KR20010095027A - 잉크젯 프린트헤드와 잉크젯 카트리지 및 방울 용착 방법 - Google Patents

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Abstract

프린트헤드(300)는 제 1 방울 발생기 세트(310)와 적어도 하나의 제 2 방울 발생기 세트(312, 314, 316)를 구비한다. 제 1 방울 발생기 세트(310)는 방울 발생기의 제 1 형태(320)를 구비하며, 다른 방울 발생기 세트(312)는 방울 발생기의 제 2 형태(317)를 구비한다. 방울 발생기의 제 1 및 제 2 형태(317, 320)는 그들이 제공할 수 있는 방울 중량에 따라 주로 구별된다. 방울 발생기의 제 1 형태(320)는 다수 노즐 형상을 포함하며, 제 2 형태(317)는 단일 노즐 형상을 포함한다. 실시예에 있어서, 잉크의 제 1 형태는 방울 발생기의 제 1 형태(320)의 의해 분무되며 잉크의 제 2 형태는 방울 발생기의 제 2 형태(317)에 의해 분무된다. 검정과 유색 잉크와의 바람직하지 않는 혼합을 방지하기 위해, 제 1 오리피스 또는 노즐 층(304)이 제 2 오리피스 층(306)과 분리되고 떨어지게 제공된다. 이러한 방식에 있어서, 하나의 프린트 헤드가 검정과 유색 잉크 모두를 사출하기 위해 사용될 수 있다.

Description

잉크젯 프린트헤드와 잉크젯 카트리지 및 방울 용착 방법{PRINTHEAD COMPRISING MULTIPLE TYPES OF DROP GENERATORS}
본 발명은 일반적으로 잉크젯 프린터에 관한 것이며, 특히 다수 형태의 방울 발생기를 포함하는 프린트헤드에 관한 것이다.
1999년 4월 27일 "향상된 프린터 프린트헤드(IMPROVED PRINTER PRINTHEAD)"의 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 09/300,785 호에 개시된 관계된 내용이 본 명세서에 참조로서 인용 합체된다.
잉크젯 프린터는 당해 분야에 주지되어 있다. 전형적인 잉크젯 프린트헤드(printhead)는 실리콘 기판, 기판상에 구축된 구조체 및 방울 발생기(drop generator)의 배열을 제공하는 기판과의 연결부를 포함한다. 그러한 프린트헤드는 전형적으로 액체 잉크(즉, 용매에 분산된 용해된 착색제 또는 안료)를 사용한다. 각각의 방울 발생기는 잉크 저장고로부터 액체 잉크를 수용하는 잉크 분무 챔버와 합체되는 기판에 부착된 정밀하게 형성된 오리피스 또는 노즐을 포함한다. 각각의 챔버는 노즐의 반대쪽에 위치되어 잉크가 챔버와 노즐 사이에 취합될 수 있게 한다. 미세 방울의 분무는 전형적으로 마이크로프로세서의 제어하에 있으며, 그 신호는 기판상의 잉크 분무기(전형적으로, 저항기 소자임)로 전기 트레이스에 의해 전달된다. 전기 인쇄 펄스가 잉크 분무기를 작동(즉, 저항기 소자를 가열)시킬 때, 그에 인접한 잉크의 작은 부분은 증발되고 프린트헤드로부터 방울을 분무한다. 적절히 배열된 방울 발생기는 도트 매트릭스 패턴(dot matrix pattern)을 형성한다. 각각의 방울 발생기의 작동을 적절히 배열함으로써 프린트헤드가 종이를 통과할 때 종이 위에 인쇄된 문자 또는 이미지가 생성된다.
현재의 제조 기술에 있어서, 상기 설명된 형태의 실리콘 계 프린트헤드에 제공된 방울 발생기는 현재 단일한 방울 중량만을 생산할 수 있다. 즉, 프린트헤드상의 각 잉크 발생기의 특성(즉, 챔버 체적, 오리피스 층 두께 등)이 본질적으로 동일하다는 것을 의미한다. 따라서, 각 방울 발생기에 의해 제공된 방울 중량 또는 방울 체적은 실질적으로 동일할 것이다. 또한, 상이한 형태의 잉크는 상이한 도트 이득(dot gain) 즉, 등가의 잉크 방울 체적에 대하여 제공된 유효범위(coverage)의 양을 갖는다. 예를 들면, 상이한 잉크 색은 전형적으로 등가의 유효범위 양을 생성하기 위해 상이한 방울 중량을 필요로 했다. 특히, 검정 잉크는 대체로 실질적으로 동등한 픽셀 유효범위를 달성하기 위해 매우 상이한 전개 특성을 가지므로 검정 잉크는 유색 잉크보다 약 두 배의 방울 중량을 필요로 한다.
이러한 상황에 있어서, 단일 프린트헤드상에 검정 및 유색 구성을 조합하는것은 현재 불가능하다. 이 문제에 대한 하나의 가능한 해결책은 검정 및 유색 잉크에 대해 등가의 방울 발생기 구조체를 제공하는 것과 검정 방울 발생기를 유색 방울 발생기보다 빈번하게(즉, 2회 이상) 작동시켜, 그에 의해 유사한 유효범위를 제공하는 것이다. 그러나, 이러한 방법은 유색에 상대적으로 검정 방울 발생기의 기대된 신뢰성을 효과적으로 반감시킨다. 따라서, 하나의 프린터에 있어서 유색과 검정 잉크를 조합하는 현재의 방법은 유색(전형적으로, 청록, 노랑 및 심홍)용과 검정용의 다수의 프린트 카트리지를 제공하는 것이다. 이러한 방법이 사용되더라도, 검정 및 유색 구성이 하나의 프린트헤드 및 그에 의해 하나의 카트리지로 조합될 수 있다면, 비용과 경쟁력 면에서 장점이 제공될 것이다.
본 발명은 다중 형태의 방울 발생기를 갖는 프린트헤드를 제공하며, 그 형태는 각각의 방울 발생기에 의해 제공된 적어도 각각의 방울 중량에 따라 구분된다. 방울 발생기의 제 1 형태는 적어도 두 개의 노즐을 포함하고, 방울 발생기의 제 2 형태는 단일 노즐을 포함하는 것이 바람직하다. 방울 발생기의 제 1 형태에 있어서, 적어도 하나의 잉크 분무기가 적어도 두 개의 노즐과 연관되며, 적어도 하나의 잉크 분무기가 하나의 방출 신호에 의해 제어된다. 방울 발생기의 제 1 형태의 각 노즐은 유일하게 상응하는 잉크 분무기를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 방울 발생기의 제 1 형태는 잉크의 제 1 형태를 분무하고 방울 방생기의 제 2 형태는 잉크의 제 2 형태를 분무한다. 잉크의 제 1 형태는 검정 잉크이고 잉크의 제 2 형태는 청록, 노랑 또는 심홍과 같은 유색 잉크인 것이 바람직하다. 제 1 형태와 적어도 하나의 제 2 형태를 포함하는 방울 발생기의 세트가 제공된다. 검정과 유색 잉크의 바람지하지 않은 혼합을 방지하기 위해, 제 1 오리피스 층이 제 2 오리피스 층과 분리되고 떨어지게 제공된다. 제 1 및 제 2 오리피스 층은 각각 제 1 형태의 방울 발생기의 적어도 제 1 세트와 제 2 형태의 방울 발생기의 적어도 제 2 세트를 규정한다. 이러한 방식에 있어서, 단일 프린트헤드는 검정 및 유색 잉크의 운반을 위해 사용될 수도 있다. 본 발명의 프린트헤드는 잉크젯 카트리지 및/또는 인쇄 장치의 부품으로서 제공될 수도 있으며, 그에 의해 종래 기술의 장치보다 경쟁력 면에서 장점을 제공한다.
도 1 은 본 발명에 따른 잉크젯 인쇄 장치(커버 패널은 제거됨)의 사시도(부분적으로 절단됨),
도 2는 도 1의 잉크젯 카트리지 구성요소의 등각도,
도 3은 본 발명에 따른 프린트헤드의 확대된 사시도,
도 4는 A-A선을 따라 취한 도 3의 프린트헤드의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 제 2 형태의 방울 발생기와 상응하는 잉크 분무기 및 연계된 신호 경로의 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 제 1 형태의 방울 발생기와 상응하는 잉크 분무기 및 연계된 신호 경로의 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 제 1 형태의 방울 발생기와 상응하는 잉크 분무기 및 연계된 신호 경로의 변형예의 배열의 평면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
109 : 카트리지 214, 300 : 프린트 헤드
310 : 제 1 방울 발생기 세트 312 : 제 2 방울 발생기 세트
314 : 제 3 방울 발생기 세트 316 : 제 4 방울 발생기 세트
320 : 방울 발생기의 제 1 형태 317 : 방울 발생기의 제 2 형태
402 ~ 408 : 잉크 이송 트렌치 412 ~ 422 : 잉크 통과구
424 ~ 432 : 방출 챔버
본 발명을 도 1 내지 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 예시적인 잉크젯 프린터(101)가 도 1에 기본 형태로서 도시되어 있다. 프린터 하우징(103)은 당해 분야에 공지된 기구에 의해 입력된 인쇄 매체(107)가 이송되어지는 플래튼(platen)(105)을 내포한다. 캐리지(109)는 개개의 프린트 카트리지(111)의 세트를 고정한다. 실시예에 있어서, 하나의 잉크 카트리지는 다양한 색의 잉크, 예컨대, 청록 잉크, 심홍 잉크, 노랑 잉크, 및 검정 잉크를 제공할 수 있으며, 다른 색의 잉크가 가능하며 본 발명에 의한 사용으로부터 배제되지 않음이 인식될 것이다. 다른 변형 실시예는 각 색상에 대해 특별히 지정된 프린트 카트리지 및 잉크 분무 노즐내에서 사용 가능한 둘 이상의 색상의 잉크를 갖고 유체적으로 결합된축을 벗어난 잉크 저장고 또는 프린트 카트리지로부터 산발적으로 보충되는 적어도 하나의 소 용량의 온-보드(on-board) 잉크 챔버를 갖는 반영구적 프린트 헤드 기구를 구비할 수 있으며, 본 발명은 임의의 변형예의 잉크젯 카트리지에 적용할 수 있다. 카트리지(109)는 전형적으로 슬라이드 바(slide bar)(113)상에 장착되며, 이 슬라이드 바는 캐리지(109)를 인쇄 매체(107)를 가로질러 전방 및 후방으로 스캔되게 한다. 스캔 축(X)은 화살표(115)로 지시된다. 카트리지(109)가 스캔함에 따라, 잉크 방울은 프린트 카트리지 세트로부터 매체(107)상에 사전결정된 인쇄 줄 패턴(print swath pattern)으로 분무되며, 도트 매트릭스 조작을 사용하여 이미지 또는 문자 및 숫자를 형성한다. 일반적으로, 도트 매트릭스 조작은 외부 컴퓨터(도시되지 않음)에 의해 결정되며 그 지시는 프린터(101)내에 마이크로프로세서를 장착한 전자 제어기(도시되지 않음)에 통상 전달된다. 잉크 방울 궤적 축(Z)은 화살표(117)에 의해 지시된다. 인쇄의 줄이 완수되면, 매체(107)는 다음 줄의 인쇄를 준비하기 위해 화살표(119)에 의해 지시된 인쇄 매체 축(Y)을 따라서 적절한 거리만큼 이동된다.
예시적인 열 잉크젯 카트리지(111)가 도 2에 도시되어 있다. 카트리지 하우징(또는 쉘)(212)은 적어도 하나의 내부 잉크 저장고(도시되지 않음)를 내포한다. 양호한 실시예에 있어서, 하나의 카트리지는 다수의 잉크 색(즉, 청록, 노랑, 심홍 및 검정)용의 다중 내부 잉크 저장고를 포함한다. 카트리지에는 오리피스 플레이트(216)를 구비하며 밑에 있는 방출 챔버 및 잉크 분무기 구조체와 조합하여 각각의 방울 발생기를 제공하도록 구성된 다수의 소형 노즐을 갖는 프린트헤드(214)와프린터(101)와의 연결을 위한 전기적 접촉점이 제공된다. 함께 취합된 방울 발생기의 연관된 세트가 프린트헤드 어레이를 형성한다. 도 2에 도시된 프린트헤드 어레이는 잉크젯 카트리지의 구조체를 도시할 뿐이며 반드시 본 발명에 따른 프린트헤드 어레이를 대표하는 것이 아님을 주목하기 바란다. 본 발명에 따른 프린트헤드는 도 3에 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 프린트헤드(300)는 실리콘 기판(302)을 포함하며, 그에 의해 제 1 오리피스 층(304)과 제 2 오리피스 층(306)이 지지된다. 프린트헤드(300)가 일정 비율로 도시되지 않았음을 주목하기 바란다. 실제로는, 제 1 및 제 2 오리피스 층(304, 306)은 지지 층(도시되지 않음)상에 놓이고 결합되며, 지지 층은 하기에 보다 상세하게 설명된다. 기판은 산업 표준에 따르는 두께(전형적으로 675㎛)를 갖는 것이 바람직하다. 각각의 오리피스 층(304, 306)은 중합체를 사용하여 대략 10 내지 30㎛의 두께를 갖도록 스핀-온(spin-on), 적층 또는 압출 중합체 박막 공정으로 형성된다. 임의의 적절한 포토이미저블 중합체 필름(photoimagable polymer film)(예컨대, 폴리아미드, 폴이메틸메탈크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에탈렌-테레프탈레이트 또는 그 혼합물)이 사용될 수도 있다. 변형예로서, 오리피스 층은 금속도금(metal-plated) 부재 또는 종래의 전착(eletrodeposition) 기술에 의해 제조된 실리콘의 산화물과 같은 세라믹으로 형성될 수도 있다. 다수의 전기적으로 전도되는 신호 연결 패드(308)가 또한 제공된다. 당해 분야에 공지된 바와 같이, 연결 패드(308)는 개개의 방울 발생기의 작동을 제어하기 위해 전자 제어기로부터의 전기 신호와 연결된다.
방울 발생기의 제 1 형태(320)를 포함하는 방울 발생기의 제 1 세트(310)가 도시된다. 방울 발생기의 제 1 세트(310)는 제 1 오리피스 층(304)에 의해 부분적으로 규정된다. 유사한 방식으로, 제 2 오리피스 층(306)에 의해 부분적으로 규정되고 방울 발생기의 제 2 형태(317)를 포함하는 방울 발생기의 제 2 세트(312), 방울 발생기의 제 3 세트(314) 및 방울 발생기의 제 4 세트(316)가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 방울 발생기의 수는 전형적으로 제공되는 실제의 수를 반영하지 않았으며, 도시를 용이하게 하기 위해, 도시된 방울 발생기의 수는 의도적으로 최소화되었음을 주목하기 바란다. 제 1 및 제 2 오리피스 층(304, 306)은 층 사이의 파단면(break)(307)에 의해 규정된 바와 같이 분리되고 서로 분리되고 떨어져 있음을 또한 주목하기 바란다. 비록 제 1 및 제 2 오리피스 층(304, 306)이 단일 구조체로 형성될 수 있을 지라도, 프린트헤드(300)가 복수의 색을 공급하기 위해 사용될 때 파단면(307)은 상이한 잉크 형태의 혼합, 특히 청록, 노랑, 심홍 잉크를 검정 잉크와 혼합하는 것을 방지하도록 작용한다. 비록 제 1 형태의 방울 발생기의 하나의 세트(310)와 제 2 형태(317)의 방울 발생기의 세 개의 세트(312 내지 316)가 도시되었지만, 어느 한 형태의 다수 방울 발생기가 설계 선택의 문제로서 동등하게 제공될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들면, 육크롬(hexachrome) 제품에서는, 여섯 개의 방울 발생기 세트가 제공된다. 또한, 두 개의 상이한 형태의 방울 발생기(317, 320)가 도시되지만, 보다 많은 수의 방울 발생기 형태가 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 방울 발생기의 각각의 세트는 실질적으로 동일한 해상도[즉, 인치당 600도트(600dpi)]를 제공하도록 배열되는 것이 바람직하다. 실제로는, 다수의 방울 발생기가 합당한 크기의 인쇄 줄을 제공하도록 프린트헤드내에 모아져서 텍스트 또는 이미지의 줄이 인쇄 매체상에 인쇄 매체를 가로지르는 프린트 캐리지 일 경로내에 용착된다. 논리적으로 생각해보면, 프린트헤드는 프린트헤드의 역 스캐닝(reciprocal scanning) 없이 잉크의 완전한 페이지 폭이 용착될 수 있게 하는 크기를 가질 수 있다. 그러나, 양호한 실시예에서는, 프린트헤드는 대략 1.25㎝의 폭이며 그에 따라 매체를 가로지르는 프린트헤드의 역동작을 필요로 한다.
다양한 형태의 방울 발생기(317, 320)는 그 들이 사출할 수 있는 각각의 방울 중량에 의해 주로 구별된다. 단순화를 위해, 이하에 제공되는 논의는 단지 두 개의 형태의 방울 발생기에 집중되지만 본 발명이 반드시 이 수에 한정되지는 않음을 이해하기 바란다. 양호한 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 방울 발생기의 상이한 방울 중량은 각 형태와 관련된 노즐 수의 결과이다. 도 3에 도시된 실시예에 있어서, 제 1 형태의 방울 발생기는 두 개의 노즐을 포함하며, 제 2 형태의 방울 발생기는 단지 하나의 노즐만을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이러한 사항에 한정되지 않으며, 다수의 노즐 방울 발생기가 임의의 수의 노즐을 포함할 수도 있다. 또한, 다수의 노즐 방울 발생기내의 노즐은 서로 가능한 한 가깝게 배치되어 그에 따른 방울이 적절한 매체로 사출될 때 하나로 합쳐지게 되는 것이 바람직하다.
노즐의 수에 관계없이, 두 개의 방울 발생기 형태의 각각의 방울 발생기는 실질적으로 동일한 유효범위를 제공하도록 기능한다. 즉, 사용된 잉크에 따라서, 하나의 노즐을 갖는 방울 발생기에 의해 방출된 하나의 방울은 다수의 노즐을 갖는방울 발생기와 실질적으로 동일한 유효범위를 제공한다. 양호한 실시예에 있어서, 이것이 가능한 이유는 본 발명에 합체된 각 노즐이 방울 중량 출력의 견지에서 볼 때 모든 다른 노즐과 실질적으로 동일하다고 가정되기 때문이다. 따라서, 방울 발생기의 제 1 세트가 실제로 방울 발생기의 다른 세트의 두배의 노즐 수를 합체시킴에도 불구하고, 제 1 세트에 의해 제공된 해상도는 실질적으로 다른 세트와 동일할 것이다. 노즐 그룹을 하나의 방울 발생기로 취급함으로써, 그에 의해 본 발명은 종래 기술의 제한에 제약받지 않고 하나의 프린트헤드로부터 상이한 방울 중량을 갖는 방울을 사출하는 능력을 제공한다. 이것이 도 4를 참조하여 보다 잘 도시되어 있다.
도 4는 A-A 선을 따라 취한 도 3의 프린트헤드의 단면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 구조적 구성요소는 동일한 참조부호를 갖는다. 도 4에 도시된 구조체의 치수가 비례하지 않음을 주목하기 바란다. 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 오리피스 층(304, 306)은 실리콘 기판(302)에 차례로 고정된 지지 층(410) 위에 놓이며 고정된다. 지지 층(410)은 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 카바이드, 탄탈, 폴리실리콘 글래스 또는 기능적으로 동등한 다른 재료와 같은 전기적 절연 재료로 형성된다. 지지 층(410)은 또한 잉크 분무기(425)를 지지한다. 일반적으로, 잉크 분무기(425)는 잉크가 방출 챔버로 방출 챔버의 플로어를 통해 사출되어 지는 방출 챔버로부터 잉크를 분무하기에 적합한 임의의 기구를 포함할 수도 있다. 양호한 실시예에 있어서, 잉크 분무기(425)는 당해 분야에 공지된 바와 같은 종래의 용착 기술을 사용하는 박막 가열기 저항기(thin film heater resistor)를 포함한다.
방출 챔버(424 내지 432)는 잉크 분무기(425)와 실질적으로 수평으로 정렬된다. 방출 챔버(424 내지 432)를 잉크 분무기와의 수평 정렬시키는 것은 설계 선택의 문제이며 모든 경우에 있어서 요구되지는 않는다. 당해 분야에 공지된 바와 같이, 방출 챔버(424 내지 432)는 그에 따른 방울 발생기의 방울 중량 특성을 부분적으로 규정한다. 본 발명의 경우에서는, 잉크 분무기(425)가 방출 챔버(424 내지 432)로부터 잉크를 배출하도록 작동될 때, 방출 챔버가 방울 발생기를 형성한다. 도시된 바와 같이, 제 1 형태(320)의 방울 발생기는 상응하는 잉크 분무기와 수직으로 정렬된 적어도 두 개의 방출 챔버(430 내지 432)를 포함한다. 이와 마찬가지로, 제 2 형태의 방울 발생기(317b)는 잉크 분무기와 수직으로 정렬된 하나의 방출 챔버(426)를 포함한다. 각각의 방출 챔버(424 내지 432)는 기초 외주(405)와 노즐 오리피스(411)를 각각 규정한다. 노즐 오리피스가 각각의 방출 챔버(424 내지 432)에 대한 기초 외주보다 작은 직경인 것으로 도시되지만, 본 발명이 반드시 이 점에 한정되지는 않음을 주목하기 바란다. 하기에 설명될 바와 같이, 방울 발생기의 제 1 형태(320)의 각각의 방출 챔버와 연계된 잉크 분무기가 함께 전기적으로 연결되어 있어서 방울 발생기가 작동될 때 두 개의 잉크 방울의 조화된 분무가 발생할 것이다.
각각의 방출 챔버(424 내지 432)에 또한 각각의 테이퍼된 잉크 이송 트렌치(402, 404, 406, 408)에 유체 연결을 제공하는 전용 잉크 통과구(ink vias)(412 내지 422)가 제공된다. 잉크 통과구(412 내지 422)는 기초 외주에 의해둘러싸여 있어 잉크 통과구가 공급하는 잉크가 그에 해당하는 방출 챔버에 의해 배타적으로 사용되게 하며, 기판의 상부 표면 밑의 통과구를 통하여 뒤로 흐를 수 있는 제한된 양을 제외한다면, 소정의 방출 챔버내에 발생된 임의의 압력에 의해 다른 챔버로 잉크가 흐르지 않게 한다. 각각의 방출 챔버에 대해 다수의 통과구가 도시되어 있으며, 이것이 여분의 잉크 유동을 제공하고 잉크내의 단일한 오염물 입자로부터 기인된 잉크 부족을 방지한다. 양호한 실시예에 있어서, 당해 분야에 공지된 바와 같이, 오리피스 층(304, 306)이 부착되기 전에 또한 테이퍼된 잉크 이송 트렌치(402, 404, 406, 408)가 기판내로 에칭되기 전에, 지지 층(410)의 상부 표면은 통과구(412 내지 422)를 형성하도록 패턴화되고 에칭된다.
테이퍼된 잉크 이송 트렌치(402, 404, 406, 408)(단부도로 도시됨)는 잉크 저장고로부터 잉크를 수용하도록 기판의 하부 표면(302)에서 보다 폭이 넓고, 연관된 방울 발생기(317, 320)의 잉크 통과구의 영역을 둘러싸기에 충분한 폭을 갖도록 테이퍼되는 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 형태(320)의 방울 발생기에 대하여, 해당 트렌치(408)는 두 개의 방출 챔버(430, 432)와 상응하는 잉크 통과구(420, 422)를 둘러싼다. 그와 반대로, 제 2 형태(317)의 방울 발생기에 대하여, 해당 트렌치(402, 404, 406)는 연관된 방출 챔버(424 내지 428)와 상응하는 잉크 통과구만을 둘러싼다. 모든 경우에 있어서, 각각의 트렌치(402, 404, 406, 408)의 단면적이 해당 방울 발생기(317, 320)와 연관된 잉크 통과구의 단면적보다 수배 커서 다수의 방울 발생기가 트렌치내의 현저한 잉크 유동 저항 없이 공급될 수 있다.
카트리지 하우징(212)의 저장고에 저장된 유체 잉크는 방출 챔버를 충전하기위해 모세관 힘에 의해 기판(302)내에 생성된 각각의 트렌치(402, 404, 406, 408)와 통과구를 통하여 흐른다. 각각의 트렌치는 해당 방울 발생기의 세트에 잉크를 제공하도록 배향된다. 즉, 제 1 트렌치(408)는 방울 발생기의 제 1 세트(310)에 잉크를 제공하며 제 2 내지 제 4 트렌치(402, 404, 406)는 방울 발생기의 제 2 내지 제 4 세트(312 내지 316)에 잉크를 제공한다. 양호한 실시예에 있어서, 각각의 트렌치(402, 404, 406, 408)는 각각 청록, 노랑, 심홍 및 검정과 같은 상이한 색의 잉크의 저장을 위해 분리된 잉크 저장고에 연결하도록 연장된다. 기판(302)은 카트리지 하우징 표면에 부착되며, 그 표면은 트렌치(402, 404, 406, 408)의 아래쪽 경계를 규정한다.
노즐 형상과 배향이 방울 크기, 속도 및 Z-축내의(인쇄시 매체를 향해) 잉크 방울의 궤적을 제어하는 설계 요소이다. 종래의 방울 발생기의 형태(즉, 방울 발생기의 제 2 형태)는 하나의 오리피스를 가지며 픽셀 당 단일 방울 또는 픽셀 당 다수 방울 인쇄 모드에서 방출된다. 단일 방울 모드에서는, 하나의 잉크 방울이 방울 발생기(312 내지 316)의 각 세트의 각 노즐로부터 인쇄 매체상의 각각의 목표 픽셀을 향해 선택적으로 방출된다. 예를 들면, 방울 발생기(312 내지 316)의 세트가 각각 청록, 노랑 및 심홍 색의 방울을 각각 제공하는 경우, 소정의 색조를 달성하기 위한 연속적인 캐리지의 스캔시 목표 픽셀은 독립된 노즐로부터 노랑과 심홍의 하나의 방울과 다른 노즐로부터 두 개의 청록 방울을 받을 수 있다. 다수 방울 모드에서는, 채도 또는 해상도를 향상시키기 위해, 캐리지의 1회 통과시 행해질 수 있는 특별한 색조에 대하여 노랑과 심홍의 각각의 두 개의 연속 방울과 심홍의 네개의 방울이 사용될 수 있다. 이것을 설명하기 위해, 방울을 소정의 위치(즉, 특별한 방울 발생기가 겨냥하는 픽셀)에 지향시키는 현상을 고려하면, 목표 픽셀은 잉크젯 프린트헤드가 인접한 인쇄 매체를 가로질러 스캔될 때 방울 발생기가 가로지는 픽셀이다. 그에 따른 인쇄 매체상의 도트는 동일 프린트 캐리지상의 동일하거나 다른 노즐로부터의 도트와 대략 동일한 크기와 색이 된다.
제 2 형태의 방울 발생기에 관한 단일 및 다수 방울 모드에 대한 논의는 제 1 형태의 방울 발생기(즉, 다수 노즐을 갖는 방울 발생기)에 대체로 적용할 수 있다. 다수 노즐 방울 발생기에 대하여, 각각의 작동 예에 있어서 단일 픽셀 유효범위를 제공하기 위해(즉, 작동할 때마다 단일 픽셀만을 겨냥하기 위해) 동등한 방식으로 작동하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 검정 잉크는 전형적으로 동일한 양의 픽셀 유효범위를 제공하기 위해 유색 잉크(청록, 노랑 및 심홍)의 방울 중량의 약 두 배를 필요로 하는 것으로 공지되어 있다. 따라서, 검정 잉크 분무시 다수 노즐 방울 발생기의 제 1 형태는 유색 잉크를 분무하는 제 2 형태의 방울 발생기와 실질적으로 동일한 유효범위를 제공할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 잉크 분무기는 노즐 오리피스의 위치를 따른다. 잉크 분무기의 작동은 신호 입력부로서 작용하는 전기적 연결부를 사용하여 달성된다. 이러한 전기적 연결부는 전형적으로 프린트헤드상의 잉크 분무기를 접촉 패드에 전기적으로 연결시키는 박막 금속화 도체이며, 그에 의해 프린터내에 프린트헤드 인터페이스 회로가 생성된다. 통상 "집적 드라이브 헤드(integrated drive head)" 또는 IDH 다중 송신(IDH multiplexing)으로 공지된 기술이 프린터와 그와연관된 프린트 카트리지 사이의 전기적 연결을 감소시키기 위해 사용된다. IDH 다중 송신의 예는 미국 특허 제 5,541,629 호에 나타난다. IDH 형태에서는, 잉크 분무기가 프리머티브(primitive)로 공지된 그룹으로 배열된다. 각각의 프리머티브는 자신의 전력 공급 연결부[프리머티브 선택(primitive select)]와 복귀 연결부[프리머티브 복귀(primitive return) 또는 프리머티브 공통(primitive common)]를 갖는다. 또한, 제어 라인(어드레스 라인)의 수는 특별한 잉크 분무기를 가능하게 하기 위해 사용된다. 이러한 어드레스 라인이 모든 프리머티브 간에 공유된다. 이러한 방법은 열이 프리머티브의 수이고 행이 프리머티브 당 저항기의 수인 행렬로서 생각될 수 있다. 각각의 잉크 분무기에 동력을 공급하는 것은 프리머티브 선택에 의해 또한 각각의 저항기가 있는 열에 연결된 스위치로서 작용하는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)와 같은 트랜지스터에 의해 제어된다. 하나 또는 그 이상의 프리머티브 선택과 프리머티브 복귀에 전압을 인가하고 선택된 트랜지스터의 연관된 게이트를 작동시킴으로써, 다수의 독립적으로 어드레스된 잉크 분무기가 동시에 방출될 수 있다. 변형예로서, 프린터로부터 송신된 신호를 판독하고 적절한 잉크 분무기를 작동시키는 소위 스마트 프린트헤드(smart printhead)가 또한 이러한 목적에 사용될 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하여 상기 설명된 전기적 연결부가 보다 잘 도시되어 있다. 도 5는 방울 발생기의 제 2 형태(즉, 단일 노즐 방울 발생기)에 따른 잉크 분무기(가열기 저항기)(502)의 평면도를 도시한다. 잉크 분무기(502)와 연관된 잉크 통과구(504, 506)가 또한 도시되어 있다. 신호 입력부(508)가 잉크분무기(502)에 연결되어 잉크 분무기(502)를 가로질러 인가된 신호(전압)가 잉크 분무기를 작동시키게 될 것이다. 잉크 분무기(50)와 통과구(504, 506)가 오리피스 층내에 형성된 방출 챔버에 의해 둘러싸여지는 방식을 도시하기 위해 예시적인 기초 외주(405)가 파선으로 도시되어 있다.
도 6은 방울 발생기의 제 1 형태(즉, 다수 노즐 방울 발생기)에 따른 잉크 분무기(가열기 저항기)(602, 604)의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 각각의 잉크 분무기(602, 604)와 그와 연관된 통과구(606 내지 612)는 각각 예시적인 해당 방출 챔버 기초 외주(407, 409)에 의해 둘러싸인다. 일련의 전기적 연결부(614)가 도시되며 입력부(614a, 614b)를 가로질러 방출 신호를 인가함으로써 실질적으로 동시에 잉크 분무기(602, 604)가 작동되게 한다. 실질적으로 동일한 결과를 달성하는 전기적 변형 실시예가 도 7에 도시된다. 특히, 평행한 전기 연결부(714)가 도시되어 있다. 이와 마찬가지로, 평행 입력부를 가로질러 방출 신호를 인가함으로써 잉크 분무기가 실질적으로 동시에 작동될 것이다. 전체의 프린트헤드에 걸쳐 일정한 전압이 필요할 때는 평행한 구성이 바람직할 수도 있으며, 평행한 구성은 잉크 분무기(602, 604)중의 하나가 실패하여 전기 경로내의 단절을 일으키게되는 경우 약간의 중복성(redundancy)를 제공하는 장점을 갖는다. 당해 분야에 공지된 바와 같이, 다른 설비가 가능하며 그에 의해 잉크 분무기의 조합은 조합형 직렬-평행 형태로 연결된다. 본 발명은 이러한 점에 제한되지는 않는다.
따라서, 본 발명은 다수의 형태의 방울 발생기를 갖는 프린트헤드를 제공하며, 그 형태는 각각의 방울 발생기에 의해 제공된 적어도 각각의 방울 중량에 따라구별된다. 그러므로, 다수의 유색 구성이 하나의 프린트헤드내에 합체될 수 있으며, 그에 의해 경쟁력 면에서 장점을 제공한다. 상기 설명된 것은 본 발명의 원리의 적용을 단순히 예시할 뿐이다. 본 발명의 개념과 범위내에서 다른 구성과 방법이 당해 분야의 당업자에 의해 시행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 방울 발생기에 의해 제공된 방울 중량에 따라 구별되는 방울 발생기의 다수의 형태를 갖는 프린트헤드를 제공하여, 다수의 색 구성을 갖는 단일 프린트헤드가 완성되며, 그에 의해 단일 프린트헤드로부터 상이한 방울 중량을 갖는 방울을 사출하는 능력이 제공되고, 검정과 유색 잉크 모두를 사출할 수 있게 되어 비용과 경쟁력 면에서 장점을 갖는 프린트헤드가 제공된다.

Claims (10)

  1. 잉크젯 프린트헤드(300)에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 형태(320)의 방울 발생기를 포함하는 적어도 하나의 제 1 방울 발생기 세트(310)와,
    적어도 하나의 제 2 형태(317)의 방울 발생기를 포함하는 적어도 하나의 제 2 방울 발생기 세트(312)를 포함하는
    잉크젯 프린트 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 형태(320)의 방울 발생기와 연관된 제 1 방울 중량이 제 2 형태(317)의 방울 발생기와 연관된 제 2 방울 중량과 다른
    잉크젯 프린트 헤드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 방울 중량은 상기 제 2 방울 중량의 배수인
    잉크젯 프린트 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방울 발생기 세트(310)의 적어도 하나가 제 1 형태의 잉크를 분무하고 상기 제 2 방울 발생기 세트(312)의 적어도 하나가 제 2 형태의 잉크를 분무하는
    잉크젯 프린트 헤드.
  5. 잉크젯 카트리지(111)에 있어서,
    카트리지 하우징(212)과,
    상기 카트리지 하우징(212)내의 적어도 하나의 내부 잉크 저장고와,
    상기 카트리지 하우징(212)에 지지되고 상기 적어도 하나의 내부 잉크 저장고와 유체 연통되며, 제 1 형태(320)의 방울 발생기의 적어도 하나를 포함하는 제 1 방울 발생기 세트(317)의 적어도 하나와, 제 2 형태(317)의 방울 발생기를 포함하는 제 2 방울 발생기 세트(312)의 적어도 하나를 포함하는 잉크젯 프린트헤드(214)를 포함하는
    잉크젯 카트리지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 1 형태(320)의 방울 발생기와 연관된 제 1 방울 중량이 제 2 형태(317)의 방울 발생기와 연관된 제 2 방울 중량과 다른
    잉크젯 카트리지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 방울 중량은 상기 제 2 방울 중량의 배수인
    잉크젯 카트리지.
  8. 방울 발생기를 사용하여 매체(107)상에 방울을 용착시키는 방법에 있어서,
    제 1의 다수의 방울을 용착시키도록 적어도 하나의 제 1 형태(320)의 방울 발생기를 포함하는 적어도 하나의 제 1 방울 발생기 세트(310)를 작동시키는 단계와,
    제 2의 다수의 방울을 용착시키도록 적어도 하나의 제 2 형태(317)의 방울 발생기를 포함하는 적어도 하나의 제 2 방울 발생기 세트(312)를 작동시키는 단계를 포함하는
    방울 용착 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1의 다수의 방울과 연관된 제 1 방울 중량이 상기 제 2의 다수의 방울과 연관된 제 2 방울 중량과 다른
    방울 용착 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1의 다수의 방울은 잉크의 제 1 형태를 포함하고 상기 제 2의 다수의 방울은 잉크의 제 2 형태를 포함하는
    방울 용착 방법.
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