KR101232801B1 - 잉크젯 펜 및 잉크젯 펜에 사용하기 위한 오리피스 플레이트 - Google Patents

잉크젯 펜 및 잉크젯 펜에 사용하기 위한 오리피스 플레이트 Download PDF

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inkjet pen
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안소니 디 스튜더
케빈 디 알멘
데이비드 엠 하젠
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

본 발명에 따르면 잉크젯 펜(200, 300, 400)에 사용되기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 하나의 방법은, 펜 수명의 초기 단계(604) 동안 스탠드파이프(100)를 통해 잉크 저장소(106)로부터 잉크(108)를 인출하는 단계와, 펜 수명의 연장된 단계(606) 동안 외부 공기(204)가 스탠드파이프 버블러(202, 404)를 통해 스탠드파이프(110) 내로 들어가는 것을 허용하고 스탠드파이프(110) 내로부터 그리고 잉크 저장소(106)로부터 이왕이면 비실체적으로만 잉크를 인출하는 단계를 포함한다.

Description

잉크젯 펜 및 잉크젯 펜에 사용하기 위한 오리피스 플레이트{METHODS AND APPARATUSES FOR USE IN INKJET PENS}
몇몇 인쇄 장치는 프린트 매체 상으로 이미지를 프린트하기 위해 잉크젯 펜(inkjet pen)을 사용한다.
이들 잉크젯 펜은 잉크 고갈시 교체될 필요가 있다. 유감스럽게, 몇몇 잉크젯 펜 설계는 여전히 내측에 어느 정도의 잉크가 남아있는 상태에서 인쇄를 위한 잉크를 다 써버린다. 이 잉크는 잉크젯 펜의 프린트헤드 노즐로부터 잉크가 누출되지 않는 것을 보장하는 것과 같은 소정 설계 측면의 결과로서 본질적으로 잔류하게 된다.
잉크젯 펜 내측에 잔류하는 잉크의 양을 감소시키는 것이 유용할 것이다.
도 1a는 펜 수명의 초기에 있는 종래의 잉크젯 펜의 소정 특징부를 단면으로 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 1b는 펜 수명의 말기에 있는 도 1의 종래의 잉크젯 펜을 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 2a는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 펜 수명의 초기 단계 동안의 스탠드파이프 버블러(standpipe bubbler)를 갖는 예시적인 잉크젯 펜의 소정 특징부를 단면으로 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 2b는 본 발명의 소정 실시에에 따른, 펜 수명의 연장된 단계 동안의 도 2a의 예시적인 잉크젯 펜을 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 2c는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 펜 수명의 말기에 있는 도 2a의 예시적인 잉크젯 펜을 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 3a는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 펜 수명의 초기 단계 동안의 스탠드파이프 버블러를 갖는 다른 예시적인 잉크젯 펜의 소정 특징부를 단면으로 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 3b 및 도 3c는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 각각 펜 수명의 초기 단계의 말기 및 펜 수명의 연장된 단계 동안의 도 3a의 예시적인 잉크젯 펜을 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 3d는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 펜 수명의 말기에 있는 도 3c의 예시적인 잉크젯 펜을 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 4a는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 펜 수명의 초기 단계 동안의 스탠드파이프 버블러를 갖는 또 다른 예시적인 잉크젯 펜의 소정 특징부를 단면으로 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 4b는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 펜 수명의 연장된 단계 동안의 도 4a의 예시적인 잉크젯 펜을 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 4c는 본 발명의 소정 실시예에 다른, 펜 수명의 말기에 있는 도 4a의 예시적인 잉크젯 펜을 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 5는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 스탠드파이프 버블러의 개구를 갖는 예시적인 잉크젯 펜 오리피스를 도시하는 예시적인 다이어그램,
도 6은 본 발명의 소정 실시예에 따른, 스탠드 파이프를 갖는 예시적인 잉크젯 펜에 대한 배압 대 송출된 잉크 체적을 도시하는 그래프.
이하의 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조한다.
도 1a는 펜 수명의 초기에 있는 종래의 잉크젯 펜(inkjet pen)(102)의 소정 특징부를 단면으로 도시하는 예시적인 다이어그램이다. 잉크젯 펜(102)은 인쇄 장치(100)에 작동적으로 연결되고, 프린트 매체(도시되지 않음) 상으로 잉크를 선택적으로 분출하여 그 위에 이미지를 형성하도록 구성된다. 본 예에 있어서, 잉크젯 펜(102)은 잉크 저장소(106)를 형성하거나 그렇지 않으면 지지하는 본체(104)를 포함한다. 잉크 저장소(106)는 잉크를 유지하고 잉크(108)[잉크 저장소(106) 내에 영역으로서 도시됨]가 프린트헤드(114)를 통해 누출하도록 유지하는 배압(back pressure)을 제공하도록 설계된 폼(foam) 또는 다른 모세관 기구, 바이어싱된 주머니(biased bag) 또는 다이어프램 등을 포함할 수 있다. 잉크(108)는 스탠드파이프(110)를 통해 프린트헤드(114)에 제공된다. 본 예에 있어서, 스탠드파이프(110)는 필터(112)에 의해 잉크젯 카트리지(106)로부터 분리된다. 필터(112)는 프린트헤드에 바람직하지 못한 미립자가 없도록 유지하게 구성된다. 필터(112)는 또한 스탠드파이프(110) 내에 배압을 유지하는 것을 도울수 있다.
스탠드파이프(110)는 필터(112)를 통해 프린트헤드(114)로 통과하는 잉크(108)를 공급하도록 구성된다. 본 예에 있어서, 스탠드파이프(110)는 오리피스 플레이트(116) 내에 형성된 제어가능한 복수의 잉크젯 노즐에 잉크(108)를 공급한다. 여기에서, 스탠드파이프(110)로부터의 잉크(108)는 각 노즐(120)에 유체적으로 연결된 잉크 채널(118) 내로 들어간다. 또한, 스탠드파이프(110)는 이 종래의 잉크젯 펜에 있어서, 잉크젯 펜의 작동 동안 생성될 수 있고 그리고/또는 그렇지 않으면 스탠드파이프(110) 내에 존재할 수 있는 공기 또는 다른 가스[여기에서, 간단하게 내부 공기(124)로 언급한다]를 위한 저장소(warehouse)로서 기능한다.
도 1b는 펜 수명의 말기에 있는 도 1의 종래의 잉크젯 펜(102)을 도시하는 예시적인 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, 잉크 저장소(106) 내의 잉크(108)의 양은 상당히 감소되었다. 배압은 이제 강하여 잉크 저장소(106) 내의 잔존 잉크(108)는 프린트헤드(114)의 작용에 의해 스탠드파이프(110) 내로 인출될 수 없다. 더욱이, 스탠드파이프(110) 내의 잔존 잉크(108)는 더 인출될 수 없고, 배압의 결과로서 프린트헤드(114)에 의해 사용될 수 없다. 결과적으로, 잉크젯 펜은 어느 정도의 잉크가 스탠드파이프 내에 잔류하는 상태로 수명의 말기에 도달한다.
도 2a는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 펜 수명의 초기 단계 동안의 스팬드파이프 버블러(bubbler)(202)를 갖는 예시적인 잉크젯 펜(200)의 소정 특징부를 단면으로 도시하는 예시적인 다이어그램이다.
본 예에 있어서, 잉크젯 펜(200)은, 일단 배압이 역치(threshold level)에 도달하면, 외부 공기가 스탠드파이프 버블러(202)를 통해 스탠드파이프(110) 내로 들어가도록 허용함으로써 펜 수명의 연장된 단계에서 작동하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 스탠드파이프(110) 내의 실질적으로 모든 잉크(108)가 프린트헤드(114)에 의해 사용될 수 있고, 펜 수명의 연장된 단계의 말기에 아주 적은 잉크가 스탠드파이프(110) 내에 잔류한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 스탠드파이프 버블러(202)는 스탠드파이프(110)를 외부 공기와 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 개구를 포함한다. 당업자는 그러한 개구의 위치, 형상 및/또는 크기가 잉크젯 펜의 설계에 따라 변할 수 있음을 이해할 것이다.
본 명세서에 있어서 잉크젯 펜은 단일 칼라 펜을 예시하지만, 여러 방법 및 장치가 복수의 스탠드파이프를 갖는 복수 칼라 펜 및 따라서 스탠드파이프 버블러에 적용가능함이 의도된다.
도 2b는 펜 수명의 연장된 단계 동안의 예시적인 잉크젯 펜(200)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 잉크 저장소(200) 내의 잉크(108)의 양은 상당히 감소되었다. 배압은 이제 강하여, 잉크 저장소(200) 내의 잔존 잉크(108)는 프린트헤드(114)의 작용에 의해 스탠드파이프(110) 내로 인출될 수 없다. 하지만, 외부 공기(204)가 프린트헤드(114)의 작용에 의해 스탠드파이프 버블러(202)를 통해 스탠드파이프(110) 내로 인출되기 때문에, 스탠드파이프(110) 내의 잔존 잉크(108)는 더 인출되어 프린트헤드(114)에 의해 사용될 수 있다. "거품 일게 하고" 또는 그렇지 않으면 스탠드파이프(110) 내로 들어가는 외부 공기(204)는 내부 공기(124)와 혼합한다. 결과적으로, 잉크젯 펜(200)은 종래의 잉크젯 펜(102)과 비교하여 수명을 연장할 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 펜 수명의 연장된 단계의 말기에, 아주 적은 잉크(108)가 스탠드파이프(110) 내에 잔류한다. 당업자는, 소정 실시예에 있어서, 스탠드파이프 버블러(202)의 일부가 또한 잉크젯 펜(200)의 물 증기 변화율(water vapor transfer rate)(WVTR)을 감소시키기 위해 미로 구성(도시되지 않음)을 형성하거나 그렇지 않으면 미로 구성으로 이어질 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 당업계에 공지된 바와 같이, 라벨 등이 그러한 미로 구성의 적어도 일부를 덮도록 사용될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 소정의 다른 실시예에 따른, 펜 수명의 초기 단계 동안의 스탠드 파이프를 갖는 다른 예시적인 잉크젯 펜(300)의 소정 특징부를 단면으로 도시하는 예시적인 다이어그램이다.
본 예에 있어서, 잉크젯 펜(300)은, 일단 브리치 기구(breach mechanism)(302)가 파괴되거나 그렇지 않고 작동되면, 외부 공기가 스탠드파이프 버블러(202)를 통해 스탠드파이프(110) 내로 들어가도록 허용함으로써 펜 수명의 연장된 단계에서 작동하도록 구성된다.
도 3a에 있어서, 브리치 기구(302)는 스탠드파이프(110)와 유체적으로 연결된 스탠드파이프 버블러(202)의 개구를 밀폐적으로 밀봉한다. 이 밀봉은 외부 공기가 스탠드파이프(110) 내로 들어가는 것을 방지한다.
도 3b는 펜 수명의 초기 단계의 말기에 있는 예시적인 잉크젯 펜(300)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 잉크 저장소(300) 내의 잉크(108)의 양은 상당히 감소되었다. 배압은 이제 강하여, 잉크 저장소(300) 내의 잔존 잉크(108)는 프린트헤드(114)의 작용에 의해 스탠드파이프(110) 내로 인출될 수 없다. 유사하게, 스탠드파이프(110) 내의 잔존 잉크(108)는 더 인출되어 프린트헤드(114)에 의해 사용될 수 없다.
스탠드파이프(110) 내의 잉크가 더 인출되어 프린트헤드(114)에 의해 사용되는 것을 허용하기 위해, 브리칭 장치(breaching device)(304)가 브리치 기구(302)를 파괴하거나 그렇지 않으면 브리치 기구(302) 상에 작용하도록 채용된다. 본 예에 있어서, 브리칭 장치(304)는 브리치 기구(302)를 영구적으로 천공하도록 구성된다. 브리칭 장치(304)는 사용자에 의해 작동되고 그리고/또는 인쇄 장치(100) 내에 포함되어 그것에 의해 작동될 수 있다.
소정의 다른 실시예에 있어서, 브리치 기구(302)는 스탠드파이프 버블러를 밀봉해제하도록 사용자 또는 인쇄 장치에 의해 제거되거나 그렇지 않으면 변경되는(예를 들어, 구멍 뚫리는) 라벨 또는 접착성 테이프 등의 섹션을 포함할 수 있다. 소정 실시예에 있어서, 브리치 기구(302)의 효율을 더 최대화하기 위해 당업자가 이해할 바와 같이, 선택된 재료가 스탠드파이프를 밀봉해제하기 위해 제어된 방식으로 파괴되도록 설계될 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 브리칭 장치(304)는 외부 공기가 스탠드파이프(110) 내로 들어가는 것을 허용하도록 단지 일시적으로 브리치 기구(302)를 개방할 수 있다.
도 3c는 펜 수명의 연장된 단계 동안의 예시적인 잉크젯 펜(300)을 도시하는 것으로, 외부 공기(204)는 프린트헤드(114)의 작용에 의해 스탠드파이프(110) 내로 인출된다. 브리치 기구(302)가 변경되어 시일(seal)로서 작용하지 않기 때문에, 외부 공기(204)는 스탠드파이프(110) 내로 들어가도록 허용된다. 결과적으로, 잉크젯 펜(300)은 종래의 잉크젯 펜(102)과 비교하여 수명을 연장할 수 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 펜 수명의 연장된 단계의 말기에, 아주 적은 잉크(108)가 스탠드파이프(110) 내에 잔류한다.
도 4a는 본 발명의 소정 실시에에 따른, 펜 수명의 초기 단계 동안의 스탠드파이프 버블러(404)를 갖는 또 다른 예시적인 잉크젯 펜(400)의 소정 특징부를 단면으로 도시하는 예시적인 다이어그램이다.
도시된 바와 같이, 잉크젯 펜(400)은 스탠드파이프 버블러(404)를 갖는 오리피스 플레이트(402)를 포함한다. 본 예에 있어서, 스탠드파이프 버블러(404)는 스탠드파이프(110)를 외부 공기(204)에 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 개구를 포함한다.
당업자는 그러한 스탠드파이프 개구의 위치, 형상 및/또는 크기와 스탠드파이프 버블러의 여러 예시적인 실시예와 관련된 다른 특징부가 잉크젯 펜, 잉크(들) 등의 설계에 따라 변할 것이라는 것을 이해할 것이다.
잉크젯 펜(400)은, 일단 배압이 역치에 도달하면, 외부 공기(204)가 스탠드파이프 버블러(404)를 통해 스탠드파이프(110) 내로 들어가는 것을 허용함으로써 펜 수명의 연장된 단계에서 작동하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 스탠드파이프(110) 내의 실질적으로 모든 잉크(108)가 프린트헤드(114)에 의해 사용될 수 있고, 아주 적은 잉크가 펜 수명의 연장된 단계의 말기에 스탠드파이프(110) 내에 잔류한다.
도 4b는 펜 수명의 연장된 단계 동안의 예시적인 잉크젯 펜(400)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 잉크 저장소(400) 내의 잉크(108)의 양은 상당히 감소되었다. 배압은 이제 강하여, 잉크 저장소(200) 내의 잔존하는 잉크(108)는 프린트헤드(114)의 작용에 의해 스탠드파이프(110) 내로 인출될 수 없다. 하지만, 외부 공기(204)가 프린트헤드(114)의 작용에 의해 스탠드파이프 버블러(404)를 통해 스탠드파이프(110) 내로 인출되기 때문에, 스탠드파이프(110) 내에 잔류하는 잉크(108)는 더 인출되어 프린트헤드(114)에 의해 사용될 수 있다. 결과적으로, 잉크젯 펜(400)은 종래의 잉크젯 펜(102)과 비교하여 수명을 연장할 수 있다.
펜 수명의 연장된 단계의 말기에, 도 4c에 도시된 바와 같이, 아주 적은 잉크(108)가 스탠드파이프(110) 내에 잔류한다.
도 5는 본 발명의 소정 실시예에 따른, 스탠드파이프 버블러의 개구(502)를 갖는 예시적인 잉크젯 펜 오리피스 플레이트(500)를 도시하는 예시적인 다이어그램이다.
도시된 바와 같이, 예시적인 오리피스 플레이트(500)는 2열로 배치된 복수의 노즐(120)을 형성한다. 점선으로 도시된 바와 같이, 오리피스 플레이트(502) 내에, 각 노즐은 잉크 채널(118)로부터 잉크를 인출하도록 유체적으로 연결된다. 스탠드파이프 버블러의 개구(502)는 또한 잉크 채널(118)에 유체적으로 연결된다.
본 명세서에 제시된 도면은 일정 비율로 작성된 것이 아니라, 몇몇 예시적인 방법 및 장치의 소정 특징부 및 실시 형태를 도시하도록 작성되었다.
당업자는 스탠드파이프 버블러 개구의 위치, 형상 및/또는 크기가 특정 펜의 설계에 의존함을 이해할 것이다.
도 6은 본 발명의 소정 실시예에 따른, 스탠드파이프 버블러를 갖는 예시적인 잉크젯 펜에 대한 배압 대 송출된 잉크 체적을 도시하는 그래프(600)이다.
그래프(600)의 x축은 프린트헤드에 의한 송출된 잉크 체적을 나타내고, y축은 잉크 저장소에 의해 제공된 배압을 나타낸다. 선(602)은 이들 두 파라미터(parameter) 사이의 관계를 도시한다. 도시된 바와 같이, 배압은 송출된 잉크 체적이 증가함에 따라 증가하는 경향이 있다.
도 1의 종래의 잉크젯 펜(102)은 보통 V1의 송출된 잉크 체적까지 송출하고, 배압이 스탠드파이프(110) 내에 잔류하는 잉크를 떠나는 잉크의 송출을 방지하기 때문에, V1에서 펜 수명은 본질적으로 종료한다. 어느 정도의 추가 잉크가 V1 후에 잉크 저장소로부터 인출될 수 있지만, 이 추가 체적은 전형적으로 수용가능한 인쇄 결과를 지지하기에는 실질적으로 너무 낮을 것임이 이해된다. 반대로, 스탠드파이프 버블러를 포함하는 도 2 내지 도 4의 예시적인 잉크젯 펜은 펜 수명의 초기 단계(604)에 추가하여 펜 수명의 연장된 단계(606) 동안 작동하여, V2의 보다 큰 송출된 잉크 체적으로 귀착될 것이다. 도시된 바와 같이, 배압이 역치(TL)에 도달하면, 그러한 잉크젯 펜 내의 스탠드파이프 버블러(들)는 외부 공기(204)가 스탠드파이프(110) 내로 들어가는 것을 허용하기 시작할 것이다. 만약 잉크젯 펜이 선택적으로 개구를 작동시키는 브리치 기구(302) 등을 포함하면, 브리치 기구는 배압이 역치(TL)에 도달하는 시점에서 또는 그 근처에서 파괴되거나 또는 그렇지 않으면 작용할 수 있다.
도 2 내지 도 4의 예시적인 잉크젯 펜은 펜 수명의 연장된 단계(606)에서 작동하지만, 프린트를 위해 사용되는 전부는 아닌 대부분의 잉크가 스탠드파이프로부터 인출될 것이다. 하지만, 몇몇 실시예에 있어서, 어느 정도의 추가 잉크가 펜 수명의 연장된 단계(606)에서 작동하는 동안 잉크 저장소로부터 스탠드파이프 내로 인출될 것이다.
비록 상술된 설명은 구성/기능 특징 및/또는 방법론적인 행위에 특유한 언어로 기술되었지만, 첨부된 청구범위는 상술된 특정 특징 또는 행위에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 오히려, 특정 특징 및 행위는 본 개시내용을 실시하는 예시적인 형태이다.

Claims (10)

  1. 잉크젯 펜(200, 300, 400)에 있어서,
    잉크 저장소(106)와,
    프린트헤드(114)와,
    상기 잉크 저장소로부터 상기 프린트헤드로 잉크가 통하여 흐르는 스탠드파이프(110)를 포함하고,
    상기 스탠드파이프는 필터(112)에 의해 상기 잉크 저장소로부터 분리되고,
    외부 공기가 상기 스탠드파이프 내로 들어가는 것을 허용하는 스탠드파이프 버블러(standpipe bubbler)(202, 404)를 포함하는
    잉크젯 펜.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탠드파이프(110)의 적어도 일부와 상기 스탠드파이프 버블러(202)의 적어도 일부를 형성하는 본체(104)를 더 포함하고,
    상기 스탠드파이프 버블러(202)는 상기 본체(104)를 통해 연장되는 적어도 하나의 개구를 포함하는
    잉크젯 펜.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 개구는, 상기 스탠드파이프(110) 내의 배압(back pressure)이 역치(threshold level)에 도달할 때, 외부 공기(204)가 상기 스탠드파이프(110) 내로 들어가는 것을 허용하도록 구성된
    잉크젯 펜.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스탠드파이프 버블러(202)는 브리치 기구(breach mechanism)(302)를 더 포함하며, 상기 브리치 기구(302)는 브리치 기구(302)가 파괴될 때까지 외부 공기(204)가 상기 개구 내로 들어가는 것을 허용하지 않도록 구성된
    잉크젯 펜.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 브리치 기구(302)는 파괴될 때까지 상기 개구를 기밀하게 밀봉하는
    잉크젯 펜.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 브리치 기구(302)는 일단 파괴되면 영구적으로 파괴되는
    잉크젯 펜.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 브리치 기구(302)는 선택적으로 파괴될 수 있는
    잉크젯 펜.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탠드파이프의 적어도 일부를 형성하는 본체(104)를 포함하고,
    상기 프린트헤드(114)는 상기 스탠드파이프(110)에 유체적으로 연결되고, 복수의 잉크젯 노즐(120) 및 상기 스탠드파이프 버블러(404)의 적어도 일부를 형성하는 오리피스 플레이트(500)를 포함하며,
    상기 스탠드파이프 버블러(404)는 상기 오리피스 플레이트(500) 내로 연장되는 적어도 하나의 개구(502)를 포함하며, 상기 개구는 외부 공기(204)가 상기 오리피스 플레이트(500) 및 상기 프린트헤드(114)를 통해 상기 스탠드파이프(110) 내로 들어가는 것을 허용하도록 구성된
    잉크젯 펜.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 개구(502)는, 상기 스탠드파이프(110) 내의 배압이 역치에 도달했을 때, 외부 공기(204)가 상기 스탠드파이프(110) 내로 들어가는 것을 허용하도록 구성된
    잉크젯 펜.
  10. 청구항 8에 기재된 상기 잉크젯 펜(400)에 사용하기 위한 오리피스 플레이트(500)에 있어서,
    복수의 잉크젯 노즐(120), 및 공기가 상기 오리피스 프레이트(500)를 통해 통과하는 것을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 스탠드파이프 버블러 개구(502)를 형성하는
    오리피스 플레이트.
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