KR100718192B1 - 프린트엔진용 잉크공급 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 프린트엔진의 프린트헤드용 잉크공급장치에 관한 것이다. 상기 프린트헤드는, 웨이퍼의 한 면 상에 장착되는 일련의 마이크로-일렉트로메카니컬 시스템(MEMS) 잉크배출장치와, 웨이퍼의 반대측 면으로부터 각 잉크배출장치로 상기 웨이퍼를 관통하여 연장되는 잉크공급통로를 포함한다. 상기 잉크배출장치는 그룹을 지어 배열된다. 따라서, 상기 잉크공급장치는, 웨이퍼의 반대측 면에 장착될 수 있는 블럭부재를 포함한다. 상기 블럭은, 웨이퍼의 반대측 면과 인접한 블럭의 첫 번째 면 내로 뚫려 형성된 다수의 채널을 구비한다. 잉크공급 유입개구는, 각 채널과 연결된다. 이러한 유입개구는, 블럭의 두 번째 면으로 뚫려 있다.

Description

프린트엔진용 잉크공급 조립체{AN INK SUPPLY ASSEMBLY FOR A PRINT ENGINE}

본 발명은 프린트엔진에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 디지탈 카메라의 즉석 프린트에 사용하기 위한 프린트엔진에 적용된다. 보다 특히, 본 발명은 프린트엔진의 프린트헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크공급 조립체에 관한 것이다.

페이지폭 프린터의 프린트엔진의 프린트헤드는 밀리미터 단위로 측정되는 폭 치수를 가지고 있음이 이해될 할 것이다.

전형적으로, 프린트헤드는 600 마이크로미터의 폭 치수를 가진다. 일련의 잉크젯 노즐에 있어서, 인접한 노즐은 100 마이크로미터 단위의 치수만큼 서로 이격될 수 있다. 프린트헤드의 기판이 실리콘 웨이퍼로 만들어진 반면에, 기판에 잉크를 공급하기 위한 공급기구는 종종 플라스틱으로 만들어진다. 기판에 있는 각각의 잉크공급통로로 잉크가 공급되도록 플라스틱을 몰딩하기 위해서는, 극도로 공차(tolerance)가 작아야 하므로, 필연적으로 비용이 들게 된다.

"페이지폭(page width)"이란, 프린트매체가 프린트헤드를 지나갈 때, 프린트헤드가 상기 프린트매체를 횡단하거나 래스터링(rastering)하지 않고, 프린트매체 상에 한 번에 한 라인씩 프린트하는 것을 의미한다.

본 발명에 따르면, 프린트엔진의 프린트헤드용 잉크공급장치를 제공하는데, 상기 프린트헤드는, 웨이퍼(wafer)의 첫 번째 면 상에 장착되며 그룹을 지어 배열되는 일련의 마이크로-일렉트로메카니컬 시스템(MEMS) 잉크배출장치와, 웨이퍼의 반대측 면으로부터 각각의 잉크배출장치로 상기 웨이퍼를 관통하여 각각 연장되는 다수의 잉크공급통로를 포함하고,

상기 잉크공급장치는, 웨이퍼의 반대측 면과 인접한 블럭의 첫 번째 면 내로 뚫려 형성된 다수의 채널을 구비하고 상기 웨이퍼의 반대측 면 상에 장착될 수 있는 블럭부재와, 각각의 채널과 연결되며 상기 블럭의 두 번째 면으로 뚫려 있는 하나 이상의 잉크 유입개구를 포함한다.

상기 블럭의 두 번째 면은 첫 번째 면과 대향하는 것이 바람직하다.

상기 블럭은, 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 상기 블럭은, MEMS 장치를 수반하는 웨이퍼에 결합될 수 있다.

상기 채널과 잉크 유입개구는, 실리콘 웨이퍼 내로 에칭될 수 있다.

상기 블럭은, 이웃하는 개구로부터 각각의 잉크 유입개구를 분리하기 위한 분리수단을 포함할 수 있다. 상기 분리수단은, 인접한 잉크 유입개구 사이에서 상기 블럭을 가로지르게 배열된 씰링부재의 비드(bead)일 수 있다.

이제, 본 발명의 실시예가 첨부도면을 참조하여 기술될 것이다.

도 1은, 본 발명에 따른 부품들을 포함하는 프린트엔진의 사시도이다.

도 2는, 본 발명에 따른 프린트엔진의 분해 사시도이다.

도 3은, 제거 가능한 프린트 카트리지가 제거된 상태에서의 본 발명에 따른 프린트엔진의 사시도이다.

도 4는, 프린트 카트리지를 점선으로 나타낸 본 발명에 따른 프린트엔진의 후면 사시도이다.

도 5는, 본 발명에 따른 프린트엔진의 단면 사시도이다.

도 6은, 본 발명에 따른 프린트엔진의 프린트헤드 부조립체의 분해 사시도이다.

도 7은, 본 발명에 따른 프린트헤드 부조립체의 부분단면도이다.

도 8은, 캐핑기구가 캐핑 위치(capping position)에 있는 프린트헤드 부조립체의 끝단면도이다.

도 9는, 캐핑기구가 캐핑되지 않은 위치(uncapped position)에 있는 프린트헤드 부조립체의 도면이다.

도 10은, 본 발명에 따른 프린트엔진의 프린트헤드용 잉크공급장치의 부분 개략사시도이다.

도 11은, 도 10의 ⅩⅠ- ⅩⅠ선을 따른 잉크공급장치의 개략적인 끝단면도이다.

도 12는, 도 10의 ⅩⅡ- ⅩⅡ선을 따른 잉크공급장치의 개략적인 끝단면도이다.

도 13은, 도 10의 ⅩⅢ- ⅩⅢ선을 따른 잉크공급장치의 개략적인 끝단면도이다.

도 14는, 도 10의 ⅩⅣ- ⅩⅣ선을 따른 잉크공급장치의 개략적인 끝단면도이다.

도면에서, 참조부호 500은 일반적으로 본 발명에 따른 프린트엔진을 나타낸다. 프린트엔진(500)은 프린트엔진 조립체(502)를 포함하는데, 상기 프린트엔진 조립체(502) 상에는 프린트 카트리지(print cartridge)(504)가 분리 가능하게 장착될 수 있다.

프린트 카트리지(504)는, 본 발명과 함께 동시에 출원된 "프린트 카트리지"(식별번호 CA02, 국제출원번호 PCT/AU00/00741) 및 "잉크카트리지"(식별번호 CA04, 국제출원번호 PCT/AU00/00742)로 명명된 출원서에 보다 상세히 기술되며, 그 개시된 내용은 본 명세서에 구체적으로 편입됨으로써 참조된다.

프린트엔진 조립체(502)는 제1 부조립체(506)와 제2 프린트헤드 부조립체(508)를 구비한다.

상기 부조립체(506)는 섀시(510)를 포함한다. 상기 섀시(510)는, 잉크공급채널(514)이 몰딩되는 제1 몰딩부(512)를 구비한다. 잉크공급채널(514)은, 잉크를 프린트 카트리지(504)로부터 프린트헤드 부조립체(508)의 프린트헤드(516)(도 5 내지 도 7)로 공급한다. 프린트헤드(516)는 4개의 컬러나, 3개의 컬러와 적외선 광 스펙트럼에서만 볼 수 있는 잉크(이하, "적외선 잉크"라 칭함)를 더한 것을 프린트한다. 따라서, 공기공급채널(518)과 함께, 4개의 잉크공급채널(514)이 상기 몰딩부(512)에 형성된다. 공기공급채널(518)은 공기를 프린트헤드(516)로 공급하여 프린트헤드(516)의 노즐보호구 상에 이물질 입자가 쌓이는 것을 억제한다.

상기 섀시(510)는 커버몰딩부(520)를 부가적으로 포함한다. 커버몰딩부(520)는 그 위에 있는 펌프(522)를 지지한다. 상기 펌프(522)는 일종의 흡인펌프로서, 공기유입구 핀(air inlet pin)(524)과 공기유입 개구(526)를 경유하여 프린트 카트리지(504) 안에 있는 공기필터를 통해 공기를 흡인한다. 공기는 유출 개구(528)를 통해 상기 섀시(510)의 공기공급채널(518)로 방출된다.

상기 섀시(510)는 스테퍼 모터(stepper motor;530)의 형식을 가지는 제1 구동모터를 부가적으로 지지한다. 상기 스테퍼 모터(530)는 제1 기어열(532)을 경유하여 상기 펌프(522)를 구동한다. 또한, 상기 스테퍼 모터(530)는, 제2 기어열(538)을 경유하여 프린트 카트리지(504)의 롤러조립체(536)의 구동롤러(534)(도 5 참조)에도 연결된다. 기어열(538)은, 구동롤러(534)의 일 단부(端部)에 설치된 결합부재(540)(도 2 참조)에 결합된다. 이와 같이 하여, 스테퍼 모터(530)는, 부조립체(508)의 프린트헤드(516)로 프린트매체(542)의 이송을 제어하여, 프린트매체(542)가 상기 프린트헤드(516)의 바로 밑을 지나갈 때, 이미지(image)가 상기 프린트매체(542) 상에 프린트될 수 있게 한다. 또한, 주목되어져야 할 점은, 프린트매체(542) 상에서 프린트 작업이 일어날 때, 상기 스테퍼 모터(530)는 상기 프린트매체(542)를 진행시키기 위해서 작동할 뿐이며, 상기 펌프(522)는 공기를 프린트헤드(516)를 지나 불어넣기 위해서 작동할 뿐이라는 것이다.

섀시(510)의 몰딩부(512)는 또한, 잉크공급채널(514)과 소통하는 핀(pins)(544)의 형식을 가지는 복수의 잉크공급관을 지지한다. 프린트 카트리지(504) 안에 있는 잉크챔버(ink chamber)나 저장실(reservoirs;548)(도 5 참조)로부터 잉크를 빨아들여 프린트헤드(516)로 공급하기 위해서, 잉크공급핀(544)이 프린트 카트리지(504)의 탄성중합체 칼러조립체(elastomeric collar assembly)(546)를 통해 수납된다.

DC 모터인 제2 모터(550)는, 클립(clips)(552)을 경유하여 상기 섀시(510)의 커버몰딩부(520) 상에 지지된다. 상기 모터(550)는, 커터 아암 조립체(554)의 형식을 가지는 분리수단을 구동하여, 프린트매체 상에 이미지가 프린트된 후, 그 프린트매체의 잔부로부터 한 장의 프린트매체(542)를 분리하기 위해서 제공된다. 상기 모터(550)는, 그 출력축(output shaft) 상에서 베벨기어(556)를 구비하고 있다. 베벨기어(556)는 커터조립체(554)의 워엄기어(560) 상에 있는 베벨기어(558)와 맞물린다. 상기 워엄기어(560)는, 프린트헤드 부조립체(508)의 섀시 기초판(564)에 베어링(562)을 경유하여 회전이 가능하게 지지된다.

커터조립체(554)는 커터휠(cutter wheel)(566)을 포함하는데, 그 커터휠은 장착블럭(570) 상의 탄성적으로 유연한 아암(arm;568) 상에 지지된다. 워엄기어(560)는 장착블럭(570)을 관통하여 지나가므로, 워엄기어(560)가 회전할 때, 상기 장착블럭(570)과 커터휠(566)이 섀시 기초판(564)을 가로질러 간다. 장착블럭(570)은 상기 기초판(564)의 립(lip)(572)에 대항 지지되어, 워엄기어(560)에 대한 장착블럭(570)의 상대적 회전이 방지된다. 더욱이, 프린트매체(542)를 절단하도록 하기 위해서, 커터휠(566)은, 프린트헤드 조립체(508)의 상부 하우징 또 는 캡부분(574)에 대항 지지된다. 상기 캡부분(574)은 금속 부분이다. 따라서, 커터휠(566)이 상기 캡부분(574)을 가로질러 갈 때, 가위와 유사한 절단작용이 프린트매체에 부여되어, 이미지가 프린트된 프린트매체(542)의 그 부분이 분리된다.

부조립체 506은 방출기구(ejector mechanism)(576)을 포함한다. 상기 방출기구(576)는 섀시(510) 상에 구비되어 있으며, 상기 방출기구(576)를 섀시(510)에 고정 및 부착하는 클립(clip;580)을 구비하는 칼러(collar;578)를 가진다. 상기 칼러(578)는, 그 내부에 탄성중합체의 인서트(insert)(582)를 지지한다. 탄성중합체 인서트(582)에는 복수의 개구(openings)(584)가 형성되어 있다. 상기 개구(584)는 핀(544)의 유입 개구를 막아, 이물질 입자들이 핀(544) 내부로 침입하는 것을 방지하고, 그렇게 함으로써, 채널(514)과 프린트헤드(516) 내부로 침입하는 것을 방지한다. 더욱이, 인서트(582)에는, 동일한 목적으로 공기유입구 핀(524)의 유입 개구를 차단하는 랜드(land)나 플랫폼(platform)(586)이 형성되어 있다.

도 3에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 코일스프링(588)은 섀시(510)와 칼러(578) 사이에 배치되어, 카트리지(504)가 프린트엔진(500)으로부터 분리될 때, 섀시(510)에 대하여 상대적으로 간격이 형성된 위치까지 칼러(578)를 밀어낸다. 도 4에, 방출기구(576)가 조립된 상태가 도시되어 있다.

프린트헤드 부조립체(508)는, 전술한 바와 같이, 기초판(564)을 포함한다. 캐핑기구(capping mechanism)(590)는 상기 기초판(564) 상에서 변위될 수 있게 지지되어, 상기 프린트헤드(516)에 근접되게, 그리고 멀어지게 변위될 수 있다. 상 기 캐핑기구(590)는, 캐리어(carrier)(593) 상에 배치된 연신리브(elongate rib)(592)를 포함한다. 상기 캐리어는 변위기구(displacement mechanism)(594)에 의해 지지되는데, 이는 프린트헤드(516)가 작동하지 않을 때, 상기 리브(592)를 이동시켜 프린트헤드(516)와 접합시킨다. 반대로, 프린트헤드(516)가 작동중일 때, 상기 변위기구(594)는 상기 리브(592)를 끌어당겨서 프린트헤드(516)로부터 떨어지게 작동될 수 있다.

프린트헤드 부조립체(508)는, 프린트헤드(516)가 장착된 프린트헤드 지지 몰딩부(596)를 포함한다. 몰딩부(596)에 배치된 인서트(insert;599)와 함께, 몰딩부(596)에는, 이미지가 프린트매체(542) 위에 프린트될 때, 상기 프린트매체(542)가 통과하는 통로(598)가 형성된다. 홈(700)은 몰딩부(596)에 형성되며, 캐핑기구(590)가 캐핑위치에 있을 때, 몰딩부를 통해 캐핑기구(590)가 돌출된다.

잉크 급송(feed)구조(702)는, 캡부분(574)의 바로 밑에서 인서트(599)에 의해 지지된다. 잉크 급송구조(702)는 척추부(spine portion)(704)와, 척추부(704)에 장착된 케이싱(casing)(706)을 구비한다. 척추부(704)와 케이싱(706) 사이에는, 통로(710)(도 7 참조)를 경유하여 잉크를 프린트헤드(516)로 공급하기 위해, 섀시(510) 내부의 잉크공급채널(514)과 소통하는 잉크급송 갤러리(gallery)(708)가 형성된다.

공기공급채널(711)(도 8 참조)은, 프린트헤드(516) 옆을 따라 나란히 척추부(704)에 형성된다.

전기적 신호는, 인서트(599)와 잉크 급송구조(702) 사이에 에워싸여 고정된 탭 필름(TAB film)(712)을 경유하여 프린트헤드(516)에 제공된다.

몰딩부(596)는 경사진 날개부(714)를 포함한다. 유연한 프린트 회로기판(PCB)(716)은 상기 날개부(714) 상에 지지되어 고착된다. 상기 유연한 프린트 회로기판(716)은, 인서트(599)의 리브(718)를 경유하여 탭 필름(712)과 강제로 결합됨으로써, 탭 필름(712)과 전기적으로 접촉한다. 유연한 PCB(716)는, 그 위에서 버스바(busbars)(720)를 지지한다. 버스바(720)는, 프린트헤드(516)와 프린트엔진(500)의 다른 전기부품에 전력을 공급한다. 더욱이, 카메라 프린트엔진 제어칩(721)은, 카트리지(504)가 프린트엔진(500)과 호환가능하고 잘 조화된다는 것을 증명하는 QA칩(미도시)과 함께 유연한 PCB(716) 상에 지지된다. 이러한 목적으로, PCB(716)는, 프린트 카트리지(504)에서 접촉부 725와 결합하는 접촉부 723을 포함한다.

도 7에 보다 명확히 나타내어진 바와 같이, 프린트헤드 자체는, 실리콘 웨이퍼(724) 상에 배치된 노즐보호구(722)를 포함한다. 잉크는, 잉크공급부재(726)를 경유하여 프린트헤드(516)의 노즐어레이(array)(미도시)에 공급된다. 잉크공급부재(726)는, 필요할 때 잉크를 프린트헤드(516)의 노즐어레이로 공급하기 위한 잉크 급송구조(702)의 통로(710) 유출구와 소통한다.

프린트헤드의 구성은 도 10 내지 도 14에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 잉크공급부재(726)는 실리콘 웨이퍼(724)에 장착된 실리콘 웨이퍼의 블럭이다. 상기 부재(726)에는 채널(728)이 형성되어 있다. 상기 채널(728)은 부재(726)의 길이방 향을 따라 연장형성된다.

상술한 바와 같이, 상기 프린트헤드(516)는 그룹을 지어 배열된 노즐(757)을 구비한 다색(multi-color) 프린트헤드이다. 각 그룹은 하나의 색 또는 적외선 잉크를 프린트한다. 상기 노즐(757)은 그 대향하는 면(732) 상에 부재(726)가 장착되어 있는 실리콘 웨이퍼(724)의 표면(730) 상에 장착되는 MEMS 장치이다. 그러므로, 도 10에 더욱 명확하게 도시된 바와 같이, 노즐(757)의 각 그룹은 잉크공급통로(734)에 의해서 잉크를 공급받는다.

따라서, 상기 부재(726)의 각 채널(728)은, 그 대응되는 통로(734)의 그룹과 연결되어 있다. 각 채널(728)은 다수의 잉크 유입개구(736,738,740,742)를 가지고 있다. 예컨대, 잉크 유입개구 736은, 웨이퍼(724)의 잉크공급통로(734)의 첫 번째 그룹으로 검은 잉크를 공급한다. 대신에, 세 개의 색과 적외선 잉크가 공급되는 경우에는, 상기 잉크 유입개구(736)는 통로의 첫 번째 그룹으로 적외선 잉크를 공급한다. 잉크 유입개구 738은 그 잉크공급통로(734)를 통하여 두 번째 그룹의 노즐로 마젠타(magenta)색 잉크를 공급한다. 잉크 유입개구 740은, 그 잉크공급통로(734)를 통하여 황색 잉크를 세 번째 그룹의 노즐로 공급한다. 마지막 그룹의 잉크 유입개구 742는, 잉크공급통로(734)를 통하여 시안(cyan)색 잉크를 네 번째 그룹의 노즐로 공급한다.

각 잉크 유입개구(736,738,740,742)는 횡으로 연장되는 씰링부재(744)의 비드(bead)에 의하여 그 이웃의 개구로부터 분리되어 있다. 또한, 잉크공급장치(702)는 부재(726)의 상부면(746)에 지지되어 736에서 742까지의 상기 개구들을 서로 분 리하게 된다는 것을 이해하여야 할 것이다.

또한, 주목되어야 할 점은, TAB 필름(712)이 접착제(748)의 비드(bead)에 의하여 웨이퍼(724)의 표면(730)에 결합되어 있다는 것이다. 상기 비드(748)는 또한, 웨이퍼(724)의 측면에 대하여 유체를 단단히 씰링하는 씰링부재를 형성한다.

각각의 MEMS 장치(757)로부터 배출된 잉크는, 노즐보호구(722)의 통로(750)를 통하여 배출된다. 노즐보호구(722)의 표면(752)과, 노즐보호구(722)와 웨이퍼(724) 사이 영역(754)에 외부 입자가 없도록 유지하기 위하여, 공기가 노즐보호구(722)의 표면(752) 상으로 또, 채널(710)로부터 상기 영역(754)으로 유입개구(756)를 통하여 송풍된다.

상기 부재(726)는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)이고, 따라서 상기 채널(728)과 유입개구(736, 738, 740, 742)는 에칭(etching)기술에 의하여 웨이퍼에 형성된다.

명세서의 도입부에서 기술된 바와 같이, 통로(734)와 웨이퍼(724) 사이의 간격은 100 마이크로미터 단위이다. 이에 대하여, 각 잉크 유입개구(736~742)는 대략 0.5 밀리미터의 길이 치수 L을 가진다. 인접한 유입개구 사이의 간격은 또한 0.5 밀리미터의 단위를 가진다. 만약, 프린트헤드의 폭 치수를 X 치수라고 하고 프린트헤드의 길이를 Y 치수라고 하면, 상기 잉크공급부재(726)는 작은 X 치수를 훨씬 더 큰 Y 치수로 변환하는 어댑터(adapter)로서 효과적으로 기능한다. 따라서, 플라스틱 몰딩인 잉크공급장치(702)에 공급 통로를 만드는 것이, 잉크공급장치가 잉크를 프린트헤드(516)의 웨이퍼(724)로 직접 공급하는 경우보다 더 용이하다.

넓게 기술된 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고, 특정 실시예로 나타낸 본 발명에 대한 다양한 변형 및/또는 수정이 만들어질 수 있다는 것은, 본 발명 기술에 대한 전문가에 의해서 이해될 것이다. 따라서, 본 실시예는, 모든 면에서 예시적일 뿐 한정적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.

Claims (6)

1. 프린트엔진의 프린트헤드(printhead)용 잉크공급장치에 있어서,

   상기 프린트헤드는, 웨이퍼(wafer)의 첫 번째 면 상에 장착되며 그룹을 지어 배열되는 일련의 마이크로-일렉트로메카니컬 시스템(MEMS) 잉크배출장치와, 웨이퍼의 반대측 면으로부터 각각의 잉크배출장치로 상기 웨이퍼를 관통하여 각각 연장되는 다수의 잉크공급통로를 포함하고,

   상기 잉크공급장치는, 웨이퍼의 반대측 면과 인접한 블럭의 첫 번째 면 내로 뚫려 형성된 다수의 채널을 구비하고 상기 웨이퍼의 반대측 면 상에 장착될 수 있는 블럭부재와, 각각의 채널과 연결되며 상기 블럭의 두 번째 면으로 뚫려 있는 하나 이상의 잉크 유입개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트엔진의 프린트헤드용 잉크공급장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 블럭의 두 번째 면이 첫 번째 면과 대향하는 것을 특징으로 하는 프린트엔진의 프린트헤드용 잉크공급장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 블럭은, 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 프린트엔진의 프린트헤드용 잉크공급장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 블럭은, MEMS 장치를 수반하는 웨이퍼에 결합되는 것을 특징으로 하는 프린트엔진의 프린트헤드용 잉크공급장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 채널과 잉크 유입개구는, 실리콘 웨이퍼 내로 에칭되는(etched) 것을 특징으로 하는 프린트엔진의 프린트헤드용 잉크공급장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 잉크공급장치는, 이웃하는 개구로부터 각각의 잉크 유입개구를 분리하기 위한 분리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트엔진의 프린트헤드용 잉크공급장치.

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