지칭된다. 적합한 복합 재료는 상표명 PYRALUX로, 델라웨어주, 윌밍턴의 듀퐁사(DuPont Corporation of Wilmington, Delaware)로부터 그리고 상표명 R-FLEX로 아리조나주, 챈들러의 로저스사(Rogers Corporation of Chandler)로부터 구입 가능한 재료를 포함한다. 그렇지만 본 발명에 따른 노즐 구멍과, 히터의 제공은 실제로 금속과 금속 코팅 플라스틱을 포함하는 사실상 임의의 재료의 노즐 플레이트에 알맞지만 상기 금속과 금속 코팅 플라스틱에만 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다.

각각의 트레이스(22)는 접촉 패드(22a)에서 끝나는 것이 바람직하며, 프린터의 출력신호를 실리콘 부재(20) 상의 히터 요소에 전하도록 잉크제트 프린터의 전기 접촉부와 접촉시키기 위하여 각각의 패드(22a)는 테이프(26)의 외측 표면(30)을 통하여 이어진다. 트레이스는 도금(plating) 처리 및/또는 포토리써그래피 에칭(photo lithographic etching)에 의하여 테이프 위에 제공된다. 테이프/전기 트레이스 구조는 일반적으로 해당 기술 분야에서 테이프 자동 접착(Tape Automated Bonding)의 약어(acronym)인 TAB 스트립으로 지칭된다.

실리콘 부재(20)는 조립된 프린트헤드에서 보이지 않게 감춰지며, 테이프(26)의 제거된 영역 안의 노즐 부재(18) 또는 컷아웃(cutout) 부분(28)에 부착되어서, 잉크통(14)과 유체로 통하는 복수의 노즐 구멍(34)을 통해 인쇄될 매체 상으로 잉크를 안내하기 위하여, 상기 노즐 부재의 외측으로 접하는 표면(30)은 일반적으로 테이프(26)의 전측 표면(32)과 동일 평면을 이루며 이에 대해 평행하게 된다. 노즐 구멍(34)은 실질적으로 노즐 부재(18)에 의해 한정된 평면에 대해 평행한 축을 따라 단면이 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형인 것이 바람직하다.

TAB 본드(bond) 또는 와이어(wire)(35)는 인쇄 작업 동안 히터의 선택적인 활성화(activation)를 위하여 전기 신호가 프린터에서 실리콘 부재로 전달될 수 있 도록 트레이스(22)를 실리콘 부재(20)에 전기적으로 연결한다. 그래서, 히터(36)는 프린터로부터의 명령에 따라서 히터의 전류인가(energization)를 위하여, TAB 본드(35)를 통하여 전기적으로 전도 트레이스(22)에 연결되며, 전기적으로 TAB 본드(35)와 접촉 패드(22a)의 사이에서 전기적으로 연결된다. 이와 관련하여, 들어오는 전기적 신호를 디멀티플렉스(demultiplex)하고, 상기 신호를 히터(36)에 분배하기 위하여, 디멀티플렉서(demultiplexer)(44)(도 3)는 실리콘 부재(20)에 제공되는 것이 바람직하다.

도 4와 관련하여, 실리콘 부재(20)는 일반적으로 프린트헤드의 제조에 흔히 사용되는 유형의 실리콘 기판의 직사각형 부분인 것이 바람직하다. 복수의 박막 레지스터 또는 히터(36)가 실리콘 부재에 제공되며, 이러한 종류의 히터는 노즐(34)을 통한 방출을 위하여 잉크를 증발시키는 각각의 노즐(34)마다에 인접하게 위치된다. 이와 관련하여, 매체상의 원하는 위치에 인쇄될 매체와 부딪치는 잉크 방울(42)을 농축하기 위해, 챔버내의 잉크를 증발시켜 잉크를 노즐 구멍(34) 밖으로 방출하도록 채널(40)을 통해 잉크통(14)으로부터 챔버로 안내되는 잉크를 가열하기 위해, 각각의 히터(36)는 각 노즐 구멍(34)과 연결된 버블 챔버(38)에 인접하게 배치되는 것이 바람직하다.

실리콘 부재(20)는 전형적으로 폭이 약 2mm 내지 약 3mm이고 길이가 약 6mm 내지 약 12mm이며 두께가 약 0.3mm 내지 약 1.2mm이고 가장 바람직하게는 두께가 약 0.5mm 내지 약 0.8mm 범위인 크기를 갖는다. 프린트헤드(12)는 하나, 둘, 셋, 또는 그 이상의 실리콘 부재(20)와 노즐 부재(18)를 포함할 수 있지만, 설명을 단 순화시키기 위해 , 프린트헤드 조립체가 단 하나의 실리콘 부재(20)와 이와 관련된 노즐 부재(18)를 포함하는 것처럼 기술될 것이다.

상기 잉크는 일반적으로 잉크통(14)으로부터 실리콘 부재(20)의 주변으로 또는 실리콘 부재의 중앙 통로를 통해 버블 챔버로 통하는 채널(40)로 중력 또는 모세관 작용에 의하여 이동한다. 상대적으로 작은 크기의 노즐 구멍(34)은 잉크 내의 휘발성 성분을 증발시키는 관련된 히터의 활성화 때까지 잉크를 챔버(38)내에 유지시키고 챔버를 비우며, 그 후에 상기 챔버는 모세관 작용에 의하여 다시 채워진다.

언급되어지는 바와 같이, 버블 챔버(38)의 하부 벽과 각각의 노즐(34)과 관련된 채널(40)에는 실리콘 부재에 인접하는 실질적으로 평평한 표면(45)이 제공된다. 챔버(38)와 채널(40)의 형태상의(topographic) 특징은 접착층(47)에 의하여 실리콘 부재(20)의 표면(45)에 부착되는 노즐 부재(18)의 하부 표면(46)의 형태와 구조에 의해 제공된다. 노즐 구멍(34), 버블 챔버(38), 및 채널(40)과 같은 노즐 부재(18)의 특징은 도 5 및 도 6에 도시된 구조를 제공하기 위하여 레이저 제거(laser ablating)에 의하여 노즐 부재(18)의 복합 재료 내에 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 도 5 내지 6을 참조로 하여, 노즐 부재(18)의 하부 표면(46)은 각각의 인쇄 위치에 대해, 한 쌍의 노즐 구멍과 이와 관련된 히터를 제공하도록 구성되는 것이 바람직하다. 용어 "인쇄 위치"는 특정 잉크 버블 또는 방울을 인쇄될 종이 상으로 안내하기 위한 노즐의 위치를 지칭하는 것으로 이해되어질 것이다. 관례적으로, 사실상 어떤 문자(character) 또는 이미지에 해당하는 화소나 잉크-도트(ink-dot) 패턴의 인쇄를 가능케 하도록 제공된 많은 노즐이 있는 각각의 인쇄 위치에 대해 하나의 노즐이 제공된다. 그래서, 단일 노즐의 기능 불량은 인쇄되는 이미지에 불리하게 영향을 끼칠 수 있다.

본 발명에 따라서, 인쇄되는 이미지의 질에 있어서, 노즐 쌍의 단일 노즐의 기능 불량의 영향이 줄어들 수 있도록 한 쌍의 노즐을 구비하는 프린트헤드가 각각의 노즐이 선택적으로 활성화되는 대략적인 각각의 인쇄 위치에 제공된다. 인식되는 바와 같이, 이것은 아직까지는 이용할 수 없던, 기능 불량의 노즐 또는 히터의 영향을 감소시키는 여분의 특징을 제공한다. 여기에 사용되는 바와 같이, 용어 "선택적으로 활성화되는(alternatively activated)"은 노즐이 번갈아 활성화되거나 하나의 노즐이 두 번 또는 그 이상 동시에 다른 노즐이 활성화되는 한 쌍의 노즐들 중의 노즐들로부터 잉크를 방출하는데 관련된 연속성(sequencing)을 지칭한다.

개개의 노즐 구멍(34)과 히터(36)는 도 5-6에서 도시된 바와 같이, 개별적으로 번호가 매겨지며, 각각의 인쇄 위치의 상기 노즐과 히터는 동일한 정수를 갖지만 접미사 "a" 또는 접미사 "b"는 이들의 복수성을 나타낸다. 따라서 선호되는 실시예에서, 노즐 부재(18)는 실리콘 부재(20)의 측부 모서리(60)에 인접하게 위치된 노즐 배열(51)과 실리콘 부재(18)의 측부 모서리(70)에 인접하여 위치된 노즐 배열(61)을 제공하도록 형성된다(도 5).

노즐 배열(51)은 2 열의 노즐을 포함하며, 하나의 열은 노즐(52a, 54a, 56a, 58a)들로 구성되고, 다른 열은 노즐(62a, 64a, 66a, 68a)들로 구성된다. 노즐 배열(61)은 2열의 노즐을 포함하며, 하나의 열은 노즐(52b, 54b,56b, 58b)들로 구성되고, 다른 열은 노즐(62b, 64b, 66b, 68b)들로 구성된다. 도시된 바와 같이, 가상선, 예를 들면 노즐(54a,54b)의 중앙 사이에 그려진 2 등분선(m)은 한 쌍의 노즐 부재 사이에서 2 등분되도록 그려질 수 있으며, 노즐은 동일한 인쇄 위치를 나타낸다.

도 6과 관련하여, 배열(51)의 노즐들은 2 열로 배열되며, 하나의 열은 노즐(54a, 56a, 58a)들로 구성되고, 다른 열은 노즐(62a, 64a, 66a, 68a)들로 구성된다는 것이 기술될 것이다. 배열(61)은 배열(51)내의 해당하는 노즐의 접미사 "b"에 관하여 유사하게 구성된다. 전에 기술된 바와 같이, 공통으로-정수화된(common-integered) 노즐에 "a", 및 "b"의 접미사가 붙여진 노즐들, 예를 들어 노즐(52a, 52b)은 동일한 인쇄 위치에 해당되어, 인쇄 위치에서 노즐 또는 히터의 기능 불량의 영향을 감소시키는 여분의 특징을 제공한다. 이것은 선호되는 실시예에서 인쇄 순서 동안 한 쌍의 노즐(a와 b)을 번갈아 함으로써 이루어진다.

히터(72a)는 도 5a에서 노즐(52a)의 아래에 위치되고, 히터(72b)는 노즐(52b)의 아래에 위치된다. 마찬가지로 히터(74a-74b, 76a-76b, 78a-78b)는 노즐 쌍(54a-54b, 56a-56b, 58a- 58b)의 아래에 각각 위치되고, 여기서 히터(82a-82b, 84a-84b, 86a-86b, 88a-88b)는 노즐 쌍(62a-62b, 64a-64b, 66a-66b, 68a-68b)의 아래에 각각 위치된다. 인식될 바와 같이, 프린트헤드는 독립된 배열 내에 제공된 각각의 쌍의 부재와 함께, 기술된 8 개의 노즐/히터 쌍을 구비하는 것이 바람직하며, 선호되는 실시예에서 약 20 내지 약 20,000 개의 노즐/히터 쌍을 구비하며, 가장 바람직하게는 약 20에서 약 2000개의 쌍을 구비하는 것이다. 이와 관련하여 적어도 2 개의 배열이 제공되는 것이 고려된다. 더 이상의 배열에는 심지어 더 이상의 여분을 제공하도록 구비될 수 있는데, 각각의 배열에는 각각의 인쇄 위치에 대해 노즐/히터 쌍을 갖는다.

다시 도 4와 관련하여, 노즐 구멍(34)이 배열(51, 61) 즉, 노즐(52-58, 62-68)의 각각의 노즐을 나타내며, 노즐 구멍(34)은 약 10㎛ 내지 약 100㎛의 길이(L)를 갖는 것이 바람직하고, 버블 챔버(38)로부터 노즐 부재(18)의 상단 표면까지 이어지는 테이퍼 진(tapered) 벽을 구비하며, 입구 측 개구부(n)는 폭이 약 5㎛내지 약 80㎛인 것이 바람직하고, 출구 측 개구부(n')는 폭이 약 5㎛에서 약 80㎛인 것이 바람직하는 것이 이해될 것이다. 노즐을 각각 제공하는 노즐에 공급하는 각각의 버블 챔버(38)와 채널(40)은 잉크의 원하는 양을 각 노즐로 제공하도록 치수가 정해지며, 용적은 약 1pl(10^-15m³) 내지 약 200pl(200×10^-15m³)인 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 각각의 버블 챔버(38)는 약 1pl(10^-15m³) 내지 400pl(400×10^-15m³)의 용적인 것이 바람직하며, 각각의 채널(40)은 약 20㎛² 내지 약 1000㎛²의 유로 면적(flow area)을 갖는 것이 바람직하다.

전에 기술된 바와 같이, 노즐 구멍(34), 및 버블 챔버(38), 채널(40)과 같은 노즐 부재(18)의 특징부는 도 5-6에 도시된 구성을 제공하도록 중합 재료를 레이저 제거에 의해서와 같이 형성되는 것이 바람직하다. 노즐 구멍, 버블 챔버, 및 채널을 형성하기 위하여 선호되는 방법은 본 건과 함께 동시에 출원되고, "프린트헤드용 노즐 배열을 제작하는 방법(METHOD FOR MAKING NOZZLE ARRAY FOR PRINTHEAD)"의 명칭이 붙여진 공동계류 중인 미국 특허 출원 번호 제 09/004,396 호에 기술되어지며, 상기 출원은 여기에 전체적으로 참조로서 병합되고, 본 발명의 양수인인 렉스마크 인터내셔널 사(Lexmark International, Inc.,)에 양도되어 있다.

이와 관련하여, 노즐 부재(18)는 잉크 흐름을 위한 적당한 버블 챔버(38)와 채널(40)을 노즐에 제공하도록 형성된 각각의 노즐 위치에 대해 경계벽(barrier wall)을 제공하도록 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 노즐 부재(18)는 노즐(52a)을 위한 경계 벽 (92a)과 노즐(52b)을 위한 경계벽(92b)을 노즐 부재(18) 위에 형성한다. 마찬가지로, 경계벽(94a-94b, 96a-96b, 98a-98b)은 노즐(54a-54b, 56a-56b, 58a-58b)에 대하여 각각 제공되며, 경계벽(102a-102b, 104a-104b, 106a-106b, 108a-108b)은 노즐(62a-62b, 64a-64b, 66a-66b, 68a-68b)에 대해 제공된다. 모든 "a" 접미사가 붙혀진 경계벽은 실제로 같은 것이 바람직하며, 모든 "b" 접미사가 붙은 경계벽은 실제로 같은 것이 바람직하다. 따라서 명백함을 위해, 경계벽을 대표하는 것으로만 기술될 것이며, 추가적인 경계벽은 유사한 구조로 이루어진다는 것이 이해된다.

원하는 방법으로 노즐로 잉크의 공급을 용이하게 하고 근접한 노즐의 작동으로부터의 간섭을 줄이기 위하여, 배열의 근접하는 열들의 노즐은 폭이 약 2 내지 20의 히터에 해당하는 거리(R)로 떨어지게 간격을 두며, "히터 폭" 약 10㎛ 내지 약 80㎛이 되어, 근접하는 노즐의 열들이 약 20㎛ 내지 약 1000㎛의 거리만큼 떨어져서 간격을 두는 것이 선호된다. 게다가 프린터가 600dpi의 해상도를 갖도록, 각각의 노즐은 동일 열 내의 근접한 노즐들에 대하여 약 40㎛ 내지 약 400㎛ 의 거리(S)로 종 방향으로 파상 배치되며, 다른 열의 근접한 노즐에 대하여 약 42㎛ 내지 약 84㎛ 의 거리(T)로 폭 방향으로(latitudinally) 파상 배치된다.

게다가, 실리콘 부재의 모서리(60, 70)에 가장 근접한 노즐의 버블 챔버로의 채널 또는 유로, 즉 노즐{52(a),(b)-58(a),(b)}의 버블 챔버 각각에 잉크를 공급하는 채널(112a-112b, 114a-114b, 116a-116b, 118a-118b)은 모서리(60, 70)로부터 먼 노즐, 즉 노즐{62(a)-(b), 68(a)-68(b)}의 버블 챔버로 잉크를 공급하는 채널(122a-122b, 124a-124b, 126a-126b, 128a-128b)이 근접한 모서리를 향하면서, 각각 근접한 모서리로부터 멀어지도록 하는 것이 선호된다. 실리콘 부재가 중앙 링크 통로(129)를 구비하도록, 각각의 노즐의 버블 챔버를 위한 채널의 방향은 도 5b에 도시된 것처럼 역전된다.

인식되어지는 것과 같이, 채널의 이러한 방향은 각각의 노즐에 복수의 유로를 제공하는 것뿐만 아니라, 실제로 같은 길이의 유로를 제공한다. 따라서 하나의 예로, 유로(F1, F2)(도 6)는 노즐(58a)에 공급하는데 유용하고, 유로(F1, F2)는 노즐(68a)에 공급하는데 유용하며, 실리콘 부재의 모서리(60)로부터 측정된 유로(F1, F1', F2, F2')의 길이 및 면적은 인식할 정도로 다르지 않으며, 그 결과 잉크가 특정 노즐로 이동하는 유로가 챔버의 채움을 인식할 정도로 영향을 주지 않는다. 이와 관련하여 각 노즐로의 유로는 약 40㎛ 내지 약 300㎛ 가 바람직하며, 가장 바람직하게는 약85㎛ 이며, 유로 간의 편차는 약 ± 20%의 범위에 있다.

이론에 의한 제한 없이, 예로서, 경계벽과 채널의 위치 잡기와 사이즈의 결정에 관련된 다음의 파라미터는 노즐로의 잉크 흐름에 영향을 줄 수 있다는 것을 알게된다.

파라미터	기술
a b c d1 d2 e w1 w2	버블 챔버 폭 버블 챔버 길이 최소의 반복 요소의 폭 버블 챔버 입구 영역의 길이 버블 챔버 입구 영역의 길이 벽두께 버블 챔버 입구 영역의 폭 버블 챔버 입구 영역의 폭

이러한 파라미터의 선호되는 범위는 다음과 같이 600dpi의 프린터 해상도를 위한 것이며, 실리콘 부재는 약 14.5mm의 길이와 약 0.4mm의 폭을 가지고, 배열 당 304 노즐을 가지며 약 804㎛ 간격으로 떨어져 있는 두 개의 배열을 구비한다.

파라미터	치수(㎛)
a b c d1 d2 e w1 w2	42 ± 10 42 ± 10 42 1/3 20 ± 10 20 ± 10 10 ± 5 20 ± 10 20 ± 10

따라서, 본 발명의 중요한 이점은 각각의 인쇄 위치에 대한 적어도 두 쌍의 노즐/프린터의 제공에 관한 것이다. 이것은 여태까지 유용하지 못했던 손상되거나 기능 불량의 히터/노즐의 해로운 효과를 줄이는 여분의 특징을 가능하게 한다. 예를 들어, 프린트헤드의 작동 중, 신호가 원하는 인쇄 위치에 히터를 활성화하도록 수신될 수 있다. 상기 히터가 고장나거나, 그와 관련된 노즐이 막히거나 달리 기능 불량이 될 경우, 히터/노즐에 있어서의 문제점 때문에 인쇄될 종이 위에는 잉크의 부족이 있을 것이다. 그러나, 해당하는 히터/노즐 쌍이 순간 인쇄 위치의 다음 활성화 동안 활성화될 것이므로, 본 발명의 여분의 특징에 기인한 상기 잉크의 부족은 모든 다른 인쇄 사이클 동안에만 일어날 것이다. 예를 들어, 노즐/히터(52a/72a)와, 노즐/히터(52b/72b)의 각각은 동일한 인쇄 위치에 상응하며, 상기 한 쌍의 기능 불량의 영향이 감소되도록 인쇄 위치가 활성화될 때, 선택적으로 작동된다.

다른 중요한 본 발명의 이점은 주어진 노즐/히터에 복수의 여로를 제공하는 것이다. 이와 관련하여, 노즐 기능 불량은 히터 또는 노즐에 특유한 문제보다는 유로의 막힘으로부터 초래될 수 있음이 기술되어진다. 그래서, 기술된 유로(F1, F1')와 같은 하나 이상의 유로의 제공은 유로의 막힘에 기인한 노즐 기능 불량의 가능성을 줄인다.

본 발명의 특정 실시예는 상기 상세한 설명과 함께 기술되었지만, 본 발명은 당업자에게 이미 공지된 다른 적용에 동등하게 적용 가능하다는 것이 인식되어질 것이다.

Claims (36)

1. 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체에 있어서,

   상기 프린트헤드 조립체는

   잉크통과,

   상기 잉크통에 부착되는 프린트헤드로서,

   상기 프린트헤드로부터 인쇄될 매체를 향하여 잉크를 방출하기 위하여 노즐 플레이트 위에 있는 복수의 노즐로서, 상기 노즐은 프린트헤드에 대하여 복수의 원하는 인쇄 위치에 해당하는 위치에 위치되는, 복수의 노즐과,

   프린터 컨트롤러에 의하여 발생되는 전기 신호에 의하여 동력이 공급되는 복수의 저항 히터 요소로서, 상기 각각의 히터 요소는 상기 프린터 컨트롤러에서 수신된 전기 신호에 응답하여, 상기 관련된 노즐에 의해 방출하도록 잉크를 가열하는 노즐에 인접하게 위치되며 상기 노즐과 작동 가능하게 연결된, 복수의 저항 히터 요소와,

   가열되는 잉크를 수용하는 잉크통 및 이에 연결된 노즐과 유체로 통해있는 복수의 잉크 챔버(chamber)와,

   상기 잉크통으로부터 상기 각각의 챔버에 잉크를 흐름 가능하게 안내하는 복수의 유로(flow path)(F1, F2)를 포함하는 프린트헤드를 포함하며,

   적어도 두 개의 노즐, 이에 관련된 히터 요소, 챔버, 및 유로가 각각의 인쇄 위치에 대하여 제공되고, 상기 프린트헤드는 각각의 인쇄 위치의 상기 히터 요소를 선택적으로 활성화함(activating)으로써 상기 인쇄 위치 각각에 대해 작동 가능한, 잉크제트 프린터용 잉크 프린트헤드 조립체.
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12. 잉크제트 프린터용 프린트헤드 조립체에 있어서,

    잉크통 및,

    프린터에 의하여 인쇄되는 표시(indicia)에 해당되는 패턴(patterns)으로 프린트헤드로부터 잉크를 선택적으로 방출하기 위한 잉크통과 작동 가능하게 관련된 잉크 방출 수단을 포함하는 잉크통에 부착된 프린트헤드로서, 상기 잉크 방출 수단은,

    잉크를 가열하기 위한 전기적으로 활성 가능한 복수의 히터 요소를 구비하는 실리콘 기판(substrate)과,

    상기 실리콘 기판에 부착되며, 노즐이 각각 원하는 인쇄 위치에서 프린트헤드로부터 히터 요소에 의하여 가열된 잉크를 방출하기 위하여 기판 상의 히터 요소 중 하나에 인접하게 위치된 복수의 노즐을 구비하는 노즐 플레이트로서, 각각의 인쇄 위치에 대해 적어도 두 개의 노즐과 2개의 유로(F1, F2)를 구비하고, 상기 프린트헤드는 각각의 인쇄 위치의 상기 히터 요소를 선택적으로 활성화함으로써 상기 인쇄 위치 각각에 대해 작동 가능한 노즐 플레이트를 포함하는 프린트헤드를 포함하는,

    잉크제트 프린터용 프린트헤드 조립체.
13. 제 12항에 있어서, 상기 기판의 잉크 공급 모서리에 가장 가까운 잉크 챔버에 관한 유로로의 입구 채널은 상기 잉크 공급 모서리의 반대 방향을 향하여 상기 2개의 유로(F1, F2)는 이웃하는 잉크 챔버 사이에 있는, 잉크제트 프린터용 프린트헤드 조립체.
14. 제 12항에 있어서, 상기 노즐 중 적어도 하나는 상기 노즐 플레이트에 의하여 한정된 평면에 대해 평행한 축에 따라 단면이 직사각형인, 잉크제트 프린터용 프린트헤드 조립체.
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16. 제 12항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 폴리이미드(polyimide) 중합체로 구성되며, 상기 노즐은 상기 폴리이미드 중합체의 레이저 제거(laser ablation)에 의하여 형성되는, 잉크제트 프린터용 프린트헤드 조립체.
17. 삭제
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19. 잉크제트 프린터용 노즐 플레이트에 있어서,

    적어도 두 개의 노즐이 각 인쇄 위치에서 제공되게 하기 위해 제 1 노즐 배열과 제 2 노즐 배열이 각각의 원하는 인쇄 위치에 해당하는 노즐을 각각 구비하도록, 상기 노즐 플레이트는 원하는 인쇄 위치에 해당하도록 각각 위치되는 복수의 노즐을 구비하는 제 1 노즐 배열로서, 상기 제 1 노즐 배열의 각 노즐의 상기 인쇄 위치가 서로 다른 제 1 노즐 배열과, 원하는 인쇄 위치에 해당하도록 각각 위치되는 복수의 노즐을 구비하는 제 2 노즐 배열로서, 상기 제 2 노즐 배열의 각 노즐의 상기 인쇄 위치가 상기 제 1 노즐 배열의 상기 인쇄 위치 중 하나에 해당되는 제 2 노즐 배열을 포함하고, 각 인쇄 위치에 대한 상기 노즐은 수직하게 정렬되어 있으며, 수평적으로 20 내지 1000㎛의 거리만큼 일정한 간격으로 떨어지고, 각 인쇄 위치에 대한 상기 노즐은 각 인쇄 위치에 대해서 선택적으로 활성화될 수 있는, 잉크제트 프린터용 노즐 플레이트.
20. 제 19항에 있어서, 상기 노즐 중 적어도 하나는 상기 노즐 플레이트에 의하여 한정된 평면에 대해 평행한 축을 따라 단면이 원형인, 잉크제트 프린터용 노즐 플레이트.
21. 제 19항에 있어서, 상기 노즐 중 적어도 하나는 상기 노즐 플레이트에 의하여 한정된 평면에 대해 평행한 축을 따라 단면이 정사각형인, 잉크제트 프린터용 노즐 플레이트.
22. 제 19항에 있어서, 상기 노즐 플레이는 20 내지 20,000개의 노즐을 포함하는, 잉크제트 프린트용 노즐 플레이트.
23. 제 19항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 폴리이미드 중합체로 구성되며, 상기 노즐은 상기 폴리이미드 중합체의 레이저 제거에 의하여 형성되는, 잉크제트 프린터용 노즐 플레이트.
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25. 제 19항에 있어서, 상기 노즐은 일정한 간격으로 떨어진 배열로 배치되며 상기 각 배열은 각 인쇄 위치에 대해 노즐을 포함하는, 잉크제트 프린터용 노즐 플레이트.
26. 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체로서,

    잉크통과,

    상기 잉크통에 부착되는 프린트헤드로서,

    상기 프린트헤드로부터 인쇄될 매체로 잉크를 방출하기 위하여 노즐 플레이트 위에 복수의 노즐로서, 상기 노즐이 프린트헤드에 대하여 원하는 복수의 인쇄 위치에 해당하는 위치에 배치되는, 복수의 노즐과,

    프린터 컨트롤러에 발생되는 전기 신호에 의하여 동력이 공급되는 복수의 저항 히터 요소로서, 각 히터 요소가 상기 프린터 컨트롤러로부터 수신된 전기 신호에 응답하여 상기 관련된 노즐에 의하여 방출하도록 잉크를 가열하는 노즐에 각각 인접하게 위치되고 상기 노즐에 작동 가능하게 결합되는, 복수의 저항 히터 요소,

    가열되는 잉크를 수용하기 위하여 상기 잉크통과, 이에 결합된 노즐과 유체로 통하는 복수의 잉크 챔버, 및

    상기 잉크통으로부터 상기 챔버의 각각으로 유동 가능하게 잉크를 안내하기 위한 적어도 하나의 유로(flow path)를 포함하는 프린트헤드를 포함하며,

    적어도 두 개의 노즐과 이와 연결된 히터 요소, 챔버 및 유로(F1, F2)가 각 인쇄 위치에 대해 제공되고, 상기 프린트헤드는 각 인쇄 위치의 히터 요소를 선택적으로 활성화함으로써 상기 각 인쇄 위치에 대해서 작동 가능한, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
27. 제 1항 또는 제 26항에 있어서, 상기 각 유로는 10 내지 400㎛의 길이를 갖는, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
28. 제 1항 또는 제 26항에 있어서, 상기 프린트헤드는 상기 잉크통으로부터 상기 히터 요소로 잉크가 흐르는 적어도 하나의 잉크 공급 모서리를 가지는 실리콘 기판을 포함하고, 상기 기판의 잉크 공급 모서리에 가장 가까운 잉크 챔버에 관한 유로로의 입구 채널은 상기 잉크 공급 모서리의 반대 방향을 향하여 상기 유로(F1, F2)는 이웃하는 잉크 챔버 사이에 있는, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
29. 제 1항 또는 제 26항에 있어서, 상기 노즐 중 적어도 하나는 상기 노즐 플레이트에 의하여 한정된 평면에 대해 평행한 축을 따른 단면이 원형인, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
30. 제 1항 또는 제 26항에 있어서, 상기 노즐 중 적어도 하나는 노즐 플레이트에 의하여 한정된 평면에 대해 평행한 축을 따른 단면이 정사각형 또는 직사각형인, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
31. 제 1항 또는 제 12항 또는 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프린트헤드는 20 내지 20,000개의 노즐을 포함하는, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
32. 제 1항 또는 제 12항 또는 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 각 인쇄 위치에 대해 상기 노즐은 수직하게 정렬되며, 수평적으로 20 내지 1000㎛의 거리로 일정한 간격으로 떨어진, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
33. 제 1항 또는 제 12항 또는 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 각 인쇄 위치에 대해 노즐을 포함하는 각 배열을 구비하는 채로, 상기 노즐은 일정한 간격으로 떨어진 배열로 배치된, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
34. 제 33항에 있어서, 각 배열은 10 내지 10,000개의 노즐을 포함하는, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
35. 제 34항에 있어서, 각 배열은 20 내지 1000㎛의 거리만큼 서로 일정한 간격으로 떨어진, 2열의 노즐을 포함하는, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.
36. 제 35항에 있어서, 각 열의 각 노즐은 동일 열 내의 노즐에 매우 근접하는 노즐에 대하여 파상 배치되는, 잉크제트 프린터용 잉크제트 프린트헤드 조립체.

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