KR20020014713A - 잉크제트 프린팅 장치 및 잉크제트 프린트헤드 - Google Patents

Abstract

단색 잉크제트 프린트헤드는 복합-모드 조작을 할 수 있는 고밀도 배열로 이루어진 잉크 방울 발생기(165)를 구비하는 것이다. 본 발명의 프린트헤드는, 서로 상대적으로 엇갈려 배치된 각각의 그룹을 가진 적어도 3개 그룹의 노즐(540, 550, 560)에 배열된 잉크 방울 발생기(165)를 구비한다. 이러한 엇갈려 배치된 배열은 고속도에서 양질의 프린트 해상도를 제공한다. 또한, 본 발명에 의해 제공된 복합 모드의 조작은 필요한 프린트 속도, 해상도 및 품질에 따라서 다른 프린트 모드를 허용한다. 양호한 실시예에서, 본 발명은 고속도에서 일-패스 1200dpi 모드, 2-패스 600dpi 모드 고 양질 프린트, 및 고속도에서 일-패스 600dpi 모드에서 프린팅할 수 있는 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 잉크제트 프린트헤드를 사용하는 고성능 프린팅 방법을 포함하는 것이다.

Description

잉크제트 프린팅 장치 및 잉크제트 프린트헤드{HIGH-PERFORMANCE, HIGH-DENSITY INK JET PRINTHEAD HAVING MULTIPLE MODES OF OPERATION}

본 발명은 일반적인 열 잉크제트(thermal ink jet; TIJ) 프린트헤드에 관한 것으로서, 특히 엇갈려 배치된 고밀도 배열 장비를 가진 단색 잉크제트 프린트헤드를 사용하는 복합 조작 모드를 구비하는 고성능 프린팅 시스템과 그 방법에 관한 것이다.

열 잉크제트 프린터는 컴퓨터 분야에서 대중적으로 폭넓게 사용되는 것이다. 상기 프린터에 대해서는 미국 특허 제 4,490,728 호와 미국 특허 제 4,313,684 호, 그리고 출력 하드카피 디바이스(Ed. R.C. Durbeck 및 S. Sherr, 샌디에이고: 아카데믹 출판사, 1988)의 13장에 W.J. Lloyd 및 H.T. Taub가 기고한 "잉크제트 디바이스"에 기술되어 있다. 잉크제트 프린터는 잉크가 프린트 매체(예, 종이)에 타격되는 것만이기 때문에, 양질의 인쇄가 행해지며, 콤팩트하고, 이동성이 있으며, 그리고 신속하고 조용하게 인쇄가 이루어지는 것이다.

잉크제트 프린터는 장비의 특정 한정된 구역에서 개별 도트(또는 픽셀)의 패턴을 인쇄하여 프린트 상(image)을 생성하는 것이다. 직선형 어레이(array)에 작은 도트로 있어서 안정적으로 시각화되어 있는 상기 도트 구역은, 인쇄되는 패턴으로 형성되는 것이다. 따라서, 프린팅 조작은 잉크의 도트가 있는 도트 구역의 패턴을 충진하여 픽쳐(picture)되는 것이다.

잉크제트 프린터는 프린트 매체에 소량의 잉크를 분사하여 도트를 인쇄하는 것이다. 잉크 저수조와 같은 잉크 공급 디바이스는 잉크를 잉크 방울 발생기에 공급한다. 잉크 방울 발생기는 마이크로프로세서 또는 다른 컨트롤러에 의해 제어되어 마이크로프로세서에 의한 명령을 받고 적절한 시간에 잉크 방울을 내뿜는다. 잉크 방울 방출 타이밍은 일반적으로 인쇄되는 상의 픽셀 패턴에 대응한다.

일반적으로, 잉크 방울 발생기는 증발 또는 연소성 챔버 내에 배치된 소량의 잉크를 신속하게 가열하여 오리피스(예, 노즐)를 통해 잉크 방울을 내뿜는다. 일반적으로 잉크 방울의 증발은 소형 박막(small thin-film)(또는 연소성) 레지스터와 같은 전기 히터를 사용하여 이루어진다. 잉크 방울의 방출은 선택된 연소 챔버내에 배치된 잉크의 박층을 과열(過熱)하도록 선택된 연소성 레지스터를 통하여 전류를 통과시키어 이루어진다. 이러한 과열은 프린트헤드의 상관 노즐을 통하는 잉크 방울 방출과 잉크의 박층(thin layer)의 폭발적인 기화를 발생시킨다.

잉크 방울 방출은 잉크 방울 발생기를 내재하는 프린트헤드 조립체를 지지하는 이동 운반 조립체에 의해 프린트 매체에 행해지게 된다. 운반 조립체는 프린트 매체 면 위를 횡단하며, 인쇄되는 패턴에 따라서 프린트헤드 조립체를 위치시키는 것이다. 운반 조립체는 "스캔 축"을 따라서 프린트 매체와 프린트헤드 조립체와의 사이에 상대적인 운동을 부여한다. 일반적으로, 스캔 축은 프린트 매체의 폭과 평행한 방향으로 있고 그리고 운반 조립체의 단일 "스캔"은 운반 조립체가 프린트 매체의 폭을 대략적으로 횡단하였을 때에 프린트헤드 조립체의 변위를 의미한다. 스캔 사이에서, 프린트 매체는 일반적으로 스캔 축에 대해 수직적인 "매체 전진 축(media advance axis)"을 따라서(그리고 일반적으로 프린트 매체의 길이를 따라서) 프린트헤드와 상관하여 전진하는 것이다.

프린트헤드 조립체가 스캔 축을 따라서 이동됨으로서, 단속 라인의 줄(aswath of intermittent lines)이 발생한다. 상기 단속 라인의 중복 위치는 프린트 상의 이미지 또는 텍스트로서의 외관을 창출한다. 매체 전진 축을 따라 형성되는 프린트 해상도는 일반적으로 매체 전진 축을 따르는 상기 단속 라인의 밀도에 기준하는 것이다. 따라서, 매체 전진 축에 단속 라인의 밀도가 높을 수록, 그 축을 따라 형성되는 프린트 해상도는 더 커지는 것이다.

매체 전진 축(그리고 그에 따르는 종이 축 프린트 해상도)에 따르는 단속 라인의 밀도는 순차적 스캔 사이에 "단계"를 조정하여 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 만일 매체 전진 축과 정렬된 노즐 어레이의 길이와 동일한 줄(swath)을 커버하기 위해서 2개 단계의 평균을 취한다면, 이것은 "2-패스 프린팅"으로 언급되는 것이다. 이러한 경우에 상기 줄은 단속 라인의 피치가 절반이 되도록 노즐 피치 길이(종이 축을 따라서 측정)의 비-정수(non-integer number)와 동일한 거리로 상쇄되어야 한다. 이러한 것은 사실상 종이 축을 따르는 해상도의 2배가 된다. 그런데, 2-패스 프린팅의 일 주요한 결점은 여분의 패스(extra passes)가 프린터의 속도를 상당히 감소시키는 것이다. 예를 들면, 2-패스 프린팅은 일-패스 프린팅의 프린트 속도의 약 절반이다. 프린트 속도의 대형 감소는 일부 프린팅 동작에서는 바람직하지 않지만, 다른 동작에서는 수용 가능한 것일 것이다.

매체 전진 축을 따라서 단속 라인의 밀도를 증가하는데 사용될 수 있는 다른 기술은 일-패스 프린팅에서 높은 프린트 해상도를 제공하도록 노즐 간격의 밀도를 증가시키는 것이다. 그런데, 이러한 기술은 실질적으로 높은 프린트 해상도 프린팅에 소요되는 노즐의 높은 선형 밀도(linear density)를 허용하는 노즐 구조와 잉크 방울 발생기를 제조하기가 곤란하다는 문제가 있는 것이다. 예를 들면, 잉크 방울 발생기는 타이트한 간격을 허용하기에 충분하게 양질이어야 하며, 잉크 방울 체적은 더욱 타이트한 간격으로 감소되어야 하며, 그리고 순차적으로 보다 낮은 방울 체적은 필요한 프린트 모드와 양립할 수 없을 것이다. 따라서, 일 프린트 적용 시에 고해상도, 고속도 프린팅을 허용하면서 다른 프린트 적용 시에 고해상 최대 양질의 프린트 모드도 제공하는 복합-모드 조작을 할 수 있는 잉크제트 프린트헤드에 필요성이 대두되었다.

상술된 종래 기술의 한계를 극복하고 그리고 본원 명세서를 읽으면서 명백하게 이해될 수 있는 다른 제한요소를 극복하기 위해서, 본 발명은 고해상도 일-패스 프린팅을 제공하도록 고밀도의 잉크 방울 발생기를 구비하는 복합 모드 조작이 가능한 단색 잉크제트 프린트헤드를 제공하는 것이다. 특정하게는, 본 발명은 단일 열(single row) 해상도의 2배 이상으로 크게 종이 축 프린트 해상도로 일-패스 프린팅을 이행하는 것이다. 본 발명은 고밀도 배열된 잉크 방울 발생기와 노즐과 상관된 문제중의 적어도 하나에 관련된 것으로서, 고 프린트 해상도를 가진 고품질 일-패스 프린팅을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 필요한 프린트 속도, 프린트 해상도 및 프린트 품질에 따르는 복합 프린트 모드에 프린팅을 허용하는 것이다.

본 발명의 고성능 단색 잉크제트 프린트헤드는 프린트헤드 구조에 배치된 고밀도 엇갈림 배열의 잉크 방울 발생기(a high-density staggered arrangement ofink drop generators)를 구비하는 것이다. 각각의 잉크 방울 발생기는 잉크 공급 디바이스와 유체 소통식으로 결합되고 노즐을 가진 프린트헤드 구조로 형성된 박막 구조체이다. 잉크는 잉크 방울 발생기로 공급되어 적절한 시기에 상관 노즐로부터 가열되어 내뿜어지는 것이다. 고밀도 엇갈림 배열 잉크 방울 발생기는 적어도 3개의 축 각각을 따라서 배열된 다수의 잉크 방울 발생기를 구비한다. 3개의 축은 대체로 평행하며, 서로 이격되어 있다. 단일 축을 따라 형성된 다수의 잉크 방울 발생기는 다른 축을 따라 형성된 다수의 잉크 방울 발생기에 대해서 엇갈려 형성된다. 단일 축을 따라 형성된 다수의 잉크 방울 발생기 각각은 축 피치(axis pitch)를 가지고 그리고, 엇갈림 배열은 축 피치의 부분으로 있는 합성 축의 유효 피치를 제공한다. 양호한 실시예에서, 축을 따라 형성된 다수의 잉크 방울 발생기 각각은 대략 일 인치의 1/1300의 축 피치를 가지며, 따라서 일 인치의 대략 1/1200의 유효 피치를 4개의 축을 따라서 형성된 4개 다수의 잉크 방울 발생기의 양호한 배열을 본 발명의 프린트헤드에 제공한다. 이러한 유효 피치의 감소(그리고 결과적으로 프린트 해상도의 증가)는 고속도로 고해상 프린팅을 초래하는 필요한 프린트 해상도를 제공하는데 보다 적은 스캔이 필요하다는 것을 의미한다.

본 발명에 사용되는 고밀도 배열 잉크 방울 발생기는 프린트 품질에 강한 영향을 주는 가공체로 제작될 수 있는 것이다. 특정하게는, 노즐을 형성하는데 사용되는 제작과정이 잉크 방울 상각궤도(常角軌道)에 변화를 발생할 수 있는 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 잉크제트 프린트헤드를 사용하는 다수의 프린트 모드에서 고성능 프린팅 방법을 포함하는 것이다.

본 발명의 다른 면과 다른 이점은 본 발명의 원리를 첨부도면과 관련하여 예를 통해 이하에 설명되는 내용으로부터 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 명세서에 기술된 상세한 설명에 의해서가 아니라, 첨부 청구범위에 의해서 한정되는 것임은 물론이다.

도 1은 본 발명에 합체된 전체 프린팅 시스템의 블록 다이어그램,

도 2는 설명을 목적으로 도시한 것으로, 본 발명에 합체된 일례의 프린팅 시스템,

도 3은 본 발명의 프린트헤드 조립체를 지지하는 도 2의 프린팅 시스템의 일례의 운반 조립체를 설명을 목적으로 개략적으로 나타낸 도면,

도 4는 설명을 목적으로 도시한, 본 발명의 프린트헤드 조립체의 사시도,

도 5는 본 발명의 엇갈려 배치된 잉크 방울 발생기 배열을 설명하는 도 4에 도시된 프린트헤드 조립체를 간략하게 개략적으로 나타낸 평면도,

도 6은 본 발명의 엇갈린 배열된 노즐을 부가로 설명을 목적으로 평면으로 다르게 간략하게 개략적으로 나타낸 도면,

도 7은 제작과정에서 발생되는 오목부를 설명하는 도 5에 도시된 프린트헤드 조립체의 단면도,

도 8은 프리미티브(PRIM)의 배열(the arrangement of the primitives)과 도 5의 프린트헤드를 극히 간략하게 설명하기 위해 예를 들어 나타낸 평면도,

도 9는 프린트헤드의 다양한 층을 설명하는 도 8의 프린트헤드를 등각 절결하여 나타낸 단면도,

도 10은 엇갈려 배열된 잉크 방울 발생기를 설명하는 오리피스 층이 제거된 본 발명의 프린트헤드의 일 부분의 상부도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100: 프린팅 시스템 102: 프린트 매체

105: 호스트 시스템 110: 컨트롤러

115: 잉크 공급 디바이스 120: 파워 서플라이

125: 프린트 매체 이송 디바이스 130: 운반 조립체

135: 절환 디바이스 160: 프린트헤드 구조체

165: 고밀도로 엇갈려 배열된 잉크 방울 발생기

170: 전기적 인터페이스 200: 프린팅 시스템

222: 트레이 402: 열 잉크제트 헤드조립체

500: 프린트헤드 510: 노즐

520, 530: 잉크 피드 슬롯 710: 오리피스 층

720: 배리어 층 800: 다이

900, 910, 1000: 잉크 방울 발생기

이하에 기술되는 본 발명의 설명은 그 구성을 이루는 부분을 첨부도면을 참고로 하여 본 발명을 실시할 수 있는 양호한 실시예를 통해 기술하지만, 이러한 사실은 설명을 목적으로 하는 것으로서, 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 발명의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서의 다른 실시예의 활용 및 구조 변경을 이룰 수 있는 것이다.

일반 개요

본 발명은 고밀도로 배열되어 엇갈려 배치된 잉크 방울 발생기를 가진 단색 프린트헤드에서 실시되는 것이다. 이러한 배열은 본 발명에 고해상도 및 고속도 프린팅을 제공하는 것이다. 본 발명은 적어도 3개의 축을 따라서 적어도 3개의 그룹으로 배열된 잉크 방울 발생기를 구비하는 것이다. 일 축 그룹(an axis group)은 대응 축[행(columnar) 그룹에서와 같음]을 따라서 배열된 다수의 잉크 방울 발생기를 함유한다. 각각의 축은 기준 축과 대체로 평행하게 있는 중심선을 가진다. 일 축 그룹은 서로 엇갈려 배치된다. 각각의 축 그룹은 축 피치를 가지고 그리고 엇갈려 이루어져서 프린트헤드의 유효(합성) 피치가 축 피치의 부분으로 있다. 엇갈려 있는 잉크 방울 발생기의 배열은 보다 적은 패스로 보다 높은 해상도의 프린팅이 이루어지게 하며, 매체 전진 축에 유효한 노즐 밀도를 증가시켜 고해상도로 고속 프린트를 제공하는 것이다.

다양한 프린팅 모드를 허용하는 프린트헤드 설계를 사용하여, 본 발명은 특정한 프린팅 적용에 따라서 품질, 속도 또는 그 조합이 최적하게 이루어지게 하는 것이다. 본원과 동일자로 조이 토르거선 등(Joe Torgerson et al.)이 제출하여 함께 계류 중인 발명의 명칭 "콤팩트한 고성능, 고밀도 잉크제트 프린트헤드"에는 상기 구조와 전기적 변경에 대한 내용이 기술되어 있다. 본 발명이 품질을 최대로 하는 프린트 모드에서 조작되면, 프린트헤드는 프린트헤드로부터 프린트 매체로 정확한 잉크 방울 배치에 미세한 변화조차도 감지할 수 있는 것이다. 프린트헤드 제작과정에서의 가공은 프린트헤드를 횡단하는 잉크 방울 상각궤도(ink drop trajectory)의 변화를 발생할 수 있는 프린트헤드 내에서 기하형상을 변경하는 것이다. 이러한 에러는 일반적인 양질의 프린팅에서는 수용할 수 있는 것이다. 그러나, 고품질 프린팅에서는 이러한 변화의 영향을 수용할 수 없는 것이다.

본 발명은 필요한 프린트 속도, 해상도 및 품질에 따라서 다른 모드가 활용되는 복합 조작 모드를 제공하여 상기 문제에 접근한 것이다. 예를 들면, 이하에 기술되는 바와 같이, 본 발명은 매체 속도가 있는 양질의 일-패스 2방향 1200dpi 모드와 상대적으로 서행이지만 더욱 우수한 양질의 2-패스 1200dpi 모드에서 프린팅할 수 있는 것이다. 이러한 다양한 모드는 본 발명의 프린트헤드가 프린트 적용에 따라서 속도와 품질을 서로 교환할 수 있게 하는 것이다. 예를 들면, 2방향 단일-패스 1200dpi 모드는 일시에 모든 축 그룹을 사용하며 노즐 레이아웃에 따르는 특정한 잉크 방울 상각궤도 에러로 인한 약간에 품질 저하를 발생하는 것이다. 서행 속도 2-패스 1200dpi 모드는 일 부분의 축 그룹을 사용하며 상각궤도 에러에 따른 노즐 레이아웃의 제거를 허용한 것이다.

양호한 실시예에서, 본 발명은 검정잉크를 사용하며 상호 횡방향으로 이격되고 기준 축에 대해 각각이 평행하게 있는 4개의 축중 하나를 따라 각각 배열된 4개 다수의 잉크 방울 발생기를 구비한 프린트헤드를 포함하는 것이다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 축(또는 축 그룹)을 따라 형성된 각각의 다수 잉크 방울 발생기는 기준 축과 관련된 축 피치(예시적인 실시예에서 300dpi)를 가지고, 그리고 모두 4개의 축 그룹은 기준 축에 대해서 합성 유효 피치의 1/4 축 피치(양호한 실시예에서 1200dpi)를 제공한다. 따라서, 기준 축에 대해서 노즐을 엇갈리게 하여, 본 발명은 전체 프린트헤드의 유효 피치(및 노즐 밀도)를 4배로 한 것이다. 이러한 구조는 일-패스 프린팅이 이전에 4-패스 프린팅(노즐의 단일 축 그룹을 취함)으로 달성되는 상당 프린트 해상도를 가지도록 하는 것이다. 다른 양호한 실시예에서는 프린트헤드가 합성 유효 피치의 1/2 축 피치를 가지도록 선택된 축 그룹의 쌍을 프린트헤드가 사용한다. 이러한 실시예는 프린트헤드 제작 중에 상술된 가공의 영향이 없는 2-패스 일 방향 프린팅을 제공하는 것이다. 또한, 이러한 실시예는 상술된 실시예에 의한 것과 같은 프린트 해상도를 제공한다.

구조적 개요

도 1은 본 발명이 합체된 전체 프린팅 시스템의 블록 다이어그램을 나타낸도면이다. 프린팅 시스템(100)은 잉크와 같은 재료를 종이와 같은 프린트 매체(102)에 프린팅하는데 사용되는 것이다. 프린팅 시스템(100)은 프린트 데이터를 생성하는 호스트 시스템(105)(컴퓨터 또는 마이크로프로세서)에 결합된다. 프린팅 시스템(100)은 컨트롤러(110), 파워 서플라이(120), 프린트 매체 이송 디바이스(125), 운반 조립체(130) 및 다수의 절환 디바이스(135)를 구비한다. 잉크 공급 디바이스(115)는 프린트헤드 조립체(150)에 선택적으로 잉크를 제공하는 프린트헤드 조립체(150)에 유체 소통식으로 결합된다. 프린트 매체 이송 디바이스(125)는 프린팅 시스템(100)에 대하여 프린트 매체(102)(예를 들면, 종이)를 이동시키는 수단을 제공한다. 유사하게, 운반 조립체(130)는 프린트헤드 조립체(150)를 지지하고 그리고 컨트롤러(110)에 의한 지시로 프린트 매체(102) 위에 특정 구역으로 프린트헤드 조립체(150)를 이동시키는 수단을 제공한다.

프린트헤드 조립체(150)는 프린트헤드 구조체(160)를 구비한다. 이하에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 발명의 프린트헤드 구조체(160)는 기판(도시되지 않음)을 구비하는 다수의 다양한 층이 내재된 것이다. 기판은 예를 들면, 실리콘과 같은 적절한 물질(양호하게는 낮은 열팽창계수를 가진 물질)로 제조된 단일 모놀리스 기판(single monolithic substrate)이다. 또한, 프린트헤드 구조체(160)는 프린트헤드 조립체(150)로부터 잉크 방울이 내뿜어지게 하는 다수의 요소를 내재한 프린트헤드 구조체(160)에 형성된 고밀도로 엇갈려 배열된 잉크 방울 발생기(165)를 구비한다. 또한, 프린트헤드 구조체(160)는 고밀도로 엇갈려 배열된 잉크 방울 발생기(165)에 순차적으로 파워를 제공하는 절환 디바이스(135)로 에너지를 제공하는 전기적 인터페이스(170)를 구비한다.

프린팅 시스템(100)이 운영되는 중에, 파워 서플라이(120)는 컨트롤러(110), 프린트 매체 이송 디바이스(125), 운반 조립체(130) 및 프린트헤드 조립체(150)에 제어 전압을 제공한다. 또한, 컨트롤러(110)는 호스트 시스템(105)으로부터 프린트 데이터를 수신하여, 데이터를 프린터 제어정보와 화상 데이터로 처리한다. 프로세스 데이터, 화상 데이터, 그리고 다른 정적 및 동적 발생 데이터는 프린팅 시스템(100)을 효율적으로 제어하는 프린트 매체 이송 디바이스(125), 운반 조립체(130) 및 프린트헤드 조립체(150)에 보내진다.

(예시적인 프린팅 시스템)

도 2는 본 발명의 고성능, 고밀도 잉크제트 프린트헤드가 합체된 일 예의 프린팅 시스템을 설명을 목적으로 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 프린팅 시스템(200)은 프린트 매체를 보유하는 트레이(222)를 구비한다. 프린팅 작용이 개시되면, 프린트 매체는 매체 전진 방향(227)으로 시트 피더(sheet feeder)(226)를 사용하여 트레이(222)로부터 프린팅 시스템(200)안으로 이송된다. 다음, 프린트 매체는 프린팅 시스템(200) 내에서 U방향으로 이송되어, 출력 트레이(228)쪽으로 유입의 반대방향으로 유출된다. 직선 페이퍼 통로와 같은 다른 프린트 매체 통로도 사용될 수 있다.

프린팅 시스템(200)안으로 유입되면, 프린트 매체는 프린트 구역(230) 내에서 정지하여, 본 발명의 적어도 일 프린트헤드 조립체(150)를 지지하는 운반 조립체(130)가 그 위에 잉크 방울 줄(a swath of ink drops)을 프린팅하는 스캔축(234) 방향으로 프린트 매체를 횡단하여 이동(또는 스캔)된다. 프린트헤드 조립체(150)는 운반 조립체(130)에 제거 가능하게 장착되거나 영구적으로 장착된다. 또한, 프린트헤드 조립체(150)는 잉크 공급 디바이스(115)에 결합된다. 잉크 공급 디바이스는 자체 내장된 잉크 공급 디바이스(예를 들면, 자체 내장된 잉크 저수조)이다. 다르게는, 프린트헤드 조립체(150)는 잉크 공급 디바이스(115)로, 가요성 도관을 경유하여 유체 소통식으로 결합될 수 있다. 다른 변경으로는, 잉크 공급 디바이스(115)는 프린트헤드 조립체(150)로부터 분할 또는 분리 가능하고 운반 조립체(130)에 제거 가능하게 장착된 1개 이상의 잉크 용기로 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 고성능, 고밀도 잉크제트 프린트헤드인 도 2의 프린팅 시스템의 운반 조립체의 예를 설명을 목적으로 개략적으로 나타낸 도면이다. 운반 조립체(130)는 스캐닝 운반체(320)에 제거 가능하게 또는 영구적으로 장착되는 프린트헤드 조립체(150)를 지지하는 스캐닝 운반체(320)를 포함한다. 컨트롤러(110)는 스캐닝 운반체(320)에 결합되어 프린트헤드 조립체(150)에 제어 정보를 제공한다.

스캐닝 운반체(320)는 스캔 축(234)에 직선 통로 방향을 따라서 이동 가능한 것이다 스테퍼(stepper) 모터와 같은 운반 모터(350)는 위치 컨트롤러(354)(컨트롤러(110)와 통신)로부터의 명령에 의거 스캔 축(234)을 따라서 스캐닝 운반체(320)를 운송한다. 위치 컨트롤러(354)에는 메모리(358)가 설치되어 위치 컨트롤러(354)가 스캔 축(234)을 따르는 위치를 알 수 있게 한다. 위치 컨트롤러(354)는 프린트 매체(102)를 증가식으로 운반하는 플레튼(platen)모터(362)(예를 들면, 스테퍼 모터)에 결합된다. 프린트 매체(102)는 프린트 매체(102)와 플레튼(370) 사이에 가해진 압력으로 이동된다. 파워 서플라이(120)는 프린트헤드 조립체(150)가 잉크 방울을 내뿜도록 하는 에너지와 같이, 프린팅 시스템(200)의 전기적 성분(예를 들면, 운반 모터(350)와 플레튼(platen) 모터(362))을 운영하는 전기적 파워를 제공한다.

프린트 동작은 트레이(222)로부터 프린트 매체(102)를 이송하여 플레튼 모터(362)와 그에 따른 매체 전진 축에 플레튼(370)을 회전하여 프린트 구역(230) 안으로 프린트 매체(102)를 운반하여 발생하는 것이다. 프린트 매체(102)가 프린트 구역(330)에서 올바르게 위치하였으면, 운반 모터(350)가 프린팅을 위해 스캔 축(234)에 프린트 매체(102) 위에 스캐닝 운반체(320)와 프린트헤드 조립체(150)를 위치(또는 스캔)시킨다. 단일 스캔 또는 복합 스캔 후에, 프린트 매체(102)는 매체 전진 축에 플레튼 모터(362)에 의해 증가식으로 상승되어, 프린트 구역(230)에 프린트 매체(102)의 다른 구역을 위치설정한다. 스캐닝 운반체(320)는 다시, 잉크 방울의 다른 줄을 프린트하도록 프린트 매체(102)를 횡단하여 스캔 한다. 상기 프로세스는 필요한 프린트 데이터가 프린트 매체(102)가 출력 트레이(228)에 내뿜어지는 지점에 프린트 매체(102)에 인쇄되어져 있을 때까지 반복된다.

프린트헤드 구성

본 발명의 프린트헤드는 고속도에서 고해상 프린팅을 제공하는 고밀도로 엇갈려 배열된 잉크 방울 발생기를 구비하는 것이다. 양호한 실시예에서는, 다수의 잉크 방울 발생기가 적어도 3개의 축을 따라서 배열된다. 축(축 그룹)을 따라서배치된 각각의 다수 잉크 방울 발생기는 기준 축을 따라서 측정된 축 피치를 가진다. 예를 들면, 일 예의 실시예에서는, 축 피치가 일 인치의 1/300과 동일하다. 프린트헤드에 4개의 축 그룹이 있는 것으로 가정하면, 엇갈림 배열은 1200dpi의 유효한 프린트 해상도를 제공한다. 제작 가공이 프린트 품질에 영향을 미칠 수 있다 하더라도, 본 발명은 복합 조작 모드를 제공하여 이러한 영향을 경감시키는 것이다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 본 발명의 프린트헤드는 필요한 프린트 속도와 프린트 품질에 따르는 다수의 프린트 모드로 동작되는 것이다.

도 4는 설명을 목적으로 도시한 본 발명의 프린트헤드 조립체의 사시도이다. 본 발명의 상세한 설명은 도 2의 프린터(200)와 같은 일반적인 프린팅 시스템에 사용되는 전형적인 프린트헤드 조립체를 기준으로 하는 것이다. 그리고, 본 발명은 모든 프린트헤드와 프린터 구조에 합체될 수 있는 것이다. 도 4에 따르는 도 1과 도 2를 참고로, 프린트헤드 조립체(150)에는 열 잉크제트 헤드 조립체(402)와 프린트헤드 몸체(404)가 포함된다. 열 잉크제트 헤드 조립체(402)는 TAB(Tape Automated Bonding) 조립체로서 일반적으로 언급되는 가요성 물체이며, 상호접속 패드(412)를 함유하는 것이다. 상호접속 패드(412)는 예를 들면 접착재로 프린트헤드 조립체(150)(프린트 카트리지로도 칭함)에 적절하게 고정된다. 접촉 패드(408)는 운반 조립체(130)와 정렬 배치되며 그 위에 전극(도시되지 않음)과 전기적 접촉을 이루는 것이다.

(엇갈려 배치된 잉크 방울 발생기의 고밀도 어레이)

도 5는 본 발명의 엇갈려 배열된 잉크 방울 발생기를 설명하는 도 4에 도시된 프린트헤드 조립체를 간략하게 개략적으로 나타낸 평면도이다. 프린트헤드 조립체는 제 1 잉크 피드 슬롯(520)과 제 2 잉크 피드 슬롯(530)과 다수의 노즐(510)을 가진 본 발명의 고성능 프린트헤드(500)를 포함하는 것이다. 잉크 피드 슬롯(520, 530)은 잉크를 잉크 공급 디바이스(115)로부터 잉크 방울 발생기에 제공한다. 대응 고밀도 배열 잉크 방울 발생기(도시되지 않음)는 노즐(510) 하층부에 양호하게 배치되고 각각의 노즐(510)과 유체 소통식으로 결합된다. 상기 배열의 잉크 방울 발생기는 각각의 노즐(510)로부터 잉크 방울을 내뿜도록 잉크 피드 슬롯(520,530)에 의해 공급되는 연소성 챔버(firing chamber) 내에 잉크를 가열하는 다수의 고-내화성 레지스터(high-resistance firing resistors)(도시되지 않음)를 구비한다.

다수의 노즐(510)은 적어도 3개의 축(축 그룹)을 따라서 잉크 방울 발생기의 그룹에 배열된다. 상기 축은 서로에 대해서 그리고 기준 축(L)에 대해서 횡방향으로 이격되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 양호한 실시예에서, 본 발명의 고성능 프린트헤드(500)는 분리 축을 따라서 배열된 각각의 그룹으로 있는 4개 그룹의 노즐(510)을 포함한다. 특정적으로는, 제 1 그룹의 노즐은 제 1 축(540)을 따라 배열되고, 제 2 그룹의 노즐은 제 2 축(550)을 따라 배열되고, 제 3 그룹의 노즐은 제 3 축(560)을 따라 배열되고, 그리고 제 4 그룹의 노즐은 제 4 축(570)을 따라 배열된다. 각각의 상기 축(540, 550, 560, 570)은 서로에 대해서 그리고 기준 축(L)과 평행하다. 사용 시에, 기준 축(L)은 양호하게 도 2와 도 3에 도시된 매체 전진 축(227)과 정렬 배치된다.

도 6은 본 발명의 노즐의 번갈아 포개진 또는 엇갈린 배열로 이루어진 노즐을 부가적으로 설명하기 위해 다르게 간략하게 개략적으로 나타낸 평면도이다. 양호한 실시예에서, 각각의 축 그룹 또는 노즐의 행 배열(columnar arrangement)은 기준 축(L)에 대해서 동일한 중심간 간격 또는 축 피치(P)를 구비한다. 4개 그룹의 노즐(540, 550, 560, 570)은 전체 4개 그룹의 합성된 중심간 간격(P4)(기준 축(L)에 대함)이 P14 또는 1/4 축 피치(P)와 동일하도록 서로에 대해서 엇갈려 배치된다. 다른 방식의 상태로, 그룹은 임의적인 일 특정한 그룹의 노즐의 유효한 해상도에 4배를 가지도록 프린트헤드(500)를 허용하도록 서로에 대해서 엇갈려 있다.

여기에는 임의적인 단일 그룹의 해상을 효과적으로 이중으로 하도록 번갈아 포개진 2개 세트의 2개 그룹의 노즐이 있다. 그룹(540)과 그룹(560)은 제 1 쌍의 기준 축(L)에 대한 합성된 중심간 간격(P2)이 P/2에 대해 동일하거나 또는 축 피치(P)의 1/2이도록 서로에 대해서 엇갈려져 있는 제 1 쌍의 그룹을 형성한다.

유사하게, 그룹(550)과 그룹(570)은 제 2 쌍의 기준 축(L)에 대한 합성된 중심간 간격(P2)이 P/2에 대해 동일하거나 또는 축 피치(P)의 1/2이도록 서로에 대해서 엇갈려져 있는 제 2 쌍의 그룹을 형성한다.

예시적인 실시예에서, 기준 축(L)에 대한 단일 그룹의 축 피치(P)는 일 인치의 1/300과 동일하고, 300dpi의 유효 해상도를 각각의 그룹에 제공한다. 따라서, 제 1 쌍[그룹(540)과 그룹(560)] 또는 제 2 쌍[그룹(550) 및 그룹(570)]의 어느 하나가 일 인치의 1/600과 동일한 기준 축(L)에 대하여 합성 또는 유효 피치를 가진다. 모두 4개의 엇갈려진 그룹(540, 550, 560, 570)의 조합체는 1200dpi의 유효한 해상도를 가진 프린트헤드(500)를 제공하는 일 인치의 1/1200의 기준 축(L)에 대한 합성된 또는 유효한 노즐 피치를 구비한다.

도 6은 잉크 피드 슬롯(520, 530)을 따라서 배열된 각각의 축 그룹(540, 550, 560, 570)을 설명하는 도면이다. 각각의 잉크 피드 슬롯은 각각의 길이방향 에지에 인접하여 배열된 축 그룹이 있는 상태로 2개의 대향 길이방향 에지를 가진다. 도 6에 도시된 바와 같이, 양호한 실시예에서, 제 1 축 그룹(540)(그룹1)과 제 2 축 그룹(550)(그룹2)이 제 1 잉크 피드 슬롯(520)의 대향측에 배열되고 그리고 제 3 축 그룹(560)(그룹3)과 제 4 축 그룹(570)(그룹4)이 제 2 잉크 피드 슬롯(530)의 대향측에 배열된다. 각각의 축 그룹의 노즐이 대체로 공통선상에 있는 것으로 설명되었기는 하지만, 특정한 축 그룹의 일부 노즐은 예를 들어 방울 방출 타이밍을 지연시키기 위해 상쇄가 이루어지도록 중앙선으로부터 약간 벗어나게 할 수도 있는 것이다.

(프린트헤드의 복합 모드 조작)

복합 그룹의 노즐을 가진 상태에서의 일 잠재적 문제는, 그룹간에 기하형상 변화를 유발하는 가공이 있을 수 있는 것이다. 상기 기하형상 변화는 노즐 그룹 사이에 잉크 방울 상각궤도 변화에서 초래될 수 있는 것이다. 특정적으로, 도 7은 제작과정에서 발생되는 오목부(700)(또는 함몰부)를 설명하는 도 5에 도시된 프린트헤드의 A-A'를 따라 절취하여 나타낸 도면이다. 이러한 단면은 각각의 축 그룹(540, 550, 560, 570)용의 일 노즐을 관통시키어 도시하였다.

노즐(510)을 제작하는 일 기술은 배리어 층(720)에 노즐(510)을 함유한 오리피스 층(710)을 조립하는 단계를 포함한다. 이러한 과정은 열과 압력을 사용하여 배리어 층(720)에 오리피스 층(710)을 박층으로 하는 단계를 포함한다.박층 단계는 잉크 피드 슬롯(520, 530)쪽으로 오리피스 층을 절곡시키어, 오리피스 층(710)에 오목부(700)를 생성한다. 오목부(700)는 잉크 피드 슬롯(520, 530)의 대향 에지를 따라서 배열된 노즐의 축 그룹으로부터 뿜어지는 잉크 방울의 상각궤도를 변경시킨다. 따라서, 프린트헤드(500)의 면에 수직인 상각궤도를 갖는 대신에, 잉크 방울의 상각궤도가 잉크 피드 슬롯(520, 530) 쪽으로 그리고 프린트헤드(500)의 평면에 대해서 평행한 방향으로 성분을 가진다.

예를 들어, 도 7을 참고로, 제 1 잉크 방울(730)은 제 1 노즐로부터 방출되고 그리고 제 2 잉크 방울(740)은 제 2 노즐로부터 방출되어진다. 오리피스 층(710)에 오목부(700)로 인해서, 제 1 잉크 방울(730)의 상각궤도가 잉크 피드 슬롯(520) 쪽으로 약간 경사지고 그리고 제 2 잉크 방울(740)의 상각궤도는 제 1 잉크 방울(730)과 대향하여 있는 상각궤도 변화로 잉크 피드 슬롯(520) 쪽으로 약간 경사진다. 유사하게, 제 3 노즐로부터의 제 3 잉크 방울(750)과 제 4 노즐로부터의 제 4 잉크 방울(760)도 비슷하게 일치되어 있지 않다. 프린트헤드(500)와 프린트 매체와의 사이에 간격의 변화로 인해서, 다른 각도 상관궤도를 갖는 방울 발생기로부터 발생되는 매체 상에 잉크 방울의 상대적 위치설정은 예상할 수 없는 에러 성분을 가진다.

본 발명의 프린트헤드 설계는 필요한 프린트 속도, 해상도와 품질에 따라서다른 프린트 모드로 이루어져서 상기 상각궤도의 영향을 극복한 것이다. 특히, 본 발명은 모두 4개의 축 그룹을 사용하는 일-패스 1200dpi 2방향 모드로 동작하는 프린트 모드 또는 고 양질 프린트용으로는 선택된 쌍의 축 그룹을 사용하는 2-패스 단일방향 모드를 허용하는 것이다. 예를 들면, 양호한 실시예에서, 본 발명은, ① 모두 4개의 축 그룹의 노즐이 동작하는 2방향 일-패스 1200dpi 모드와, ② 서행이지만 고양질의 프린팅을 제공하는데, 축 그룹(540)(그룹1)과 축 그룹(560)(그룹3)만을 사용하는 또는 축 그룹(550)(그룹2)과 축 그룹(570)(그룹4)만을 사용하는 단일방향 2-패스 1200dpi 모드의 프린트 모드가 적어도 가능한 것이다. 2방향 일-패스 1200dpi 모드(일시에 동작하는 모두 4개의 축 그룹을 가짐)는 프린트 매체 위에 프린트헤드(500)의 단일 동작을 포함하는 전체 1200dpi 줄(swath)을 허용한다. 이러한 모드에서의 프린팅 시에는, 도 7과 관련하여 기술된 바와 같이 축 그룹(570)(그룹4)에 대한 축 그룹(560)(그룹3)사이와 축 그룹(550)(그룹2)에 대한 축 그룹(540)(그룹1)사이에 상각궤적 에러가 있다. 이것은 수직선이 인쇄될 때 다른 것들 사이에서 일부 에지 거칠기를 발생시킨다.

단일방향 2-패스 1200dpi 모드는 전체 1200dpi 줄을 발생하도록 프린트 매체 위에 프린트헤드의 4개 동작(일 운반 스캔 방향만으로 인쇄가 행해지기 때문)을 필요로 한다. 이러한 모드에서는, 제 1 쌍의 축 그룹[그룹(540 및 560)] 또는 제 2 쌍의 축 그룹[그룹(550 및 570)]의 어느 하나가 프린트 매체 위에 프린트헤드(500)의 각각의 패스용으로 함께 사용된다. 도 7에서 설명된 바와 같이, 각각의 쌍의 축 그룹에 노즐은 동일한 상각궤도 에러 또는 제로 상대 상각궤도 에러(the sametrajectory errors, or zero relative trajectory errors)를 가지는 경향이 있다. 이러한 것은 텍스트 특성의 수직측 또는 수직선의 거칠기를 저하하며, 상대적 노즐 상각궤도와 상관된 에러를 없앤다. 그리고, 이러한 모드는 동시에 노즐의 전체 4개의 축 그룹을 사용하는 2방향 1200dpi 모드에 관련하여 프린트하는데 소요되는 전체 시간을 2배 이상으로 하는 결함이 있는 것이다. 도 7을 통하여 300dpi의 배수의 해상도를 사용하는 것을 상술하였더라도, 해상도를 증가시키는 이러한 방법은 어느 정도 기본 해상도(any base resolution)에 적용할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 8은 도 5의 프린트헤드와 원래의 배열을 상당히 간략하게 설명을 목적으로 예를 들어 나타낸 평면도이다. 프린트헤드(500)는 노즐(510) 밑에 배치되는 다수의 잉크 방울 발생기가 놓여지는 기판(800)을 구비한다. 기판은 잉크 방울 발생기의 축 그룹으로 잉크를 운반하는 제 1 및 제 2 잉크 피드 슬롯(520, 530)을 구비한다. 잉크 피드 슬롯(520, 530)은 기준 축(L)에 대해 횡방향으로 서로 이격된다. 잉크 방울 발생기는 양호하게 잉크 피드 슬롯(520, 530) 근처에 배열되어 잉크 피드 슬롯(520, 530)과 방울 발생기 사이에 유체 흐름 저항을 최소로 한다.

양호한 실시예에서, 제 1 잉크 피드 슬롯(520)은 에지 1과 에지 2로 이루어진 2개의 길이방향 에지를 가지고 그리고 제 2 잉크 피드 슬롯은 에지 3과 에지 4로 이루어진 유사한 에지를 가진다. 제 1 잉크 피드 슬롯(520)용으로, 축 그룹(540, 550)은 개별적으로 길이방향 에지 1 및 에지 2에 인접하여 배열된다. 제 2 잉크 피드 슬롯(530)용으로, 축 그룹(560, 570)은 개별적으로 길이방향 에지3 및 에지 4에 인접하여 배열된다. 다르게는, 다른 4개의 열 실시예가 2개의 에지 피드 열(two edge feed rows)과 중앙 슬롯을 중심으로 배열된 2개의 열로서 사용된다.

각각의 방울 발생기(원형으로 지시된 구역)는 잉크 방출용 노즐 또는 오리피스, 잉크를 비등시키는 히터 레지스터, 및 히터 레지스터에 전류 펄스를 제공하는 히터 레지스터에 결합되는 전계 효과 트랜지스터와 같은 절환 회로를 구비한다. 방울 발생기는 부가로 프리미티브(도 8에 프리미티브 1, 프리미티브 2 등으로 표시)로 불리우는 그룹에 배열된다. 특정한 프리미티브(PRIM)의 일 면으로는 특정한 프리미티브로 파워를 제공하기 위한 프리미티브 파워 리드(primitive power lead)를 가지는 것이다. 이러한 프리미티브 파워 리드는 각각의 나머지 프리미티브용으로 각각의 프리미티브 파워 리드로부터 분리적으로 전압을 가한다. 따라서, 특정한 프리미티브 파워 리드는 특정한 프리미티브 내에 각각의 절환 회로와 상관된 모든 파워 리드와 결합된다. 절환 회로가 전계 효과 트랜지스터(field effect transistors; FETs)인 경우에, 특정한 프리미티브 선택 리드는 특정한 프리미티브 내에 각각의 전계 효과 트랜지스터용 소스 또는 드레인 접속부의 각각에 결합된다.

본 발명의 다른 면에는, 특정한 프리미티브에 각각의 절환 디바이스에 결합되는 분리식으로 접근 가능한 게이트 리드가 있는 것이다. 절환 디바이스가 전계 효과 트랜지스터인 곳에서, 게이트 리드는 전계 효과 트랜지스터의 게이트 접속부에 결합한다. 특정한 절환 디바이스가 활성화되면, 전류 펄스가 프리미티브 파워 리드로부터, 절환 회로를 통해서, 히터 레지스터를 통해서, 그리고 복귀 또는 그라운드 라인을 통해서 다시 흐른다. 특정한 절환 디바이스를 활성으로 하기 위해서는, 게이트 리드와 절환 디바이스와 상관된 프리미티브 파워 라인이 동시적으로 활성으로 되어야 한다. 프린트헤드 동작 중에, 게이트 리드는 순차적으로 일시에 활성으로 된다. 이러한 결과, 특정한 프리미티브에 일 절환 디바이스만이 일시에 활성화된다. 그리고, 프리미티브의 일부 또는 전부가 동시적으로 동작하는 것이다.

도 8을 통해서는, 프리미티브 당 3개 또는 4개의 방울 발생기를 간략하게 나타낼 목적으로 도시하였지만, 대부분의 프린트헤드 설계는 프리미티브 당 10개 이상의 방울 발생기를 가지는 것으로 이해하여야 한다. 또한, 도 8에서는 길이방향 에지로부터 등거리(대체로 공통선)로 있는 각각의 축선 그룹의 방울 발생기를 나타내었지만, 일부 방울 발생기는 어드레스 펄스와 운반 속도의 타이밍을 상쇄하도록 길이방향 에지로부터의 거리를 약간 변경하여 배치시킬 수 있음을 이해하여야 한다.

예시적인 실시예에서는, 각각의 축 그룹이 4개의 프리미티브로 분할된다. 이러한 예시적인 실시예에서는 26개의 게이트 리드가 있다. 각각의 프리미티브는 축 그룹 당 전체 104개의 노즐이므로 26개의 노즐을 각각 가진다. 각각의 프리미티브는 각각 26개의 게이트 리드용으로 대부분 일 어드레스 접속부를 가진다. 프린팅 시스템이 작동 중에 게이트 리드를 통하여 순환함으로, 오직 일 방울 발생기만이 프리미티브 내에서 일 시에 동작한다. 그런데, 대부분의 게이트 리드가 프리미티브에 의해 할당됨으로, 복합 프리미티브는 동시적으로 연소되는 것이다. 양호한 실시예에서는, 동시적으로 동작되는 스캔 축(234)이 겹치는[매체 전진 축(227)을 횡단하고 축(L)을 횡단하는] 적어도 3개, 양호하게는 4개의 프리미티브가 있다. 이러한 사실은 단일 스캔에서 매우 많은 완전하고 높아진 해상도 적용범위를 이룰 수 있게 하는 것이다.

도 9는 본 발명의 프린트헤드(500)를 설명을 목적으로 등각으로 절결하여 나타낸 도면이다. 프린트헤드(500)는 기판(예를 들면, 실리콘)을 구비하며, 다양한 디바이스와 그 위에 형성된 박막층을 가진 박막 구조체 또는 다이(800)를 포함한다. 또한, 프린트헤드(500)는, 기판(800)에 차례로 중첩되는 배리어 층(720)에 배치된 오리피스 층(710)도 포함한다. 기판(800)은 제 1 열의 잉크 방울 발생기(900)와 제 1 잉크 피드 슬롯(520) 둘레에 배열된 제 2 열의 잉크 방울 발생기(910)를 구비하는 고밀도로 엇갈려 배열 배치된 잉크 방울 발생기를 포함한다. 노즐(510)은 오리피스 층(710)에 형성되고, 각각의 노즐(510)이 하층 잉크 방울 발생기를 가지도록 배치된다. 잉크가 노즐(510)을 통하여 가열되어 방출되는 잉크 방울 발생기로 제 1 잉크 피드 슬롯(520)을 통해 잉크는 공급된다.

도 7과 관련하여 상술된 바와 같이, 박층 과정은 일반적으로 배리어 층(720)에 오리피스 층(710)을 부착하는데 사용된다. 이러한 과정은 노즐(510)로부터 방출되는 잉크 액적의 상각궤도에 영향을 미치는 방식으로 오리피스 층을 변형하는 경향이 있는 것이다. 합성 상각궤도의 변경은 특정한 잉크 피드 슬롯과 대략 동일하며 반대위치로 횡단하는 성질이 있다. 따라서, 축 그룹(540)(그룹1)은 예를 들어 축 그룹(550)(그룹2)과 상관하여 대향측 상각궤도 변경이지만 축 그룹(560)(그룹3)과는 동일한 상각궤도 변경을 가진다. 도 9가 분리 이산층으로서 배리어층(720)과 오리피스 층(710)을 나타내었지만, 이들은 또한 일 일체형 배리어와 오리피스 층으로서의 변경 실시예로 형성될 수 있는 것이다.

도 10은 번갈아 포개진 또는 엇갈린 배열로 이루어진 잉크 방울 발생기를 설명하는, 오리피스 층이 제거된 본 발명의 프린트헤드의 일 부분을 나타낸 정면도이다. 특정하게, 프린트헤드는 기판(800)에 배치된 잉크 방울 발생기(1000)를 구비한다. 잉크 방울 발생기(1000) 위에 놓인 노즐(510)은 그룹 1, 그룹 2, 그룹 3 및 그룹 4를 구비하는 축 그룹에 배열된다. 잉크 방울 발생기의 축 그룹은 기준 축(L)과 횡방향으로 서로 상관하여 서로 이격된다. 양호한 실시예에서, 기준 축(L)은 매체 전진 축(227)과 정렬배치된다. 단일 열의 잉크 방울 발생기는 예시적인 실시예에서 300dpi인 특정 해상도(1/P)[프린트 매체 위로의 프린트헤드(500)의 단일 패스용]를 가지는 것을 고려한다. 이러한 엇갈려 배열된 축 그룹을 사용하여, 유효한 해상도는 모두 4개의 축 그룹으로 동작할 시에는 4/P 그리고 적절히 선택된 쌍의 4개의 축 그룹으로 동작할 시에는 2/P로 증가된다.

특정한 축 그룹의 측정한 축 피치(P)는 기준 축(L)에 따라서 측정되거나 또는 그 위로 방출되는 2개의 최근접 잉크 방울 발생기 사이에 중심간 간격과 동일하다. 양호한 실시예에서, 축 피치(P)는 일 인치의 1/300과 동일하다. 그룹 1 내지 그룹 4는 가장 근접하여 이웃하는 임의의 2개의 그룹용으로 일 인치의 1/1200 또는 P/4에 의한 기준 축(L)을 따라서 서로 상대적으로 엇갈리게 이루어진다. 설명된 바와 같이, 이러한 사실은 P/4(예시적인 실시예에서 일 인치의 1/1200)와 동일한 합성된 중심간 간격[기준 축(L)을 따라서 다시 측정됨]을 제공한다. 즉, 이러한배열에서는, 그룹 1 및 그룹 3의 합성된 중심간 간격(P13)은 일 인치의 1/600 또는 P/2와 동일하다. 그룹 2 및 그룹 4의 합성 중심간 간격(P24)도 P/2와 동일하다. 이러한 고밀도 엇갈린 배열은 본 발명의 프린트헤드가 프린트 속도, 프린트 품질, 그리고 해상도를 최적하게 하는데 소요되는 바에 따라서 다수의 프린트 모드로 동작할 수 있게 하는 것이다.

상술된 본 발명의 양호한 실시예의 기술은 설명을 목적으로 나타낸 것이며, 따라서 본 발명은 상술된 설명에 한정되는 것이 아니다. 그러므로, 상술된 설명은 첨부되는 청구범위로 한정된 본 발명의 범위를 이탈하지 않는 범위내에서의 본 기술 분야의 숙련자에 의한 변경 및 개조가 이루어질 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 고해상도 일-패스 프린팅을 제공하도록 고밀도의 잉크 방울 발생기를 구비하는 복합 모드 조작이 가능한 단색 잉크제트 프린트헤드를 제공함으로써, 고 프린트 해상도를 가진 고품질 일-패스 프린팅을 제공하며, 필요한 프린트 속도, 프린트 해상도 및 프린트 품질에 따라 다수의 프린트 모드로 동작할 수 있게 한다.

Claims (13)

1. 임의적 색상의 잉크를 함유한 잉크 공급 디바이스(115)를 구비하는 잉크제트 프린팅 장치에 있어서,

   상기 장치는,

   프린트헤드 구조체(160)와,

   서로 이격되고 평행하게 이루어진 3개 이상의 축(540, 550, 560)을 따라서 배열되고, 프린트헤드 구조체(160)에 형성되고, 그리고 잉크 공급 디바이스(115)에 유체 소통적으로 결합된 다수의 잉크 방울 발생기(165)를 포함하는

   잉크제트 프린팅 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   다수의 잉크 방울 발생기(165)는 서로 횡방향으로 이격되고 평행하게 있는 4개의 축(540, 550, 560, 570)을 따라 배열되는

   잉크제트 프린팅 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   3개 이상의 축(540, 550, 560)을 따라 배열된 다수의 잉크 방울 발생기(165)는 유효한 프린트헤드 피치가 감소하도록 상기 축의 각각에 대해서 엇갈려 배치되는

   잉크제트 프린팅 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   유효 프린트헤드 피치는 단일 축을 따라 배열된 다수의 잉크 방울 발생기(165)의 피치의 절반보다 작도록 감소되는

   잉크제트 프린팅 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   4개의 축(540, 550, 560, 570)을 따라 배열된 다수의 잉크 방울 발생기(165)는 단일 축을 따라 배열된 다수의 잉크 방울 발생기(165)의 피치의 대략 1/4로 유효 프린트헤드 피치가 감소하도록 상기 축의 각각에 대해 엇갈려 배치되는

   잉크제트 프린팅 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   다수의 잉크 방울 발생기(165)의 적어도 일부는 단일 축을 따라 배열된 다수의 잉크 방울 발생기(165)에 대한 프린트 해상도가 대략 2배가 되도록 엇갈림 방식으로 적어도 3개의 축중 2개를 따라서 배열되는

   잉크제트 프린팅 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   잉크 공급 디바이스(115)는 다수의 잉크 방울 발생기(165)에 유체 소통식으로 결합되는 잉크 함유 유체 저수조를 더 포함하는

   잉크제트 프린팅 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   3개의 축의 각각을 따라 형성된 잉크 방울 발생기의 배열은, 일 인치의 대략 1/300의 축 피치를 가지는 축 그룹이고, 그리고 2개의 엇갈려 인접한 축 그룹의 조합체는 일 인치의 대략 1/600의 유효 피치를 가지는

   잉크제트 프린팅 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   잉크제트 프린팅 장치가 일회성 프린트 카트리지인

   잉크제트 프린팅 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    프린트 매체(102)와 프린트헤드 구조체(160)와의 사이에 상대적 동작을 부여하는 카트리지 조립체(130)와;

    다수의 잉크 방울 발생기(165)에 유체 소통식으로 결합되는 잉크 공급 디바이스(115)와;

    카트리지 조립체(130)의 동작을 제어하는 컨트롤러(110)를 더 포함하는

    잉크제트 프린팅 장치.
11. 고성능, 단색 잉크제트 프린트헤드에 있어서,

    프린트헤드 구조체(160)와,

    프린트헤드 구조체(160)에 배치된 고밀도 어레이의 잉크 방울 발생기(165)를 포함하며, 상기 어레이는,

    제 1 축 그룹(540)을 형성하도록 제 1 축을 따라 배열된 제 1 다수의 잉크 방울 발생기와,

    제 1 축 그룹(540)에 대하여 엇갈려 배치되고 제 2 축 그룹(550)을 형성하도록 제 2 축을 따라서 배열된 제 2 다수의 잉크 방울 발생기와,

    제 1 축과 제 2 축 그룹(540,550)에 대하여 엇갈려 배치되고 제 3 축 그룹(550)을 형성하도록 제 3 축을 따라서 배열된 제 3 다수의 잉크 방울 발생기를 포함하며,

    제 1, 제 2 및 제 3 축은 서로 횡적으로 이격되고, 기준 축(L)에 대해 대체로 평행한

    잉크제트 프린트헤드.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 잉크제트 프린트헤드는 제 1, 제 2 및 제 3 축 그룹(540, 550, 560)에 대하여 엇갈려 배치되고 제 4 축 그룹(570)을 형성하도록 제 4 축을 따라 배열된 제 4 다수의 잉크 방울 발생기를 더 포함하고, 그리고 제 4 축은 다른 축으로부터 횡적으로 이격되고 기준 축(L)에 대해 대체로 평행한

    잉크제트 프린트헤드.
13. 제 11 항에 있어서,

    제 1 및 제 3 축 그룹(540, 560)은 각각 기준 축(L)을 따라 측정되는 축 피치를 가지고 그리고 제 1 및 제 3 축 그룹(540, 560)의 조합체의 유효 피치는 축 피치의 대략 1/2인

    잉크제트 프린트헤드.