KR100802205B1 - 부호화 센서를 구비한 전자적으로 제어가능한 펜 - Google Patents

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KR100802205B1
KR100802205B1 KR20027005231A KR20027005231A KR100802205B1 KR 100802205 B1 KR100802205 B1 KR 100802205B1 KR 20027005231 A KR20027005231 A KR 20027005231A KR 20027005231 A KR20027005231 A KR 20027005231A KR 100802205 B1 KR100802205 B1 KR 100802205B1
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KR
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pen
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ink
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KR20027005231A
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랩스턴폴
키아 실버브룩
킹토빈알렌
Original Assignee
실버브룩 리서치 피티와이 리미티드
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Abstract

펜이 잉크젯 헤드 같은 마킹 장치(1120)를 포함하고, 이 펜은 표면에 보이는 경로를 마크하도록 동작하고, 마킹 장치는 색 또는 선 굵기 같은 경로의 속성을 변경하도록 전자적으로 제어가능하다. 이 펜은 버튼 또는 슬라이더와 같은 유저 인터페이스 및 유저가 속성을 수정할 수 있는 디스플레이를 포함한다. 센서(1214)는 부호화된 데이터를 포함한 이미지를 감지할 수 있다. 이 데이터는 예를 들면 선택될 색에 관한 것일 수 있으며, 펜의 메모리 내에 기억될 수 있다. 이 데이터는 쓰여진 문자와 쓰기 속도를 일체화시키도록 펜의 위치 및 속도를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 대안으로, 추가의 센서가 위치 및 속도 또는 색을 검출해도 좋다.
펜, 카트리지, 인터페이스, 마킹 장치, 철필

Description

부호화 센서를 구비한 전자적으로 제어가능한 펜{ELECTRONICALLY CONTROLLABLE PEN WITH CODE SENSOR}

발명의 분야

본 발명은 기판에 쓰기 및 그리기와 같은 마킹을 하기 위한 도구에 관한 것으로서, 특히 색, 선 굵기 및 모양과 같은 선택 가능한 특성들로 마킹할 수 있는 장치에 관한 것이다. 마킹에는 잉크 또는 토너와 같은 물질의 침적, 또는 감열 및 정전기와 같은 수단에 의한 기판 자체의 수정이 포함된다.

공동 계류중인 출원들

본 발명과 관련된 여러 방법들, 시스템들 및 장치들이 본 발명과 동시에 본 발명의 출원인 및 양수인에 의하여 출원된 다음의 공동 계류중인 신청서에 기재되어 있다:

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,

PCT/AU00/01283.

이 공동 계류중인 출원서의 개시내용들은 상호 참조자료로서 이 문서에 포함되어 있다.

본 발명과 관련된 여러 방법들, 시스템들 및 장치들이 2000년 9월 15일에 본 발명의 출원인 및 양수인에 의하여 출원된 다음의 공동 계류중인 출원서에 기재되어 있다:

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

이들 공동 계류중인 출원서의 개시내용들은 상호 참조자료로서 이 문서에 포함되어 있다.

본 발명과 관련된 여러 방법들, 시스템들 및 장치들이 2000년 6월 30일에 본 발명의 출원인 및 양수인에 의하여 출원된 다음의 공동 계류중인 출원서에 기재되어 있다:

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, PCT/AU00/00757.

이 공동 계류중인 출원서의 개시내용들은 상호 참조자료로서 이 문서에 포함된다.

본 발명과 관련된 여러 방법들, 시스템들 및 장치들이 2000년 5월 24일에 본 발명의 출원인 및 양수인에 의하여 출원된 다음의 공동 계류중인 출원서에 기재되어 있다:

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.

이들 공동 계류중인 출원서의 설명서들은 상호 참조자료로서 이 문서에 포함된다.

발명의 배경

펜 및 연필과 같은 현재의 그리기 및 쓰기 도구들은 그들이 생성하는 마킹의 특성과 관련하여 비교적 정적 장치이다. 연필, 만년필 또는 볼 형태의 펜은 일반적으로 단색의 심 또는 잉크를 침적하는 단일 마킹 포인트를 갖는다. 펜의 마킹 포인트는 교체하지 않고서는 수정할 수 없으며 마킹의 특성을 수정하는 일은 그 도구의 방향을 유저가 변경하는 일, 이동 방향 및 기판에 가해지는 힘에 달려 있다. 다수의 분리된 카트리지들을 가진 얼마의 볼 형태의 펜이 있지만, 이것들은 단순히 유저에게 특정한 색을 선택할 수 있게 할 뿐이다. 각각의 색이 별개의 카트리지에 의하여 제공되기 때문에, 실제로 제공되는 색의 수에는 제한이 있다.

증가된 유용성을 가진 쓰기 또는 마킹 도구를 제공하기 위하여, 본 발명은 하나의 개괄적인 형태로 종래의 펜촉 또는 펜 또는 연필의 심에 대한 대안으로서 잉크젯 형태의 프린트헤드를 포함하는 펜을 위한 펜 또는 카트리지를 제공한다. 잉크젯 형태의 프린트헤드의 제공은 종래의 펜 및 연필에 비하여, 제공되는 마킹의 특성을 더 많은 변경 및 더 쉬운 제어를 가능하게 한다.

본 발명은 또한 하나의 개괄적인 형태로, 마킹 장치(marking device)를 포함 하고 표면에 보이는 경로를 마크하기 위하여 동작하는 펜을 제공하며, 상기 마킹 장치는 적어도 상기 경로의 한 속성을 변경하기 위하여 전자적으로 제어 가능하고, 상기 펜은 그에 의하여 유저가 적어도 하나의 속성을 수정할 수 있는 유저 인터페이스를 포함한다.

마킹 장치는 상기 펜에 내장되거나 유저가 교체 가능한 카트리지의 일부가 될 수 있다.

따라서, 하나의 개괄적인 형태로, 본 발명은 또한 펜을 위한 카트리지를 제공하며, 상기 카트리지는 마킹 장치를 포함하고 표면에 보이는 경로를 마크하기 위하여 동작하며, 상기 마킹 장치는 적어도 상기 경로의 한 속성을 변경하기 위하여 전자적으로 제어 가능하다.

펜 또는 카트리지는 논-마킹 철필 펜촉(stylus nib)을 포함할 수 있다. 이 철필 펜촉은 바람직하게는 카트리지 본체 또는 펜에 대하여 제 1 축을 따라 이동할 수 있다. 대안으로 상기 철필 펜촉은 고정될 수도 있다. 바람직한 형태로 상기 철필 및 마킹 장치는 둘 다 유저 교체 가능한 카트리지의 부분이지만, 상기 철필 펜촉은 펜의 부분이 될 수 있으며 상기 마킹 장치는 일회용 카트리지(disposable cartridge)의 부분이 될 수 있다.

상기 철필 펜촉의 상대 위치를 감지하는 위치 센서 또는 상기 철필 펜촉에 작용하는 압축력을 감지하는 압력 센서, 또는 둘 다 제공될 수 있다. 상기 감지된 정보는 단지 상기 마킹 장치를 'on' 이나 'off' 하는데 사용되거나, 침적된 상기 경로의 한 속성을 제어하는데 사용될 수 있다.

'on/off' 스위치는 상기 철필 펜촉의 소정의 이동 거리 이상을 감지하거나, 또는 상기 철필 펜촉에 소정의 압축력(compressive force)이상의 힘이 작용할 때 'on' 상태로 켜진다.

마킹 장치는 바람직하게는 상기 프린트헤드가 표면에 잉크를 침적할 수 있는 개방 위치(open position)와 상기 캐퍼(capper)에서 상기 프린트헤드가 잉크를 침적하지 못하게 막는 폐쇄 위치(closed position) 사이에서 이동 가능한 캐핑 장치 (capping device)를 포함한다.

바람직한 형태에서, 상기 캐핑 장치는 상기 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 하나의 축에 대하여 회전한다. 바람직하게 이 이동은 상기 철필 펜촉의 이동에 의하여 이루어진다.

바람직한 실시예에서, 상기 제 1축에 대하여 0°또는 90°이외의 방향으로 전개되는 자국이나 홈을 포함하는 제 1축에 따라 이동 가능한 철필 펜촉이 있다. 캐핑 장치는 마킹 장치의 전면에 위치하고 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 상기 제 1축에 대하여 평행인 제 2축에 대하여 회전 가능하다. 상기 캐핑 장치는 상기 자국이나 홈에 맞물리는 암(arm)을 포함하며, 그에 의하여 상기 제 1축에 따라 움직이는 상기 철필 펜촉의 이동은 상기 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 상기 캐핑 장치를 이동하게 한다.

카트리지 또는 펜은 적어도 상기 마킹 장치를 위한 그리고 바람직하게는 상기 유저 인터페이스를 위한 전원을 포함한다. 상기 전원은 일회용 배터리(disposable battery) 또는 재충전용 배터리가 될 수 있다.

카트리지가 제공되는 경우, 카트리지는 바람직하게는 상기 펜으로부터 적어도 하나의 속성을 변경하기 위하여 적어도 하나의 제어 신호를 수신할 수 있는 전기 입력을 포함한다.

마킹 장치가 표면에 작용하거나 또는 하나의 전이 장치(transfer device)가 상기 마킹 장치가 작용하는 곳에 제공될 수 있다.

카트리지가 제공되는 경우, 카트리지는 수정 가능한 속성 또는 속성들과 관련된 최소한의 데이터를 기억하는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.

마킹 장치는 바람직하게는 잉크 분사용 프린트헤드이지만 다른 마킹 장치들이 사용될 수도 있다.

다른 실시예에서 본 발명은 마킹 장치를 포함하고 표면에 보이는 경로를 마크하기 위하여 동작하는 펜을 제공하며, 상기 마킹 장치는 경로의 적어도 하나의 속성을 변경하기 위하여 전자적으로 제어 가능하고, 상기 펜은 그것으로 유저가 적어도 하나의 속성을 수정할 수 있는 유저 인터페이스 및 이미지나 색 또는 이들 모두를 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 장치(sensing device)를 포함한다.

적어도 하나의 속성이 상기 감지된 이미지나 색에 기초하여 수정될 수 있다.

상기 펜은 바람직하게는 유저가 정의한 적어도 하나의 세트의 속성들을 기억하는 메모리를 포함하고 유저가 정의한 세트는 옵션으로 상기 감지 장치에 의하여 감지된 이미지나 색으로부터 얻어낸 속성들을 포함한다.

감지 장치(들)중의 하나는 속성들과 관련된 부호화된 데이터(coded data)를 포함하는 이미지를 감지할 수 있다.

감지 장치는 상기 마킹 장치 옆에 위치하거나 펜의 한쪽 종단에 펜의 다른 쪽 종단에 위치한 마킹 장치와 함께 위치할 수 있다.

상기 감지 장치는 바람직하게는 표면에 대하여 그 장치를 누름으로 동작할 수 있다.

유저 인터페이스는 적어도 하나의 슬라이더 또는 적어도 하나의 제어 버튼 또는 적어도 하나의 슬라이더 및 적어도 하나의 제어 버튼을 포함할 수 있다.

상기 유저 인터페이스는 적어도 하나의 속성과 관련된 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다.

상기 유저 인터페이스는 바람직하게는 적어도 하나의 속성을 기억한 세트들을 지나면서 순환하도록 동작할 수 있다.

본 발명은 또한 마킹 장치를 포함하고 표면에 보이는 경로를 마크하기 위하여 동작하는 펜을 제공하며, 상기 마킹 장치는 상기 경로의 적어도 하나의 속성을 변경하기 위하여 전자적으로 제어 가능하고, 상기 펜은 그것으로 유저가 적어도 하나의 속성을 수정할 수 있는 유저 인터페이스 및 부호화된 데이터를 포함한 이미지를 감지할 수 있는 적어도 하나의 감지 장치를 포함한다.

상기 펜은 바람직하게는 부호화된 데이터를 디코딩하고, 이 디코딩된 데이터에 응답하여 적어도 하나의 속성을 변경하기 위한 디코더를 포함한다.

상기 펜은 외부의 제어장치로부터 명령을 수신하고, 이 수신된 명령에 응답하여 적어도 하나의 속성을 변경하는 수신기를 포함할 수 있다.

상기 펜은 바람직하게는 속성 값들의 다른 세트들을 기억하는 메모리를 포함 한다. 메모리는 적어도 하나의 속성의 적어도 하나의 유저가 정의한 세트를 기억할 수 있다.

상기 펜은 바람직하게는 감지된 이미지 데이터, 부호화된 데이터 또는 디코딩된 데이터를 외부 제어 소스에 송신하기 위한 송신기를 포함한다.

상기 펜은 바람직하게는 감지된 이미지 데이터, 부호화된 데이터 또는 디코딩된 데이터를 상기 감지된 이미지의 위치에서 적어도 그 경로의 한 속성의 값 또는 값들과 함께 외부 제어 소스에 송신한다.

상기 펜은 위치 감지 장치 또는 동작 감지 장치 또는 이들 모두를 포함할 수 있으며 적어도 하나의 속성은 펜의 상대적인 위치, 펜의 상대적인 속도 또는 이들 모두에 의해 결정된다.

펜의 위치 또는 속도는 이미지의 감지된 위치로부터 이끌어 내거나 또는 감지된 이미지의 인코드된 데이터로부터 이끌어낼 수 있다.

본 발명은 또한 하나의 개괄적인 형태로, 복수의 잉크 분사 장치 및 중앙 축을 가지 잉크 분사용 프린트헤드를 제공하며, 상기 잉크 분사 장치들은 일련의 그룹들로 배열되어 있으며, 각 그룹들은 일반적으로 비-평행선을 따라 뻗어있다.

각 그룹의 인접한 잉크 분사 장치들은 하나의 방사선(radial line) 상에 또는 다른 쪽의 방사선 상에 위치할 수 있다.

한 세트의 상기 장치들은 공통의 잉크 공급원에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 각 세트는 하나 이상의 그룹의 장치들을 포함하고, 더 바람직하게는, 각 세트는 다른 세트들과는 서로 다른 잉크 공급원을 가진다. 한 그룹의 상기 장치들은 바람직하게는 상기 동일한 세트의 부분이며 인접한 그룹들은 다른 세트들에 속한다.

서로 다른 세트들의 그룹들은 바람직하게는 하나의 반복되는 형태로 배열된다.

바람직하게는, 4개의 세트와 12개의 그룹들이 있다.

바람직하게는, 각 그룹의 장치들은 공통 갤러리(gallery)로부터 잉크가 공급되고, 상기 모든 갤러리들은 프린트헤드의 제 1 층에 있으며, 한 세트의 장치들을 위한 갤러리들은 제 2 층에서 적어도 하나의 상호 연결된 통로(passageway)에 의하여 부분적으로 상호 연결되고, 각 세트의 상기 연결된 통로는 적어도 다른 한 세트의 갤러리들 아래를 통과한다.

프린트헤드는 바람직하게는 고형물(solid material)의 제 1 층, 상기 제 1 층 위의 잉크 분사 장치 및 상기 제 1 층 아래 고형물의 제 2 층을 포함한다.

갤러리들은 바람직하게는 제 1 층을 통과하는 슬롯(slot)들이고, 상호 연결된 통로들은 바람직하게는 제 2 층 두께의 단지 일부만 통과하는 제 2 층의 하부 표면의 홈들이다.

바람직하게는 제 2 층은 상호 연결된 통로들로 상기 갤러리들을 연결하는 연결 통로(linking passageway)들을 포함하고, 상기 연결 통로들은 제 2 층을 통과한다.

상기 제 1 층, 제 2 층 및 잉크 분사 장치 층들은 각각 별개의 층으로서 전체 장치의 일부이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 펜의 예상도.

도 2는 도 1에 나타낸 펜의 평면도.

도 3은 도 1에 나타낸 펜의 측면도.

도 4는 도 1에 나타낸 펜의 끝면도(end view).

도 5는 도 1에 나타낸 펜에 사용되는 카트리지의 예상도.

도 6은 상기 도 5의 카트리지의 예상 분해 조립도.

도 7은 용지에 대하여 여러 방향에서 바라본 도 1의 펜의 펜촉 영역의 측면도.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 의하여 펜에 사용되는 카트리지의 예상 분해 조립도.

도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 펜의 예상 분해 조립도.

도 10은 도 9의 펜의 축 방향 단면도.

도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 펜의 예상도.

도 12는 도 11의 펜의 예상 분해 조립도.

도 13은 도 11의 펜의 일부의 예상 분해 조립도.

도 14는 도 5, 6 및 8의 카트리지 부분의 제 1 예상 분해 조립도.

도 15는 도 5, 6 및 8의 카트리지 부분의 제 2 예상 분해 조립도.

도 16은 도 5, 6 및 8의 카트리지에 사용되는 프린트헤드의 평면도.

도 17은 개방 위치에서 도 16의 프린트헤드를 위에서 바라본 예상도.

도 18은 폐쇄 위치에서 도 16의 프린트헤드를 위에서 바라본 예상도.

도 19는 개방 위치에서 도 16의 프린트헤드를 위에서 바라본 예상 단면도.

도 20은 개방 위치에서 도 16의 프린트헤드를 아래에서 바라본 예상도.

도 20a는 개방 위치에서 도 16의 프린트헤드를 아래에서 바라본 평면도.

도 21은 개방 위치에서 도 16의 프린트헤드를 위에서 바라본 예상 분해 조립도.

도 22는 도 16의 프린트헤드의 MEMS 잉크젯 층을 위에서 바라본 예상도.

도 23은 본 발명의 다른 실시예에 의한 펜의 예상도.

도 24는 본 발명의 다른 실시예에 의한 펜의 예상도.

도 25는 본 발명의 다른 실시예에 의한 펜의 예상도.

도 26은 본 발명의 다른 실시예에 의한 펜의 예상도.

도 27은 본 발명의 여러 실시예와 함께 사용되는 칼라 카드.

도 28은 캡을 씌운 본 발명의 다른 실시예에 의한 펜의 예상도.

도 29는 캡을 벗은 도 28의 펜의 예상도.

도 30은 도 29 펜의 예상 분해 조립도.

도 31은 도 29 펜의 부분의 예상 분해 조립도.

도 32는 도 29 펜의 부분의 또 다른 예상 분해 조립도.

도 33은 도 29 펜의 부분의 또 다른 예상 분해 조립도.

도 34는 본 발명의 다른 실시예에 의한 펜의 예상도.

유의 사항: Memjet™은 호주 실버브룩 리서치의 상표임.

기본 펜 및 카트리지 구성

도 1 내지 6은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 펜(1110)을 나타낸 것이다. 펜은 일반적으로 교체 가능한 카트리지 어셈블리(1114)가 들어가는 튜브 형태의 펜 본체(1112)를 가진다. 카트리지(1114)는 잉크 공급원(1116), 철필 펜촉(1118) 및 프린트헤드(1120)를 포함하며 상기 잉크 공급원이 소모되거나 상기 철필 펜촉 또는 프린트헤드가 파손된 경우 폐기하고 새로운 카트리지를 상기 펜 본체에 삽입하도록 설계되어 있다. 펜은 카트리지와 펜 본체 일체형의 또는 최종 유저가 분리할 수 없는 일회용 제품(throw-away item)으로 제조될 수 있다.

잉크 공급원(1116)은 한 종단에서 제 1 종단 캡(1124)으로 그리고 다른 종단에서 제 2 종단 캡(1126)으로 막혀있는 길고 속이 빈 튜브(1122)로 구성된다. 튜브(1122)는 바람직하게는 열가소성 재료(thermoplastics material)로 제조되지만 다른 재료로도 제조될 수 있다. 플라스틱 재료로 만들어지는 경우 튜브는 바람직하게는 일정한 단면을 갖도록 압출된다. 그러나, 튜브는 사출성형될 수도 있다. 금속으로 만들어지는 경우 튜브는 또한 압출될 수 있다. 상기 튜브(1122)는 튜브의 내부를 4개의 분리된 챔버들(1130, 1132, 1134 및 1136)로 분리하는 여러 개의 리브(rib)를 갖는다. 이 리브들은 또한 쉽게 구부러지지 않는 강성의 특성을 제공한다. 상기 챔버(chamber)들은 잉크로 채워진다. 가장 단순한 형태로 모든 챔버들은 동일한 색의 잉크를 갖는다. 번갈아서 각 챔버에 서로 다른 색의 잉크를 가 질 수 있다. 4가지색 및 적절한 프린트헤드와 함께 시안, 마젠타, 황색 및 흑색(CMYK)의 잉크의 조합을 이용하여 거의 원하는 모든 색을 생성할 수 있다.

챔버(1130)는 튜브 체적의 거의 반을 차지하는 반면 나머지 3개의 챔버들은 각각 상기 튜브 체적의 6분의 1을 차지하고 있다. CMYK 칼라 인쇄 장치에서 보통 흑색이 다른 색들보다 많이 인쇄되므로 흑색 잉크는 챔버(1130)에 기억되고 나머지 세가지 색들은 챔버들(1132, 1134 및 1136)에 기억된다. 챔버들의 수 및 상대 체적들은 원하는 대로 변할 수 있다는 점은 이해할 수 있는 일이다. 일부 현재 데스크탑 잉크젯 프린터는 흑색에 더하여 6개의 다른 색 잉크들을 이용하며, 원하는 경우 이 튜브를 7개의 챔버로 나눌 수 있다. 상기 여러 색의 잉크 챔버들이 전부 동일한 체적을 가질 필요는 없으며 흑색 잉크 챔버(흑색이 사용되는 경우)가 이용 가능한 체적의 절반이 될 필요도 없다.

색을 더 많이 이용할수록 흑색 잉크를 사용하여 인쇄하는 부분은 감소하고 따라서 색이 있는 잉크에 대한 흑색 잉크의 비율은 변할 수 있다. 마찬가지로, 칼라 잉크를 같은 양으로 공급하면서 예를 들면 마젠타를 더 많이 공급할 수도 있는 것이다.

제 1 종단 캡(1124)은 각 챔버들의 종단을 충분히 막을 수 있도록 형성된다. 상기 종단 캡(1124)은 잉크를 사용할 때 챔버들에 공기가 들어갈 수 있도록 작은 공기 주입구(air inlet)(1140)를 포함한다. 잉크가 증발되어 건조되는 것을 방지하기 위하여 (사용되는 잉크는 보통 수성임) 움직이는 밀봉(movable seal)이, 도시하지 않음, 잉크와 종단 캡(1124) 사이에 제공된다. 잉크가 사용될 때, 그 밀봉이 각각의 챔버를 따라 움직인다.

제 2 종단 캡(1126)은 챔버들의 종단을 충분히 봉인할 수 있도록 형성되지만 상기 캡(1126)의 자유 종단에 결합되는 프린트헤드(1120)와 상기 챔버들이 통신할 수 있는 잉크 갤러리(1178)들과 (도 15 참조) 함께 제공된다. 프린트헤드는 바람직하게는 잉크젯 프린트헤드이며 더욱 바람직하게는 초소형 전자기계 시스템(MEMS)에 기초한 잉크젯이다. MEMS에 기초한 잉크젯은 현재 사용되는 대부분의 잉크젯 형태의 프린터에서 사용하고 있는 잉크를 가열하는 방법이 아니라 기계적 작동장치를 이용하여 잉크를 분사한다. 이와 같은 MEMS에 기초한 잉크젯들은 다른 프린터에 비하여 더 낮은 전력소모를 가지므로, 이용할 수 있는 전력이 제한되는 휴대용 장치에 사용하기 좋다. MEMS 잉크젯 장치 및 제조 방법을 더 잘 이해하기 위하여, 이전의 미국 출원 제 09/575,141호를 참조할 수 있으며, 그 내용이 참조자료로서 여기에 포함되어 있다.

프린트헤드는 종단 캡(1126)과 결합되어 있지만 제어 및 전원 접촉부위(1146)를 포함하는 플렉시블 인쇄회로기판(PCB)(1144)에 장착된다.

철필 펜촉(1118)은 약간의 축 이동이 가능하도록 종단 캡(1126)에 장착된다. 철필 펜촉(1118)의 축 이동은 랜드(land)(1184)에 대응하여 받쳐주는 철필의 내부 종단으로부터 측면으로 그리고 축 방향으로 연장되는 결합된 암(1148)에 의하여 제어된다(도 15 참조). 사용하는 경우, 기판에 대하여 상기 철필을 누르면 암(1148)이 휘게되어 철필이 움츠러들게 된다. 철필은 바람직하게는 열가소성 재질로, 가장 바람직하게는 아세틸(Acetyl)의 사출성형으로 형성된다. 그 이동 거리는 일반 적으로 최대 0.5 mm로 유저에게 얼마의 피드백을 제공한다. 이에 더하여 철필 펜촉의 유연성은 어느 정도 거친 기판 표면에서도 적응할 수 있게 한다. 원하는 경우 상기 철필 펜촉은 이동할 수 없도록 고정될 수 있다.

제 1 종단 캡(1124)은 소형의 버튼 또는 실린더 형태의 배터리(1138)를 포함하도록 형성된다. 배터리는 상기 종단 캡의 종단에 단지 장착되거나 상기 종단 캡 내부의 챔버로 측면에서 밀어 넣을 수 있다. 배터리를 챔버에 넣는 것은 버튼 또는 실린더 형태의 배터리의 양쪽 단자가 쉽게 상기 챔버의 전기 접촉부위에 맞물리게 한다. 상기 종단에 배터리를 넣는 것은 단지 한쪽 단자와 쉽게 맞물리게 할 것이다. 하나 또는 두 개의 배선 또는 다른 전기적 경로(1139)가 PCB(1144)와 배터리의 한쪽 또는 양쪽 단자를 연결하도록 제공된다.

펜촉 캡(1152)은 종단 캡(1126), 프린트헤드(1120) PCB(1144) 및 철필 펜촉(1118)에 대하여 연장되고 한 개구(aperture)(1154)가 상기 철필 펜촉(1118)의 자유 종단(free end)(1156)이 투영하는 곳을 통하여 제공된다. 이 개구(1154)는 타원형으로 프린트헤드(1120)가 철필 펜촉 아래의 이 개구를 통하여 잉크를 분사하게 한다.

카트리지(1116)는 펜 본체(1112)에 위치하고 상기 펜촉 캡(1152)에 일체로 형성된 하나 또는 그 이상의 탄력성을 가진 스냅 동작 암(snap action arms)(1158)에 의하여 제자리에 고정된다. 배터리(1138)가 PCB(1144)에 양쪽 단자와 전기적 연결로 상기 종단 캡에 단단히 장착되는 경우, 카트리지는 펜 본체(1112)와 다른 방법으로 맞물릴 필요가 없게된다. 단지 하나의 단자만이 PCB에 연결되는 경우, 펜 본체는 원한다면 스위치를 통하여 다른 쪽 단자를 위한 경로를 제공하는데 사용될 수 있으며, 이 경우 배터리의 자유 종단은 본체(1112)의 폐쇄 종단(1160)에 장착된 단자에 맞물리게 된다.

단색 펜에서 프린트헤드를 제어하는데 필요한 최소 기능은 잉크젯 작동기를 제어하기 위한 on/off 스위치 및 회로이다. PCB 또는 프린트헤드 자체는 잉크젯 작동기를 위한 회로를 포함한다. On/off 스위치는 바람직하게는 철필 펜촉이 기판을 누르는 경우에만 분사하도록 제어된다. 기판에 대하여 철필을 누르게 되면 철필 펜촉에 압축력을 가져온다. 이와 같은 실시예에서 이는 철필의 이동을 가져오고 on/off 스위치는 이 압축력을 감지하거나 또는 다른 수단에 의한 이동으로 작동될 수 있다. 철필이 완전히 고정되는 경우, 펜의 나머지 부분에 대한 철필 펜촉의 이동은 사용되지 않는다.

PCB와 프린트헤드 회로는 배터리에 영구적으로 연결되거나 또는 펜은 별개의 "마스터" on/off 스위치와 함께 제공될 수 있다. 마스터 on/off 스위치의 제공은 유저가 개인용 관리자용 장치의 터치 스크린에서 사용하는 경우처럼, 비-마킹 모드에서 펜을 사용할 수 있게 한다. 다른 메캐니즘이 펜의 비 인쇄 기능을 이용하는데 사용될 수 있으며, 이점은 나중에 설명될 것이다. 펜이 영구적으로 "on" 되어 있는 오버라이드용 시스템이 아닌 경우, 프린트헤드나 PCB 회로 또는 이들 모두은 바람직하게는 배터리 전원을 보존하기 위하여 전기적 회로의 대부분을 OFF하는 "휴지 모드(sleep mode)" 형태의 회로를 포함한다. 철필 펜촉을 누르게 되면 전기적 시스템과 인쇄의 "wake up"을 가져온다. 반도체 장치인 경우, 휴지 모드에서 작동 모드로 변경함으로 인쇄가 시작되는 시간의 지연은 유저가 인식할 수 없을 정도로 아주 작다. 펜이 가속도계와 같은 동작 감지 장치를 포함하는 경우, 이 센서는 규정된 임계값 이상의 동작을 감지할 때 펜을 "wake up"할 수 있다.

도 1 및 도 3에서 잘 볼 수 있는 것처럼 펜 본체(1112)는 비대칭이며 대신 손가락 그립(1162)이 제공된다. 이 손가락 그립(1162)은 유저가 프린트헤드(1120) 위로 철필(1118)이 방위를 갖도록 펜을 잡을 수 있게 한다. 그러나, 펜의 방위는 그렇게 중요하지 않으며 펜은 철필 펜촉이 어떤 방위에서든 도 7에 예시한 바와 같이 프린트헤드에서 용지로 잉크의 경로를 막지 않도록 구성된다.

도 7은 번호(1164, 1166 및 1168)에서 가리키는 3개의 다른 방위에서 용지에 대하여 철필이 놓인 위치를 나타낸다. 프린트헤드로부터의 잉크 경로는 선(1170)에 의하여 지적되었다. 용지(1164)는 철필 펜촉이 프린트헤드 위로 방위를 가진 경우를 나타내고 용지(1166)는 철필 펜촉이 프린트헤드 아래로 방위를 가진 경우를 나타낸다. 용지(1168))는 철필 펜촉이 프린트헤드 측면으로 방위를 가진 경우를 나타낸다. 볼 수 있는 바와 같이, 철필 펜촉은 어떤 방위에서든 용지에 대한 잉크의 경로를 막지 않는다.

도 8은 도 1 내지 도 6과 유사한 카트리지(1172)를 나타내지만 이 카트리지에는 배터리가 포함되어 있지 않다. 이 카트리지는 도 1 내지 도 6의 카트리지와 다른 면에서는 완전히 동일하며 따라서 같은 부품은 같은 번호로 표시하였다. 주 차이점은 종단 캡(1174)이 단순한 플러그이며 배터리를 수용하는 수단이 제공되지 않은 점이다. 이에 더하여 PCB(1144)로 이어지는 전기적 연결이나 배선이 없다. 카트리지(1172)는 배터리나 배선 연결의 전원을 포함한 펜 본체에 사용하기 위한 것이다. 펜의 본체는 PCB(1144)과 접촉하기 위한 전기적 단자를 포함한다. 잉크 공급원(1116)은 자가 전원(self powered) 실시예의 그것과 동일한 길이를 가질 수 있으며, 또는 다를 수도 있다. 펜의 배터리는 일회용이거나 재충전용 배터리가 될 수 있다.

카트리지는 바람직하게는 그 카트리지가 단색 또는 칼라 카트리지인지, 가능한 최대 선 굵기 등과 같은 하나 이상의 카트리지의 특성을 알아낼 수 있도록 회로에 의해 부호화된 또는 비휘발성 메모리에 기억된 신분증명 정보(identity information)를 포함한다. 이에 더하여 카트리지는 각 챔버의 잉크량을 보기 위한 또는 잉크가 떨어졌는지 알 수 있는 회로를 포함한다. 이 정보는 PCB(1144)의 접촉부분을 통하여 펜에 전달된다. 대안으로는 펜 컨트롤러가 인쇄할 때 계산된, 가정된 값 또는 카트리지에 공급된 초기 잉크 체적을 감소해도 좋다. 하나의 형태로서 카트리지는 초기 잉크 체적을 비휘발성 메모리에 기억하고 펜은 카트리지가 장착될 때 이 정보를 카트리지로부터 추출할 수 있다. 이는 카트리지가 비교적 "dumb" 장치가 되게 한다.

센서를 가진 펜

광 감지 장치를 내장한 펜을 도 9 및 10에 나타내었다. 펜(1200)은 본체 몰딩(1202), 샤시 몰딩(1204) 및 전면 몰딩(1206)을 가진다. 펜(1200)은 도 1 내지 6에 나타낸 것과 동일한 카트리지(1208), 즉 자가 전원의 일회용 카트리지를 사용 한다.

펜은 또한 PCB(1212)와 광 몰딩(1214)으로 구성된 광 감지 패키지(1210)를 포함한다. PCB(1212)는 이미지 센서 장치(1216), 광원 장치(1218), 프로세싱 칩(1220), 무선 전송 칩(1222), 디스플레이 LED(1224) 및 무선 안테나(1226)를 포함한다. 무선 안테나(1226)는 배선(1228)을 통하여 PCB(1212)에 연결된다. PCB는 옵션으로 가속도계(1230)를 포함한다. 이미지 센서 장치(1216)는 협대역 또는 광대역의 전자기 파장에 반응할 수 있다. 광원 장치(1218)는 센서 장치가 반응하는 일부 또는 모든 파장에 대하여 전자파를 방사한다. 이미지 센서 장치(1216)는 바람직하게는 하나 이상의 전하결합소자(CCD) 또는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서로 구성된다. 광원(1218)은 바람직하게는 하나 이상의 미리 선택한 파장에서 전자파를 방사하는 하나 이상의 LED로 구성된다. 광원 및 이미지 센서는 필요 없는 파장을 제거하는 하나 이상의 필터와 함께 제공된다. 어떤 환경에서는 제 1 세트의 이미지 센서가 단지 적외선 방사에만 반응하고 제 2 세트는 단지 가시광선에만 반응하는 것이 바람직할 수 있다. 마찬가지로, 제 1 세트의 광원은 적외선만을 방사하고 제 2 세트는 단지 가시광선만을 방사하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 결합의 파장들도 가능하며 이 장치는 두 대역 이상의 파장에 반응할 수 있다.

이전의 출원 명세서들 PCT/AU00/00565 (문서 번호 NPS001), PCT/AU00/00560 (문서 번호 NPP001) 및 PCT/AU00/00569 (문서 번호 NPT002)에서 용지에 인쇄된 비가시적인 태크들(invisible tags)을 감지하기 위한 펜을 포함하는 넷페이지로 참조되는 시스템을 기술하였다. 펜(1200)은 이전의 명세서에서 기술한 넷페이지 펜의 모든 기능을 포함하며, 사실상 제어 가능한 마킹 기능을 가진 넷페이지 펜이다. 광원 장치(1218)에서 방사된 빛은 광 몰딩(1214)에 의하여 렌즈(1232)로 다음에는 사용중인 기판으로 유도된다. 렌즈가 수신한 빛은 광 몰딩(1214)에 의하여 이미지 센서 장치(1216)로 유도된다. 다수의 광원 또는 이미지 센서가 있는 경우, 광 몰딩은 요구되는 빔(beam) 결합기, 분리기 및 필터를 포함한다. 렌즈는 바람직하게는 광 몰딩의 일부이고 전면 몰딩은 빛이 광 몰딩(1214)으로부터 및 광 몰딩으로 통과하는 개구(1233)를 가진다. 개구(1233)는 재질이 없는 부분 또는 이미지 감지 장치(들)(1216)가 사용하는 빛에 완전히 투명한 재질의 부분으로 정의될 수 있다.

PCB는 샤시 몰딩(1204)의 슬롯(1234)에 상기 샤시 몰딩(1204)의 상부 표면의 슬롯(도시하지 않음)에 뻗어있는 무선 안테나와 함께 장착된다. 샤시 몰딩은 본체 몰딩으로 미끄러져 들어가고 전면 몰딩(1206)에 의하여 자리 잡게 된다. 전면 몰딩(1206)은 본체 몰딩의 오목면(1236)에 맞물려 찰칵 들어맞는 방법으로 본체 몰딩에 들어맞는다(도시하지 않음). 펜 PCB(1212)는 카트리지가 가진 배터리로부터 전원을 공급받기 위하여, 그리고 프린트헤드(1120)의 동작을 제어하기 위하여 카트리지 PCB(1144)의 접촉부위와 맞물린다. 프린트헤드의 제어는 적용분야와 프로세서에 달려있으며 그 점은 이 문서의 나중부분에 기술될 것이다.

프린트헤드의 제어

도 11 내지 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 펜(1250)을 예시한 것이다. 펜은 그 안에 잉크 카트리지(1114)를 받아들일 수 있는 단순한 튜브 모양의 본체(1252)를 가진다. 카트리지(1114)는 단색의 잉크 카트리지 또는 칼라 카트리지가 될 수 있다. 본체(1252)는 그 위에 프로세서 칩 또는 칩들(1256) 그리고 포텐쇼미터(1257)를 장착하는 PCB(1254)를 포함한다. 포텐쇼미터는 본체(1252)의 상부 표면 아래에 놓이도록 위치하고 외부 슬라이더(1258)와 연결된다. 슬라이더(1258)는 본체의 슬롯(1260)에 미끄러져 들어간다. PCB(1254)는 전원을 공급받고 프린트헤드(1120)를 제어하는 카트리지(1114)의 접촉부위(1146)에 맞물리는 접촉 패드(1262)를 포함한다.

포텐쇼미터는 프린트헤드(1120)에 의하여 침적되는 잉크의 한가지 특성을 조정할 수 있게 한다. 이는 침적되는 잉크량, 생성되는 선의 굵기, (칼라 카트리지에서) 침적되는 잉크의 색 또는 다른 특성들일 수 있다.

전술한 바와 같이 카트리지는 그 카트리지가 단색 또는 칼라 카트리지인지, 가능한 최대 선 굵기 등과 같은 하나 이상의 카트리지의 특성들을 분간할 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 펜 PCB(1254)의 프로세서(1256)는 카트리지에서 이 정보를 얻어 프린트헤드(1120)의 대응하는 속성을 변경할 수 있다. 카트리지(1114)는 수정되는 속성을 지적하는 영역(1268)을 포함할 수 있다. 이 정보는 카트리지 본체에 직접 인쇄하거나 스티커를 이용하여 붙일 수 있다. 본체는 그 영역을 통해 보이는 슬라이더 부근에 투명한 영역(1264)을 포함할 수 있다. 따라서 예를 들면 칼라 출력을 수정할 수 있는 칼라 카트리지는 영역(1264)을 통해 보이는 영역(1268)에 무지개 띠를 가질 수 있다. 유저는 슬라이더(1258)를 움직여 어떤 색이라도 선택할 수 있으므로 구분선(1266)은 요구되는 색에 인접하게 된다. 조정 가능한 선 굵기를 가진 단색 카트리지는 축방향의 선 굵기를 나타내는 웨지(wedge)를 가질 수 있다. 분명히 다른 속성들도 제어 가능하다.

프린트헤드와 철필 펜촉

도 14 및 15는 본 발명의 카트리지와 펜에 사용하는 그리고 도 5, 6 및 8의 카트리지에 사용되는 바람직한 형태의 프린트헤드 및 철필 펜촉을 자세히 나타낸 것이다. 동일한 부분들은 동일한 참조 번호를 갖는다.

프린트헤드(1120)는 PCB(1144)에 장착되고 종단 캡(1126)의 오목면(1176)에 들어간다. 프린트헤드 및 오목면은 정확한 방위를 지원하도록 하기 위하여 둘 다 원형이 아니다. 종단 캡(1126)은 잉크 출구(1180)에서 오목면(1176)으로 각각 나가는 4개의 잉크 갤러리(1178)를 포함한다. 이 출구들은 프린트헤드(1120)의 잉크 입구(1182)와 통신한다.

철필 펜촉(1118)은 펜촉 캡(1152)의 슬롯(1184)에 장착되고 종단 캡(1126)의 표면(1190)에 의하여 제 자리에 고정된다. 캔틸레버식 암(1148)은 랜드(1185)에 대응하여 그리고 철필 펜촉의 외측으로 편향하여 받쳐준다. 철필 펜촉의 전면 부분(1186)은 그 단면이 원형이나 후면 부분(1188)은 종단 캡(1126)의 표면(1190)에 미끄러지는 평평한 표면(1191)을 가진다.

철필 펜촉은 그 평평한 표면(1191)을 따라 비스듬히 지나가는 슬롯(1181)을 포함한다. 프린트헤드(1120)는 로터리 캐퍼(1183)를 포함한다. 캐퍼는 제 1 및 제 2 작동 지점 사이에서 이동 가능하다. 제 1 지점에서 프린트헤드의 잉크 분사 노즐은 막혀 있으며 바람직하게는 잉크의 건조 및 이물질의 유입 또는 이들 모두의 경우를 방지하기 위하여 뚜껑으로 봉인되어 있다. 제 2 지점에서 프린트헤드의 잉크 분사 노즐은 막혀있지 않아 프린트헤드가 동작할 수 있다. 캐퍼(1183)는 슬롯(1181)에 맞물리는 암(1185)을 포함한다. 따라서 철필 펜촉이 프린트헤드에 대하여 안쪽 및 바깥쪽으로 이동할 때 캐퍼(1183)는 회전하게 된다. 철필 펜촉에 부하가 걸리지 않아 완전히 나온 경우 제 1 지점에 있으며, 철필 펜촉을 누른 경우 제 2 지점에 있게 된다. 캐퍼(1183)는 프린트헤드(1120)를 위한 on/off 스위치를 포함할 수 있어, 프린트헤드는 캐퍼가 제 2 작동 지점에 있는 경우에만 동작할 수 있다. 슬롯은 캐퍼를 개방 또는 폐쇄할 수 있는 사선 부분 그리고 다음에는 철필 펜촉의 이동에 따라 캐퍼가 이동하지 않는 축방향으로 연장된 부분을 가진다.

프린트헤드 및 캐퍼의 구성

프린트헤드(1120) 및 캐퍼(1183)의 구성과 배열을 도 16 내지 24에 걸쳐 예시하였다. 프린트헤드(1120)는 반도체 재질의 4개 층의 어셈블리(1302, 1304, 1306 및 1308)이다. 층(1306)은 MEMS 잉크 분사 장치(1310)를 포함하는 전기적으로 활성의 반도체 소자의 층이다. 층(1306)은 표준 반도체 제조 기술을 이용하여 구성된다. 층들(1302 및 1304)은 프린트헤드내의 비활성 부분으로 잉크 주입구(1182)로부터 잉크 분사 장치(1310)에 잉크를 공급하는 통로를 제공한다. 층(1308)은 또한 전기적으로 비활성이며 프린트헤드로부터 잉크를 분사하도록 각 잉크 분사 장치(1310) 위에 구멍들(1320)을 가진 안전장치를 제공한다. 층들(1302, 1304 및 1308)은 층(1306)과 동일한 재질일 필요는 없으나 반도체인 경우 동일한 재질을 이용하여 재질 접속의 문제를 피할 수 있다. 더 나아가, 모든 부품에 대하여 반도체 재질을 사용함으로 전체 어셈블 리가 반도체 제조 기술을 이용하여 제조될 수 있다.

프린트헤드(1120)는 4개의 잉크 주입구(ink inlet)(1182)를 가지며 잉크 분사 장치(1310)는 12개의 세트로 배열되어 각각 프린트헤드의 중앙(1300)으로부터 방사상의 바깥쪽으로 거칠게 뻗는다. 잉크 분사 장치(1310)의 4번째 방사선마다 동일한 잉크 주입구에 연결된다. 동일한 잉크 주입구에 연결된 잉크 분사 장치가 한 세트의 잉크 분사 장치를 구성한다. 잉크 분사 장치(1310)는 하나의 방사선의 양쪽에 배열되어 그들 중심의 방사상 간격을 더 가깝게 한다. (어떤 다른 이유가 있는가?) 잉크 분사 장치(1310)의 12개 "라인들"은 프린트헤드의 중심에 대하여 30°의 간격을 가지고 대칭으로 배열된다. 잉크 분사 장치(1310)의 "라인들"의 수가 12개 이상이나 이하가 될 수 있다는 점은 이해할 수 있는 일이다. 마찬가지로 4개 이상이나 이하의 잉크 주입구들(1182)이 있을 수 있다. 바람직하게는 각 잉크 주입구(1182)에 대하여 동일한 수의 라인을 갖는 것이다. 카트리지에 단일 잉크가 사용되는 경우 잉크 주입구들을 잉크 분사 장치의 동일한 번호의 "라인들"에 공급해야 할 필요는 없다.

층(1306)은 여러 세트의 전기적 제어 접촉면(1312)을 제공하는 탭(1311)을 포함한다. 명확하게 단지 4개의 접촉면을 나타내었지만, 사용되는 다른 색 잉크의 수, 개별 잉크 분사 장치(1310)에 원하는 제어 수준 및 다른 요구사항에 따라 그 이상을 가질 수 있다는 점은 이해할 수 있는 일이다. 프린트헤드는 탭을 PCB(1144)에 접합함으로 PCB(1144)에 장착된다. 전기적 접촉면(1312)은 PCB(1144)의 대응하는 접촉면에 맞물린다. 층(1306)은 ON되었을 때 장치를 제어하기 위하여 각 잉크 분사 장치를 위한 제어 회로를 포함한다. 그러나, 일반적으로 어떤 칼라 잉크를 어떤 상대 값으로 인쇄할 것인 지와 같은, 모든 높은 수준의 제어는 프린트헤드의 외부에서 수행된다. 이 작업은 PCB(1144)의 회로 또는 도 9 및 10의 1212 또는 도 11, 12 및 13 장치의 1254와 같은 펜 PCB에 의하여 수행된다. 이들 고도의 제어는 접촉면(1312)을 통하여 프린트헤드(1210)에 전달된다. 바람직하게는 각 세트의 잉크 분사 장치에 대하여 한 세트의 접촉면(1312)을 가진다. 그러나, 각 라인 또는 개별 잉크 분사 장치는 어드레스 지정이 가능하다. 가장 간단한 구성에서, 각 세트는 제어 신호에 의하여 단지 ON 또는 OFF 될 수 있다.

평면도로 된 16에서 볼 수 있는 바와 같이 프린트헤드(1120)는 반대 면의 8각형으로부터 이어지는 탭들(1314 및 1316)로 이루어진 완전한 8각형의 단면을 가지고 있다. 유의할 점은 탭(1314)은 단지 층들(1302, 1304 및 1306)로 형성되지만 탭(1314)은 모두 4개의 층들(1302, 1304, 1306 및 1308)로 형성된다는 점이다. 이것은 PCB(1144)가 상단의 층(1308) 위를 지나지 않고 층(1306)에 접착될 수 있게 한다. 탭을 가진 8각형의 모양은 또한 프린트헤드를 종단 캡(1126)의 오목면(1176)에 위치하도록 도와준다.

캐퍼(1183)은 또한 바람직하게는 프린트헤드와 동일한 반도체 재료로 형성되며 프린트헤드의 중심(1300)에 대하여 회전할 수 있도록 프린트헤드 위에 장착된 다. 전기적으로 비활성 층으로 되어 있기 때문에, 캐퍼가 프린트헤드와 동일한 재질일 필요는 없으며 또한 더욱이 반도체일 필요는 없다. 캐퍼는 개방 지점(도 17 참조) 및 폐쇄 지점(도 18 참조) 사이를 회전할 수 있다. 개방 지점은 점선으로 나타낸 폐쇄 지점과 함께 도 16 및 도 18에 예시되어 있다. 캐퍼(1183)는 12개의 방사선으로 뻗어있는 개구(1318)들을 가진다. 이 개구들은 잉크 분사 장치의 모든 개방 지점에서 그 개구들을 통하여 잉크가 분사될 수 있도록 크기와 배열이 조정되어 있다. 폐쇄 지점에서 개구들(1318)에는 잉크 분사 장치의 라인들 사이에 캐퍼 재질이 가로놓이게 되고, 그 개구들 사이에 있는 캐퍼 재질은 상부 층(1308)의 개구들(1320)에 가로놓이게 된다. 따라서 잉크는 프린트헤드로부터 빠져나올 수 없으며 이물질이 개구들(1320) 안으로 들어가 잉크 분사 장치가 막히게 되는 일을 방지할 수 있다. 개구들(1318)은 바람직하게는 표준 반도체 에칭 방법을 이용하여 캐퍼(1183)에 형성된다. 예시한 본 실시예에서 각 개구는 일련의 중첩되는 실린더 모양의 보어(bore)와 동일하고, 그 직경은 캐퍼의 중심(1300)으로부터의 방사상 거리의 함수이다.

다른 방법으로 상기 개구는 두 개의 서로 작은 각도로 방사상으로 연장되는 라인들에 의하여 정의될 수 있다. 회전할 때 캐퍼의 외부가 내부보다 더 이동하므로 그 방사상 거리가 증가함에 따라 개구들의 폭이 증가할 필요가 있다는 점은 이해할 수 있는 일이다.

캐퍼는 그 하부 표면(1326)의 둘레로부터 아래 방향으로 이어진 8개의 다리들(1322)을 가지며 실제로 평면이다. 이 다리들은 그 둘레에 동일한 간격으로 위 치하며 상부층(1308)의 상부 표면(1329)의 주변에 형성된 대응하는 슬롯들(1328)에 맞물린다. 이 슬롯들은 둥근 내부 코너를 가진 직사각형의 모양이다. 슬롯들(1328)의 내부 표면(1330) 및 다리들의 내부 표면(1332)은 아치 모양으로 캐퍼가 중심축(1300)에 대하여 회전하는 것을 지원하기 위하여 프린트헤드의 중심(1300)에 중심이 있다. 그러나 필수사항은 아니다. 예시한 실시예에서 8각형의 각 면이 하나의 슬롯(1328)을 갖지만 필수사항은 아니며, 예를 들면 단지 교번하는 면들만 하나의 슬롯을 가질 수 있다. 다리들(1322) 및 슬롯들(1328)의 대칭도 필수사항은 아니다.

캐퍼는 철필 펜촉의 각을 가진 슬롯(1181)에 있는 맞물리는 암(1185)에 의하여 회전한다. 캐퍼의 회전은 궁극적으로 다리들(1322) 및 슬롯들(1328)에 의하여 제한된다. 캐퍼, 프린트헤드 또는 철필 펜촉의 손상을 방지하기 위하여, 암(1185)은 폭이 좁은 부분(1328)을 가진다. 철필 펜촉을 너무 많이 누르게되면, 암(1185)은 폭이 좁은 부분(1334)에서 휘게 된다. 이에 더하여 보호 암(1336)이 암(1185)의 양쪽에 제공되어 또한 회전을 제한하도록 지원한다. 프린트헤드가 들어가는 오목면(1176)은 보호 암들이 위치하는 개구부(opening)를 가진다. 어떤 이유에서 캐퍼가 너무 많이 회전하는 경우, 보호 암들이 이 개구부의 측면에 닿게 되어 다리(1322)가 슬롯(1328)의 종단에 닿기 전에 회전을 제한하게 된다.

프린트헤드 작동

펜이 ON되어 있는 동안, 철필 펜촉이 기판을 누르는 경우에만 작동하는 것이 바람직하다. 철필 펜촉이 펜의 안쪽으로 이동할 때 on/off 스위치가 연결된다. 다른 방법으로 압력 센서가 철필 펜촉에 가해지는 힘의 양을 측정할 수 있다. 이 경우 캔틸레버 암(1148)이 직접 전기적인 압력 센서로 사용될 수 있다. 다른 방법으로 별개의 압력 센서가 철필 펜촉의 내부 종단에 작용할 수 있다. 압력 센서가 이용되는 경우, 그것은 단지 프린트헤드를 ON 또는 OFF하거나 또는 (전자적으로) 예를 들면 더 큰 압력은 더 많은 분사량을 가져오는 방법으로 잉크 분사의 양을 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 감지된 압력은 컨트롤러에 의하여 라인 폭과 같은 다른 속성들을 제어하는데 사용할 수 있다. 캐퍼의 회전은 또한 on/off 스위치가 상태를 변경하게 한다.

프린트헤드 잉크 통로

프린트헤드는 방사상으로 다른 색의 잉크 분사 장치를 가지며 이는 다른 색의 잉크 분사 장치가 번갈아 삽입되어 있는 분사 장치에 잉크를 공급하는데 문제를 일으킨다. 종래의 프린터에서 잉크 분사 장치는 평행하는 행(row)으로 배열되어 서로 다른 모든 잉크는 그 행의 어느 한쪽이나 양쪽 종단으로부터 각 행으로 공급된다. 방사상 배열에서 그것은 가능한 일이 아니다.

하부층(1302)의 후면은 4개의 잉크 주입구(1182)와 함께 제공된다. 이들 주입구는 그 층(1302)의 약 절반 두께가 후면에서 타원형으로 이어서 상부면을 향하여 원형 개구(1340)가 계속된다. 그 층(1302)의 후면은 또한 중앙 구역에 위치하는 4개의 홈(1342, 1344, 1346 및 1348)들을 가진다. 이 홈들로부터 층(1302)을 ( 도 21 및 24 참조) 통해 연결되는 여러 개의 구멍(hole)들이 있다. 하부층(1302)의 하부면은 종단 캡(1126)을 막아 이들 홈은 막힌 통로를 정의한다.

상술한 바와 같이, 4개의 잉크 주입구 및 12개 라인의 잉크 분사 장치(1310)가 있어, 3개 라인의 잉크 분사 장치는 동일한 잉크 주입구에서 잉크를 공급받는다. 도 21을 참조하면 잉크 주입 장치의 제 1 세트의 3개 라인들은 1370, 1371 및 1372의 번호를 갖는다. 이 세트는 잉크 주입구(1182a)에서 공급하는 잉크를 받는다. 제 2 층(1304)은 잉크 분사 장치의 라인 아래에 그 두께를 통하여 이어지는 슬롯(1350)을 가진다. 슬롯(1350)의 외부 종단은 잉크 주입구(1182a)와 정렬되어 있어, 도 19에서 볼 수 있는 바와 같이 잉크를 그 위의 라인(1370)의 장치에 공급한다. 슬롯(1350)의 다른 종단은 홈(1342)과 통신하기 위하여 층(1302)의 구멍(1356)에 맞추어 정렬된다. 홈(1342)의 종단은 상부면에 구멍(1358 및 1360)을 가져 각각 슬롯(1352 및 1354)과 통신한다. 이 슬롯들은 각각 라인(1371 및 1372)에 잉크를 공급한다. 반대편 잉크 주입구(1182c)에서 잉크 분사 장치의 개별 라인(1376, 1377 및 1378)으로의 잉크 공급은 상기 슬롯 및 홈의 좌우대칭 이미지로 이루어진다.

잉크 주입구(1182b)는 슬롯(1362)과 통신하여 잉크 분사 장치의 라인(1373)을 공급한다. 슬롯(1362)의 내부 종단은 구멍(1364)과 통신한다. 이 구멍(1364)은 홈(1344)과 통신한다. 홈(1344)의 다른 종단은 슬롯(1368)과 통신하는 상부면에 이어지는 구멍(1366)을 가진다. 슬롯(1368)은 잉크 분사 장치의 라인들(1374 및 1375) 아래로 이어져 3개의 모든 라인이 동일한 잉크를 공급받는다. 주입구(1182d)에서 라인들(1379, 1380 및 1381)로의 잉크 공급은 슬롯 및 홈의 좌우대칭 이미지 배열에 의하여 이루어진다.

인쇄되는 잉크의 속성 제어

포텐쇼미터를 통한 칼라제어

도 23은 펜 본체(1402) 및 교체 가능한 4개의 칼라 잉크 카트리지(1114)를 가진 4개의 칼라 펜(1400)을 나타낸다. 펜 본체(1401)는 3개의 로터리 포텐쇼미터(1404, 1406 및 1408)를 포함한다. 이 포텐쇼미터는 각각 색도, 채도 및 명도를 제어한다. 펜 본체는 또한 그 세팅에 대응하는 칼라를 디스플레이하는 디스플레이(1410)를 포함한다. 디스플레이(1410)는 바람직하게는 요구되는 칼라를 디스플레이할 수 있는 유기 발광 다이오드(OLED)이다. 다른 방법으로 상기 디스플레이는 얼마의 다른 색의 펄스 폭 복조 LED 또는 칼라 LCD의 조합이 될 수 있다. 수동 디스플레이가 각 제어 기능 부근의 표면에 인쇄된 각 제어 기능의 효과를 나타낸 그래픽 표현과 함께 제공될 수 있다. 다른 변경된 방법은 HSV(Hve, Saturation and value)의 수치 또는 문자를 출력하는 디스플레이를 제공한다. 디스플레이는 생략될 수 있어 유저는 단지 원하는 속성을 얻기 위하여 샘플 라인을 그리는데 의존할 수 있다. 포텐쇼미터는 로터리형 포텐쇼미터가 아니라 선형이다.

다른 칼라 제어 모델들을 사용할 수 있다는 점은 이해할 수 있는 일이다. HSV를 제어하는 대신 포텐쇼미터는 적색, 녹색 및 청색(RGB) 속성 또는 침적되는 시안, 마젠타 및 황색(CMY) 잉크를 제어할 수 있다. 펜은 포텐쇼미터가 HSV, RGB 또는 CMY 중 어떤 것도 변경할 수 있는 기능과 함께 제공될 수 있다.

사이클 버튼을 통한 칼라 제어

도 24는 펜 본체(1422) 및 교체 가능한 4개의 칼라 잉크 카트리지(1114)를 포함하는 펜(1420)을 나타낸다. 펜 본체(1422)는 칼라 디스플레이(1424)를 포함하고, 바람직하게는 하나의 OLED와 3개의 제어 버튼(1426, 1428 및 1430)을 포함한다. 펜 본체는 복수의 다른 칼라 값을 기억하는 비휘발성 메모리를 포함한다. 제어 버튼(1426)은 펜을 "선택" 모드로 놓이게 동작하며, 그에 의해 버튼(1328 및 1430)은 펜이 가능한 기억 값들을 순환하면서 디스플레이(1424)로 하여금 대응하여 인쇄되는 칼라를 디스플레이하게 한다. 버튼(1428 및 1430)은 한쪽 방향으로 스크롤하는 것이 허용되는 경우 생략할 수 있다. 원하는 값이 디스플레이되면, 버튼(1426)을 통하여 선택되고 그러면 펜은 그 값이 변경될 때까지 선택한 조합을 생성하게 된다.

사이클 버튼을 통한 라인 속성 제어

도 25는 펜 본체(1432) 및 교체 가능한 4개의 칼라 잉크 카트리지(1114)를 포함하는 펜(1432)을 나타낸다. 펜 본체(1434)는 칼라 디스플레이(1436)를 포함하고, 바람직하게는 하나의 OLED와 3개의 제어 버튼(1438, 1440 및 1442)을 포함한다. 펜 본체는 실선, 점선, 도트-대시 선 등과 같은 복수의 다른 선 모양들을 기억하는 비휘발성 메모리를 포함한다. 제어 버튼(1438)은 펜을 "선택" 모드로 놓이 게 동작하며, 그에 의해 버튼(1428 및 1430)은 펜으로 하여금 기억된 이용 가능한 선 모양들을 순환하면면서 디스플레이(1436)로 하여금 대응하여 인쇄되는 칼라를 디스플레이하게 한다. 버튼(1428 및 1430)은 펜으로 하여금 반대 방향으로 그 모양들을 스크롤하게 한다. 원하는 값이 디스플레이되면, 버튼(1438)을 통하여 선택되고 그러면 펜은 그 값이 변경될 때까지 선택한 선 모양을 생성하게 된다. 여러 개의 기억된 선 굵기를 가지며 그것을 유저가 선택할 수 있는 펜을 이용하여, 유사한 방법으로 선 굵기를 수정할 수 있다는 점은 이해할 수 있는 일이다.

다른 제어 모델들도 본 발명의 범위 내에서 가능하므로 본 발명은 포텐쇼미터 또는 제어 버튼을 통한 속성의 제어에 국한되지 않는다.

하나의 펜은 하나의 디스플레이와 3개의 제어 버튼과 함께, 선택 버튼이 펜으로 하여금 칼라, 선 모양 및 선 굵기와 같은 이용 가능한 속성을 순환하게 함으로 펜이 칼라, 선 모양 및 선 굵기, 그리고 원한다면 다른 속성들의 제어를 제공할 수 있다는 점은 이해할 수 있는 일이다. 이에 더하여 색도, 채도 및 명도와 같은 칼라 구성요소를 순환할 수 있는 버튼이 제공될 수 있다.

샘플링을 통한 칼라 제어

넷페이지 센싱

도 26은 4개의 칼라 잉크 카트리지(1114) 및 펜 본체(1452)를 가진 펜(1450)을 나타낸다. 펜 본체는 도 9 및 10을 참조로 기술된 즉 기판을 이미징할 수 있는 센서 패키지(1454)를 포함한다. 펜 본체는 제어 버튼(1456) 및 비휘발성 메모리 (도시하지 않음)를 포함한다. 펜은 단독으로 또는 버튼들(1456) 중 적절한 하나를 누르는 일과 함께 그 대상을 철필 펜촉(1118)으로 "클릭"함으로 어떤 대상으로부터도 칼라를 "선택 (pick)"할 수 있도록 동작한다. 도 27에 예시한 칼라 카드(1510)는 펜과 함께 사용할 수 있도록 미리 정의한 색(1512)의 전체 범위를 제공한다. 카드는 또한 색의 명도를 설정하기 위한 영역(1514) 및 선 굵기 및/또는 모양을 선택하기 위한 영역(1516)을 포함한다.

센서 패키지(1454)는 이전에 출원한 명세서 PCT/AU00/00569 (문서 번호 NPT002)에 기술된 넷페이지 태그를 탐지하여 디코딩할 수 있으며 "칼라 카드"는 일련의 칼라 샘플들과 함께 제공되며, 이들 각 칼라 샘플은 또한 넷페이지 형태의 태그로 보이지 않게 부호화되어 있다. 각 칼라 샘플을 위한 태그는 위치가 아니라 단순히 "칼라를 X로 설정" (X는 그 샘플의 칼라임)과 같은 함수를 지적할 수 있다. 펜은 특정한 태그 코드와 결합된 함수가 기억되는 메모리를 포함한다. 펜을 특정한 칼라로 설정하기 위하여 유저가 단순히 원하는 칼라를 클릭하면 펜은 그 태그를 감지하고 디코딩한다.

칼라 카드의 다른 구조는 (도시하지 않음) 두 개의 명령 영역을 포함할 수 있다. 제 1 영역은 "색 선택 모드로 들어감" 또는 "선택(pick)" 모드의 명령과 동일한 태그를 포함하는 반면 제 2 영역은 "색을 현재의 색으로 설정" 또는 "설정(set)" 모드의 명령과 동일한 태그를 포함한다. 색을 선택하기 위하여 유저는 단순히 제 1 영역을 "클릭"하여 원하는 색 샘플을 클릭하고, 다음 제 2 "설정" 영역을 클릭한다.

다른 실시예로는 칼라 카드가 그 값들을 단일 태그로 인코딩한 일련의 다른 색들을 포함할 수 있다. 카드는 이 태그들로 인코딩된 영역을 포함하며 유저는 그 영역을 클릭하여 단지 하나의 색이 아니라 일련의 색들을 업로드(upload)할 수 있다.

다른 방법으로 태그는 그 태그가 디코딩되어 넷페이지 서버로 송신되는 넷페이지 시스템에서와 같이 동작할 수 있다. 서버는 태그와 결합된 함수를 결정하고 적절한 명령어를 펜에 다시 송신한다. 이 경우 외부 장치로 정보를 송신 및 수신하기 위한 하드웨어 (송신기 및 무선 안테나)를 포함하는 도 9 및 10의 실시예를 참조할 수 있다.

펜이 컴퓨터 시스템에 연결된 경우 인쇄되는 속성들은 유저가 펜에 있는 제어 기능들이 아니라 컴퓨터를 이용하여 설정할 수 있다.

칼라 카드는 또한 유저가 선 모양 또는 선 굵기와 같이 인쇄되는 선의 다른 어떤 속성들도 설정할 수 있게 하는 영역을 포함한다.

디스플레이는 다음의 모드, 선택 및 상태 정보를 디스플레이하는데 사용될 수 있다.

◎ 모드명

◎ 도면/그림을 그리기 위한 현재 칼라/텍스처

◎ 도면을 그리기 위한 현재 선 굵기

◎ 그림을 그리기 위한 현재 브러시

◎ 현재 선택한 문자의 처음 몇 단어

◎ 현재 선택한 이미지의 일부

◎ 선택한 하이퍼링크의 URI(Universal Resource Locator)

◎ 펜 상태(전원, 프린터 통신 등)

◎ 에러 메시지

펜 상부의 센서로 감지

도 28 내지 33은 교체 가능한 4개의 칼라 잉크 카트리지(1114)를 포함하는 펜(1470)을 나타낸다. 펜 본체(1472)는 그 상부 종단에 광 센서 장치(1474)를 포함한다. 펜 본체는 칼라 디스플레이(1476) 및 제어 버튼(1478)을 포함한다. 디스플레이 및 제어 버튼은 컨트롤러 칩 또는 칩들(1479)과 함께 제 1 PCB(1480)에 장착된다. 칩(들)(1479)은 칼라 (또는 다른 속성) 샘플을 기억하는 얼마의 비휘발성 메모리를 포함한다. PCB는 잉크 카트리지(1114)의 접촉 패드와 접촉하기 위한 그리고 전원을 공급받고 프린트헤드(1120)를 제어하기 위한 접촉 패드(1483)를 포함한다. 센서 장치(1474)는 제 1 PCB의 접촉부위와 (도시되지 않음) 맞물리는 제 2 PCB(1482)에 장착된다. 제조를 쉽게 하려면 두 개의 PCB가 제공되고 모든 부품을 그 위에 장착하기 위하여 단일 PCB가 제공될 수 있다.

센서 장치(1474)는 샤시 몰딩(1484)를 포함한다. 이 몰딩은 펜 본체의 내부 종단의 오목면에 위치하고 실제로 고정되어 있다. 어떤 보이는 색도 샘플링할 수 있는 이미지 센서가 제공된다. 센서(1486)는 바람직하게는 RGB 광수용기(photoreceptor)이다. 다른 점, 선 또는 이미지 센서가 사용될 수 있다.

몰딩(1484)은 이동 스위치(1490)가 위치하는 오목면(1488)을 포함한다. 이 스위치는 몰딩과 그 위에 이미지 센서(1486)가 장착되는 PCB(1483) 사이에 들어간다. 스위치(1490)는 보통 개방되어 있으나 압축력에 의하여 연결된다. 렌즈를 포함하는 렌즈 몰딩(1492)은 펜의 종단에 미끄러지면서 장착되고 PCB(1482)를 지탱하게 된다. 몰딩(1492)은 렌즈(1494)가 일반적으로 평면의 기판과 접촉되는 것을 방지하기 위한 스탠드오프 링(1496)을 포함한다. 빛이 렌즈에 들어가고 점, 선 및 이미지 센서(1486)에 집속/안내된다. 렌즈 몰딩(1492)이 펜 안쪽으로 눌려지면 스위치를 눌러 개방에서 연결 상태로 바뀌게 된다. 압축력이 복귀되면 스위치는 몰딩(1492) 바깥 방향으로 나온다.

펜에 의하여 생성되는 선의 색은 여러 방법으로 제어된다. 기술한 바와 같이, 컨트롤러 칩(1479)은 여러 가지 다른 색을 기억할 수 있다. 인쇄되는 색은 제어 버튼(1478)을 이용하여 기억된 색들로부터 선택된다. 선택된 색은 칼라 디스플레이에 디스플레이된다. 이미지 감지 장치(1474)를 이용하여 커스텀 칼라를 샘플링하고 메모리에 기억할 수 있다. 유저는 원하는 색 샘플에 대하여 광학 센서 장치(1474)를 "클릭"한다. 이는 스위치가 연결되어 이미지 센서(1486)에 의하여 탐지된 색이 컨트롤러 칩(들)(1479)에 전달되게 한다. 다음 컨트롤러 칩은 샘플링된 색으로 인쇄되고 디스플레이되는 색을 설정한다. 유저는 기억된 색들 중 하나를 선택하기 위하여 다른 칼라 샘플을 "클릭"하거나 제어 버튼(1478)을 이용하여 색을 변경할 수 있다.

감지 장치로 샘플링된 색들은 나중에 이용할 수 있도록 메모리에 기억된다. 샘플을 "클릭"한 후 유저는 버튼(1478)을 눌러 샘플링된 색을, 바람직하게는 5초와 같이 미리 지정한 시간 내에, 메모리에 기억할 수 있다. 메모리는 5개 또는 10개와 같은 얼마의 색들을 기억할 수 있으며, 더 많은 색의 기억도 가능하지만 유저가 원하는 색을 선택하기 더 어렵게 만들 수 있다. 메모리의 용량이 다 차게 되면, 펜은 새로운 색을 위한 공간을 만들기 위하여 기억된 색을 삭제하기 위한 얼마의 방법 중 하나를 실행한다. 삭제 대상은 기억한지 가장 오래된 색, 최근에 가장 적게 사용된 색, 가장 덜 사용되는 색 등이 될 수 있다. 다른 방법으로, 유저는 수동으로 색을 삭제하고 기억할 색을 재 샘플링할 수 있다. 다른 삭제 방법도 본 발명의 범위에 속한다.

다른 동작 모드도 가능하다. 예를 들면, 펜은 유저의 입력을 요구하지 않고 자동으로 모든 샘플링된 색을 기억할 수 있다. 펜은 두 개 이상의 분리된 메모리를 제공할 수 있다 (단지 하나의 물리적 메모리 장치가 있는 경우라도). 제 1 메모리는 "자주 사용하는" 색을 제 2 메모리에는 "임시로 사용하는" 색을 기억하는데 사용할 수 있다. 센서는 선 굵기 및 선 모양과 같은 색 이외의 다른 속성을 샘플링하는데 사용할 수 있다.

그리기에 의한 선 모양 또는 색의 제어

도 34는 펜 본체(1502) 및 교체 가능한 카트리지(1114)를 가진 펜(1500)을 나타낸다. 카트리지는 단색 또는 4색의 카트리지가 될 수 있다. 펜 본체는 제어 버튼(1504) 및 인디케이터(indicator)(1506)를 포함한다. 인디케이터는 하나의 또 는 다수의 칼라 LED 어셈블 리이며 분리되거나 제어 버튼에 포함될 수 있다. 펜은 프린트헤드(1120)를 제어하기 위한 컨트롤러 회로 및 인쇄되는 선의 속성을 기억하는 비휘발성 메모리를 포함한다. 펜은 현재 선택된 세트의 속성을 인쇄하는 제 1 모드 및 기억된 한 세트의 속성들 중 하나를 선택하기 위한 제 2 모드를 가진다. 펜은 보통 제 1 모드에 있으며 유저가 제어 버튼(1504)을 누를 때 제 2 모드로 설정된다. 바람직하게는 제어 버튼(1504)이 일반적인 사용시 실수로 유저가 버튼을 누르지 않으면서 쉽게 사용할 수 있는 곳에 위치한다. 하나의 위치로는 작동하기 위하여 두 손을 필요로 하지만 펜의 상단(1508)이 있다. 펜촉 부근의 영역에서는 한 손으로 작동할 수 있다.

제 2 모드에 있을 때 펜은 바람직하게는 인디케이터(1506)를 이용하여 이를 표시한다. 인디케이터는 제 1 모드에서 비활성이며 제 2 모드에서 깜빡거리거나 색을 변경할 수 있다. 원한다면 인디케이터는 생략될 수 있다.

이용 가능한 세트의 속성들을 순환하기 위하여 유저는 단순히 한 장의 용지에 선 또는 그 종류의 다른 것을 그린다. 상술한 바와 같이, 프린트헤드는 철필 펜촉이 용지를 누를 때에만 활성화된다. 따라서 상기 세트들을 순환하는 일은 그리기의 시작 또는 마침에 의하여 트리거될 수 있다. 바람직한 형태에서 유저는 한 선을 그리고 펜을 든다. 바로 그려진 속성의 세트가 철필 펜촉을 "들어올릴 (lift off)" 때 "현재" 속성 세트로 설정된다. 유저가 버튼(1504)을 누르는 경우 펜은 "현재" 속성 세트, 즉 바로 그려진 선으로 인쇄하는 일을 계속한다. 버튼을 누르지 않고 철필 펜촉을 "내리는(put down)" 경우, "현재" 속성 세트는 메모리에서 다음 세트로 변경되고 그 새로운 세트가 인쇄된다. 하나 둘씩 선들을 그림에 따라 펜은 이용 가능한 속성 세트들을 순환하게 된다. 그 속성 세트들은 변경될 수 있는 색, 선 굵기, 선 모양 또는 다른 특성들 또는 이 특성들의 조합이 될 수 있다. 펜은 많은 그룹의 속성 세트들을 가지고 있어, 예를 들면 제 1 그룹은 색을 선택하고, 제 2 그룹은 선 모양을 선택하고 그리고 제 3 그룹은 선 굵기를 선택하게 할 수 있다. 수정하기 위한 적절한 그룹을 선택하는 일은 제어 버튼(1504)을 이용하여 이루어진다. 다른 방법으로는 모든 그룹의 모든 요소들을 순환할 수 있다.

간접 인쇄

기판에 잉크를 직접 인쇄하는 일이 바람직한 인쇄 방법이지만, 간접 인쇄가 가능하다. 소형의 Memjet 프린트헤드가 일반적인 그리기 도구를 구성하는데 사용될 수 있다. 소형 원통형의 롤러가 용지와 접촉하게 된다. 롤러는 철필 펜촉에 대하여 자유로이 회전하여 롤러가 용지를 지나갈 때 자동으로 이동방향에 대하여 수직으로 향하게 된다. Memjet 프린트헤드는 롤러 뒤에 장착된다. 그것은 롤러 후면에 인쇄하고 롤러는 인쇄된 이미지를 용지에 전사한다. 소형의 클리닝 스테이션이 용지와 접촉했던 롤러 표면의 잉크를 세척하여 프린트헤드는 항상 깨끗한 표면에 인쇄하게 된다. 프린트헤드는 디더링된 2-레벨의 CMY 또는 CMYK를 통하여 연속색조 칼라 이미지를 재생성한다. 철필은 여러 색이나 텍스처의 연속 선 또는 페인트 스트로크를 생성할 수 있도록 프로그램될 수 있다. 인쇄 속도는 용지에 대한 롤러의 이동 속도에 의하여 결정된다. 이는 여러 가지 방법으로, 예를 들면 롤러 의 실제 회전 속도로부터, 또는 2-세대 광 마우스와 동일한 방법으로 표면을 연속하여 이미징하고 이동을 탐지함으로, 또는 자기-매핑 표면의 지도를 감지하고 디코딩함으로, 결정할 수 있다.

철필은 또한 마킹 및 비-마킹 펜촉이 모두다 필요하지 않도록 비-마킹 모드로 전환될 수 있다.

유저는 인쇄된 팔레트로부터 유니버설 펜에 실제 색, 테스처 및 라인 모양을 담을 수 있다. 철필은 옵션으로 LCD 또는 LED를 통하여 현재 설정을 표시한다.

스트로크 효과

본 발명의 펜은 여러 가지의 스크로크 효과를 나타낼 수 있다. 색과 선 굵기와 같은 것들은 시간과 위치와는 상관이 없다. 점선의 인쇄와 같은 다른 것들은 시간 및/또는 펜의 상대적 위치와 관련이 있다. 도 9 및 10의 실시예는 옵션으로 가속도계 어레이를 포함한다. 이 어레이는 펜이 기판 위를 움직일 때 펜의 상대 위치를 알아내는데 사용된다. 따라서 도트-대시 라인은 펜 속도에는 차이가 있지만 동일한 길이의 대시(dash)로 그릴 수 있다. 다음과 같은 많은 다른 효과도 또한 가능하다.

스트로크 모양

칼라 텍스처(균일, 이미지, 절차형)

불투명 텍스처(균일, 이미지, 절차형)

펜촉 형태(2D 형태, 3D 형태, 방향)

스트로크 폭을 결정

"표면(cap)" 및 코너 형태를 결정

다음에 따라 모양이 변함

시간(속도)

스트로크 폭

불투명(에어브러시)

공간(방향을 포함)

이미지를 "드러나게 함(reveal)"

"바둑판 모양의 페인트"

대시 라인(dashed line)

무지개 색

"이미지 호스(hose)"

위치

온/오프

특정한 모양/현재 모양

기울기

3D 펜촉 형태

힘("압력")

스트로크 폭

불투명(에어브러시)

펜촉, 잉크, 용지, 브러시, 페인트 및 캔버스의 모의 성질

펜촉/브러시에서 용지/캔버스로의 잉크/페인트의 전사

가는 줄이 있는 브러시 스트로크

레이어링(캔버스 위의 스트로크 및 스트로크 위의 스트로크)

확산(diffusion)

점도

혼합

Kubelka-Munk 칼라 모델

의사 조명

광원 방향 및 색

매체의 색 성질

레이어링 지형

실례들

볼펜

서체

연필

흑연

목탄

유성 페인트

수성 칼라

크레용

파스텔

이 점에 대하여는 이전의 출원 명세서들 USSN 09/112,777 (문서 번호 ART24), USSN 09/112,797 (문서 번호 ART30), USSN 09/113,091 (문서 번호 ART47) 및 USSN 09/113,054 (문서 번호 ART52)를 참조할 것이다.

동작 감지

도 9 및 10의 실시예는 옵션으로 가속도계를 포함한다. 이 가속도계는 하나의 펜 스트로크 또는 여러 개의 스트로크 내에서 상대 동작 감지/위치를 제공하기 위하여 사용된다. 이 동작은 기록되어 유저 스트로크의 디지털 잉크 기록을 제공하는데 사용된다. 상대 동작 감지는 자이로스코프 또는 기판에 접촉하는 회전 볼을 사용하는 것과 같은 다른 수단에 의하여 이루어진다.

스트로크 내에서의 절대 위치가 더 바람직하다. 도 9 및 10의 펜은 넷페이지 기능을 가지고 있어 기판에 인쇄된 보이지 않는 태그를 탐지하여 디코딩할 수 있다. 이 넷페이지 기능은 태그에 부호화된 절대 위치를 이용하여 절대값으로 부호화된 넷페이지 기판에서 (따라서 스트로크 내에서 절대값으로) 펜이 자기 위치를 결정하는 능력을 제공한다. 다른 방법으로 펜은 태그를 디코딩하지 않고 그 스트로크 내에서 절대 위치를 제공하기 위하여 태그의 레이아웃에 기초한 기준선망(grid)에 의존할 수 있다. 스트로크 내에서의 절대 위치는 동작을 탐지하기 위하여 기판 표면을 이미징하고 기판의 텍스처를 이용하는 것과 같은 다른 수단을 이용하여 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이 넷페이지의 이용은 페이지 내에서 절대 위치를 가능하게 한다. 이는 넷페이지 표면을 마크하기 위한 넷페이지 어플리케이션에 의하여 펜이 제어될 수 있게 한다. 유저는 그 페이지 위에서 펜을 움직인다. 펜을 움직임에 따라 태그를 탐지하고 이는 그 페이지 위에서 그의 절대 위치를 설정할 수 있게 한다. 넷페이지 어플리케이션은 그 위치에 따라 페이지를 마크하도록 펜을 제어한다. 따라서, 페이지의 관련된 부분을 철필로 문질러서 이미지를 "드러나게(reveal)"하는데 펜을 이용할 수 있다.

컴퓨터 인터페이스

도 9 및 10의 펜은 넷페이지에서 이용할 수 있으며 넷페이지 서버와 양방향 통신을 가진다. 적절한 소프트웨어를 이용하여 넷페이지 어플리케이션에서 마킹 장치의 속성을 제어하는 것이 가능하다. 예를 들면, 유저는 색, 색 팔레트, 펜촉 모양 또는 선 모양을 선택(pick)하여 이것들을 펜의 메모리로 다운로드할 수 있다.

넷페이지 태그는 기능이나 위치를 부호화할 수 있어, 펜이 메모리에 기능들을 기억하고 있다면, 펜은 넷페이지 서버로 돌아갈 필요 없이 감지된 태그들에 의하여 제어될 수 있다. 위치 코드 해석은 보통 넷페이지 서버에 의하여 수행될 필요가 있다.

넷페이지 시스템은 "디지털 잉크"와 관련된 특성을 포함하며 그에 의하여 시스템은 서명 기록을 가능하게 하는 펜의 경로를 기록한다. 도 9 및 10의 펜은 또한 디지털 잉크의 "형식"을 기록하는 능력을 제공한다. 펜은 기판에 있는 보이는 마킹 중 하나 이상의 속성들과 관련된 정보를 넷페이지 서버에 송신한다. 이 속성들은 색, 선 굵기 및 선 모양을 포함하지만 이에 국한되지 않는다.

펜의 통신은 국지적인 릴레이를 통하여 (블루투스에서 이동 전화까지), 또한 임시의 또는 영구적인 유선 연결을 통하여 적외선, 단거리(Digital Enhanced Telephone, 블루투스) 또는 장거리(CDMA(Code Division Multiple Access), GSM(Global System mobile)) 무선 통신에 의해 이루어질 수 있다. 전체 팔레트를 다운로드받기 위하여 임시의 유선 연결이 유용할 수 있다.

결론

본 발명이 잉크젯용 마킹 장치와 관련하여 기술되었지만, 본 발명이 잉크젯용 장치 또는 기판에 물질을 침적하는 장치에 제한되지 않는 다는 점은 이해할 수 있는 일이다. 본 발명은 감열식 프린터(thermal printer) 및 전자적으로 변경 가능한 기판 요소의 상태를 변경하는 전자 용지용 (e-잉크) 프린터와 같은 기판을 변경하는 장치를 포함한다. 전자적 활성 잉크의 더 나은 이해를 위하여, 그 내용이 참조 자료로 이 문서에 포함되어 있는 미국 특허 6,017,584, 6,124,851, 6,120,839, 6,120,588, 6,118,426 및 6,067,185를 참조할 수 있다 (모두 E-잉크사에 양도되었음).

기술된 각 실시예가 단지 본 발명의 일부 특징들을 포함하지만, 둘 이상의 서로 다른 실시예들에 기술된 일부 또는 전체 특징들이 함께 결합할 수 있다는 점은 이해할 수 있는 일이다.

본 발명은 바람직한 실시예 및 여러 특정한 대안의 실시예와 관련하여 기술되었다. 하지만, 관련 분야에서 숙련된 기술자에 의하여 한정하여 기술된 내용과는 다른 여러 다른 실시예들이 본 발명의 정신 및 범위 내에 속한다는 점은 이해할 수 있는 일이다. 따라서 본 발명이 적절한 참조 문헌으로 포함되어 있는 문서를 포함한 본 명세서에 기술된 특정한 실시예에 한정되지 않는다는 점은 알 수 있는 일이다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구서 내용에만 한정되지 않는다.

Claims (14)

  1. 표면에 보이는 경로를 마크하도록 동작하는 마킹장치;
    부호화된 데이터를 포함한 이미지를 감지할 수 있는 적어도 하나의 감지 장치; 및
    상기 부호화된 데이터를 디코딩하고, 이 디코딩된 데이터에 응답하여 적어도 하나의 속성값을 변경하는 디코더를 포함하고,
    상기 마킹 장치는, 경로의 적어도 하나의 속성값을 변경하도록 전자적으로 제어가능한 펜.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    외부 제어 소스로부터 명령을 수신하고, 이 수신된 명령에 응답하여 적어도 하나의 속성값을 변경하는 수신기를 포함하는 펜.
  4. 제 1 항에 있어서,
    여러 다른 세트의 적어도 하나의 속성값을 기억하는 메모리를 더 포함하는 펜.
  5. 제 1 항에 있어서,
    외부 제어 소스로부터 적어도 하나의 속성값을 수신하는 수신기를 더 포함하는 펜.
  6. 제 5 항에 있어서,
    적어도 하나의 속성의 수신값을 저장하기 위하여 배열된 메모리를 더 포함하는 펜.
  7. 제 1 항에 있어서,
    감지된 이미지 데이터, 부호화된 데이터 또는 디코딩된 데이터를 외부 제어 소스에 송신하는 송신기를 더 포함하는 펜.
  8. 제 7 항에 있어서,
    사용 시, 상기 감지된 이미지 데이터, 상기 부호화된 데이터 또는 상기 디코딩된 데이터를 감지된 이미지의 위치에 있는 경로의 상기 적어도 하나의 속성값 또는 속성값들과 함께 상기 외부 제어 소스에 송신하는 펜.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 감지 장치가 이미지 또는 색 또는 이들 모두를 감지하며, 이 감지된 이미지 또는 색에 기초하여 적어도 하나의 속성값을 수정할 수 있는 펜.
  12. 제 1 항에 있어서,
    위치 감지 장치 또는 동작 감지 장치 또는 이들을 모두 포함하며, 상기 적어도 하나의 속성값은 펜의 상대 위치, 펜의 상대 속도 또는 이들 모두에 의하여 결정되는 펜.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 펜의 위치 또는 속도는 감지된 이미지의 위치로부터 이끌어내는 펜.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 펜의 위치 또는 속도는 감지된 이미지의 부호화된 데이터로부터 이끌어내는 펜.
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US4412232A (en) * 1982-04-15 1983-10-25 Ncr Corporation Ink jet printer
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