KR101108841B1 - 유체 댐프 프린트헤드 - Google Patents

Abstract

잉크젯 프린터용 프린트헤드로서, 잉크분사를 위한 노즐을 갖는 프린트헤드 집적회로(68)와, 상기 프린트헤드 IC를 지지하기 위한 지지구조물(64,176,108)을 갖는다. 상기 지지구조물은 상기 노즐에 잉크를 공급하기 위한 잉크도관(182)과 압력펄스를 분산하기 위하여 잉크도관내의 잉크에 압력펄스에 의한 압축용 기체를 포함하는 유체댐퍼(200)를 갖는다. 기체압축을 사용하는 압력펄스를 댐핑하는 것은 작은양의 기체로 이루어질 수 있다. 이것은 상기 잉크압력에서 일시적인 스파이크(spike)로부터 어떠한 노즐넘침이라도 피하게 하는 한편, 컴팩트한 설계를 유지한다.

프린트헤드 IC, 압력펄스, 유체댐퍼

Description

유체 댐프 프린트헤드{FLUIDICALLY DAMPED PRINTHEAD}

본 발명은 프린터에 관한 것으로, 구체적으로는 잉크젯 프린터에 관한 것이다.

본 출원인은 전통적인 왕복식 프린트헤드 설계를 대신하여 페이지폭 프린트헤드를 채용하는 다양한 프린터를 개발해 왔다. 프린트헤드가 이미지 선을 그리기 위해 페이지를 지나 앞뒤로 가로지르는 일이 없으므로 페이지폭 설계는 프린트 속도를 증가시킨다. 상기 페이지폭 프린트 헤드는, 빠른속도로 지나가면서 매체위에 잉크를 뿌린다. 이러한 프린트헤드는 전통적인 잉크젯 프린터가 예전에 도달하기 어려운 속도인, 풀컬러(full colour)1600dpi 인쇄를 대략 분당 60페이지의 속도로 수행할 수 있다.

이러한 속도의 인쇄는 잉크를 빨리 소모시키고, 프린트헤드에 충분한 잉크를 공급하는 데 문제를 야기시킨다. 유량이 더 많을 뿐아니라, 페이지폭 프린트헤드의 전체 길이를 따라 잉크를 분배하는 것도 비교적으로 작은 왕복식 프린트헤드에 잉크를 공급하는 것보다 더 복잡하다.

높은 인쇄 속도는 비교적 많은 잉크공급유량을 요구한다. 이 다량의 잉크는 공급라인을 통해서 비교적 빠르게 움직이다. 인쇄된 페이지의 끝에서 인쇄가 갑작스럽게 끝나는 것은 비교적 빨리 흐르는 비교적 많은 양의 잉크가 또한 급작스럽게 멈춰야 하는 것을 의미한다. 하지만, 급하게 잉크의 모우멘텀(momentum)을 억제하는 것은 잉크라인에 충격파를 야기시킨다. 프린트헤드를 구성하는 구성요소(component)는 전형적으로 딱딱하고 거의 유연하지 않으므로, 라인안의 잉크 컬럼(column)은 멈추게 된다. 잉크라인에서의 어떠한 컴플라이언스(compliance)도 없다면, 상기 충격파는 라플라스 압력(Laplace pressure)(노즐챔버내의 잉크를 유지(retain)하기 위해 노즐개구에서의 잉크의 표면장력에 의해 주어지는 압력)을 넘을 수 있고, 프린드헤드노즐의 전면(前面)을 침수시킬 수 있다. 만약 노즐이 넘쳐 흐르면, 잉크는 분사되지 않고 아티팩트(artifact)가 인쇄에서 나타날 것이다.

상기 노즐의 분사율이 상기 잉크라인의 공진주파수와 일치할 때, 잉크내에서 공진펄스(resonant pulse)가 일어난다. 한편, 잉크라인을 한정(define)하는 딱딱한 구조 때문에, 한가지 컬러에 사용되는 많은 비율로 동시에 분사되는 노즐들은 잉크라인에서 정상파 또는 공진펄스를 만들 수 있다. 이것은 결과적으로 노즐범람으로 될 수 있거나, 만약 라플라스 압력이 초과되면 스파이크(spike)후의 갑작스런 압력저하때문에 반대로, 노즐 디프라임(deprime)이 될 수 있다.

따라서, 첫번째 관점에서, 본 발명은 잉크젯 프린터용 프린트헤드를 제공하며, 상기 프린트헤드는

잉크분사를 위한 노즐어레이를 갖는 프린트헤드 집적회로(IC)와;

노즐어레이에 잉크를 공급하는 잉크도관을 갖고, 상기 프린트헤드 집적회로를 지지하기 위한 지지구조물과;

압력펄스를 분산하기 위해 잉크도관안의 잉크에서의 압력펄스에 의한 압축용 기체를 포함하는 유체댐퍼(fluidic damper)를 포함한다.

기체 압축을 사용하는 댐핑(damping) 압력펄스는 작은 양의 기체로도 얻을 수 있다. 이것은 잉크압력에서 일시적인 스파이크로부터 어떠한 노즐범람이라도 피할 수 있는 한편 컴팩트(compact)한 설계를 유지한다.

선택적으로, 상기 유체댐퍼는 기체를 유지하기 위한 공동 어레이(cavity array)를 가지고 있으며 각각의 공동은 기체의 개별적인 주머니이다. 선택적으로, 지지구조물의 잉크도관들이 잉크로 프라임(prime)될 때, 각각의 공동들은 부분적으로 잉크메니스커스(meniscus)로 정의된다.

선택적으로, 각각의 공동들은 하나 또는 그 이상의 상기 잉크도관으로 개구를 갖는 블라인드 리세스(blind recess)이다. 선택적으로, 각각의 블라인드 리세스의 개구는 단지 하나의 잉크도관과 마주본다. 선택적으로, 각각의 블라인드 리세스의 개구는 모세관작용에 의해 상기 리세스가 잉크로 채워지는 것을 막기 위해 형성된다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 상기 잉크도관을 잉크공급부와 연결시키는 흡입구와 상기 잉크도관을 폐잉크 배출구로 연결시키는 배출구를 갖는다. 선택적으로, 각각의 공동에서의 개구들은 상류모서리(upstream edge)와 하류모서리(dowmstream edge)를 가지고, 잉크공급부로부터 상기 잉크도관의 초기프라임 동안, 상기 상류모서리는 상기 하류모서리에 앞서 잉크에 접촉하며, 상기 상류모서리는 상기 도관과 상기 공동내부 사이에 전환면(transition face)을 가지며, 상기 전환면은 상기 잉크도관의 초기프라이밍 동안, 모세관작용에 의해 공동을 채우는 것을 억제하고, 기체를 제거하는 것을 억제하도록 형성되어 있다.

선택적으로, 상기 프린트헤드는 페이지폭 프린트헤드이고, 상기 지지구조물은 한쪽끝은 흡입구이고, 다른쪽 끝은 배출구인 긴 모양이며, 상기 잉크도관은 상기 흡입구와 상기 배출구사이에서 상기 지지구조물을 따라 길이방향으로 뻗은 채널들(channels)을 가지며, 상기 각각의 채널들은 상기 채널과 상기 프린트헤드IC 사이에서 유체수송을 제공하기 위해 채널을 따라 간격을 둔 일련의 잉크공급통로를 갖는다. 선택적으로, 상기 잉크공급통로는 상기 공동에서의 개구를 포함하는 벽과 마주보는 상기 채널벽을 따라서 상기 채널과 결합한다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 액정 고분자(liquid crystal polymer)(LCP)이다. 선택적으로, 상기 지지구조물는 상기 채널을 갖는 두 부분의 LCP몰딩이며, 한쪽 부분에는 공급통로들이 형성되고, 다른쪽 부분에는 공동들(cavities)이 형성된다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 한쪽 측면을 따라 이어져 설치된 복수의 프린트헤드IC들을 갖는다. 선택적으로, 상기 프린트헤드IC들은 삽입된 점착성있는 필름을 통해 상기 측면으로 설치되며, 상기 필름은 상기 잉크공급통로와 상기 프린트헤드IC들 사이에서 유체수송을 위한 구멍을 갖는다.

따라서, 두번째로 본 발명은, 잉크젯 프린터용 프린트헤드를 제공하며, 상기 프린트헤드는,

잉크분사를 위한 노즐어레이를 갖는 프린트헤드 집적회로(IC);와

상기 프린터내에 상기 프린트헤드 IC를 설치하기 위한 지지구조물로써, 노즐어레이에 잉크를 공급하기 위한 잉크도관을 갖고, 상기 잉크도관은 잉크흐름을 부분적으로 차단하기 위한 둑 구조물을 갖는, 지지구조물을 포함하고,

프린트헤드를 프라이밍할 때, 상기 둑구조물이 우선적으로 잉크도관의 상류부분을 프라임한다.

올바르지 않게 프라임하는 경향을 갖는 구역의 둑 하류(weir downstream)를 이용하는 것은 그 구역을 더 빨리 혹은 하류부분에 우선하여 프라임하도록 할 수 있다. 상기 하류부분이 믿을 수 있게 프라임하는 한, 둑에 의해 지연되기는 하지만, 우선적으로 상기 상류부분을 프라이밍하는데 불편함은 없다.

선택적으로, 상기 둑 구조물은 전진하는 잉크흐름의 메니스커스를 위한 앵커포인트(anchor point)을 제공하기 위해 형성된 상부프로파일(profile)을 갖는다. 선택적으로, 상기 상류 부분은 그것의 가장 위의 표면에 공동들을 갖고, 그것들은 상기 프린트헤드가 프라임 된 후에 공기 주머니를 유지하도록 의도된다. 선택적으로, 상기 공동들은 상기 상류부분의 가장 위쪽의 표면에서 한정되는 개구들(openings)을 갖고, 상기 상류방향으로부터의 잉크유동이 모세관 현상에 의해 상기 공동으로 끌려들어가도록 하기 위해, 상기 각각의 개구들의 상류모서리는 굽어지고, 상기 하류모서리는 비교적 예리(sharp)하다. 선택적으로, 상기 둑은 전진하는(advancing)잉크유동의 메니스커스를 일시적으로 정착시키고, 상기 공동들 중 하나를 위한 개구의 비교적 예리한 모서리와의 접촉으로부터 전환하기 위해 위치된다. 선택적으로, 상기 프린트헤드는 사용자 제거 교체용으로 형성된 카트리지이다. 선택적으로, 상기 카트리지는 설치될때는 프라임되어 있지 않고, 그 후에 프린터내의 펌프에 의해 프라임된다.

따라서, 세번째 관점에서, 본 발명은 잉크젯 프린터용 프린트헤드를 제공하며, 상기 프린트헤드는,

잉크분사를 위한 긴 노즐어레이와;

상기 노즐어레이에 잉크를 공급하고, 상기 긴 어레이 부근까지 연장된 복수의 잉크도관과;

복수의 펄스댐퍼로써, 각 펄스댐퍼는 상기 잉크도관내에서 압력펄스에 의한 다량의 압축용 기체 을 포함하고, 각각의 펄스댐퍼가 상기 잉크도관과 개별적으로 유체수송하는, 복수의 펄스댐퍼를 포함하고,

상기 펄스댐퍼는 상기 긴 어레이의 길이를 따라 분포된다.

페이지폭 프린트헤드처럼, 긴 프린트헤드를 통하여 움직이는 압력펄스는 상기 잉크유동라인에서 어떤 지점에서도 댐프(damp) 될 수 있다. 그러나, 상기 펄스는 상기 프린트헤드 집적회로내에서 노즐을 지날 때, 그 후에 상기 댐퍼에서 흩어져 사라지는 지에 관계없이, 노즐넘침을 야기할 수 있다. 많은 펄스댐퍼를 상기 노즐어레이옆에 인접하게 상기 잉크공급도관과 결합시킴으로써, 어떠한 압력 스파이크(spike)도, 그렇지 않다면 압력 스파이크가 해로운(detrimental)넘침을 야기시킬 수 있는 곳에서, 댐프된다.

선택적으로, 복수의 펄스댐퍼는 상기 잉크도관을 향해 한쪽으로 열린 일련의 공동들이다. 선택적으로, 각각의 공동은 상기 잉크도관들 중 단지 하나에 개구를 갖으며, 각각의 잉크도관은 대응하는 잉크공급부와 연결되고, 상기 개구들은, 상기 잉크도관이 상기 대응하는 잉크공급부로부터 프라임될 때 상기 공동이 잉크로 프라임되지 않도록 형성된다.

선택적으로, 상기 개구가 실질적으로 상기 보이지 않는 끝단(blind end)의 구역과 같은 구역으로 한정되도록, 상기 각각의 공동은 블라인드 리세스(blind recess)이다. 선택적으로, 상기 개구들은 각각 상기 잉크도관 중 단지 하나와 마주본다. 선택적으로, 상기 개구들은 모세관 작용에 의해 잉크가 상기 리세스를 채우지 못하도록 형성된다.

선택적으로 각각의 공동에서의 개구들은 상류모서리와 하류모서리를 가지고, 상기 상류모서리는 상기 잉크공급부로부터 잉크도관의 초기 프라이밍 동안 상기 하류모서리에 앞서 상기 잉크와 접촉하고, 상기 상류모서리는 상기 도관과 상기 공동내부와의 사이에 전환면(transition face)를 갖고, 상기 전환면은 상기 잉크도관의 초기 프라이밍 동안 모세관작용에 의해 잉크가 상기 공동을 채우지 못하고, 또한 기체를 제거하지 못하도록 형성된다.

선택적으로, 상기 노즐어레이는 상기 잉크도관이 형성된 지지구조물에 설치된 적어도 하나의 프린트헤드IC에 형성된다. 선택적으로, 상기 프린트헤드는 페이지폭 프린트헤드이고, 상기 지지구조물은 한쪽 끝은 흡입구이고 다른 쪽 끝은 배출구로 길게 형성되고, 그리고 상기 잉크도관은 상기 흡입구와 상기 배출구사이에서 상기 지지구조물을 따라 길이방향으로 연장된 채널들을 갖고, 그리고 상기 각각의 채널은, 상기 채널과 상기 프린트헤드IC사이에서 유체수송을 제공하도록, 그것을 따라 간격을 둔 일련의 잉크 공급통로를 갖는다. 선택적으로, 상기 잉크공급 통로는 상기 공동에서의 개구를 포함하는 벽과 마주보는 채널의 벽을 따라 상기 채널과 결합한다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 액정 고분자(liquid crystal polymer, LCP)이다. 선택적으로, 상기 지지구조물은 채널을 갖는 두 부분의 LCP몰딩이고, 한쪽에는 공급통로가 형성되고, 다른 쪽에는 공동이 형성된다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 한쪽 측면을 따라 이어져 설치된 복수의 프린트헤드IC를 갖는다. 선택적으로, 상기 프린트헤드 IC는, 상기 잉크공급통로와 상기 프린트헤드 IC사이에서 유체수송을 위한 구멍을 갖는 삽입된 점착성 필름을 통해 측면에 설치된다.

따라서, 네번째 관점에서, 본 발명은 잉크젯 프린터용 프린트헤드를 제공하고, 상기 프린트 헤드는,

길고, 잉크분사를 위한 노즐어레이를 갖는 프린트헤드 집적회로(IC)와;

상기 프린트헤드IC를 지지하고, 상기 노즐어레이에 잉크를 공급하기 위한 잉크배출구를 갖는 지지구조물을 포함하고,

상기 잉크 배출구는 상기 잉크 배출구 간격이 상기 프린트헤드IC의 끝에서 감소하도록 상기 프린트헤드IC를 따라 간격을 두고 있다.

상기 끝부분 가까이에 잉크 배출구의 수를 증가시킴으로써, 상기 잉크공급은 마지막 노즐의 더 늦은 프라이임에 대한 보상을 위해 촉진된다. 이것은, 차례로, 빨리 노즐을 프라이밍하는 것(또는, 양자택일적으로 언프라임 된 끝 노즐)으로 부터 넘침(flooding)과 잉크소모(wastage)를 막기 위해 모든 노즐어레이가 더 시종일관하게 프라임되도록 한다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 연속적으로 형성된 복수의 프린트헤드IC를 지지하고, 상기 지지구조물은, 두개의 프린트헤드IC의 끝단사이의 교차점에 근접한 잉크공급통로 중 적어도 일부가 상기 두개의 잉크 배출구에 잉크를 공급하도록, 잉크를 상기 잉크 배출구에 공급하는 복수의 잉크공급통로를 갖고, 상기 두개의 잉크배출구는 상기 교차점의 서로 다른 면에 있다. 선택적으로, 상기 폴리머 필름이 몰드된(molded) 잉크 매니폴드(manifold)에 설치되고 상기 프린트헤드IC가 상기 폴리머 필름의 다른 면에 설치되도록 하기 위해, 상기 지지구조물은 상기 잉크공급통로가 형성된, 몰드된 잉크 매니폴드와 상기 잉크 배출구가 형성된 폴리머 필름을 가진다. 선택적으로, 각각의 잉크 흡입구 채널이 적어도 상기 잉크 배출구 중의 하나에 연결되도록, 상기 프린트헤드IC는 회로기판의 한쪽 면에 잉크 흡입구 채널과 회로기판의 다른쪽 면에 형성된 노즐어레이를 갖는다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 상기 프린트헤드IC에 공급된 잉크내에서 압력펄스를 댐핑하기 위한 유체댐퍼를 갖는다. 선택적으로, 각 공동이 독립된 기체 주머니가 되도록, 상기 유체댐퍼는 다량의 기체를 유지하기 위한 공동 어레이를 갖는다. 선택적으로, 각각의 공동은 상기 지지 구조물의 잉크도관이 잉크로 프라임될 때 형성된 잉크 메니스커스에 의해 부분적으로 한정된다.

선택적으로, 상기 잉크 매니폴드는 상기 프린트헤드IC와 평행하게 연장된 메인 채널내에서 연속된 것이고, 상기 메인채널은 상기 잉크공급통로에 잉크를 공급하고, 상기 각각의 공동은 상기 메인채널의 하나 또는 그 이상과 마주보는 개구를 갖는 블라인드 리세스이다. 선택적으로, 상기 블라인드 리세스의 각 개구부들은 상기 메인채널 중 단지 하나와 마주본다. 선택적으로, 상기 블라인드 리세스의 각각의 개구는 모세관 작용에 의해 잉크가 상기 리세스를 채우지 못하도록 형성된다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 상기 잉크도관을 잉크공급으로 연결하기 위한 흡입구와, 상기 잉크도관을 폐기잉크 배출구로 연결하기 위한 배출구를 갖는다. 선택적으로, 각각의 공동에서의 개구들은 상류모서리와 하류모서리를 가지고, 상기 상류모서리는 상기 잉크공급부로부터 상기 메인채널의 초기 프라이밍 동안 상기 하류모서리에 앞서 상기 잉크와 접촉하고, 상기 상류모서리는 상기 도관과 상기 공동내부와의 사이에 전환면(transition face)를 갖고, 상기 전환면은 상기 잉크도관의 초기 프라이밍 동안 모세관작용에 의해 잉크가 상기 공동을 채우지 못하고, 또한 기체를 제거하지 못하도록 형성된다.

선택적으로, 상기 프린트헤드는 페이지폭 프린트헤드이고, 상기 지지구조물은 한쪽 끝은 흡입구이고 다른쪽 끝은 배출구로 길게 형성되고, 그리고 상기 메인채널은 상기 흡입구와 상기 배출구사이에서 상기 지지구조물을 따라 길이방향으로 연장되고, 상기 잉크공급 통로는 상기 공동에서의 개구를 포함하는 벽과 마주보는 상기 메인채널의 벽을 따라 상기 메인채널 중의 하나와 결합한다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 액정 고분자(LCP)이다. 선택적으로, 상기 지지구조물은 채널을 갖는 두 부분의 LCP몰딩이고, 한쪽에는 공급통로가 형성되고, 다른 쪽에는 공동이 형성되어 있다.

따라서, 다섯째 관점에서, 본 발명은 잉크젯 프린터와 잉크공급부사이의 밀폐된 유체 수송을 이루기 위해 분리가능한 유체커플링(fluid coupling)을 제공하고, 상기 분리가능한 커플링은,

밸브시트(valve seat)를 한정하는 고정밸브부재(fixed valve member)와,

상기 밸브시트와의 씰링결합(sealing engagement)을 위한 씰링 칼러(sealing collar)와,

상기 고정밸브부재에 대하여 고정된 환상(annular)의 한쪽 끝단과, 씰링 칼러를 상기 밸스시트와의 씰링결합으로 기울이기 위해, 상기 씰링 칼러와 결합하는 환상의 다른쪽 끝단을 갖는 탄력 슬리브(resilient sleeve)와,

밸브시트로부터 씰링 칼러를 밀폐에서 풀리게 하도록 상기 씰링칼러와 결합하기 위해 상기 고정밸브부재에 대하여 움직일 수 있는 도관 개구를 포함하고,

상기 슬리브의 중간 부분이 상기 환상(環狀)의 끝단들에 대해 바깥쪽으로 옮겨지도록 상기 밸브시트로부터 상기 씰링 칼러를 밀폐에서 풀리게 하여 상기 탄력 슬리브를 압착한다.

바깥쪽으로 굽어지거나 포개진 탄력 슬리브 때문에, 상기 커플링의 직경은 잔류장력으로 남아 있는 밸브셧(valve shut)을 기울이는 환상(annular)의 탄력소재 사용하는 전통적인 커플링보다 더 작다. 더 작은 바깥 지름에 의해, 모든 다른 잉크컬러용 커플링은 더 작고 더 컴팩트한 인터페이스(interface)에 위치될 수 있다.

선택적으로, 상기 탄력 슬리브의 중간부분은 상기 슬리브가 축방향으로 압축되었을 때 바깥쪽으로 뻗을 수 있는 환상폴드(annular fold)이다. 선택적으로, 상기 밸브시트에 대항하여 밀폐될 때 상기 씰링 칼러에 최대의 복구력이 적용되도록 하기 위해, 상기 축의 길이가 증가함으로써, 상기 복구력이 증가하도록하기 위해 상기 탄력 슬리브는 상기 도관 개구가 뒤로 움츠려들었을 때, 상기 씰링 칼러에 복구력(restorative force)을 적용한다. 선택적으로, 상기 탄력 슬리브는 상기 씰링칼러의 내측직경에 연결된다. 선택적으로, 상기 탄력 슬리브의 양쪽 환상의 끝단은 실질적으로 같은 크기이다.

선택적으로, 유체압박밀폐(fluid tight seal)가 그러한 결합을 형성할 수 있도록 상기 씰링 칼러는 상기 도관 개구가 씰링 칼러와 결합하는 곳에 탄력재료(resilient material)를 갖는다. 선택적으로, 상기 씰링 칼러가 상기 밸브시트로부터 밀폐가 풀리기 전에 상기 도관 개구와 상기 씰링칼러(sealing collar)사이의 상기 유체압박밀폐가 형성된다.

선택적으로, 상기 고정밸브부재는 상기 커플링이 열릴때 상기 커플링을 통과하는 유동 통로의 부분을 형성하는 속이 빈 부분을 갖는다. 선택적으로, 상기 고정밸브부재와 상기 탄력 슬리브는 상기 커플링의 하류 쪽에 있고, 상기 도관개구는 상류쪽에 있다. 선택적으로, 상기 하류쪽은 교환가능한 프린트헤드를 갖는카트리지의 일부이고, 상기 상류쪽은 상기 카트리지가 설치될 수 있는 프린터의 부분이다.

따라서, 여섯째 관점에서, 본 발명은 잉크젯 프린터용 필터를 제공하며, 상기 필터는,

필터막에 의해 상류부분과 하류부분으로 나누어진 챔버와,

잉크공급부와 상기 상류부분 사이의 유체수송을 이루기 위한 흡입구 도관과,

상기 하류부분과 프린트헤드 사이의 유체수송을 이루기 위한 배출구 도관을 포함하고, 사용하는 동안,

상기 흡입구 도관의 적어도 일부는 상기 필터막에 비해 올려진다.

상기 필터막에 비해 상기 흡입구도관을 올림으로써, 그렇지 않았다면 상기 필터를 막는, 기포를 유지하기 위한 기포트랩(bubble trap)으로 작동한다. 이것은 더 컴팩트한 전체적인 설계를 위해 상기 필터의 크기가 더 줄어들 수 있도록 한다.

선택적으로, 상기 챔버는 상기 필터막의 치수에 대응하는 내부의 높이와 폭 및 실질적으로 그 높이와 폭 치수 보다 작은 두께를 갖는다.

이렇게 챔버를 형성함으로써, 전체적인 체적을 최소화할 수 있고, 일반적으로 수직 평면에 상기 필터막을 둘 수 있다. 상기 챔버내의 어떠한 기포의 부력도 그것들을 상기 챔버의 상부에 더 가까워지게 하여 상기 흡입구 도관으로 되돌아가도록 작용한다. 이것은 기포가 상기 필터막의 상류면에 속박되지 않도록 막는다.

선택적으로, 상기 배출구도관은 사용하는 동안 가장 낮은 높이의 위치에서 상기 하류부분에 연결된다. 만약 기포들이 상기 필터를 막기 시작한다면, 그것들은 상기 챔버의 가장 낮은 곳을 마지막으로 막을 것이다. 선택적으로 상기 필터막은 직사각형이고, 상기 흡입구는 상기 상류부분의 한 모서리에서 연결되고 상기 배출구도관은 대각선 맞은편 모서리에 연결된다.

선택적으로, 상기 하류부분의 맞은편 벽으로부터 간격을 두고 있도록 하기 위해, 상기 하류부분은 상기 필터막이 대항하여 견딜 수 있도록 지지구조를 갖는다. 선택적으로, 많은 필터들이 나란히 형성되도록 하기 위해, 상기 마주보는 벽은 또한 동일한 필터부재를 수용하는 동일한 챔버의 상류부분을 부분적으로 한정하는 벽이다.

선택적으로, 상기 필터는 주기적으로 교환되는 잉크젯 프린터의 부품에 설치된다.

선택적으로, 상기 필터는 페이지폭 프린트헤드를 갖는 카트리지에 설치된다. 선택적으로, 상기 카트리지는 잉크공급부로 연결하기 위한 필터의 분리가능한 잉크커플링 상류를 갖는다.

따라서, 일곱째 관점에서, 본 발명은 잉크젯 프린터와 프린터에 설치되는 교환가능한 카트리지 사이에서 유체수송을 이루기 위한 잉크커플링을 제공하고, 상기 커플링은,

상기 커플링의 카트리지 쪽에 있는 카트리지 밸브와,

상기 커플링의 프린터 쪽에 있는 프린터 도관으로써, 상기 카트리지 밸브와 프린터도관은, 결합되었을 때 커플링 밀폐를 이루도록 형성된 상호보완적인 구조를 갖는, 프린터 도관을 포함하고,

상기 카트리지 밸브는 닫겨지는 경향이 있으며, 프린터 도관과 결합된 때, 열리도록 형성된다; 즉,

분리에 있어서, 상기 커플링 씰(seal)은 상기 카트리지 밸브가 닫긴 후에 풀려지고, 잉크 메니스커스는 상기 상호보완적인 구조들로부터, 그것들이 분리될 때, 형성되어 감퇴되고, 상기 카트리지 밸브는, 상기 메니스커스가 상기 프린터 도관으로부터 깨끗하게 분리되어 상기 프린터 도관의 표면에 단지 속박되도록 하기 위해 형성된 외부표면을 갖는다.

상기 잉크 메니스커스의 알려진 감축된 접촉각에 대해서 외부표면의 주의깊은 설계에 의해, 본 발명은 잔류잉크를 상기 카트리지 밸브의 외부에 닿지 않게 한다. 상기 커플링 씰이 풀리고 상기 메니스커스가 형성됨으로써, 상기 잉크특성과 상기 각각의 밸브재료의 친수성(hydrophilicity)은 상기 메니스커스가 움직임을 멈추고 결국 속박되는 곳을 결정한다. 상기 잉크의 특성과 분리방향을 앎으로써, 상기 밸브재료와 외부설계는 상기 메니스커스가 상기 프린터 도관만에 속박되게 할 수 있다.

선택적으로, 상기 카트리지 밸브의 적어도 하나의 외부표면은 상기 프린터 도관의 적어도 하나의 외부표면보다 작은 친수성을 갖는다. 선택적으로, 상기 카트리지는 수직으로 아래쪽으로 움직임으로써 상기 프린터와 결합하고, 수직으로 위쪽으로 움직임으로써 분리된다. 선택적으로, 결합에 있어서, 상기 커플링 씰은 상기 카트리지 밸브와 상기 프린터 밸브가 열리기 전에 형성된다. 선택적으로, 상기 카트리지 밸브는 상기 밸브시트와 밀폐결합을 위해 씰링 칼러와 밸브시트를 한정하는 고정밸브부재를 갖고, 탄력슬리브는 상기 고정밸브부재에 대해 고정된 환상의 끝단 하나를 갖고, 나머지 끝단은 상기 밸브시트와 밀폐결합으로 씰링 칼러를 기울이도록 하기 위해 상기 씰링 칼러에 결합한다; 그리고,

상기 프린터 도관은 도관개구를 갖는다; 즉,

상기 도관개구의 축방향 끝단과 상기 씰링 칼러(sealing collar)는 상기 프린터도관과 상기 카트리지 밸브 각각에 상호보완적인 구조를 제공한다.

선택적으로, 상기 도관개구는 상기 카트리지 밸브를 열기 전에 상기 씰링 칼러를 밀폐한다. 선택적으로, 상기 탄력슬리브와 상기 씰링 칼러는 일체로 형성된다. 선택적으로, 상기 탄력슬리브와 상기 씰링 칼러는 실리콘이다. 선택적으로, 상기 고정밸브부재는 폴리머(ethylene terephthalate)(PET)로 형성된다. 선택적으로, 상기 도관개구는 폴리머(ethylene terephthalate)(PET)로 형성된다.

선택적으로, 상기 카트리지는 페이지폭 프린트헤드를 가지고, 상기 프린터는 상기 커플링을 통해 상기 프린트헤드에 공급하기 위한 잉크저장소를 갖는다.

따라서, 여덟째 관점에서, 본 발명은 잉크젯 프린터용 프린트헤드를 제공하고, 상기 프린트헤드는,

잉크분사용 노즐어레이를 갖는 프린트헤드 집적회로(IC)와,

상기 프린터내에 상기 프린트헤드IC를 설치하기 위한 지지구조물로써, 상기 지지구조물은 상기 노즐어레이에 잉크를 공급하기 위한 잉크 도관을 갖고, 상기 잉크도관은 잉크흐름을 부분적으로 막기 위한 둑구조를 갖는, 지지구조물을 포함하고,

상기 프린트헤드를 프라이밍(priming)할 때, 상기 둑 구조물은 상기 잉크도관의 상류부분을 우선적으로 프라임한다.

부정확하게 프라임하는 영역들의 둑 하류를 사용하는 것은 더 빨리 혹은 하류지역에 우선하여 그것들을 프라임할 수 있다. 상기 하류지역이 확실하게 프라임하는 한, 상기 둑에 의해 지연될지라도, 상기 상류지역을 우선하여 프라이밍하는데는 불이익은 없다.

선택적으로, 상기 둑 구조물은 전진하는 잉크흐름의 메니스커스에 앵커포인트를 제공하도록 형성된 상부프로파일(top profile)을 갖는다. 선택적으로, 상기 상류 지역은 상기 프린트헤드가 프라임된 후에 맨위표면에서 공기주머니를 유지하는 공동들을 갖는다. 선택적으로, 상기 공동들은 상기 상류지역의 맨 위 표면에서 한정된 개구들을 갖고 있으며, 상기 상류방향으로부터의 잉크흐름이 모세관작용에 의해 상기 공동으로 끌려들어가도록 하기 위해, 각 개구의 상류모서리는 굽어지고 상기 하류모서리는 비교적 예리하다. 선택적으로, 상기 둑(weir)은 전진하는 잉크흐름의 메니스커스를 순간적으로 정착시키고, 상기 공동들 중 하나의 개구의 비교적 예리한 모서리와의 접촉을 전환시키기 위해 위치한다. 선택적으로, 상기 프린트헤드는 사용자가 제거교환하도록 형성된 카트리지이다. 선택적으로, 상기 카트리지는, 설치될 때 언프라임(unprime)상태이며, 프린터내의 펌프에 의해 순차적으로 프라임(prime)된다.

따라서, 아홉째 관점에서, 본 발명은 잉크젯 프린터용 프린트헤드를 제공하고, 상기 프린트헤드는,

잉크 분사를 위한 노즐어레이를 갖는 프린트헤드 집적회로(IC)와,

상기 프린터내에 상기 프린트헤드IC를 설치하기 위한 지지구조물로써, 상기 지지구조물은 상기 노즐어레이에 잉크를 공급하기 위한 잉크 도관을 갖고, 상기 잉크도관은, 전진하는 메니스커스를, 전환시키지 않으면 지나가는 통로로부터 전환시키기 위해 상기 전진하는 잉크 메니스커스의 부분을 속박하기 위한 메니스커스 앵커를 갖는, 지지구조물을 포함한다.

만약, 메니스커스가 하나 혹은 그 이상의 포인트에서 속박되기 때문에 프린트헤드가 빈번히 정확하게 프라임되지 않는다면, 이러한 임계점(critical point)들과 접촉하지 않게 하기 위해 상기 전진하는 메니스커스는 방향이 전환될 수 있다. 신중하게 불연속성을 문제영역의 상류로 즉시 결합함으로써, 상기 메니스커스에 일시적으로 속박될 수 있고, 상기 도관의 한쪽면으로 그것을 굽혀 바람직하지 않는 속박포인트(pinning point)로 부터 멀어지게 할 수 있다. 일단 흐름이 상기 곁가지 혹은 상기 바람직하지 않는 속박포인트의 하류로 진입하면, 상기 앵커는 잉크 메니스커스를 더 이상 유지할 필요가 없고, 프라이밍은 계속된다.

선택적으로, 상기 메니스커스 앵커는 상기 잉크도관으로 튀어나온 돌기이다. 선택적으로, 상기 메니스커스 앵커는 잉크흐름을 부분적으로 막는 둑 구조물로서, 상기 프린트헤드를 프라이밍할 때, 상기 둑 구조물은 상기 잉크도관의 상류부분을 우선적으로 프라임한다.

선택적으로, 상기 상류 부분은 그 맨위 표면에 상기 프린트헤드가 프라임된 후에 공기 주머니를 유지하도록하는 공동들을 갖는다. 선택적으로, 상기 공동들은 상기 상류부분의 맨 위 표면에 한정되는 개구들을 갖고, 상기 상류 방향으로부터의 잉크 흐름이 모세관 작용에 의해 상기 공동으로 끌려들어가도록 각 개구의 상류모서리는 굽어지고, 상기 하류모서리는 비교적 예리하다. 선택적으로, 상기 둑(weir)은 전진하는 잉크흐름의 메니스커스를 순간적으로 정착시키고, 상기 공동들 중 하나의 개구의 비교적 예리한 모서리와의 접촉을 전환시키기 위해 위치한다. 선택적으로, 상기 프린트헤드는 사용자가 제거 교환하도록 형성된 카트리지이다. 선택적으로, 상기 카트리지는 설치될 때 언프라임 상태이나 프린터내의 펌프에 의해 순차적으로 프라임된다.

따라서, 열번째 관점에서, 본 발명은 잉크젯 프린터용 프린트헤드를 제공하고, 상기 잉크젯 프린터는 프린트데이터를 받아 프린트헤드로 보내는 프린트엔진 컨트롤러(controller)를 갖는 것으로써, 상기 프린트헤드는,

잉크분사를 위한 노즐어레이를 갖는 프린트헤드IC와,

종이통로 가까이에서 상기 프린터내에 상기 프린트헤드IC를 설치하기 위한 지지 구조물로써, 상기 프린트헤드IC는 상기 종이통로와 일반적으로 마주보는 상기 지지구조물의 표면에 설치되는, 지지구조물과,

상기 프린트헤드IC에서 노즐어레이를 작동하기 위한 구동회로를 갖는 연성 인쇄회로기판(flex PCB)으로써, 상기 구동회로는 상기 연성PCB를 따라 연결된 회로요소를 갖고, 상기 연성PCB 또한, 상기 프린트엔진 컨트롤러로 부터 프린트 데이터를 받는 접촉면을 갖고, 상기 연성PCB가 상기 프린트헤드IC와 상기 접촉면사이의 굽은부분을 통해 연장되도록, 상기 연성PCB는 상기 접촉면에서, 상기 종이 통로를 마주하지 않는 면의 지지구조물에 설치되는, 연성 인쇄회로기판을 포함하고,

상기 프린트헤드IC와 상기 회로요소는 서로 근접하고, 상기 연성PCB의 굽은 부분에 의해 상기 접촉면으로부터 떨어져 있다.

선택적으로, 상기 지지구조물은 상기 연성 PCB의 굽은 부분을 지지하기 위해 굽은 표면을 갖는다. 상기 굽은 표면은, 상기 연성 PCB가 굽은 부분에 불규칙한 곡선을 따르도록 하여 상기 트레이스에서 높은 스트레스(stress)의 국한된 포인트를 위험하게 하는 것보다, 상기 연성PCB를 정해진 반경으로 유지(holding)함으로써, 트레이스크래킹(trace cracking)의 가능성을 줄인다.

선택적으로, 상기 연성PCB는 상기 회로요소에서 상기 지지구조물에 정착되어 있다. 선택적으로, 상기 회로요소는 상기 프린트헤드IC에서 노즐의 연속적 분사동안 방전하는 축전기를 포함한다. 선택적으로, 상기 지지구조물은 액정고분자(liquid crystal polymer, LCP)몰딩이다. LCP는 열팽창계수(CTE)가 상기 프린트헤드IC에서 실리콘 회로기판의 그것과 대략 같도록 몰딩 될 수 있다.

선택적으로, 상기 LCP몰딩은 잉크를 상기 프린트헤드IC로 공급하기 위한 잉크도관을 갖는다. 선택적으로, 상기 잉크도관은 상기 프린트헤드IC가 설치된 상기 LCP몰딩의 표면으로 배출구를 이끌어낸다.

선택적으로, 상기 프린트헤드는 페이지폭 프린트헤드이다. 선택적으로, 상기 지지구조물은 상기 접촉면 반대에 위치되는 카트리지 베어링 부분(cartridge bearing section)을 갖고, 프린터내에 설치될 때, 상기 프린터의 상호보완적인 접촉면으로부터의 압력이 힘전달부재(force transfer member)를 통해 상기 카트리지 베어링 부분으로 직접적으로 전달되도록, 상기 힘전달부재는 상기 접촉면으로부터 상기 카트리지 베어링 부분으로 연장된다. 선택적으로, 상기 베어링 부분은 상기 프린터에서 상호보완적인 구성과의 결합을 위한 위치구조(locating formation)를 포함한다. 선택적으로, 일단 리지(ridge)가 상기프린터와 결합하면 상기 카트리지가 포지션 내로 회전될 수 있도록, 상기 위치구조는 둥근 말단(distal end)모양을 갖는 리지(ridge)이다.

본 발명의 구체예는 수반하는 도면을 참고로 하여 예시로서만 여기서 설명된다.

도 1은 본 발명을 구체화하는 프린터의 정면 및 측면의 투시도이다.

도 2는 상기 도 1의 프린터에서의 열린상태의 정면을 나타내는 도면이다.

도 3은 상기 도 2의 프린터에서 프린트헤드 카트리지가 제거된 것을 나타는 도면이다.

도 4는 상기 도 3의 프린터에서 외부하우징(outer housing)이 제거된 것을 나타내는 도면이다.

도 5는 상기 도 3의 프린터에서 외부하우징이 제거되고, 프린트헤드 카트리지가 설치된 것을 나타내는 도면이다.

도 6은 프린터의 유체시스템의 개략적 도면이다.

도 7은 프린트헤드 카트리지의 상면 및 정면 투시도이다.

도 8은 보호커버내에서의 프린트헤드 카트리지의 상면 및 정면 투시도이다.

도 9는 상기 보호커버로부터 제거된 프린트헤드 카트리지의 상면 및 정면 투시도이다.

도 10은 프린트헤드 카트리지의 바닥면 및 정면 투시도이다.

도 11은 프린트헤드 카트리지의 바닥면 및 배면 투시도이다.

도 12는 프린트헤드 카트리지의 모든면을 나타내는 정면도이다.

도 13은 프린트헤드 카트리지의 분해투시도이다.

도 14는 프린트헤드 카트리지의 잉크 흡입구 커플링을 가로지르는 횡단면도이다.

도 15는 잉크 흡입구와 필터 조립체의 분해투시도이다.

도 16은 프린터 밸브와 결합된 카트리지 밸브의 단면도이다.

도 17은 LCP몰딩과 연성PCB의 투시도이다.

도 18은 도 17에서의 A부분의 확대도이다.

도 19는 LCP/연성 PCB/프린트헤드 IC조립체의 바닥면 분해투시도이다.

도 20은 LCP/연성 PCB/프린트헤드 IC조립체의 상면 분해투시도이다.

도 21은 LCP/연성 PCB/프린트헤드 IC조립체의 하면의 확대도이다.

도 22는 연성 PCB가 제거된 도 21에서의 프린트헤드IC들의 확대도이다.

도 23은 점착성 필름이 제거된 도 22에서의 프린트헤드IC들의 확대도이다.

도 24는 LCP채널 몰딩이 제거된 도 23의 확대도이다.

도 25는 잉크공급통로에 겹쳐진 노즐과 백 채널(back channel)을 갖는 프린트헤드IC를 나타내는 도면이다.

도 26은 LCP/연성 PCB/프린트헤드 IC조립체의 확대된 횡단면 투시도이다.

도 27은 LCP채널몰딩의 평면도이다.

도 28a 및 도 28b는 둑이 없이 LCP채널몰딩이 프라이밍하는 것을 나타내는 개략적 단면도이다.

도 29a, 29b 및 29c는 둑이 있는 LCP채널몰딩이 프라이밍하는 것을 나타내는 개략적 단면도이다.

도 30은 반력과 접촉력의 위치를 나타내는 LCP몰딩의 확대된 횡단면 투시도이다.

도 31은 IC접착 필름의 릴(reel)을 나타내는 도면이다.

도 32는 라이너(liner)사이의 IC접착필름의 단면도이다.

도 33은 접착필름의 얇은 구조를 나타내는 부분단면도이다.

개요

도 1은 본 발명을 구체화하는 프린터(2)를 나타낸다. 프린터의 몸체(4)는 뒤에서 매체공급트레이(14)를 지지하고, 앞에서 피봇된 면(6)을 지지한다. 도 1은 디스플레이 스크린(8)이 똑바로 선 모습이 되도록 피봇된 면(6)이 닫겨진 것을 나타낸다. 조절버튼(10)은 조작자가 스크린을 보는 동안 편안하게 입력할 수 있도록 스크린(8)의 옆으로부터 연장된다. 인쇄하기 위해서, 상기 공급트레이(14)안의 매체더미로부터 한 장의 시트(sheet)가 끌려오고, 프린트헤드(프린터 내에 숨겨져 있다)를 지나 공급된다. 상기 인쇄된 시트(16)는 인쇄된 매체 배출구 슬릿(slot)(18)을 통해 전해진다.

도 2는 프린터(2) 내부를 보여주기 위해 열린 피봇된 앞면(6)을 나타낸다.

프린터의 앞면을 열면 내부에 설치된 프린트헤드 카드리지(96)가 노출된다.상기 프린트헤드 카트리지(96)는 잉크커플링(후술)이 충분히 결합되고 상기 프린트헤드IC들(후술)이 상기 종이 공급통로 근처에 정확히 위치하도록 하기 위해 그것을 누르는 카트리지 결합 캠들(20)에 의해 제자리에 고정된다. 상기 캠들(20)은 배출레버(24)에 의해 수동으로 작동한다. 상기 배출레버(24)가 상기 캠에 충분히 결합되도록 아래로 눌려지지 않으면, 상기 앞면(6)은 닫히지 않고, 따라서 상기 프린터는 작동하지 않는다. 상기 피봇된 면(6)을 닫으면 상기 프린터 접촉면(22)과 상기 카트리지 접촉면(104)은 결합된다.

도 3은 상기 피봇된 면(6)은 열려지고 상기 프린트헤드 카트리지(96)는 제거된 상기 프린터(2)를 나타낸다. 상기 피봇면(6)을 앞으로 기울려, 사용자는 상기 카트리지 배출레버(24)를 당겨올리고 상기 캠(20)을 결합해제한다. 이것으로 인해 상기 카트리지(96)에 있는 손잡이(26)를 잡고 위로 당길 수 있다. 상류 및 하류 잉크 커플링(112A, 112B)은 상기 프린터 도관(142)로 부터 결합해제 된다. 이것은 아래에서 더욱 자세히 설명된다. 새로운 카트리지를 장착하는 것은, 상기 과정의 역순이다. 새 카트리지는 언프라임(unprime)된 상태에서 선적되고 팔린다. 그래서 프린터가 인쇄을 준비하기 위해서는 능동유체 시스템(아래에서 설명)은 상기 카트리지와 프린트헤드에 잉크를 프라임(prime)하기 위해서 하류 펌프를 사용한다.

도 4에서는, 내부를 공개하기 위해 상기 프린터(2)의 외곽이 제거되었다. 큰 잉크탱크(60)는 모두 4개의 다른 잉크를 위해 개별적인 저장소를 갖는다. 상기 잉크탱크(60)는 그 자체가 잠금밸브(shut off valve)(66)의 프린터 상류에 연결되는 교환가능한 카트리지이다(도 6 참조). 또한 상기 펌프(62)에 의해 카트리지(96)밖 으로 넘쳐나온 잉크를 위한 집수공(sump)(92)이 있다. 상기 프린터 유체시스템은 도 6을 참조하여 구체적으로 묘사된다. 간단히 말해서, 상기 탱크(60)로부터의 잉크는 상기 상류잉크라인(84)를 통해서 상기 잠금밸브(66)로 흐르고, 상기 프린터 도관(142)으로 계속 흐른다. 도 5에 나타낸 것처럼, 상기 카트리지(96)가 장착되면, 상기 펌프(62)(모터(196)에 의해 구동됨)는 LCP몰딩(64)으로 잉크를 끌어들일 수 있다(도 6 및 17 내지 20 참조). 그래서, 상기 프린트헤드IC들(68)(다시, 도 6 및 도17 내지 20 참조)은 모세관작용에 의해 프라임된다. 펌프(62)에 의해 끌려온 잉여잉크(excess ink)는 잉크탱크(60)에 수납되는 집수공(92)으로 공급된다.

사용되는 접촉면수 때문에 상기 카트리지 접촉면(104)과 상기 프린터 접촉면(22)사이의 전체 커넥터(connector)의 힘은 상대적으로 크다. 실시예에 나타낸 것처럼, 전체적 접촉력은 45N이다. 이 하중은 카트리지를 구부리거나 변형시키기에 충분하다. 잠시 도 30으로 돌아가면, 차대몰딩(chassis molding)(100)의 내부구조가 나타나 있다. 도 3에 나타난 지주(bearing)표면(28)은 도 30에서 도식적으로 나타난다. 상기 카트리지 접촉면(104)에 대한 상기 프린터의 접촉면의 압축하중은 화살표로 표시된다. 상기 지주 표면(28)에서의 반발력(reaction force)도 마찬가지로 화살표로 표시된다. 상기 카트리지(96)의 구조적인 완전성을 유지하기 위해, 상기 차대(chassis)몰딩(100)은 상기 커넥터 힘의 평면으로 연장된 구조부재(30)를 갖는다. 상기 반발력이 상기 커넥터 힘의 평면으로 작용하도록 유지하기 위해, 상기 차대(chassis)는 또한 상기 지주표면(28)에 대항하여 지탱하는 접촉 리브(rib)(32)를 갖는다. 이것은 상기 카트리지의 강성을 최대로 하고, 다른 어떤 굽어짐도 최소로 하도록 상기 구조부재(30)상의 하중이 철저히 압축력 있도록 유지한다

인쇄엔진 파이프라인(PRINT ENGINE PIPELINE)

인쇄엔진 파이프라인은 인쇄를 위해 외부소스로부터 받아들여져, 프린트헤드로 출력되는 인쇄데이타의 프린터 프로세싱(processing)에 관련된 것이다. 상기 인쇄엔진 파이프라인은 2004.12.20 출원된 USSN 11/014769(RRC001US)에 자세히 설명되어있으며, 참조로 여기에 개시된다

유체 시스템(FLUIDIC SYSTEM)

전통적으로 프린터는 유체 문제를 피하기 위해, 프린트헤드내의 구조와 구성요소, 카트리지와 잉크라인에 의존해 왔다. 일부 통상적인 유체문제는 디플라임되거나 건조된 노즐, 기포아티팩트의 제거(outgassing bubble artifact), 교차오염으로부터의 색혼합이다. 이러한 문제를 피하기 위해 프린터의 구성요소의 설계를 최적화하는 것은 유체 조절에 소극적(passive)으로 접근하는 것이다. 전형적으로, 노즐엑츄에이터(nozzle actuator)들 자체가 이러한 것을 고치기 위해 사용되어지는 유일한 능동적인 구성요소였다. 하지만, 이것은 때때로 불충분하며 문제를 고치기 위해 많은 양의 잉크를 버리게 된다. 상기 문제는 상기 프린트헤드 IC들에 공급하는 잉크 도관의 길이와 복잡성 때문에 페이지폭 프린트헤드에서 더 심화된다.

출원인은 프린터용 능동적 유체시스템을 개발함으로써 이것에 대하여 연설해 왔다. 몇 개의 이러한 시스템은 여기서 참조로 언급된 내용인 USSN 11/677049(우리의 문서번호 SBF006US)에 상세히 설명되어 있다. 도 6은 본 명세서에서 상세히 설명된 프린트헤드와 사용하는 것이 적절한 능동적 유체 시스템의 단일펌프 실행 중 하나를 나타내고 있다.

도 6에 나타낸 상기 유체 구조는 오직 한가지 컬러용의 단일의 잉크라인이다. 컬러프린터는 각각의 잉크컬러용의 독립적 라인(물론 독립적인 잉크탱크(60)도갖는다)을 가지고 있다. 도 6에 나타낸 것처럼, 이 구조는 LCP몰딩(64)의 하류에 하나의 펌프(62)를 갖고, LCP몰딩의 상류에 잠금밸브(66)를 갖는다. 상기 LCP몰딩은 상기 점착성있는 IC접착필름(174)를 통해 상기 프린트헤드IC들(68)을 지지한다(도 25참조). 상기 잠금밸브(66)는 프린터가 꺼진 경우에는 언제나 상기 프린트헤드IC들(68)로부터 상기 잉크탱크(60)내부의 잉크를 격리시킨다. 이것은 상기 프린트헤드IC들(68)에서의 어떤 색혼합도 작동하지 않는 동안 상기 잉크탱크(60)에 이르는 것을 방지한다. 이러한 문제는 교차참조된 USSN11/677049(우리문서번호 SBF006US)의 명세서에 더욱 자세하게 설명된다.

상기 잉크탱크(60)는 상기 노즐에서의 잉크안의 비교적 일정한 음의 정수압을 유지하기 위해 벤팅 포점(泡點)(venting bubble point) 압력조절기(72)를 갖고 있다. 잉크 저장소안의 포점 압력조절기들은 여기서 참조로 언급된 계류중인 USSN11/640355(우리문서번호 RMC007US)에 광범위하게 설명되어 있다. 하지만, 이 설명을 위해 상기 조절기(72)는 상기 탱크(60)의 잉크안에 잠기고 공기 흡입구(78)로 뻗은 밀폐된 도관(76)을 거쳐 대기로 구멍이 뚫어진 기포배출구(74)로 나타나진다. 상기 프린트헤드IC들(68)이 잉크를 소비함에 따라, 상기 탱크(60)의 압력은 상기 기포배출구(74)에서의 압력차가 탱크안으로 공기를 빨아들일 때까지 떨어진다. 이 공기는 탱크안에서 기포형상을 형성하며, 그 기포는 상기 탱크의 상부(head space)까지 올라간다. 이 압력차는 포점 압력이고, 상기 기포배출구(74)의 직경(또는 가장 작은 치수)과 배출구에서의 공기의 진입을 방해하는 상기 잉크 메니스커스의 라플라스 압력에 의존한다.

상기 포점 조절기는 상기 배출구에서의 정수압을 실질적으로 일정하게 유지하기 위해 상기 잠겨진(submerged)기포배출구(74)에서 기포를 생성하기 위해 필요한 포점 압력을 사용한다(상기 공기의 급작스런 메니스커스가 기포를 형성하고, 상기 잉크탱크안의 상부로 올라갈때 가벼운 요동이 있다). 만약 상기 배출구에서의 상기 정수압이 포점이라면, 상기 잉크 탱크내의 상기 정수압 프로파일(profile)은 잉크가 잉크탱크에서 얼마나 소비되었는 지에 관계없이 알려진다. 상기 탱크내의 잉크의 표면에서의 압력은 잉크 레벨(level)이 상기 배출구를 향해 떨어짐에 따라 상기 포점압력을 향해 감소한다. 물론, 상기 배출구(74)가 노출되면, 상기 상부는 대기로 떠오르고 음압(negative pressure)은 없어진다. 상기 잉크탱크는 상기 잉크레벨이 상기 기포배출구(74)에까지 이르기 전에 재충전되거나, 교환(만약 카트리지 라면)되어야 한다.

상기 잉크탱크(60)은 재충전가능한 고정된 저장소이거나, 교환가능한 카트리지이거나(참조로 언급된 RRC001US에 개시된) 재충전가능한 카트리지일 수 있다. 분진이 드러붙는 것을 막기위해, 상기 잉크탱크(60)의 배출구(80)는 거친필터(coarse filter)(82)를 갖는다. 또한 상기 시스템은 상기 프린트헤드 카트리지와의 커플링에서 미세한 필터를 사용한다. 필터는 수명이 제한적이므로, 상기 프린트헤드 카트리지를 간단히 교환함으로써 오래된 필터를 교환하는 것은 특별히 사용자에게 편리하다. 만약 상기 필터가 개별적인 소모될 수 있는 제품이라면, 근면한 사용자는 정기적으로 교환할 것이다.

상기 기포 배출구(74)가 상기 포점압력에 있고, 상기 잠금밸브(66)가 열려있다면, 상기 노즐에서의 정수압은 또한 일정하고 대기압보다 작다. 하지만, 상기 잠금밸브(66)가 한동안 잠겨 있으면, 상기 LCP몰딩(64)이나 상기 프린트헤드IC들(68)에서 빠져나가는 기포가 생성되고, 이것은 상기 노즐에서의 압력을 변화시킨다. 마찬가지로, 매일의 온도변화에서 기인하는 기포의 팽창과 수축은 상기 잠금밸브(66)의 하류에서 잉크라인(84)에서의 압력을 변화시킬 수 있다. 유사하게, 용해상태에서 용해된 기체가 나오기 때문에, 비활성인 동안에는 상기 잉크탱크내의 압력은 변할 수 있다.

상기 LCP(64)에서 상기 펌프(62)로 이어진 하류 잉크라인(86)은 펌프를 위한 전자적 제어기(90)와 연결된 잉크센서(88)을 포함할 수 있다. 상기 센서(88)는 상기 하류잉크라인(86)안에 잉크가 들었는지 비어있는지를 감지한다. 양자택일적으로, 상기 시스템은 센서(88)없이도 가능하며, 펌프(62)는 각각의 다양한 작동을 위해 적절한 시간동안 작동하도록 형성될 수 있다. 이것은 역으로, 잉크의 낭비증가로 인해 운용비용에 영향을 줄 수 있다.

상기 펌프(62)는 집수공(92)안으로 공급한다(앞쪽으로 펌핑할 때). 상기 프린트헤드IC들(68)보다 덜 올려지도록 하기 위해, 상기 집수공(92)은 실제로 상기 프린터안에 위치한다. 이것은 준비기간 동안 상기 LCP로부터 상기 하류잉크라인(86)에서의 잉크컬럼을 '걸어놓을' 수 있고, 그 때문에 상기 프린트헤드IC들(68)에서 음의 정수압을 만들 수 있다. 상기 노즐에서의 음압은 안쪽으로 상기 잉크메니스커스를 끌어들이고 색혼합을 방지한다. 물론, 상기 LCP(64)와 상기 집수공(92)에서의 잉크배출구사이에서 유체수송이 있도록 하기 위해 상기 연동펌프(62)는 개방된 상태에서는 멈춰야 한다.

비활성인 동안인 경우에는 다른 컬러의 잉크라인사이에서의 압력차가 발생할 수 있다. 더욱이, 상기 노즐판 위의 종이 먼지나 다른 분진은 한 노즐에서 다른 노즐로 잉크를 운반할 수 있다. 상기 프린터가 정지하고 있는 동안 각 잉크라인 사이의 약간의 압력차에 의해 작동되어 색혼합이 일어날 수 있다. 색혼합이 상기 잉크 탱크(60)까지 퍼지는 것을 방지하기 위해 상기 잠금밸브(66)은 상기 프린트헤드IC들(68)로부터 상기 잉크탱크(60)를 격리시킨다. 일단 상기 탱크내의 잉크가 다른 컬러로 오염되면, 회복할 수 없고 교환되어야 한다.

상기 캡퍼(94)는 상기 프린트헤드IC들(68)의 탈수를 피하는 것 뿐만 아니라 종이먼지나 다른 분진으로부터 상기 노즐판을 보호하기 위해, 준비기간동안 상기 노즐을 밀폐하는 프린트헤드 유지관리 장소이다. 상기 캡퍼(92)는 또한, 마른잉크나 다른 오염을 제거하기 위해 상기 노즐판을 닦도록 형성되었다. 잉크 용제가, 전형적으로 물, 증발하여 잉크의 점성이 높아질 때, 상기 프린트헤드IC들(68)의 탈수가 일어난다. 만약 잉크의 점성이 너무 크면, 상기 잉크분사 액츄에이터는 잉크방울을 분사할 수 없다. 상기 캡퍼 밀폐(seal)가 손상되면, 전원을 끈 후 혹은 준비기간 후에 상기 프린터를 재가동하는 때, 탈수된 노즐은 문제가 될 수 있다.

위에서 약술된 문제는 프린터의 작동 수명동안 보기드문 것이 아니며, 도 6에 나타낸 비교적 간단한 유체공학적 구조로 효과적으로 해결할 수 있다. 또한, 간단한 중재(trouble-shooting) 프로토콜(protocol)을 사용하여 사용자는 최초로 상기 프린터를 프라임할 수 있으며, 프린터를 작동하기 전에 프린터에서 잉크를 디프라임하거나, 프린터를 익숙한 인쇄 준비 상태로 되돌릴 수 있다. 이러한 상황들에 대한 몇가지 예들은 위에서 참조된 USSN 11/677049(우리문서번호 SBF006US)에 자세하게 설명되어 있다.

프린트헤드 카트리지(PRINTHEAD CARTRIDGE)

상기 프린트헤드 카트리지(96)는 도 7 내지 도 16a에 나타나 있다. 도 7은 상기 카트리지(96)가 조립되어 완성된 형태를 나타낸다. 상기 카트리지의 대부분은 상기 카트리지 차대(100)와 상기 차대 뚜껑(102)으로 덮혀져 있다. 상기 차대(100)의 창은 프린터내에서 인쇄 엔진 제어기로부터 데이타를 받는 카트리지 접촉면(104)을 드러낸다.

도 8 및 도 9는 보호커버(98)에 끼워진 카트리지(96)을 나타낸다. 상기 보호커버(98)는 상기 전기적 접촉면(104)과 상기 프린트헤드IC들(68)과의 접촉으로 인한 피해를 방지한다(도 10참조). 사용자는 상기 카트리지(96)의 윗부분을 잡고, 프린터에 장착하기 전에 상기 보호커버(98)을 즉시 제거할 수 있다.

도 10은 상기 프린트헤드 카트리지(96)의 밑면과 배면(종이공급방향에서 볼때)을 나타낸다. 상기 프린트헤드 접촉면(104)은 프린트헤드IC들(68)의 한쪽에서 와이어 접합(110)의 라인으로 굽은 지지면 주위를 감싸는 연성 인쇄 회로기판(108)상의 전도성있는 패드이다. 상기 프린트헤드IC들(68)의 다른쪽 면에는 상기 매체 기판과의 직접적인 접촉을 방지하기 위해 종이보호막(paper shield(106)이 있다.

도 11은 상기 프린트헤드 카트리지(96)의 밑면과 정면을 나타낸다. 상기 카트리지의 정면은 두 개의 잉크커플링(112A, 112B)을 각 끝단에 가지고 있다. 각각 의 잉크커플링은 4개의 카트리지 밸브(114)를 가진다. 상기 프린터에 상기 카트리지가 장착될 때, 상기 잉크커플링(112A, 112B)은 잉크 공급 인터페이스(interface)에 상보적으로 결합한다(아래에서 더 구체적으로 설명한다). 상기 잉크공급 인터페이스는 상기 카트리지 밸브(114)와 결합되어 상기 카트리지 밸브(114)를 개방하는 프린터 도관(142)를 갖는다. 잉크 커플링 중의 하나는 상류 잉크 커플링(112A)이고, 다른하나는 하류커플링(112B)이다. 상기 상류 커플링(112a)은 상기 프린트헤드IC들(68)과 상기 잉크공급부(60)사이의 유체수송을 이루고(도 6 참조), 상기 하류 커플링(112B)는 상기 집수공(92)에 연결된다(다시 도 6 참조).

다양한 높이의 프린트헤드 카트리지(96)가 도 12에 나타나 있다. 또한, 상기 카트리지(96)의 평면도는 도 14, 15 및 16에 나타난 단면도의 위치를 나타낸다.

도 13은 상기 카트리지(96)의 분해 투시도이다. 상기 LCP몰딩(64)는 상기 카트리지 차대(100)의 밑면에 접촉해 있다. 차례대로 상기 연성 PCB(108)는 상기 LCP몰딩(64)의 밑면에 접촉하여, 상기 프린트헤드 접촉면(104)을 노출하는 면의 주위를 둘러싼다. 흡입구 매니폴드(manifold)와 필터(116)와 배출구 매니폴드(118)는 상기 차대(100)의 상부에 접촉한다. 상기 흡입구 매니폴드와 필터(116)는 엘라스토머 커넥터(elastomeric connector)(120)를 거쳐 상기 LCP흡입구(122)에 연결된다. 마찬가지로 상기 LCP배출구(124)는 다른 세트(set)의 엘라스토머 커넥터(120)를 거쳐 상기 배출구 매니폴드(118)에 연결된다. 상기 차대뚜껑(102)은 상기 상부로 부 터 상기 차대(100)내에서 상기 흡입구 및 배출구 매니폴드를 덮고, 상기 제거가능한 보호커버(98)는 상기 접촉면(104)과 상기 프린트헤드 IC들을 보호하기 위해, 상기 바닥을 지나 결합된다(도 11 참조).

흡입구 및 필터 매니폴드(INLET AND FILTER MANIFOLD)

도 14는 도 12의 14 - 14선을 따른 확대 단면도이다. 이것은 상기 상류 커플링(112A)의 카트리지 밸브(114)중의 하나를 통해 상기 LCP몰딩(64)로 향하는 상기 유체 경로를 나타낸다. 상기 카트리지 밸브(114)는 고정된 밸브부재(128)와의 실링결합쪽으로 기울어진 엘라스토머 슬리브(126)를 갖는다. 상기 카트리지 밸브(114)는, 상기 엘라스토머 슬리브(126)를 압축함으로써 프린터 도관(142)에 의해 열린다. 이것은 상기 고정밸브부재(128)로부터 이탈시키고, 잉크가 상기 흡입구와 필터 매니폴더(116)를 따라 지붕채널(roof channel)(138)까지 흘러 도달할 수 있도록 하기 위함이다. 상기 지붕채널(138)은 필터막에 의해 한정되는 하나의 벽을 갖는 상류 필터챔버(132)로 통한다. 잉크는 상기 필터막(130)을 통해 상기 하류필터챔버(134)로 들어가서 상기 LCP배출구(122)로 나온다. 거기로부터 걸러진 잉크는 상기 LCP 메인채널(136)을 따라 흘러 상기 프린트헤드IC들로 공급된다(도시하지 않음).

상기 흡입구와 필터 매니폴드(116)의 특별한 특징과 장점은 도 15를 참조하여 설명할 것이다. 상기 도 15인 분해투시도는 상기 흡입구와 필터 매니폴드(116) 의 컴팩트한 설계를 가장 잘 설명한다. 이것의 컴팩트한 형태에 기여하는 몇개의 설계양상이 있다. 첫째로, 상기 카트리지 밸브는 함께 가까이 위치한다. 이것은 자체밀폐식의 잉크밸브의 전통적인 구성으로 부터 벗어남으로써 이루어진다. 또한, 예전의 설계도 고정부재와의 실링결합으로 치우치는 엘라스토머 부재를 사용했다. 하지만, 상기 엘라스토머 부재는 잉크가 주위로 흐를 수 있는 입체형상(solid shape)이였거나, 잉크가 격판 사이로 흐르는 경우는 격판 형상이었다.

카트리지 커플링에서는, 상기 카트리지 밸브는 설치시에 열리므로 매우 편리하다. 이것은 밸브 하나가 다른 밸브에서 강성부재에 의해 결합되는 엘라스토머 부재를 갖는 커플링에 의해 가장 쉽고 저렴하게 제공된다. 만약 상기 엘라스토머 부재가 격판형태라면, 그것은 장력하에서 상기 중앙 강성부재에 대항하여 일반적으로 견딜 것이다. 이것은 효과적인 밀폐(seal)를 제공하며, 비교적 낮은 내구력을 요구한다. 하지만, 또한 상기 엘라스토머 요소는 폭넓은 주변장치(peripheral mounting)를 갖는 것이 요구된다. 상기 엘라스토머의 폭은 상기 요구되는 커플링 힘, 상기 밀폐의 완전함과 상기 사용된 엘라스토머의 재료성질과의 사이에서의 균형조건이 될 것이다.

도 16에 잘 나타낸 것처럼, 본 발명의 상기 카트리지 밸브(114)는 잔류 압축하에서 상기 고정밸브부재(128)에 대항하여 밀폐하는 엘라스토머 슬리브(126)를 사용한다. 상기 카트리지가 프린터에 설치될 때와 상기 프린터 밸브(142)의 도관끝 단(148)이 상기 슬리브(126)를 더 압축할 때, 상기 밸브(114)는 열린다.

상기 칼라(collar)(146)는 상기 상류 및 하류 잉크 커플링(112A,112B)을 거쳐 상기 LCP(64)를 상기 프린터 유체시스템(도 6 참조)안으로 연결하기 위해 상기 고정밸브부재(128)로부터 밀폐가 열린다. 상기 슬리브의 측벽은 안쪽으로 접힘으로써 흐름을 방해할 수 있도록 바깥으로 불룩하게 형성되어 있다. 도 16에 나타낸 것처럼, 상기 슬리브(126)는 그것의 중간단면 주위에 조임공정(buckling process)를 촉진하고 조작하는 비교적 약한 라인을 갖는다. 이것은 상기 카트리지와 상기 프린터의 결합에 필요한 힘을 줄이고, 외부적으로 상기 슬리브가 조임을 확실히 한다.

상기 커플링은 상기 프린터로 부터 상기 카트리지의 노-드립(no-drip)분리용으로 형성된다. 상기 카트리지가 상기 프린터로 부터 위로 당겨질 때, 상기 엘라스토머 슬리브(126)는 상기 고정밸브부재(128)에 대항하여 밀폐하기 위해 상기 칼라(146)을 민다. 일단 상기 슬리브(126)가 상기 밸브부재(128)에 대항하여 밀폐하면 (상기 커플링의 상기 카트리지 면을 밀폐함으로써), 상기 씰링 칼라(146)는 상기 카트리지와 함께 올라간다. 이것은 상기 칼라(146)을 상기 도관(148)의 끝단으로부터 밀폐를 연다. 상기 밀폐가 열림으로써 잉크 메니스커스는 상기 칼라와 상기 도관(148)의 끝단 사이에서 갭(gap)을 가로질러 형성된다. 상기 고정밸브부재(128)의 끝단의 형상은 상기 메니스커스가 어떤 점에 속박되는(pinning to a point) 대신에 그것의 바닥면의 중간을 향해 이동하도록 조정한다. 상기 고정밸브부재(128) 의 둥근바닥의 중간에서, 상기 메니스커스는 현재 거의 수평인 바닥면으로부터 이탈하도록 조정된다. 가능한 가장 낮은 에너지 상태를 이루기 위해, 상기 표면장력은 상기 고정밸브부재(128)로부터 상기 메니스커스의 이탈을 조정한다. 메니스커스표면영역을 최소화하기 위한 경향(bias)은 강하고 그래서 상기 이탈은 상기 카트리지 밸브(114)에 남은 아주 적은 잉크로, 남아 있다면, 완료된다. 남아있는 잉크는 상기 카트리지의 배치전에 떨어져 더럽힐 수 있는 충분한 정도는 아니다.

새로운 카트리지가 상기 프린터에 장착되면, 도관(150)안의 공기는 상기 잉크흐름(152)으로 끌려가서 상기 카트리지에 의해 빨려들어간다. 바로 여기서, 상기 흡입구 매니폴드와 필터 조립체는 높은 기포내구성을 갖는다. 도 15로 돌아가서 참조하면, 상기 잉크는 상기 고정밸브부재(128)의 상부를 통해서 상기 지붕채널(138)로 흐른다. 상기 흡입구 매니폴드(116)의 가장 상승한 위치로서, 상기 지붕채널은 기포를 잡을(trap) 수 있다. 하지만, 기포는 여전히 상기 필터 흡입구(158)안으로 흐를 수 있다. 이 경우에, 상기 필터조립체 자체는 기포 내구성(bubble tolerant)이 있다.

상기 필터부재(130)의 상류측에서의 기포는 유량에 영향을 줄 수 있다 - 그것들은 상기 필터막(130)의 더러운 면에서 젓은 표면 영역을 효과적으로 줄인다. 상기 필터막들은 긴 직사각형의 형상을 갖고, 상당한 양의 기포가 상기 필터의 더러운 면으로 끌려오더라도, 요구되는 유량에서 잉크를 여과할 수 있을 정도로, 상 기 젓은 표면영역은 충분히 크게 남아있다. 이것은 본 발명에 의해 제공되는 고속 작동에 결정적인 것이다.

상기 상류필터 챔버(132)에서의 기포는 상기 필터막(130)을 가로지를 수 없는 한편, 아웃가싱(outgassing)으로부터의 기포는 상기 하류필터 챔버(134)내에 기포를 생성할 수 있다. 유량에 대해서 어느 쪽 챔버에서 기포의 효과를 최소화하기 위해서, 상기 필터 배출구(156)는 상기 하류필터챔버(134)의 바닥에 위치하고, 상기 상류챔버(132)내에서 상기 흡입구(158)의 대각선 반대방향에서 위치한다.

각각의 컬러용의 필터(130)는 수직으로 나란히 가깝게 쌓여있다. 상기 분할벽(162)은 한쪽 면에 상기 상류 필터챔버(132)를 부분적으로 한정(define)하고, 다른 쪽 면에 인접한 컬러(color)의 하류챔버(134)를 부분적으로 한정한다. 상기 필터챔버는 상당히 얇으므로(컴팩트한 설계를 위해), 상기 필터막(130)은 상기 하류필터챔버(134)의 마주보는 벽에 대항하여 밀릴 수 있다. 이것은 상기 필터막(130)의 표면영역을 효과적으로 줄일 수 있다. 그러므로 유량을 최대로 하는 것은 좋지 않다. 이것을 방지하기 위해, 상기 하류챔버(134)의 마주보는 벽은 상기 막(130)이 상기 벽으로부터 분리되어 있도록 일련의 공간 리브(spacer rib)를 갖는다.

상기 필터 흡입구 및 배출구를 대각선으로 마주보는 코너에 위치시킴으로써 또한 상기 시스템의 초기 프라임 동안에 공기 시스템을 깨끗하게 할 수 있다.

상기 프린트헤드의 분진오염의 위험을 줄이기 위해서, 상기 필터막(130)은 다음(next)의 분할벽(162)이 상기 첫번째 분할벽에 용접되기 전에 첫번째 분할벽의 하류 쪽에 용접된다. 이러한 방법으로 상기 용접공정동안 떨어저나간 어떠한 작은 조각의 필터 막(130)이라도, 상기 필터(130)의 '더러운'쪽에 있게 될 것이다.

LCP 몰딩 / 연성 PCB / 프린트헤드 IC들

상기 LCP몰딩(64), 연성 PCB(108), 그리고 프린트헤드IC들(68)조립체는 도 17 내지 도 33에 나타나 있다. 도 17은 상기 LCP몰딩의 밑면에 연성 PCB와 프린트헤드IC들이 접촉해 있는 것을 나타내는 투시도이다. 상기 LCP몰딩(64)은 원추형 구멍(166, 168)을 통해 상기 카트리지 차대(100)에 고정된다. 구멍(168)은 상기 LCP를 굽히지 않고, 열팽창률(CTE)내에서의 어떠한 부정합도 조정할 수 있는 장박형 구멍(obround hole)이다. 상기 프린트헤드IC들(68)은 상기 LCP몰딩(64)의 길이방향으로의 확장을 따라내여와 일렬로 이어져 정렬된다. 상기 연성 PCB(108)은 상기 프린트헤드IC들(68)에서 한 모서리에 와이어(wire)로 접합된다. 상기 연성 PCB(108)는 또한 상기 프린트헤드IC 모서리 뿐 만 아니라 상기 카트리지 접촉면(104)모서리에서도 상기 LCP몰딩에 고착된다. 상기 연성 PCB를 양쪽 모서리에 고착하여 상기 굽은 지지면(170)에 팽팽하게 유지되도록 한다(도 19 참조). 이것은 상기 연성 PCB가 지정된 최소한의 반지름보다 더 작은 반지름으로 굽어지지 않게 하며, 그것에 의해 상기 연성 PCB를 통하는 컨덕티브 트랙(conductive track)이 무산되는 위험을 줄인다.

도 18은 도 17에 나타난 A부분을 확대한 도면이다. 이것은 상기 연성 PCB(108)의 옆과 상기 프린트헤드IC들(68)의 라인을 따르는 와이어 접합면(164)의 라인을 나타낸다.

도 19는 상기 LCP/연성PCB/프린트헤드IC 조립체의 분해 투시도로써 각 구성요소의 밑면을 나타낸다. 도 20은 또 다른 분해 투시도로서, 이번에는 각 구성요소의 상면을 나타낸다. 상기 LCP몰딩(64)은 그것의 밑면에 밀폐된 LCP채널몰딩(176)을 갖는다. 상기 프린트헤드IC들(68)은 점착성IC 접착필름(174)에 의해 상기 채널몰딩(176)의 밑면에 접착된다. 상기 LCP 메인 채널들(184)은 상기 LCP채널몰딩(176)의 상면에 있다. 그것들은 상기 LCP몰딩(64)안에서 상기 잉크 흡입구(122)와 잉크배출구(124)로 개방된다. 상기 프린트헤드IC들로 유도되는 일련의 잉크공급통로(182)는 상기 LCP메인채널(184)의 바닥에 있다. 상기 점착성 IC접착필름(174)는 각 프린트헤드IC(68)의 접착면이 상기 잉크공급통로(182)와 유체수송하도록 일련의 레이저로 뚫려진 공급구멍(186)을 가지고 있다. 상기 점착성 IC접착필름의 형상은 도 31 내지 도 33을 참조하여 아래에서 자세히 설명한다.

상기 LCP몰딩(64)은 상기 연성 PCB위의 구동회로내에서 전자적 구성요소(180)를 수용하도록 리세스(178)를 갖는다. 최적의 전기효율과 작용을 위해, 상기 PCB(108)에서의 상기 카트리지 접촉면(104)은 상기 프린트헤드IC들(68)과 근접 하여야 한다. 하지만, 상기 종이경로를 각이 지거나 굽어진 것이 아니라 똑바르게 상기 프린트헤드에 인접하도록 유지하기 위해, 상기 카트리지 접촉면(104)는 상기 카트리지(96)의 측면에 있어야 한다. 상기 연성PCB의 컨덕티브 경로(conductive path)는 트레이스(trace)로 알려져 있다. 상기 연성 PCB는 모서리 주위에서 굽어져야 하므로, 상기 트레이스는 연결에 금이 가게 하여 끊을 수 있다. 이러한 것을 제거하기 위해, 상기 트레이스는 굽힘 전에 두갈래로 갈려질 수 있고, 굽힘 후에 재결합 할 수 있다. 만약 상기 두 갈래로 갈라진 부분의 한쪽 가지(branch)가 금이 가면, 다른 한쪽 가지는 연결된 상태를 유지한다. 불행하게도, 상기 트레이스를 두개로 분할하고 후에 하나로 다시 합치는 것은 회로에 노이즈를 발생시키는 전자기적 인터페이스 문제를 일으킬 수 있다.

더 넓은 트레이스가 갈라짐 저항성을 현저하게 하는 것은 아니므로, 상기 트레이스를 더 넓게 만드는 것은 효과적인 해결책은 아니다. 일단 상기 트레이스 에서 갈라짐이 시작되면, 전폭에 걸쳐 비교적 빠르고 용이하게 퍼진다. 조심스럽게 굽힘반경을 조절하는 것은 트레이스 갈라짐을 최소화하는데 효과적이고, 상기 연성PCB에서 구부러짐을 가로지르는 트레이스의 수를 최소화 한다.

페이지폭 프린트헤드는 비교적 짧은 시간에 분사해야하는 많은 노즐 어레이 때문에 부가적인 복잡함을 일으킨다. 많은 노즐이 동시에 분사하는 것은 시스템에 큰 전류부하(current load)를 걸리게 한다. 이것은 작동에 해로운 전압침하를 일으 킬수 있는 회로를 통해서 높은 레벨의 인덕턴스(inductance)를 야기할 수 있다. 이것을 피하기 위해서는, 상기 연성 PCB는 노즐분사 시퀀스(sequence)동안, 회로의 나머지에서의 전류부하를 해소하기 위해 방전하는 일련의 축전기를 갖는다. 상기 프린트헤드IC들을 지나는 직접적인 종이 경로를 유지할 필요성 때문에, 상기 축전기는 상기 카트리지의 측면에서의 접촉면 가까이서 전통적으로 상기 연성PCB에 접촉해 있다. 불행히, 그것들은 상기 연성PCB의 굽은 부분에서 갈라짐을 위험하게 하는 부가적인 트레이스를 만든다.

이것은 트레이스 파손의 가능성을 줄이기 위해, 상기 축전기(180)을 상기 프린트헤드IC들(68) 주위에 가까이 설치함으로써 언급된다. 상기 종이경로는 상기 축전기와 다른 요소들을 상기 LCP몰딩(64)안으로 둠으로써 일직선으로 유지된다. 상기 프린트헤드IC들(68)의 연성PCB 하류의 비교적으로 편평한 표면과 상기 카트리지(96)의 '정면'(공급방향의 관점에서)에 설치된 종이보호막(172)은 종이걸림(paper jams)의 위험을 최소화한다.

상기 접촉면을 상기 연성PCB의 나머지 구성요소로 부터 격리시킴으로써 상기 굽힘부분을 통해 뻗은 트레이스의 수를 최소화한다. 이것은 갈라짐의 가능성을 줄여서 더 큰 신뢰성을 제공한다. 상기 회로의 구성요소를 상기 프린트헤드IC의 옆에 위치시키는 것은 상기 카트리지가 약간 더 넓게 되는 것을 필요로 한다는 의미이고 이것은 컴팩트한 설계에 해가 된다. 하지만, 이 구성에 의해 제공되는 이점은 약간 더 넓은 카트리지의 어떠한 결점보다 중요하다. 첫째로, 상기 접촉면의 사이나 주위에서 작동되는 구성요소로부터의 트레이스가 없으므로, 상기 접촉면은 더 커질 수 있다. 더 큰 접촉면으로, 상기 연결은, 더 신뢰할 수 있고 상기 카트리지 접촉면과 상기 프린터-측면 접촉면과의 사이에서의 제작상의 부정확함에 더 잘 대처할 수 있다. 접촉면을 맞추는 것은 사용자가 정확하게 카트리지를 삽입하는 것에 달려 있으므로 이 경우에 더 중요하다.

둘째로, 상기 프린트헤드IC의 측면에 와이어 접합한 상기 연성PCB의 가장자리는 잔류응력하에 있지않아 상기 굽힘반경으로부터 벗어나려고 한다. 상기 연성을 또한 고정하지 않은 것처럼, 상기 프린트헤드IC에의 와이어 결합이 제조(fabrication)동안 더 쉽게 형성되고, 갈라지기 쉽지 않도록 하기 위해 상기 연성은 상기 축전기나 다른 구성요소에서의 지지구조에 고정될 수 있다.

셋째로, 상기 축전기는 상기 프린트헤드IC의 노즐에 더욱 가깝고 그래서 상기 방전 축전기(dischargeing capacitor)에 의해 형성되는 상기 전-자기 인터페이스는 최소화 된다.

도 21은 상기 연성 PCB와 상기 프린트헤드IC들(68)을 나타내는 상기 프린트헤드 카트리지(96)의 밑면의 확대도이다. 상기 연성 PCB(108)의 와이어 접합 접촉면(164)은 상기 점착성 IC 접착필름(174)의 밑면에 있는 상기 프린트헤드IC들(68) 의 접착 패드에 평행하게 뻗어있다. 도 22는 공급구멍(186)이 보이도록 도 21에서 상기 연성 PCB를 제거한 상기 프린트헤드IC들(68)을 나타낸다. 상기 구멍은 길이방향으로 4열로 정렬되어 있다. 각 열은 하나의 특정의 잉크를 운반하고, 각 열은 각각의 프린트헤드IC의 뒤에서 하나의 채널과 정렬되어 있다.

도 23은 상기 점착성 IC첩착 필름(174)이 제거된 상기 LCP채널 몰딩(176)의 밑면을 나타낸다. 이것은 상기 채널몰딩(176)의 다른면에 형성된 상기 LCP 메인 채널(184)(도 20 참조)에 연결된 잉크공급통로(182)를 보여준다. 적절하게 붙어있을 때에는 상기 점착성IC 접착필름(174)이 상기 공급 통로(182)를 부분적으로 한정짓는다고 이해될 것이다. 개개의 공급통로(182)는 상기 필름(174)을 통하여 레이저로 구멍뚫린 공급구멍(186)과 정렬되어야하므로, 상기 접착필름 또한 정확하게 위치되어야 한다고 이해될 것이다.

도 24는 상기 LCP 채널 몰딩이 제거된 상기 LCP몰딩의 밑면을 나타낸다. 이것은 어떠한 압력펄스라도 줄이기 위해 상기 카트리지가 잉크로 프라임될 때 공기를 포함하는 보이지 않는 공동(200)의 어레이를 나타낸다. 이것은 아래에서 더 구체적으로 논의된다.

프린트헤드IC 접착 필름(PRINTHEAD IC ATTACH FILM)

잠시 도 31 내지 도 33으로 돌아가면, 상기 점착성 IC접착 필름은 더 자세히 설명되어 있다. 상기 필름(174)은 레이저로 구멍뚫려있고, 상기 프린트헤드 카트리지(96)와의 결합을 용이하게 하기 위해 릴(reel)(198)에 감겨있다. 조작과 저장을 위해, 상기 필름(174)은 2개의 보호 라이너(protective liner)가 양쪽에 있다. 하나는 레이저로 구멍뚫리기 전에 상기 필름에 접착해 있는 현존하는 라이너(188)이다. 다른 것은 상기 드릴작업 후에 추가되는 교체라이너(192)이다. 도 32에 나타낸 필름(174)단면은 상기 공급구멍(186)을 나타내기 위해 상기 현존하는 라이너(188)의 일부를 제거한 것이다. 상기 필름의 다른 쪽의 상기 교체라이너(192)는 상기 공급구멍(186)이 레이저로 구멍 뚫린 후에 추가된다.

도 33은 상기 필름(174)의 박판구조를 나타낸다. 중간막(central web)(190)은 상기 박판에 힘을 제공한다. 양 쪽에 점착층(adhesive layer)(194)이 있다. 상기 점착층들(194)은 라이너들로 덮혀있다. 상기 레이저로 구멍뚫음으로써, 상기 필름(174)의 첫번째 쪽에서부터 뻗어 상기 두번째 쪽의 상기 라이너(188)의 어떤 부분에서 마무리되는 구멍(186)을 형성한다. 상기 첫번째 쪽의 다공성 라이너(foraminous liner)는 제거되어 교체 라이너(192)로 교체된다. 필름의 스트립(strip)은 접착에 앞서 저장과 조작을 위해 릴(198)에 감겨 있다(도 31 참조). 상기 프린트헤드 카트리지가 조립될 때, 상기 구멍(186)이 정확한 잉크 공급 통로(182)와 인쇄정합(registration)하도록, 적절한 길이가 릴(198)로부터 끌려와서 상기 라이너들은 제거되어 상기 LCP몰딩(64)의 밑면에 붙여진다(도 25 참조).

프린트헤드IC 말단으로의 향상된 잉크 공급(ENHANCED INK SUPPLY TO PRINTHEAD IC ENDS)

도 25는 점착성 IC접착필름(174)를 통해 잉크 공급 구멍(186)과 중첩된 프린트헤드 IC들을 나타내며, 이것은 차례로 상기 LCP채널 몰딩(176)의 밑면에서 상기 잉크공급 통로(182)와 중첩된다. 이웃하는 프린트헤드IC들(68)은 상기 접착 필름(174)을 거쳐 상기 LCP채널 몰딩(176)의 밑면에 연속적으로 위치하고 있다. 상기 이웃하는 프린트헤드IC들(68)사이의 교차점에서, 상기 IC들(68)중의 하나는 상기 노즐어레이(220)의 나머지에서 대응하는 열(row)로부터 측면으로 옮겨진 열(row)중에서 노즐의 '드롭 트라이앵글(drop triangle)(206)'부분을 갖는다. 이것은 하나의 프린트헤드 IC에서의 인쇄 모서리는 이웃하는 프린트헤드 IC에서의 인쇄와 접촉할 수 있도록 한다. 노즐의 드롭 트라이앵글(206)을 옮김으로써, 상기 노즐들이 같은 IC에 있거나, 다른IC들에서의 교차점의 어느 쪽에 있던 지에 관계없이, 이웃하는 노즐사이에 간격(매체 공급에 수직인 방향으로)을 두는 것은 변하지 않는다. 이것은 이웃하는 프린트헤드 IC들(68)의 정밀한 상대 위치선정을 요구하고, 기준 마크(204)는 이것을 이루는 데 사용된다. 상기 공정은 시간낭비 일 수 있으나 인쇄된 이미지에서 아티팩트를 피할 수 있다.

불행히도, 프린트헤드 IC(68)의 끝부분에서의 몇몇 노즐은 상기 어레이(220)의 나머지에서의 노즐의 대부분에 비해 잉크가 부족할 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐(222)은 2개의 잉크공급구멍으로부터 잉크를 공급받을 수 있다. 잉크공급구 멍(224)은 작은공간(the closet)이다. 하지만, 만약 노즐로부터 상기 구멍(224)의 왼쪽으로 장애가 있거나 특별히 수요가 과다하다면, 상기 공급구멍(226) 또한 222에서 상기노즐에 근사하다. 그래서 이러한 노즐이 잉크부족으로부터 디프라임(depriming)할 가능성은 거의 없다.

대조적으로, 만약 상기 이웃하는 IC들(68)사이의 접합점(junction)에 위치한 '부가적인'잉크 공급구멍(210)이 없다면, 상기 프린트헤드IC 끝의 노즐(214)은 상기 잉크공급구멍(216)과 유체수송만을 할 것이다. 부가적인 잉크공급구멍(210)을 갖음으로써 어떠한 노즐들도 잉크공급구멍으로부터 떨어져 있어서 잉크가 부족하게 되는 위험을 감수하지 않아도 된다.

잉크공급구멍(208, 210)은 둘 다 공통의 잉크공급통로(212)로부터 공급된다. 공급구멍(208)은 그 왼쪽에 노즐들만을 가지고, 공급구멍(210)은 그 오른쪽에 노즐들만을 가짐으로써, 상기 잉크공급통로(212)는 양쪽구멍에 공급할 수 있는 용량을 가진다. 그러므로, 공급통로(212)를 통하는 총 유량은 하나의 구멍만에 공급하는 공급통로와 대략 동등하다.

도 25는 또한 상기 잉크공급부 안의 채널(컬러)의 수- 4 채널 - 와 상기 프린트헤드 IC(68)안의 5채널(218)사이의 불일치에 대해서 명확히 나타내고 있다. 상기 프린트헤드(68)의 뒤에 있는 제3,제4채널(218)은 같은 잉크 공급구멍(186)으로 부터 공급받는다. 이러한 공급구멍들은 두채널(218)을 연결하기 위해 다소 크게 되어 있다.

이러한 이유는 상기 프린트헤드IC가 넓은 범위의 프린터나 프린트헤드 구성에 사용되도록 제조되기 때문이다. 이것들은 5컬러 채널을 가진다 - CMYK와 IR(적외선)- 하지만 이러한 설계의 다른 프린터들은, 오직 4채널 프린터 일 수 있고, 또 다른 것들은 여전히 3 채널일 수 있다(CC, MM 및 Y). 이러한 관점에서,단일의 컬러채널은 상기 프린트헤드IC 채널의 2개로 공급될 수 있다. 프린트 엔진 컨트롤러(PEC) 마이크로 프로세서는 용이하게 이것을 상기 프린트헤드IC로 보내진 프린트데이타로 적합하게 할 수 있다. 더욱이, IC에서 2개의 노즐 열에 같은 컬러를 공급하는 것은 죽은 노즐보상으로 사용될 수 있는 어느 정도의 노즐 여분을 제공한다.

압력 펄스(PRESSURE PULSE)

상기 잉크 압력에서 가파른 스파이크(spike)는 상기 프린트헤드로 흐르는 잉크가 갑자기 멈출때 일어난다. 이것은 인쇄작업 또는 페이지의 끝부분에서 일어날 수 있다. 양수인의 고속, 페이지폭 프린트헤드는 작동 동안 공급잉크의 많은 유량을 필요로 한다. 그러므로 상기 노즐로 향하는 잉크라인의 다량의 잉크는 비교적 크고 적절한 비율로 이동한다.

급히 인쇄작업을 끝내는 것은, 또는 단순히 인쇄된 페이지의 끝부분에서, 즉 각적인 멈춤을 야기하도록 비교적 빨리흐르는 비교적 큰 잉크체적를 요구한다. 하지만 갑자기 상기 잉크 모우멘텀(momentum)을 정지하는 것은 상기 잉크라인에 충격파를 야기시킨다. 상기 LCP몰딩(64)(도 19 참조)은 특별히 단단하며, 상기 라인에서의 잉크 컬럼이 멈춰짐으로써 거의 유연함을 제공하지 않는다. 상기 잉크라인에서 어떠한 컴플라이언스(compliance)도 없다면, 상기 충격파는 라플라스 압력(상기 노즐챔버에 잉크를 보유하기 위해 노즐개구에서 잉크의 표면장력에 의해 제공되는 압력)을 넘어서 상기 프린트헤드IC(68)의 전방표면을 침수할 수 있다. 만약 상기 노즐이 넘친다면, 잉크는 잉크는 분사되지 않고, 아티팩트(artifact)가 인쇄에 나타날 수 있다.

잉크내에서의 공진 펄스는 상기 노즐 분사율이 상기 잉크라인의 공진주파수와 일치할 때 일어난다. 다시, 상기 잉크라인을 한정짓는 단단한 구조에 의해, 동시에 분사하는 하나의 컬러용 노즐들의 대부분은, 잉크라인내에 정상파 또는 공진 펄스를 일으킬 수 있다. 만약 상기 라플라스 압력이 초과되면, 상기 스파이크 후의 갑작스런 압력 하강으로 인해 노즐넘침, 또는 역으로 노즐 디프라임(deprime)을 초래할 수 있다.

이것을 다루기 위해, 상기 잉크라인으로부터 압력 스파이크를 제거하기 위해 상기 LCP몰딩(64)은 펄스댐퍼와 조합한다. 상기 댐퍼는 상기 잉크에 의해 압축되는 폐쇄된 다량의 기체(volume of gas)일 수 있다. 선택적으로, 상기 댐퍼는 탄력적으 로 유연하고 압력펄스를 흡수할 수 있는 상기 잉크라인의 컴플라이언스 부분compliant section)일 수 있다.

디자인의 복잡성을 최소화하고 컴팩트한 형태를 유지하기 위해, 본 발명은 압력펄스를 댐프(damp)하는 압축가능한 다량의 기체를 사용한다. 기체압축을 사용하여 압력펄스를 댐핑하는 것은 적은 기체로 이루어질 수 있다. 이것은 상기 잉크압력에서의 일시적인 스파이크로부터 어떠한 잉크 넘침을 막는 한편, 컴팩트한 디자인을 유지한다.

도 24 및 26에 나타낸 것처럼, 펄스댐퍼는 잉크안에서 펄스에 의한 압축용의 단일의 기체양이 아니다. 오히려 상기 댐퍼는 상기 LCP몰딩(64)의 길이를 따라 분배된 공동(200)의 어레이이다. 페이지폭 프린트헤드처럼, 긴 프린트헤드를 통해 움직이는 압력펄스는 상기 잉크 유동라인에서의 어느 점에서도 감쇠 될 수 있다. 하지만, 상기 펄스는 상기 댐퍼에 연속적으로 분산되는지에 관계없이, 상기 프린트헤드 집적회로내에서 노즐을 지나갈 때 노즐넘침을 야기할 것이다. 다수의 펄스댐퍼들을 상기 노즐어레이 옆 가까이의 잉크공급 도관으로 결합시킴으로써, 그렇지 않다면 해로운 넘침(flooding)을 야기할 수 있는 곳에서, 어떠한 압력 스파이크도 댐프된다.

공기 댐핑 공동(200)이 4열로 정렬되어 있는 것을 도 26에서 확인할 수 있 다. 각각의 공동의 열(row)은 상기 LCP채널몰딩(176)에서 LCP메인채널(184) 바로위에 설치되어 있다. 상기 메인체널(184)안의 잉크에서의 어떠한 압력펄스도 상기 공동(200)안의 공기에 직접적으로 작용하고, 빨리 분산된다.

프린트헤드 프라이밍(PRINTHEAD PRIMING)

카트리지를 프라이밍(priming)하는 것은 도 27에 나타난 LCP채널 몰딩(176)을 특별히 참조하여 설명될 것이다. 상기 LCP채널 몰딩(176)은 상기 유체시스템의 펌프로부터 상기 메인 채널 배출구(232)로 적용되는 흡입에 의해 잉크로 프라임된다(도 6 참조). 상기 메인채널(184)은 잉크로 가득차 있고, 상기 잉크공급 통로(182)와 프린트헤드IC들(68)은 모세관 작용에 의해 스스로 프라임된다.

상기 메인 채널(184)은 비교적 길고 가늘다. 더욱이 상기 공기 공동(200)은 만약 잉크에서 압력펄스를 댐프한다면, 프라이밍되지 않은 상태로 남는다. 이것은 모세관현상에 의해 공동(200)을 용이하게 채울 수 있는 프라이밍 공정에서 문제가 될 수 있거나, 상기 메인채널(184)는 막힌 기체 때문에 충만하게 프라임될 수 없다. 상기 LCP채널몰딩(176)을 충만하게 프라이밍하도록 하기 위해서, 상기 메인채널(184)은 상기 배출구(232)앞의 하류 끝에 둑(weir)(228)을 갖는다. 상기 LCP몰딩(64)안의 공기 공동(200)이 프라임하지 않도록 하기 위해, 그것들은 상류 가장자리에 상기 공동의 벽을 따라 이어지는 상기 잉크 메니스커스를 조정하기 위해 개구를 갖는다.

이러한 카트리지의 모양은 도 28a, 28b 및 도 29a 내지도 29c를 참조하여 잘 설명된다. 이러한 모양은 상기 프라이밍 공정을 도식적으로 묘사한다. 도 28a 및 도 28b는, 만약 상기 메인채널에 둑(weir)이 없다면 일어날 수 있는 문제들을 보여주는 한편, 도 29a 내지 도 29c는 상기 둑(weir)(228)의 기능을 보여준다.

도 28a 및 도 28b는 상기 LCP채널몰딩(176)의 메인채널(184)중의 하나와 상기 채널의 지붕(roof)내에서의 공기공동(200)의 라인을 통한 도식적 단면도이다. 잉크(238)는 상기 흡입구(230)을 통해 빨려들어오고 상기 메인채널(184)의 바닥을 따라 흘러간다. 상기 전진하는(advancing) 메니스커스는 상기 채널(184)의 바닥에 더 가파른 접촉각을 갖는 것에 주목하여야 한다. 이것은 상기 잉크유동(238)의 선두부분에 얇은 구근모양(bulbous shape)을 형성한다. 상기 잉크가 상기 채널(184)의 끝에 닿으면, 상기 잉크레벨(level)은 올라가고 상기 구근의 전방은 상기 잉크유동이 멈추기 전에 상기 채널의 꼭대기에 접촉한다. 도 28b에 나타낸 바와 같이, 상기 채널(184)은 충만하게 프라임되지 않고, 상기 공기는 막혀있다. 이 공기 주머니는 남겨져 상기 프린트헤드의 작동에 간섭한다. 상기 잉크 댐핑 특성은 변하고 상기 공기는 잉크 장애물이 될 수 있다.

도 29a 내지 도 29c에서, 상기 채널(184)은 상기 하류끝에 둑(228)을 가진다. 도 29a에 나타낸 바와 같이, 상기 잉크유동(238)은 상기 둑(228)의 뒤에서 물 웅덩이를 이루고 상기 채널의 상부를 향해 상승한다. 상기 둑(228)은 메니스커스 앵커포인트(anchor point)로 작용하기 위해 상부에서 예리한 모서리(240)를 갖는다. 상기 잉크레벨이 상기 상부 모서리위에 이르자 마자 상기 잉크가 간단히 상기 둑(228)을 넘쳐흐르지 않도록 하기 위해 상기 전진하는 메니스커스는 이 앵커(anchor)(240)에 속박된다.

도 29b에 나타낸 것처럼, 불룩한 메니스커스는 상기 채널(184)를 위쪽으로 채울 때까지 상기 잉크를 상승시킨다. 각각의 공기 주머니안으로 상기 공동(200)을 잉크로 막음으로써 상기 둑(228)에서 상기 불룩한 잉크 메니스커스는 상기 예리한 상부 모서리(240)로부터 깨어져서 상기 채널(184)의 끝과 상기 잉크 배출구(232)를 채운다(도 29c참조). 상기 잉크가 상기 채널(184)의 상부를 채울때까지 상기 잉크메니스커스가 부풀어 오르도록 하기 위해, 상기 예리한 상부 모서리(240)는 정확히 위치하지만 상기 잉크가 공기공동(242)의 끝부분에 닿을 정도까지 부풀어 오르도록 하지는 않는다. 만약 상기 메니스커스가 접촉되어 상기 공기공동(242)의 내부에 속박된다면, 그것은 잉크로 프라임 될 것이다. 따라서, 상기 둑의 높이와 상기 공동아래의 그 위치는 엄밀히 조절된다. 상기 둑(228)의 굽은 하류 표면은 상기 잉크 메니스커스가 상기 공동(242)에서의 갭(gap)을 매우도록 하는 더이상의 앵커포인트는 없다는 것을 보장한다.

상기 LCP가 상기 공동(200)이 프라임되지 않도록 유지하기 위해 사용하는 다 른 메커니즘(mechanism)은 상기 공동개구의 상류와 하류의 모서리의 형상이다. 도 28a, 28b 및 29a 내지 29c에 나타낸 바와 같이, 상기 하류모서리(236)은 예리한 반면, 상기 모든 상류모서리는 굽은 전환면(234)을 가지고 있다. 상기 채널(184)의 지붕을 따라 진행하는 잉크 메니스커스는 예리한 상류모서리에 속박될 수 있고, 계속해서 모세관 작용에 의해 상기 공동안으로 향해 위쪽으로 움직일 수 있다. 상기 전환면, 특히 상기 상류모서리에서의 굽은 전환면(234),은 예리한 모서리가 제공하는 강력한 앵커포인트를 제거한다.

마찬가지로, 본 출원인은 만약 상기 공동(200)이 무심코 약간의 잉크로 채워진다면, 예리한 하류모서리(236)는 디프라이밍을 촉진시킨다는 것을 발견했다. 만약 상기 프린터가 충돌되거나, 흔들리거나, 기울어지거나, 혹은 상기 유체시스템이 어떤 이유로든 역류(逆流)를 갖는다면, 상기 공동(200)은 전체적으로 혹은 부분적으로 프라임될 것이다. 상기 잉크가 통상적인 방향으로 다시 흐를 때, 예리한 하류모서리(236)는 상기 메니스커스를 자연스러운 앵커포인트(즉, 예리한 모퉁이)로 되돌리도록 한다. 이러한 방법으로, 상기 LCP 채널 몰딩(176)을 통한 잉크 메니스커스 움직임의 관리는 상기 카트리지를 올바르게 프라이밍 하기 위한 매커니즘이 된다.

본 발명은 여기세 예시적으로만 설명되었다. 본 발명이 속하는 분야의 숙련자는 발명의 개념의 범위와 사상으로부터 벗어나지 않고 다양한 변화와 변형을 생 각할 수 있다. 따라서, 설명되고 첨부된 도면으로 나타낸 상기 구체예는 엄격히 예시적인 것으로 본 발명과 관련하여 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (14)

1. 잉크젯 프린터용 프린트헤드(printhead)로서,

   잉크를 분사하기 위한 노즐어레이(an array of nozzles)를 갖는 프린트헤드 집적회로(IC)와,

   상기 프린트헤드 IC에 부착되어, 상기 프린트헤드 IC를 지지하는 것으로, 내부에 상기 노즐어레이에 잉크를 공급하는 잉크도관이 형성되어 있는 지지구조물(support structure)과,

   상기 지지구조물 내에 구비되어, 압력펄스를 분산하기 위하여 잉크도관내의 잉크에 압력펄스(pressure pulse)에 의한 압축용 기체를 포함하는 유체댐퍼(fluidic damper)를 포함하는 프린트헤드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유체댐퍼는 상기 지지구조물 내에 형성되는 공동(cavity)의 어레이(an array of cavities)를 갖고, 각각의 공동은 개별적인 기체주머니(pocket of the gas)가 되도록 기체를 수용하는 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
3. 제2항에 있어서,

   상기 각각의 공동들은 상기 지지구조물의 잉크도관이 잉크로 프라임(prime)될 때 잉크 메니스커스(ink meniscus)에 의해 부분적으로 한정되는(defined)것을 특징으로 하는 프린트헤드.
4. 제3항에 있어서,

   상기 각각의 공동들은 하나 혹은 그 이상의 잉크도관과 마주보는 개구를 갖는 블라인드 리세스(blind recess)인 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
5. 제4항에 있어서,

   각각의 블라인드 리세스의 개구는 오직 상기 잉크도관 하나와 마주보는 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
6. 제5항에 있어서,

   각각의 블라인드 리세스의 개구는 모세관작용에 의해 상기 잉크가 상기 리세스를 채우지 못하도록 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 프린트헤드.
7. 제6항에 있어서,

   상기 지지구조물은 상기 잉크도관을 잉크공급부로 연결시키는 흡입구(inlet)와 상기 잉크도관을 폐기 잉크배출구(waste ink outlet)로 연결시키는 배출구을 갖는 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
8. 제7항에 있어서,

   각각의 공동에서의 개구들은 상류모서리(upstream edge)와 하류모서 리(downstream edge)를 가지고, 상기 상류모서리는 상기 잉크공급부로부터 잉크도관의 초기 프라이밍(priming) 동안 상기 하류모서리에 앞서 상기 잉크와 접촉하고, 상기 상류모서리는 상기 도관과 상기 공동내부(the cavity interior)와의 사이에 전환면(transition face)를 갖고, 상기 전환면(transition face)은 상기 잉크도관의 초기 프라이밍동안 모세관현상에 의해 잉크가 상기 공동을 채우지 못하고, 기체를 제거(purging)하지 못하도록 형성된 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
9. 제8항에 있어서,

   상기 프린트헤드는 페이지폭(pagewidth) 프린트헤드이고, 상기 지지구조물은 한쪽 끝은 흡입구이고 다른쪽 끝은 배출구로 길게 형성되고, 그리고 상기 잉크도관은 상기 흡입구와 상기 배출구사이에서 상기 지지구조물을 따라 길이방향으로 연장된 채널들(channels)을 갖고, 그리고 상기 각각의 채널은, 상기 채널과 상기 프린트헤드IC사이에서 유체수송(fluid communication)을 제공하도록, 각 채널을 따라 간격을 둔 일련의 잉크 공급통로를 갖는 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
10. 제9항에 있어서,

    상기 잉크공급 통로는 상기 공동에서 개구를 포함하는 벽과 마주보는 채널의 벽을 따라 상기 채널과 결합하는 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
11. 제10항에 있어서,

    상기 지지구조물은 액정 고분자(liquid crystal polymer, LCP)인 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
12. 제11항에 있어서,

    상기 지지구조물은 채널을 갖는 두 부분의 LCP몰딩이고, 한쪽 부분에는 공급통로가 형성되고, 다른 쪽 부분에는 공동이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
13. 제12항에 있어서,

    상기 지지구조물은 한쪽 면을 따라 연속적으로 설치된 복수의 프린트헤드IC를 갖는 것을 특징으로 하는 프린트헤드.
14. 제13항에 있어서,

    상기 프린트헤드 IC는 상기 잉크공급통로와 상기 프린트헤드 IC들사이에서 유체수송을 위한 구멍을 갖는 삽입된 점착성 필름(interposed adhesive film)을 통해 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 프린트헤드.

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