KR20010052507A

KR20010052507A - 프린트헤드 열 보상 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010052507A
Application number: KR1020007013644A
Authority: KR
Inventors: 로버트 윌슨 코르넬
Original assignee: 죤 제이. 맥아들; 렉스마크 인터내셔널, 인코포레이티드
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2001-06-25
Also published as: EP1084039A1; DE69905247T2; EP1084039A4; AU4323399A; US6109719A; DE69905247D1; WO1999062716A1; EP1084039B1

Abstract

본 명세서에 기술된 본 발명은 복수의 반도체 기판을 포함하는 프린트 헤드의 냉각을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 잉크를 활성화시키는 복수의 에너지 분배 장치(156)를 포함하는 기판은 기판으로부터 효율적인 열 전달을 제공하기 위해 금속 기판 캐리어에 부착된다. 온도 감지 장치(140)는 프린트 작업 동안 기판 캐리어의 온도를 측정하기 위해, 및 입력 신호를 커트롤러(150)에 발생시키기 위해 캐리어에 부착된다. 컨트롤러는 입력 신호 및 열 전달 부재의 온도에 기초한 열 팽창 값에 응답하여 각각의 기판에 있는 하나 이상의 에너지 분배 장치(156)에 선택적으로 전류를 공급하도록 프린트 헤드에 출력 신호를 차례로 제공한다.

Description

프린트헤드 열 보상 방법 및 장치{PRINTHEAD THERMAL COMPENSATION METHOD AND APPARATUS}

열전사 잉크제트 프린터는 잉크를 가열하기 위해 반도체 기판 상에 가열 소자를 포함하는 프린트헤드를 사용하여, 잉크는 기판 근처에 부착된 노즐 플레이트에 있는 노즐 홀(nozzle hole)을 통해 배출되기에 충분한 에너지로 분배된다. 잉크를 프린트헤드로부터 프린트 매체에 배출시키기 위해, 노즐 플레이트는 대체로 기판 상에 있는 개개의 가열기 소자(heater elements)와 공동 작용하는, 일정 간격 떨어져 있는 복수의 노즐 홀로 이루어진다. 노즐 홀의 수, 간격, 및 크기는 프린트 질에 영향을 끼친다. 잉크가 매체 위의 정확한 지점에 정확하게 배출된다면, 프린트헤드 상에 있는 노즐 홀의 수를 증가시킴은 프린트 질을 반드시 희생시키지 않고서도 프린트 속도를 증가시킨다. 하지만 저렴하게 높은 양품률(high yield)로 생산될 수 있는 반도체 기판의 노즐 홀 또는 오리피스 크기(orifice size) 및 반도체 기판의 크기에는 실질적인 한계가 있다. 그러므로, 프린트헤드용 노즐 플레이트에 제공될 수 있는 상응하는 노즐 홀의 수에는 실질적인 한계가 있다.

컬러 프린트 적용을 위해, 청록, 자홍, 및 노랑의 세가지 주요한 컬러가 컬러의 조색판(pallet)을 생성하는데 사용된다. 대체로, 각각의 컬러는 노즐 플레이트 및 관련(associated) 컬러에 의해 최적의 성능을 제공하도록 구체적으로 설계되거나 조정된 반도체 기판과 결합된다(associated). 이러한 노즐 플레이트는 대체로 독립된 프린트헤드에 부착되어서, 컬러 당 노즐 홀의 수는 높은 질의 고속 인쇄를 위해 최대한으로 많아진다. 하지만, 독립된 프린트헤드를 이용할 때, 이러한 프린트헤드 사이에 수 미크론(micron)의 정렬 공차를 유지하는 것은 매우 어렵다.

각각의 컬러에 대해 독립된 가열 소자를 포함하는 단일 기판을 이용하는 것은 독립된 프린트헤드를 이용하는 것과 관련된 정렬 문제를 감소시키지만, 노즐 홀의 수를 감소시켜, 그 결과 기판 크기의 실질적인 제한 때문에 프린트 속도를 감소시킨다. 적절한 기판 생산 양품률을 얻기 위해, 기판 또는 칩은 독립된 프린트헤드에 부착된 개개의 기판에 위치되는 것과 같은 수의 에너지 분배 장치(energy imparting device)를 포함할 만큼 클 필요는 없다.

종래 크기를 갖는 다수의 개별(individual) 기판을 동일 프린트헤드에 위치시키는 것은 상대적으로 더 빠른 프린트 속도를 허용하지만, 이러한 설계는 프린트헤드 상에 위치된 에너지 분배 장치의 증가된 수와 프린트헤드로부터 잉크를 더 빠른 속도로 배출하려는 요구 때문에 프린트헤드의 온도를 심각하게 상승시키는 원인이 된다. 상승된 프린트헤드 온도는 프린트헤드 치수의 변화를 야기하여 프린트헤드 상에 있는 다수의 칩 사이의 공간을 유지하기 어렵게 하며, 그 결과 프린트 질에 악영향을 끼친다.

프린트헤드 기판으로부터 열을 제거하기 위한 다양한 재료 및 방법이 제안되어왔다. 종래부터, 낮은 열 팽창 계수를 보이는 재료가 프린트 질을 희생시킴 없이 적절한 열 제거를 제공하기 위해 이용되어왔다. 대체로, 낮은 열 팽창 계수를 갖는 재료는 프린터 작업 및 그 결과에 따른 프린트 질에 영향을 줄 만한 양으로 팽창 또는 수축하지 않는다. 구성 요소의 팽창 및/또는 수축과 상기 구성 요소 사이에 있는 전기 접속부의 팽창 및/또는 수축이 최소화되므로, 이러한 재료는 온도 편차에 여유가 있는 설계를 가능하게 한다. 하지만, 이러한 재료는 대체로 이러한 적용에서 제조 및 이용이 비싼 금속-세라믹 혼합물, 탄소 섬유, 또는 흑연 복합체와 같은 특이한 복합 재료(composite material)로 만들어진다.

본 발명은 열전사 잉크제트 프린트헤드로부터 열을 제거하기 위한 프린트헤드 구조 및 프린트 질을 개선하기 위한 프린트헤드 열 보상 방법에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 캐리어 재료(carrier material)의 상단부 및 바닥부를 각각 도시하고 상기 재료의 x, y, 및 z 좌표계를 도시하는 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 프린트헤드 구조의 일 단부를 도시하고, 상기 프린트헤드 구조에 부착된 다수의 칩 또는 기판을 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 프린트헤드 구조를 도시하고, 상기 구조에 부착된 다수의 노즐 플레이트를 도시하는 평면도.

도 4는 노즐 플레이트 상의 위치에 의해 확인되는 노즐 홀을 구비하는 노즐 플레이트를 도시하는 평면도.

도 5는 주어진 온도에 대한 본 발명의 칩 캐리어(chip carrier)의 팽창 및 수축을 도시하는 그래프 표시(graphical representation).

도 6은 도의 그래프와 같은 그래프로부터 얻어지는 팽창 및 수축 거리를 기초로 하는 분사(firing) 위치 선택을 위한 블록 흐름도(block flow diagram).

따라서, 본 발명의 목적은 프린트 질을 저하시킴 없이 프린트헤드 기판으로부터 열을 제거하는 저렴한 재료를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 다중-컬러 프린트헤드에서 프린트 질을 개선하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 종래의 프린트헤드보다 상대적으로 낮은 비용으로 개선된 프린트 질을 제공하는 열전사 잉크제트 프린터용 다중-컬러 프린트헤드를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 프린트헤드의 치수 변화에 대한 보상(compensation)을 가능하게 하는 프린트헤드 및 이와 관련된 방법을 제공하여 프린트 질이 상기 치수 변화에 의해 악영향을 받지 않게 하는 것이다.

상기 이점 및 다른 이점과 관련하여, 본 발명은 금속 열 전달 부재 상에 나란히 장착된 공간상으로 독립된 두 개 이상의 반도체 기판을 포함하는 잉크제트 프린트헤드를 제공하며, 각각의 기판은 잉크를 활성화시키는 복수의 에너지 분배 장치와, 프린트 작업 동안 열 전달 부재의 온도를 측정하기 위한, 그리고 입력 신호를 컨트롤러에 발생시키기 위해 프린트 헤드에 인접한 온도 감지 장치를 포함하며, 상기 컨트롤러는 입력 신호와, 열 전달 부재의 온도에 기초한 열 팽창 값에 응답하여 각각의 기판 상에 있는 하나 이상의 저항 소자에 선택적으로 전류인가 하기 위해 출력 신호를 프린트헤드에 보낸다.

다른 양상에서, 본 발명은 다중-컬러 열 전사 잉크제트 프린터의 프린트 질을 개선하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 복수의 저항 소자를 포함하는 두 개 이상의 반도체 기판을 나란하게, 공간적으로 독립된 위치로 금속 기판 캐리어 상에 장착시키는 단계와, 잉크를 기판에 공급하는 인접하는 잉크 카트리지에 대해 기판 캐리어의 위치를 지정하는 단계와, 기판 캐리어의 온도에 상응하는 신호를 출력하는 온도 감지 장치를 제공하는 단계와, 온도 감지 장치로부터 출력 신호를 받는 시간 조절 프로그램(timing program)을 갖는 컨트롤러를 제공하는 단계와, 상기 출력 신호에 응답하여 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하며, 상기 제어 신호는 시간 함수로서 컨트롤러에 의해 발생되며, 온도 감지 장치로부터 받은 온도 정보 및 금속 기판에 대해 미리 정해진 열 팽창 정보를 기초로 하며, 각각의 기판에 있는 하나 이상의 저항 소자는 제어 신호에 응답하여 선택적으로 전류인가 된다.

또한, 본 발명의 다른 양상은 금속 기판 캐리어를 제공하는 단계와, 두 개 이상의 반도체 기판을 캐리어 상에 공간적으로 독립된 위치로, 나란하게 장착시키는 단계로서, 각각의 기판은 복수의 잉크용 에너지 분배 장치를 포함하는 두 개 이상의 반도체 기판을 캐리어 상에 공간적으로 독립된 위치로, 나란하게 장착시키는 단계와, 온도 감지 장치를 캐리어에 부착시키는 단계와, 입력 라인(input line)을 통해 온도 감지 장치를 컨트롤러에 접속시키는 단계를 포함하는 열전사 잉크제트 프린터용 프린트헤드를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 컨트롤러는 출력 신호를 하나 이상의 에너지 분배 장치에 제공하며, 상기 신호는 캐리어의 온도 및 캐리어의 열 팽창 값에 대해 응답한다.

본 발명의 장치 및 방법은 잉크제트 프린트헤드의 제작(construction)에 대해 비용 효과적인 (cost effective)재료의 이용을 제공하면서, 프린트 작업 동안 상대적으로 정확한 잉크 방울 배치를 보장한다. 따라서, 프린트헤드 제작에 사용되는 특이한 구성 요소를 선택하는 것에 의해 열 팽창을 줄이려고 시도하기보다는, 상대적으로 높은 열 팽창 계수를 갖는 재료가 이용될 수 있다. 또한, 이러한 재료는 대체로 높은 열 전도도를 보유하며, 따라서 이러한 재료는 프린트헤드 구성 요소를 냉각시키기 위한 효과적인 열 전달 매체를 제공하는데 사용될 수 있다. 각 기판 상에 에너지 분배 장치의 수를 늘리는 것에 의해, 및 증가된 에너지 분배 장치의 분사 속도에 의해 프린트헤드 구성 요소를 냉각하는 것은 다수의 기판을 포함하는 프린트헤드에서 특히 중요하다.

본 발명의 이점은 이하의 도면과 관련하여 고려될 때 선호되는 실시예의 상세한 설명을 참조하는 것에 의해 더욱 명백해질 것이며, 몇몇 도면을 통해 동일 도면 번호가 동일 요소를 지시하는 상기 도면은 상세히 도시하기 위해 실제비가 아닐 수 있다.

이제 도 1a 및 도 1b를 참조로 하면, 본 발명에 따른 기판 캐리어(10)를 도시하는 사시도가 도시된다. 기판 캐리어가 비교적 높은 열 전도도와 비교적 일정한 열 팽창 계수를 갖는 금속 재료로 만들어져서, 캐리어(10)의 표면(12)에 평행한 평면에 의해 한정되는 x축, 및 y축에 대한 치수 변화는 약 5。C 와 약 65。C 사이에서와 같은 폭 넓은 온도 범위에 걸쳐 실질적으로 예측될 수 있으며, 상기 약 5。C 와 약 65。C 사이의 온도는 열전사 잉크제트 프린터의 프린트헤드의 기판에 의해 보통 영향을 받는 온도 범위이다.

캐리어(10)는 상기 캐리어에 인접하게 위치하여 바람직하게 부착된 하나 이상의 반도체 기판 칩의 위치를 한정하는 한정하는 하나 이상의 기판 위치자(locators), 포켓, 또는 웰(well)(14,16,18)을 포함한다. 각각의 포켓(pocket)(14,16,18)은 잉크가 잉크 저장소(ink reservoir) 터 칩 또는 기판의 에너지 분배 영역으로 흐르는 것을 허용하는 각 포켓의 바닥부 또는 베이스(base)에 있는 개구(aperture)(20) 함한다. 칩의 에너지 분배 영역은 잉크를 가열하는 저항 또는 가열 소자에 의해서, 또는 프린터 컨트롤러로부터의 신호에 응답하여 잉크에 압력 펄스(pressure pulses)를 유도하는 유형의 압전기 장치(piezoelectric device)에 의해서 제공될 수 있다.

도시된 바와 같이, 캐리어(10)는 성형되거나(shaped), 몰딩되거나(molded), 또는 기계 가공된 금속 장치일 수 있으며, 상기 금속 장치는 상기 캐리어(10)의 대류 냉각을 위해 상기 캐리어의 하나 이상의 측부(24)를 따라 있는 냉각 핀(cooling fin)(22)을 포함할 수 있다. 운반을 위해(for conveyance), x축이 측부(24)에 평행하고 y축이 측부(26)에 평행하고 z축이 측부(24,26)에 의해 한정된 평면 표면(12)에 수직이 되도록 x, y, 및 z축 좌표축이 캐리어(10)에 대해 위치된다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 각각의 포켓(14, 16, 또는 18)은 챔버(chamber)(32, 34, 또는 36)와 결합된다. 챔버(32)는 측벽(38), 분할벽(40) 및 단부벽(42,44)에 의해 한정된다. 챔버(34)는 분할벽(40,46), 단부벽(48,50)에 의해 한정된다. 그리고, 챔버(36)는 분할벽(46), 측벽(52), 단부벽(54,56)에 의해 한정된다.

캐리어(10)가 가열되거나 냉각될 때, 포켓(14,16,18) 사이의 거리(D)는 캐리어(10) 표면(12)에 평행한 평면에 대해 y축을 따라 캐리어 금속의 열 팽창 계수에 비례하여 변한다. 또한, 캐리어가 가열되거나 냉각될 때, 포켓은 x축을 따라 변하거나 이동할(shift) 수 있다. x 및 y 방향에서의 캐리어에 대한 팽창 또는 수축 값은 금속 열 팽창 계수에 기초한 캐리어 금속에 대해 정해지며, 이러한 값은 프린터 컨트롤러에 대한 입력(input)이다. 프린터 컨트롤러는 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 기판과 결합된 하나 이상의 노즐 홀로부터의 잉크 배출 시간을 조정하는 입력 값을 사용한다.

본 발명에 따른 개선된 프린트헤드는 캐리어(10)의 챔버(32,34,36)에 잉크를 공급하는 잉크 카트리지에 부착되는 캐리어(10)를 포함한다. 기판 상에 잉크 방울 배치(placement)의 정확한 위치를 제어하기 위해, 캐리어는 상기 캐리어 및/또는 카트리지 상의 정렬 마크(alignment marks) 또는 정렬 장치를 이용해 잉크 카트리지 상에 장착된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 캐리어(10)에는 정렬 홀, 정렬 슬롯, 또는 정렬 마크(58)가 제공되며, 상기 정렬 홀, 정렬 슬롯, 또는 정렬 마크는 상기 홀, 슬롯, 또는 마크(58)를 카트리지 몸체 상의 상응하는 마크 또는 돌출부와 정렬시키는 것에 의해 잉크 카트리지 상에 캐리어의 정확한 배치를 본질적으로 제공한다. 다른 돌출부, 마크, 또는 슬롯이 캐리어를 카트리지 몸체에 정렬시키는데 사용될 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, 반도체 기판 또는 칩(76,78)을 수용하는 포켓(72,74)을 포함하는 캐리어(70)의 단면도가 도시된다. 노즐 플레이트(80,82)는 기판 또는 칩(76,78)에 부착된다. 전류인가 될 때 잉크가 노즐 플레이트(80,82)에 있는 개구 통해 프린트되는 매체에 흐르도록, 잉크는 잉크 저장소(84)로부터 캐리어(70) 내의 개구 또는 채널(channel)(86,88)을 통해 기판(76,78)에 제공된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 채널(86,88)을 통해, 캐리어에 부착된 개개의 기판 또는 칩(76,78)에 잉크를 제공하기 위해, 잉크 공급 챔버(96,98)는 캐리어(70)에 제공된다. 오직 두 개의 칩을 포함하는 캐리어를 위해, 잉크 챔버(96,98)는 단부벽(90,92)과 분할벽(94)에 의해 한정된다.

도 3은 포켓(102,104) 및 상기 포켓(102,104) 내에 위치된 반도체 기판 또는 칩 위에 노즐 플레이트(106,108)를 포함하는 캐리어(100)를 도시하는 평면도이다. 노즐 플레이트(106,108)는 칩 위에 있는 에너지 분배 장치로부터 상기 개구를 통해 프린트 매체에 잉크를 유도하는 복숭의 노즐 홀 또는 개구(110)를 포함한다. 노즐 홀(110)은 프린트 매체 상에 약 10 미크론 내지 약 30 미크론 범위의 (원형 홀의 직경과 같은) 지름 크기(across dimension)를 가지며, 각각의 노즐 플레이트(102,104)는 50 내지 100개 또는 그 이상의 노즐 홀을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 노즐 홀이 원형 또는 정사각형 또는 다양한 기하학적 형상일 수 있음이 인식될 것이다.

노즐 홀(110)의 작은 크기 때문에, 잉크가 배출되는 구멍과 프린트 매체와의 어떠한 약간의 오정렬(misalignment)이 프린트되는 이미지의 질에 심각한 영향을 줄 수 있다. 노즐 홀의 각각 위치는 캐리어(100)의 팽창 및/또는 수축에 응답하여 프린터가 사용중이지 않을 때의 위치에 대해 프린터 작업 동안 x 및 y 방향으로 이동할 수 있다는 것을 실험을 통해 알 수 있었다. 캐리어(100)의 온도를 안다면, 캐리어 재료의 열 팽창 계수를 이용하여, 개개의 노즐 홀의 위치를 정확히 예측하는 것이 가능하다.

캐리어(10)를 위한 선호되는 재료(도 1a 참조)는 상대적으로 높은 열 전도도와, 5。C 내지 65。C 의 온도 범위에서 상대적으로 일정한 열 팽창 계수를 갖는 재료이다. 이러한 재료는 적어도 캐리어의 표면에 평행한 평면에 대해 상대적으로 일정한 치수 변화를 보여야한다. 캐리어가 길이 및 폭과 비교해 상대적으로 얇기 때문에, 캐리어의 표면에 수직인 방향으로의 캐리어 열 팽창은 덜 중요하며, 본 발명의 목적을 위해 이용될 필요가 없다.

"상대적으로 높은 열 전도도"는 약 50 W/(m-。C) 이상의 열 전도도를 갖는 재료를 의미한다. "상대적으로 일정한 열 팽창 계수"는 금속 열 팽창 계수가 약 5。C 내지 65。C의 온도 범위에서 실질적으로 변하지 않는다는 것을 의미한다.

앞선 특성을 갖는 금속과 상기 재료의 주어진 온도에 대해, x축 및 y축에 따른 노즐 위치의 변화는 도 5에 선(130,132)으로 도시된 바와 같이 예측될 수 있다. 예를 들면, 온도 C에서, 노즐 홀이 x축을 따라 변위되는 거리(distance)는 선(130)의 점(D)에 상응하는 F 미크론이고, 노즐 홀이 y축을 따라 변위되는 거리는 선(132)의 점 E에 상응하는 G미크론이다. 데이터 점(D,E)은 식 I,II,III, 및 IV에 의해 계산된다.

Δ)x=(f)k(Δ)T) (I)

Δ)y=(f)k(Δ)T) (II)

D=x₀+ Δ)x (III)

및

E=y₀+ Δ)y (IV)

여기서,Δ)x 및 Δ)y는 초기 프린트 노즐 위치(x_0,y₀)에 대한 미크론 단위의 프린트 노즐 위치의 변화를 나타내며, k는 캐리어 재료의 열 팽창 계수이며, Δ)T는 초기 온도에 대한 。C 단위의 캐리어 재료의 온도 변화이며, (f)는 온도 변화와 노즐 위치 변화 사이의 함수 관계이다.

알루미늄, 베릴륨, 구리, 금, 은, 아연, 마그네슘 등과 같이 상대적으로 높은 열 전도도와 상대적으로 일정한 선형(linear) 팽창 계수를 갖는 금속 또는 금속 주성분의(metal-based) 재료가 캐리어 재료로서 사용될 수 있다. 특히 선호되는 캐리어 재료는 알루미늄 주성분의 금속이다. 용어 "알루미늄 주성분(aluminum based)" 은 알루미늄과, 실질적인 알루미늄, 즉 알루미늄이 90 중량% 이상인 금속 합금을 나타낸다.

일단 노즐 위치의 변화가 정해지면, 선택된 노즐에 대한 에너지 분배 장치의 전류인가 지정(timing of the energization)이 변화되어, 잉크는 카트리지 및 종이가 서로 이동하면서 정확히 의도된 지점에 배출된다. 캐리어 온도에 응답하여 노즐에 전류인가 하는 공정을 위한 단순화된 흐름도가 도 6에 제공된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 온도 센서(140)는 아날로그 신호를 제공하며, 상기 아날로그 신호는 아날로그 대 디지털 컨버터(analog to digital converter)(142)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 대안적으로, 온도 센서(140)는 독립 구성 요소로서 캐리어에 부착되는 대신에 실리콘 기판 상에 직접 증착될 수 있다. 디지털 신호는 프린터에 위치된 연산 장치(computing device)(144)에 대한 입력이다. 연산 장치는 캐리어 재료의 열 팽창 계수의 함수에 의한(based on) x축, y축에 따른 노즐 위치의 상대적인 변화를 계산하여, 박스(146,148)에 의해 지정된 값에 상응하는 신호를 프린터 컨트롤러(150)에 출력한다. 프린터 컨트롤러(150)는 입력 장치(152)로부터 나온 이미지 입력 신호를 해석하여, 노즐 시간 조정 장치(154)에 출력 신호를 제공한다. 잉크가 프린트 매체 상의 원하는 위치에 원하는 패턴(desired pattern)(158)으로 배출되도록, 노즐 시간 조정 장치(154)는 선택된 에너지 분배 장치(156)에 전류인가 시킨다.

잉크 내의 구성 성분에 의해 야기되는 캐리어의 부식을 감소시키기 위해, 캐리어를 부식 방지 재료로 코팅하는 것이 바람직하다. 기판으로부터 캐리어로의 전도 열 전달을 최대화하고 캐리어로부터 주변 대기로의 대류 열 전달을 최대화하도록, 코팅 두께는 최소화되어야 한다. 약 1 미크론 내지 약 10 미크론의 코팅 두께가 선호된다.

특히 선호되는 코팅 재료는 증기 상(vapor phase)으로 캐리어에 중합하는, 인디애나주 인디애나폴리스의 스페셜티 코팅 시스템(Specialty Coating System)사로부터 구입 가능한 상표명 PARYLENE의 폴리(크실레렌){poly(xylelene)}이다. 폴리(크실레렌)의 설명, 이러한 화합물을 제조하는 공정, 및 이러한 화합물을 사용하는 장치 및 코팅 방법은 로에브(Loeb) 등에게 등록 허여된 미국 특허 제 US 3,246,627호 및 미국 특허 제 US 3,301,707호와, 스튜어트(Stewart)에게 등록 허여된 미국 특허 제 US 3,600,216호에 찾아볼 수 있으며, 상기 특허들 모두는 완전히 공개된 것처럼 참조에 의해 본 발명에 병합된다.

금속 캐리어 또는 금속 합성물 캐리어(metal composite carrier)를 보호하는데 사용할 수 있는 다른 선호되는 코팅재는 유리질 또는 결정질 형태(glassy or crystalline form)로 있는 실리콘 제 2 산화물이다. 폴리(크실레렌) 코팅재에 비해 실리콘 제 2 산화물 코팅재의 이점은 상기 실리콘 제 2 산화물이 폴리(크실레렌) 보다 높은 열 전도도를 가지며, 그 결과 더 두꺼운 코팅이 이용될 수 있다는 것이다. 실리콘 제 2 산화물의 다른 이점은 높은 표면 에너지를 갖는 표면을 제공하는 것이며, 그 결과 글루(glue) 또는 접착제의 코팅 표면에 대한 접착성을 증가시키는 것이다. 실리콘 제 2 산화물의 코팅재의 코팅 두께의 범위는 약 0.2 미크론 내지 약 12 미크론 또는 그 이상이다.

캐리어는, 캘리포니아주, 밀피타스(Milpitas)에 있는 얼라이드 시그널, 어드밴스드 머티리얼 디비전사(Allied Signal, Advanced Materials Divisions)로부터 구입 가능한 상품명이 ACCUGLASS T-14인 중합성 용액(polymeric solution)을 이용한 스핀 온 글래스(spin on glass)(SOG) 공정에 의해 실리콘 제 2 산화물로 코팅될 수 있다. 이러한 재료는 Si-O 중합성 백본(polymeric backbone)의 실리콘 원자에 결합된 메틸 그룹(methyl group)을 포함하는 실록산 중합체(siloxane polymer)이다. SOG 코팅재를 기판에 가하는 공정은 예를 들면, 레인하르트(Reinhardt)에게 등록 허여된 미국 특허 제 US 5,290,399호 및 존스(Jones) 등에게 등록 허여된 미국 특허 제 US 5,549,786호에서 설명되며, 완전히 공개된 것처럼 참조에 의해 본 발명에 병합된다.

또한, 캐리어는 뉴저지 주 저지 시티에 있는 잉겔하드 코어퍼레이션(Engelhard Corporation)사로부터 구입 가능한 금속 유기 침전(metal organic deposition)(MOD) 잉크를 이용하여 실리콘 제 2 산화물로 코팅될 수 있다. MOD 잉크는 유기 용매에서 용액으로서 유용하다. MOD 공정은 만테스(Mantese) 등에게 등록 허여된 미국 특허 제 US 4,918,051호에서 일반적으로 기술된다. 전술한 내용에 덧붙혀, 실리콘 제 2 산화물은 디핑(dipping), 분무, 브러싱(brushing), 또는 다른 공정에 의해 SOG 또는 MOD로부터 캐리어에 가해질 수 있다. 캐리어를 코팅한 후, 코팅재는 건조되며, 산소와 반응하여 캐리어 표면상에 실리콘 제 2 산화물 또는 다른 금속 규산염(metal silicate)을 형성하는 실리콘을 남기는 유기 구성 성분을 태워 없애도록 소결된다.

이용되는 코팅재 및 코팅 기술에 상관 없이, 캐리어 전면에 대해 상당히 균일한 두께를 갖는 코팅층을 제공하고 반도체 기판으로부터 캐리어로의 열 전달에 악영향을 끼치지 않는 코팅재 및 코팅 공정을 사용하는 것이 선호된다. 실질적으로 캐리어에 코팅되지 않는 면이 없도록, 코팅재는 캐리어의 복잡한 형상 및 특징에 적합해야한다.

따라서, 본 발명의 중요한 이점은 온도 변화에 따라 치수를 심각하게 변하게 하는 경향 때문에 이러한 적용에서 보통 회피되는 유형의 상대적으로 저렴한 재료를 이용하는 성능의 결과로서 생긴다는 것이 인식될 것이다. 이러한 성능은 상기 변화가 프린트 공정에 악영향을 끼치지 않도록 치수 변화를 보상하기 위한 구조 및 방법을 제공함으로써 본 발명에 의해 달성된다.

지금까지 본 발명의 다양한 양상 및 실시예와 본 발명의 다양한 이점을 기술해 왔으며, 첨부된 청구항에 의해 한정된 본 발명의 사상과 범주 내에서, 당업자에 의해 다양한 변경, 치환, 및 정정이 가능하다는 것이 인식될 것이다.

Claims

나란히(in side-by-side relationship) 금속 열 전달 부재에 장착된 두 개 이상의 공간적으로 독립된 반도체 기판을 포함하는 잉크제트 프린트헤드에 있어서,

각각의 기판은 잉크를 활성화하기 위한 복수의 저항 소자와, 프린트 작업 동안 상기 열 전달 부재의 온도를 측정하고 입력 신호를 컨트롤러(controller)에 발생시키는 상기 프린트헤드에 인접하는 온도 감지 장치를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 입력 신호 및 상기 열 전달 부재의 온도에 기초한 열 팽창 값에 응답하여 각각의 기판 상에 있는 하나 이상의 에너지 분배 장치(energy imparting device)에 선택적으로 전류인가(energize) 하도록 출력 신호를 상기 프린트헤드에 보내는 잉크제트 프린트헤드.
제 1항에 있어서, 적어도 세 개의 반도체 기판을 포함하는 잉크제트 프린트헤드.
제 1항에 있어서, 상기 열 전달 부재는 알루미늄, 베릴륨, 구리, 금, 은, 마그네슘, 및 아연으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 금속으로 이루어지는 잉크제트 프린트헤드.
제 1항에 있어서, 상기 에너지 분배 장치는 저항 소자를 포함하는 잉크제트 프린트헤드.
제 1항에 있어서, 상기 열 전달 부재는 냉각 핀(cooling fin)을 포함하는 잉크제트 프린트헤드.
제 1항에 있어서, 상기 열 전달 부재는 상기 기판을 상기 열 전달 부재에 부착시키기 위한 기판 포켓(substrate pocket)을 포함하는 잉크제트 프린트헤드.
제 1항에 있어서, 상기 열 전달 부재는 상기 열 전달 부재를 상기 열 전달 부재가 부착되는 프린터 카트리지와 정렬시키기 위한 정렬 홀(alignment holes), 정렬 슬롯(slots), 또는 정렬 마크(marks)를 포함하는 프린트헤드.
다중-컬러 열전사 잉크제트 프린터의 프린트 질을 개선하는 방법에 있어서,

복수의 저항 소자를 포함하는 두 개 이상의 반도체 기판을 나란히 공간적으로 독립된 위치로 금속 기판 캐리어 상에 장착하는 단계와,

잉크를 상기 기판에 공급하기 위해 상기 기판 캐리어를 잉크 카트리지에 부착시키는 단계와,

온도 감지 장치를 상기 기판 캐리어에 부착시키는 단계와,

상기 온도 감지 장치를 컨트롤러에 접속시키는 단계와,

프린트 작업 동안 상기 기판 캐리어의 온도에 응답하여 상기 온도 감지 장치에 의해 발생된 신호를 상기 컨트롤러에 입력시키는 단계와,

상기 입력 신호 및 상기 기판 캐리어 또는 기판의 온도에 기초한 열 팽창 값에 응답하여 각각의 기판에 있는 하나 이상의 상기 저항 소자에 선택적으로 전류인가 하기 위해 상기 컨트롤러로부터 상기 기판에 신호를 출력하는 단계를 포함하는 다중-컬러 열전사 잉크제트 프린터의 프린트 질을 개선하는 방법.
제 8항에 있어서, 상기 금속 기판 캐리어는 적어도 세 개의 반도체 기판을 포함하는 프린트 질의 개선 방법.
제 8항에 있어서, 상기 금속 기판 캐리어는 알루미늄, 베릴륨, 구리, 금, 은, 마그네슘, 및 아연으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 금속으로 이루어지는 프린트 질의 개선 방법.
제 8항에 있어서, 상기 금속 기판 캐리어는 냉각 핀을 포함하는 프린트 질의 개선 방법
제 8항에 있어서, 상기 금속 기판 캐리어는 상기 기판을 상기 캐리어에 부착하기 위한 기판 포켓을 포함하는 방법.
제 8항에 있어서, 상기 금속 기판 캐리어는 상기 기판 캐리어를 상기 기판 캐리어가 부착되는 프린터 카트리지와 정렬하기 위해 정렬 홀, 정렬 슬롯, 또는 정렬 마크를 포함하는 프린트 질의 개선 방법.
제 8항에 있어서, 상기 온도 감지 장치로부터 나온 아날로그 신호(analog signal)를 디지털 신호(digital signal)로 변환시키고 상기 저항 소자의 전류인가(energization)를 제어하도록 상기 컨트롤에 상기 디지털 신호를 입력시키기 위해, 아날로그 대 디지털 컨버터(analog to digital converter)를 더 포함하는 프린트 질의 개선 방법.
제 8항에 있어서, 프린트 작업 동안, 상기 잉크 카트리지 및 프린트 매체가 서로 이동할 때, 프린트 매체로의 잉크 배출이 상기 프린트 매체상의 특정 위치와 일치하게 시간이 정해지도록, 상기 저항 소자가 선택적으로 전류인가 되는 프린트 질의 개선 방법.
열전사 잉크제트 프린터용 프린트헤드를 제조하는 방법에 있어서,

금속 기판 캐리어를 제공하는 단계와,

두 개 이상의 반도체 기판을 공간상으로 독립된 위치로 나란하게 상기 캐리어에 장착하는 단계로서, 각각의 기판은 복수의 잉크용 에너지 분배 장치를 포함하는, 두 개 이상의 반도체 기판을 공간상으로 독립된 위치로 나란하게 상기 캐리어에 장착하는 단계와,

온도 감지 장치를 상기 캐리어에 부착시키는 단계와,

상기 온도 감지 장치를 입력 라인(input line)을 통해 컨트롤러에 접속시키는 단계를 포함하며,

상기 컨트롤러는 출력 신호를 상기 하나 이상의 에너지 분배 장치에 차례로 제공하되, 상기 신호는 상기 캐리어의 온도 및 상기 캐리어에 대한 열 팽창 값에 응답성인 프린트헤드를 제조하는 방법.
제 16항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 적어도 세 개의 반도체 기판을 포함하는 프린트헤드 제조 방법.
제 16항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 알루미늄, 베릴륨, 구리, 금, 은, 마그네슘, 및 아연으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 금속으로 이루어지는 프린트헤드 제조 방법.
제 16항에 있어서, 상기 에너지 분배 장치는 저항 소자를 포함하는 프린트헤드 제조 방법.
제 16항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 냉각 핀을 포함하는 프린트헤드 제조 방법.
제 16항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 상기 기판을 상기 캐리어에 부착하기 위한 기판 포켓을 포함하는 프린트헤드 제조 방법.
제 16항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 상기 기판 캐리어가 부착되는 프린터 카트리지로 상기 기판 캐리어를 정렬하기 위한 정렬 홀, 정렬 슬롯, 정렬 마크를 포함하는 프린트헤드 제조 방법.