KR100657108B1 - 잉크젯 프린트 헤드 및 그의 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인쇄 매체(106)에 최근접하여 작동될 수 있는 잉크젯 프린트헤드(204)를 포함하는 프린팅 시스템에 관한 것이다. 이 프린트헤드는 여기 신호에 응답하여 유체를 선택적으로 방출하도록 그에 오리피스가 배치된 오리피스층(401)을 가진다. 프린트헤드는 유체 방출 기판(304)을 수납하도록 구성된 함몰 리세스(502)를 형성하는 상부면(500)을 갖는 캐리어(300)와, 적어도 부분적으로 유체 방출 기판의 일부를 밀봉하는 외장(312)을 갖는다. 이 외장은 오리피스층과 동일 표면으로 형성되도록 성형된다. 이 평면은 이하의 장점을 제공한다. (1) 궤적 에러 효과가 감소된다. (2) 프린트헤드는 프린팅 시스템의 클리닝 기구에 의해서 효율적으로 청소된다. (3) 저장중 프린트헤드의 잉크 누출이 제거된다.

Description

잉크젯 프린트 헤드 및 그의 형성 방법{INKJET PRINTHEAD HAVING IMPROVED RELIABILITY}
도 1은 프린트헤드가 인쇄 매체를 횡단하여 이동하여 인쇄하는, 프린팅 시스템의 제 1 실시예의 사시도,
도 2는 프린트헤드와 이를 보충하는 유체 저수부를 포함하는 프린팅 시스템의 개략적인 대표도,
도 3은 캐리어와 이에 장착된 유체 방출 기판을 갖는 본 발명에 따른 바람직한 프린트헤드의 저부 사시도,
도 4a는 캐리어와 독립된 도 3에 도시된 유체 방출 기판의 저부 사시도,
도 4b는 유체 방출 기판을 형성하는데 사용된 재료가 도시되는 도 3에 도시된 유체 방출 기판의 단면도,
도 5는 유체 방출 기판을 수납하도록 구성된 도 3에 도시된 캐리어(캐리어는 유체 저수부로부터 잉크를 수납하여 유체 방출 기판에 이송함)만의 저부 사시도,
도 6a는 유체 방출 기판(유체 방출 기판은 캐리어에 전기적 및 유체역학적으로 결합함)이 내부에 삽입된 캐리어의 사시도,
도 6b는 유체 방출 기판과 캐리어 사이에 형성된 상호접속부가 아치형인, 도 6a에 도시된 캐리어의 단면도,
도 7a는 유체 방출 기판이 함몰 리세스에 삽입되면 캐리어의 상부면에 형성된 함몰 리세스의 선택 영역으로 외장이 주입되도록 구성된 몰드의 사시도,
도 7b는 몰드의 일부분이 제거되어 캐리어의 상부면과 유체 방출 기판의 상부면 사이에 형성된 평면이 드러난 도 7a의 사시도,
도 8a는 외장이 캐리어로 주입될 때 몰드, 유체 방출 기판 및 캐리어를 도시하는 도 7의 단면도,
도 8b는 유체 방출 기판이 캐리어 내부에 밀봉되어 거의 평면인 상부면을 형성하는 본 발명의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
106 : 인쇄 매체 204 : 잉크젯 프린트헤드
300 : 캐리어 304 : 유체 방출 기판
312 : 외장 401 : 오리피스층
500 : 상부면 502 : 함몰 리세스
본 발명은 잉크젯 프린터에 관한 것으로 보다 상세하게는 잉크젯 프린트헤드 를 포함하는 프린팅 시스템에 관한 것이다. 열적 잉크젯 프린터는 1980년 초반에 시작된 이래로 놀랄만한 상업적 성공을 거두어 왔다. 이들 프린팅 시스템은 검정색 텍스트 및 그래픽으로부터 천연색의 사진과 같은 이미지에 걸쳐 개발되었다. 잉크젯 프린터는 보통 컴퓨터와 같은 출력 장치에 부착된다. 출력 장치는 프린터에 프린팅 명령을 제공한다. 이들 명령은 인쇄 매체상에 인쇄될 텍스트 및 이미지에 관한 설명이 전형적이다. 일반적인 잉크젯 프린터는 하나 또는 그 이상의 프린트헤드를 갖는 캐리지를 갖는다. 프린트헤드 및 인쇄 매체는 상대적으로 이동하여 프린팅을 달성한다.
프린트헤드는 일반적으로 프린팅 시스템에 전기적으로 및 유체역학적으로 결합된 유체 방출 기판으로 구성되어 있다. 유체 방출 기판은 프린트헤드로부터 여기 신호를 수신하는 복수개의 히터 레지스터를 그 내부에 배치하고 있다. 이들 히터 레지스터는 오리피스층에 형성된 복수개의 오리피스에 인접하여 배치되어 있다. 잉크는 프린트헤드에 부착된 잉크 공급원으로부터 또는 프린트헤드로부터 교체가능하게 분리된 잉크 공급원으로부터 히터 레지스터에 공급된다. 히터 레지스터에 공급된 잉크는 잉크 방울의 형태로 오리피스를 통해서 인쇄 매체상에 선택적으로 방출된다. 인쇄 매체상의 잉크는 건조되어 잉크 "도트"를 형성하며 같이 보았을 때 이미지 설명대로 인쇄된 이미지를 형성한다. 프린트된 이미지는 경우에 따라 도트 배치, 인쇄 화상도, 색 선명도 및 인위구조의 자유도와 같은 전체 외관을 포함할 수도 있는 인쇄질 매트릭스를 특징으로 한다. 잉크젯 프린터 제조자들은 프린트헤드의 신뢰성을 향상시킬 뿐만 아니라 인쇄질을 향상하는데 필요한 조건들을 향상하 는 노력을 경주하다.
오리피스층 및 인쇄 매체는 서로 평행한 방향으로 배열되는 것이 이상적이다. 오리피스층의 오리피스로부터 방출되는 잉크 방울은, 인쇄 매체의 평면에 수직하게 배향되는 것이 이상적인 벡터로서 나타낼 수 있다. 따라서, 잉크가 "이상적인 프린트헤드"의 오리피스층으로부터 방출될 때, 잉크 방울이 인쇄 매체상에 실질적으로 배치되는 장소와 이상적으로 배치되는 장소의 차이가 0이 되기 때문에 궤적 에러가 0이다. 그러나, 실제로는 오리피스층 제조 공정에서의 변화에 의해서 잉크 방울이 오리피스로부터 보통 0 내지 2° 정도 범위의 각도로 방출된다. 이러한 오리피스층의 변화는 오리피스 형성시 변화 공차 뿐만 아니라 오리피스층의 평면성의 변화 등등에 기인한다.
궤적 에러의 효과는 프린트헤드와 인쇄 매체 사이의 분리 거리에 의해서 과장된다. 예를들어, 종래의 프린트헤드는 인쇄 매체로부터 1.5㎜가 떨어져 있다. 잉크가 이상적인 또는 수직 방향으로부터 2°의 에러 각도에서 오리피스층으로부터 방출되면, 잉크 방울은 프린팅되어야 하는 위치로부터 0.052 ㎜ 떨어질 것이다. 그러나, 프린트헤드와 인쇄 매체가 0.7 ㎜ 떨어져 잉크가 2°의 에러 각도에서 오리피스층으로부터 방출되면, 잉크 방울은 단지 0.024㎜ 만큼 떨어져 배치될 것이다. 이러한 궤적 에러는 인쇄된 이미지의 질을 감소 또는 열화시키는 경향이 있다. 왜냐하면, 이러한 에러가 인쇄 매체상의 잉크 위치에 영향을 주기 때문이다.
종래의 프린트헤드에서 궤적 에러로 인한 인쇄질의 열화는, 잉크 칼라가 혼 합되어 "사진"과 같이 인쇄된 이미지를 제공하는데 가장 치명적이다. 여기에 배치된 잉크 방울은 인쇄된 이미지를 입자가 거칠고 줄무늬가 나타나게 하는 경향이 있을 것이다. 게다가, 공기 흐름과 같은 기생 효과(parasitic effects)는 프린팅 시스템의 궤적 에러에 부가의 영향을 주는 경향이 있다. 이들 기생 효과는 인쇄 매체에 대한 프린트헤드의 거리를 감소시킴으로써 줄어드는 경향이 있다.
통상의 프린팅 시스템에서 프린트헤드는 1 ㎜ 내지 1.5 ㎜ 범위일 수도 있는 거리만큼 인쇄 매체로부터 분리되어 있다. 프린트헤드와 인쇄 매체 사이의 이 거리는 유체 방출 기판을 지지하는 프린트헤드 본체와 유체 방출 기판 사이의 전기적 결합에 의해서 제한된다. 예를 들어, 교체가능한 프린트 카트리지는 펜 몸체에 장착된 유체 방출 기판을 구비한다. 외장 재료가 종종 전기적 결합부 또는 상호접속부의 상부에 분배되어 잉크로부터 상호접속부를 보호 또는 차단한다. 열적 잉크젯 프린트헤드에 사용되는 잉크는 부식성 및 전도성이 있는 염 성분을 갖는 경향이 있다. 이들 잉크가 전기적 인터페이스로 누출되면 이들은 프린트헤드 수명을 감소시키는 경향이 있는 전기적 단락 또는 부식을 제공한다. 상호접속부상에 배치된 외장은 보통 외장 비드로서 불린다. 외장 비드는 유체 방출 기판의 오리피스층을 지나 돌출되며 프린트헤드와 인쇄 매체 사이의 공간을 제한하는 역할을 한다.
결과적으로, 궤적 에러를 감소시키는데는 제한 사항들이 있다.
인쇄질 이외에, 프린팅 시스템은 고 신뢰성을 가져야 한다. 프린트헤드의 신뢰성을 감소시킬 수도 있는 2가지 일반적인 오류 모드는 (1) 잉크에 상호접속부의 노출시키는 것과 (2) 프린트헤드의 보장 기간중 잉크가 누출하는 것이다. 외장 비드가 프린팅중 인쇄 매체를 문지를 만큼 인쇄 매체와 근접하게 프린트헤드가 배치되는 경우에, 외장 비드는 마모되어 상호접속부에 잉크가 닿는다. 잉크는 상호접속부를 부식시켜서 궁극적으로는 프린트헤드의 전기적 오류를 유도하여 프린트헤드의 신뢰성을 저하시키는 경향이 있다.
종래의 잉크젯 프린터는 프린트헤드 오리피스판으로부터 잉크 잔유물을 규칙적으로 닦아내는 와이퍼를 구비한 클리닝 기구를 채용한다. 이 잔유물의 양이 상당하다면, 오리피스를 막아서 잉크 방울이 방출되지 못하게 하거나 또는 잘못된 방향으로 잉크 방울이 방출되게 한다. 클리닝 기구는 소정의 허용공차를 가져서 클린닝 과정중 와이퍼가 프린트헤드를 손상시키지 않게 한다. 그러나, 돌출 외장 비드가 방해하는 경우에는 와이퍼가 덜 효과적일 것이며 결국에는 비드의 부식을 가져올 수도 있다.
프린트헤드 수명을 감소시키는 제 2 신뢰성 요인은 프린트헤드가 사용되는 환경 조건에 관련있다. 프린트헤드는 종종 이들이 프린팅 시스템에 사용되기 전에 열악한 환경 조건에 놓이게 된다. 예컨데, 프린트헤드는 온도가 0 내지 60℉ 범위일 수도 있는 운송 화물 저장소에 저장되는 경우가 종종 있다. 또한, 프린트헤드는 항공기로 운반되는 경우에 운송중 가변 대기압에 놓일 수도 있다. 일반적으로, 종래의 프린트헤드는 이러한 열악한 조건에서 잉크 누출없도록 설계된다. 그러나, 전술한 바와 같은 열악한 환경 조건하에서, 프린트헤드는 프린팅 시스템에 사용되기 전에 잉크 누출이 일어날 수도 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 시도로서, 테이프와 같은 재료가 오리피스층상에 배치되어 잉크 누출에 대하여 부가의 보 호를 제공하며 잉크가 오리피스에서 건조되는 것을 방지한다. 테이프와 같은 재료가 오리피스층에 균일하게 부착되는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 프린트헤드에 있어서, 전술한 외장 비드가 테이프와 같은 재료가 오리피스층에 균일하게 접착되는 것을 방해할 수도 있다. 테이프류 재료가 오리피스층에 균일하게 부착되지 않으면, 잉크는 오리피스층으로부터 누출되어 주변의 목적물을 손상시킨다. 또한, 프린트헤드로부터 누출된 잉크는 시간이 흐르면 굳어서 오리피스를 막을 뿐만 아니라 프린트헤드내에 제한된 다른 잉크 칼라를 오염시킬 수도 있다. 게다가, 고객은 누출이 일어난 프린트헤드를 결점이 있고 안좋은 것으로 생각한다.
따라서, 훨씬 신뢰성이 있으며 인쇄질을 훨씬 향상시킬 수 있는 프린팅 시스템을 개발할 필요성이 계속해서 있다. 이들 프린팅 시스템은 대량 생산에 적합하며 재료 비용을 감소시켜서 페이지당 인쇄 비용을 더 감소시켜야 한다.
본 발명은 잉크를 인쇄 매체상에 방출하기 위한 활성 신호에 응답하는 잉크젯 프린트헤드를 갖는 프린팅 시스템을 제공한다. 프린트헤드는 캐리어를 포함하며, 이 캐리어는 이와 전기적 및 유체역학적 결합을 달성하도록 구성된 리세스 및 유체 방출 기판을 그 내부에 배치한 상부면을 갖는다. 유체 방출 기판은 캐리어 상부면에 대향 배치된 거의 평면인 오리피스판을 가진다. 오리피스층은 복수개의 오리피스를 내부에 가진다. 프린트헤드는 오리피스층 아래에 배치된 거의 평면인 접촉면과 외장을 가져서 유체 방출 기판과 캐리어를 적어도 부분적으로 밀봉하여 오리피스층과 거의 동일 평면을 형성한다.
도 1은 본 발명의 프린트헤드(102)를 갖는 프린팅 시스템(100)의 바람직한 실시예를 도시한다. 프린팅 시스템(100)은 하나 또는 그 이상의 프린트헤드(102)를 지지할 수 있는 캐리지(101)를 구비한다. 캐리지(101)는 프린트헤드(102)가 프린트 영역에서 이동될 때 프린트헤드(102)를 지지하는 캐리지 지지 부재(104)에 부착된다. 프린트헤드(102)가 프린트 영역에서 이동될 때, 인쇄 매체(106)는 프린트 영역에 동시에 놓인다. 프린트헤드(102)는 프린트헤드(102)가 프린트영역을 이동하는 동안 인쇄 매체(106)상에 잉크 방울을 선택적으로 방출하기 위한 상호접속부(107)를 거쳐 프린팅 시스템(100)으로부터 활성 신호를 수신한다. 변형예에 있어서, 프린트헤드(102)는 고정되고 이에 대해 인쇄 매체가 이동하여 인쇄할 수도 있다. 도 1에 도시한 프린팅 시스템(100)은 8-1/2 인치×11 인치 인쇄 매체상에 인쇄하는 것으로 포맷설정되며, 당업자들은 프린팅 시스템(100)과 프린트헤드(102)가 대형 포맷 프린팅 및 직물 프린팅 등과 같은 광범위한 다른 프린팅 환경에 비슷한 정도로 적합하다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 프린트헤드(102)의 바람직한 실시예를 구현하는 프린팅 시스템의 개략적인 대표도를 도시한다. 프린팅 시스템은 프린트헤드(204)에 유체역학적으로 결합된 유체 저수부(202)를 구비하며 여기서 잉크는 프린트헤드(204)의 하측면으로부터 방출된다. 프린트헤드(204)는 유체 도관(206)을 거쳐서 유체 저수 부(202)에 접속된다. 유체 도관(206)은 프린트헤드(204)가 인쇄 매체를 가로지를 때 잉크가 프린트헤드(204)를 향해 연속적으로 흐르도록 가요성재로 형성된다. 도 2에 도시된 프린팅 시스템은 개별적으로 교체가능한 유체 저수부(202)를 갖는 장점을 제공한다. 따라서, 유체 저수부(202)안에 수납된 잉크가 바닥났을 때, 유체 저수부(202)는 프린트헤드(204)를 교체함없이 교체할 수 없다. 변형예에 있어서, 프린트헤드(204)는 유체 저수부(202)와 독립하여 교체될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 프린트헤드(204)의 저부 사시도를 도시한다. 프린트헤드(204)는 잉크가 방출되는 프린트헤드(204)의 저부가 보이도록 배향되었다. 프린트헤드(204)는 캐리어(300)와 유체 방출 기판(304)을 가진다. 유체 방출 기판(304)은 반도체 재료로 형성되며 오리피스층으로 형성된 복수개의 오리피스(306)를 가진다. 잉크는 오리피스(306)로부터 인쇄 매체상에 방출되어 인쇄된다. 또한, 유체 방출 기판(304)은 유체 방출 기판(304)에 여기 신호를 공급하는 전기적 상호접속부(308)를 거쳐서 캐리어(300)에 전기적으로 접속된다. 전기적 상호접속부(308)는 캐리어(300)에 형성된 전기적 컨넥터(307)를, 유체 방출 기판(304)상에 형성된 전기적 접점(309)에 전기적으로 접속한다. 본 발명에 있어서, 전기적 상호접속부(308)는 금으로 형성되지만, 구리, 알루미늄, 또는 은과 같은 다른 전기적 도체가 사용될 수도 있다.
프린트헤드(204)가 프린팅 시스템(100)의 캐리지(101)에 삽입될 때, 전기적 접속 패드(310)는 캐리지(101)내에 형성된 인접한 전기적 접속 패드에 접속하여 프린팅 시스템(100)과 프린트헤드(204) 사이에 전기적 접속을 형성한다. 전기적 상 호접속부(308)과 유체 방출 기판(304)의 일부가 외장(312)으로 쌓여 있다. 더 설명할 외장(312)은 잉크가 전기적 상호접속부(308)를 오염시키지 않도록 구성된다.
도 4a는 캐리어(300)와 독립된, 도 3에 도시된 유체 방출 기판(304)의 사시도이다. 유체 방출 기판(304)은 제 1 평면(400), 제 2 평면(402) 및 저부면(403)을 가진다. 제 1 평면(400)은 오리피스층(401)에 형성된 복수개의 오리피스(306)를 가진다. 제 2 평면(402)은 접속면으로 불리어지는데 8개의 전기적 접점(309)을 가지지만, 프린트헤드의 특별 사양 따라 더 많거나 적은 전기적 접점(309)이 제 2 평면(402)에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 전기적 접점(309)의 갯수는 오리피스(306)의 갯수와, 신호 라인의 갯수와, 프린팅 시스템의 멀티플렉스 틀에 따라 변화될 수 있다. 전기적 접점(309)은 알루미늄 또는 금과 같은 전기적 전도성 재료로 형성된다. 유체 방출 기판(304)의 저부면(403)은 유체 채널(405)을 수납한다. 유체 채널(405)로부터 유체가 히터 레지스터(도시안함)로 유입되어 오리피스층(401)에 형성된 오리피스(306)를 통해 선택적으로 방출된다.
도 4b는 도 4a에 도시된 유체 방출 기판(304)의 바람직한 실시예를 확대 도시한 단면도이다. 유체 방출 기판(304)은 잉크 챔버(410)와 히터 레지스터(412)를 더 포함한다. 캐리어(300)로부터 받은 잉크가 유체 방출 기판(304)의 유체 채널(405)로 유동한다. 잉크는 잉크 챔버(410)로 유입되어 잉크 챔버(410)의 베이스(413)에 배치된 히터 레지스터(412)의 상면에 잔류한다. 히터 레지스터(412)는 전기적 상호접속부(308)(도시안함)을 통해서 여기 신호를 수신하여 오리피스(306)를 통해서 잉크를 방출한다.
도 4b의 유체 방출 기판은 순차적으로 적층되는 몇개의 물질로 이루어져서 인쇄질과 신뢰성이 향상된 프린트헤드를 형성한다. 각 층은 소정의 두께와 고유 기능을 가진다. 우선, 대략 0.6㎜ 두께의 반도체 기판(415)이 제공된다. 다음에 1.2㎛ 두께의 산화층(414)이 반도체 기판(416)의 상면에 형성되어 반도체 기판(416)을 이후 금속층과 절연시킨다. 산화층(414)의 상면에 형성된 금속층은 각각 알루미늄(Al)(418)과 탄탈늄 알루미늄(TaAl)(420)으로 구성된다. 금속층은 탄탈늄 알루미늄(420)과 같은 저항재료로 이루어진 히터 레지스터(412)와, 알루미늄(418)재 신호 라인을 형성하는데 사용된다. 바람직한 실시예에 있어서, 금속층의 결합 두께는 1.2㎛이다. 다음에, 0.4㎛ 두께의 패시베이션층(422)은 히터 레지스터(412)에 유입되는 잉크가 금속층을 공격하지 못하게 한다. 캐비테이션층(424)이라 보통 불리는 부가의 보호층이 패시베이션층(422)의 상면에 형성된다. 캐비테이션층(424)은 0.1㎛ 내지 0.8㎛ 두께로 Ta으로 형성된다. 오리피스층(401)은 Ta층(424)의 상면에 형성된다. 오리피스층(401)은 40㎛ 두께가 전형적이지만, 더 두껍거나 더 얇은 오리피스층이 사용될 수도 있다.
도 5는 상부면(500)과 함몰 리세스(502)가 내부에 형성된 캐리어(300)의 사시도를 도시한다. 함몰 리세스(502)는 유체 방출 기판(304)을 수용하는 크기이다. 바람직한 실시예에 있어서, 함몰 리세스(502)는 참조번호"d1" 로 지시되는 리세스 베벨 깊이를 가진다. 리세스 베벨 깊이(d1)은 상부면(500)으로부터 내부 하부면(512) 을 향해 연장된다. 함몰 리세스(502)는 프린팅 시스템으로부터 여기 신호(도시안함)을 수신하는 전기적 컨넥터(307)를 수납한다. 전기적 컨넥터(307) 는 참조번호 "h4"로 지시되는 전기적 컨넥터 높이에 의해서 내부 하부면(512) 위에 놓인다. 전기적 컨넥터(307)의 갯수는 유체 방출 기판(304)의 전기적 접점(309)의 갯수에 대응한다. 캐리어(300)는 도 2에 도시된 유체 저수부(202)에 결합되는 구멍(506)를 갖는다. 구멍(506)으로 흐르는 잉크는 유체 방출 기판(304)의 유체 채널(405) 이 있는 상면의 채널(510)에 도입된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 캐리어(300)는 성형 플라스틱으로 형성되지만, 세라믹, 금속 및 카본 성분을 들 수 있는 다른 재료가 캐리어(300)를 형성하는데 사용될 수도 있을 것이다.
도 6a는 함몰 리세스(502)에 삽입된 유체 방출 기판(304)을 갖는 캐리어(300)를 도시한다. 도 4b에 참조부호 "h3"로 지시된 제 2 평면 높이가 선택되어 유체 방출 기판(304)이 캐리어(300)로 삽입될 때, 제 2 평면 높이(h2)와, "h4"로 지시된 전기적 컨넥터 높이가 정렬된다. 또한, 베벨 높이(h2)는 유체 방출 기판(304)의 제 1 평면(400)과 캐리어(300)의 상부면(500)이 잘 정렬되도록 선택된다. 변형예에 있어서, 유체 방출 기판(304)의 제 1 평면(400)은 캐리어(300)의 상부면(500) 상에 연장될 수도 있다. 다음으로, 유체 방출 기판(304)은 캐리어(300)의 상부면(500) 위로 연장될 수도 있다. 다음에, 유체 방출 기판(304)은 전기적 상호접속부(308)를 거쳐서 캐리어(300)에 전기적으로 접속된다. 전기적 상호접속부(308)는 유체 방출 기판(304)의 제 1 평면(400)과 캐리어(300)의 상부면(500) 아래에 형성된다.
도 6b는 유체 방출 기판(304)과 캐리어(300) 사이에 형성된 하나의 전기적 상호접속부(308)의 확대 단면도이다. 전기적 상호접속부(308)는 전기적 컨넥터(307)와 전기적 점점(309)에 결합된 와이어여서 전기적 상호접속부(308)가 도 6b에 도시된 참조부호 "R"로 지시된 반경으로 구부러져있다. 전기적 상호접속부(308)를 이와 같이 위치설정하는 것은 반도체 산업분야에서 일반적이다. 전기적 상호접속부를 아치형으로 하는 것은 응력을 감소시킬 수 있으며, 이렇게 하지 않으면 전기전 손상을 야기할 수도 있다. 반경(602)은 100㎛가 보통이며 반경(602)은 41㎛과 거의 같은 도 4b에 도시된 참조부호(h1)에 의해서 지시된 필름 스텍 높이보다 작다.
아치형 전기적 상호접속부(308)이 유체 방출 기판(304)의 제 1 평면(400)를 지나 연장되지 않도록 하기 위해서, 도 6b에 도시된 참조번호 "h"로 지시된 베벨 높이가 증가된다. 베벨 높이(h2)를 증가시키면 제 1 평면(400)에 대해 전기적 상호접속부(308)를 효과적으로 낮추게 된다. 가장 높은 경우, 보통 150㎛인 베벨 높이(h2)의 값은 제 1 평면(400)이 캐리어(300)의 상부면(500)을 지나 연장되고 아치형 전기적 상호접속부(308)이 캐리어(300)의 상부면(500) 아래에 놓이도록 선택될 수 있다.변형예에 있어서,베벨 높이(h2)의 값은 제 1 평면(400)과 상부면(500)이 동일면에 유지되고 전기적 상호접속부(308)의 아치가 상부면(500) 아래에 높이도록 선택될 수도 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 와이어 본드가 사용되지만, 높이(H1)보다 더 큰 TAB 회로가 사용될 수도 있다.
도 7a는 캐리어(300)의 선택 영역에 외장(312)을 배치하는데 사용된 몰드(700)를 도시한다. 외장(312)은 액체 형태로 입구(704)를 통해 몰드(700)로 공급된다. 또한, 그루브(702)는 몰드(700)안에 형성되어 몰드(700)가 캐리어(300) 와 접촉될 때 몰드(700) 아래의 오리피스층(401)이 손상되지 않도록 한다. 도 7b는 도 7a의 사시도로서 몰드(700)의 부분이 제거되어 유체 방출 기판(304)의 제 1 평면(400)과 캐리어(300)의 상부면(500) 사이에 형성된 평면이 드러나 있다. 외장(312)은 캐리어(300)의 2 영역으로 선택적으로 나뉜다. 첫째, 외장(312)은 유체 방출 기판(304)과 함몰 리세스(502)에 인접하여 형성된 시임(706)에 배치되며 유체 방출 기판(304)가 삽입된다. 둘째, 외장(312)은 유체 방출 기판(304)의 상호접속부 영역(708)에 배치된다.
도 8a는 몰드(700)가 캐리어(300)와 접촉되는 도 7a의 단면도를 도시한다. 외장(312)은 채널(800)을 통해서 캐리어(300)로 삽입되며 또한, 외장(312)이 모세관 현상을 거쳐서 채널(800)을 통해서 캐리어(300)로 견인된다. 외장(312)이 몰드(700)를 통해 캐리어(300)에 분배되는 동안, 외장(312)은 오리피스층(401)으로부터 차단된다. 외장(312)을 오리피스층(401)으로부터 차단하는 것은 오리피스층(401)에 노출되면 외장(312)이 오리피스층 내부에 형성된 오리피스(306)를 영구적으로 막을 수 있기 때문에 중요하다. 외장(312)이 분배되면, 외장(312)은 대기 온도에서 건조되거나 또는 건조/경화 과정을 가속하기 위해서 외부에서 가열된다. 또한, 자외선이 외장을 경화하는데 사용될 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 외장(312)의 경화는 몰드(700) 내부에 형성된 가열 코일(802)에 으해서 가속된다.
도 8b는 외장(312)이 캐리어(300)로 주입되고 몰드(700)가 제거된 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도시한다. 외장(312)은 캐리어(300)의 상부면(500)을 더 평탄화하여 유체 방출 기판의 오리피스층상의 잉크가 전기적 상호접속부(308)에 닿지 않게 한다. 결과적으로, 잉크에 의한 전기적 상호접속부(308)의 손상이 제거된다. 게다가, 전기적 상호접속부(308)가 외장(312)의 형성전에 유체 방출 기판(304)의 제 1 평면 아래에 형성되기 때문에, 종래의 프린트헤드에서 치명적인 외장 비드가 제거된다. 외장 비드를 제거함으로써, 본 발명의 프린트헤드(204)가 인쇄 매체의 최근접 영역에서 작동된다. 결과적으로, 프린팅 환경에서 필수적으로 나타는 궤적 에러 및 기생 효과가 감소되어 인쇄질이 향상된다.
프린트헤드의 신뢰성을 향상시키려는 시도가 있었다. 에컨대, 발명의 명칭이 "액체 제트 레고딩 헤드"인 고무로 등의 미국 특허 제 4,873,622 호는 레코딩 헤드를 형성하는데 사용되는 압력 전달 성형 기술을 기술한다. 레코딩 헤드는 잉크가 인쇄 매체상에 방출되는 멤브레인을 그 상부에 갖는 방출 요소를 갖는다. 방출 요소는 금속 프레임에 전기적으로 결합된다. 전기적 접속은 방출 요소의 상면에 형성되며 에폭시는 전기적 접속부와 레코딩 헤드 둘레에 성형된다. 멤브레인은 성형 에폭시 내부로 들어간다.
본 발명에 있어서, 외장이 오리피스층과 같은 평면에 형성되도록 전기적 접속부가 오리피스층 아래에 형성될 수 있게 스텝형 다이를 이용한다. 본 발명의 외장은 멤브레인이 성형 에폭시 내부에 함입된 고무로의 인용 발명과 대조적으로 오리피스 층과 동일면이어서, 본 발명의 프린트헤드는 오리피스층이 고무로의 멤브레인보다 인쇄 매체에 더 긴밀하게 위치설정된다. 오리피스층을 인쇄 매체에 대해 더 긴밀하게 위치설정하는 것은 궤적 에러를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 프린트헤드는 잉크 잔유물과 데브리스에 의해서 막힐 수 있는 리세스를 갖는 기록 헤드 구조체를 가지며, 종래의 와이핑 기술을 사용하여 청소하는 것이 더 어려운 고무로와 대조적으로 쉽게 청소되는 평면 프린트헤드를 제공한다.
본 발명은 잉크를 인쇄 매체상에 방출하기 위한 활성 신호에 응답하는 잉크젯 프린트헤드를 갖는 프린팅 시스템을 제공하며, 프린트헤드는 캐리어를 포함하며, 이 캐리어는 이와 전기적 및 유체역학적 결합을 달성하도록 구성된 리세스 및 유체 방출 기판을 그 내부에 배치한 상부면을 가지며, 유체 방출 기판은 캐리어 상부면에 대향 배치된 거의 평면인 오리피스판을 가지며, 오리피스층은 복수개의 오리피스를 내부에 가지며, 프린트헤드는 오리피스층 아래에 배치된 거의 평면인 접촉면과 외장을 가져서 유체 방출 기판과 캐리어를 적어도 부분적으로 밀봉하여 오리피스층과 거의 동일 평면을 형성할 수 있다.

Claims (10)

  1. 잉크를 매체(106)상에 방출하기 위해서 활성 신호에 응답하는 잉크젯 프린트헤드(204)에 있어서,
    리세스(502)를 형성하는 상부면(500)을 갖는 캐리어(300)와,
    캐리어와의 전기적 및 유체역학적 결합을 달성하기 위해서 캐리어 내부에 구성된 유체 방출 기판(304)으로서, 상기 유체 방출 기판은 그 내부에 복수개의 오리피스를 형성하는 거의 평면 오리피스층(401)과, 상기 오리피스층 아래에 배치된 거의 평면인 접촉 표면(402)을 갖는 유체 방출 기판(304)과,
    유체 방출 기판과 캐리어를 적어도 부분적으로 밀봉하여 오리피스층과 거의 동일 평면을 형성하는 외장(312)을 포함하는
    잉크젯 프린트 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 방출 기판(304)은 캐리어(300)로부터 잉크를 수납하도록 구성되며, 상기 캐리어는 캐리어의 내부 하부면(512)에 형성된 채널(405)를 포함하며, 상기 채널은 유체 저수부(202)와 유체역학적으로 결합하는
    잉크젯 프린트 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외장(304)은 오리피스층(401)에 인접하여 형성되며, 외장은 주입을 거쳐서 캐리어(300)와 유체 방출 기판(304)상에 성형되는
    잉크젯 프린트 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어(300)는 전기적 컨넥터를 포함하며, 상기 전기적 컨넥터(307)는 동일 평면 하방 위치에서 유체 방출 기판(304)과 전기적으로 접속되는
    잉크젯 프린트 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 방출 기판(304)의 접속면(402)은 전기적 상호접속부(308)를 거쳐서 캐리어(300)에 전기적으로 결합되며, 상기 전기적 상호접속부는 유체 방출 기판의 오리피스층(401) 아래에 배치되는
    잉크젯 프린트 헤드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어(300)의 상부면(500)은 함몰되어 있어서 함몰 리세스를 형성하며, 상기 캐리어(300)는 유체 방출 기판(304)을 지지하도록 구성된 내부 하부면(512)을 더 포함하는
    잉크젯 프린트 헤드.
  7. 잉크를 인쇄 매체(106)상에 선택적으로 분배하는 프린트헤드를 형성하는 방법에 있어서,
    오리피스층(401), 제 1 평면(400) 및 상기 제 1 평면(400) 하방에 배치된 접속면(402)을 갖는 유체 방출 기판(304)을 수납하도록 구성된 캐리어(300)를 제공하는 단계와,
    유체 방출 기판(304)을 캐리어(300)에 삽입하는 단계와,
    상기 유체 방출 기판(304)의 접속면(402)과 캐리어(300) 사이에 전기적 결합부를 형성하는 단계와,
    외장(312)을 전기적 결합부 상면에 분배하여 유체 방출 기판(304)과 캐리어(300)의 상부면(500)이 거의 동일 평면이 되게하는 몰드(700)를 제공하는 단계를 포함하는
    프린터헤드 형성 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    몰드가 유체 방출 기판(304) 위에 배치되는 동안에 몰드(700)로부터 외장(312)을 분배하는 단계를 더 포함하는
    프린터헤드 형성 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 외장이 상기 유체 방출 기판(304)의 소정부에 분배되면 상기 외장(312)의 위치설정을 제어하는 단계를 더 포함하는
    프린터헤드 형성 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 외장(312)의 위치설정이 완료되면, 몰드(700)를 제거하는 단계를 더 포함하는
    프린터헤드 형성 방법.
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