KR20000071805A - 잉크젯 프린팅 장치, 잉크 도트를 매체상에 부착하는 방법및 잉크젯 프린팅 장치의 제조 방법 - Google Patents

잉크젯 프린팅 장치, 잉크 도트를 매체상에 부착하는 방법및 잉크젯 프린팅 장치의 제조 방법 Download PDF

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디. 크레이그 노룬드
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Abstract

잉크젯 프린팅 장치는 제 1 어드레스 신호(A3 E4)에 의해 작동되는 다수의 노즐(320, 401, 403, 405)의 드롭 발생기의 제 1 세트 및 제 2 어드레스 신호(A3 E5)에 의해 작동되는 다수의 노즐의 드롭 발생기의 제 2 세트를 사용하도록 정렬된다. 상기 제 1 세트의 각각의 드롭 발생기의 다수의 노즐은 소정의 기하학적 패턴(410)내에 정렬되고, 그것의 각각은 제 2 세트의 드롭 발생기의 적어도 하나의 노즐에 둘러싼다. 제 1 드롭 발생기 세트의 하나의 드롭 발생기의 잉크 이젝터는 서브 그룹내에 정렬되고, 그것의 하나의 서브 그룹은 제 2 드롭 발생기 세트의 하나의 드롭 발생기의 잉크 이젝터의 하나의 서브 그룹을 갖는 스위칭(733) 동력 리턴을 나누게 된다.

Description

잉크젯 프린팅 장치, 잉크 도트를 매체상에 부착하는 방법 및 잉크젯 프린팅 장치의 제조 방법{IMPROVED PRINTER PRINTHEAD}
본 발명은 이미지 및 문자숫자 캐릭터를 재현하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 열 잉크젯, 다수의 노즐 드롭 발생기, 프린트헤드 구조 및 그의 작동 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린팅 기술은 비교적 많이 개발되어 있다. 컴퓨터 프린터, 그래픽 플로터, 복사기 및 팩시밀리 장치와 같은 상업적인 제품은 하드 카피 프린트 출력을 생성하기 위한 잉크젯 기술을 사용한다. 이러한 기술의 기본은, 예를 들면 Hewlett-Packard Journal, Vol.36, No.5 (1985년 5월), Vol.43, No.6(1992년 12월) 및 Vol.45, No.1(1994년 2월) 판에 개시되어 있다. 또한, 잉크젯 장치는 로드 더블유 제이 및 에이치 티 타우브(W.J. Lloyd, H.T. Taub)의 Output Hardcopy Devices, chapter 13(Ed. R.C. Durbeck, S.Sherr, Academic Press, San Diego, 1988)에 개시되어 있다.
프린트 이미지의 품질은 많은 양상을 갖는다. 프린트된 제재가 이미지일 때, 프린팅 시스템의 목적은 본래의 외형을 정확하게 재현하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 시스템은 본래의 수용된 칼라(색조) 및 수용된 상대 휘도율(명암) 모두를 정확하게 재현해야 한다. 사람의 시각적 지각력은 검은 그림자로부터 가장 밝은 부분까지 휘도 레벨에서의 변화를 폭넓게하도록 신속히 조절한다. 이러한 양극단 사이에서, 지각력은 휘도에서 부드러운 변화를 기대하게 된다. 일반적으로 프린팅 장치 및 유사한 이미지 시스템은 시각적으로 관찰가능한 이미지를 제공하기 위하여 빛을 반사하는 출력을 만든다. 물론 투명도가 존재하지만 농도와 같은 예에서, 반사율이라는 용어는 프린트 장치로부터 프린트된 출력물의 광학적인 밝기를 나타내는데 사용된다. 일반적으로, 반사율은 표면에 입사되고 그 표면으로부터 반사되는 광의 비율이다. 잉크젯 프린터에 의해 매체에 놓이는 착색제가 일반적으로 광 에너지의 특정 파장을 흡수하도록 하는 것이 고려될 수 있다. 이러한 선택적인 흡수는 매체로 입사되는 광 에너지의 선택된 파장이 매체로부터 반사되는 것을 방지하며 사람이 색깔로서 인지할 수 있다. 프린트 시스템은 인간의 가시 시스템의 전체 동역학적 범위 및 인지 연속성의 복잡하고 신뢰할만한 재현을 달성해야 한다. 사진 이미지의 품질을 달성하는 것이 목적이지만, 프린트 동역학적 범위 성능은 기록 매카니즘 고유의 민감성 및 채도 레벨 한계에 의해 제한되며, 효과적인 동역학적 범위가 비선형 변형에 의해 다소 연장될 수 있을지라도 이는 일부 그림자 및 매우 밝은 부분이 남도록 한다.
잉크젯 프린트를 하기 위한 잉크젯 프린터는 대체로 프린트 카트리지를 포함하며 이 프린트 카트리지에서 작은 잉크 방물이 형성되고 프린트 매체로 분사된다. 이러한 카트리지는 다수의 작은 노즐을 갖는 오리피스 부재 또는 판을 구비하는 프린트헤드를 포함하며 이 작은 노즐을 통해 잉크 방울이 분사된다. 노즐에 인접한 것은 잉크 점화 챔버이며, 잉크는 노즐을 통해 분사되기 전에 잉크 발사 챔버에 머무른다. 잉크는 잉크 서플라이와 유동 연통하는 잉크 채널을 통해 잉크 발사 챔버로 이송되며, 잉크 서플라이는 펜의 저장부 또는 프린트헤드와 이격된 분리된 잉크 컨테이너에 수납될 수 있다.
노즐을 통한 잉크 방울의 분사는 잉크 발사 챔버에 위치된 히터 레지스터(heater resistor)에 선택적으로 전압을 가함으로써 인접한 잉크 발사 챔버내의 잉크 체적을 신속히 가열시킴으로써 달성될 수 있다. 이러한 열 프로세스는 챔버내의 잉크가 기화하여 증기 기포를 형성하도록 한다. 기포의 신속한 팽창은 잉크가 노즐을 통과하도록 강제한다.
일단 잉크가 분사되면, 잉크 발사 챔버는 잉크 채널로부터 잉크가 재충전된다. 이러한 잉크 채널은 프린트 속도가 최대가 되도록 신속히 잉크 챔버를 재충전할 수 있는 크기로 된다. 때때로 잉크 채널 댐핑이 제공되어 발사 챔버내로 유동하는 및 발사 챔버로부터 나오는 이동 잉크의 관성을 감소시키거나 또는 제어한다.잉크 채널과 발사 챔버 사이의 잉크 유동을 감소시킴으로써, 발사 챔버의 변동하는 미흡한 충전(underfilling) 및 과도 충전(overfilling), 및 결과적인 노즐의 외측 오리피스로부터의 메니스커스(meniscus) 반동 및 돌출이 각기 회피되거나 최소화될 수 있다.
증기 기포가 발사 챔버내에서 팽창하기 때문에 팽창하는 증기 기포는 "블로우백(blowback)"으로 공지된 유해한 작용이 잉크 채널내로 연장될 수 있다. 블로우백은 잉크 채널내의 잉크가 발사 챔버 밖으로 강제시키는 결과를 유발한다. 기포가 빠져나가는 잉크 체적은 노즐을 통해 분사된 잉크 및 발사 챔버로부터 벗어나 잉크 채널로 내리누르는 잉크에 의해 책임이 있다. 따라서, 블로우백은 발사 챔버로부터 주어진 크기의 방울을 분사시키기에 필요한 에너지양을 증가시킨다. 주어진 크기의 방울을 분사시키기 위해 필요한 에너지는 "턴 온 에너지(turn on energy)"라 불리운다. 높은 턴 온 에너지를 갖는 프린트헤드는 덜 효과적이며 따라서 낮은 턴 온 에너지 프린트헤드보다 많은 소산시키기 위한 열을 갖는다. 열을 소산시키기 위한 고정된 능력을 가정했을 때, 높은 열 효율을 갖는 프린트헤드는 낮은 열 효율을 갖는 프린트헤드보다 높은 프린트 속도 또는 프린트 빈도를 가질 수 있다.
히터 레지스터로부터 전력을 제거할 때, 증기 기포는 발사 챔버내에서 붕괴한다. 증기 기포 붕괴의 근처의 프린트헤드내의 구성요소는 발사 간격 사이의 증기 기포 붕괴에 따른 캐비테이션 스트레스에 영향받기 쉽다. 히터 레지스터는 특히 캐비테이션으로부터의 손상에 영향받기 쉽다. 단단하고 얇은 보호 부동태화(passivation) 층은 일반적으로 레지스터위에 가해져 레지스터를 캐비테이션에 따른 스트레스로부터 보호한다. 그러나 부동태화 층은 주어진 크기의 방울을 분사시키는데 필요한 턴 온 에너지를 증가시키는 경향이 있다.
잉크젯 기법에 있어서, 이미지 및 기호 문자를 형성하기 위해 도트 매트릭스 방법을 사용하며, 프린트된 이미지의 색상 및 톤은 이미지의 포개진 사각형 그리드 오버레이로 표현되는 각각의 목표 상 요소("화소"이라 공지됨)로 프린트 매체상으로 놓이는 잉크 방울의 존재 또는 부재에 의해 조절된다. 매체 반사율 연속성(매체상의 기록된 이미지내의 색조 전이)은 잉크 방울의 분량 및 도트 매트릭스 이미징을 사용하는 고유의 분량 효과에 의해 특히 영향받는다. 이러한 분량 효과는 프린트된 이미지에 있어서 윤곽으로서 나타날 수 있으며 원래 이미지는 매끈한 전이를 갖는다. 또한 프린트 시스템은 불규칙한 또는 규칙적인 반사 변동 또는 그레이니스(graininess)를 가져오며 이는 나안으로 도트 개개의 또는 클러스터의 가시적인 인식이다.
프린트 품질을 떨어뜨리는 인지된 분량 효과는 이미지 시스템내의 각 화소 위치에서 밀도 분량을 감소시킴으로써 및 분량 효과의 인간의 인지를 최소화하기 위해 인간의 가시 시스템의 정신-신체적인 특성을 활용하는 기법을 사용함으로써 감소될 수 있다. 조력 없이 인간의 가스 시스템은 잉크 도트가 프린트된 이미지에서 대략 25 미크론 또는 그 이하로 감소될 때까지 개별 잉크 도트를 인지할 수 있음을 추정할 수 있다. 따라서, 도트 매트릭스 프린트 방법의 소망하지 않는 분량은 각각의 방울 크기를 줄이고 높은 해상도로 프린트함으로써 감소되며, 즉 프린트된 이미지상에 작은 도트가 놓인 트루 1200 dpi는 큰 도트의 트루(true) 600 dpi 이미지보다 눈으로 보기에 더 좋으며, 트루 600 dpi는 큰 도트의 300 dpi 등 보다 낫게 한 것이다. 또한, 소망하지 않는 분량 효과는 변하는 생상 밀도(예를 들면, 2개의 청록색 잉크 프린트 카트리지 각각은 잉크의 화학적 조성에 있어서 용제대 안료의 상이한 비율을 가짐)를 갖는 또는 상이한 형태의 화학적 착색제를 갖는 많은 색상을 사용함으로써 감소될 수 있다.
분량 노이즈 효과를 감소시키기 위해, 프린트 품질은 색상에 대해 보다 많은 "레벨"을 가져오는 각 화소에서 동일 색상 또는 색상 공식화의 다중 방울을 사용함으로써 및 분량 노이즈를 감소시킴으로써 향상될 수 있다. 그러한 방법은 "교착 프린트 프로세스"라는 명칭으로 도안 알파 엔 등에 허여된 미국 특허 제 4,967,203 호, "칼라 잉크젯 프린트에 의해 생성된 도트 형성의 균일성 및 일관성을 향상시키기 위한 방법"이라는 명칭으로 트랙크 제프리 엘에 허여된 미국 특허 제 4,999,646 호, 및 "이미지를 향상시키기 위한 잉크 방울 배치"라는 명칭으로 히크맨 마크 에스에게 허여된 미국 특허 제 5,583,550 호에 개시되어 있다(각각은 본 발명의 양수인에게 양도됨).
또한 몇몇 기법으로 프린트된 이미지를 로우 패스 필터링(low pass filtering)함으로써 화상내의 그레인니스를 감소시킬 수 있으며, 상기 기법은 해상도를 감소시키지만 노이즈를 현저하게 감소시킨다. 일 기법은 (3개 부분 용제를 첨가함으로써 원래의 광 밀도의 1/4 만큼) 잉크를 희석하여 단일 화소상에 위치되는 잉크 방울은(예를 들면 600 dpi 해상도) 인접한 화소 영역중 적어도 일부에 분산된다. 각각의 방울은 동일한 양의 착색제를 가지고 있는 반면, 추가적인 용제는 착색제가 넓은 영역에 걸쳐 분산되도록 한다. 상술한 바와 같이, 이러한 것은 인지되는 해상도의 비용에서 가시적인 노이즈를 낮춘다. 또한, 이러한 기법은 프린트된 매체상에 실질적으로 보다 많은 용제를 위치시켜 허용할 수 없는 긴 시간의 건조를 유발하고, 프린트를 위해 보다 많은 잉크를 소비하며, 프린트 속도를 늦춘다.
프린트의 다중 방울 모드에 있어서, 결과적인 도트는 개별 화소내에 위치된 방울의 개수 및 프린트되는 특정 매체(평범한 종이, 광택지, 투명지 등)상에 전달된 후 분산 특성에 대한 잉크의 성분에 따라 크기 또는 색상이 변한다. 매체상에 프린트된 이미지의 반사율 및 색상은 각 목표 화소에서 각 색상 방울의 크기 및 밀도를 조작함으로써 조절된다. 이러한 모드의 분량 효과는 화소 모드당 단일 방울로서 동일 방법으로 감소될 수 있다. 또한 분량 레벨은 프린트헤드내의 노즐로부터 한번에 발사될 수 있는 방울 개수를 증가시킴으로써 및 잉크의 밀도 또는 발사되는 각 방울의 크기를 조절함으로써 동일한 프린트 해상도에서 감소될 수 있어 전체 도트 밀도를 달성할 수 있다. 그러나, 동시에 방울 크기를 감소시키고 프린트 해상도를 증가시키거나, 또는 카트리지의 개수를 증가시키는 것 및 사용되는 잉크의 다양성은 비용이 많이 들어, 이미지 기술 재현을 위해 특별히 설계된 잉크젯 프린터의 오래된 도구는 다중 방울 모드 또는 다중 경로를 사용하여 색상 채도를 향상시킨다.
프린트된 도트의 크기가 조절될 때, 이미지 품질은 도프 배치 정확도 및 해상도에 따르게 된다. 잘못 배치된 도트는 프린트 스워쓰["밴딩(banding)"으로 알려짐]내에 또는 그 사이에 흰색 도트 또는 희색 라인과 나타나는 잘못 마킹된 화소가 남게 된다. 기계적인 오차는 노즐의 프린트헤드 기하학적인 형상은 실제 600dpi 또는 그 이상의 해상도를 달성하기 위하여 감소되는 경우에 구조에서의 임계가 증가하게 된다. 따라서, 제조 비용은 해상도 설계 사양의 증가로 상승하게 된다. 또한, 배가되는 노즐에 의해 일회에 발사되는 드롭의 수가 증가하기 때문에, 최소의 노즐 드롭 용적이 감소하고, 도트 배치 정밀도 요구가 증가하게 된다. 또한 프린트헤드의 열 효율이 낮아지고, 프린트헤드가 고온으로 된다. 고온의 프린트헤드는 잉크 아웃개싱(ink out-gassing), 일정하지 않은 버블 응집으로 인한 산만한 드롭, 잉크 점도 변화로 인한 가변성 드롭 무게를 포함하는 신뢰성 문제가 나타날 수 있다. 또한, 프린트된 도트의 밀도는 멀티 다이 로드 잉크 시스템과 같이 조절될 때, 낮은 다이 로드 잉크는 많은 양의 잉크가 프린트 매체상에 배치되도록 요구되고, 잉크 사용의 성능이 낮아지고, 잉크의 유착 및 끈적거림의 위험이 높아진다. 잉크 사용 성능은 감소와 잉크의 유착 및 끈적거림의 위험은 프린트헤드 배열의 노즐로부터 일회에 발사되는 드롭의 수에 따라 증가한다.
일반적으로 작은 드롭은 더 작은 노즐을 제안한다. 노즐 면적이 더 작게 제조될 때, 노즐은 프린트 카트리지의 제조 공정에서 발생하는 잉크내의 고형의 오염물질에 의해 또는 미립자에 의해 보다 막히기 쉽게 된다. 더구나, 작은 노즐은 전체 드롭 발생기 장치의 크기가 더 작게 제조될 때에 더 얇은 오리피스 플레이트를 요구한다.
전술한 바와 같이, 시각적 역학 범위의 작은 드롭이 감소된 양자화 및 입도를 수반하는 방식으로 작은 드롭이 프린트 매체상에 분출 및 부착되는 잉크젯 프린트헤드 및 프린팅 시스템을 달성하는 것이 요구된다.
잉크젯 프린팅 장치가 제 1 드롭 발생기를 포함할 때, 제 1 신호에 의해 작동되고, 적어도 2개의 결합 노즐 및 각각의 잉크 이젝터를 구비한다. 제 1 드롭 발생기의 적어도 2개의 결합 노즐의 각 노즐은 제 1 드롭 발생기의 각각의 다른 노즐과 함께 제 1 기하학적 패턴으로 정렬된다. 제 2 신호에 의해 작동되는 제 2 드롭 발생기는 적어도 2개의 결합 노즐 및 각각의 잉크 이젝터를 구비한다. 제 2 드롭 발생기의 적어도 2개의 결합 노즐의 각 노즐은 제 2 드롭 발생기의 각각의 다른 노즐과 제 2 기하학적 패턴으로 정렬된다. 제 2 드롭 발생기와 결합된 적어도 하나의 노즐은 제 1 드롭 발생기의 노즐의 제 1 기하학적 패턴의 주변부상에 또는 그 내에 배치된다.
도 1은 본 발명에 결합될 수 있는 잉크젯 장치(커버 패널 계기판은 제거됨)의 부분 절결한 사시도,
도 2는 도 1의 잉크젯 프린트 카트리지 구성요소의 등각 사시도,
도 3은 도 2의 프린트헤드 구성요소의 드롭 발생기 요소의 확대 단면도,
도 4a는 드롭 발생기의 외부 표면 노즐 오리피스를 도시하는 도 2의 프린트 카트리지의 프린트헤드의 등각 단면 사시도,
도 4b는 다수의 드롭 발생기의 외부 표면 노즐 오리피스를 도시하는 도 2의 프린트 카트리지의 프린트헤드의 등각 단면 사시도,
도 4c는 도 4b의 노즐 오리피스 패턴의 나타내는 도면,
도 5는 드롭 발생기 매트릭스 회로의 개략적인 다이어그램,
도 6a는 다수의 노즐 드롭 발생기용 드롭 발생기 매트릭스 회로의 제 1 실시예의 개략적인 다이어그램,
도 6b는 도 6a의 잉크 이젝터 패턴 매트릭스의 물리적인 실현을 나타내는 도면,
도 7a는 다수의 노즐 드롭 발생기에 대한 드롭 발생기 매트릭스 회로의 제 2 실시예의 개략적인 다이어그램,
도 7b는 도 7a의 개략적인 다이어그램과 양립할 수 있는 잉크 이젝터 패턴의 물리적인 실현을 나타내는 도면,
도 7c는 도 7a의 드롭 발생기 회로의 다른 실시예의 개략적인 다이어그램.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
109 : 캐리지 214 : 프린트 헤드
303 : 반도체 기재 307 : 지지 층
309 : 잉크 이젝터 311 : 오리피스 플레이트
327 : 트렌치 325 : 드롭 발생기
잉크 도트의 개선된 비쥬얼 다이나믹 범위 및 감소된 입도 및 양자화를 갖는 프린터는 제어가능한 패턴에서 및 패턴에서 선택가능한 다수의 도트와 함께 매체상에 잉크 도트를 퇴적하도록 요구된다. 본 발명에서 사용하는 프린터는 프린팅의 희생 속도 없이 이러한 이점을 얻는다.
예시적인 잉크젯 프린터(101)는 도 1에 기본적인 형태로 도시되어 있다. 프린터 하우징(103)은 입력 프린트 매체(107)가 종래기술에 공지된 기술 장치에 의해 운반되는 플래튼(platen)을 포함한다. 캐리지(109)는 한 세트의 개별적인 프린트 카트리지, 예를 들면 도면부호(111), 즉, 남색 잉크를 갖는 것, 자홍색 잉크를 갖는 것, 황색 잉크를 갖는 것 및 검정색 잉크를 갖는 것을 보유한다. 다른 실시예에서는 적어도 하나의 작은 용적 및 온보드(on-board)의 잉크 챔버를 갖는 반영구적인 프린트헤드 장치를 구비할 수 있으며, 이러한 잉크 챔버는 프린트 카트리지내에 이용가능한 2개의 또는 그 이상의 칼라 잉크와 각각의 칼라로 표시하기 위한 잉크 분사 노즐을 갖는 유체적으로 결합된 편축의 잉크 저장소 또는 프린트 카트리지로부터 산발적으로 보충된다. 본 발명은 소정의 변형예의 잉크젯 카트리지에 대해 이용가능하다. 카트리지(109)는 전형적으로 슬라이드 바(113)상에 장착되고, 캐리지(109)는 프린트 매체(107)를 가로질러 후방 및 전방으로 스캐닝될 수 있다. 스캔 축("X")은 화살표(115)로 도시되어 있다. 캐리지(109)가 스캐닝될 때, 잉크 드롭은 소정의 프린트 스워쓰 패턴으로 한 세트의 프린트 카트리지로부터 매체(107)상으로 선택적으로 분사되고, 도트 매트릭스 조정을 이용하는 이미지 또는 문자 숫자식 캐릭터를 형성한다. 일반적으로, 도트 매트릭스 조정은 외부 컴퓨터(도시하지 않음)에 의해 결정되고, 명령은 통상적으로 프린트(101)내에 마이크로프로세서계의 전자 콘트롤러(도시하지 않음)에 전달된다. 잉크 드롭 궤도 축("Z")은 화살표(117)에 의해 도시되어 있다. 프린트의 스워쓰가 종료될 때, 매체(107)는 그 다음 스워쓰의 프린팅을 위한 준비로 화살표(119)에 의해 도시된 프린트 매체 축("Y")을 따라서 적합한 거리로 이동된다.
예시적인 열 잉크젯 카트리지(111)이 도 2에 도시되어 있다. 카트리지 하우징 또는 셀(212)은 잉크의 내부 저장소(도시하지 않음)를 포함한다. 카트리지(210)는 오리피스 플레이트(216)를 갖는 프린트헤드(214)를 구비하고, 프린트헤드는 각각의 잉크 이젝터를 이끄는 아래에 있는 발사 챔버 및 구조체와 결합하여 구성된 다수의 소형의 노즐과, 프린터(101)에 결합하기 위한 전기 콘택트를 구비한다. 관련된 세트의 노즐, 결합된 관련 세트의 발사 챔버 및 결합된 관련 세트의 잉크 이젝터는 "드롭 발생기"의 프린트헤드 배열을 형성하고, 그것의 각각은 하나 또는 그 이상의 노즐, 발사 챔버 및 잉크 이젝터와 같은 히터 레지스터를 사용한다. 이것은 드롭 발생기에서 취한 것으로 도 3의 상세한 단면도에 도시되어 있다.
드롭 발생기 및 프린트헤드(214)의 결합된 잉크 이송 채널은 도 3에 단면도로 도시되어 있다. 프린트헤드에 대한 단단한 베이스를 제공하는 반도체 기재(303)를 구비하고, 이것은 프린트헤드의 두께의 주요부를 형성한다. 이 기재는 지지 층(307)으로 코팅된 상부 표면(305)을 구비하고 그 위에 얇은 막 히터 레지스터 잉크 이젝터(309)가 위치한다. 지지 층(307)은 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 니트라이드, 실리콘 카바이드, 탄탈, 폴리실리콘 유리와 같이 전기적인 절연 재료 또는 프린트헤드의 기재(303)보다 상이한 에칭 감도를 갖는 다른 기능적으로 동등한 재료로 형성된다. 오리피스 플레이트(315)는 지지 층의 꼭대기에 정합하여 위치한 하부 표면(313)과, 프린트헤드의 최상측 표면을 형성하고 잉크가 그 위에 부착될 프린트 매체를 향하는 외부 표면(315)을 구비한다.
히터 레지스터(309)의 중심점은 발사 챔버의 구성요소가 정렬되는 정상 축을 규정한다. 도 3에 있어서, 오리피스 플레이트(311)는 적어도 2개의 발사 챔버를 규정하고, 각각 그들 자신의 잉크 이젝터(히터 레지스터) 및 노즐을 갖는다. 잉크 이젝터가 명령에 의해 드롭을 동시에 분출하도록 조정할 때, 그들은 드롭 발생기를 형성한다. 도시된 드롭 발생기(325)의 하나의 발사 챔버(317)를 고려하면, 잉크 발사 챔버(317)는 하나의 잉크 이젝터(309) 축상에 정렬된다. 다른 노즐 단면 설계가 본 발명에서 만족하게 실시될 것이지만, 발사 챔버(317)는 외부 표면에서 작은 노즐 오리피스(320)보다 낮은 표면(313)에서 더 큰 베이스 주변부(319)를 갖는다. 지지 층(307)은 발사 챔버(317)에 제공된 몇몇의 잉크 공급 비아스(ink supply vias)(321, 323)를 구비한다. 이러한 비아스(321, 323)는 발사 챔버의 하측 주변부(319)에 의해 둘러싸여 있어, 잉크 공급부는 제한된 양이 비아스를 통하여 후방으로 및 기재의 상부 표면 아래로 흐르는 것을 제외하고는 발사 챔버에 의해서 배타적으로 사용되고, 또한 발사 챔버내에 발생되는 소정의 압력은 잉크 흐름을 다른 챔버에 발생시키지 않을 것이다. 이것은 인접한 발사 챔버에 상당히 영향을 미치는 것으로부터 블로우백(blowback)을 방지하고, 히터 레지스터(309)에 의해 제공되는 에너지를 통해 발생되는 구축력이 있는 힘을 상당히 감소시킬 수 있는 압력 누출을 방지한다. 발사 챔버당 단일 비아보다 크게 사용하는 것은 과다한 잉크 흐름 경로를 제공하여 잉크내에 단일 오염물질 입자에 의한 잉크 결핍을 방지한다. 바람직한 실시예에 있어서, 지지 층(307)의 상부 표면은 오리피스 플레이트(311)가 부착되기 전에 및 테이퍼진 트렌치(327)가 아래에 설명하는 바와 같이 기재(303)내에 에칭(etched)되기 전에 비아스(321, 323)를 형성하도록 패턴화되고 에칭된다. 또한 제 2 발사 챔버(329)는 도 3에 도시되어 있고, 아래에 설명하는 바와 같이 잉크 이젝터(309)에 전기적으로 연결된 그의 결합 잉크 이젝터를 구비함으로써, 2개의 잉크 비말의 좌표식 분사는 드롭 발생기(325)가 작동할 때 발생할 것이다.
바람직한 실시예에 있어서, 기재(303)는 단부도에서 도시된 테이퍼진 잉크 이송 트렌치(327)를 사용하고, 테이퍼진 잉크 이송 트렌치는 잉크를 잉크 저장소로부터 수용하도록 기재의 하부 표면에서 가장 넓고, 그것은 드롭 발생기(325)의 양쪽 발사 챔버의 잉크 비아스의 영역보다 큰 폭에 대해서 지지 층(307)을 향하여 좁아진다. 트렌치(327)의 단면적은 단일 드롭 발생기와 결합된 잉크 비아스의 단면적보다 여러배 더 크기 때문에, 다수의 드롭 발생기는 트렌치내에 상당한 잉크 유동 저항 없이 공급될 수도 있다.
오리피스 플레이트(311)는 기재(303) 위에 놓이고 또 그것에 고정되며, 지지 층(307)의 상부 표면상에 놓이는 것이 바람직하다. 도 3의 프린트헤드 실시예에 있어서, 오리피스 플레이트(311)는 스핀 온(spin-on) 또는 적층된 중합체를 사용하는 형태가 바람직하다. 중합체는 약 10 내지 30 ㎛의 두께로 적용된다. 임의의 적절한 포토 이미지 중합체 필름은, 예를 들면 폴리아미드, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에틸렌-테레프탈레이트 또는 그의 혼합물이 사용될 수도 있다. 변형예로서, 오리피스는 통상의 전자부착 기술에 의해 제조된 골드 플레이트형(gold-plated) 니켈 부재로 형성될 수도 있다. 트렌치(327)는 기재(303)의 하부 측면으로부터 지지 층(307)의 상부 표면(305)으로 이방성 에칭 공정에 의해 에칭되는 것이 바람직하다.
카트리지 하우징(212)의 저장소내에 저장된 유체 잉크는 프린트헤드 기재(303)내에 발생된 각각의 트렌치(327)를 통하여 모세관력에 의해 흐른다. 잉크를 한 세트의 드롭 발생기 및 다수의 트렌치로 제공하도록 배향된 트레치는 추가된 세트의 드롭 발생기를 이송시키게 될 것이다. 바람직한 실시예에서, 각각의 트렌치는 잉크 저장 저장소와 연결합도록 연장된다. 기재(303)는 카트리지 하우징 표면에 부착되고, 표면은 트렌치(327)의 하부 경계를 규정한다.
노즐 구성과 배향은 비말 크기, 속도, Z축에서 잉크 비말의 잉크의 궤도를 제어하는 설계 인자이다. 통상의 드롭 발생기의 구성은 하나의 오리피스를 갖고, 화소 당 단일 드롭이나 또는 화소 프린트 모드 당 멀티 드롭으로 발사된다. 단일 드롭 모드에서, 하나의 잉크 드롭은 각각의 프린트 카트리지로부터 프린트 매체(107)상의 각각의 타겟 화소를 향하여 각 노즐에서 선택적으로 분사된다(즉, 타겟 화소는 특정 칼라 휴를 달성하도록 캐리지의 연속적인 스캔에서 노즐로부터의 하나의 황색 드롭 및 다른 노즐로부터의 2개의 남색 드롭을 얻으므로 특정 칼라의 색조를 달성한다). 멀티 드롭 모드에서, 채도 및 해상도를 개선하기 위하여, 2개의 연속적인 황색 비말 및 4개의 연속적인 남색 비말이 캐리지의 하나의 경로상에 수행될 특정 색조를 위해 사용될 수 있을 것이다. (이러한 설명에 대해서, 하나의 타겟 화소는 잉크젯 프린트헤드가 인접한 프린트 매체를 가로질러 스캐닝될 때 횡단하고, 당업자에게 공지되어 있는 발사의 물리적인 것, 비말 시간, 궤도, 노즐 구조 등의 고려에서 얻어지는 화소를 의미하고, 즉 통상의 프린트헤드에서 특정 드롭 발생기가 조준하는 화소이다. 그러나, 본 발명은 현재의 횡단된 화소보다 다른, 즉, 추가의 타겟 화소보다 다른 화소내의 도트를 형성할 수도 있다.) 프린트 매체상의 도트를 초래하는 것은 동일한 프린트 카트리지상의 동일한 및 다른 노즐로부터의 도트와 같이 대략 동일한 크기 및 칼라이다. 드롭 발생기는 잉크를 분사하기 위한 다수의 노즐을 포함하는 것이 본 발명의 특징이다.
프린트헤드의 부분은 도 4a의 등각 단면도에 도시되어 있다. 오리피스 플레이트(311)의 외부 표면에서 보이는 것은 4개의 노즐 오리피스(320, 401, 403, 405)이고, 4개의 노즐 오리피스는 바람직한 실시예에서 사용될 수 있는 개별적인 드롭 발생기의 외부 형상을 나타낸 것이다. 오리피스는 지지 층(307)상에 배치된 하나 또는 그 이상의 히터 레지스터의 형태로 결합된 잉크 이젝터를 각각 구비한다(전술한 바와 같이 그러나 도 4a에서는 도시하지 않음). 노즐과 잉크 이젝터는 소정의 기하학적 패턴으로 각기 정렬된다. 드롭 발생기 당 4개의 노즐의 바람직한 실시예에 있어서, 소정의 기하학적 패턴은 평행사변형이다.
실제로, 다수의 드롭 이젝터는 적당한 크기의 프린트 스워쓰 폭을 제공하기 위하여 프린트헤드내에 집단으로 되어 있어, 텍스트 또는 이미지의 스워쓰가 프린트 매체를 가로질러 프린트 카트리지의 하나의 경로내에서 프린트 매체상에 부착될 수 있다. 물론, 프린트헤드는 충분한 크기가 되도록 구성되고, 잉크의 완료 페이지가 프린트헤드의 상호간의 스캔 없이 매체상에 부착될 수도 있다. 본 발명의 프린트헤드가 가득 찬 페이지 넓이 크기에 대한 크기로 확장될 수도 있고, 바람직한 실시예에서는 상호간에 매체를 가로지르는 보다 작은(1.25cm) 프린트헤드를 사용한다. 오리피스 플레이트(311)의 외부 표면에서 4개의 노즐 오리피스를 갖는 다수의 드롭 이젝터의 바람직한 장치는 오리피스 플레이트(311)의 외부 표면에서의 4개의 노즐 오리피스가 도 4b에 도시되어 있다. 드롭 발생기에 인접하는 노즐 오리피스의 중첩이 본 발명에서 보다 명백해질 것이고, 이러한 장치는 매체상에 소망하는 잉크 도트 분배를 제공한다. 이점적으로, 잉크 도트는 화소 사이에 중첩되게 배치됨으로써, 밴딩 인공물, 무아레 패턴(Moire patterns) 및 다른 프린팅 에러가 위장되거나 방지된다. 이러한 배치는 프린팅의 단일 경로 모드에서 사용될 때 특히 이점적이다.
인접한 드롭 발생기의 노즐 오리피스는 오리피스 플레이트상에 중첩 위치를 갖는 것이 본 발명의 특징이다. 물론, 중첩 패턴은 각각의 노즐의 대응하는 발사 챔버 및 잉크 이젝터를 위해 유지된다. 바람직한 실시예에 있어서, 하나의 드롭 발생기의 노즐은 소정의 기하학적 패턴으로 정렬된다. 이러한 패턴은 도 4c에 도시된 노즐 오리피스 패턴으로 도시되어 있다. 용이하게 이해하기 위하여 점선은 각 드롭 발생기의 4개의 노즐 오리피스(도 4b의 프린트헤드의 세부사항이 명확성을 위해 생략됨)와 결합되고, 각 드롭 발생기 세트는 드롭 발생기 장치(410), 장치(412), 장치(414) 및 장치(416)로 확인된다. 인접한 드롭 발생기[장치(412)]의 적어도 하나의 노즐 오리피스, 예컨대 오리피스(412)는 드롭 발생기 장치(410)의 노즐 오리피스(320, 410, 403, 405)의 주변부상에 또는 그 안에 배치된다.
전술한 바와 같이, 잉크 이젝터(히터 레지스터)는 노즐 오리피스의 위치를 추적한다. 노즐 오리피스를 밀접히 배치시키는 것은 잉크 이젝터 및 그들에 대해 만들어져야 할 전기 접속부 설계의 문제점이 함께 나타난다. 전형적으로 이러한 전기 상호접속부는 콘택트 패드에 대해, 그곳에서부터 프린터내의 인터페이스 회로에 대해 프린트헤드상의 잉크 이젝터와 전기적으로 접속하는 콘덕터를 금속화시키는 얇은 막이다. 일반적으로 "통합된 구동 헤드(integrated drive head)" 또는 IDH로 공지된 기술은 프린터와 그의 결합된 프린트 카트리지 사이의 전기적인 상호접속부를 감소시키도록 사용된다. IDH 멀티플렉싱의 예시는 "플린터에 감소된 상호접속부를 갖는 프린트헤드(printhead with reduced interconnections to a printer)"라는 명칭의 미국 특허 제 5,541,629 호에서 알 수도 있다. IDH 설계에 있어서, 잉크 이젝터(히터 레지스터)는 프리머티브(primitives)과 같이 공지된 그룹으로 정렬된다. 각각의 프리머티브은 그것의 전원 장치 상호접속부("프리머티브 시렉트") 및 복귀 상호접속부("프리머티브 복귀" 또는 "프리머티브 공동")를 구비한다. 이러한 어드레스 라인은 모든 프리머티브 사이에 나누어진다. 이러한 접근은 열이 프리머티브의 수이고 또한 칼럼이 프리머티브 당 레지스터의 수가 되는 매트릭스로서 인지될 수 있다. 각각의 잉크 이젝터에 전력을 가하는 것은 각각의 레지스터와 함께 직렬로 연결된 스위치로서 작동하는 MOSFET와 같이 프리머티브 시렉트 및 트랜지스터에 의해 제어된다. 하나 또는 그 이상의 프리머티브 시렉트(PS1, PS2 등)를 가로지르는 전압을 적용하는 것에 의해, 프리머티브가 복귀하고, 선택된 트랜지스터의 결합된 게이트를 작동시키고, 다수의 독립적으로 어드레스된 잉크 이젝터가 동시에 발사될 수도 있다.
도 5는 프린트헤드상에 전형적인 잉크 이젝터 IDH 매트릭스 회로를 도시하는 전기의 개략도이다. 이러한 구성은 잉크 이젝터의 선택이 프린터의 전자 콘트롤러로부터의 프린트 명령에 응답하여 발사하도록 한다. 매트릭스는 본 명세서에 열 및 칼럼이란 용어로 설명되는 한편, 이러한 용어는 매트릭스내의 잉크 이젝터의 장치상에 또는 프린트헤드상에 물리적인 제한으로서 해석되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 잉크 이젝터는 노즐 오리피스와 대응하게 정렬되고, 프린터에 의해 프린트헤드로 배향된 프린트 명령내에 신호가 전기 매트릭스내에서 판정될 수 있다. 각각의 잉크 이젝터[예컨대, 레지스터(501)]는 어드레스상호접속부(509)에 의해 제어되는 스위칭 장치[예컨대, 트랜지스터(503)]에 의해 전압이 가해진다. 전력은 프리머티브 시렉트[PS(n)] 납(505)을 경유하여 제공되고, 프리머티브 코먼(primitive common)[PS(n)] 납(507)을 통하여 복귀된다. 각각의 스위칭 장치[예컨대, 도면부호(503)]는 프리머티브 시렉트(505)와 프리머티브 코먼(507) 사이에 각각의 히터 레지스터[예컨대, 도면부호(501)]와 직렬로 연결된다. 어드레스 상호접속부(509)[예컨대, 어드레스(A3)}는 프린터(101)내에 전자 콘트롤러에 의해 명령될 때 전도 상태와 비전도 상태 사이의 장치를 스위칭하기 위하여 스위칭 장치[예컨대, 도면부호(503)]의 제어 포트에 연결된다. 전도 상태에 있어서, 스위치 장치(503)는 히터 레지스터(501)를 통하여 언색 시렉트 납(505)으로부터 프리머티브 코몬 납9509)으로 회로를 종료함으로써, 프리머티브 시렉트(PS1)가 전력의 공급원에 결합될 때 히터 레지스터에 전력을 가하게 된다.
매트릭스내에 잉크 이젝터의 각 열은 프리머티브으로 간주되고, 도 5에 도시된 도면부호(511)의 히터 레지스터의 열을 위하여 결합된 프리머티브 시렉트 납(505), 예컨대 도면부호(PS1)에 전력을 가하는 것에 의해 발사하기 위하여 선택적으로 준비될 수도 있다. 본 명세서에는 단지 3개의 히터 레지스터만 도시되어 있지만, 소정의 히터 레지스터의 수가 프리머티브내에 구비될 수 있고, 설계자의 대상물 및 다른 프린터 및 프린트헤드 강제에 의해 가해지는 한계와 일관된다. 한편, 프리머티브의 수는 설계자의 설계 선택이다. 프리머티브의 히터 레지스터를 위해 균일한 에너지를 제공하기 위하여, 일회에 전압이 가해되는 프리머티브 당 직렬의 스위치 장치만이 바람직하다. 그러나, 소정의 프리머티브 시렉트의 수는 동시에 가능하게 될 수도 있다. 따라서, 도면부호(PS1 또는 PS2)와 같이 각각의 가능한 프리머티브 시렉트는 양쪽 동력 및 잉크 이젝터에 대한 가능한 신호중 하나를 전달한다. 매트릭스 신호에 대한 하나의 다른 가능한 신호는 도면부호(A1, A2 등)과 같이 각각의 제어 상호접속부(509)에 의해 제공되는 어드레스 신호이고, 그것의 하나만이 일회에 바람직하게 작동한다. 각각의 어드레스 상호접속부(509)는 매트릭스 칼럼내에 스위치 장치의 모두에 결합됨으로써, 상호접속부가 스위치 장치상에 복귀하는 전압 레벨에서 상호접속부가 가능하게 되거나 또는 "작동"될 때 칼럼내의 모든 이러한 스위치 장치는 전도된다. 히터 레지스터용 프리머티브 시렉트 및 어드레스 상호접속부는 동시에 모두 작동하고, 레지스터는 전기적으로 전압이 가해지고, 신속히 가열되며, 결합된 잉크 발사 챔버내에 잉크를 기화시킨다.
관찰을 용이하게 하기 위하여, 도 5의 개략도의 것과 유사한 하나의 프리머티브만이 도 6a에 도시되어 있다. 도 6a의 실시에 있어서, 히터 레지스터에 전력을 가하는 것은 스위칭 장치에 의해 제어된다. 다수의 노줄 드롭 발생기 도구는 드롭 발생기의 다수의 노즐과 결합되는 히터 레지스터에 동시에 전압을 가하는 히터 레지스터 구성을 사용한다. 따라서, 도면부호(PS1) 프리머티브는 액티브(active)될 때, 스위치 장치(601)는 어드레스 라인(A3)에 의해 스위칭되고, 콘덕터(602)를 경유하여 히터 레지스터(603, 605, 607, 609)로 전기 전류를 통과시키고, 히터 레지스터는 병렬의 장치[레지스터 셀(611)과 같은 점선으로 아우트라인됨]에 연결된다. 프리머티브 복귀 콘덕터(613)는 프리머티브내의 히터 레지스터 셀뿐만 아니라 셀(611)내의 히터 레지스터에 공동이다.
도 6a의 히터 레지스터의 장치의 하나의 물리적인 도구는 도 6b의 히터 레지스터 셀(611)의 병렬 장치의 다이어그램에 도시되어 있다. 직렬로 연결된 및 병렬-직렬로 연결된 레지스터는 드롭 이젝터 설계 파라미터가 요구될 경우에 사용될 것으로 기대된다. 바람직한 실시예에 있어서, 얇은 막 히터 레지스터는 기재의 절연 지지 층상에 통상의 부착 처리를 사용하여 제공된다(도 3에 도시한 바와 같음). TaAl 얇은 막 레지스터(603', 605', 607', 609')는 하나의 베이스에 대한 하나상에 대응하는 노즐의 등각의 장치에 대응하는 대체로 2차원의 기하학적인 장치(실시예에 도시된 평행사변형)내에 정렬된다. 콘덕터(602)는 기재 절연 층상에 통상적으로 부착되는 얇은 막 금속 콘덕터(602')(알루미늄과 같음)로 실현되고, 전기적인 접속부를 얇은 막 레지스터의 각각에 만든다. 또한, 프리머티브 복귀 콘덕터(613)는 기재의 절연 지지 층상에 부착된 얇은 막 금속 콘덕터(613')로 실현되고, 전기 접속부를 금속 층(602')의 접속부에 대향하는 얇은 막 히터 레지스터의 각각에 만든다. 이러한 방식으로, 병렬의 전기 접속부는 히터 레지스터 셀(611)에 대응하는 잉크 이젝터의 4개의 히터 레지스터로 달성된다. 전기 전압이 병렬의 히터 레지스터를 가로질러 가해질 때, 전기 전류는 동시에 각각의 레지스터를 통하여 흐르고, 레지스터를 신속히 가열하고, 각각의 레지스터와 결합된 발사 챔버내에 보유된 잉크를 기화시킨다.
바람직한 제 2 실시예가 도 7a에 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 각각의 스위치 장치는 레지스터 셀(711)내에 8개의 기본 히터 레지스터에 전압을 가하고, 각각 4개의 노즐을 갖는 2개의 드롭 발생기에 대응한다. 각각의 기본 레지스터는 하나의 발사 챔버 및 노즐을 위하여 잉크 이젝터를 형성하는 2개의 레지스터의 병렬 결합으로 구성된다. 2개의 기본 레지스터는 직렬로 연결되고, 4개의 직렬로 연결된 레지스터는 병렬로 연결된다. 특히, 레지스터 셀(711)은 병렬 레지스터(708a, 708b)와 직렬로 연결된 병렬 레지스터(707a, 707b)로 구성된다. 유사한 병렬-직렬 접속부는 레지스터(710a, 710b)와 직렬로 되어 있는 레지스터(709a, 709b)를 구비한다. 레지스터(707a 내지 710b)는 바람직한 실시예에서 하나의 드롭 발생기의 잉크 이젝터를 포함한다. 셀(711)의 나머지는 도 7a에 도시된 바와 같이 레지스터(703a, 703b, 704a, 704b, 705a, 705b, 706a, 706b)의 유사한 병렬-직렬-병렬 접속부를 사용하는 제 2 드롭 발생기를 구비한다. 프리머티브(PS1)이 작동되고(전기 전력이 가해짐), 스위치 장치(701)가 어드레스 라인(A3)에 의해 복귀될 때, 전압은 콘덕터 입력(702)을 가로질러 레지스터 셀(711) 및 프리머티브 리턴(713)으로 가해진다. 그러나, 도 7a의 실시예에서는 2개의 스위치 원형 리턴, 예를 들면 리턴(715) 및 리턴(717)으로 나누어진다. 프리머티브 리턴(713)에 대한 접속부는 스위치 장치(719, 721)에 의해 제어된다(MOSFET 장치로 실시하는 것이 바람직함). 그 다음, 프리머티브 리턴 스위치 장치(721)는 프리머티브 리턴 작동 신호(E4)에 의해 복귀될 때, 히터 레지스터(707a-710b)는 전술한 상태에서 전압만 가해지게 된다. 바람직한 실시예에서, 프리머티브 리턴 작동 신호(E1-E4)는 프린터에 의해 수용된 통상의 프린트 명령으로부터 어드레스 신호(A1-A3)를 발생하는 프린터(101)내에 동일한 전자 콘트롤러에 의해 제어된다. 한편, 프리머티브(PS1)이 작동되고, 스위치 장치(701)가 어드레스 라인(A3)에 의해 가해진 작동 신호에 의해 켜지고, 스위치 장치(719)가 프리머티브 리턴 작동 신호(E3)에 의해 켜질 때, 병렬 히터 레지스터(703a 내지 706b), 다른 드롭 발생기 분배 셀(711)의 잉크 이젝터는 전압이 가해진다. 그러나, 도면부호(723a, 723b, 724a, 724b, 725a, 725b, 726a, 726b)를 참조하면, 제 3 드롭 발생기의 병렬-직렬-병렬 잉크 이젝터는 리턴(715)과 연결되고, 프리머티브 리턴 스위치(719)의 스위칭 성능을 분배한다. 그러나, 히터 레지스터(723a 내지 726b)가 어드레스 라인(A2)에 의해 작동되기 때문에, 그것들은 전압이 가해지도록 요구되지 않는다. 이러한 어드레스 스위치 장치의 다른 분배 및 프리머티브 리턴 스위치 장치는 (6개로 도시된 것보다 많은) 다수의 드롭 발생기를 가로질러 (도 7a에 도시된 것보다 많은) 다수의 프리머티브으로 운반되도록 기대된다. 또한, 발사 챔버 당 레지스터의 수, 드롭 발생기 당 노즐(및 발사 챔버)의 수, 직렬/병렬 접속부는 설계자의 요구에 따라 변경될 수도 있다. 더욱이, 설계자는 어드레스(A1)에 의해 작동되는 셀의 히터 레지스터와 어드레스[A(n)]에 의해 작동되는 셀의 히터 레지스터 사이에 프리머티브 리턴 스위치 장치를 분배하도록 결정될 수도 있다. 즉, 히터 레지스터(707a 내지 710b) 및 히터 레지스터(727a 내지 730b)는 동일한 프리머티브 리턴 스위치 장치[예컨대, 스위치 장치(721)]를 분배하도록 정렬될 수도 있다.
도 7a의 개략도에 대응하는 기재의 절연 지지 층상의 히터 레지스터의 레이아웃은 도 7b에 도시되어 있다. 본 발명의 제 2 실시예에 있어서, 얇은 막 히터 레지스터는 기재의 절연 지지 층상에 통상의 부착 공정을 사용하는 탄탈-알루미늄으로 제조된다. 다수의 히터 레지스터가 도시되어 있고, 그것의 개략적인 형상과 동일하게 된다. 얇은 막 레지스터(703a', 703b', 704a', 704b', 705a', 705b', 706a', 706b')와 도면부호(707a' 내지 710b', 723a' 내지 726b', 727a' 내지 730b')(단일 드롭 발생기의 잉크 이젝터에 대응하는 각각의 그룹)는 도 4b에 도시된 것과 같이 대응하는 노즐의 등일한 장치에 대응하는 대체로 2차원의 기하학적인 장치(도시된 실시예에서 평행사변형)내에 각각 정렬된다. 전기 콘덕터(702, 731)는 얇은 막 알루미늄 콘덕터(702', 731')이 통상적으로 기재 절연 지지 층상에 부착될 때 바람직한 실시예에서 실현된다. 콘덕터(702')는 하나의 잉크 이젝터의 레지스터 셀(711)내에 얇은 막 히터 레지스터의 각각에 전기적으로 연결된다. 콘덕터(731')는 다른 드롭 발생기의 다른 레지스터 셀의 다른 셀의 얇은 막 히터 레지스터에 전기적으로 연결한다. 또한 분할 프리머티브 리턴(717, 715)은 기재의 절연 지지 층상에 부착된 얇은 막 금속 콘덕터(717', 715')로 실현된다. 분할 프리머티브 리턴 콘덕터(717')는 금속 층(702')의 접속부에 전기적으로 대향하는 점에서 얇은 막 히터 레지스터(707a' 내지 710b')의 병렬-직렬-병렬 적속부에 전기적인 접속부를 만든다. 분할 프리머티브 리턴 콘덕터(715')는 전기 접속부를 레지스터 셀(711)의 얇은 막 히터 레지스터(703a' 내지 706b')의 병렬-직렬-병렬 접속부와, 인접하는 레지스터 셀의 병렬-직렬-병렬 히터 레지스터(723a' 내지 726b')에 전기적인 접속부를 만든다. 3개의 어드레스 레지스터 셀만 도시되어 있지만, 추가의 어드레스 라인, 스위치 및 레지스터 셀이 프린트헤드 실시를 위한 필수품으로 간주되는 것으로 추가될 수도 있다. 예를 들면, 도 4b는 도 7b의 히터 레지스터 및 콘덕터 장치상에 결합 및 연장되는 하나의 추가의 잉크 이젝터 노즐 구조를 도시한 것이다.
다른 전기 접속부가 도 7c의 개략적인 다이어그램에 도시되어 있다. 이러한 장치에서, 각각의 드롭 발생기의 히터 레지스터의 병렬-직렬 접속부중 하나는 스위치 장치(733)에 의해 프리머티브 리턴(713)에 연결되는 한편, 각각의 드롭 발생기의 히터 레지스터의 다른 병렬-직렬 접속부는 스위치 장치(735)에 의해 프리머티브 리턴(713)에 연결된다. 분할 프리머티브 리턴 작동 신호(E4, E5)는 스위치 장치(733, 735)의 제어 포트에 결합됨으로써, 각각의 드롭 발생기의 노즐중 1/2는 리턴 작동 신호중 하나가 가능하게 될 때 전압이 가해지도록 허용된다. 이러한 장치에 의해 제공되는 이점은 도 7b에 대해 복귀하는 것에 의해 이해될 수 있다.
프린터(X)내에 프린트 카트리지 스캔의 방향은 도 7b에 도시되어 있다. 드롭 발생기중 하나가 작동[예를 들면, 드롭 발생기가 히터 레지스터(703a', 703b', 704a', 704b', 705a', 705b', 706a', 706b')를 사용함]될 때, 잉크의 4개의 비말이 이러한 히터 레지스터와 결합하는 4개의 노즐로부터 분출된다.4개의 잉크 도트는 표준 화소보다 큰 면적으로 매체상에 배치된다. 한편, 제 2 드롭 발생기[예컨대, 히터 레지스터를 사용하는 드롭 발생기(723a', 723b', 724a', 724b', 725a', 725b', 726a', 726b')]는 4개의 노즐로부터 4개의 잉크 비말을 분출하고, 4개의 많은 잉크 도트가 매체상에 배치된다. 이러한 소정의 4개의 추가의 잉크 도트가 도면부호(703a'-706b')의 히터 레지스터 드롭 발생기에 의해 부착된 소정의 잉크 도트 사이에 배치되는 것이 본 발명의 특징이다. 그 다음, 프린트 카트리지는 추가의 비말 분출을 위하여 X 방향으로 나아가게 된다. 다음에, 소정의 드롭 발생기로부터 프린트된(불연속적인) 화소는 다른 드롭 발생기의 프린트된(불연속적인) 화소와 서로 얽히게 된다는 것을 알 수 있다. 이러한 예시에서, 소정의 드롭 발생기의 각각의 불연속적인 화소는 4개의 잉크 도트를 갖는다.
소정의 경우에, 불연속적인 화소내에 부착된 4개의 잉크 도트보다 적게 갖는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 예를 들면 임의의 색조 또는 채도 레벨이 필요할 때 칼라 프린팅에서 상승할 수 있고, 화소 당 적은 잉크 도트가 응답을 제공할 것이다. (프린트 카트리지가 일 방향으로 스캐닝될 때 가변성 수의 잉크 도트가 선택되고 배치된다는 것이 이점이다 - 화소내의 변경된 수의 도트를 배치하기 위한 다수의 통로는 프린팅 비율을 상당히 느리게 한다).
본 발명은 드롭 발생기의 소정의 잉크 이젝터의 독립적인 제어를 제공하는 분할 프리머티브 리턴을 갖는 실시예에서 사용될 경우(도 7c에 도시된 바와 같이)에, 드롭 발생기에 의해 부착될 잉크 도트의 수보다 적인 잉크 도트가 부착될 수 있다. 따라서, 스위치 장치(733)가 전도할 때 스위치 장치(735)는 전도하지 않으며, 프리머티브(PS1)이 전압이 가해지고 스위치 장치(701)가 전도하게 될 때, 히터 레지스터(705a', 705b', 706a', 706b')[와 도면부호(709a', 709b', 710a', 710b')]는 전압이 가해진다. 히터 레지스터(703a', 703b', 704a', 704b')[와 도면부호(707a', 707b', 708a', 708b')]는 전압이 가해지지 않는다. 그 결과 드롭 발생기 당 잉크 이젝터의 수의 1/2이 잉크 비말을 분출할 수 있게 된다. 각각의 드롭 발생기의 더 높은 정밀한 제어가 드롭 발생기에 연결된 도 7a의 것과 같은 많은 프리머티브 리턴 스위치 장치를 갖는 것에 의해 실현될 수 있다.
따라서, 하나의 드롭 발생기의 노즐 패턴이 다른 드롭 발생기의 노즐 패턴과 중첩하고 또한 동시 분출 노즐의 수가 가변가능하게 선택될 수 있는 좌표식 잉크 분출 노즐의 장치를 사용하는 프린터는, 감소된 양자화 및 입도를 동시에 갖는 개선된 시각적 역학 범위를 실현할 것이다.

Claims (10)

  1. 잉크젯 프린팅 장치에 있어서,
    제 1 신호(A3, E4, PS1)에 의해 작동되는 제 1 드롭 발생기로서, 상기 제 1 드롭 발생기는 적어도 2개의 결합 노즐(320, 401, 403, 405) 및 각각의 잉크 이젝터, 도면부호(707a, 706b, 708a, 708b, 710a, 710b)를 구비하고, 상기 제 1 드롭 발생기의 적어도 2개의 결합 노즐의 각 노즐은 상기 제 1 드롭 발생기의 각각의 다른 노즐과 함께 제 1 기하학적 패턴(410)으로 정렬되는, 상기 제 1 드롭 발생기와;
    제 2 신호(A3, E4, PS1)에 의해 작동되는 제 2 드롭 발생기로서, 상기 제 2 드롭 발생기는 적어도 2개의 결합 노즐 및 각각의 잉크 이젝터, 도면부호(703a, 703b, 704a, 704b, 705a, 705b, 706a, 706b)를 구비하고, 상기 제 2 드롭 발생기의 적어도 2개 노즐의 각 노즐은 상기 제 2 드롭 발생기의 각각의 다른 노즐과 함께 제 2 기하학적 패턴(412)으로 정렬되는, 상기 제 2 드롭 발생기를 포함하되;
    상기 제 2 드롭 발생기와 결합하는 적어도 하나의 노즐은 상기 제 1 드롭 발생기의 노즐의 제 1 기하학적 패턴의 주변부상에 또는 그 안에 배치되는
    잉크젯 프린팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    잉크 이젝터 프리머티브 신호(PS1) 입력에 결합된 제 1 스위치(701)과;
    프리머티브 신호 리턴(PG1)에 결합된 제 2 스위치(733) 및 제 3 스위치(735)와;
    상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치에 결합된 상기 제 1 드롭 발생기 잉크 이젝터의 적어도 하나의 잉크 이젝터와;
    상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치에 결합된 상기 제 2 드롭 발생기 잉크 이젝터의 적어도 하나의 잉크 이젝터를 더 포함하는
    잉크젯 프린팅 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 드롭 발생기는 4개의 결합 노즐 및 결합 잉크 이젝터를 포함하고, 상기 제 1 기하학적 패턴은 평행사변형인
    잉크젯 프린팅 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호는 어드레스 신호(A3, E4) 및 잉크 이젝터 프리머티브 신호(PS1)를 포함하는
    잉크젯 프린팅 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 드롭 발생기는 상기 적어도 2개의 결합 노즐의 각각으로부터 잉크 비말을 분사하여 잉크 도트를 매체상에 연장된 화소내에 부착시키는
    잉크젯 프린팅 장치.
  6. 입력 및 리턴 사이에 가해지는 제 1 프리머티브 신호(PS1)에 의해 전압이 가해지는 다수의 협동하는 잉크 이젝터를 각각 갖는 드롭 발생기를 사용하는 것에 의해 잉크 도트를 매체상에 부착하는 방법에 있어서,
    제 1 드롭 발생기의 잉크 이젝터(707a, 707b, 708a, 708b, 709a, 709b, 710a, 710b)의 모두를 상기 제 1 프리머티브 신호 및 스위칭가능한 커플링(733, 735)에 스위칭가능하게 결합(701)하고, 상기 제 2 드롭 발생기의 잉크 이젝터의 모두를 다수의 제 2 잉크 비말을 분출하도록 상기 리턴에 스위칭가능하게 결합(733, 735)하는 단계와;
    상기 매체에 대해서 상기 제 1 및 제 2 드롭 발생기를 재위치 설정하는 단계와;
    상기 제 1 드롭 발생기의 잉크 이젝터의 모두를 적어도 하나의 상기 제 1 프리머티브 신호 스위칭가능한 커플링(733)의 입력에, 그러나 적어도 하나의 잉크 비말을 분출하기 위하여 상기 제 1 드롭 발생기의 잉크 이젝터의 모두를 상기 리턴에 결합하는 것보다 적도록 스위칭가능하게 결합(701)하는 단계를 포함하는
    잉크 도트를 매체상에 부착하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 드롭 발생기의 잉크 이젝터의 모두를 적어도 하나의 상기 제 1 프리머티브 신호 스위칭가능한 커플링(733)의 입력에, 그러나 상기 제 2 드롭 발생기로부터 적어도 하나의 잉크 비말을 분출하기 위하여 상기 제 2 드롭 발생기의 잉크 이젝터의 모두를 상기 리턴에 결합하는 것보다 적도록 스위칭가능하게 결합(701)하는 단계를 포함하는
    잉크 도트를 매체상에 부착하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 드롭 발생기의 잉크 이젝터의 모두를 스위칭가능하게 결합하는 단계는, 상기 매체상에 제 1 기하학적 패턴으로 도트와 같은 상기 다수의 제 1 잉크 비말을 부착시키는 단계를 더 포함하고, 상기 제 2 드롭 발생기의 잉크 이젝터의 모두를 스위칭가능하게 결합하는 단계는 상기 다수의 제 2 도트중 적어도 하나의 도트는 상기 제 1 기하학적 패턴의 주변부상에 또는 그 내에 부착되도록 상기 매체상에 제 2 기하학적 패턴으로 도트와 같은 상기 다수의 제 2 잉크 비말을 부착시키는 단계를 더 포함하는
    잉크 도트를 매체상에 부착하는 방법.
  9. 잉크젯 프린팅 장치의 제조 방법에 있어서,
    제 1 드롭 발생기의 각각의 다른 노즐과 함께 제 1 기하학적 패턴(410)으로 상기 제 1 드롭 발생기의 잉크 이젝터(707a, 707b, 708a, 708b, 709a, 709b, 710a, 710b) 및 동시에 전압을 가할 수 있는 노즐(320, 401, 403, 405)을 정렬시키는 단계와;
    제 2 드롭 발생기의 적어도 하나의 노즐이 상기 제 1 기하학적 패턴의 주변부상에 또는 그 내에 배치되며, 상기 제 2 드롭 발생기의 각각의 다른 노즐과 함께 제 2 기하학적 패턴(410)으로 상기 제 2 드롭 발생기의 잉크 이젝터(703a, 703b, 704a, 704b, 705a, 705b, 706a, 706b) 및 동시에 전압을 가할 수 있는 노즐을 정렬시키는 단계를 포함하는
    잉크젯 프린팅 장치의 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 드롭 발생기 잉크 이젝터의 적어도 하나의 잉크 이젝터 및 상기 제 2 드롭 발생기 잉크 이젝터의 적어도 하나의 잉크 이젝터를 제 1 스위치(701)에 결합하는 단계와;
    상기 제 1 스위치를 잉크 이젝터 프리머티브 신호(PS1) 입력에 결합하는 단계와;
    상기 제 1 드롭 발생기 잉크 이젝터의 상기 적어도 하나의 잉크 이젝터를 제 2 스위치(733)에 결합하는 단계와;
    상기 제 2 드롭 발생기 잉크 이젝터의 적어도 하나의 잉크 이젝터를 제 3 스위치(735)에 결합하는 단계와;
    상기 제 2 및 제 3 스위치를 프리머티브 신호(PG1) 리턴에 결합하는 단계를 더 포함하는
    잉크 도트를 매체상에 부착하는 방법.
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