KR20080015950A - 페이지폭 프린트헤드를 갖는 프린터 유닛 - Google Patents

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Abstract

인쇄를 위한 매체(34)를 지지하기 위한 매체입력조립체를 갖는 본체, 인쇄된 매체를 수집하기 위한 매체출력조립체 및 매체의 표면 상에 이미지를 인쇄하기 위한 프린트헤드를 갖도록 구성된 프린트 엔진(70)을 포함하는 프린터 유닛이 제공된다. 상기 프린트헤드는 페이지폭 프린트헤드이고 프린트 엔진으로부터 제거가능하다.
잉크젯 프린터, 매체입력조립체, 매체출력조립체, 이미지 판독기, 인쇄매체, 데스크탑

Description

페이지폭 프린트헤드를 갖는 프린터 유닛{PRINTER UNIT HAVING PAGEWIDTH PRINTHEAD}
본 발명은 프린터 유닛(Printer Unit)에 관한 것으로, 특히 데스크탑(Desktop) 상에 바로 수용되는 크기를 갖고 고속으로 고품질의 이미지를 인쇄할 수 있는 잉크젯(Inkjet) 프린터 유닛에 관한 것이다.
관련된 특허출원들에 대한 상호 참조
본 발명의 출원인 또는 양수인에 의해 출원된 다음의 특허들 또는 특허출원들은 상호 참조에 의해 본 발명에 통합된다.
Figure 112008005791217-PAT00001
Figure 112008005791217-PAT00002
Figure 112008005791217-PAT00003
일부 출원들은 서류번호에 의해 열거되어 있다. 이들은 출원번호가 알려졌을 때 교체될 것이다.
홈(Home) 또는 오피스(Office) 환경에 사용하기 위한 데스크탑 프린터 유닛은 잘 알려져 있고 현재 제조되어 판매되는 프린터 유닛들 중 상당 부분을 구성하고 있다. 이러한 유닛들은 퍼스널 컴퓨터, 디지털 카메라 또는 그 유사물 등의 컴퓨터 시스템과 긴밀하게 근접하여 데스크 또는 워크스테이션(Workstation)의 표면 상에 위치되도록 배치되어 있다. 이러한 구조에서, 이미지를 컴퓨터 시스템으로부터 선택하여 인쇄를 위한 프린터 유닛으로 전송할 수 있고, 이 인쇄된 이미지는 사용자가 자신의 책상 또는 사무실을 떠날 필요없이 프린터 유닛으로부터 편리하게 수집될 수 있다.
전통적으로, 이러한 형태의 데스크탑 프린터 유닛의 제조업체들의 주된 초점은 이러한 편리한 작동 모드(Mode)를 달성하는 간단한 유닛을 제공하는 것이었다. 결과적으로서, 가장 상업적으로 유용한 데스크탑 프린터 유닛들은 이 유닛들이 작동하는 인쇄속도와 생성된 이미지의 인쇄품질에 관하여 제한되어 있다. 많은 경우 에서, 이러한 데스크탑 프린터 유닛들은 흑백(Monochrome) 이미지들을 생성할 수 있을 뿐이고 풀 컬러(Full Color)와 포토 품질로 인쇄할 수 있는 그러한 유닛들은 전형적으로 분(Minute)당 5페이지(ppm) 미만의 속도로 그렇게 행한다. 결과적으로서, 인쇄 잡(Print Job)이 고해상의 풀 컬러 인쇄를 요구하는 다수의 페이지들을 포함하면, 인쇄 잡을 그러한 작업을 수행하기 위해 제공된 원격 프린터 유닛으로 전송하는 데 효율적인 비용과 시간이 많이 들어가는 경우가 있었다. 그러므로, 고속으로 작동하고 고품질의 이미지 인쇄를 생성할 수 없는 종래의 데스크탑 프린터 유닛들은 그러한 프린터 유닛들의 전체적인 편리성을 감소시킨다.
부가적으로, 더 많은 취사선택적이고 가변성 있는 작업을 만들기 위해 가정과 사무실 양쪽에서 작업공간을 최적화하는 현 추세로 컴퓨터 등과 같은 전통적인 워크플레이스 컴포넌트(Workplace Component)들에 대해 유용한 공간이 축소되었다. 최근에, 퍼스널 컴퓨터, 특히 컴퓨터 모니터의 크기는 이러한 컴포넌트들에 의해 차지되는 책상 공간을 최소화하는 슬림 라인(Slim-Line)의 평면 스크린 모니터들의 출현으로 극적으로 감소되었다. 전통적으로, 데스크탑 프린터 유닛들은 인쇄를 하는 데 요구되는 인쇄매체(Print Media)의 크기는 물론 인쇄를 수행하는 방식에 의해 크게 지배되는 크기를 가졌고, 이는 제조업체들이 이러한 추세로 유지하는 것을 어렵게 하였다.
대부분의 데스크탑 프린터 유닛들은 잉크젯 타입을 가지며, 잉크가 인쇄매체를 가로지름에 따라 잉크를 분사하는 프린트헤드를 포함하는 왕복형 카트리지를 사용한다. 이러한 프린터 유닛들은, 이미지의 한 개의 라인(Line)을 인쇄하기 위하 여 프린트헤드가 많은 시간에 걸쳐 정지 인쇄매체를 가로지르는 것이 필요할 수 있기 때문에, 그 유닛들이 작동하는 속도에 대하여 제한되어 있다. 그러므로, 이러한 타입의 프린터 유닛들은 종래의 용지조정기구(Paper Handling Mechanism)뿐만 아니라 프린트헤드의 이러한 왕복 운동을 용이하게 하는 데 요구되는 여러 가지의 기구를 수용하여야 한다. 따라서, 데스크탑 프린터 유닛의 크기와 프린터 유닛의 인쇄속도 및 인쇄품질과의 사이에 전형적으로 이율배반적인 관계(Trade-Off)가 있었으며, 이는 분당 약 60페이지(ppm) 속도로 적어도 80%의 이미지 범위(Image Coverage)로 풀 프로세스 컬러 이미지를 인쇄할 수 있는 상업적으로 유용한 데스크탑 프린터 유닛들의 결점을 초래하였다.
본 출원인은 1600dpi 만큼 높은 해상도를 갖는 이미지를 생성할 수 있는 프린트헤드를 개발하였다. 이러한 프린트헤드는 페이지폭 프린트헤드(Pagewidth Printhead)이고 매체가 전진됨에 따라 매체의 표면 상에 잉크방울을 분사하도록 인쇄되는 매체를 가로질러 뻗어있다. 이 점에서, 프린트헤드는 매체가 전진됨에 따라 정지위치에 유지되어 그 매체를 가로지르지 않아 더 높은 인쇄속도를 가능하게 한다. 이러한 프린트헤드가 고속으로 고품질의 인쇄 이미지를 생성할 수 있는 프린터 유닛을 제공하는 것을 가능하게 하지만, 이러한 프린트헤드를 수용할 수 있고 인쇄를 용이하게 하기 위해 제어된 방식으로 그 프린트헤드를 지나서 매체를 전달할 수 있는 데스크탑 상에 위치될 수 있는 프린터 유닛을 개발할 필요성이 있다. 이에 덧붙여, 프린트헤드가 데스크탑 유닛의 프레임워크(Framework) 내에서 바로 수행될 수 있는 유지보수 또는 교환을 필요로 하는 경우에 프린트헤드를 서비스(Servicing)하기 위한 수단을 제공할 필요성도 있다.
따라서, 본 발명은 데스크탑 상에 바로 수용되는 크기를 갖고 고속으로 고품질의 이미지를 인쇄할 수 있는 잉크젯 프린터 유닛을 제공하는데에 그 목적이 있다.
제1 양상에 있어서 본 발명은, 인쇄를 위한 매체를 지지하기 위한 매체입력조립체(Media Input Assembly)를 갖는 본체; 인쇄된 매체를 수집하기 위한 매체출력조립체(Media Output Assembly); 및 상기 본체에 장착되고 상기 매체 상에 이미지를 인쇄하기 위한 프린트헤드를 갖는 프린트 엔진; 을 포함하며, 상기 프린트헤드는 페이지폭 프린트헤드이고 상기 프린트엔진으로부터 제거가능한 프린터 유닛이 제공되어 있다.
하나의 형태로, 상기 프린트헤드는 필요한 경우 프린트헤드의 교환을 용이하게 할 수 있도록 프린트 엔진으로부터 제거가능한 카트리지 상에 설치되어 있다. 상기 카트리지는 또한 프린트헤드에 의해 인쇄를 하기 위한 하나 또는 그 이상의 인쇄 유체(Printing Fluid)를 저장하기 위해 배치될 수 있다. 상기 인쇄 유체는 컬러 인쇄를 위한 한 세트(Set)의 색 잉크(Coloured Ink)를 포함한다. 마찬가지로, 인쇄유체는 적외선 잉크(Infrared Ink) 또는 잉크의 응고(Setting)를 용이하게 하기 위해 프린트헤드에 의해 전달될 수 있는 고정액(Fixative)을 포함할 수 있다.
상기 매체입력조립체는 인쇄를 위한 한 장 또는 그 이상의 매체를 수용하도 록 구성되는 매체트레이(Media Tray)일 수 있다. 상기 매체는 A4 크기의 용지 또는 인화지와 같은 용지의 형태로 될 수 있다. 상기 매체트레이는 매체트레이 내에 수용된 매체가 거의 수직 방식으로 프린트 엔진으로 전달되도록 거의 수직방향으로 기울어져 있을 수 있다.
상기 매체출력조립체는 프린트헤드에 의한 인쇄에 이어서 인쇄된 매체를 수용하여 수집하기 위한 하나 또는 그 이상의 매체트레이를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 매체트레이는 가변 크기의 매체(Variable Sized Media)를 수용하기 위해 프린터 유닛의 본체로부터 연장될 수 있다.
상기 프린트 엔진은 프린터 유닛의 본체에 견고하게 장착되고 카트리지를 수용하도록 구성되며 인쇄위치에 카트리지를 지지하는 크래들(Cradle)을 포함한다. 상기 크래들은 프린터 유닛의 전체 작동을 제어하며 프린트헤드를 제어하기 위한 적어도 한 개의 SoPEC 장치를 포함하는 제어시스템을 포함한다.
상기 크래들은 매체를 매체입력조립체로부터 매체의 표면 상에 이미지가 인쇄되는 프린트헤드를 경유하여 매체출력조립체로 운송하기 위한 매체운송시스템을 더 포함할 수 있다. 이 점에서, 상기 크래들은 매체입력조립체에 가장 가까운 프린트헤드의 상류측에 위치되는 프린트 엔진으로 매체를 수용하기 위한 매체입구(Media Inlet)를 가질 수 있다. 인쇄된 매체를 수집을 위한 매체출력조립체로 전달하는 것을 용이하게 하기 위하여, 상기 크래들은 매체출력조립체에 가장 가까운, 프린트헤드의 하류측에 위치된 매체출구(Media Outlet)를 구비할 수 있다.
상기 매체운송시스템은 구동롤러(Drive Roller)와 이 구동롤러를 구동하기 위한 매체운송모터의 작용하여 매체를 운송하기 위해 함께 작용하는 핀치롤러(Pinch Roller)를 포함할 수 있다. 상기 매체운송모터는 프린터 유닛을 통고하여 매체의 전달을 제어하는 제어시스템에 의해 제어되는 브러시리스(Brushless) DC모터이다.
상기 크래들은 프린트헤드 상에서 유지보수를 수행하기 위한 프린트헤드 메인티넌스부재(Maintenance Element)를 더 포함할 수 있다. 상기 프린트헤드 메인터넌스부재는 넌-캡핑 위치(Non-Capping Position)로부터 프린트헤드를 사용하지 않을 때 캡핑 위치(Capping Position)로 이동할 수 있는 캡핑면을 포함할 수 있다. 상기 캡핑 위치는 캡핑면이 프린트헤드의 주변과 접촉하는 위치일 수 있고, 이에 의해 그 프린트헤드 둘레에 씰(Seal)을 형성하고 잉크가 프린트헤드 내에서 건조하여 잉크전달노즐을 막는 것을 방지한다. 프린트헤드 메인티넌스부재의 이동은 제어시스템의 제어하에 매체운송모터에 의해 제공될 수 있다.
매체는 프린터 유닛의 본체에 장착될 수 있는 매체픽커시스템(Media Picker System)에 의해 매체입력조립체로부터 매체입구로 공급될 수 있다. 상기 매체픽커시스템은 매체입력조립체 내에 포함된 매체를 매체입구로 전달하기 위해 픽커모터에 의해 구동되는 픽커롤러를 포함할 수 있다. 용지 전달의 속도를 제어하기 위해, 상기 픽커모터는 크래들의 제어시스템에 의해 제어되어 이니쇄를 위한 프린트 엔진으로의 매체의 공급 비율을 제어할 수 있다.
인쇄에 이어서, 인쇄된 매체는 매체출구기구에 의해 매체출구로부터 매체출력조립체로 전달될 수 있다. 상기 매체출구기구는 출구롤러와 인쇄된 매체를 포착 하여 그 매체를 매체출력조립체로 전달하는 아이들러부재(Idler Element)를 포함할 수 있다. 상기 아이들러부재는 출구롤러와 회전식으로 접촉하여 있는 하나 또는 그 이상의 아이들러 휠(Idler Wheel) 또는 출구롤러와 회전식으로 접촉하여 있는 는 아이들러 롤러일 수 있다. 상기 출구롤러는 프린트 엔진으로부터 인쇄된 매체의 제거를 조정하기 위해 크래들의 제어시스템의 제어하에 매체운송모터에 의해 구동될 수 있다. 이 점에서, 상기 매체출구기구는 크래들의 매체출구에 인접한 프린터 유닛의 본체에 장착될 수 있고, 또는 매체출구에 인접한 크래들에 장착될 수 있다.
이하에, 본 발명의 통합 특징을 갖는 프린터의 실시형태를 예를 들어 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
제1 양상에 있어서, 본 발명은 인쇄를 위한 매체를 지지하기 위한 매체입력조립체를 갖는 본체;
인쇄된 매체를 수집하기 위한 매체출력조립체; 및
매체의 표면 상에 이미지를 인쇄하기 위한 프린트헤드를 갖는 프린트 엔진; 을 포함하며,
상기 프린트헤드는 페이지폭 프린트헤드이고 상기 프린트 엔진으로부터 제거가능한 프린터 유닛을 제공한다.
선택적으로, 상기 프린트헤드는 카트리지 상에 설치되고 이 카트리지는 프린트 엔진으로부터 제거가능하다.
선택적으로, 상기 카트리지는 인쇄를 위한 하나 또는 그 이상의 인쇄유체를 저장하기 위해 배열되어 있다.
선택적으로, 상기 프린터는 데스크탑 프린터이고 상기 매체입력조립체는 제1 경사각으로 배치되어 있고, 상기 프린트 엔진은 프린트헤드가 상기 제1 경사각보다 큰 제2 경사각으로 되도록 배열되어 있다.
선택적으로, 제1 경사각은 90°와 160°사이이다.
선택적으로, 제1 경사각은 110°와 130°사이이다.
선택적으로, 상기 프린트헤드는 그 위에 배열된 적어도 10,000개 잉크전달노즐을 갖는다.
선택적으로, 상기 프린트헤드는 그 위에 배열된 적어도 20,000개 잉크전달노즐을 갖는다.
선택적으로, 상기 프린트헤드는 그 위에 배열된 적어도 50,000개 잉크전달노즐을 갖는다.
선택적으로, 상기 프린트 엔진은 프린트헤드의 작동 제어를 위한 제어시스템을 더 포함하고, 상기 프린트헤드는 사용도중 노즐이 초(Second)당 적어도 5000만번의 비율로 잉크방울을 분사하는지를 제어시스템이 결정하도록 매체의 표면 상에 개별적인 잉크방울을 분사하기 위해 그 위에 배열된 복수의 잉크분사노즐을 갖는다.
선택적으로, 상기 제어시스템은 노즐이 초당 적어도 1억번의 비율로 잉크방울을 분사하는지를 결정한다.
선택적으로, 상기 제어시스템은 노즐이 초당 적어도 3억번의 비율로 잉크방 울을 분사하는지를 결정한다.
선택적으로, 상기 제어시스템은 노즐이 초당 적어도 10억번의 비율로 잉크방울을 분사하는지를 결정한다.
선택적으로, 상기 프린트 엔진은 프린트헤드의 작동 제어를 위한 제어시스템을 더 포함하고, 상기 프린트헤드는 사용도중 프린터에 적어도 0.5ppm/kg의 중량비로 인쇄속도를 제공하기 위해 그 인쇄속도가 제어되도록 매체의 표면 상에 개별적인 잉크방울을 분사하기 위해 그 위에 배열된 복수의 잉크분사노즐을 갖는다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 프린터에 적어도 1ppm/kg의 중량비로 인쇄속도를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 프린터에 적어도 2ppm/kg의 중량비로 인쇄속도를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 프린터에 적어도 5ppm/kg의 중량비로 인쇄속도를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 프린트 엔진은 프린트헤드의 인쇄속도를 제어하기 위한 제어시스템을 더 포함하고, 상기 프린트헤드는 사용도중 프린터에 적어도 0.002ppm/cm3의 체적비로 인쇄속도를 제공하기 위해 그 인쇄속도가 제어되도록 매체의 표면 상에 개별적인 잉크방울을 분사하기 위해 그 위에 배열된 복수의 잉크분사노즐을 갖는다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 프린터에 적어도 0.005ppm/cm3의 체적비로 인 쇄속도를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 프린터에 적어도 0.01ppm/cm3의 체적비로 인쇄속도를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 프린터에 적어도 0.02ppm/cm3의 체적비로 인쇄속도를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 프린트 엔진은 프린트헤드의 인쇄속도를 제어하기 위한 제어시스템을 더 포함하고, 상기 프린트헤드는 사용도중 적어도 50cm2/sec의 면적 인쇄속를 제공하기 위해 그 인쇄속도를 제어되도록 매체의 표면 상에 개별적인 잉크방울을 분사하기 위해 그 위에 배열된 복수의 잉크분사노즐을 갖는다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 적어도 100cm2/sec의 면적 인쇄속를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 적어도 200cm2/sec의 면적 인쇄속를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 적어도 300cm2/sec의 면적 인쇄속를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 인쇄속도는 적어도 500cm2/sec의 면적 인쇄속를 제공하기 위해 제어된다.
선택적으로, 상기 매체입력조립체는 인쇄를 위한 한 장 또는 그 이상의 매체를 수용하도록 구성된 매체트레이이다.
선택적으로, 상기 매체는 용지이다.
선택적으로, 상기 매체트레이는 실질적으로 수직방향으로 기울어져 있다.
선택적으로, 상기 매체출력조립체는 상기 프린트헤드에 의한 인쇄에 이어서 매체를 수용하여 수집하기 위한 하나 또는 그 이상의 매체트레이를 포함한다.
선택적으로, 상기 하나 또는 그 이상의 매체트레이는 가변 크기의 인쇄매체를 수용하도록 상기 본체로부터 연장가능하다.
선택적으로, 상기 프린트 엔진은 크래들을 포함하며, 이 크래들은 상기 본체에 견고하게 장착되고 카트리지를 수용하여 그 카트리지를 인쇄위치에 지지하기 위해 구성되어 있다.
선택적으로, 상기 크래들은 프린터의 전체 작동을 제어하는 제어시스템을 포함한다.
선택적으로, 상기 제어시스템은 적어도 한 개의 SoPEC 장치를 포함한다.
선택적으로, 상기 크래들은 매체운송기구를 포함하고, 이 매체운송기구는 매체를 매체입력조립체로부터 프린트헤드를 경유하여 매체출력조립체로 운송한다.
선택적으로, 상기 크래들은 매체를 프린트 엔진 안으로 수용하기 위한 것으로 매체입력조립체에 가장 가까운 프린트헤드의 상류측에 위치된 매체입구를 갖는다.
선택적으로, 상기 매체운송시스템은 상기 크래들은 프린트 엔진으로부터 인 쇄된 매체를 전달하기 위한 것으로 매체출력조립체에 가장 가까운 프린트헤드의 하류측에 위치된 매체출구를 갖는다.
선택적으로, 상기 매체운송시스템은 매체를 운송하기 위해 함께 작용하는 구동롤러와 핀치롤러를 포함한다.
선택적으로, 상기 매체운송시스템은 구동롤러를 구동하기 위한 매체운송모터를 포함한다.
선택적으로, 상기 매체운송모터는 브러시리스 DC 모터이다.
선택적으로, 상기 매체운송모터는 매체운송시스템의 작동을 제어하는 제어시스템에 의해 제어된다.
선택적으로, 상기 크래들은 프린트헤드 메인티넌스부재를 포함한다.
선택적으로, 상기 프린트헤드 메인티넌스부재는 프린트헤드를 캡핑하기 위해 구성되는 캡핑면을 갖는다.
선택적으로, 상기 프린트헤드 메인티넌스부재는 넌-캡핑위치로부터 캡핑위치로 이동가능하다.
선택적으로, 상기 캡핑위치는 캡핑면이 프린트헤드의 주변과 접촉하여, 상기 프린트헤드 둘레에 씰을 형성하는 위치이다.
선택적으로, 상기 프린트헤드 메인티넌스부재의 이동은 제어시스템의 제어하에 매체운송모터에 의해 제공된다.
선택적으로, 상기 매체는 매체픽커시스템에 의해 매체입력조립체로부터 매체입구로 공급된다.
선택적으로, 상기 매체픽커시스템은 본체에 장착되고 매체입력조립체 내에 포함된 매체를 매체입구에 전달하기 위한 픽커롤러를 포함한다.
선택적으로, 상기 매체픽커시스템은 상기 픽커롤러를 구동하는 픽커모터를 갖는다.
선택적으로, 상기 픽커모터는 인쇄를 위한 프린트 엔진으로의 매체의 공급비율을 제어하기 위해 크래들의 제어시스템에 의해 제어된다.
선택적으로, 상기 인쇄된 매체는 매체출구기구에 의해 매체출구로부터 매체출력조립체로 전달된다.
선택적으로, 상기 매체출구기구는 인쇄된 매체를 포획하여 그 매체를 매체출력조립체에 전달하는 출구롤러와 아이들러 롤러를 포함한다.
선택적으로, 상기 아이들러 부재는 출구롤러와 회전식으로 접촉하여 있는 하나 또는 그 이상의 아이들러 휠이다.
선택적으로, 상기 아이들러 부재는 출구롤러와 회전식으로 접촉하여 있는 아이들러 롤러이다.
선택적으로, 상기 출구롤러는 크래들의 제어시스템의 제어하에 매체운송모터에 의해 구동된다.
선택적으로, 상기 매체출구기구는 크래들의 매체출구에 인접한 상기 본체에 장착되어 있다.
선택적으로, 상기 매체출구기구는 상기 매체출구에 인접한 상기 크래들에 장착되어 있다.
본 발명에 의하면, 데스크탑(Desktop) 상에 바로 수용되는 크기를 갖고 고속으로 고품질의 이미지를 인쇄할 수 있다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
도 4-도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명은 분당 60페이지(ppm)의 범위에서 고속으로 포토 품질의 이미지를 인쇄할 수 있는 데스크탑 프린터 유닛(2)으로 구현된다. 다음의 상세한 설명 및 청구범위 내에서 풀 프로세스 컬러 이미지(Full Process Color Image)(스폿 컬러(Spot Colour)가 아님)로 인쇄되고 적어도 80%의 이미지 범위를 요하는 페이지에 대해 인쇄속도와 ppm 모두를 참조할 것이라는 것을 이해하여야 한다. 그러므로, 현존하는 프린터 유닛과의 모든 비교는 이러한 인쇄 요구에 기초된다.
다음의 상세한 설명으로부터 바로 이해될 수 있는 바와 같이, 프린터 유닛(2)은 최소의 공간을 차지하지만 그 유닛을 표준 홈 또는 오피스 환경에 쉽게 지원할 수 있게 하는 크기와 중량을 갖도록 구성되어 있다.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 사용시에, 프린터 유닛(2)은 컴퓨터 시스템(102)과 같은 외부원(External Source)으로부터 수신된 문서를 용지와 같은 인쇄매체 위에 인쇄하기 위해 배열된다. 이 점에서, 프린터 유닛(2)은 컴퓨터 시스템(102)에 의해 전처리(Pre-Processing)된 데이터를 수신하기 위해 그 유닛(2)과 컴퓨터 시스템(102) 사이에 이후에 그 방식을 설명할 전기적 연결을 허용하는 수단 을 포함한다. 하나의 형태로, 외부 컴퓨터 시스템(102)은 문서를 수신하고(단계 103), 그 문서를 버퍼링(Buffering)하여(단계 104) 래스터(Raster)화하고(단계 106) 나서, 그 문서를 압축하는(단계 108)하여 프린터 유닛(2)에 전송하는, 문서 인쇄시에 수반되는 여러 가지의 단계들을 실행하기 위해 프로그램화되어 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 프린터 유닛(2)은 압축된 다층(Multi-layer) 페이지 이미지의 형태로 외부 컴퓨터 시스템(102)으로부터 문서를 수신하며, 여기에서 프린터 유닛(2) 내에 설치된 제어전자기기(72)는 이미지를 버퍼링하고(단계 110) 나서, 이미지를 확장하여(단계 112) 그 이상의 처리를 한다. 확장된 콘톤층(Contone Layer)은 디더링(Dithering)되고(단계 114) 나서 확장단계로부터의 블랙층(Black Layer)은 상기 디더링된 콘톤층에 컴포지트(Composite)된다(단계 116). 코드화된 데이터(Coded Data)는 추가 층을 형성하여 사람의 눈에 실질적으로 안 보이는 적외선 잉크를 사용하여 인쇄(필요하면)되도록 렌더링(Rendering)된다(단계 118). 흑색의 디더링된 콘톤(Contone) 및 적외선 층들은 결합되어(단계 120) 프린트헤드에 공급되는 페이지를 형성하여 인쇄한다(단계 122).
이러한 특정 구조에 있어서, 인쇄될 문서와 관련된 데이터는 텍스트와 라인아트(Line Art)를 위한 고해상 바이레벨(Bi-Level) 마스크 층과 이미지 또는 배경 색상을 위한 중간 해상 콘톤 컬러(Color) 이미지층으로 분할된다. 선택적으로, 색이 있는 텍스트는 컬러 데이터가 이미지 또는 플랫 컬러(Flat Color)로부터 취해지는 상태로 텍스트와 라인아트의 질감을 위한 중간-고해상 콘톤 질감층(Texture Layer)을 추가함으로써 유지될 수 있다. 인쇄 아키텍처(Architecture)는 이미지 데이나 플랫 컬러 데이터 중 어느 하나를 참조할 수 있는 추상적인 "이미지" 및 "질감" 에 상기 콘톤 층을 표시함으로써 콘톤 층을 일반화한 것이다. 데이터를 콘텐트(Content)에 기초한 층들로의 이러한 분할은 해당분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이 기본 모드(Mode)인 혼합된 래스터 콘텐트(Mixed Raster Content; MRC) 모드를 따른다. MRC 기본 모드처럼, 인쇄 아키텍처는 인쇄될 데이터가 오버랩(Overlap)될 때 몇몇 경우에는 타협을 하게 해준다. 특히, 하나의 형태에서 모든 오버랩은 그러한 타협을 명백하게 구현하는 처리(충돌 해상(Collision Resolution))로 3층 표시로 감소된다.
앞서 설명한 바와 같이, 데이터는 주로 소프트웨어에 기초한 컴퓨터 시스템(102)에 의해 수행된 이미지를 전처리하여 압축된 다층 페이지 이미지의 형태로 프린터 유닛(2)에 전달된다. 차례로, 상기 프린터 유닛(2)은 도 2에 더 상세히 도시된 바와 같이 주로 하드웨어에 기초한 시스템을 사용하여 이 데이터를 처리한다.
데이터를 수신할 때, 분배기(Distributor, 230)는 소유자 표시로부터의 데이터를 하드웨어-특정 표시로 변환하고, 그 데이터가 이러한 장치들로의 데이터 전송에 대한 어떤 제한들이나 요구들을 관찰하는 동안 올바른 하드웨어 장치로 전송되는 것을 확실하게 한다. 분배기(230)는 변환된 데이터를 복수의 파이프라인(Pipeline, 232)들 중 적합한 것으로 분배한다. 파이프라인들은 서로 일치하고, 본질적으로 데이터 복원(Decompression), 스케일링(Scaling) 및 인쇄할 수 있는 도트(Dot) 출력들의 집합을 생성하기 위한 도트 합성 함수들을 제공한다.
각 파이프라인(232)는 데이터를 수신하기 위한 버퍼(Buffer, 234)를 포함한 다. 콘톤 디컴프레서(Decompressor, 236)는 컬러 콘톤 면들을 복원하고, 마스크(Mask) 디컴프레서(238)는 모노톤(Monotone)(텍스트) 층을 복원한다. 콘톤 및 마스크 스케일러(Mask Scaler, 240, 242)는 페이지가 인쇄되는 매체의 크기를 고려하여, 복원된 콘톤 및 마스크 면들을 각각 스케일링한다.
그 다음에 스케일링된 콘톤 면들은 디더러(Ditherer, 244)에 의해 디더링된다. 하나의 형태로, 확률적 분산-도트 디더(Stochastic Dispersed-Dot Dither)가 사용된다. 클러스터-도트(Clustered-Dot)(또는 진폭-변조된) 디더와 달리, 분산-도트(또는 주파수-변조된) 디더는 거의 도트 해상도의 한계까지 높은 공간 주파수들(즉, 이미지 디테일)을 재생하고, 그 반면에 육안에 의해 공간적으로 통합될 때는, 풀 컬러(Full Dolor) 깊이까지 더 낮은 공간 주파수들을 동시에 재생한다. 확률적 디더 매트릭스(Matrix)는 이미지를 가로질러 타일(Tile)형태로 할 때에 거부될만한 저-주파수 패턴들이 상대적으로 없도록 조심스럽게 설계된다. 그러므로, 그 크기는 전형적으로 특정 수의 강도 레벨(예컨대, 257 강도 레벨에 대해 16×16×8 비트)을 지원하기 위해 요구되는 최소 크기를 초과한다.
그 다음에, 디더링된 면들은 인쇄를 하는 데에 적합한 도트 데이터를 제공하기 위해서 도트-바이-도트(Dot-By-Dot) 기반 상에서 도트 합성기(246)에서 합성된다. 이 데이터는 데이터 분배 및 구동 전자기기(248)로 전송되고, 이는 차례대로 상기 데이터를 올바른 노즐 액츄에이터(Actuators, 250)로 분배하고, 이는 차례대로 잉크가 이후에 상세히 설명하는 방식으로 올바른 시간에 올바른 노즐(252)로부터 방출되도록 한다.
이해될 수 있는 바와 같이, 인쇄하기 위한 이미지를 처리하기 위해 프린터 유닛(2) 내에 사용된 컴포넌트(Component)들은 데이터를 제공하는 방식에 크게 의존한다. 이 점에서, 프린터 유닛(2)이 추가의 소프트웨어 및/또는 하드웨어 컴포넌트들을 사용하여 상기 프린터 유닛(2) 내에서 더 많은 처리를 행하는 것이 가능하고, 그로써 컴퓨터 시스템(102)에 대한 의존성을 줄일 수 있다. 대안적으로, 상기 프린터 유닛(2)은 보다 적은 처리를 행하여 컴퓨터 시스템(102)에 의존하여서 데이터를 프린터 유닛(2)에 전송하기 전에 이미지를 고급으로 처리하기 위하여 소수의 소프트웨어 및/또는 하드웨어 컴포넌트를 사용할 수도 있다.
이러한 모든 상황에서, 상술한 작업들을 수행하기 위해 필요한 부품들은 프린터 유닛(2)의 제어전자기기(72) 내에 설치되어 있고, 도 3은 이러한 전자기기의 실시형태의 블럭도를 제공한 것이다.
이러한 구조에 있어서, 하드웨어 파이프라인(232)은 스몰 오피스 홈 오피스 프린터 엔진 칩(Small Office Home Office Print Engine Chip, SoPEC)으로 구현된다. 도시된 바와 같이, SoPEC 장치는 세 개의 별개 서브시스템(Subsystem)으로 구성된다: 중앙처리장치(CPU) 서브시스템(301), 다이내믹 랜덤 액세스 메모리(Dynamic Random Access Memory, DRAM) 서브시스템(302) 및 프린트 엔진 파이프라인(Print Engine Pipeline, PEP) 서브시스템(303).
CPU 서브시스템(301)은 다른 서브시스템의 모든 양상들을 제어하고 구성하는 CPU(30)를 포함한다. 그것은 프린터 유닛(2)의 모든 구성요소들을 인터페이싱하고 동기화하기 위한 일반적인 지원을 제공하며 QA 칩들에 저속 통신을 제어한다. CPU 서브시스템(301)은 또한 범용 입출력(General Purpose Input Output, GPIO)(모터 제어를 포함함), 인터럽트 컨트롤러 장치(Interrupt Controller Unit, ICU), 엘에스에스 마스터(LSS Master) 및 일반적인 타이머들과 같이, CPU를 보조하기 위한 다양한 주변장치들을 포함한다. CUP 서브시스템의 직렬통신블럭(Serial Communication Block, SCB)은 다른 SoPEC 장치들(도시하지 않음)에 인터(Inter) SoPEC 인터페이스(ISI) 뿐만 아니라 호스트(Host)에 풀 스피드(Full Speed) USB1.1 인터페이스를 제공한다.
DRAM 서브시스템(302)은 CPU, 직렬통신블럭(SCB) 및 PEP 서브시스템 내의 블럭들로부터의 요청을 받아들인다. DRAM 서브시스템(302) 및 특히 DRAM 인터페이스 장치(DIU)는 다양한 요청들을 조정하고, 어떤 요청이 DRAM에 액세스를 획득하여야 할지를 결정한다. DIU는 모든 요청자들에 대해 DRAM에 충분한 액세스를 허용하도록 구성된 매개변수(Parameter)들에 기초하여 조정한다. DIU는 또한 페이지 크기, 뱅크(Bank)들의 수 및 리프레쉬율(Refresh Rate)과 같은 DRAM의 실행 사양을 숨긴다.
프린트 엔진 파이프라인(PEP) 서브시스템(303)은 DRAM으로부터 압축된 페이지들을 받아들이고, 그것들을 프린트헤드와 직접 통신하는 프린트헤드 인터페이스에 예정된 소규정 인쇄 라인을 위한 바이-레벨(Bi-Level) 도트들에 렌더(Render)한다. 페이지 확장 파이프라인의 제1 단(Stage)은 콘톤 디코더 유닛(Contone Decoder Unit, CDU), 로스레스 바이레벨 디코더(Lossless Bi-level Decoder, LBD) 및 요구되는 경우 태그 엔코더(Tag Encoder, TE)이다. 프린터 유닛(2)이 넷페이지 용량(Netpage Capability)을 갖는 경우에, CDU는 JPEG-압축된 콘톤(전형적으로 CMYK) 층들 확장시키고, LBD는 압축된 바리-레벨 층(전형적으로 K)를 확장시키고, TE는 이후의 렌더링을 위해 Netpage 태그들을 인코드한다(전형적으로 IR 혹은 K잉크에서). 제1 단으로부터의 출력은 버퍼들의 집합이다: 콘톤 FIFO 유닛(Conton FiFo Unit, CFU), 스포트 FIFO 유닛(Spot FIFO Unit, SFU), 및 태그 FIFO 유닛(Tag FIFO Unit(TFU). CFU 및 SFU 버퍼들은 DRAM에서 실현된다.
제2 단은 핼프톤 컴포지터 유닛(Halftone Compositor Unit, HCU)이고, 이는 콘톤 층을 디더링하고 위치 태그들과 얻어진 바이-레벨 디더링된 층에 대한 바이-레벨 스폿 층(Spot Layer)을 합성한다.
다양한 복합옵션(Compositing Option)들이 SoPEC 장치가 사용되는 프린트헤드에 의존하여 실행될 수 있다. 모든 채널(Channel)들이 프린트헤드 상에 존재할 수는 없다고 하더라도, 바이-레벨 데이터의 6 채널들까지는 이 단으로부터 생산된다. 예컨대, 프린트헤드는 K가 CMY 채널들로 푸시(Push)되고 IR이 무시된 상태에서, 단지 CMY일 수도 있다. 대안적으로, 인코드된 태그들은 IR 잉크가 이용될 수 없다면(혹은 테스트 목적을 위한 경우) K로 인쇄될 수도 있다.
제3 단으로, 데드 노즐 보상기(Dead Nozzle Compensator, DNC)는 프린트헤드에 있는 데드 노즐들을 컬러 과잉 및 주변 도트들 안으로의 데드노즐 데이터의 에러 확산에 의해 보상한다.
그 결과로서 생기는 바이-레벨 6 채널 도트-데이터(전형적으로 CMYK, 적외선, 염료(Fixative))는 버퍼링되고 도트라인 라이터 유닛(Dotline Writer Unit, DWU)을 거쳐서 DRAM에 저장된 라인 버퍼들의 집합으로 써진다.
마지막으로, 도트-데이터는 DRAM으로부터 반대로 로딩되고, 도트 FIFO를 거쳐서 프린트헤드 인터페이스로 보내진다. 도트 FIFO는 시스템 클럭율(Clock Rate)(pclk)에서 라인 로더 유닛(Line Loader Unit, LLU)으로부터 데이터를 받아들이고, 그 반면에 프린트헤드 인터페이스(PrintHead Interface, PHI)는 FIFO로부터 데이터를 제거하고, 그것을 시스템 클럭율의 2/3배의 비율로 프린트헤드로 전송한다.
바람직한 형태에 있어서, DRAM은 크기가 2.5Mbytes이고, 그 중 약 2Mbytes가 압축된 페이지 저장 데이터에 이용될 수 있다. 압축된 페이지는 다수의 밴드(Band)들이 메모리에 저장된 상태에서, 둘 또는 그 이상의 밴드로 수신된다. 상기 페이지의 밴드가 인쇄를 위해 PEP 서브시스템(303)에 의해 소비될 때, 새로운 밴드가 다운로드(Download)될 수 있다. 그 새로운 밴드는 현재 페이지 또는 다음 페이지를 위한 것일 수 있다.
밴딩을 사용하면, 완전히 압축된 페이지가 다운로드되기 전에 한 페이지의 인쇄를 시작하는 것이 가능하지만, 데이터가 항상 인쇄를 위해 이용가능한지를 확인하는데 주의를 기울여야 하고, 그렇지 않으면 버퍼 언더-런(Under-Run)이 일어날 수 있다.
내장된 USB1.1 장치는 호스트 PC로부터 압축된 페이지 데이터 및 제어 명령들을 받아들이고, DRAM(또는 멀티 SoPEC 시스템에서는 이하에서 설명되는 바와 같이 또 다른 SoPEC)으로 데이터 전송을 용이하게 한다.
다수의 SoPEC 장치는 선택적인 실시형태에 사용될 수 있고, 특별한 실행에 따른 상이한 기능들을 수행할 수 있다. 예컨대, 몇몇 경우에, SoPEC 장치는 단순히 온보드(Onboard) DRAM용으로 사용될 수 있고, 그 반면에 또 다른 SoPEC 장치는 상기 설명된 다양한 데이터 복원 및 포맷팅(Formatting) 기능을 수행한다. 이는 그 페이지의 모든 데이터를 수신하기 전에 프린터가 인쇄를 시작하고, 그 데이터의 나머지가 제때에 수신되지 않은 경우에서 발생할 수 있는 버퍼 언더-런의 가능성을 줄일 수 있다. 메모리 버퍼링 능력을 위해 여분의 SoPEC 장치를 부가하는 것은 부가되는 칩의 다른 능력들 중 어느 것도 이용되지 않더라도, 버퍼링될 수 있는 데이터의 양을 2배로 한다.
각 SoPEC 시스템은 프린터 기구들의 품질, 인쇄 도중 프린트헤드 노즐들이 손상되지 않을 정도의 잉크 제공의 품질 및 프린트헤드와 기구들이 손상되지 않도록 확실하게 하기 위한 소프트웨어의 품질을 확실하게 하기 위해 서로 협력하도록 설계된 몇 가지 품질 보증(QA: Quality Sssurance)을 가질 수 있다.
보통, 각 인쇄 SoPEC는 관련된 프린터 QA를 가질 것이고, 그것은 최대 인쇄속도와 같은 프린터 속성들의 정보를 저장한다. 시스템과 함께 사용하기 위한 잉크 카트리지는 또한 잉크 QA 칩을 포함할 것이고, 그것은 남아있는 잉크의 양과 같은 카트리지 정보를 저장한다. 프린트헤드는 또한 데드노즐 매핑(Mapping) 및 프린트헤드 특성들과 같은 프린트헤드-특정 정보를 저장하는 ROM(효율적으로는 EEPROM)으로써 동작하도록 구성되는 QA 칩을 가지고 있다. SoPEC 장치에서 CPU는선택적으로 직렬 EEPROM으로써 효율적으로 동작하는 QA 칩으로부터의 프로그램 코 드를 로딩하여 실행할 수 있다. 마지막으로, SoPEC 장치에서 CPU는 논리 QA 칩(즉, 소프트웨어 QA 칩)을 실행한다.
대체로, 시스템에서의 모든 QA 칩들은 플래시 메모리(Flash Memory)의 콘텐츠(Contents)들만이 서로를 구별하는 상태로, 물리적으로는 동일하다.
각 SoPEC 장치는 두 개의 LSS 시스템 버스(Bus)들을 가지고 있고, 그것이 시스템 인증 및 잉크 사용 산정을 위해서 QA 장치들과 통신할 수 있다. 많은 수의 QA 장치들은 버스마다 사용될 수 있고, 시스템에서의 그들의 위치는 프린터 QA 및 잉크 QA 장치들이 분리된 LSS 버스들 상에 있어야만 한다는 것을 제외하고는 제한되지 않는다.
사용시에, 논리 QA는 남아있는 잉크를 결정하기 위해 잉크 QA와 통신한다. 잉크 QA로부터의 응답은 프린터 QA를 참조하여 인증된다. 프린터 QA로부터의 확인은 논리 QA에 의해 인증되고, 그에 의해 간접적으로 잉크 QA로부터의 응답에 부가적인 인증 레벨을 부가한다.
프린트헤드 QA 이외에 QA 칩들 사이에 지나간 데이터는 디지털 서명의 방식으로 인증된다. 바람직한 실시형태에 있어서, 다른 설계들이 대신 사용될 수 있더라도, HMAC-SHA1 인증은 데이터용으로 사용되고, RSA는 프로그램 코드용으로 사용된다.
이해될 수 있는 바와 같이, SoPEC 장치는 프린터 유닛(2)의 전체 작동을 제어하고 본질적인 데이터 처리작업을 수행하는 것은 물론 프린터 유닛(2)의 개개의 부품들의 작동을 동기화하고 제어하기도 하여 인쇄된 매체의 조정을 용이하게 한 다. 본 명세서의 설명의 나머지 부분에서는, 프린터 유닛의 작동을 제어하기 위해 프린터 유닛(2) 내에 사용되는 어떤 다른 전자기기와 SoPEC 장치를 참조하도록 제어전자기기(72) 용어를 사용할 것이다.
도 4-도 16은 메인 본체(3), 인쇄를 위한 인쇄 매체를 보유하고 지지하기 위한 매체입력조립체 및 프린터 유닛에 의한 인쇄에 이어서 인쇄 매체를 수집하는 매체출력조립체를 포함하는 잉크젯 프린터 유닛(2)를 도시한 것이다. 메인 본체(3)는 프린트 엔진(70)과 관련된 전원(15)과 제어전자기기(72)뿐만 아니라, 인쇄매체를 매체입력조립체(4)로부터 인쇄매체가 인쇄되는 프린트 엔진(70)을 경유하여 인쇄된 매체가 수집되는 매체출력조립체(5)로 전달하기 위해 작용하는 용지조정장치를 수용하도록 배열되어 있다. 이러한 배열은 단일 컬러 텍스트로부터 풀 컬러 포토 이미지들까지 다양한 이미지들을 인쇄하기 위해 홈 또는 오피스 환경에 바로 사용될 수 있는 컴팩트(Compact) 프린터 유닛을 제공한다.
도 4-도 12와 관련하여, 메인 본체(3)의 구조는 하부 프레임(Frame) 유닛(6) 상에 수용되도록 형상화되는 상부 프레임 유닛(7)에 의해 형성되어 있다. 상부 및 하부 프레임 유닛(6, 7)은 커버(11)를 수용하는 베이스(8), 후면(9) 및 개구(10)를 함께 형성한다. 개구(10)는 프린트 엔진(70)과 관련된 컴포넌트를 포함하는 내부 캐버티(Cavity, 12)에 대한 입구를 제공한다.
베이스(8)는 하부 프레임 유닛(6)의 하류측상에 형성되고 프린터 유닛이 홈 또는 오피스 환경에서의 데스크(Desk) 표면과 같이 실질적으로 수평한 표면상에 위치될 때 프린터 유닛(2)를 지지하는 하부면(13)을 갖는다. 하나 또는 그 이상의 푸트 지지부(Foot Support, 14)는 프린터 유닛에 부가적인 안정성을 제공하기 위해 하부면(13)으로부터 뻗어있다. 상기 푸트 지지부(14)는 프린터 유닛과 지지면 사이에 마찰 접촉을 증대시키기 위해 고무 등의 마찰유도재(Friction Inducing Material)로 형성된다.
도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 메인 본체(3)의 후면(9)은 하부 프레임 유닛(6)과 상부 프레임 유닛(7)의 후면에 의해 규정된다. 전원공급유닛(15)은 후면(9)의 일부를 형성하고 프린터 유닛(2)에 전원을 공급하기 위해 하부 프레임 유닛(6)에 마련된 오목부 내에 끼워 맞추어지게 형상화되어 있다. 상기 전원공급유닛(15)은 하부 프레임 유닛(6)의 형상화된 오목부 내에 견고하게 수용되지만, 이 전원공급유닛(15)이 프린터 유닛(2)에 전원을 저장할 수 있는 재충전가능한 타입으로 이루어질 수도 있고, 그러므로 상기 유닛(15)은 필요한 경우에 교체하기 위한 프레임 유닛(6)으로부터 제거가능하게 될 수 있다. 전원 커넥터 소켓(16)은 적절한 도선(Lead, 도시하지 않음)을 경유하여 외부전원에 연결하기 위한 전원공급유닛(15)에 설치되어 있다. 또한 데이터 커넥터 소켓(17)은 하부 프레임 유닛(6) 내에 형성되고 컴퓨터 시스템(102)과 같이 외부원에 프린터 유닛(2)을 접속하기 위한 수단을 제공하여 앞서 설명한 바와 같은 방식으로 프린터 유닛(2)에 데이터와 명령을 제공한다. 상기 데이터 커넥터 소켓(17)은 프린터 유닛(2)을 컴퓨터 단자(102) 또는 컴퓨터 단자들의 네트워크에 접속하여 그로부터 데이터와 명령을 받을 수 있게 하는 표준형 이더넷(Standard Ethernet)과 USB 장치 소켓의 형태로 있다. 이러한 정보는 상부 프레임 유닛(7)의 후면상의 커버 플레이트(Cover Plate, 20) 아래 에 마련된 WIFI 카드(18) 및/또는 Bluetooth(등록상표) 카드(19)를 사용함으로써 무선방식으로 프린터 유닛(2)에 의해 수신될 수도 있다. 이 구조들의 각각에 있어서, 수신된 모든 데이터는 프로세싱 및 인쇄를 위해 소켓(17)과 카드(18, 19)로부터 프린터 유닛(2)의 제어시스템으로 전달된다.
도 4, 6, 8-10에 도시된 바와 같이, 메인 본체(3)의 커버(11)는 하부 프레임 유닛(6)에 힌지(Hinge)식으로 연결된 뚜껑(Lid, 21)을 포함한다. 이 뚜껑(21)은 상부 프레임 유닛(7)의 상부 모서리와 결합하도록 형상화되는 굴곡진 상면(22)과 각진 정면(23)과 두 개의 단면(24)을 갖는다. 뚜껑(21)은 상부 프레임 유닛(7)에 대해 상면(22)의 후면 모서리를 따라 선회가능하게 연결되어 있다. 이러한 선회식 연결은 메인 본체(3)의 내부 캐버티(12)에 대한 접근을 제공하기 위해 뚜껑(21)을 후방으로 선회할 수 있게 한다.
각진 정면(23)은 그 안에 오목부(25)가 형성되어 있다. 이 오목부(25)는 사용자와 프린터 유닛(2) 사이에 통신을 가능하게 하는 유저 인터페이스 유닛(User Interface Unit, 26)을 수용한다. 상기 유저 인터페이스 유닛(26)은 사용자에게 정보를 전달하는 LCD 터치 스크린(Touch Screen)이고 사용자로 하여금 디스플레이 스크린상에 옵션(Option) 선택을 통해 프린터 유닛(2)에 정보를 직접 입력할 수 있게 한다. 유저 인터페이스 유닛(26)가 사용자에게 표시하고 사용자가 프린터 유닛에 입력할 수 있는 정보의 종류는 바뀔 수 있지만, 전형적으로 이것은 프린터 유닛(2)에 저장된 잉크의 상태, 어떠한 용지 걸림 등은 물론 잉크 재충전 절차에 대한 정보를 수정하기 위한 필요성에 관련될 수 있다. 디스플레이가 특정 언어로 프 로그램됨으로써, 그 프린터 유닛을 사용하여야 하는 국가에 특정될 수 있는 프린터 유닛에 별개의 마킹(Marking)이나 텍스트를 제공하는 필요성을 극복할 수 있으므로, 터치 스크린 LCD의 사용은 특히 유저 인터페이스로서 이점이 있다. 그러나, 유저 인터페이스 유닛(26)이 사용자에게 프린터 유닛(2)과 상호작용할 수 있게 하는 통상의 버튼과 그와 유사한 것 등의 다수의 다른 형태로 될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
뚜껑(21)의 각진 정면(23)에는 또한 사용자에게 프린터의 상태의 시각적인 표시를 제공하는 시각적 표시기 유닛(Visual Indicator Unit, 27)이 설치되어 있다. 상기 시각적 표시기 유닛(27)은 뚜껑(21)의 표면을 따라 뻗어 있고 광원(29)으로부터 광을 방출하는 길다란 튜브 또는 패널(Panel, 28)의 형태로 있다. 시각적 표시기 유닛(27)으로부터 방출된 광의 색상 및/또는 강도는 유저 인터페이스 유닛(26)을 참고할 필요성 없이 프린터 유닛(2)의 상태의 순간 표시를 사용자에게 제공하는 방식으로 제어될 수 있다.
시각적 표시기 유닛(27)의 구성은 도 17a 및 도 17b에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이 유닛(27)은 광원(29)과 길다란 패널(28)로 이루어져 있다. 광원(29)은 인쇄회로판(PCB, 31)의 표면상에 배열된 세 개의 발광다이오드(LED, 30)의 형태로 있다. LED(30)는 폭넓은 광 스펙트럼이 그 패널(28)로부터 방출될 수 있게 하는 적색, 녹색 및 청색 LED이다. 그러나, 그와 유사한 작용을 수행하기 위해 단일의 LED 또는 다른 색상을 갖는 LED도 사용될 수 있다. PCB(31)는 프린터 유닛(2)에 대해 제어 전자기기(72)를 포함하는 같은 PCB일 수 있고, 또는 그 제어 전자기기(72)의 제어하에 LED(30)를 작동시키기 위해 적당한 전자기기를 포함하는 별도의 PCB일 수도 있다. 길다란 패널(28)은 LED(30)로부터의 광이 그 길이를 따라 이동하여 그 패널의 표면으로부터 전달될 수 있게 하는 재료로 형성되어 있다. 상기 패널(28)은 LED(30)로부터 방출된 광을 수집하기 위해 LED(30) 상에 놓여지는 중공 튜브(Hollow Tube) 또는 파이프의 형태로 될 수 있다. 튜브 또는 파이프의 내부면은 광의 일부가 패널(28)의 길이를 따라 반사되고 패널(28)로부터 통과하여 패널(28)의 표면을 따라 사용자에 의해 바로 보여질 수 있게 패널(28)을 조명할 수 있도록 하는 필름(Film)으로 코팅될 수 있다.
사용시에, LED(30) 각각은 프린터 유닛(2)의 상태를 나타내는 패널(28)로부터 광을 방출하기 위해 제어될 수 있다. 예컨대, 프린터 유닛이 대기모드(Standby Mode)에 있다는 것을 사용자에게 보여주기 위해 패널(28)이 청색 광을 방출하도록 청색 LED가 활성화될 수 있다. 인쇄 도중, 녹색 LED는 패널(28)로부터 녹색 광을 방출하기 위해 활성화되고 용지 걸림이나 프린터 오류 등의 문제가 있는 경우에는, 패널(28)로부터 적색 광을 방출하도록 적색 LED가 활성화될 수 있다. 부가적으로, 장식효과를 일으키기 위하여, 각각의 LED는 폭넓은 스펙트럼을 가로질러 다양한 색상을 갖는 광을 방출하도록 여러 가지의 조합으로 작동될 수도 있다. 광이 프린터 유닛상에 설치된 단일의 LED의 경우에서와 같이 점원(Point Source)이라기 보다는 대면적에 걸쳐 방출되기 때문에, 사용자는 프린터의 상태를 시각적으로 검출하여 필요한 경우에 프린터를 관리할 가능성이 크다. 이러한 시스템은 능률적인 작업장을 확보하는 데 있어 중요한 기능을 실행하며, 또한 심미적으로 즐거운 프린터 유 닛을 제공한다.
인쇄를 위한 프린터 유닛(2)에 인쇄된 매체를 제공하기 위하여, 매체입력조립체(4)는 프린터 유닛(2)의 후면(9)으로부터 뻗어 있다. 매체입력조립체(4)는 프린터 유닛(2)에 의해 인쇄를 위해 한 장 또는 그 이상의 인쇄된 매체(34)를 수용하기 위한 표면을 함께 형성하는 트레이부(Tray Portion, 32)와 매체 지지플랩(Support Flap, 33)으로 이루어져 있다. 매체입력조립체(4)는 메인 본체(3)로부터 수직방향으로 뻗어 있고 사용시에, 여러 장의 인쇄된 매체(34)가 도 16에 도시되어 있고 이후에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 수직방향으로 매체입력조립체(4)에 의해 지지되고 하향통로(Downward Pass)를 거쳐 프린터로 끌어 당겨진다.
도 11에 더 명확히 도시된 바와 같이, 매체입력조립체(4)의 트레이부(32)는 상부 프레임 유닛(7)과 일체로 형성되어 있고, 그러므로 트레이부(32)의 후면은 메인 본체(3)의 후면(9)의 일부를 형성한다. 트레이부(32)는 일반적으로 인쇄된 매체(34)를 수용하기 위한 수용부(Receptacle)를 형성하고 매체(34)가 놓여지는 작업면(35)과 그 일단부에, 매체(34)를 수직위치로 유지하기 위해 매체(34)의 가장자리를 수용하도록 구성된 매체지지면(36)을 포함한다. 또한 트레이부(32)는 프린터 유닛(2)에 의해 수용될 수 있는 인쇄된 매체의 최대 폭을 규정하는, 한 쌍의 평행하게 뻗어 있는 측벽(37, 38)을 포함한다.
도 16에 더 명확히 도시된 바와 같이, 매체지지면(36)은 인쇄를 위해 한 장의 인쇄된 매체(34)를 트레이부(32)에서부터 프린트 엔진(70)으로 전달하는 것을 돕기 위해, 트레이부(32)의 작업면(35)에 둔각(Obtuse Angle)으로 배치되어 있다. 작업면(35)은 인쇄를 위해 픽커기구(Picker Mechanism, 60)와 작용하여 한 장의 인쇄된 매체(34)를 작업면(35)에서부터 프린트 엔진(70)으로 전달하는 것을 용이하게 하기 위해 그 안에 통합된 아이들러 롤러(Idler Roller, 39)를 갖고 있다. 매체지지면(36)을 따라 간격을 두고 배치된 것은 매체지지면(36)으로부터 뻗어 있고 매체지지면(36) 위에 매체(34)의 선단부를 지지하는 다수의 돌출된 스트립(Strip, 40)이다. 이 스트립(40)은 매체(34)의 선단부가 픽커기구(60)의 작용하에 스트립(40)의 표면을 따라 미끄러져 트레이부(32)로부터의 매체(34)의 전달을 용이하게 할 수 있도록 작용한다. 마찰면을 제공하기 위해 픽커기구(60)에 인접한 스트립(40)의 표면상에는 패드(41)가 설치되어 있어 여러 장이 트레이부(32)의 작업면(35) 위에 지지될 때 가장 윗 장의 매체(10)의 분리를 용이하게 한다. 상기 패드(41)는 고무, 펠트(Felt) 또는 코르크(Cork) 타입의 재료의 형태로 될 수 있다.
여백 슬라이더(Margin Slider, 42)는 일체형 후크부재(Hook Element, 43)에 의해 트레이부(32)의 작업면(35)상에 끼워지도록 구성된다. 상기 슬라이더(42)의 위치지정 돌기(Locating Lug, 도시하지 않음)를 수용하여 상기 슬라이더(42)를 작업면(35)과 결합하는 상태로 유지하기 위해 작업면(35)에 홈이 형성된 오목부(도시하지 않음)를 마련할 수도 있다. 이러한 구조는 폭을 변화시키는 인쇄매체(34)를 수용하기 위해 슬라이더(42)가 작업면(35)을 가로질러 제어되는 방식으로 이동되게 할 수 있다. 여백 슬라이더(42)는 트레이부(32)의 높이만큼 뻗어 있고, 인쇄매체(34)의 측면 가장자리(Side Edge)에 접하기 위해 트레이부(34)의 작업면(35)으로부터 바깥쪽으로 뻗어있는 벽부(Wall Portion, 45)를 구비하고 있다. 이 구조는 여러 장의 매체를 프린트 엔진(70)에 제어되는 상태로 전달하는 것을 확실하게 하기 위해 인쇄매체(34)가 트레이부(32) 내에 적당하게 정렬되는 것을 확실하게 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 트레이부(32)의 측벽(37, 38)에는, 매체 지지 플랩(Media Support Flap, 33)이 트레이부(32)에 연결될 수 있도록 그 내면에 위치지정 돌기(46)가 구비되어 있다. 이 점에서, 상기 매체 지지 플랩(33)은 상기 돌기(46)를 수용하는 그 단부로부터 뻗어있는 한 쌍의 오목진 탭(Recessed Tab, 47)을 포함하고, 이에 의해 매체 지지 플랩(33)을 트레이부(32)의 상단부에 고착할 수 있다. 이러한 구조에 따라, 매체 지지 플랩(33)은 매체입력조립체(4, 도 4에 도시된 바와 같음)에 적재되는 인쇄매체(34)를 지지하는 연장된 위치, 또는 포장 또는 출하를 위한 수축된 위치로 이동될 수 있을 정도로 트레이부(32)의 말단부(Distal End)를 중심으로 선회할 수 있고, 여기서 상기 매체 지지 플랩(33)은 트레이부(32)의 상단부(도시하지 않음)에 수용된다.
상기 매체 지지 플랩(33)은 트레이부(32)의 길이보다 긴 길이를 갖는 인쇄매체(34)를 지지하기 위해 트레이부(32)의 말단부를 지나 뻗어있다. 이 구조는 인쇄매체(34)가 도 8에 도시된 바와 같이 거의 직립위치로 유지되는 것을 확실하게 한다. 이 점에서, 매체 지지 플랩(33)의 표면은 그 플랩(33)의 표면을 따라 종방향으로 뻗어있는 다수의 등간격의 핀부재(48)를 구비하고 있다. 상기 핀부재(48)의 각각은 인쇄 지지 플랩(33)의 표면으로부터 동량(同量)만큼 뻗어있어 트레이부(32)의 작업면(35)과 연속하는 인쇄매체(34)에 평탄면을 제공한다. 상기 매체 지지 플 랩(32)이 프린터 유닛(2)의 포장 또는 운송을 위해 접혀질 때, 상기 매체 지지 플랩(33)의 내면이 트레이부(32)의 측벽(37, 38)을 수용하기 위해 그 가장자리 영역에 형성된 적당한 슬롯(Slot)을 갖는 연속적인 성형면(Moulded Surface)일 수도 있다는 것을 직시할 수 있다.
인쇄된 매체는 도 4에 도시된 바와 같이 프린터 유닛(2)의 정면에서 메인 본체(3)의 베이스(8)에 위치되는 매체출력조립체(5)에 의해 수집된다. 매체출력조립체(5)는 트레이 하우징(50) 및 두 개의 연장가능한 출력 트레이인 상부 출력 트레이(51)와 하부 출력 트레이(52)로 이루어져 있는데, 이들 출력 트레이는 연장된 위치에 있지 않을 때 트레이 하우징(50) 내에 유지된다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 트레이 하우징(50)은 하부 프레임 유닛(6)과 일체로 형성되고 프린터 유닛(2)의 후면에서부터 그 정면을 지나 가장자리로 까지 뻗어있다. 상면(53)의 전단부(Front Edge)는 개방되어 있고 트레이 하우징(50) 내에 유지된 상부 및 하부 출력 트레이(51)(52)에 대한 접근을 가능하게 하기 위해 그 안에 오목부(56)가 형성되어 있다.
상부 출력 트레이(51)는 두 개의 측벽(54, 55)에 의해 트레이 하우징(50) 내에 수용되어 유지되도록 형상화되어 있다. 두 개의 측벽(54, 55)은 그 안에 트레이 하우징(50)의 길이를 연장하는 홈들(도시하지 않음)을 마련하고 있다. 상부 출력 트레이(51)는 그 종단부(Longitudinal Edges)가 상기 홈들내로 이동하여 트레이 하우징(50)에 대하여 트레이(51)를 이동시킬 수 있도록 상기 홈들내에 수용되기 위한 크기로 되어 있다. 상부 출력 트레이(51)의 종단부와 홈들은 트레이(51)가 트 레이 하우징(50)으로부터 연장가능하지만 트레이 하우징(50)으로부터 제거가능하지 않도록 배열되어 있다. 이러한 구조에서 상기 트레이(51)는 그 수축된 위치에 있을 때 트레이 하우징(50) 내에 완전히 끼워진다.
하부 출력 트레이(52)는 상부 출력 트레이(51)와 유사한 방식으로 구성되어 있다. 그러나, 이러한 구조에서, 하부 출력 트레이(52)는 상부 출력 트레이(51)의 종단부에 마련된 두 개의 홈 내에 수용되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 하부 출력 트레이(52)는 하부 트레이(52)가 상부 트레이내로 이동할 수 있도록 상부 출력 트레이(51)보다 줄어든 폭과 두께를 갖는다. 하부 출력 트레이(52)는 수축된 상태에 상부 출력 트레이(51) 내에 완전히 끼워지도록 배열되어 있고 상부 출력 트레이(51) 또한 하부 출력 트레이(52)의 전단부에 설치된 정지부재(58)에 대한 접근을 가능하게 하기 위해 그 전단부를 따라 오목부(57) 내에 설치되어 있다. 하부 출력 트레이(52)와 상부 출력 트레이(51)는 상술한 바와 같이 유사한 방식으로 하부 트레이(52)가 상부 트레이(51)로부터 연장되게 할 수 있지만 상부 트레이로부터 제거되는 것을 방지되게 할 수 있는 방식으로 구성되어 있다. 수축과 연장을 허용하는 트레이들의 그 밖의 구조 또한 가능하며 본 발명의 범위 내에 포함된다고 생각된다.
사용하기 전에, 매체출력조립체(5)는 도 4에 도시된 바와 같이 수축된 상태에 있는다. 매체출력조립체(5)는, 사용자가 정지부재(58)를 잡아서 하부 출력 트레이(52)를 연장할 때, 도 12에 도시된 바와 같이 작동위치로 가져오게 된다. 이러한 작용은 전체의 매체출력조립체(5)를 트레이 하우징(50)으로부터 연장시켜 프 린터 유닛(2)으로부터 배출된 인쇄매체를 포착하게 하여 준다. 인쇄매체의 선단부(Leading Edge)는 하부 출력 트레이(52)의 정지부재(58)에 접촉시 포착되고 나서 메인 본체(3)를 빠져나간다. 매체출력조립체(5)가 확장되는 정도는 인쇄되는 매체의 크기에 의존한다. 예컨대, 인쇄매체가 A4 크기의 매체와 같이 도 12에 도시된 것과 같은 길이를 가지면, 인쇄매체조립체(5)는 인쇄매체를 포착하여 유지하기 위하여 완전히 연장될 필요성이 있을 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 앞서 설명하였던 바와 같이 메인 본체(3)의 내부 캐버티(Internal Cavity, 12)에 대한 접근은 커버(11)의 뚜껑(21)을 후방으로 선회함으로써 가능하다. 내부 캐버티(12)는 프린트 엔진(70)뿐만 아니라 픽커기구(60)의 형태의 용지조정기구를 수용한다.
앞서 설명하였던 바와 같이, 픽커기구(60)의 목적은 프린트 엔진(70)으로 전달하여 인쇄를 하기 위해 매체입력조립체(4)로부터 한 장의 인쇄매체를 분리하여 운송하기 위한 것이다. 프린터 유닛(2)이 60ppm까지 그리고 그를 초과하여 상승되는 속도로 작동할 수 있으므로, 픽커유닛은 이들 인쇄속도를 달성하기 위해 적합한 속도로 여러 장의 인쇄매체를 분리하여 프린트 엔진(70)에 운송하도록 구성되어 있다. 그러므로, 픽커기구(60)는 픽커본체(63)로부터 연장되는 아암(Arm, 62)의 단부에 배치되는 픽커롤러(Picker Roller, 61)로 이루어져 있다. 픽커본체(63)는 프린터 유닛(2)의 제어전자기기(72)에 의해 제어되는 모터(64)를 포함한다. 픽커본체(63)는 하부 프레임 유닛(6)에 선회가능하게 장착되어 픽커롤러(61)가 트레이부(32)의 작업면(35)쪽으로 밀어붙이도록 하중을 가하는 스프링이다.
트레이부(32) 내에 인쇄매체(34)가 없을 때, 픽커롤러(61)는 트레이부(32)의 작업면(35)상에 설치된 아이들러 롤러(Idler Roller, 39)와 접촉하는 상태로 밀어 붙어진다. 인쇄매체를 트레이부(32)로 하중을 가하기 위하여, 매체(34)는 트레이부(32) 내로 삽입되어 픽커롤러(61)상에 설치된 안내부재(66)와 접촉한다. 이러한 접촉은 픽커기구(60)를 트레이부(32)의 작업면(35)으로부터 떨어져 선회시켜, 인쇄매체(34)의 전단부가 매체지지면(36)상에 지지되는 상태로 픽커롤러(61)와 아이들러 롤러(39) 사이에 인쇄매체를 수용하도록 하게 할 수 있다.
픽커롤러(61)의 표면에는, 롤러가 한 장의 인쇄매체(34)를 파지하는 것을 용이하게 하는 고무 코팅 또는 다른 유사한 형태의 코팅이나 표면처리의 형태로 될 수 있는 파지수단(Gripping Means)이 구비되어 있다. 모터(64)의 작용하에, 픽커롤러(61)가 회전함에 따라, 그 한 장의 인쇄매체는 픽커롤러(61)와 접촉하여 돌출된 스트립(Raised Strip, 40)을 따라 미끄러져 프린트 엔진(70)으로 전달되게 된다. 가장 바깥쪽의 용지는 픽커기구(60)에 인접한 스트립(40)의 표면상에 설치된패드(Pad, 41)로 인하여 트레이부(32)에 있는 다른 용지들과 분리되어 있다. 이 점에서, 가장 바깥쪽의 용지와 함께 이동하는 몇 장의 매체는 패드(41)상으로 미끄러질 때 마찰력을 받게 되는데, 이 마찰력은 운동을 일으키는 마찰력보다 크고, 그러므로 가장 바깥쪽의 용지만 프린트 엔진(70)으로 전달될 수 있다.
이 픽커기구(60)가 비교적 고속으로 인쇄매체를 분리하여 각 장의 인쇄매체를 인쇄를 위한 프린트 엔진(70)으로 운송하는데 이용되며 그러므로 이러한 작용을 실행하는 데 사용된 픽커기구(60)의 타입(Type)이 변경가능하고 본 밞명의 범위내 에 여전히 포함된다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명에 사용된 프린트 엔진 조립체(70)는 일반적으로 크래들 유닛(Cradle Unit, 71)과 카트리지 유닛(Cartridge Unit, 80)인 두 개의 부품으로 구성되어 있다. 이 구조에서, 카트리지 유닛(80)은 크래들 유닛(71) 내에 수용되도록 배열되어 있다.
*도 11, 도 13- 도 16에 다양하게 도시된 바와 같이, 카트리지 유닛(80)은 한 장의 인쇄매체(34)가 통과함에 따라 그 인쇄매체 상에 인쇄하기 위해 프린트헤드 집적회로(81)를 수용하는 본체를 갖는다. 카트리지 유닛(80)의 본체는 또한 잉크를 저장하여 프린트헤드 집적회로(81)에 전달하기 위한 잉크조정저장소(82)를 수용한다. 프린트헤드 집적회로(81)는 인쇄되는 매체(34)의 폭을 확장하기 위해 잉크조정저장소(82) 아래의 영역에 카트리지의 본체의 외측을 따라 배치되어 있는 페이지폭(Pagewidth) 프린트헤드 집적회로이다. 종래의 프린터 유닛과 대립하는 것으로, 본 발명의 프린트헤드 집적회로(81)는 작동중에 제 위치에 고정되어 인쇄매체를 스캐닝하거나 가로지르지않는다. 그러므로, 본 발명의 프린트 엔진은 현재 종래의 프린터 시스템으로 가능한 것보다 훨씬 높은 인쇄속도를 달성할 수 있다.
전원 및 데이터 신호는 프린트헤드 집적회로(81)의 동작을 제어하기 위해 크래들 유닛(71)에 위치되는 제어전자기기(72)로부터 제공된다. 이 제어전자기기(72)는 앞서 설명한 SoPEC 장치를 포함하고 제어전자기기(72)로부터 카트리지 유닛(80)의 본체 주변에 설치된 데이터 및 전원 커넥터들(도시하지 않음)을 거쳐 카 트리지 유닛(80)에 신호를 전달한다. 크래들 유닛(71) 내로 카트리지 유닛(80)을 삽입할 때, 상기 데이터 및 전원 커넥터들은 크래들 유닛(71)상에 설치된 대응하는 데이터 및 전원 커넥터들과 결합되고, 이에 의해 상기 유닛들(71)(80) 사이에 전원 및 데이터 통신을 용이하게 할 수 있다.
잉크조정저장소(82)는 인쇄를 위한 다른 형태의 잉크와 인쇄 유체를 개별적으로 저장하는 다수의 폴리에틸렌 멤브레인 포켓(Membrane Pocket)의 형태로 있다. 예컨대, 카트리지 유닛(80)은 풀 컬러(Full Colour) 인쇄를 위한 청녹색(Cyan), 자홍색(Magenta), 노랑색(Yellow) 및 흑색(Black) 잉크뿐만 아니라 특정 인쇄용도를 위한 적외선 잉크 및 잉크의 응고(Setting)를 돕기 위한 잉크 고정액(Fixative)을 저장하기 위한 여섯 개의 개별적인 폴리에틸렌 멤브레인 저장소를 구비할 수도 있다. 각각 또는 여러 개 저장소(82)는 카트리지 유닛(80)의 본체 주변에 형성된 리필 포트(Refill Port, 도시하지 않음)에 설치된 대응하는 입구와 유체적으로 연통될 수 있다. 그러므로, 상기 저장소(82)는 잉크 리필 분배기(Dispenser)를 리필 포트와 접촉하게 하여 그 저장소(82) 내에 압력을 받고 있는 상태에서 잉크를 전달함으로써 개별적으로 보충될 수 있다. 앞서 설명하였던 바와 같이, 잉크 리필 분배기는 카트리지 유닛(80)의 본체에 설치된 대응하는 판독기(Reader)에 의해 판독되는 QA칩을 장착할 수 있다. 그리고 나서 보충된 유체의 보존과 품질을 확보하기 위해 크래들 유닛(71)의 제어전자기기(72)에 설치된 SoPEC 장치에 관련된 데이터를 전송한다. 리필을 용이하게 하기 위해, 폴리에틸렌 멤브레인 저장소(82)는 잉크가 채워짐에 따라 유체를 수용하기 위해 확장되고 잉크/유체가 인쇄과정중에 소비됨에 따라 저장소가 붕괴되도록 구성되어 있다.
상기 저장소(82) 내에 저장된 잉크와 인쇄 유체는 특정 컬러 잉크 또는 고정액 등의 특정 유체를 운반하여 프린트헤드 집적회로(81)의 길이를 따라 설치된 정확한 잉크전달노즐로 분포되게 할 수 있도록 배열된 일련의 도관(79)을 거쳐 프린트헤드 집적회로(81)에 전달된다. 이것이 달성되는 방식과 카트리지 유닛(80)의 일반적인 구성은 본 출원인의 미국특허출원 문서번호 RRA01US∼RRA33US에 설명되어 있고, 여기에 개시된 내용은 참고로 본 명세서에 모두 통합된다. 상기 출원들은 그 출원문서번호에 의해 식별되었으나, 일단 양도되면 대응하는 출원번호로 교체될 것이다.
상술한 바와 같이, 카트리지 유닛(80)의 프린트헤드 집적회로(81)는 표준 A4 또는 US 레터 (Letter) 양식의 폭을 갖는 매체와 같은 약 21.6cm까지 변화가능한 폭의 인쇄매체를 수용하기 위해 약 22.4cm(8.8인치)의 폭을 확장시키도록 구성되는 페이지폭 프린트헤드 집적회로이다. 그러나, 페이지폭 프린트헤드 집적회로(81)가 프린터 유닛(2)의 용도 및 사용된 인쇄매체의 타입에 크게 의존하는, 더 큰 폭 또는 작은 폭을 갖도록 제조될 수 있다는 것을 직시할 수 있다. 원하는 폭을 달성하기 위해서, 프린트헤드 집적회로(81)는 각각의 집적회로가 다수의 잉크전달노즐을 구비하는 상태로 하나 또는 그 이상의 인접하여 설치된 집적회로로 구성될 수 있다.
이하, 노즐과 대응하는 액츄에이터를 포함하는, 본 발명에 적합한 프린트헤드 노즐장치(Nozzle Arrangement)의 타입의 예를 도 18 내지 도 27를 참조하여 설 명한다. 도 27은 실리콘 기판(8015) 상에 형성된 노즐장치(801)들의 배열(Array)을 나타낸다. 노즐장치들 각각은 동일하지만, 노즐장치(801)들의 그룹(Group)은 상이한 색상을 갖는 잉크 및 고정액으로 공급되도록 배열된다. 이 점에서, 노즐장치(801)들은 행(Row)들로 배열되고 서로에 대하여 엇갈려서, 하나의 노즐들의 행으로 가능한 것보다 인쇄 도중에 잉크 도트들의 더 가까운 간격을 허용한다. 이러한 구조는 상술한 바와 같이 노즐의 밀도를 제공하는 것을 가능하게 한다. 다수의 행들은 또한 여분(Redundancy)을 고려한 것이고(원한다면), 이에 따라 노즐 당 미리 결정된 실패 비율을 고려할 수 있다.
각 노즐장치(801)는 집적회로 제조기술의 산물이다. 특히, 노즐장치(801)는 초소형 전자기계 시스템(Micro-Electromechanical System; MEMS)을 형성한다.
명확하고 간결한 설명을 위해서, 하나의 노즐장치(801)의 구성과 동작을 도18 내지 26을 참조하여 설명한다.
잉크젯 프린트헤드 칩(81)은 표면에 0.35 Micron 1P4M 12 볼트 CMOS 마이크로프로세싱 전자기기들이 배치되어 있는 실리콘 웨이퍼 기판(8015)을 포함한다.
실리콘 이산화물(혹은 선택적으로 유리(Glass))층(8017)은 기판(8015) 상에 위치된다. 실리콘 이산화물층(8017)은 CMOS 유전체층들을 형성한다. CMOS 톱-레벨 (Top-Level)금속은 실리콘 이산화물층(8017) 상에 위치된 한 쌍의 정렬된 알루미늄 전극 접촉층(Aluminium Electrode Contact Layers)(8030)을 형성한다. 실리콘 웨이퍼기판(8015) 및 실리콘 이산화물층(8017) 모두는 일반적으로 원형의 단면(평면에서)을 가지고 있는 잉크입구채널(Ink Inlet Channel, 8014)을 규정하기 위해 에칭 된다. CMOS 금속 1, CMOS 금속 2/3 및 CMOS 톱 레벨 금속의 알루미늄 확산장벽(8028)은 잉크입구채널(8014)에 대하여 실리콘 이산화물층(8017) 내에 위치된다. 확산장벽(8028)은 구동전자기기층(8017)의 CMOS 산화물층들을 통해 수산기 이온들의 확산을 막아 준다.
실리콘 질화물(8031)의 층의 형태로 패시베이션층(Passivation Layer)은 알루미늄 접촉층(8030)들 및 실리콘 이산화물층(8017) 상에 위치된다. 접촉층(8030)들 상에 위치된 패시베이션층(8031)의 각 부분은 접촉층(8030)들에 액세스(Access)를 제공하기 위해서 그 안에 형성된 개구(Opening, 8032)을 가지고 있다.
노즐장치(801)는 고리모양의 노즐벽(8033)에 의해 형성되는 노즐챔버(8029)를 포함하고, 이는 평면으로 원형인 노즐림(804)에서 끝난다. 잉크입구채널(8014)은 노즐챔버(8029)와 유체적으로 연통되어 있다. 노즐벽의 하단부에는, 가동 씰 립(Seal Lip, 8040)을 포함한 가동 림(Moving Rim, 8010)이 배치되어 있다. 에워싸는 벽(8038)은 가동노즐을 둘러싸고, 노즐이 도 10에 도시된 바와 같이 정지해 있을 때, 가동 림(8010)에 인접하는 고정 씰 립(Stationary Seal, 8039)을 포함한다. 유체 씰(Fluidic Seal, 8011)은 고정 씰 립(8039)과 가동 씰 립(8040) 사이에 포획된 잉크의 표면장력으로 인해 형성된다. 이는 에워싸는 벽(8038)과 노즐 벽(8033) 사이에 낮은 저항 커플링(Coupling)을 제공하는 동안 챔버로부터의 잉크의 누출을 방지한다.
도 25에 최상으로 도시된 바와 같이, 복수의 방사상으로 뻗은 오목부(8035)들은 노즐 림(804)에 대한 루프(Roof, 8034)로 규정된다. 오목부(8035)들은 노즐 림(804)을 지나 새어나가는 잉크의 결과로써 방사상의 잉크 흐름을 포함하도록 작용한다.
노즐 벽(8033)은 실리콘 질화물층(8031)에 부착된 베이스(8037)를 가진 일반적으로 U자형의 윤곽(Profile)을 가지는 캐리어(Carrier, 8036)에 장착되는 레버장치(Lever Arrangement)의 부분을 형성한다.
레버장치는 또한 노즐 벽들로부터 뻗는 레버 아암(8018)을 포함하고, 측면 경화 빔(Lateral Stiffening Beam, 8022)을 통합한다. 레버 아암(8018)은 도 21 및 도 26에 최상으로 도시된 바와 같이, 티타늄 질화물(TiN)로 형성되고 노즐장치의 어느 한쪽 측면 상에 위치된 한 쌍의 패시브 빔(Passive Beam, 806)에 부착된다. 패시브 빔(806)의 타단부는 캐리어(8036)에 부착된다.
레버 아암(8018)은 또한 TiN으로 형성되는 액츄에이터 빔(807)에 부착된다. 주목할 점은 이러한 액츄에이터 빔의 부착이 어떤 점에서 소형이지만 패시브 빔(806)의 부착보다 더 높은 임의의 거리로 만들어진다는 것이다.
도 18 및 도 24에 최상으로 도시된 바와 같이, 액츄에이터 빔(807)은 평면으로 거의 U자형이고, 전극(809)과 대향 전극(8041)과의 사이의 전류 경로를 형성한다. 전극(809,8041) 각각은 접촉층(8030)에서 각각의 점들에 전기적으로 접속된다. 그 접점(809)들을 거쳐서 전기적으로 연결되어 있는 것뿐만 아니라, 액츄에이터 빔은 또한 기계적으로 앵커(Anchor, 808)에 고정된다. 앵커(808)는 노즐장치가 동작 중에 있을 때 도 18 내지 도 20의 왼쪽으로의 액츄에이터 빔(807)의 운동을 구속하도록 구성된다.
액츄에이터 빔(807)에서 TiN은 전도성이 있지만, 전극(809,8041)들 사이에 전류가 지나갈 때 자체 가열(Self-Heating)을 받을 정도로 높은 충분한 전기 저항을 가진다. 패시브 빔(806)들을 통해서는 어떤 전류도 흐르지 않고, 따라서, 그것들은 확장하지 않는다.
사용시, 정지중인 장치는 표면장력의 영향하에 메니스커스(Meniscus, 803)를 규정하는 잉크(8013, 도 46)로 채워진다. 잉크는 메니스커스에 의해 챔버(8029)에 유지되고, 일반적으로 몇몇 다른 물리적인 영향이 없을 때 새어나오지 않을 것이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 노즐로부터 잉크를 분사하기 위해서, 전류가 액츄에이터 빔(807)을 통해 지나, 접점(809, 8041)들 사이로 지나간다. 저항으로 인한 빔(807)의 자체 가열은 빔의 확장을 야기한다. 액츄에이터 빔(807)의 치수와 디자인은 도 18 내지 도 20에 대하여 수평방향으로 확장의 대다수를 의미한다. 확장은 앵커(808)에 의해 왼쪽으로 구속되고, 따라서 레버 아암(8018)에 인접한 액츄에이터 빔(807)의 단부는 오른쪽으로 나아가게 된다.
패시브 빔(806)들의 상대적인 수평적 불요성(Inflexibility)은 그것들이 레버 아암(8018)의 훨씬 많은 수평적 움직임을 허용하는 것을 막아준다. 그러나, 레버 아암 각각에 대한 패시브 빔들 및 액츄에이터 빔의 부착점들의 상대적인 변위는 레버 아암(8018)이 일반적으로 아랫쪽으로 움직이도록 야기하는 비틀림 움직임을 야기한다. 그 움직임은 효율적으로는 선회 혹은 힌지(Hinge) 운동이다. 그러나, 진실한 선회점들이 없다는 것은 회전이 패시브 빔(806)들의 굽힘에 의해 규정된 선 회영역을 중심으로 한다는 것을 의미한다.
레버 아암(8018)의 아래쪽 움직임(및 가벼운 회전)은 패시브 빔(806)으로부터 노즐 벽(8033)의 거리에 의해 증폭된다. 노즐벽 및 루프의 아래쪽 움직임은 챔버(8029) 내의 압력 증가를 야기하고, 이는 메니스커스가 도 19에 도시된 바와 같이 불룩해지도록 야기한다. 주목할 점은, 잉크의 표면장력은 유체 씰(8011)이 잉크의 누출을 허용함이 없이 이러한 운동에 의해 늘려진다는 것을 의미한다는 것이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 적절한 시간에, 구동 전류는 정지되고, 액츄에이터 빔(807)은 빠르게 냉각되고 수축한다. 상기 수축은 레버 암이 정지 위치로 귀환을 시작하도록 야기하고, 순차적으로 챔버(8029)에서 압력의 감소를 야기한다. 불룩해지는 잉크와 고유한 표면 장력의 모멘텀의 상호작용, 및 노즐 챔버(8029)의 위쪽 움직임에 의해 야기되는 음의 압력은 불룩해지는 메니스커스를 얇게하고, 결국에는 부러짐을 야기하여, 그것이 인쇄된 매체와 인접하여 접촉할 때까지 위쪽으로 계속되는 잉크방울(802)을 형성한다.
잉크방울(802)이 떨어진 후 즉시, 메니스커스는 도 20에 도시된 오목한 모양을 형성한다. 표면장력은 챔버(8029)에서의 압력이 잉크가 인렛(8014)를 통해 위쪽으로 흡입되었을 때까지 상대적으로 낮은 상태로 남도록 야기하고, 그것은 노즐 배열 및 잉크를 도 18에 도시된 정지상황으로 복귀시킨다.
프린트헤드 집적회로(81)는 프린트헤드 집적회로(81)의 길이 및 요구되는 원하는 인쇄 특성에 따라, 그 표면을 따라 배열된 상술한 노즐들 중 5000∼100,000개 사이에 갖도록 배열될 수 있다. 예컨대, 폭좁은 매체에 대하여는 원하는 인쇄결과를 달성하기 위해 프린트헤드의 표면을 따라 배열된 5000개 노즐만을 필요로 하게 할 수 있는 반면에, 폭넓은 매체에 대하여는 원하는 인쇄결과를 달성하기 위해 프린트헤드의 길이를 따라 최소 10,000, 20,000 또는 50,000개 노즐을 설치할 필요성이 있다. 1600dpi 또는 그 근방에서 A4 또는 US 레터 크기의 매체상에 풀 컬러 포토 품질의 이미지를 위해서는, 프린트헤드 집적회로(81)는 13824개 노즐을 가질 수 있다. 그러므로, 프린트헤드 집적회로(81)가 네 개의 컬러(C, M, Y, K)로 인쇄할 수 있는 경우에는, 프린트헤드 집적회로(81)는 그 표면을 따라 배치된 약 53396개 노즐을 가질 수 있다. 또한, 프린트헤드 집적회로(81)가 여섯 개 인쇄 유체(C, M, Y, K, IR 및 고정액)를 인쇄할 있는 경우에는, 프린트헤드 집적회로(81)의 표면상에 82944개 노즐이 설치될 수 있다. 이러한 모든 배열에서, 각각의 노즐을 지지하는 전자기기는 동일하다.
이하, 개개의 노즐장치(101)가 프린트헤드 집적회로(81) 내에서 제어되는 방식을 도 28-도 33을 참조하여 설명한다.
도 28은 프린트헤드 집적회로(81) 및 프린터 유닛(2)의 제어전자기기(72) 내에 설치된 SoPEC 장치에 대한 그 연결관계에 대한 개요를 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 프린트헤드 집적회로(81)는 각 노즐을 분사하기 위한 반복되는 로직(Logic)을 포함하는 노즐 코어 어레이(Nozzle Core Array, 401)와 그 노즐들을 분사하기 위한 타이밍 신호들을 생성하기 위한 노즐 제어 로직(402)을 포함한다. 노즐 제어 로직(402)은 고속의 링크(Link)를 거쳐서 SoPEC 장치로부터의 데이터를 수신한다.
노즐 제어 로직(402)은 전기 커넥터의 형태로 될 수 있는 링크(407)를 거쳐서 인쇄를 위한 노즐 어레이 코어에 직렬 데이터(Serial Data)를 전송하도록 구성된다. 노즐 어레이 코어(401)에 대한 상태 및 기타 동작 정보는 또한 전기 커넥터(428) 상에 설치되는 또 다른 링크(408)를 거쳐서 노즐 제어 로직(402)으로 거슬러 통신된다.
*노즐 어레이 코어(401)는 도 29 및 도 30에 더 상세히 도시되어 있다. 노즐 어레이 코어(401)는 노즐 열들의 어레이(501)를 포함함을 알 수 있을 것이다. 어레이는 분사/셀렉트(Fire/Select) 시프트 레지스터(502) 및 여섯 개까지의 컬러 채널들을 포함하고, 그들 각각은 대응하는 도트 시프트 레지스터(503)에 의해 표시된다.
도 30에 도시된 바와 같이, 분사/셀렉트 시프트 레지스터(502)는 전방 경로 분사 시프트 레지스터(Forward Path Fire Shift Register, 600), 리버스(Reverse) 경로 분사 시프트 레지스터(601) 및 셀렉트 시프트 레지스터(602)를 포함한다. 각 도트 시프트 레지스터(503)는 홀수 도트 시프트 레지스터(603) 및 짝수 도트 시프트 레지스터(604)를 포함한다. 홀수 및 짝수 도트 시프트 레지스터들(603, 604)는 일단에 연결되어, 데이터가 한 방향으로 홀수 시프트 레지스터(603)을 통하고, 그후에 반대 방향으로 짝수 시프트 레지스터(604)를 통하여 클럭(Clock)된다. 최종의 짝수 도트 시프트 레지스터를 제외한 모두의 출력은 멀티플렉서(Multiplexer, 605)의 하나의 입력으로 공급된다. 이러한 멀티플렉서의 입력은 후 제작(Post-Production) 시험 도중에 신호(코어스캔(Corescan))에 의해 선택된다. 통상의 동작시에, 코어스캔 신호는 멀티플렉서(605)의 다른 입력으로 제공된 도트 데이터 입력 Dot[x]를 선택한다. 이것은 각 컬러에 대한 Dot[x]가 각각의 도트 시프트 레지스터들(503)에 제공되도록 야기한다.
이제, 하나의 열 N을 도 30을 참조하여 설명한다. 도시된 실시예에서, 열 N은 각 여섯 개의 도트 시프트 레지스터들에 대하여 홀수 데이터 값(606)과 짝수 데이터 값(607)을 포함하는 열두 개의 데이터 값들을 포함한다. 열 N은 또한 전방 분사 시프트 레지스터(600)로부터 홀수 분사 값(608) 및 리버스 분사 시프트 레지스터(601)로부터 짝수 분사 값(609)을 포함하고, 이는 입력들로써 멀티플렉서(610)에 제공된다. 멀티플렉서(610)의 출력은 셀렉트 시프트 레지스터(602)에서 셀렉트값(611)에 의해 제어된다. 셀렉트 값이 0일 때, 홀수 분사 값이 출력이고, 셀렉트 값이 1일 때, 짝수 분사 값이 출력이다.
각각의 홀수 및 짝수 데이터 값들(606,607)은 각각 대응하는 홀수 및 짝수 도트 래치들(612,613)에 입력으로서 제공된다.
각 도트 래치(Dot Latch) 및 그 관련된 데이터 값은 유닛 셀(Unit Cell, 614)과 같은, 유닛 셀을 형성한다. 유닛 셀은 도 31에 더 상세히 도시되어 있다. 도트 래치(612)는 데이터 값(606)의 출력을 받아들이는 D-타입 플립플롭(Flip-Flop)이고, 그것은 홀수 도트 시프트 레지스터(603)의 구성요소를 형성하는 D-타입 플립플롭(614)에 의해 유지된다. 플립플롭(614)으로의 데이터 입력은 홀수 도트 시프트 레지스터에서 이전의 구성요소의 출력으로부터 제공된다.(고려중의 구성요소가 입력이 Dot[x] 값인 시프트 레지스터에서 제1구성요소가 아니라면) 데이터는 LsyncL에 제공되는 음의 펄스의 수신에 대한 플립플롭(614)의 출력으로부터 래치(612)로 클럭된다.
래치(612)의 출력은 세 개의 입력 AND 게이트(615)로의 입력 중 하나로서 제공된다. AND 게이트(615)로의 다른 입력들은 Fr신호(멀티플렉서(610)의 출력으로부터)와 펄스 프로파일 신호 Pr이다. 노즐의 분사시간은 펄스 프로파일 신호 Pr에 의해 제어되고, 예컨대 낮은 전원공급(제거가능한 전원공급 실시형태에서)으로 인하여 일어나는 저 전압 상태를 참작하도록 늘려질 수 있다. 이것은 분사될 때 상대적으로 일정한 양의 잉크가 효율적으로 각 노즐로부터 분출되도록 확실하게 하는 것이다. 설명된 실시형태에서, 프로파일 신호 Pr은 복잡성, 비용 및 성능 사이에 밸런스를 제공하는 각 도트 시프트 레지스터에 대해 동일하다. 그러나, 다른 실시예에서, Pr 신호는 전체적으로 인가될 수 있거나(즉, 모든 노즐들에 대해 동일하다), 또는 각 유닛 셀로 또는 각 노즐로도 개별적으로 맞추어질 수 있다.
일단 데이터가 래치(612) 안으로 로딩되면, 분사 인에이블(Enable) Fr 및 펄스 프로파일 Pr 신호들이 AND 게이트(615)로 인가되고, 이는 노즐에게 로직1을 포함하는 각 래치(612)에 대하여 한 도트의 잉크를 분출하도록 유발하는 것과 연결된다.
각 노즐 채널에 대한 신호들은 다음의 표로 요약된다.
이름 방향 설명
D Q SrClk LsyncL Pr Input Output Input Input Input 시프트 레지스터 비트로 입력 도트 패턴 시프트 레지스터 비트로부터 출력 도트 패턴 -d에서 시프트 레지스터 클럭은 이 클럭의 상승단(Rising Edge)에서 캡쳐된다. 분사 인에이블 - 노즐이 분사하도록 단언될 필요 가 있다. 프로파일 - 노즐이 분사하도록 단언될 필요가 있 다.
도 31에 도시된 바와 같이, 분사 신호 Fr은 대각선으로 루트(Route)가 정해져 현재의 열에서 하나의 컬러, 다음 열에서 이어지는 컬러 등등의 분사를 가능하게 한다. 이는 시간-지연의 형태로 여섯 개 열에 대해 그것을 퍼뜨림으로써 현재 요구를 평균한다.
도트 래치들 및 다양한 시프트 레지스터들을 형성하는 래치들은 이러한 실시형태에서 완전히 정적(static)이고, CMOS계이다. 래치들의 설계 및 구조는 집적회로 공학 및 설계의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려져 있는 것이고, 따라서 본 명세서에서 상세히 설명되지는 않을 것이다.
노즐 속도는 약 60ppm으로, 고속의 경우 그 이상으로 인쇄할 수 있는 프린터 유닛(2)에 대해 20kHz와 같을 수 있다. 이러한 노즐 속도의 범위에서, 전체의 프린트헤드(81)에 의해 배출될 수 있는 잉크의 양은 초(Second)당 적어도 5000만개 방울이다. 그러나, 고속 및 고품질 인쇄를 제공하기 위해 노즐의 수가 증가되기 때문에, 초당 적어도 1억개 방울, 바람직하게는 초당 적어도 3억개 방울, 더 바람직하게는 초당 적어도 10억개 방울이 전달될 수 있다. 결과적으로, 인쇄를 이러한 속도들로 조정하기 위해서, 제어전자기기(72)는 노즐이 같은 비율로 잉크방울을 분사할 것인지를 결정할 수 있어야 한다. 이 점에서, 몇 가지 경우에서는, 제어전자기기는 노즐이 초당 적어도 5000만번의 비율로 잉크방울을 분사하는지를 결정할 수 있어야 한다. 이는 초당 적어도 1억번 또는 초당 적어도 3억번까지, 그리고 많은 경우에는 고속, 고품질 인쇄 분야를 위해 초당 10억번까지 증가될 수 있다.
본 발명의 컬러 프린터(100)에 대해, 노즐 분사속도와 인쇄속도와 함께 프린트헤드 칩(81)상에 설치된 상술한 노즐 수의 범위는 초당 적어도 50cm2 ,의 면적 인쇄속도와 인쇄속도에 따라 초당 적어도 100cm2, 바람직하게는 초당 적어도 200cm2, 더 바람직하게는 초당 적어도 500cm2의 인쇄속도를 유발한다. 이러한 구조는 종래의 프린터 유닛으로는 이전에 달성할 수 없는 속도로 매체의 면적을 인쇄할 수 있는 프린터 유닛(100)을 제공한다.
앞서 설명하였던 바와 같이, 상술한 노즐장치는 프린트 엔진(70)의 일부분을 형성하는 카트리지 유닛(80)의 프린트헤드 집적회로(81)에 형성된다. 이 카트리지 유닛(80)은 작용하기 위해 크래들 유닛(71)의 제어전자기기(72)로부터 전달되는 에이터와 전원에 의존하며, 인쇄를 위해 인쇄위치에 프린트헤드 집적회로(81)를 지지하여 그 프린트헤드 집적회로(81)를 지나 인쇄매체를 전달하기 위한 크래들 유닛(71)에도 의존한다.
이 점에서, 크래들 유닛(71)은 프린트 엔진(70)의 두 번째 부분을 형성하며 상부 및 하부 프레임 유닛(7, 6)상에 설치된 장착대(Mountings, 도시하지 않음)를 통하여 메인 본체(3)의 내부 캐버티(12) 내에 유지된다. 이 위치에서, 도 13-도 16에 도시된 바와 같이, 크래들 유닛(71)은 메인 본체(3)의 후면(9)상에 설치된 데이터 커넥터 소켓(17)과 전기적 통신을 하는 커넥터 부재(73)를 통하여 외부 데이터원(External Data Source)을 수신할 수 있다. 상기 커넥터 부재(73)는 바람직하게는, 크래들 유닛(71)상에 설치된 대응하는 커넥터와 정렬되는 위치에 있는 플렉시블 인쇄회로판(PCB)이다. 마찬가지로, 내부 캐버티(12) 내로 뻗는 전원 접점(도시하지 않음)에 의해 전원공급유닛(15)으로부터 크래들 유닛(71)으로 전원이 공급된다. 크래들 유닛(71)은 전원 접점(74)과 접속되는 적합한 커넥터 부재(도시하지 않음)를 구비하여 그 크래들 유닛(71)에 전원을 전달한다.
도 14에 더 명확히 도시된 바와 같이, 크래들 유닛(71)은 카트리지 유닛(80)을 수용하도록 형상화되어 양 유닛(71, 80)을 함께 결합하였을 때 도 13에 도시된 바와 같이 프린트 엔진 조립체(70)를 형성한다. 이러한 구조에서, 앞서 설명하였던 바와 같이, 양 유닛(71, 80) 사이에 데이터와 전원을 전달할 수 있고, 이에 따라 프린트헤드 집적회로(81)의 노즐을 앞서 설명한 방식으로 제어할 수 있게 된다.
크래들 유닛(71)의 본체는 프린트 엔진(70)을 통하여 용지를 운송하기 위한 구동모터(75), 구동롤러(76) 및 핀치롤러(Pinch Roller, 77), 프린트헤드 집적회로(81)에 대한 유지보수의 캡핑(Capping)과 다른 형태를 제공하기 위한 프린트헤드 메인티넌스 유닛(Maintenance Unit, 78), 및 프린터 유닛(2)의 전체 작동을 제어하기 위한 SoPEC 장치를 포함하는 제어전자기기(72)를 포함한다.
구동모터(75)는 양방향 성능을 갖는 표준 브러시리스(Brushless) DC모터이 다. 구동모터(75)는 구동롤러(76)에 구동운동을 제공하여 프린트헤드 집적회로(81)를 지나 인쇄매체의 전달을 제어하기 위해 구동롤러(76)와 기어방식으로 맞물리게 된다. 구동롤러(76)가 모터(75)에 의해 구동되는 속도는 제어전자기기(72)에 의해 제어되어 용지가 프린트헤드(81)를 지나 전형적으로 60ppm까지와 그 이상을 초과하는 원하는 속도로 전달되는 것을 확실하게 한다. 구동롤러(76)는 핀치롤러(77)와 맞물리고, 이들 롤러(76, 77)는 픽커기구(60)에 의해 공급된 인쇄매체를 포획하여 프린트헤드 집적회로(81)를 지나 인쇄매체를 전진시키기 위해 함께 상호작용한다.
크래들 유닛(71)은 또한 구동모터(75)에 기어방식으로 맞물리는 프린트헤드 메인티넌스 유닛(78)을 구비한다. 프린트헤드 메인티넌스 유닛(78)은 카트리지 유닛(80)의 프린트헤드 집적회로(81)를 캡핑하기 위한 위치로 이동되도록 구성되는 캡핑부재를 포함한다. 이러한 경우에서, 프린터 유닛(2)의 아이들 상태(Idle State)의 판정시에, 제어전자기기(72)는 프린트헤드 메인티넌스 유닛(78)과 구동모터(75)와의 결합을 시작하여 프린트헤드 메인티넌스 유닛(78)을 프린트헤드 집적회로(80)와 캡핑 결합시키는 상태로 이동시킨다. 캡핑 결합은 프린트헤드 집적회로(81)의 잉크전달노즐들 둘레에 주변 씰(Perimeter Seal)을 형성하고, 이에 따라 잉크전달노즐들에 존재하는 잉크의 수분 증발을 줄여 잉크가 건조하여 노즐을 막는 것을 방지한다. 마찬가지로, 인쇄의 개시 판정시에, 제어전자기기(72)는 프린트헤드 집적회로(81)의 언캡핑(Uncapping)을 시작하고, 이에 따라 프린트헤드 메인티넌스 유닛(78)이 도 16에 도시된 것과 같은 언캡핑 위치로 복귀시킨다. 프린트헤드 메인티넌스 유닛(78)은 또한 필요에 따라 프린트헤드(81)의 와이핑(Wiping) 또는 블로팅(Blotting)과 같은 다른 특징을 실행할 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 크래들 유닛(71)의 본체는 픽커기구(60)에 인접하여 프린트헤드 집적회로(81)의 상류측에 마련된 입구(67)를 갖는다. 이 입구(67)는 픽커기구(60)에 의해 전달된 인쇄매체의 선단부를 수용하고 구동 및 핀치롤러(76, 77)쪽으로 인쇄매체의 선단부를 향하는데 도움을 주는 안내부재(69)를 포함한다.
인쇄매체가 프린트 엔진(70)으로 나가는 경로를 제공하는 용지출구기구의 프린트헤드 집적회로의 하류측에 있는 크래들 유닛(71)의 본체에는 출구(68)가 설치되어 있다. 프린트헤드 집적회로(81)에 의한 인쇄에 이어서, 인쇄매체의 선단부는 용지출구기구(85)의 작용하에 출구(68)를 거쳐 프린트 엔진(70)을 빠져나간다. 용지출구기구(85)는 인쇄된 매체를 포착하여 매체출력조립체(5)에 전달하기 위해 출구(68)에 인접하여 설치되어 있다.
용지출구기구(85)는 프린터 유닛(2)의 메인 본체(3) 상에 형성되고 출구롤러(86)와 복수의 아이들러 휠(87)로 이루어진다. 출구롤러(86)는 하부 프레임 유닛(6)의 정면을 가로질러 뻗는 길다란 축에 의해 설치되어 있고 하부 프레임 유닛(6) 상에 설치된 롤러 지지대(88)에 의해 그 단부에 지지되어 있다. 출구롤러(86)는 매체출력조립체(5)에 전달하기 위한 매체를 포획하는 데 도움을 주는 축의 길이를 따라 등간격을 두고 다수의 링 부재(Ring Element)를 구비할 수 있다. 출구롤러(86)는 하부 프레임 유닛(6)의 일단부에 위치되는 구동기어를 통하여 크래 들 유닛(71)의 구동모터(75)에 의해 구동된다. 이러한 구조에서, 크래들 유닛(71)의 제어전자기기(72)는 또한 적당한 시간과 속도로 시작되는 것을 확실하게 하여 크래들 유닛(71)의 구동롤러(76)의 속도와 타이밍과 대응하도록 하기 위해 용지출구기구(85)의 작동을 제어할 수 있다.
용지출구기구(85)의 아이들러 휠(87)은 인쇄매체를 포획하여 매체출력조립체(5)에 전달하기 위해 출구롤러(86)와 상호작용하는 상태로 작용한다. 아이들러 휠(87)은 크래들 유닛(71)의 내측면에 신축가능하게 연결되어 출구롤러(86)와 회전 접촉되도록 배열된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 아이들러 휠(87)은 출구롤러(86)의 표면상에 회전하여 그 사이에 매체를 포획하는 스타 휠(Star Wheel, 91)의 형태로 있으므로, 출구롤러(86)의 작용하에 인쇄매체를 매체출력조립체(5)에 전달할 수 있다. 이 구조는 프린트 엔진(70)으로부터 인쇄매체의 제거를 제어하고나서 인쇄를 하는데 도움을 준다.
용지출구기구(85)가 프린트 엔진(70)으로부터 분리되어 있는 것으로 도시되어 설명되어 있지만, 그 용지출구기구는 또한 프린트 엔진(70) 내에 통합될 수도 있다는 것이 직시된다. 또한, 용지출구기구(85)가 스타 휠(91)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 해당 분야의 숙련자에게 분명하고 본 발명의 범위 내에 여전히 포함될 수 있는 바와 같이 다른 타입의 아이들러 롤러도 사용할 수 있다.
설명된 구조에 있어서, 프린트 엔진(70)은 픽커기구(60)와 용지출구기구(85) 사이에서 메인 본체(3)의 내부 캐버티(12) 내에 위치된다. 이 구조는 매체입력조립체(4)로부터 프린트 엔진(70)을 통하여 매체출력조립체(5)로의 간단한 인쇄매체 운송경로를 고려한 것이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 인쇄매체가 프린터 유닛(2)을 통하여 진행함에 따라 그 인쇄매체의 경로를 간소화하기 위해, 프린트 엔진(70)은 메인 본체(3)의 내부 캐버티(12) 내에 각지게 배치된다. 프린트 엔진(70)의 각진 배치에 의해 프린트헤드 집적회로(81)가 각지게 배치되고, 그에 따라 각지게 배치된 인쇄영역을 제공하며, 이는 인쇄매체가 매체입력조립체(4)로부터 인쇄영역을 통하여 매체출력조립체(5)로 통과함에 따라 인쇄매체의 얕은 경로를 제공하는 데 도움을 준다. 이러한 간소화되고 얕은 인쇄매체 경로는 전형적으로 종래의 데스크탑 프린터에서 결함이 있는 매체조정성능의 변화성을 제공하도록 두께와 타입을 변화시키는 매체, 즉 약 300gsm까지의 용지를 프린터 유닛(2)에 의해 인쇄할 수 있게 한다. 인쇄매체가 프린트헤드 집적회로(81)에 접촉된다면, 이 구조는 인쇄매체가 그 경로를 따라 걸리게 될 수 있고 일정한 감시와 조정을 요구할 필요 있고 어떤 경우에서는 수리 또는 교체를 할 필요 있는 가능성을 줄일 수 있다.
프린트 엔진(70)의 배치각도와 이에 따른 프린트헤드 집적회로(81)의 경사각도는 인쇄매체(10)가 프린터 유닛(2)에 공급되는 각도, 특히 매체입력조립체(4)의 경사각도에 크게 의존한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 인쇄매체입력조립체(4)는 약 120°의 경사각도를 가지며, 이 경사각도는 수평면이 0°의 경사각도를 갖는 상태에서 + x축으로부터 반시계방향으로 측정된 것이다. 인쇄매체입력조립체의 경사각도는 90°- 160°사이에서 변화할 수 있다. 도 16에 도시된 구조에서는, 프린트 엔진(70)과 이에 따른 프린트헤드 집적회로(81)는 인쇄매체입력조립체(4)의 경사각 도보다 큰 약 145°의 경사각도를 갖는다. 그러므로, 중량과 두께를 변화시키는 인쇄매체를 조정할 수 있는 얕은 인쇄매체 경로를 제공하기 위해서, 프린트헤드 집적회로(81)는 인쇄매체입력조립체의 경사각도보다 큰 경사각도를 갖도록 배열된다.
상기 프린터 유닛(2)의 상술한 특징은 60ppm의 부근에서의 속도로 60페이지의 적어도 80% 범위를 갖는 고품질 풀 프로세스 컬러의 1600dpi 이미지를 인쇄할 수 있는 데스크탑 프린터 유닛을 제공하는 것을 가능하게 한다. 초기에 설명하였던 바와 같이, 프린터 유닛(2)의 줄어든 크기와 풋프린트(Footprint)와 함께 합쳐진 이러한 특징들에 의해 상업적으로 아직까지 가능하지 않았던 소형의 고속, 고품질 프린터를 만들 수 있다.
예컨대, 프린터 유닛(2)은 전체 폭이 약 300mm, 전체 높이 약 165mm, 전체 깊이 약 170mm이도록 구성될 수 있다. 그러나, 프린터에 대한 적용분야에 따라 다른 치수도 가능하다.
그래서, 완전히 조립된 프린터 유닛(2)은 최소의 전체 체적, 즉 메인 본체(3), 메체입력조립체(4) 및 매체출력조립체(5)를 포함하는 프린터 유닛(2)의 부품들에 의해 차지되는 실제 체적의 합이 약 8,000cm3이고, 최대의 전체 폭, 즉 ㅍ프프린터 유닛(2)에 의해 차지되는 전체 공간이 약 14,000cm3(매체출력조립체와 매체입력조립체가 연장된 상태에서)이라는 것이 직시된다. 본 발명이 3000cm3에서 30,000cm3 사이의 체적을 점유하도록 패키지(Package)될 수 있다는 것이 직시된다. 그 결과로서, 이는 60ppm으로 인쇄하기 위해 적어도 약 0.002ppm/cm3의 프린터 크기(체적) 비율에 대한 인쇄속도를 야기시킨다. 프린터 유닛이 초기에 설명한 바와 같이 이중 인쇄를 위해 더 높은 속도, 즉 60ppm 이상으로, 그리고 500ppm만큼까지 인쇄할 수 있는 경우에, 적어도 약 0.005ppm/cm3, 바람직하게는 적어도 약 0.01ppm/cm3, 더 바람직하게는 적어도 약 0.02ppm/cm3의 프린터 크기 비율에 대한 인쇄속도가 가능하다.
또한, 하우징(101), 헤드 유닛(Head Unit, 102), 소스 트레이조립체(Source Tray Assembly, 103), 베이스 유닛(Base Unit, 112) 및 그 각종의 부품들을 포함하는 프린터 하우징(100)의 부품들은 대부분 플라스틱과 같은 경량재료로 성형될 수 있다. 그러므로, 상술한 축소된 크기에 따라, 프린터(100)의 중량도 줄일 수 있다. 예컨대, 바람직한 형태로, 프린터(100)는 약 1.5kg - 약 4.6kg, 바람직하게는 약 1.8 - 2.3kg의 중량을 가질 수 있다. 그래서, 약 30ppm - 60ppm에서 시작하는 컬러 프린터(100)의 상술한 가능한 인쇄속도에서, 약 0.5ppm/kg의 프린터 중량비에 대한 인쇄속도가 가능하다. 프린터(100)의 부품들을 구성하기 위해 더 무거운 다른 재료들을 사용하더라도, 적어도 약 1.0ppm/kg, 바람직하게는 적어도 약 2ppm/kg, 더 바람직하게는 적어도 약 5ppm/kg의 프린터 중량비에 대한 인쇄속도가 증가된다. 프린터 중량비에 대한 이러한 인쇄속도는 페이지의 적어도 80% 이미지 범위를 갖는 풀 프로세스 컬러 프린트를 생성하는, 시장에서 입수가능한 현재의 프린터 유닛들에 비해 상당히 개선된 것이다.
본 발명의 프린터 유닛(2)이 분당 약 60페이지로 적어도 80% 페이지 범위로 풀 프로세스 컬러 이미지를 생성할 수 있는 데스크탑 프린터 유닛을 제공하고 있고, 이러한 공적은 대용량의 오프 라인 전용 프린터 유닛에 해당한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 프린터 유닛은 본 발명의 동일한 속도와 인쇄품질로 수행할 수 없는 종래의 데스크탑 프린터들에 필적하고 그보다 더욱 작은 치수를 갖는다.
본 발명은 대표적인 실시형태를 참조하여 예시하고 설명하였지만, 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어나지 않고 해당 분야의 숙련자에 의해 각종의 변경이 명백하고 바로 이루어질 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구범위의 범위가 여기에 설명된 바와 같은 설명에 한정된다는 것에 의도되는 것이 아니라 광범위하게 구성된 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 인쇄시스템에서의 문서 데이터 흐름의 개략도.
도 2는 도 1의 인쇄시스템에 사용된 아키텍쳐(Architecture)를 나타내는 상세 개략도.
도 3은 도 1의 인쇄시스템에 사용된 바와 같은 제어전자기기의 실시형태의 블럭도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 프린터 유닛의 정면 사시도.
도 5는 도 4의 프린터 유닛의 후면 사시도.
도 6은 도 4의 프린터 유닛의 정면도.
도 7은 도 4의 프린터 유닛의 후면도.
도 8은 도 4의 프린터 유닛의 우측면도.
도 9는 도 4의 프린터 유닛의 측면도.
도 10은 도 4의 프린터 유닛의 저면도.
도 11은 도 4의 프린터 유닛의 분해 정면 사시도.
도 12는 매체출력조립체가 연장된 위치에 있고 매체가 매체입력조립체에 적재(Load)된 상태에서의 도 4의 프린터 유닛의 정면 사시도.
도 13은 프린터 유닛의 커버가 프린트 엔진을 노출하게 개방하는 상태에서의 도 4의 프린터 유닛의 정면 사시도.
도 14는 카트리지가 프린터 엔진으로부터 제거된 상태에서의 도 13의 프린터 유닛의 정면 사시도.
도 15는 프린트 카트리지가 리필(Refill)된 상태에서의 도 13의 프린터 유닛의 정면 사시도.
도 16은 프린트 엔진이 매체입력조립체에 대하여 방향을 갖는 상태에서의 도 13의 프린터 유닛의 단면도.
도 17은 시각적 표시기 유닛(Visual Indicator Unit)의 컴포넌트(Component)들의 사시도.
도 18은 정지상태에서의 발명에 사용하기 위한 잉크 분사용 단일 노즐의 종단면도.
도 19는 초기작동상태(Initial Actuation Phase)중에 도 18의 노즐의 종단면도.
도 20은 작동상태 후에 도 19의 노즐의 종단면도.
도 21은 도 20에 도시된 작동상태에서 도 18의 노즐의 부분 사시 종단면도.
도 22는 잉크가 생략된 상태에서의 도 18의 노즐의 사시 종단면도.
도 23은 도 22의 노즐의 종단면도.
도 24는 도 19에 도시된 작동상태에서 도 18의 노즐의 부분 사시 종단면도.
도 25는 도 18의 노즐의 평면도.
도 26은 명확성을 위해 레버아암(Lever Arm)과 가동노즐을 제거한 상태의 도 18의 노즐의 평면도.
도 27은 도 18에 도시된 타입(Type)의 복수의 노즐장치를 통합한 프린트 칩 일부의 사시 종단면도.
도 28은 도 4의 프린터 유닛과 사용하기 위한 CMOS 구동 및 제어 블럭을 나타낸 개략도.
도 29은 도 28의 CMOS 블럭 내의 노즐 컬럼(Nozzle Column) 과 도트 쉬프트 레지스터(Dot Shift Resistor) 사이의 관계를 나타낸 개략도.
도 30은 도 29의 노즐 컬럼과 도트 쉬프트 레지스터에 대한 그 관계와 유닛 셀(Unit Cell)을 나타낸 상세 개략도.
도 31은 도 4의 프린터의 단일 프린터 노즐에 대한 로직(Logic)을 나타낸 회로도.

Claims (7)

  1. 인쇄를 위한 매체를 지지하기 위한 매체입력조립체;
    인쇄된 매체를 수집하기 위한 매체출력조립체; 및
    상기 매체의 표면 상에 이미지를 인쇄하기 위한 프린트헤드를 갖는 프린트 엔진; 을 갖는 본체를 포함하며,
    상기 프린트헤드는 페이지폭(Pagewidth) 프린트헤드이고 상기 프린트 엔진으로부터 제거가능한 것을 특징으로 하는 프린터 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프린트헤드는 카트리지 상에 설치되고 이 카트리지는 프린트 엔진으로부터 제거가능한 것을 특징으로 하는 프린터 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 카트리지는 인쇄를 위한 하나 또는 그 이상의 인쇄유체를 저장하기 위해 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 프린터 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프린트헤드는 그 위에 배열된 적어도 10,000개 잉크전달노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 프린터 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프린트헤드는 그 위에 배열된 적어도 20,000개 잉크전달노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 프린터 유닛.
  6. 제6항에 있어서,
    상기 프린트헤드는 그 위에 배열된 적어도 50,000개 잉크전달노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 프린터 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 엔진은 프린트헤드의 작동 제어를 위한 제어시스템을 더 포함하고, 상기 프린트헤드는 사용도중 노즐이 초당 적어도 5000만번의 비율로 잉크방울을 분사하는지를 제어시스템이 결정하도록 매체의 표면 상에 개별적인 잉크방울을 분사하기 위해 그 위에 배열된 복수의 잉크분사노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 프린터 유닛.
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