KR20130141499A - Inkjet printhead having common conductive track on nozzle plate - Google Patents
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Abstract
구동회로 층을 포함하는 기판; 기판의 상부 표면에 배치되고 프린트헤드를 따라서 종방향으로 연장된 하나 이상의 노즐 열들로 배열된 복수의 노즐 조립체들; 프린트헤드를 가로질러 연장된 노즐 판; 및 프린트헤드를 따라서 종방향으로 노즐 열들과 평행하게 연장된 노즐 판에 배치된 전도성 트랙을 포함하는 잉크젯 프린트헤드. 전도성 트랙은 구동회로 층과 전도성 트랙 사이에 연장된 복수의 전도성 기둥들을 통해 구동회로층의 공통 기준 평면에 연결된다.A substrate comprising a drive circuit layer; A plurality of nozzle assemblies disposed on the top surface of the substrate and arranged in one or more nozzle rows extending longitudinally along the printhead; A nozzle plate extending across the printhead; And a conductive track disposed on the nozzle plate extending parallel to the nozzle rows in the longitudinal direction along the printhead. The conductive track is connected to the common reference plane of the drive circuit layer through a plurality of conductive pillars extending between the drive circuit layer and the conductive track.
Description
본 발명은 프린터 특히 잉크젯 프린트헤드 분야에 관한 것이다. 본 발명은 주로 고 해상도 프린트헤드에서 인쇄 품질과 프린트헤드 성능을 개선하기 위해 개발되었다.The present invention relates to the field of printers, in particular inkjet printheads. The present invention has been developed primarily to improve print quality and printhead performance in high resolution printheads.
많은 다른 유형의 인쇄 장치들이 발명되었으며, 그 중 대부분이 현재 사용되고 있다. 공지된 형태의 인쇄 장치들은 관련 표시 매체를 통해 인쇄 매체를 표시하기 위한 다양한 방법들을 갖추고 있다. 흔히 사용되는 형태의 인쇄 장치들에는 오프셋 인쇄기, 레이저 인쇄 및 복사 장치, 도트 매트릭스 타입 충격식 프린터, 열 전사식 프린터, 필름 레코더, 열 왁스 프린터, 가변 하강 및 연속 유동 타입의 승화식 프린터 및 잉크젯 프린터 등이 있다. 각 유형의 프린터는 비용, 속도, 품질, 신뢰성, 구조 및 작동의 단순성 등의 면에서 각기 장점 및 문제점을 갖고 있다.Many other types of printing devices have been invented, most of which are currently in use. Known types of printing apparatuses are equipped with various methods for displaying a print medium through an associated display medium. Commonly used types of printing devices include offset presses, laser printing and copying devices, dot matrix type impact printers, thermal transfer printers, film recorders, thermal wax printers, variable descending and continuous flow type sublimation printers and ink jet printers. Etc. Each type of printer has its advantages and problems in terms of cost, speed, quality, reliability, structure and simplicity of operation.
최근, 하나 이상의 잉크 노즐에서 각각의 개별적인 잉크 픽셀을 얻는 잉크젯 인쇄 분야가 값싸고 다양한 용도로 인해 많은 주목을 받고 있다.In recent years, the field of inkjet printing, in which each individual ink pixel is obtained from one or more ink nozzles, has attracted much attention due to its inexpensive and diverse uses.
잉크젯 인쇄에 관해서는 여러 다양한 기술들이 발명되었다. 이 분야의 연구에 관한 참고 자료로서, 알 더벡과 에스 셔(R Dubeck and S Sherr)가 편집한 출력 하드 카피 장치들(Output Hard Copy Devices)이란 간행물(1988년)의 207 - 220 페이지에 실린 제이 무어(J Moore)의 "비충격식 인쇄: 입문 및 역사적 관점"이란 제목의 논문이 있다.Various techniques have been invented with regard to inkjet printing. As a reference for research in this field, edited by R Dubeck and S Sherr, Output Hard Copy Devices, J. (1988), pages 207-220. There is a paper by J Moore entitled "Non-impact Printing: An Introduction and Historical Perspectives."
잉크젯 프린터 자체에는 여러 다양한 유형들이 있다. 잉크젯 인쇄에 연속적인 잉크의 흐름을 이용하는 것은 적어도 1929년으로 거슬러 올라가는데, 1929년의 한셀(Hansell)의 미국특허 제1941001호는 연속적 흐름의 정전식 잉크젯 인쇄의 간단한 형태를 개시한다.There are many different types of inkjet printers themselves. The use of a continuous flow of ink in inkjet printing dates back to at least 1929, and Hansell, US Patent No. 1941001 of 1929 discloses a simple form of continuous flow capacitive inkjet printing.
스위트(Sweet)의 미국특허 제3596275호도 연속적인 잉크젯 인쇄 방법을 개시하는데, 이 방법은 액적이 분리되도록 고주파 정전장(electro-static field)을 통해 잉크젯 흐름을 조절하는 단계를 포함한다. 이 기술은 엘름젯(Elmjet) 및 싸이텍스(Scitex)(스위트 등의 미국 특허 제3373437호도 참조)를 포함하는 여러 제조사들에 의해 아직도 사용되고 있다.Sweet, US Patent No. 3596275, also discloses a continuous inkjet printing method, which includes adjusting the inkjet flow through an electro-static field such that droplets separate. This technology is still in use by several manufacturers, including Elmjet and Scitex (see also US Pat. No. 3373437 to Sweet et al.).
압전 잉크젯 프린터도 흔히 사용되는 잉크젯 인쇄 장치의 한 형태이다. 압전 시스템들은, 다이어프램 형태의 작동을 이용한 카이저(Kyser) 등의 미국특허 제3946398호(1970년), 스퀴즈 형태의 압전 결정의 작동을 개시하는 졸튼(Zolten)의 미국특허 제3683212호(1970년), 만곡 형태의 압전 작동을 개시하는 스템(Stemme)의 미국특허 제3747120호(1972년), 잉크젯 흐름의 압전 추진 형태의 작동을 개시하는 호킨스(Howkins)의 미국특허 제4459601호, 압전 변환기 요소의 전단 형태 유형을 개시하는 피쉬벡(Fischbeck)의 미국특허 제4584590호에 개시된다.Piezoelectric inkjet printers are also a form of commonly used inkjet printing apparatus. Piezoelectric systems are described in US Pat. No. 39,463,98 (1970) to Kyser et al. Using diaphragm type operation, and US Patent No. 3683212 (1970) to Zolten, which initiates the operation of piezoelectric crystals in squeeze type. Of U.S. Patent No. 3747120 (1972) of Stemme, which initiates a curved piezoelectric operation, of U.S. Patent No. 4459601 of Howkins, which initiates operation of a piezoelectric propulsion type of inkjet flow. US Pat. No. 4,458,90 to Fischbeck, which discloses shear type types.
최근에, 열 전사 잉크젯 인쇄는 매우 대중적인 잉크젯 인쇄가 되었다. 이 잉크젯 인쇄 기술은 엔도(Endo) 등의 영국특허 제2007162호(1979년) 및 보트(Vaught) 등의 미국특허 제4490728호에 개시된 것들을 포함한다. 상기 두 참조문헌들은, 노즐과 같은 좁은 공간에 기포를 생성하여 한정된 공간에 연결된 구멍에서 관련 인쇄 매체로 잉크가 분사되도록 하는, 전열식 액추에이터의 작동에 의존하는 잉크젯 인쇄 기술을 개시한다. 전열식 액추에이터를 이용하는 인쇄 장치들은 캐논 및 휴렛 패커드와 같은 제조사들에 의해 제조된다. Recently, thermal transfer inkjet printing has become a very popular inkjet printing. This inkjet printing technique includes those disclosed in British Patent No. 2007162 (1979) to Endo et al. And US Patent No. 4490728 to Vaught et al. These two references disclose an inkjet printing technique that relies on the operation of an electrothermal actuator, which creates bubbles in a narrow space, such as a nozzle, to cause ink to be ejected from a hole connected to a confined space to an associated print medium. Printing devices using electrothermal actuators are manufactured by manufacturers such as Canon and Hewlett Packard.
전술한 바에서 알 수 있는 바와 같이, 많은 다양한 유형의 인쇄 기술들이 이용될 수 있다. 이상적으로는, 인쇄 기술은 많은 바람직한 속성들을 갖추어야 한다. 이것들은 저비용의 제작 및 작동, 고속 작동, 안전하고 연속적인 장기간의 작동 등을 포함한다. 각각의 기술은 비용, 속도, 품질, 신뢰성, 소비 전력, 제작의 단순성, 내구성 및 소모품 면에서 장점과 문제점을 갖고 있다.As can be seen from the foregoing, many different types of printing techniques can be used. Ideally, the printing technique should have many desirable attributes. These include low cost fabrication and operation, high speed operation, safe and continuous long term operation, and the like. Each technology has advantages and problems in terms of cost, speed, quality, reliability, power consumption, manufacturing simplicity, durability and consumables.
본 출원인은 많은 페이지폭(pagewidth) 프린트헤드 구성을 개시하였다. 페이지의 폭을 가로질러 연장되는 고정식 페이지폭 프린트헤드는 더욱 통상적인 횡단식 잉크젯 프린트헤드에 비해서 수많은 독특한 설계 요구들을 제시한다. 예를 들면, 페이지폭 프린트헤드는 전형적으로 복수의 개별적인 프린트헤드 집적회로(IC)들로 구성되고, 이 프린트헤드 집적회로들은 서로 이음매 없이 연결되어 높은 인쇄 품질을 제공해야 한다. 본 출원인은 지금까지, 노즐 열들로 하여금 페이지폭에 걸쳐서 접해 있는 프린트헤드 집적회로들 사이를 이음매 없이 인쇄할 수 있도록 하는, 별도의 노즐 부를 갖는 프린트헤드를 설명하였다(미국 특허 제7,390,071호 및 제7,290,852호를 참조, 이에 관한 내용은 본문에 참고로 언급하였음). 페이지폭 인쇄에 대한 다른 접근들(예를 들면, HP EdgelineTM 기술)은 교차 배열의 프린트헤드 모듈들을 채용하고, 이것은 불가피하게 인쇄 영역의 크기를 증가시키고 인쇄 영역과 적절한 정렬을 유지하도록 매체 공급 장치에 부가적인 조치를 필요로 한다. 페이지폭 프린트헤드의 제작에 대한 새로운 접근을 가능하게 하는 대안적인 노즐 구성을 제공하는 것이 바람직할 것이다.Applicant has disclosed a number of pagewidth printhead configurations. Fixed pagewidth printheads that extend across the width of the page present numerous unique design requirements compared to more conventional transverse inkjet printheads. For example, a pagewidth printhead typically consists of a plurality of individual printhead integrated circuits (ICs), which must be seamlessly connected to each other to provide high print quality. The present applicant has so far described a printhead with a separate nozzle section that enables nozzle rows to seamlessly print between printhead integrated circuits over a page width (US Pat. Nos. 7,390,071 and 7,290,852). (See references in the text). Other approaches to pagewidth printing (for example, HP Edgeline ™ technology) employ cross-aligned printhead modules, which inevitably increase the size of the print area and provide media feed to maintain proper alignment with the print area. Requires further action. It would be desirable to provide alternative nozzle configurations that would enable new approaches to the fabrication of pagewidth printheads.
전형적으로, 페이지폭 프린트헤드는 '여분'의 노즐 열들을 포함하고 있는데, 이들은 불능 노즐 보상 또는 프린트헤드의 최대 전력 요구량을 조절하기 위해 사용될 수 있다(미국특허 제7,465,017호 및 제7,252,353호를 참조, 이들 내용은 여기에 참조로서 포함된다). 불능 노즐 보상은, 횡단식 프린트헤드와 대조적으로, 인쇄 시에 매체 기판이 프린트헤드의 각 노즐의 단일 경로만을 만들기 때문에, 고정식 페이지폭 프린트헤드에서 특히 문제이다.Typically, a pagewidth printhead includes 'extra' nozzle rows, which can be used to compensate for improper nozzles or to adjust the maximum power requirement of the printhead (see US Pat. Nos. 7,465,017 and 7,252,353, These contents are incorporated herein by reference). Disable nozzle compensation is a particular problem in fixed pagewidth printheads, as opposed to transverse printheads, because the media substrate makes only a single path of each nozzle of the printhead at print time.
여분 설계(redundancy)는 필연적으로 페이지폭 프린트헤드의 비용 및 복잡성을 증가시키므로, 본 발명의 목적은 여분의 노즐 열(들)을 최소화시키면서도 불능 노즐 보상을 위한 적절한 기구를 제공하는 것이다.Since redundancy inevitably increases the cost and complexity of the pagewidth printhead, it is an object of the present invention to provide a suitable mechanism for compensating for dead nozzles while minimizing redundant nozzle row (s).
본 발명의 다른 목적은 예를 들면 액적 배치 및/또는 도트 해상도를 제어할 수 있는 더욱 다양한 용도의 페이지폭 프린트헤드를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a pagewidth printhead for more versatile uses, for example, capable of controlling droplet placement and / or dot resolution.
본 발명의 또 다른 목적은 MEMS 및 CMOS 층들을 다른 식으로 집적한 프린트헤드를 제공하는 것이다. 바람직하지 못한 '접지 반동(ground bounce)' 현상을 최소화시켜 프린트헤드의 전체적인 전기 효율을 개선하는 것이 특히 바람직하다.It is another object of the present invention to provide a printhead in which the MEMS and CMOS layers are integrated in different ways. It is particularly desirable to minimize the undesirable 'ground bounce' phenomenon to improve the overall electrical efficiency of the printhead.
제1 양태에서, 잉크젯 노즐 조립체가 제공되고, In a first aspect, an inkjet nozzle assembly is provided,
잉크젯 노즐 조립체는 잉크를 수용하기 위한 노즐 챔버; 및 덮개의 적어도 일부를 한정하는 복수의 가동 패들들을 포함하고,The inkjet nozzle assembly comprises a nozzle chamber for receiving ink; And a plurality of movable paddles defining at least a portion of the cover,
상기 노즐 챔버는 바닥 및 바닥에 한정된 노즐 구멍을 구비한 덮개를 포함하고, 복수의 패들들은 노즐 구멍으로부터 잉크 액적이 분사되도록 작동될 수 있고, 각각의 패들은 열 벤드 액추에이터를 구비하고,The nozzle chamber includes a lid having a bottom and a nozzle hole defined at the bottom, the plurality of paddles can be operated to eject ink droplets from the nozzle hole, each paddle having a thermal bend actuator,
열 벤드 액추에이터는, 구동회로에 연결된 상부 열탄성 빔; 및The column bend actuator includes: an upper thermoelastic beam coupled to a drive circuit; And
전류가 열탄성 빔을 통해 흐를 때, 열탄성 빔이 수동 빔에 대해 팽창하여 각 패들이 노즐 챔버의 바닥을 향하여 구부러지도록, 열탄성 빔에 용착되는 하부 수동 빔을 포함하고,When the current flows through the thermoelastic beam, the thermoelastic beam includes a lower passive beam that is deposited on the thermoelastic beam such that it expands relative to the passive beam and each paddle bends towards the bottom of the nozzle chamber,
각각의 액추에이터는 상기 노즐 구멍에서 분사되는 액적의 방향이 각 패들의 독립적인 움직임에 의해 제어될 수 있도록 각 구동회로를 통해 독립적으로 제어될 수 있다.Each actuator can be independently controlled through each drive circuit so that the direction of the droplets ejected from the nozzle holes can be controlled by independent movement of each paddle.
여기서 사용된 것처럼, "노즐 조립체" 및 "노즐"이라는 용어는 교환 가능하게 사용된다. 따라서, "노즐 조립체" 또는 "노즐" 은 작동에 따라 액적을 분사하는 장치를 말하는 것이다. "노즐 조립체" 또는 "노즐"은 통상 노즐 구멍과 적어도 하나의 액추에이터를 구비한 노즐 챔버를 포함한다.As used herein, the terms "nozzle assembly" and "nozzle" are used interchangeably. Thus, "nozzle assembly" or "nozzle" refers to an apparatus for ejecting droplets in accordance with operation. A "nozzle assembly" or "nozzle" typically includes a nozzle chamber having a nozzle hole and at least one actuator.
선택적으로, 노즐 조립체는 기판 상에 배치되며, 여기서 기판의 패시베이션 층은 노즐 챔버의 바닥을 한정한다.Optionally, the nozzle assembly is disposed on the substrate, where the passivation layer of the substrate defines the bottom of the nozzle chamber.
선택적으로, 덮개는 바닥에서 이격되고 덮개와 바닥 사이에 측벽들이 연장되어 노즐 챔버를 한정한다.Optionally, the lid is spaced apart from the bottom and sidewalls extend between the lid and the bottom to define the nozzle chamber.
선택적으로, 노즐 조립체는 노즐 구멍의 양쪽에 위치된 서로 마주하는 한 쌍의 패들들을 포함한다.Optionally, the nozzle assembly includes a pair of paddles facing each other located on either side of the nozzle aperture.
선택적으로, 노즐 조립체는 노즐 구멍에 대하여 서로 마주하도록 위치된 두 쌍의 패들들을 포함한다.Optionally, the nozzle assembly includes two pairs of paddles positioned to face each other with respect to the nozzle aperture.
선택적으로, 패들들은 노즐 구멍에 대하여 이동 가능하다.Optionally, the paddle is movable relative to the nozzle hole.
선택적으로, 각 패들은 노즐 구멍과 패들들이 바닥에 대하여 이동 가능하도록 노즐 구멍의 일부를 한정한다.Optionally, each paddle defines a portion of the nozzle hole such that the nozzle hole and the paddle are movable relative to the floor.
선택적으로, 열탄성 빔은 바나듐-알루미늄 합금으로 구성된다.Optionally, the thermoelastic beam is composed of a vanadium-aluminum alloy.
선택적으로, 수동 빔은 산화 규소, 질화 규소 및 실리콘 옥시나이트라이드로 구성된 군 중에서 선택한 적어도 하나의 재료로 구성된다.Optionally, the passive beam is comprised of at least one material selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride.
선택적으로, 수동 빔은 산화 규소로 구성된 제1 상부 수동 빔 및 질화 규소로 구성된 제2 하부 수동 빔을 포함한다.Optionally, the passive beam comprises a first upper passive beam comprised of silicon oxide and a second lower passive beam comprised of silicon nitride.
선택적으로, 덮개는 중합체 재료로 코팅된다. 중합체 재료는 각 패들과 덮개의 고정부 사이에 기계적 밀봉을 제공하도록 구성될 수 있고, 따라서 패들의 작동 중에 잉크 누설을 최소화한다. 대안적으로, 중합체 재료는 각 패들과 덮개의 고정부 사이에 유체 밀봉이 제공되도록 그 자체에 한정된 구멍들을 구비할 수 있다.Optionally, the lid is coated with a polymeric material. The polymeric material may be configured to provide a mechanical seal between each paddle and the fixing of the lid, thus minimizing ink leakage during operation of the paddle. Alternatively, the polymeric material may have holes defined in itself such that a fluid seal is provided between each paddle and the securing portion of the lid.
선택적으로, 중합체 재료는 실록산 중합체로 구성된다.Optionally, the polymeric material consists of siloxane polymers.
선택적으로, 실록산 중합체는 폴리실세스퀴옥산 및 폴리디메틸실록산으로 구성된 군에서 선택된다.Optionally, the siloxane polymer is selected from the group consisting of polysilsesquioxanes and polydimethylsiloxanes.
선택적으로, 액추에이터들은, 복수의 패들들의 조정된 이동이 제공되도록 각 액추에이터들에 대한 구동 신호의 시점을 제어하거나, 각 액추에이터들에 대한 구동 신호의 세기를 제어하거나, 상기 두 가지 모두를 제어하여, 독립적으로 제어될 수 있다.Optionally, the actuators control the timing of the drive signal for each actuator, control the strength of the drive signal for each actuator, or control both, such that coordinated movement of the plurality of paddles is provided. Can be controlled independently.
선택적으로, 구동 신호의 세기는 구동 신호의 전압, 또는 구동 신호의 펄스 폭, 또는 상기 두 가지 모두에 의해 제어된다.Optionally, the strength of the drive signal is controlled by the voltage of the drive signal, or the pulse width of the drive signal, or both.
제1 양태와 관련된 다른 양태에서, 잉크젯 프린트헤드 집적회로가 제공되고,In another aspect related to the first aspect, an inkjet printhead integrated circuit is provided,
잉크젯 프린트헤드 집적회로는 구동회로를 포함하는 기판; 및 기판에 배치된 복수의 잉크젯 노즐 조립체들을 포함하고,An inkjet printhead integrated circuit includes a substrate including a drive circuit; And a plurality of inkjet nozzle assemblies disposed on the substrate,
각각의 잉크젯 노즐 조립체는, 잉크를 수용하기 위한 노즐 챔버; 및 덮개의 적어도 일부를 한정하는 복수의 가동 패들들을 포함하고,Each inkjet nozzle assembly includes a nozzle chamber for receiving ink; And a plurality of movable paddles defining at least a portion of the cover,
노즐 챔버는 기판의 상부 표면에 의해 한정된 바닥과 자체에 한정된 노즐 구멍을 구비한 덮개를 포함하고, 복수의 패들들은 노즐 구멍으로부터 잉크 액적이 분사되도록 작동될 수 있고, 각각의 패들은 열 벤드 액추에이터를 구비하고,The nozzle chamber includes a lid having a bottom defined by the top surface of the substrate and a nozzle hole defined therein, wherein the plurality of paddles can be operated to eject ink droplets from the nozzle hole, each paddle operating a thermal bend actuator. Equipped,
열 벤드 액추에이터는, 구동회로에 연결된 상부 열탄성 빔; 및The column bend actuator includes: an upper thermoelastic beam coupled to a drive circuit; And
전류가 열탄성 빔을 통해 흐를 때, 열탄성 빔이 수동 빔에 대해 팽창하여 각 패들이 노즐 챔버의 바닥을 향하여 구부러지도록, 열탄성 빔에 용착되는 하부 수동 빔을 포함하고,When the current flows through the thermoelastic beam, the thermoelastic beam includes a lower passive beam that is deposited on the thermoelastic beam such that it expands relative to the passive beam and each paddle bends towards the bottom of the nozzle chamber,
각각의 액추에이터는 상기 노즐 구멍에서 분사되는 액적의 방향이 각 패들의 독립적인 움직임에 의해 제어될 수 있도록 각 구동회로를 통해 독립적으로 제어될 수 있다.Each actuator can be independently controlled through each drive circuit so that the direction of the droplets ejected from the nozzle holes can be controlled by independent movement of each paddle.
선택적으로, 기판의 상부 표면은 패시베이션 층에 의해서 한정되고, 패시베이션 층은 구동회로 층에 배치된다.Optionally, the upper surface of the substrate is defined by a passivation layer, the passivation layer being disposed in the driver circuit layer.
제2 양태에서, 페이지폭에 걸쳐서 서로 말단끼리 연결된 복수의 프린트헤드 집적회로들로 구성된 고정식 페이지폭 잉크젯 프린트헤드가 제공되고, 프린트헤드는 프린트헤드의 종방향 축을 따라서 연장된 하나 이상의 노즐 열들을 포함하고, 각 노즐 열은 보수의 노즐들을 포함하고, 노즐들 중 하나 이상은 각각 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.In a second aspect, there is provided a fixed pagewidth inkjet printhead consisting of a plurality of printhead integrated circuits connected end to end across a page width, the printhead comprising one or more nozzle rows extending along the longitudinal axis of the printhead. And each nozzle row includes repair nozzles, one or more of the nozzles being configured to eject ink droplets to a plurality of predetermined different dot positions, respectively, along the longitudinal axis.
선택적으로, 하나 이상의 노즐들은 각각 종방향 축을 따라서 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성될 수 있다.Optionally, the one or more nozzles may be configured to eject ink droplets at two, three, four, five, six or seven different dot positions along the longitudinal axis, respectively.
선택적으로, 각 노즐은 미리 결정된 치수를 갖는 이차원 구역 내에 있는 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성될 수 있다.Optionally, each nozzle may be configured to spray ink droplets at a plurality of predetermined different dot positions within a two-dimensional zone having a predetermined dimension.
선택적으로, 상기 구역은 실질적으로 원형 또는 실질적으로 타원형이며, 상기 구역의 중심은 노즐의 중심과 대응한다.Optionally, the zone is substantially circular or substantially elliptical, with the center of the zone corresponding to the center of the nozzle.
선택적으로, 하나 이상의 노즐들은 기본 도트 위치 및 기본 도트 위치의 양측에 있는 적어도 하나의 제2 도트 위치를 향하여 잉크 액적을 분사하도록 구성될 수 있다.Optionally, the one or more nozzles may be configured to spray ink droplets toward the base dot position and at least one second dot position on either side of the base dot position.
선택적으로, 제1군에 있는 각 노즐은 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성되고, 제1군에 있는 각 노즐은 프린트헤드에 있는 불능 노즐의 2개의 노즐 피치들 내에 위치되고, 1개의 노즐 피치는 동일한 노즐 열에 있는 한 쌍의 노즐들 간의 최소 종방향 거리로 정의된다.Optionally, each nozzle in the first group is configured to inject ink droplets into a plurality of predetermined different dot positions along a longitudinal axis, wherein each nozzle in the first group includes two of the disabled nozzles in the printhead. Located within nozzle pitches, one nozzle pitch is defined as the minimum longitudinal distance between a pair of nozzles in the same nozzle row.
선택적으로, 한 노즐 열에 있는 각 노즐은 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성되어, 인쇄된 도트 밀도가 프린트헤드의 노즐 밀도보다 커진다.Optionally, each nozzle in one nozzle row is configured to eject ink droplets to a plurality of predetermined different dot positions along the longitudinal axis such that the printed dot density is greater than the nozzle density of the printhead.
선택적으로, 프린트헤드 집적회로들의 서로 인접한 각각의 쌍은 연결 영역을 한정하고, 연결 영역에 걸쳐 있는 노즐 피치는 하나의 노즐 피치보다 크며, 하나의 노즐 피치는 동일한 노즐 열에 있는 한 쌍의 노즐들 간의 최소 종방향 거리로 정의된다. Optionally, each pair of adjacent printhead integrated circuits defines a connection area, the nozzle pitch spanning the connection area is greater than one nozzle pitch, and one nozzle pitch is between a pair of nozzles in the same nozzle row. It is defined as the minimum longitudinal distance.
선택적으로, 제2 군에 있는 각 노즐은 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성되며, 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들은 연결 영역 내의 적어도 하나의 도트 위치를 포함한다.Optionally, each nozzle in the second group is configured to eject ink droplets to a plurality of predetermined different dot positions along the longitudinal axis, wherein the predetermined plurality of different dot positions are at least one dot position in the connection area. It includes.
제3 양태에서, 프린트헤드의 종방향 축을 따라서 연장된 하나 이상의 노즐열들을 포함하는 고정식 페이지폭 잉크젯 프린트헤드가 제공되고, 각 노즐은 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성되어, 인쇄된 도트 밀도가 프린트헤드의 노즐 밀도보다 커진다.In a third aspect, there is provided a fixed pagewidth inkjet printhead comprising one or more nozzle rows extending along a longitudinal axis of the printhead, each nozzle having ink liquid at a plurality of predetermined different dot positions along the longitudinal axis. It is configured to eject the enemy so that the printed dot density is larger than the nozzle density of the printhead.
선택적으로, 각 노즐은 종방향 축을 따라서 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성될 수 있다.Optionally, each nozzle may be configured to eject ink droplets at two, three, four, five, six or seven different dot positions along the longitudinal axis.
선택적으로, 각 노즐은 프린트헤드의 횡방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성될 수 있다.Optionally, each nozzle may be configured to eject ink droplets to a plurality of predetermined different dot positions along the transverse axis of the printhead.
선택적으로, 인쇄된 도트 밀도는 프린트헤드의 노즐 밀도의 적어도 두 배이다.Optionally, the printed dot density is at least twice the nozzle density of the printhead.
선택적으로, 각 노즐은 1개 라인 통과 시간 내에 한 번 넘게 분사하도록 구성되고, 1개 라인 통과 시간은 인쇄 매체가 프린트헤드를 1개 라인을 통과하는데 걸리는 시간으로 정의된다.Optionally, each nozzle is configured to eject more than once within one line pass time, where one line pass time is defined as the time it takes for the print media to pass the printhead through one line.
제4 양태에서, 프린트헤드의 종방향 축을 따라서 연장된 하나 이상의 노즐 열들을 포함하는 고정식 페이지폭 잉크젯 프린트헤드가 제공되고, 각 노즐은 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성될 수 있고, 각 노즐은 노즐과 관련된 기본 도트 위치를 갖고, 프린트헤드는 불능 노즐과 동일한 노즐 열에 위치된 선택된 정상 작동 노즐에 의한 인쇄를 통해 불능 노즐을 위한 보상을 하도록 구성되고, 선택된 정상 작동 노즐은 불능 노즐과 관련된 기본 도트 위치에 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하고 자신의 기본 도트 위치에 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하도록 구성된다.In a fourth aspect, there is provided a fixed pagewidth inkjet printhead comprising one or more nozzle rows extending along a longitudinal axis of the printhead, each nozzle having ink liquid at a plurality of predetermined different dot positions along the longitudinal axis. Can be configured to spray an enemy, each nozzle having a default dot position associated with the nozzle, the printhead being configured to compensate for the failed nozzle through printing by selected normally operated nozzles located in the same nozzle row as the disabled nozzle, The selected normally operated nozzle is configured to spray at least some ink droplets at the basic dot position associated with the disabled nozzle and to spray at least some ink droplets at their basic dot position.
선택적으로, 선택된 정상 작동 노즐은 불능 노즐에서 1개, 2개, 3개 또는 4개 노즐 피치만큼 떨어져 위치되고, 1개의 노즐 피치는 동일한 노즐 열에 있는 한 쌍의 노즐들 간의 최소 종방향 거리로 정의된다.Optionally, the selected normally operated nozzle is positioned one, two, three or four nozzle pitches away from the disabled nozzle, where one nozzle pitch is defined as the minimum longitudinal distance between a pair of nozzles in the same nozzle row. do.
선택적으로, 프린트헤드는: 불능 노즐을 확인하는 단계; 불능 노즐을 보상하도록 정상 작동 노즐을 선택하는 단계; 및 선택된 정상 작동 노즐이 불능 노즐과 관련된 기본 도트 위치에 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하도록 구성하는 단계에 의해 불능 노즐을 보상하도록 구성된다.Optionally, the printhead comprises: identifying a failed nozzle; Selecting a normal operating nozzle to compensate for a failed nozzle; And configuring the selected normally operated nozzle to spray at least some of the ink droplets at the basic dot position associated with the disabled nozzle.
선택적으로, 선택된 정상 작동 노즐은 1개 라인 통과 시간 주기 내에 불능 노즐과 관련된 기본 도트 위치에 제1 잉크 액적을 분사하고 자신의 기본 도트 위치에 제2 잉크 액적을 분사하도록 구성되고, 1개 라인 통과 시간은 인쇄 매체가 프린트헤드를 1개 라인 통과하는데 걸리는 시간으로 정의된다.Optionally, the selected normally operated nozzle is configured to spray the first ink droplet at the primary dot position associated with the non-capable nozzle within one line passage time period and to spray the second ink droplet at its primary dot position, and to pass the one line through Time is defined as the time it takes for the print media to pass one line through the printhead.
선택적으로, 각 노즐은 추가적으로 프린트헤드의 횡방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성될 수 있다.Optionally, each nozzle may be further configured to eject ink droplets to a plurality of predetermined different dot positions along the transverse axis of the printhead.
선택적으로, 선택된 정상 작동 노즐은 1개 라인 통과 시간 초과 5개 라인 통과 시간 미만의 주기 내에 불능 노즐과 관련된 기본 도트 위치에 제1 잉크 액적을 분사하고 자신의 기본 도트 위치에 제2 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.Optionally, the selected normal operating nozzle ejects the first ink droplet at the primary dot position associated with the non-capable nozzle and the second ink droplet at its basic dot position within a period of one line pass time greater than five lines pass time. It is configured to.
선택적으로, 프린트헤드의 잉크 분사 표면과 수직한 각각의 액적 분사는 각각의 기본 도트 위치에 액적이 도달하도록 한다.Optionally, each droplet ejection perpendicular to the ink ejection surface of the printhead causes the droplet to reach each basic dot position.
선택적으로, 프린트헤드는 대응하는 선택된 복수의 정상 작동 노즐들의 인쇄에 의해서 복수의 불능 노즐들을 보상하도록 구성된다.Optionally, the printhead is configured to compensate the plurality of dead nozzles by printing the corresponding selected plurality of normally operated nozzles.
선택적으로, 프린트헤드는 여분의 노즐 열들을 구비하지 않는다.Optionally, the printhead does not have extra nozzle rows.
제4 양태와 관련된 다른 양태에서, 고정식 페이지폭 잉크젯 프린트헤드를 위한 프린트헤드 집적회로가 제공되고, 프린트헤드 집적회로는 프린트헤드 집적회로의 종방향 축을 따라서 연장된 하나 이상의 노즐 열들을 포함하고, 각 노즐은 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성되고, 각 노즐은 노즐과 관련된 기본 도트 위치를 갖고, 프린트헤드 집적회로는 불능 노즐과 동일한 노즐 열에 위치된 선택된 정상 작동 노즐의 인쇄에 의해서 불능 노즐을 보상하도록 구성되고, 선택된 정상 작동 노즐은 불능 노즐과 관련된 기본 도트 위치에 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하고 자신의 기본 도트 위치에 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하도록 구성된다.In another aspect related to the fourth aspect, a printhead integrated circuit for a fixed pagewidth inkjet printhead is provided, the printhead integrated circuit including one or more nozzle rows extending along the longitudinal axis of the printhead integrated circuit, each The nozzle is configured to eject ink droplets to a plurality of predetermined different dot positions along the longitudinal axis, each nozzle having a default dot position associated with the nozzle, and the printhead integrated circuit is selected in the same nozzle row as the disabled nozzle. And configured to compensate for the failed nozzle by printing of the normally operated nozzle, wherein the selected normally operated nozzle sprays at least some ink droplets at the basic dot position associated with the disabled nozzle and at least some ink droplets at its basic dot position. It is composed.
제5 양태에서, 프린트헤드의 종방향 축을 따라서 연장된 하나 이상의 노즐 열을 포함하는 고정식 페이지폭 잉크젯 프린트헤드가 제공되고, 프린트헤드는 페이지폭에 걸쳐서 서로 접하여 마주하는 제1 및 제2 말단을 구비한 복수의 프린트헤드 모듈들로 구성되고, 프린트헤드의 모듈들의 서로 접하는 각각의 쌍은 공통 연결 영역을 한정하고, 연결 영역에 걸쳐 있는 노즐 피치는 1개의 노즐 피치보다 크고, 1개의 노즐 피치는 동일한 노즐 열에 있는 한 쌍의 노즐들 간의 최소 종방향 거리로 정의되며, 서로 접한 모듈 쌍에서 제1 프린트헤드 모듈의 제1 말단에 위치한 적어도 하나의 제1 노즐은 각 연결 영역에 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.In a fifth aspect, there is provided a fixed pagewidth inkjet printhead comprising one or more rows of nozzles extending along the longitudinal axis of the printhead, the printhead having first and second ends facing each other over the pagewidth. Consisting of a plurality of printhead modules, each pair of adjoining modules of the printhead define a common connection area, the nozzle pitch spanning the connection area being greater than one nozzle pitch, and one nozzle pitch being the same A minimum longitudinal distance between a pair of nozzles in a nozzle row, wherein at least one first nozzle located at the first end of the first printhead module in a pair of adjoining modules is configured to spray ink droplets onto each connection area. do.
선택적으로, 상기 접한 모듈 쌍에서 제2 프린트헤드 모듈의 제2 말단에 위치한 적어도 하나의 제2 노즐은 각 연결 영역에 잉크 액적을 분사하도록 구성되어, 서로 접한 프린트헤드 모듈들의 서로 마주한 제1 및 제2 말단의 제1 및 제2 노즐은 공통 연결 영역으로 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.Optionally, the at least one second nozzle located at the second end of the second printhead module in the contacted module pair is configured to eject ink droplets to each connection area, such that the first and first facing ones of the printhead modules abut each other. The first and second nozzles at the two ends are configured to eject ink droplets into the common connection area.
선택적으로, 각각의 제1 노즐은 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성되고, 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들은 연결 영역 내에 적어도 하나의 도트 위치를 포함한다.Optionally, each first nozzle is configured to spray ink droplets to a plurality of predetermined different dot positions along a longitudinal axis, the predetermined plurality of different dot positions including at least one dot position in the connection region. do.
선택적으로, 각각의 제1 및 제2 노즐은 종방향 축을 따라서 미리 결정된 각각의 복수의 서로 다른 도트 위치들에 각각의 잉크 액적을 분사하도록 구성되고, 미리 결정된 각각의 복수의 서로 다른 도트 위치들은 연결 영역 내에 적어도 하나의 도트 위치를 포함한다.Optionally, each of the first and second nozzles is configured to spray each ink droplet at each of a plurality of predetermined different dot positions along the longitudinal axis, wherein each of the plurality of predetermined different dot positions are connected At least one dot position in the area is included.
선택적으로, 연결 영역 내의 하나의 도트 피치는 하나의 노즐 피치와 실질적으로 동일하다.Optionally, one dot pitch in the connection area is substantially equal to one nozzle pitch.
선택적으로, 각각의 제1 및 제2 노즐은 1개 라인 통과 시간 주기 내에 한 번 넘게 분사할 수 있도록 구성되고, 1개 라인 통과 시간은 인쇄 매체가 프린트헤드를 1개 라인을 통과하는데 걸리는 시간으로 정의된다.Optionally, each of the first and second nozzles is configured to eject more than once within one line pass time period, where one line pass time is the time it takes for the print media to pass the printhead through one line. Is defined.
선택적으로, 제1 말단을 향해 위치한 노즐들은 제1 말단을 향해 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사하도록 구성되고, 제2 말단을 향해 위치한 노즐들은 제2 말단을 향해 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.Optionally, the nozzles located toward the first end are configured to eject ink droplets in a direction inclined toward the first end, and the nozzles located toward the second end are adapted to eject ink droplets in a tilted direction toward the second end. It is composed.
선택적으로, 경사각은, 중심에 더 가까이 위치한 노즐들이 중심에서 멀리 떨어져 위치한 노즐들보다 덜 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사하도록, 각 프린트헤드 모듈의 중심에서 각 노즐이 떨어져 있는 거리에 좌우된다. Optionally, the angle of inclination depends on the distance each nozzle is away from the center of each printhead module such that nozzles located closer to the center eject ink droplets in a direction that is less inclined than nozzles located farther from the center.
선택적으로, 평균 도트 피치는 1개의 노즐 피치보다 더 크다.Optionally, the average dot pitch is greater than one nozzle pitch.
선택적으로, 평균 도트 피치는 1개의 노즐 피치보다 1% 미만으로 더 크다.Optionally, the average dot pitch is greater than 1% greater than one nozzle pitch.
선택적으로, 프린트헤드의 각 노즐은 불능 노즐을 보상하지 않는 한, 1개의 도트 위치에만 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.Optionally, each nozzle of the printhead is configured to eject ink droplets only at one dot position, unless compensating for an ineffective nozzle.
제6 양태에서, 집적회로의 종방향 축을 따라서 연장되는 하나 이상의 노즐 열을 포함하는 프린트헤드 집적회로(IC)가 제공되고, 프린트헤드 IC는 페이지폭 프린트헤드를 한정하도록 다른 프린트헤드 IC들과 서로 접합되어 연결되는 제1 및 제2 말단을 구비하고, 각 노즐은 노즐과 관련된 기본 도트 위치를 갖고, 제1 말단에 위치한 적어도 하나의 제1 노즐은 그 제1 말단을 향해 경사진 방향으로 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하고, 아울러 자신의 기본 도트 위치에 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하도록 구성된다.In a sixth aspect, a printhead integrated circuit (IC) is provided that includes one or more nozzle rows that extend along the longitudinal axis of the integrated circuit, the printhead IC being in communication with other printhead ICs to define a pagewidth printhead. Having first and second ends joined to each other, each nozzle having a basic dot position associated with the nozzle, wherein at least one first nozzle located at the first end is at least partially in a direction inclined toward the first end; And eject ink droplets of the ink droplets, and at least some of the ink droplets at their basic dot positions.
선택적으로, 제2 말단에 위치한 적어도 하나의 제2 노즐은 제2 말단을 향해 경사진 방향으로 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하고, 아울러 자신의 기본 도트 위치에 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하도록 구성된다.Optionally, the at least one second nozzle located at the second end is configured to eject at least some ink droplets in a direction inclined toward the second end, and also to eject at least some ink droplets at their basic dot position. .
선택적으로, 제1 노즐은 1개 라인 통과 시간 이하의 주기 내에 제1 말단을 향해 경사진 방향으로 하나의 잉크 액적을 분사시키고 자기 자신의 기본 도트 위치에 하나의 잉크 액적을 분사하도록 구성되고, 1개 라인 통과 시간은 인쇄 매체가 프린트헤드 IC를 1개 라인 통과하는데 걸리는 시간으로 정의된다.Optionally, the first nozzle is configured to spray one ink droplet in the inclined direction toward the first end within a period of one line passage time or less and to spray one ink droplet at its own basic dot position, 1 One line pass time is defined as the time it takes for the print media to pass one line through the printhead IC.
선택적으로, 각각의 제2 노즐은 1개 라인 통과 시간 이하의 주기 내에 제2 말단을 향해 경사진 방향으로 하나의 잉크 액적을 분사하고 자기 자신의 기본 도트 위치에 하나의 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.Optionally, each second nozzle is configured to spray one ink droplet in the inclined direction toward the second end within a period of one line passage time or less and to spray one ink droplet at its own basic dot position. .
선택적으로, 프린트헤드 IC의 노즐 피치는 인쇄된 도트들의 도트 피치와 동일하고, 프린트헤드 IC의 노즐 피치는 동일한 노즐 열에 있는 한 쌍의 노즐들 간의 종방향 거리로서 정의되며, 도트 피치는 동일한 인쇄 라인에 있는 한 쌍의 도트들 간의 종방향 거리로 정의된다.Optionally, the nozzle pitch of the printhead IC is equal to the dot pitch of printed dots, the nozzle pitch of the printhead IC is defined as the longitudinal distance between a pair of nozzles in the same nozzle row, the dot pitch being the same print line It is defined as the longitudinal distance between a pair of dots at.
선택적으로, 제1 노즐은 적어도 일부의 잉크 액적들을 제1 말단을 향해 1 내지 3의 노즐 피치의 거리만큼 경사진 방향으로 분사하도록 구성된다.Optionally, the first nozzle is configured to eject at least some of the ink droplets in a direction inclined by a distance of 1 to 3 nozzle pitches toward the first end.
선택적으로, 각 노즐 열은 제1 말단에 있는 제1 연결 영역 및 제2 말단에 있는 제2 연결 영역 사이에서 연장된다.Optionally, each nozzle row extends between a first connecting region at the first end and a second connecting region at the second end.
선택적으로, 제1 및 제2 연결 영역들은 프린트헤드 IC의 엣지 및 노즐 사이의 최소 거리 한정되는 폭을 갖는다.Optionally, the first and second connection regions have a width defined by a minimum distance between the edge of the printhead IC and the nozzle.
선택적으로, 제1 연결 영역은 0.5 내지 3.5 노즐 피치의 폭을 가지며, 제2 연결 영역은 0.5 내지 3.5 노즐 피치의 폭을 가진다.Optionally, the first connection region has a width of 0.5 to 3.5 nozzle pitch and the second connection region has a width of 0.5 to 3.5 nozzle pitch.
선택적으로, 적어도 하나의 노즐 열의 인쇄 가능 영역은 프린트헤드 IC가 고정식일 경우에 노즐 열의 종방향 범위보다 더 길다.Optionally, the printable area of the at least one nozzle row is longer than the longitudinal range of the nozzle row when the printhead IC is stationary.
제7 양태에서, 고정식 페이지폭 프린트헤드를 위한 프린트헤드 집적회로(IC)가 제공되고, 프린트헤드 IC는 집적회로의 종방향 축을 따라서 연장되는 적어도 하나의 노즐 열을 포함하고, 노즐 열에 대응하는 인쇄 가능 영역의 길이는 노즐 열의 길이보다 더 길다.In a seventh aspect, a printhead integrated circuit (IC) for a fixed pagewidth printhead is provided, the printhead IC including at least one nozzle row extending along the longitudinal axis of the integrated circuit, the printing corresponding to the nozzle row. The length of the possible area is longer than the length of the nozzle row.
선택적으로, 인쇄 가능 영역의 길이는 노즐 열의 길이보다 적어도 1개 노즐 피치만큼 더 길며, 1개 노즐 피치는 노즐 열에 있는 한 쌍의 노즐들 간의 최소 종방향 거리로 정의된다.Optionally, the length of the printable area is at least one nozzle pitch longer than the length of the nozzle row, where one nozzle pitch is defined as the minimum longitudinal distance between a pair of nozzles in the nozzle row.
선택적으로, 인쇄 가능 영역은 노즐 열보다 8개 노즐 피치만큼 더 길다.Optionally, the printable area is eight nozzle pitches longer than the nozzle row.
선택적으로, 인쇄 가능 영역은 노즐 열에 의해서 인쇄된 도트들 한 라인에 해당한다.Optionally, the printable area corresponds to a line of dots printed by the nozzle row.
선택적으로, 프린트헤드는 복수의 노즐 열들을 포함하고, 각 노즐 열들에 대응하는 인쇄 가능 영역의 길이는 각 노즐 열의 길이보다 더 길다.Optionally, the printhead includes a plurality of nozzle rows, the length of the printable area corresponding to each nozzle row being longer than the length of each nozzle row.
선택적으로, 그 인쇄 가능 영역은 그 노즐 열의 각 말단을 넘어서 연장된다.Optionally, the printable area extends beyond each end of the nozzle row.
선택적으로, 프린트헤드 IC의 제1 말단에 위치된 적어도 하나의 제1 노즐은 제1 말단을 향해 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.Optionally, the at least one first nozzle located at the first end of the printhead IC is configured to eject ink droplets in an inclined direction toward the first end.
선택적으로, 경사각은, 제1 말단에 더 가까이 위치한 노즐들이 제1 말단에서 멀리 떨어져 위치한 노즐들보다 제1 말단을 향해 더욱 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사하도록, 제1 말단에서 각 노즐이 떨어져 있는 거리에 좌우된다.Optionally, the angle of inclination is such that each nozzle at the first end is spaced such that nozzles located closer to the first end eject ink droplets in a direction that is more inclined toward the first end than nozzles located farther from the first end. It depends on the distance.
선택적으로, 프린트헤드 IC의 반대쪽 제2 말단에 위치한 적어도 하나의 제2 노즐은 제2 말단을 향해 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.Optionally, the at least one second nozzle located at the second opposite end of the printhead IC is configured to eject ink droplets in a direction inclined toward the second end.
선택적으로, 경사각은, 중심에 더 가까이 위치한 노즐들이 중심에서 멀리 떨어진 노즐들보다 덜 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사하도록, 프린트헤드 IC의 중심에서 각 노즐이 떨어져 있는 거리에 좌우된다.Optionally, the inclination angle depends on the distance each nozzle is away from the center of the printhead IC such that nozzles located closer to the center eject ink droplets in a direction that is less inclined than nozzles farther from the center.
선택적으로, 프린트헤드 IC의 중심 영역에 위치된 노즐들은 프린트헤드 IC의 잉크 분사 표면에 대하여 실질적으로 수직 방향으로 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.Optionally, the nozzles located in the central region of the printhead IC are configured to eject ink droplets in a direction substantially perpendicular to the ink ejection surface of the printhead IC.
선택적으로, 인쇄 가능 영역의 평균 도트 피치는 1개 노즐 피치보다 더 크다.Optionally, the average dot pitch of the printable area is greater than one nozzle pitch.
선택적으로, 평균 도트 피치는 1개 노즐 피치보다 1% 미만으로 더 크다.Optionally, the average dot pitch is greater than 1% greater than one nozzle pitch.
선택적으로, 프린트헤드의 각 노즐은 불능 노즐을 보상하지 않는 한, 1개의 도트 위치에만 잉크 액적을 분사하도록 구성된다.Optionally, each nozzle of the printhead is configured to eject ink droplets only at one dot position, unless compensating for an ineffective nozzle.
제8 양태에서, 잉크젯 노즐로부터 잉크 액적을 분사하는 방향을 제어하는 방법이 제공되고, 잉크젯 노즐은 자체에 한정된 노즐 구멍을 갖는 덮개를 구비한 노즐 챔버 및 덮개의 적어도 일부를 한정하는 복수의 가동 패들들을 포함하고, 각 패들은 열 벤드(bend) 액추에이터를 포함하고, 상기 방법은:In an eighth aspect, a method of controlling the direction of ejecting ink droplets from an inkjet nozzle is provided, wherein the inkjet nozzle includes a nozzle chamber having a lid having a nozzle hole defined therein and a plurality of movable paddles defining at least a portion of the lid. Each paddle includes a thermal bend actuator, the method comprising:
각각의 제1 패들이 노즐 챔버의 바닥을 향하여 휘어지도록, 각각의 제1 구동회로를 통해 제1 열 벤드 액추에이터를 작동시키는 단계;Operating a first thermal bend actuator through each first drive circuit such that each first paddle flexes toward the bottom of the nozzle chamber;
각각의 제2 패들이 노즐 챔버의 바닥을 향하여 휘어지도록, 각각의 제2 구동회로를 통해 제2 열 벤드 액추에이터를 작동시키는 단계; 및Operating a second row bend actuator through each second drive circuit such that each second paddle flexes toward the bottom of the nozzle chamber; And
이에 의해 노즐 구멍으로부터 잉크 액적을 분사하는 단계를 포함하고,Thereby ejecting ink droplets from the nozzle apertures,
제1 및 제2 열 벤드 액추에이터들의 작동은 노즐 구멍에서 분사되는 액적의 방향을 제어하도록 제1 및 제2 구동회로에 의해서 독립적으로 제어된다.The operation of the first and second row bend actuators is independently controlled by the first and second drive circuits to control the direction of the droplets ejected from the nozzle holes.
선택적으로, 제1 및 제2 액추에이터들은, 복수의 패들들의 조정된 이동이 제공되도록 제1 및 제2 액추에이터들 각각에 대한 구동 신호의 시점을 제어하거나, 또는 복수의 패들들의 비대칭적인 움직임이 발생하도록 각 액추에이터들에 대한 구동 신호의 세기를 제어하거나, 또는 상기 두 가지 모두를 제어하여, 독립적으로 제어된다.Optionally, the first and second actuators control the timing of the drive signal for each of the first and second actuators so that coordinated movement of the plurality of paddles is provided, or asymmetrical movement of the plurality of paddles occurs. It is controlled independently by controlling the strength of the drive signal for each actuator, or by controlling both.
선택적으로, 제1 액추에이터는 제1 방향으로 액적을 분사하도록 제2 액추에이터에 앞서 작동되거나 또는 제2 액추에이터는 제2 방향으로 액적을 분사하도록 제1 액추에이터에 앞서 작동된다.Optionally, the first actuator is operated prior to the second actuator to eject the droplet in the first direction or the second actuator is operated prior to the first actuator to eject the droplet in the second direction.
선택적으로, 제1 액추에이터는 제2 액추에이터보다 더 큰 전력을 공급받거나 또는 제2 액추에이터는 제1 액추에이터보다 더 큰 전력을 공급받는다.Optionally, the first actuator is supplied with more power than the second actuator or the second actuator is supplied with more power than the first actuator.
선택적으로, 구동 신호들의 세기는 구동 신호들의 전압; 및 구동 신호들의 펄스 폭 중 적어도 하나에 의해 제어된다.Optionally, the strength of the drive signals is based on the voltage of the drive signals; And the pulse width of the drive signals.
선택적으로, 두 쌍의 패들들은 노즐 구멍에 대하여 서로 마주하도록 위치된다.Optionally, the two pairs of paddles are positioned to face each other with respect to the nozzle hole.
선택적으로, 본 발명의 방법은:Optionally, the method of the present invention is:
각각의 제3 패들이 노즐 챔버의 바닥을 향하여 휘어지도록, 각각의 제1 구동회로를 통해 제3 열 벤드 액추에이터를 작동시키는 단계;Operating a third row bend actuator through each first drive circuit such that each third paddle flexes toward the bottom of the nozzle chamber;
각각의 제2 패들이 노즐 챔버의 바닥을 향하여 휘어지도록, 각각의 제2 구동회로를 통해 제4 열 벤드 액추에이터를 작동시키는 단계를 더 포함하고,Operating a fourth row bend actuator through each second drive circuit such that each second paddle flexes toward the bottom of the nozzle chamber,
제1, 제2, 제3 및 제4 열 벤드 액추에이터들의 작동은 노즐 구멍에서 분사되는 액적의 방향이 제어되도록 각각의 제1, 제2, 제3 및 제4 구동회로에 의해 개별적으로 제어된다.The operation of the first, second, third and fourth row bend actuators is individually controlled by the respective first, second, third and fourth drive circuits so that the direction of the droplets ejected from the nozzle holes is controlled.
선택적으로, 패들들은 노즐 구멍에 대해 이동 가능하다.Optionally, the paddle is movable relative to the nozzle hole.
선택적으로, 각 패들은 노즐 구멍과 패들들이 노즐 챔버의 바닥에 대해 이동할 수 있도록 노즐 구멍의 일부를 한정한다. Optionally, each paddle defines a portion of the nozzle hole such that the nozzle hole and the paddle can move relative to the bottom of the nozzle chamber.
제9 양태에서, 고정식 페이지폭 프린트헤드의 불능 노즐을 보상하는 방법이 제공되고, 프린트헤드는 프린트헤드의 종방향 축을 따라서 연장되는 하나 이상의 노즐 열을 구비하고, 각 노즐은 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 잉크 액적을 분사하도록 구성될 수 있는 복수의 열 벤드 작동 패들들을 포함하고, 각 노즐은 노즐와 관련된 기본 도트 위치를 갖고, 상기 방법은:In a ninth aspect, a method is provided for compensating for a failed nozzle of a fixed pagewidth printhead, the printhead having one or more rows of nozzles extending along the longitudinal axis of the printhead, each nozzle being predetermined along the longitudinal axis. A plurality of thermal bend actuating paddles that can be configured to eject ink droplets to a plurality of different dot positions, each nozzle having a default dot position associated with the nozzle, the method comprising:
불능 노즐을 확인하는 단계;Identifying an ineffective nozzle;
불능 노즐과 동일한 노즐 열에서 정상 작동 노즐을 선택하는 단계; 및Selecting a normal operating nozzle in the same nozzle row as the disabled nozzle; And
선택된 정상 작동 노즐로부터 불능 노즐과 관련된 기본 도트 위치에 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사 하는 단계를 포함한다.Spraying at least a portion of the ink droplets from the selected normally operated nozzle to a basic dot location associated with the disabled nozzle.
선택적으로, 본 발명의 방법은 선택된 정상 작동 노즐로부터 자신의 기본 도트 위치에 적어도 일부의 잉크 액적들을 분사하는 단계를 더 포함한다.Optionally, the method further comprises spraying at least some of the ink droplets from their selected normal operating nozzle to their basic dot position.
선택적으로, 선택된 정상 작동 노즐은 불능 노즐에서 1개, 2개, 3개 또는 4개 노즐 피치만큼 떨어져 위치되고, 1개 노즐 피치는 동일한 노즐 열에 있는 한 쌍의 노즐들 간의 최소 종방향 거리로 정의된다.Optionally, the selected normally operated nozzle is positioned one, two, three or four nozzle pitches away from the disabled nozzle, and one nozzle pitch is defined as the minimum longitudinal distance between a pair of nozzles in the same nozzle row. do.
선택적으로, 본 발명의 방법은:Optionally, the method of the present invention is:
1개 라인 통과 시간의 주기 내에 고정식 프린트헤드를 횡방향으로 통과하도록 인쇄 매체를 한 라인만큼 전진시키는 단계;Advancing the print media by one line to transversely pass through the stationary printhead within a period of one line pass time;
선택된 정상 작동 노즐로부터 불능 노즐과 관련된 기본 도트 위치에 제1 잉크 액적을 분사하는 단계; 및Ejecting a first ink droplet from a selected normally operated nozzle to a basic dot position associated with the disabled nozzle; And
선택된 정상 작동 노즐로부터 자신의 기본 도트 위치에 제2 잉크 액적을 분사하는 단계를 더 포함하고,Spraying a second ink droplet at its default dot position from the selected normal operating nozzle,
선택된 정상 작동 노즐은 1개 라인 통과 시간의 주기 내에 제1 및 제2 잉크 액적을 분사한다.The selected normal operating nozzle ejects the first and second ink droplets within a period of one line passage time.
선택적으로, 선택된 정상 작동 노즐은 제1 및 제2 잉크 액적을 임의의 순서로 분사한다.Optionally, the selected normally operated nozzle ejects the first and second ink droplets in any order.
선택적으로, 각 노즐은 프린트헤드의 횡방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에서 잉크 액적을 분사하도록 구성될 수 있다.Optionally, each nozzle may be configured to eject ink droplets at a plurality of predetermined different dot positions along the transverse axis of the printhead.
선택적으로, 본 발명의 방법은:Optionally, the method of the present invention is:
고정식 프린트헤드를 횡방향으로 통과하도록 인쇄 매체를 1개 라인 통과 시간마다 한 라인 만큼 전진시키는 단계;Advancing the print media one line per line pass time to pass through the stationary printhead in a transverse direction;
선택된 정상 작동 노즐로부터 불능 노즐과 관련된 기본 도트 위치에 제1 잉크 액적을 분사하는 단계; 및Ejecting a first ink droplet from a selected normally operated nozzle to a basic dot position associated with the disabled nozzle; And
선택된 정상 작동 노즐로부터 자신의 기본 도트 위치에 제2 잉크 액적을 분사하는 단계를 더 포함하고,Spraying a second ink droplet at its default dot position from the selected normal operating nozzle,
선택된 정상 작동 노즐은 1개 라인 초과 다섯 라인 미만의 통과 시간의 주기 내에 제1 및 제2 잉크 액적을 분사한다.The selected normal working nozzle ejects the first and second ink droplets within a period of pass time over one line and less than five lines.
선택적으로, 불능 노즐은 불능 노즐과 대응하는 하나 이상의 액추에이터의 전기 저항을 검출하여 확인된다.Optionally, the disabled nozzle is identified by detecting the electrical resistance of the one or more actuators corresponding to the disabled nozzle.
제10 양태에서, 페이지폭에 걸쳐서 복수의 프린트헤드 집적회로들을 서로 말단끼리 연결하여 구성된 고정식 페이지폭 프린트헤드의 노즐 밀도를 초과하는 도트 밀도로 인쇄하는 방법이 제공되고, 프린트헤드는 프린트헤드의 종방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 노즐 열을 구비하고, 상기 방법은:In a tenth aspect, a method is provided for printing at a dot density that exceeds the nozzle density of a fixed pagewidth printhead configured by connecting a plurality of printhead integrated circuits across one another across the pagewidth, the printhead being a type of printhead. And at least one row of nozzles extending in the direction, the method comprising:
고정식 프린트헤드를 횡방향으로 통과하도록 1개 라인 통과 시간마다 1개라인만큼 인쇄 매체를 전진시키는 단계;Advancing the print media by one line every one line passing time to cross the fixed printhead in a transverse direction;
연속적인 인쇄 라인들이 생성되도록 노즐 열에서 미리 결정된 노즐들로부터 잉크 액적들을 분사하는 단계를 포함하고,Spraying ink droplets from predetermined nozzles in a nozzle row such that continuous print lines are produced,
미리 결정된 노즐들의 적어도 몇 개는, 각 인쇄 라인의 인쇄된 도트 밀도가 노즐 밀도보다 커지도록, 각각 종방향 축을 따라서 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 1개 라인 통과 시간 동안에 잉크 액적을 분사한다. At least some of the predetermined nozzles spray ink droplets for one line passing time at a plurality of predetermined different dot positions along the longitudinal axis, respectively, such that the printed dot density of each printed line is greater than the nozzle density. .
제11 양태에서, 잉크젯 프린트헤드가 제공되고, 잉크젯 프린트헤드는:In an eleventh aspect, an inkjet printhead is provided, the inkjet printhead:
구동회로 층을 포함하는 기판;A substrate comprising a drive circuit layer;
기판의 상부 표면에 배치되고, 프린트헤드를 따라서 종방향으로 연장된 하나 이상의 노즐 열들로 배열되고, 각각이 상부 표면에 한정된 바닥을 구비한 노즐 챔버, 바닥으로부터 이격된 덮개, 및 덮개에 한정된 노즐 구멍으로부터 잉크를 분사하는 액추에이터를 포함하는 복수의 노즐 조립체들;A nozzle chamber disposed on the top surface of the substrate and arranged in one or more nozzle rows extending longitudinally along the printhead, each having a bottom defined on the top surface, a cover spaced from the bottom, and a nozzle hole defined on the cover A plurality of nozzle assemblies comprising an actuator for ejecting ink from the nozzle;
프린트헤드를 가로질러 연장되고, 적어도 부분적으로 덮개들을 한정하는 노즐 판; 및A nozzle plate extending across the printhead and at least partially defining the lids; And
노즐 열들과 평행하게 프린트헤드를 따라 종방향으로 연장되고, 노즐 판에 배치된 적어도 하나의 전도성 트랙을 포함하고,At least one conductive track extending longitudinally along the printhead parallel to the nozzle rows and disposed on the nozzle plate,
전도성 트랙은 구동회로 층과 전도성 트랙 사이에 연장된 복수의 전도성 기둥들에 통해 구동회로 층 내에 있는 공통 기준 평면에 연결된다.The conductive track is connected to a common reference plane in the drive circuit layer through a plurality of conductive pillars extending between the drive circuit layer and the conductive track.
선택적으로, 공통 기준 평면은 접지 평면 또는 전원 평면을 한정한다.Optionally, the common reference plane defines a ground plane or a power plane.
선택적으로, 프린트헤드는 적어도 하나의 제1 전도성 트랙을 포함하고, 제1 전도성 트랙은 제1 전도성 트랙과 인접한 적어도 하나의 노즐 열에 있는 복수의 액추에이터들에 직접 연결된다.Optionally, the printhead comprises at least one first conductive track, the first conductive track being directly connected to a plurality of actuators in at least one nozzle row adjacent to the first conductive track.
선택적으로, 프린트헤드는 적어도 하나의 제2 전도성 트랙을 더 포함하고, 제2 전도성 트랙은 어떤 액추에이터들과도 직접 연결되지 않는다.Optionally, the printhead further comprises at least one second conductive track, wherein the second conductive track is not directly connected with any actuators.
선택적으로, 제1 전도성 트랙은 노즐 열에 있는 각 액추에이터를 위한 공통 기준 평면을 제공하도록 프린트헤드를 따라서 연속적으로 연장된다. Optionally, the first conductive track extends continuously along the printhead to provide a common reference plane for each actuator in the nozzle row.
선택적으로, 제1 전도성 트랙은 노즐 열에 있는 일군의 액추에이터들을 위한 공통 기준 평면을 제공하도록 프린트헤드를 따라서 불연속적으로 연장된다.Optionally, the first conductive track extends discontinuously along the printhead to provide a common reference plane for the group of actuators in the nozzle row.
선택적으로, 제1 전도성 트랙은 노즐 열들의 각 쌍의 노즐 열들 사이에 위치되고, 제1 전도성 트랙은 그 쌍의 두 노즐 열들에 있는 복수의 액추에이터들을 위한 공통 기준 평면을 제공한다.Optionally, a first conductive track is located between the nozzle rows of each pair of nozzle rows, and the first conductive track provides a common reference plane for the plurality of actuators in the two nozzle rows of the pair.
선택적으로, 각 액추에이터는 제1 전도성 트랙에 직접 연결되는 제1 단자 및 구동회로 층 내에 있는 구동 트랜지스터에 연결되는 제2 단자를 구비한다.Optionally, each actuator has a first terminal connected directly to the first conductive track and a second terminal connected to a drive transistor in the drive circuit layer.
선택적으로, 각 덮개는 적어도 하나의 액추에이터를 포함하고, 각 액추에이터의 제1 단자는 제1 전도성 트랙에 대해 노즐 판을 횡방향으로 가로질러 연장되는 횡방향 커넥터들을 통해 제1 전도성 트랙에 연결된다.Optionally, each cover comprises at least one actuator, the first terminal of each actuator being connected to the first conductive track via transverse connectors extending transversely across the nozzle plate with respect to the first conductive track.
선택적으로, 제2 단자는 구동회로 층과 제2 단자 사이에 연장된 액추에이터 기둥을 통해서 구동 트랜지스터에 연결된다.Optionally, the second terminal is connected to the drive transistor through an actuator column extending between the drive circuit layer and the second terminal.
선택적으로, 액추에이터 기둥들은 제1 전도성 트랙의 평면과 수직이다.Optionally, the actuator pillars are perpendicular to the plane of the first conductive track.
선택적으로, 각 덮개는 각 열 벤드 액추에이터를 포함하는 적어도 하나의 가동 패들을 포함하고, 패들은 노즐 구멍에서 잉크가 분사되도록 각 노즐 챔버의 바닥을 향하여 이동 가능하고, 열 벤드 액추에이터는:Optionally, each cover comprises at least one movable paddle comprising each thermal bend actuator, the paddle being movable towards the bottom of each nozzle chamber such that ink is ejected from the nozzle holes, the thermal bend actuator being:
제1 및 제2 단자를 구비한 상부 열탄성 빔; 및An upper thermoelastic beam having first and second terminals; And
전류가 열탄성 빔을 통해 흐를 때, 열탄성 빔이 수동 빔에 대해 팽창하여 각 패들이 노즐 챔버의 바닥을 향하여 구부러지도록, 열탄성 빔에 용착되는 하부 수동 빔을 포함한다.When the current flows through the thermoelastic beam, the thermoelastic beam includes a lower passive beam that is deposited on the thermoelastic beam such that it expands relative to the passive beam and each paddle bends towards the bottom of the nozzle chamber.
선택적으로, 열탄성 빔은 전도성 트랙과 동일 평면에 놓인다.Optionally, the thermoelastic beam lies coplanar with the conductive track.
선택적으로, 열탄성 빔과 전도성 트랙은 동일한 재료로 구성된다.Optionally, the thermoelastic beam and the conductive track are made of the same material.
선택적으로, 노즐 판은 세라믹 재료로 구성된다.Optionally, the nozzle plate is made of ceramic material.
선택적으로, 구동회로 층은 각 액추에이터를 위한 구동 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함하고, 각 구동 FET는 논리 분사 신호를 수신하는 게이트, 전원 평면과 전기적으로 연결되는 소스, 및 접지 평면과 전기적으로 연결되는 드레인을 포함하고, 구동 FET는:Optionally, the drive circuit layer includes drive field effect transistors (FETs) for each actuator, each drive FET having a gate for receiving logic injection signals, a source electrically connected to the power plane, and an electrically connected ground plane. The drain being driven, the drive FET being:
액추에이터가 드레인과 접지 평면 사이에 연결되는 pFET; 또는A pFET with an actuator connected between the drain and the ground plane; or
액추에이터가 전원 평면과 소스 사이에 연결되는 nFET 중 하나이다.The actuator is one of the nFETs connected between the power plane and the source.
선택적으로, 구동 FET는 pFET이고, 제1 전도성 트랙은 접지 평면을 제공하며, 또한 액추에이터의 제1 단자는 제1 전도성 트랙에 연결되고 액추에이터의 제2 단자는 pFET의 드레인에 연결된다.Optionally, the drive FET is a pFET, the first conductive track provides a ground plane, and the first terminal of the actuator is connected to the first conductive track and the second terminal of the actuator is connected to the drain of the pFET.
선택적으로, 제2 전도성 트랙은 전원 평면을 제공하며 pFET의 소스에 연결된다.Optionally, the second conductive track provides a power plane and is connected to the source of the pFET.
선택적으로, 구동 FET는 nFET이고, 제1 전도성 트랙은 전원 평면을 제공하며, 또한 액추에이터의 제1 단자는 제1 전도성 트랙에 연결되고 액추에이터의 제2 단자는 nFET의 소스에 연결된다.Optionally, the drive FET is an nFET, the first conductive track provides a power plane, and the first terminal of the actuator is connected to the first conductive track and the second terminal of the actuator is connected to the source of the nFET.
선택적으로, 제2 전도성 트랙은 접지 평면을 제공하며 nFET의 드레인에 연결된다.Optionally, the second conductive track provides a ground plane and is connected to the drain of the nFET.
제12 양태에서, 잉크젯 프린트헤드를 위한 프린트헤드 집적회로(IC)가 제공되고, 프린트헤드 집적회로는:In a twelfth aspect, a printhead integrated circuit (IC) for an inkjet printhead is provided, the printhead integrated circuit:
구동회로 층을 포함하는 기판;A substrate comprising a drive circuit layer;
기판의 상부 표면에 배치되고, 프린트헤드 IC를 따라서 종방향으로 연장된하나 이상의 노즐 열들로 배열되고, 각각이 상부 표면에 한정된 바닥을 구비한 노즐 챔버, 바닥으로부터 이격된 덮개, 및 덮개에 한정된 노즐 구멍으로부터 잉크를 분사하는 액추에이터를 포함하는 복수의 노즐 조립체들;A nozzle chamber disposed on the top surface of the substrate and arranged in one or more nozzle rows extending longitudinally along the printhead IC, each having a bottom defined on the top surface, a lid spaced from the bottom, and a nozzle defined on the lid A plurality of nozzle assemblies comprising an actuator for ejecting ink from the aperture;
프린트헤드 IC를 가로질러 연장되고, 적어도 부분적으로 덮개들을 한정하는 노즐 판; 및A nozzle plate extending across the printhead IC and at least partially defining the covers; And
노즐 열들과 평행하게 프린트헤드를 따라 종방향으로 연장되고, 노즐 판에 용착된 적어도 하나의 전도성 트랙을 포함하고,At least one conductive track extending longitudinally along the printhead parallel to the nozzle rows and deposited on the nozzle plate,
전도성 트랙은 구동회로 층과 전도성 트랙 사이에 연장된 복수의 전도성 기둥들에 통해 구동회로 층 내에 있는 공통 기준 평면에 연결된다.The conductive track is connected to a common reference plane in the drive circuit layer through a plurality of conductive pillars extending between the drive circuit layer and the conductive track.
선택적으로, 공통 기준 평면은 접지 평면 또는 전원 평면을 한정한다.Optionally, the common reference plane defines a ground plane or a power plane.
선택적으로, 전도성 트랙은 노즐 판의 상부 또는 하부에 배치된다.Optionally, the conductive track is disposed above or below the nozzle plate.
본 발명의 선택적인 실시예들이 이제 첨부된 도면들을 예로 들어서만 기술될 것이다.
도 1은 노즐 챔버 측벽들이 형성되는 단계들의 제1 공정 이후에 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도이고;
도 2는 도 4에 도시한 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도이고;
도 3은 노즐 챔버가 폴리이미드로 채워지는 단계들의 제2 공정 이후에 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 측 단면도이고;
도 4는 도 3에 도시된 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도이고;
도 5는 연결 기둥들이 챔버의 덮개까지 형성되는 단계들의 제3 공정 이후에 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 측 단면도이고;
도 6은 도 5에 도시된 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도이고;
도 7은 전도성 금속 판들이 형성되는 단계들의 제4 공정 이후에 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 측 단면도이고;
도 8은 도 7에 도시된 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도이고;
도 9는 열 벤드 액추에이터의 능동 빔을 형성하는 단계들의 제5 공정 이후에 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 측 단면도이고;
도 10은 도 9에 도시된 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도이고;
도 11은 열 벤드 액추에이터를 포함하는 이동 덮개부를 형성하는 단계들의 제6 공정 이후에 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 측 단면도이고;
도 12는 도 11에 도시된 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도이고;
도 13은 소수성 중합체 층이 증착되고 감광 패턴이 형성되는 단계들의 제7 공정 이후에 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 측 단면도이고;
도 14는 도 13에 도시된 부분적으로 제작된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도이고;
도 15는 완전히 형성된 잉크젯 노즐 조립체의 측 단면도이고;
도 16은 도 15에 도시된 잉크젯 노즐 조립체의 절개 사시도이고;
도 17은 서로 마주한 가동 덮개 패들들과 가동 노즐 구멍을 구비한 잉크젯 노즐의 평면도이고;
도 18은 고정식 노즐 구멍에 대하여 이동될 수 있는 서로 마주한 덮개 패들들을 구비한 잉크젯 노즐의 평면도이고;
도 19는 도 17에 도시된 잉크젯 노즐의 2개의 액추에이터들을 개별적으로 제어하기 위한 회로 개략도이고;
도 20은 4개의 가동 덮개 패들들을 구비한 잉크젯 노즐들을 포함하는 프린트헤드의 일부의 평면도이고;
도 21은 도 20에 도시된 잉크젯 노즐들 중 하나의 이차원 인쇄 가능 구역을 도시하고;
도 22는 인쇄된 도트 밀도가 프린트헤드의 노즐 밀도보다 크도록 구성된 잉크젯 프린트헤드의 일부의 측면도이고;
도 23은 불능 노즐 보상을 위해 구성된 잉크젯 프린트헤드의 일부의 측면도이고;
도 24는 5개의 프린트헤드 집적회로들(IC)을 접속시켜 구성한 잉크젯 프린트헤드의 평면도이고;
도 25는 개별적인 프린트헤드 IC의 평면도이고;
도 26은 도 25에 도시된 프린트헤드 IC의 말단 영역의 사시도이고;
도 27은 도 25에 도시된 바와 같은 한 쌍의 프린트헤드 IC들 사이의 연결 영역을 도시한 사시도이고;
도 28은 연결 영역에 인쇄할 수 있도록 구성한 노즐들을 포함하는 한 쌍의 프린트헤드 IC의 연결 영역을 도시한 사시도이고;
도 29는 인쇄 가능 영역이 해당 노즐 열보다 더 긴 프린트헤드 IC의 측면도이고;
도 30은 말단 노즐들이 각각의 연결 영역으로 인쇄할 수 있도록 구성된 프린트헤드 IC의 측면도이고;
도 31은 노즐 판에 배치된 전도성 트랙들을 구비한 프린트헤드 IC의 일부의 평면도이고;
도 32는 구동 pFET에 연결된 액추에이터의 회로 개략도.
도 33은 구동 nFET에 연결된 액추에이터의 회로 개략도.
도 34는 노즐 판에 배치된 전도성 트랙들을 구비한 다른 형태의 프린트헤드 IC의 일부의 평면도이다.Alternative embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings as an example.
1 is a side cross-sectional view of an inkjet nozzle assembly partially fabricated after the first process of steps in which nozzle chamber sidewalls are formed;
FIG. 2 is a perspective view of the partially fabricated inkjet nozzle assembly shown in FIG. 4; FIG.
3 is a side sectional view of an inkjet nozzle assembly partially fabricated after the second process of steps in which the nozzle chamber is filled with polyimide;
4 is a perspective view of the partially fabricated inkjet nozzle assembly shown in FIG. 3;
5 is a side sectional view of an inkjet nozzle assembly partially fabricated after the third process of the steps in which the connecting pillars are formed up to the lid of the chamber;
FIG. 6 is a perspective view of the partially fabricated inkjet nozzle assembly shown in FIG. 5;
7 is a side sectional view of an inkjet nozzle assembly partially fabricated after the fourth process of the steps of forming conductive metal plates;
FIG. 8 is a perspective view of the partially fabricated inkjet nozzle assembly shown in FIG. 7; FIG.
9 is a side cross-sectional view of an inkjet nozzle assembly partially fabricated after the fifth process of forming the active beam of the heat bend actuator;
FIG. 10 is a perspective view of the partially fabricated inkjet nozzle assembly shown in FIG. 9;
FIG. 11 is a side cross-sectional view of an inkjet nozzle assembly partially fabricated after the sixth process of forming the moving lid portion including the heat bend actuator; FIG.
12 is a perspective view of the partially fabricated inkjet nozzle assembly shown in FIG. 11;
FIG. 13 is a side cross-sectional view of an inkjet nozzle assembly partially fabricated after the seventh process of steps in which a hydrophobic polymer layer is deposited and a photosensitive pattern is formed;
FIG. 14 is a perspective view of the partially fabricated inkjet nozzle assembly shown in FIG. 13;
15 is a side cross-sectional view of a fully formed inkjet nozzle assembly;
FIG. 16 is a cutaway perspective view of the inkjet nozzle assembly shown in FIG. 15; FIG.
17 is a plan view of an inkjet nozzle having movable cover paddles and movable nozzle holes facing each other;
18 is a top view of an inkjet nozzle with facing paddles facing each other that can be moved relative to a stationary nozzle hole;
FIG. 19 is a circuit schematic for individually controlling two actuators of the inkjet nozzle shown in FIG. 17; FIG.
20 is a plan view of a portion of a printhead including inkjet nozzles with four movable cover paddles;
FIG. 21 shows a two-dimensional printable area of one of the inkjet nozzles shown in FIG. 20;
22 is a side view of a portion of an inkjet printhead configured such that the printed dot density is greater than the nozzle density of the printhead;
23 is a side view of a portion of an inkjet printhead configured for invalid nozzle compensation;
24 is a plan view of an inkjet printhead constructed by connecting five printhead integrated circuits (IC);
25 is a top view of an individual printhead IC;
FIG. 26 is a perspective view of the distal region of the printhead IC shown in FIG. 25;
FIG. 27 is a perspective view showing a connection area between a pair of printhead ICs as shown in FIG. 25;
28 is a perspective view showing a connection area of a pair of printhead ICs including nozzles configured to be able to print on the connection area;
29 is a side view of a printhead IC with a printable area longer than its corresponding row of nozzles;
30 is a side view of a printhead IC configured to allow end nozzles to print to each connection area;
31 is a top view of a portion of a printhead IC having conductive tracks disposed on the nozzle plate;
32 is a circuit schematic of an actuator connected to a drive pFET.
33 is a circuit schematic of an actuator connected to a drive nFET.
34 is a top view of a portion of another form of printhead IC with conductive tracks disposed on the nozzle plate.
가동 덮개 패들을 포함하는 Including operation cover paddle 잉크젯Inkjet 노즐 조립체의 제작 공정 Fabrication Process of Nozzle Assembly
완벽을 기하기 위해 그리고 배경을 통해, 열 벤드 액추에이터(thermal bend actuator)를 구비한 가동 덮개 패들을 포함하는 잉크젯 노즐 조립체(또는 "노즐")를 제작하는 공정이 이제 기술될 것이다. 도 15 및 16에 도시된 완전한 잉크젯 노즐 조립체(100)는 열 벤드 액추에이터를 이용하고, 여기서 노즐 챔버 덮개의 가동 패들(4)은 기판(1)을 향하여 구부러져 잉크를 배출한다. 이 제작 공정은 본 출원인의 이전 미국특허공보 US 2008/0309728 및 US 2008/0225077에 기술되어 있으며, 그 내용들이 여기에 참조로서 포함된다. 그러나, 해당 제작 공정들은 여기에 기술된 잉크젯 노즐 조립체들, 실제로는 프린트헤드들 및 프린트헤드 집적회로(IC)들 중에서 어느 것을 제작하는데도 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.For completeness and through the background, a process of making an inkjet nozzle assembly (or “nozzle”) comprising a movable cover paddle with a thermal bend actuator will now be described. The complete
MEMS 제작의 출발점은 표면 비활성화 처리를 한 실리콘 웨이퍼의 상부 층(들)에 배치한 CMOS 구동회로를 구비한 표준 CMOS 웨이퍼이다. MEMS 제작 공정의 마지막 단계에서, 이 웨이퍼는 개별적인 프린트헤드 집적회로(IC)들로 분리되며 이때 각 IC는 하나의 CMOS 구동회로 층 및 복수의 노즐 조립체들을 포함한다. The starting point for MEMS fabrication is a standard CMOS wafer with CMOS drive circuitry disposed on the top layer (s) of the silicon wafer subjected to surface deactivation. At the end of the MEMS fabrication process, the wafer is separated into individual printhead integrated circuits (ICs), each IC comprising one CMOS driver circuit layer and a plurality of nozzle assemblies.
도 1 및 2에 도시된 단계들의 공정에서, 먼저 기판(1)의 상부 표면 상에 8 미크론의 이산화규소 층이 증착된다. 이산화규소의 깊이는 잉크젯 노즐의 노즐 챔버(5)의 깊이를 한정한다. 이산화규소(SiO2) 층을 증착한 후에, 벽들(4)을 한정하기 위해 이산화규소 층이 식각되는데, 이 벽들은 도 2에서 아주 명확하게 도시된 노즐 챔버(5)의 측벽들을 형성하게 될 것이다.In the process of the steps shown in FIGS. 1 and 2, an 8 micron silicon dioxide layer is first deposited on the upper surface of the substrate 1. The depth of silicon dioxide defines the depth of the
이후에, 도 3 및 4에 도시된 것처럼, 노즐 챔버(5)에는 포토레지스트(photoresist) 또는 폴리이미드(6)가 채워지고, 이는 다음 증착 단계들을 위해서 희생 지지 층으로서 역할을 한다. 폴리이미드(6)는 표준 기술들을 사용해서 웨이퍼 상에 고착되고, 자외선 경화 및/또는 가열 경화된 후에, 화학적 기계적 평탄화(CMP) 공정에 의해서 이산화규소 벽(4)의 상부 표면과 같은 높이가 된다.3 and 4, the
도 5 및 6에서, 노즐 챔버(5)의 덮개(7)가 형성되어 있을 뿐만 아니라 높은 전도성 액추에이터 기둥들(8)이 전극들(2)을 향해 아래로 연장된다. 먼저, 1.7 미크론의 이산화규소 층이 폴리이미드(6)와 벽(4) 상에 증착된다. 이 이산화규소 층은 노즐 챔버(5)의 덮개(7)를 한정한다. 그 다음, 벽(4)에 형성된 표준 이방성 DRIE 공정을 이용해서 전극들(2)을 향하여 아래로 한 쌍의 비아(via)가 형성된다. 이런 식각 공정은 각각의 비아들을 통해서 한 쌍의 전극들을 노출시킨다. 이어서, 다음으로, 무전해 도금 방식을 이용해서 구리와 같은 전도성이 높은 금속으로 비아들을 채운다. 이렇게 증착된 구리 기둥들(8)은 CMP 공정을 거쳐서 이산화규소 덮개(7)와 같은 높이가 되어 평탄한 구조를 제공한다. 무전해 구리 도금 방식에 의해 형성된 구리 액추에이터 기둥들(8)은 각 전극들(2)과 만나서 덮개(7)까지 이어지는 선형 전도성 경로를 제공함을 알 수 있다.In FIGS. 5 and 6, not only the
도 7 및 8에서, 금속 패드들(9)은 0.3 미크론의 알루미늄 층을 증착 및 식각시켜 형성된다. 어떠한 높은 전도성 금속(예를 들면, 알루미늄, 티타늄 등)도 사용될 수 있으나, 노즐 조립체의 전체적인 평탄도를 너무 심하게 훼손시키지 않도록 약 0.5 미크론 이하의 두께로 증착되어야 한다. 금속 패드들(9)은 액추에이터 기둥들(8) 위에 그리고 덮개(7) 상에서 열탄성 능동 빔의 미리 결정된 '만곡 영역'에 위치되도록, 식각 공정에 의해서 정의된다. 물론 금속 패드들(9)이 아주 필수적인 것은 아니므로 도 7 및 8에 도시된 단계들의 공정은 제작 공정에서 생략될 수 있음을 알 수 있을 것이다.In FIGS. 7 and 8,
도 9 및 10에서, 열탄성 능동 빔(10)은 이산화규소 덮개(7) 위에 형성된다. 이산화규소 덮개(7)의 일부는 능동 빔(10)에 용착되어, 능동 빔(10)과 수동 빔(16)에 의해 한정된 기계식 열 벤드 액추에이터의 하부 수동 빔(16)으로서의 기능을 한다. 이 열탄성 능동 빔 (10)은 질화 티타늄, 질화 티타늄 알루미늄 및 알루미늄 합금 들과 같은 임의의 적당한 열탄성 재료로 구성될 수 있다. 그 내용들이 여기에 참조로서 포함되고, 본 출원인이 2002년 12월 4일에 출원한 이전의 미국특허출원 제11/607,976호에 기술된 것처럼, 바나듐-알루미늄 합금은 높은 열팽창 계수, 저밀도 및 높은 영률(Young's Modulus) 등의 유리한 물성이 조합되어 있기 때문에, 바람직한 재료이다.9 and 10, a thermoelastic
상기 능동 빔(10)을 형성하기 위해서, 먼저 표준 PECVD 공정을 통해 1.5 미크론의 능동 빔 재료의 층을 증착한다. 그 후에 빔 재료는 열탄성 능동 빔 (10)을 정의하도록 표준 금속 식각 공정을 이용하여 식각된다. 금속 식각 공정이 완료된 후에, 도 9 및 10에 도시된 것처럼, 능동 빔(10)은 부분적인 노즐 구멍(11)과 구부러진 빔 요소(12)를 포함하고, 구부러진 빔 요소의 각 단부는 액추에이터 기둥들(8)을 통해 전원 및 접지 전극(2)에 전기적으로 연결된다. 평평한 빔 요소(12)는 제1(전원) 액추에이터 기둥의 상부로부터 연장되고 대략 180도로 구부러져서 제2(접지) 액추에이터 기둥의 상부로 되돌아온다.To form the
계속해서 도 9 및 10을 참조하면, 금속 패드들(9)은 잠재적으로 저항이 높은 영역들에서 전류가 잘 흐르도록 위치된다. 하나의 금속 패드(9)는 빔 요소(12)의 만곡 영역에 위치되어, 능동 빔(10) 및 수동 빔(16) 사이에 끼어 있게 된다. 다른 금속 패드들(9)은 액추에이터 기둥들(8)의 상부와 빔 요소(12)의 말단들 사이에 위치된다.With continued reference to FIGS. 9 and 10, the
도 11 및 12를 참조하면, 이후에 이산화규소 덮개(7)가 식각되어 덮개에 노즐 구멍(13) 및 가동 캔틸레버 패들(14)이 완전히 정의된다. 패들(14)은 열탄성 능동 빔(10) 및 하부의 수동 빔(16)으로 구성된 열 벤드 액추에이터(15)를 포함한다. 작동 중에 노즐 구멍이 액추에이터를 통해 이동되도록, 노즐 구멍(13)은 덮개의 패들(14)에 정의된다. 여기에 참조로서 포함된 본 출원인의 미국특허출원 제11/607,976호에 기술되어 있는 바와 같이, 노즐 구멍(13)이 패들(14)에 대하여 고정되어 있는 구성들도 똑같이 가능하다.11 and 12, the
가동 패들(14) 주변의 주변 간격 또는 틈새(17)는 덮개의 고정부(18)에서 패들을 분리시킨다. 이 틈새(17)는 액추에이터(15)의 작동에 따라 가동 패들(14)이 노즐 챔버(5) 안으로 기판(1)을 향하여 구부러지도록 한다.Peripheral spacing or
도 13 및 14를 참조하면, 이후에 중합체 층(19)이 전체 노즐 조립체 위로 증착되고 식각되어 노즐 구멍(13)을 재정의한다. 중합체 층(19)은, 그 내용들이 여기에 참조로서 포함된 미국특허공보 US 2008/0225077호에 기술되어 있는 바와 같이, 노즐 구멍(13)을 식각시키기 전에 얇고 제거 가능한 금속 층(미도시)으로 보호될 수 있다.13 and 14, a
중합체 층(19)은 여러 기능을 수행한다. 첫째, 중합체 층은 주변 틈새(17)를 채워서 패들(14)과 덮개(7)의 고정부(18) 사이에 기계적인 밀봉을 제공한다. 중합체가 충분히 낮은 영률을 갖는다면, 액추에이터는 여전히 기판(1)을 향하여 휘어질 수 있고, 아울러 작동 중에 틈새(17)를 통해 잉크가 새어 나가는 것을 방지할 수 있다. 둘째, 중합체는, 상대적으로 친수성을 갖는 노즐 챔버들에서 잉크가 밖으로 흘러 나와서 프린트헤드의 잉크 분사면(21)에 묻는 경향을 최소화하는, 높은 소수성을 갖는다. 셋째, 중합체는 프린트헤드의 유지를 용이하게 하는 보호층의 기능을 한다.
중합체 층(19)은, 그 내용들이 여기에 참조로서 포함된 미국특허출원 제12/508,564호에 기술되어 있는 바와 같이, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane: PDMS) 또는 폴리실세스퀴옥산(polysilsesquioxane)류의 중합체와 같은 실록산 중합체로 구성될 수 있다. 폴리실세스퀴옥산은 전형적으로 실험식 (RSiO1 .5)n을 갖고, 여기서 R은 수소 또는 유기 기이며 n은 중합체 사슬의 길이를 나타내는 정수이다. 유기 기는 C1 -12 알킬(예를 들면, 메틸), C1 -10 아릴(예를 들면, 페닐) 또는 C1 -16 아릴알킬(예를 들면, 벤질)일 수 있다. 중합체 사슬은 본 기술 분야에서 공지된 어떤 길이도 될 수 있다(예를 들면, n은 2에서 10,000까지, 10에서 5,000까지 또는 50에서 1,000까지 이다). 적당한 폴리실세스퀴옥산의 구체적인 예가 폴리(메틸실세스퀴옥산) 및 폴리(페닐실세스퀴옥산)이다.The
최종 제작 단계들에 이르면, 도 15 및 16에 도시한 바와 같이, 잉크 공급 통로(20)는 기판(1)의 배면에서 노즐 챔버(5)까지 관통하도록 식각된다. 도 15 및 16에서 잉크 공급 통로(20)가 노즐 구멍(13)과 정렬된 것으로 도시되어 있지만, 잉크 공급 통로는 물론 노즐 구멍에서 어긋나서 위치될 수도 있다.15, 16, the
잉크 공급 통로를 위한 식각시킨 후에, 노즐 챔버(5)를 채우고 있는 폴리이미드(6)는 예를 들면, 산소 플라즈마를 사용하여 애싱(ashing) 공정(전면 애싱 또는 배면 애싱)을 통해 제거되고, 따라서 노즐 조립체(100)가 제공된다.
After etching for the ink supply passage, the polyimide 6 filling the
한 쌍의 서로 마주한 가동 덮개 A pair of operation cover facing each other 패들들을Paddles 구비한 Equipped 잉크젯Inkjet 노즐 조립체 Nozzle assembly
도 12에서 잘 알 수 있듯이, 앞서 본 출원인이 설명한 잉크젯 노즐 조립체들은 노즐 구멍(13)을 통해서 잉크를 분사하기 위해 하나의 가동 패들(14)을 포함한다.As can be seen in FIG. 12, the inkjet nozzle assemblies described previously by the applicant include one movable paddle 14 for ejecting ink through the
도 17을 참조하면, 서로 마주한 한 쌍의 덮개 패들(14A 및 14B)을 포함하는 잉크젯 노즐 조립체(200)의 평면도가 개략적으로 도시된다. 상부 중합체 층은 명확성을 위해 평면도로 도시되고 여기서 설명한 모든 잉크젯 노즐들에서 생략되어 있다. 또한, 설명의 편의상, 여기에 기술된 모든 잉크젯 노즐 조립체들에 공통된 특징들에는 동일한 참조 부호가 부여된다.Referring to FIG. 17, there is schematically shown a top view of an
각각의 패들(14A 및 14B)은 상술한 잉크젯 노즐(100)과 동일한 방식으로, 상부 열탄성 빔 및 하부 수동 빔에 의해 한정되는 각각의 열 벤드 액추에이터(15A 및 15B)를 구비한다. 또한, 각각의 열 벤드 액추에이터(그리고 따라서 각각의 패들)는 기판(1)의 CMOS 구동회로 층에 있는 각각의 구동회로를 통해서 독립적으로 제어된다. 이는 제1 액추에이터(15A)(그리고 따라서 제1패들(14A))가 제2 액추에이터(15B)(그리고 따라서 제2패들(14B))와 독립적으로 제어되도록 한다.Each
도 17은 서로 마주보는 패들들(14A 및 14B)을 구비한 노즐 조립체(200)를도시하고, 여기서 각 패들은 노즐 구멍(13)의 일부를 한정한다. 따라서, 노즐 구멍(13)은 작동 중에 패들들을 통해 이동될 것이다.FIG. 17 shows
도 18은 서로 마주보는 패들들(14A 및 14B)을 구비한 다른 형태의 노즐 조립체(210)를 도시하고, 여기서 각 패들은 노즐 구멍(13)에 대하여 이동될 수 있다. 즉, 노즐 구멍(13)은 덮개(7)의 고정부에 정의된다. 물론, 도 17 및 18에 도시한 바와 같이, 두 노즐 조립체(200 및 210)는 모두 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 잘 알 수 있을 것이다.18 shows another type of nozzle assembly 210 with
도 19는 노즐 조립체(200)의 각 액추에이터(15A 및 15B)에 공급되는 전력의 상대적인 양을 제어하기 위한 간단한 회로도를 도시한다. 액추에이터(15A)는 전체 전력을 수용하는 반면 액추에이터(15B)에 공급되는 전력의 양은 전위차계(202)를 이용해서 가변된다.FIG. 19 shows a simplified circuit diagram for controlling the relative amount of power supplied to each
일 군의 여러 전위차계 저항 값을 이용한 실험 측정 결과, 액추에이터(15B)에 공급되는 전력의 양을 감소시키는 것에 의해 서로 다른 최대 패들 속도를 얻을 수 있다는 것이 입증되었다. 예를 들면, 동일한 양의 전력을 통해 최대 패들 속도들은 서로 거의 같다. 그러나, 전위차계의 저항 값이 증가되면, 패들(14B)의 최대 패들 속도는 패들(14A)에 비해 현저하게 감소된다. 예를 들면, 패들(14B)의 최대 패들 속도는 패들(14A)의 최대 패들 속도의 75% 미만, 50% 미만, 또는 25% 미만으로 감소될 수 있다.Experimental measurements using several groups of potentiometer resistance values have demonstrated that different maximum paddle speeds can be obtained by reducing the amount of power supplied to the
이러한 최대 패들 속도들 간의 차이는 결국 액적의 방향성에 아주 현저한 영향을 미친다. 따라서, 각 액추에이터(15A 및 15B)에 공급되는 전력의 상대적인 양들을 제어함으로써, 노즐 구멍(13)에서 분사되는 액적의 방향이 제어될 수 있다. 실험적으로, 액적 방향은 인쇄 페이지 상에서 약 4 도트 피치(dot pitch)까지 기울어질 수 있다. 따라서, -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, 및 +4의 도트 피치(또한 그들 사이의 모든 비정수 도트 위치)는 하나의 노즐에서 얻을 수 있고, 여기서 '0'은 잉크 분사 표면과 수직 방향으로 액적이 분사되는 것으로부터 기인한 기본 도트 위치로 정의된다. 이러한 결과는, 이하에서 더욱 상세히 논의되는 것처럼, 페이지폭 잉크젯 프린트헤드의 구성에 중요한 영향을 미친다.The difference between these maximum paddle velocities eventually has a significant effect on the direction of the droplets. Thus, by controlling the relative amounts of power supplied to each of the
물론, 실험적인 목적 때문에, 전위차계(202)의 이용은 전력 매개변수의 범위를 쉽게 알아 낼 수 있게 한다. 그러나, 경사진 액적 분사는, 각 액추에이터에 공급되는 전력을 제어하는 것의 대안으로 또는 이에 대하여 작동 타이밍 제어에 의해서도 달성될 수 있다. 예를 들면, 액추에이터(15B)가 자신의 작동 신호를 받기 전 또는 후에 액추에이터(15A)는 자신의 작동 신호를 받을 수 있고, 그 결과 비대칭적인 패들의 이동 및 경사진 액정 분사가 이루어진다.Of course, for experimental purposes, the use of
또한, 각 액추에이터에 공급되는 전력은 구동 신호의 펄스 폭을 다르게 하여 제어될 수 있다. 실제로, 이렇게 각 액추에이터에 공급되는 전력을 변화시키는 방법은, 특히 액적 방향을 '신속하게' 변화시키는 것이 바람직한 경우에, CMOS 구동회로를 이용한 가장 적절한 방법일 수 있다.
In addition, the power supplied to each actuator can be controlled by varying the pulse width of the drive signal. Indeed, this method of changing the power supplied to each actuator may be the most appropriate method using a CMOS driving circuit, especially when it is desired to change the droplet direction 'quickly'.
4개의 가동 덮개 4 operation covers 패들들을Paddles 구비한 Equipped 잉크젯Inkjet 노즐 조립체 Nozzle assembly
도 17 및 18에 도시된 노즐 조립체들(200 및 210)은 액적 분사 방향이 하나의 축을 따라서 제어될 수 있도록 한다. 전형적으로(그리고 가장 유용하게), 이 축은 노즐 열들이 연장되는 긴 페이지폭 프린트헤드의 종방향 축일 수 있다. 그러나, 액적 방향성의 추가적인 제어는 노즐 구멍에 대해 배열된 2개의 패들들보다 많은 패들을 이용하여 달성할 수 있다.The
도 20은 잉크젯 노즐 조립체들(220)을 포함하는 프린트헤드의 일부를 도시하고, 각 노즐 조립체(220)는 고정되어 있는 노즐 구멍(13)에 대하여 배열된 4개의 가동 패들들(14A, 14B, 14C 및 14D)을 포함한다. 노즐 챔버의 측벽에서 돌출된 감쇄 기둥들(221)은, 특히 액추에이터들 중 하나가 고장난 경우에, 액적 분사 특성 및 챔버 재충전을 제어하는 것을 보조한다.20 shows a portion of a printhead comprising
도 20에 도시된 4개 패들 배치에서, 액적 분사는 4개의 패들들의 이동을 조정하여 한 축 또는 양 축(즉, 종방향 축 및 횡방향 축)을 따라 경사질 수 있다. 따라서, 잉크 액적은 인쇄 매체의 이차원 영역의 어느 지점에서도 분사될 수 있고, 이차원 영역은 전형적으로 그 중심에 분사 노즐을 구비한 원형 또는 타원형 영역이다.In the four paddle arrangement shown in FIG. 20, droplet injection can be tilted along one or both axes (ie, longitudinal and transverse axes) by adjusting the movement of the four paddles. Thus, ink droplets may be ejected at any point in the two-dimensional region of the print medium, which is typically a circular or elliptical region with a spray nozzle in the center thereof.
도 21은 노즐 열의 종방향 축을 따라 서로 한 개의 노즐 피치 간격으로 배열되어 있는 복수의 노즐들(220)을 구비한 노즐 열의 일부를 도시한다. 인쇄 매체의 타원형 영역(222)은 타원형 영역의 중심에 위치된 분사 노즐('0')이 잉크 액적을 분사할 수 있는 범위를 도시한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 분사 노즐('0')은 그 이차원 타원형 영역(222) 내에 있는 어느 도트 위치로도 분사할 수 있다.FIG. 21 shows a portion of a nozzle row having a plurality of
횡방향 축(즉, 종방향 노즐 열의 축에 대하여 수직한)을 따라서 잉크 액적을 분사할 수 있는 능력은, 노즐 조립체(220)로부터의 액적 분사가 동일한 노즐 열에서 다른 노즐들과 정확하게 동시에 일어날 필요는 없다는 것을 의미한다. 전형적으로, 페이지폭 프린트헤드의 모든 분사 노즐들은 인쇄 매체가 1개 라인 간격으로 프린트헤드를 횡방향으로 통과하여 전진하는데 걸리는 시간인 1개 라인 통과 시간(one line-time) 주기 내에 분사를 마쳐야 한다. 그러나, 프린트헤드의 횡방향 축을 따라서 잉크 액적을 분사할 수 있는 능력을 가진 분사 노즐은, 하나의 인쇄 라인이 노즐을 통과하기 전 또는 후에 잉크 액적을 분사하고 또한 잉크 액적이 이와 동일한 인쇄 라인으로 향하도록 구성될 수 있다. 따라서, 노즐 조립체(220)는 페이지폭 프린트헤드의 구성이 노즐 조립체들(200 및 210)보다 더 큰 유연성을 갖도록 할 수 있다.The ability to eject ink droplets along the transverse axis (ie, perpendicular to the axis of the longitudinal nozzle row) requires that droplet ejection from the
아울러, 복수의 덮개 패들들은 각 노즐에 이용될 수 있는 전체적인 분사 능력을 증가시킨다. 그러므로 4개의 패들 노즐 구성은 2개의 패들 구성 또는 1개의 패들 구성보다 점성 유체를 분사하는 경우에 더욱 적합하다. 마찬가지로, 2개의 패들 노즐 구성은 1개의 패들 노즐 구성보다 더 강력하다.In addition, the plurality of cover paddles increases the overall spraying capacity available for each nozzle. The four paddle nozzle configuration is therefore more suitable for injecting viscous fluid than the two paddle configuration or one paddle configuration. Likewise, the two paddle nozzle configuration is more powerful than the one paddle nozzle configuration.
각 개별적인 액추에이터의 능력은 또한 액추에이터 빔의 길이를 증가시키고/증가시키거나 복수의 만곡부를 구비한 구불구불한 액추에이터 빔을 제공함으로써 증가될 수 있다. 구불구불한 액추에이터 빔들은 본 출원인의 미국특허 제7,611,225호에 기술되고, 그 내용들은 여기에 참조로서 포함된다. 따라서, 본 발명은 또한 비교적 높은 점성을 갖는 유체, 예를 들면 물보다 높은 점성을 갖는 유체를 분사하는데 적절한 고성능 잉크젯 노즐들을 제공한다.
The capability of each individual actuator can also be increased by increasing the length of the actuator beam and / or providing a serpentine actuator beam with a plurality of bends. Twisted actuator beams are described in Applicant's US Patent No. 7,611,225, the contents of which are incorporated herein by reference. Accordingly, the present invention also provides high performance inkjet nozzles suitable for ejecting a fluid having a relatively high viscosity, for example a fluid having a higher viscosity than water.
높은 High 도트dot 밀도를 가진 With density 잉크젯Inkjet 프린트헤드Print head
전형적인 페이지폭 프린트헤드에서, 각 분사 노즐(즉, 프린트헤드에 수신되는 프린트 데이터에 의해 선택된 분사 노즐)은 1개 라인 통과 시간(one line-time) 내에 한 번 분사를 한다. 또한, 각 노즐은 잉크 액적을 그 노즐과 관련되어 있는 기본 도트 위치에 도달하도록 분사한다. 노즐이 그와 관련된 기본 도트 위치를 향해 분사할 때, 잉크 액적 분사는 보통 프린트헤드의 잉크 분사 표면과 수직인 방향이다. 따라서, 전통적인 페이지폭 프린트헤드에서, 프린트헤드의 노즐 밀도는 인쇄된 페이지의 도트 밀도와 대응한다. 예를 들면, 노즐 피치와 도트 피치가 각각 인접한 노즐들과 도트들의 중심 사이의 간격으로 정의되는 경우에, 노즐 피치의 값이 n인 페이지폭 노즐 열은 도트 피치의 값이 n인 도트 라인을 인쇄할 것이다.In a typical pagewidth printhead, each spray nozzle (i.e., the spray nozzle selected by the print data received at the printhead) sprays once within one line-time. In addition, each nozzle ejects ink droplets to reach the basic dot position associated with the nozzle. When the nozzle ejects toward its associated default dot position, ink droplet ejection is usually in a direction perpendicular to the ink ejection surface of the printhead. Thus, in traditional pagewidth printheads, the nozzle density of the printhead corresponds to the dot density of the printed page. For example, in the case where the nozzle pitch and the dot pitch are respectively defined as the interval between adjacent nozzles and the center of the dots, the page width nozzle column having the value of the nozzle pitch n prints a dot line having the value of the dot pitch n. something to do.
그러나, 잉크젯 노즐 조립체들(200, 210 및 220)은 인쇄된 도트 피치가 프린트헤드의 노즐 피치보다 작게 되도록 프린트헤드의 설계를 가능하게 하고, 따라서, 인쇄된 도트 밀도는 프린트헤드의 노즐 밀도를 초과한다.However, the
도 22는 인쇄된 도트 피치가 프린트헤드의 노즐 피치보다 작은 경우의 페이지폭 프린트헤드(230)의 일부를 도시한다. 동일한 노즐 열에 있는 3개의 노즐들(231)은 노즐 피치 n의 간격으로 이격되어 도시된다. 이 노즐들의 각각은 예를 들면, (도 18에 도시된 바와 같은)노즐 조립체(210)로 구성될 수 있다. 각 노즐로부터의 잉크 액적은 화살표(236)로 표시된 종방향 축을 따라서 복수의 서로 다른 도트 위치들에서 인쇄 매체(235) 상에 분사될 수 있다. 도 22, 23 29 및 30에 도시된 것처럼, 인쇄 매체(235)는 페이지 밖으로 이송된다(즉, 도면을 보는 사람을 향해서, 그리고 프린트헤드 또는 프린트헤드 IC의 종방향 축을 가로지르는 방향으로).FIG. 22 shows a portion of pagewidth printhead 230 when the printed dot pitch is smaller than the nozzle pitch of the printhead. Three
다시 도 22를 보면, 각 노즐(231)은 1개 라인 통과 시간 주기에 2개의 다른 도트 위치들로 잉크를 분사할 수 있도록 구성되고 - 하나의 도트 위치는 프린트헤드 표면에 대하여 직각 방향으로 액적을 분사함에 따른 기본 도트 위치(232)이고, 다른 하나의 도트 위치(234)는 기본 도트 위치들 사이의 중간 지점에 잉크 액적이 도달하는 경사진 잉크 분사의 결과이다. 그러므로 결과적인 도트 피치 d는 노즐 피치 n보다 더 작게 되어 인쇄된 도트 밀도는 프린트헤드의 노즐 밀도를 초과하게 된다.Referring again to FIG. 22, each
도 22에 도시한 예에서, 노즐 피치 n은 도트 피치 d의 두 배이지만, 노즐 피치 n과 도트 피치 d의 비율은 n > d가 되도록 프린트헤드에 의해 어떠한 값으로도 구성될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 각 노즐이 1개 라인 통과 시간 내에 기본 도트 위치와 2개의 다른 도트 위치들(예를 들면, 기본 도트 위치의 양측)에 인쇄를 하면, n = 3d가 되는 도트 피치로 인쇄한 결과를 얻을 수 있을 것이다.In the example shown in FIG. 22, nozzle pitch n is twice the dot pitch d, but it can be understood that the ratio of nozzle pitch n to dot pitch d can be configured to any value by the printhead such that n> d. There will be. For example, if each nozzle prints at the basic dot position and two different dot positions (for example, on both sides of the basic dot position) within one line pass time, the result is a dot pitch where n = 3d. You will be able to get
실제로 얻을 수 있는 도트 피치는 인쇄 매체가 프린트헤드를 지나는 속도에 대한 잉크 챔버 재충전 속도에 의해서만 제한된다. 본 출원인의 실험은, 분당 60페이지 인쇄 시에, 보통 전형적인 고정식 페이지폭 프린트헤드에 의해서 얻을 수 있는 도트 밀도의 2배의 도트 밀도로 인쇄되도록, 잉크 챔버가 1개 라인 통과 시간 주기 안에 적어도 2번 재충전될 수 있다는 것을 보여준다. 물론, 인쇄 매체 공급 속도(예를 들면, 30 ppm 까지)를 늦추면 더 높은 도트 밀도를 얻을 수 있다.The dot pitch that can actually be obtained is limited only by the ink chamber refill rate relative to the speed at which the print media passes through the printhead. Applicants' experiments have shown that an ink chamber, at 60 prints per minute, is printed at least twice in one line pass time period so that it prints at a dot density twice the dot density obtainable by a typical fixed pagewidth printhead. Shows that it can be recharged. Of course, slowing down the print media feed rate (eg, up to 30 ppm) can yield higher dot densities.
이런 식으로 해서, 고정식 페이지폭 프린트헤드는 스캐닝 프린트헤드와 유사한 다양한 용도를 얻을 수 있다. 스캐닝 프린트헤드에서, 스캐닝 프린트헤드가 각 라인을 가로질러 스캔하고 스캔 속도에 따라 많은 다른 도트 위치들에서 인쇄할 기회를 갖고 있기 때문에, 인쇄된 도트 밀도는 인쇄 속도를 낮추는 것에 의해서 증가될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 도 22에 도시한 고정식 페이지폭 프린트헤드(230)는 유사한 다양한 용도를 가지고, 공지의 스캐닝 프린트헤드보다 훨씬 더 빠른 속도일지라도 매우 높은 도트 밀도(예를 들면, 3200 dpi)로 인쇄가 가능하다.
In this way, fixed pagewidth printheads can achieve a variety of uses similar to scanning printheads. In the scanning printhead, it is understood that the printed dot density can be increased by lowering the printing speed, since the scanning printhead has the opportunity to scan across each line and print at many different dot positions depending on the scanning speed. It is well known. The fixed pagewidth printhead 230 shown in FIG. 22 has a variety of similar uses and is capable of printing at very high dot densities (eg, 3200 dpi), even at much faster speeds than known scanning printheads.
불능 노즐 보상Nozzle Compensation
본 출원인은 고정식 페이지폭 프린트헤드에서 불능 노즐 보상을 위한 장치에 관해 앞서 설명하였다. 여기에 사용된 것처럼, '불능 노즐'은 잉크를 전혀 분사하지 못하는 노즐, 또는 액적 분사 속도나 분사 방향에 대한 제어가 충분하지 못한 상태로 잉크를 분사하는 노즐을 의미한다. 보통, '불능 노즐들'은 액추에이터의 동작 실패(이는 탐지 회로를 통해 가장 쉽게 확인할 수 있는 노즐 작동 실패의 원인임)로 인해 일어나는 것이지만, 노즐 구멍이 뚫릴 수 없을 정도로 막혀 버리는 것 또는 잉크 분사 표면에서 노즐 구멍을 막거나 또는 부분적으로 막는 제거할 수 없는 찌꺼기들로 인해 일어날 수도 있다.Applicant has previously described an apparatus for compensating for impossible nozzles in a fixed pagewidth printhead. As used herein, 'incapable nozzle' means a nozzle which does not eject ink at all, or a nozzle which ejects ink with insufficient control of droplet ejection speed or ejection direction. Normally, 'nozzles' are caused by actuator failure (which is the cause of the nozzle failure that is most easily identified through the detection circuit), but nozzle nozzles can be blocked beyond penetration or ink jetting It may also occur due to irremovable debris that blocks or partially blocks the nozzle hole.
전형적으로는, 고정식 페이지폭 프린트헤드에서 불능 노즐 보상은 여분의 노즐 열들의 인쇄를 필요로 한다(그 내용들이 여기에 참조로서 포함된 미국특허 제7,465,017호 및 제7,252,353호에 기술된 것처럼). 이는 프린트헤드가 불가피하게 프린트헤드의 비용을 증가시키는 여분의 노즐 열(들)을 필요로 한다는 단점을 갖는다.Typically, disable nozzle compensation in a fixed pagewidth printhead requires printing of extra nozzle rows (as described in US Pat. Nos. 7,465,017 and 7,252,353, the contents of which are incorporated herein by reference). This has the disadvantage that the printhead inevitably requires extra nozzle row (s) which increases the cost of the printhead.
대안적으로, 불능 노즐의 시각적 효과는 그 불능 노즐에 인접한 노즐을 분사(바람직하게는 '과도 출력')시킴으로써 보상할 수 있다(그 내용들이 여기에 참조로서 포함된 미국특허 제6,575,549호에 기술된 것처럼). 실제로, 이것은 불능 노즐의 전체적인 시각적 효과를 최소화하도록 인쇄 마스크의 변경을 필요로 하는 것이다.Alternatively, the visual effect of a dead nozzle can be compensated for by spraying (preferably 'over-output') the nozzle adjacent to the dead nozzle (described in US Pat. No. 6,575,549, the contents of which are incorporated herein by reference). As if). In practice, this requires changing the print mask to minimize the overall visual effect of the ineffective nozzle.
잉크젯 노즐 조립체들(200, 210 및 220)은 여분의 노즐 열들을 필요로 하지 않거나 또는 인쇄 마스크를 변경하지 않고 불능 노즐 보상을 할 수 있다. 도 23은 불능 노즐(242)이 같은 노즐 열에서 인접하여 작동하는 노즐에 의해 보상되는 페이지폭 프린트헤드(240)의 일부를 도시한다.
동일한 노즐 열에는 각각이 노즐 조립체(210)(도 18에 도시한 바와 같이)로 구성된 3개의 노즐들이 있는 것으로 도시된다. 중간 노즐(242)은 불능이거나 기타 오동작 상태인 반면, 중간 노즐(242)의 양 옆에 위치한 인접 노즐들(243 및 244)은 정상적으로 동작하고 있다.The same nozzle row is shown as having three nozzles each consisting of a nozzle assembly 210 (as shown in FIG. 18). The
정상적으로 동작하는 각 노즐(243 및 244)로부터의 잉크 액적은 인쇄 매체(235)(도 23에 도시된 것처럼 보는 사람을 향하여 공급되는) 상에서 종방향 축(236)을 따라 복수의 서로 다른 도트 위치들에 분사될 수 있다. 노즐(243)은 1개 라인 통과 시간 주기 안에 잉크 액적을 자신의 기본 도트 위치(247) 및 불능 노즐(242)과 관련된 기본 도트 위치(248)로 분사한다. 따라서, 노즐(243)은 1개 라인 통과 시간 주기 안에 2개의 도트들을 인쇄하여 같은 노즐 열에 있는 불능 노즐을 보상한다. 물론, 다음 번의 라인 통과 시간 주기에서, 노즐(244)은 노즐(243)을 대신하여 불능 노즐(242)을 보상할 수 있어, 노즐들(243 및 244)이 함께 불능 노즐의 보상 작업을 나누어서 하게 된다. 또한, 보상 노즐(들)은, 얻을 수 있는 경사진 액적 분사 각도에 따라 불능 노즐에 바로 인접해 있을 필요는 없다. 예를 들면, 보상 노즐(들)은 불능 노즐에서 -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 또는 +4 노즐 피치만큼 떨어져 위치될 수 있어, 많은 다른 노즐들이 불능 노즐의 보상 작업을 나누어서 할 수 있다.Ink droplets from each of the normally operating
도 23은 노즐(243)이 1개 라인 통과 시간 주기 내에 자신의 기본 도트 위치(247) 및 불능 노즐(242)과 관련된 기본 도트 위치(248)에 잉크 액적을 분사할 필요가 있는 경우의 시나리오를 도시한 것이다. 물론, 인쇄 마스크는 1개 라인 통과 시간 동안에 기본적으로 어느 노즐이 분사에 필요한지를 지시한다. 인쇄 마스크에 의해 불능 노즐이 특정 1개 라인 통과 시간 동안에 분사할 것이 요구되는 경우에, 정상적으로 작동되는 적합한 노즐은 특정 1개 라인 통과 시간 동안 자신의 기본 도트 위치에 분사를 할 필요가 없으면 우선적으로 보상 작업을 할 수 있다. 이런 식으로 보상 노즐들을 선택하는 것은 불능 노즐에 인접한 정상 작동 노즐들의 수요를 더욱 최소화한다. 실제로, 많은 경우에서 인쇄 마스크에 의하면, 보상 노즐이 1개 라인 통과 시간 주기에서 두 번 분사할 것이 요구되는 경우를 방지할 수 있다.FIG. 23 illustrates a scenario where the
대안적으로, 노즐 조립체들(220)로 구성된 프린트헤드는 불능 노즐에 할당된 시간과 동일 1개 라인 통과 시간 내에 보상 노즐이 분사 할 필요가 없이 불능 노즐의 보상을 가능하게 한다. 노즐 조립체(220)는 이차원 영역 내의 임의의 도트 위치(프린트헤드의 횡방향 축을 따르는 도트 위치들을 포함해서)에 분사를 할 수 있기 때문에, 불능 노즐의 보상은 다음 번의 라인 통과 시간까지 연기하거나 또는 선행 라인 통과 시간으로 당겨서 미리 할 수 있다. 이것은 보상 노즐들의 선택과 작업 시간을 더욱 다양하게 해준다.Alternatively, the printhead comprised of
불능 노즐들은 전형적으로 전형적으로 불능 노즐에 대응되는 하나 이상의 액추에이터의 저항을 검출하여 확인된다. 이 방법은 바람직하게는 동적인 불능 노즐의 확인 및 보상을 가능하게 한다. 그러나, 다른 불능 노즐 확인 방법들(예를 들면, 미리 결정된 인쇄 패턴을 사용하는 광학적 기술)도 물론 가능하다.
Disabled nozzles are typically identified by detecting the resistance of one or more actuators that typically correspond to the disabled nozzles. This method preferably enables identification and compensation of dynamic incapable nozzles. However, other impossible nozzle identification methods (eg, optical techniques using predetermined print patterns) are of course possible.
끊김 없이 연결된 Connected seamlessly 페이지폭Page width 프린트헤드Print head
웨이퍼 수율이 아주 낮은 일체 형(monolithic) 페이지폭 프린트헤드를 제외하고, 본 출원인의 페이지폭 프린트헤드는 일반적으로 복수의 프린트헤드 IC들을 페이지폭에 걸쳐서 서로 말단과 말단을 함께 연결하여 구성한다.Except for monolithic pagewidth printheads with very low wafer yields, Applicants' pagewidth printheads generally comprise a plurality of printhead ICs connected together end to end across a page width.
도 24는 다섯 개의 프린트헤드 IC들(251A 내지 251E)을 서로 말단끼리 연결하여 사진폭 프린트헤드(250)를 형성한 구성을 도시하는 한편, 하나의 프린트헤드 IC(251)는 도 25에 도시하였다. 더 많은 프린트헤드 IC들(251)을 함께 붙여서 더 긴 페이지폭 프린트헤드(예를 들면, A4 프린트헤드 및 광폭 프린트헤드)를 제작할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이런 식으로 함께 붙인 프린트헤드 IC들은 인쇄 구역의 폭을 최소화시킬 수 있다는 이점을 가지고, 따라서 인쇄 매체와 프린트헤드 간의 정렬을 아주 정밀하게 할 필요가 없어진다. 그러나, 도 26 및 27을 참조하면, 함께 붙인 프린트헤드 IC들은 서로 접한 프린트헤드 IC 쌍들 간의 연결 영역들(257)에 대해서는 인쇄하기 어렵다는 단점이 있다. 그 이유는 노즐들(255)을 각 프린트헤드 IC의 말단 엣지들(258)에 이르기까지 제작해 놓을 수 없기 때문이고 - 또 구조적인 강도를 위해서 그리고 프린트헤드 IC들을 함께 붙이도록 하기 위해서 엣지들에 최소한의 '사각지대'(259)를 유지해야 하기 때문이다. 따라서, 서로 접한 프린트헤드 IC들 간의 실제 노즐 피치는 프린트헤드의 노즐 열 내의 하나의 노즐 피치보다 불가피하게 더 크다.FIG. 24 illustrates a configuration in which five printhead ICs 251A to 251E are connected to each other to form a
결과적으로, 페이지폭 프린트헤드는 연결 영역들에 걸쳐서 끊김 없이 도트들를 인쇄하도록 설계되어야 한다. 다시 도 24 내지 27을 참조하면, 본 출원인은 지금까지 서로 붙인 프린트헤드 IC들로 페이지폭 프린트헤드를 구성하는 문제에 대한 해결책을 설명하였다. 도 27에 잘 도시된 것처럼, 노즐들의 별도의 삼각형 부분(253)은 서로 접한 프린트헤드 IC들의 노즐들 간의 간격을 효과적으로 채운다. 별도의 삼각형 부분(253) 내의 노즐들(255)의 분사 시점을 조정하여(예를 들면, 이 노즐들을 그들과 대응하는 노즐 열보다 나중에 분사시켜), 연결 영역(257)에 걸쳐서 끊김 없이 도트들이 인쇄될 수 있다. 이 별도의 노즐 삼각형 부분(253)의 기능은 미국특허 제7,390,071 및 제7,290,852호에 충분히 설명되어 있으며, 그 내용들이 여기에 참조로서 포함된다.As a result, the pagewidth printhead should be designed to print dots seamlessly across the connecting areas. Referring back to FIGS. 24-27, the present applicant has described a solution to the problem of configuring a pagewidth printhead with the printhead ICs attached to each other. As best shown in FIG. 27, the separate
도 27은 또한 프린트헤드 IC의 한 종방향 엣지를 따라서 배치한 결합 패드들(75)과 정렬 기점들(76)을 도시하고 있다. 결합 패드들(75)은 와이어 결합(미도시)을 통해 연결되어 프린트헤드 IC 내의 CMOS 구동회로에 전력과 논리 신호들을 제공한다. 정렬 기점들(76)은 적당한 광학식 정렬 도구(미도시)를 사용해서 프린트헤드를 구성하는 동안 서로 접하는 프린트헤드 IC들이 서로 정렬될 수 있도록 한다.FIG. 27 also shows
별도의 노즐 삼각형 부분(253)은 연결 영역에 걸쳐서 인쇄하는 문제에 대하여 충분한 해결책을 제공하지만, 그럼에도 불구하고 문제점들을 안고 있다. 첫째, 별도의 노즐 삼각형 부분(253)은 잉크를 공급받아야 하고, 종방향으로 연장되는 배면 잉크 공급 통로 내의 예리한 비틀림은 삼각형 부분(253) 내에 있는 노즐들에 대한 잉크 공급에 악영향을 끼칠 수 있다. 둘째, 별도의 노즐 삼각형 부분(253)은 각 프린트헤드 IC(251)의 폭을 증가시키기 때문에 웨이퍼 수율을 감소시키고; 효과적으로, 각 프린트헤드 IC는 r+2 노즐 열들을 수용할 수 있을 만큼 충분한 폭을 가져야 하지만, 프린트헤드 IC는 r 노즐 열들만을 갖고 있다.The separate nozzle
여기에 설명한 노즐 조립체들(200, 210 및 220)은 잉크 액적들을 종방향 축을 따르는 미리 결정된 복수의 서로 다른 도트 위치들에 분사할 수 있는 능력을 가진 것들로서, 프린트헤드 IC들을 연결하는 문제에 대한 해결책을 제공함과 동시에 각 연결 영역에 걸쳐서 일정한 도트 피치를 유지한다. 또한, 도 28에 도시한 바와 같이, 끊김 없는(즉, 도 7에 도시한 별도 노즐 삼각형 부분(253)이 필요 없는) 노즐 열들을 갖춘 프린트헤드 IC들(260)을 서로 붙일 수 있다. 프린트헤드 IC의 이러한 구성은 각 노즐 열을 따라서 잉크의 공급을 용이하게 할 뿐만 아니라, 웨이퍼의 수율도 증가시키게 된다. 원칙적으로, 연결 영역(257)에 걸쳐서 있는 노즐들 '결핍'을 보상하는데 사용할 수 있는 방법은 두 가지가 있을 수 있다.The
첫 번째 방법에서, 프린트헤드 IC(260)의 양 말단을 향해 배치된 노즐들은 각 말단을 향해 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사되도록 구성됨과 아울러, 프린트헤드 IC(260)의 중심을 향해 위치된 노즐들은 잉크 분사 표면에 직각인 방향으로 잉크 액적을 분사한다. 도 29를 참조하면, 우측 엣지를 향해 배치된 노즐들(264)이 우측 엣지를 향해 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사하도록 구성된 프린트헤드 IC(260)가 도시된다. 마찬가지로, 좌측 엣지를 향해 배치된 노즐들(262)은 좌측 모서리를 향해 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사하도록 구성된다. 프린트헤드 IC의 중심을 향하여 위치된 노즐들(266)은 잉크 분사 표면에 직각인 방향으로 잉크 액적을 분사하도록 구성된다. 노즐들(262, 264 및 266)은 서로 다른 잉크 액적 분사 특징을 가지고 있지만, 이들은 모두 액적의 방향을 제어할 수 있는 고유한 능력을 보유한 것으로서 도 18, 19 또는 20에 도시한 유형의 노즐들이라는 면에서 서로 같은 것임은 물론이다.In the first method, the nozzles disposed toward both ends of the
노즐의 분사 방향 경사각은 특정 노즐이 프린트헤드 IC(260)의 중심으로부터 떨어진 거리에 달려있다. 프린트헤드 IC의 말단에 위치된 노즐들은 프린트헤드 IC의 중심을 향해 위치된 노즐들보다 더 많이 경사진 방향으로 잉크 액적을 분사시킬 수 있도록 구성되어 있다. 이렇게 분사 방향을 프린트헤드 IC(260)의 중심에서 바깥 쪽을 향하여 점차 벌어지도록 한 것은, 프린트헤드 IC의 전체 길이에 걸쳐서 일정한 도트 피치가 유지될 수 있게 한다.The angle of inclination of the nozzle in the jet direction depends on the distance that the particular nozzle is from the center of the
액적 분사의 '벌어짐' 현상은 도 29에서는 과장되게 도시되었지만, 이런 벌어짐의 결과로서, 분사된 잉크 액적들의 평균 도트 피치는 프린트헤드 IC(260)의 노즐 피치보다 약간 클 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 각 노즐 열에 수백 또는 수천의 노즐들이 배치되기 때문에, 노즐 밀도에 대한 도트 밀도의 최종적인 감소량은 무시할만한 수준이다. 전형적으로, 평균 도트 피치는 그 벌어진 액적 분사에도 불구하고 프린트헤드의 노즐 피치보다 1% 미만으로 커지게 된다.Although the 'opening' phenomenon of droplet ejection is exaggerated in FIG. 29, it will be appreciated that as a result of such ejection, the average dot pitch of ejected ink droplets may be slightly larger than the nozzle pitch of the
프린트헤드 IC(260)의 엣지들에서 액적이 경사진 방향으로 분사되는 것에의해, 특정한 노즐 열의 실제 인쇄 가능한 구역은 그 노즐 열의 길이보다 더 길다. 인쇄 가능 구역은 노즐 열보다 1에서 8 노즐 피치까지 더 길어질 수 있다. 이렇게 확장된 인쇄 가능 구역으로 인해서 프린트헤드 IC는 서로 접한 프린트헤드 IC들(260) 간의 연결 영역(257) 내에도 인쇄할 수 있게 되므로, 도 27에 도시한 별도의 노즐 삼각형 부분(253)이 필요 없게 된다.By droplets being ejected in the oblique direction at the edges of the
물론, 프린트헤드 IC의 한쪽 말단에 위치된 노즐들만 잉크 액적을 경사진 방향으로 분사시킬 수 있게 하는 것도 똑같이 가능하다. 하지만, 전형적인 연결 영역(257)의 폭(즉, 동일한 노즐 열 내에 있는 한 쌍의 서로 접한 프린트헤드 IC들의 노즐들 간의 폭)을 감안하면, 도 29에 도시한 액적 분사를 벌어지게 한 배열이 전형적으로 바람직하다. 이것은 서로 접한 프린트헤드 IC들의 쌍들이 연결 영역(257)의 노즐 '결핍'을 보상할 수 있는 범위를 최대화시킨다.Of course, it is equally possible to only allow nozzles located at one end of the printhead IC to eject ink droplets in an oblique direction. However, given the width of a typical connection area 257 (ie, the width between nozzles of a pair of abutting printhead ICs within the same nozzle row), the arrangement that caused the droplet injection shown in FIG. 29 is typical. Is preferred. This maximizes the range in which pairs of printhead ICs in contact with each other can compensate for nozzle 'lack' in the
도 29에 도시한 액적 분사를 벌어지게 한 프린트헤드 IC(260)는, 불능 노즐 보상의 결핍 시에 또는 더 높은 도트 밀도로 인쇄할 필요가 있을 때, 각 노즐이 1개 라인 통과 시간 내에 한 번씩만 분사되는 한편, 인쇄 가능 구역의 길이가 해당 노즐 열의 길이를 넘어서까지 확장된다는 장점을 갖는다. 대안적인 방법에서, 프린트헤드 IC(270)는 각 노즐 열의 말단들에서 선택된 노즐들이 한 열 통과 시간 내에 한 번 넘게 분사하여 연결 영역의 노즐 '결핍' 보상하도록 구성될 수 있다.The
도 30을 참조하면, 대부분의 노즐들이 프린트헤드 IC의 잉크 분사 표면에 대하여 직각인 방향으로 잉크 액적을 분사하는 프린트헤드 IC(270)가 도시된다. 그러나, 노즐 열의 말단에 있는 적어도 하나의 노즐(272)은, 기본 도트 위치(274)(즉, 잉크 분사 표면에 대하여 직각 방향으로)를 향하여 잉크 액적을 분사하고 프린트헤드 IC의 각 말단을 향해 경사진 두 번째 도트 위치(276)를 향해 잉크 액적을 분사하도록 구성되어 있다. 즉, 노즐들(272)은 고밀도 프린트헤드(230)에 있는 노즐들(231)과 유사한 방식으로 한 열 통과 시간 내에 2개의 잉크 액적을 분사하도록 구성된다. 그러나, 노즐들(272)은 일정한 도트 피치를 유지하여 프린트헤드 IC(270)의 전체 인쇄 가능 구역에 걸쳐서 노즐 피치 n이 도트 피치 d와 전형적으로 같아지도록 한다.Referring to Fig. 30, a
프린트헤드 IC(270)는 노즐 피치에 대한 도트 피치의 희생이 없다는 이점을 가지고 있지만, 각 노즐 열의 말단들에 있는 노즐들(272)은 다른 노즐들(271)의 분사 빈도의 2배 빈도로 잉크 분사를 해야 한다는 단점을 가지고 있다. 결과적으로, 노즐들(272)은 피로에 의한 고장에 대해 더욱 취약해지기 때문에, 프린트헤드 IC들을 서로 붙여서 연결하는 해결책에는 프린트헤드 IC(260)가 대체로 더욱 바람직하다.
The
개선된 improved MEMSMEMS /Of CMOSCMOS 집적회로 Integrated circuit
MEMS 프린트헤드 설계의 중요한 특징은 MEMS 액추에이터들을 하부의 CMOS 구동회로와 집적시켜 놓은 것이다. 노즐을 작동시키기 위해서는, CMOS 구동회로 층에 있는 구동 트랜지스터에서 전류가 상부의 MEMS 층으로 흘러서 액추에이터를 통해 다시 아래의 CMOS 구동회로 층(예를 들면, CMOS 층에 있는 접지 평면으로)으로 돌아와야 한다. 하나의 프린트헤드 IC에 수천 개의 액추에이터들이 설치된다는 것을 고려하면, 전체적인 프린트헤드의 효율 면에서 손실을 최소화할 수 있도록 전류 통로의 효율성을 최대화시켜야 한다.An important feature of the MEMS printhead design is the integration of MEMS actuators with the underlying CMOS driver circuit. In order to operate the nozzle, current must flow from the drive transistor in the CMOS drive circuit layer to the upper MEMS layer and back through the actuator back to the underlying CMOS drive circuit layer (e.g., to the ground plane in the CMOS layer). Given that thousands of actuators are installed in a single printhead IC, the efficiency of the current path must be maximized to minimize losses in terms of overall printhead efficiency.
지금까지 본 출원인은 한 쌍의 직선형 기둥들을 MEMS 액추에이터(노즐 챔버 덮개에 위치된)와 하부의 CMOS 구동회로 층 사이로 연장시켜 설치한 노즐 조립체에 관해서 설명했다. 실제로, 이러한 평행 액추에이터 기둥들의 제작에 관해서 도 5 및 6에 도시하고 여기에 설명하였다. MEMS 층으로 이어지는 직선형 구리 기둥은 많이 구불구불한 전류 통로에 비해서 프린트헤드의 효율을 개선한다는 것을 알았다. 그럼에도 불구하고, 아직도 본 출원인의 MEMS 프린트헤드(아울러 프린트헤드 IC들)의 전기적 효율을 개선할 여지가 있다.So far, the applicant has described a nozzle assembly installed by extending a pair of linear pillars between a MEMS actuator (located in the nozzle chamber cover) and a lower CMOS driver circuit layer. Indeed, the fabrication of such parallel actuator pillars is shown and described here in FIGS. 5 and 6. The straight copper pillar leading to the MEMS layer has been found to improve the efficiency of the printhead compared to the highly meandering current path. Nevertheless, there is still room to improve the electrical efficiency of Applicants' MEMS printheads (as well as printhead ICs).
공통 CMOS 전원 및 접지 평면들로부터 수천 개의 작동 상태들을 제어하는 것과 관련된 한 문제는 '접지 반동(ground bounce)'이라고 알려져 있다. 접지 반동은 집적회로 설계에서 잘 알려진 문제로서, 공통 전원 및 접지 평면들 사이에서 전원을 공급받는 장치들의 수가 클 경우에 특히 더 심해진다. 접지 반동은 보통 전원 또는 접지 평면에 걸쳐서 일어나는 원치 않은 전압 강하 현상을 말하는 것으로서, 많은 원인들에 의해서 일어날 수 있다. 전형적인 접지 반동의 원인은 접지 및 전원 평면들 간의 직렬 저항("IR 강하"), 자기-유도, 및 상호 유도를 포함한다. 이러한 현상들 각각은 전원 및 접지 평면들 사이의 전위차를 바람직하지 않게 감소시켜서 접지 반동의 원인이 될 수 있다. 이러한 감소된 전위차는 집적회로, 특히 여기서는 프린트헤드 IC의 전기적 효율의 감소를 불가피하게 초래한다. 전원 및 접지 평면들의 배치 및 구성과 아울러 이들의 연결은 기본적으로 접지 반동 및 프린트헤드의 전체 효율성에 영향을 미친다는 것이 이해될 수 있다.One problem associated with controlling thousands of operating states from common CMOS power and ground planes is known as 'ground bounce'. Ground recoil is a well known problem in integrated circuit designs, especially when the number of devices powered between the common power and ground planes is large. Ground recoil usually refers to an unwanted voltage drop across the power supply or ground plane and can be caused by many causes. Typical ground rebound causes include series resistance (“IR drop”), self-induction, and mutual induction between ground and power planes. Each of these phenomena can undesirably reduce the potential difference between the power supply and ground planes, causing ground recoil. This reduced potential difference inevitably leads to a reduction in the electrical efficiency of the integrated circuit, in particular here the printhead IC. It can be appreciated that the arrangement and configuration of the power and ground planes, as well as their connection, basically affects the ground recoil and the overall efficiency of the printhead.
도 31을 참조하면, 노즐 열들과 종방향으로 평행하게 연장되는 전도성 트랙들을 구비한 프린트헤드 IC(300)의 일부가 평면도로 도시된다. 최상부의 중합체 층(19)은 도 31에서는 설명의 편의상 생략되었다.Referring to FIG. 31, a portion of a
복수의 노즐들(210)(도 18과 관련해서 상세히 설명한)은 프린트헤드 IC(300)의 종방향 축을 따라서 연장된 노즐 열들에 배열된다. 도 31은 한 쌍의 노즐 열들(302A 및 302B)을 도시하고 있지만, 프린트헤드 IC(300)는 물론 더 많은 노즐 열들을 포함할 수 있다. 노즐 열들(302A 및 302B)은, 한 노즐 열(302A)이 '짝수 번째' 도트들의 인쇄 임무를 수행하고 다른 노즐 열(302B)이 '홀수 번째' 도트들의 인쇄 임무를 수행하도록, 쌍을 이루고 서로 어긋나게 배치되어 있다. 노즐 열들은, 예를 들면 도 28에서 명확하게 알 수 있는 것처럼, 본 출원인의 프린트헤드에서 전형적으로 이런 식으로 쌍을 이룬다.The plurality of nozzles 210 (described in detail with respect to FIG. 18) are arranged in nozzle rows extending along the longitudinal axis of the
제1 전도성 트랙(303)은 노즐 열들(302A 및 302B) 사이에 위치된다. 제1 전도성 트랙(303)은 프린트헤드 IC(300)의 노즐 판(304) 위에 증착되고, 노즐 판은 노즐 챔버 덮개(7)(도 10 참조)를 한정한다. 따라서, 제1 전도성 트랙(303)은 액추에이터(15)의 열탄성 빔들(10)과 일반적으로 동일 평면 상에 있게 되고, MEMS 제작 중에 열탄성 빔 재료(예를 들면, 바나듐-알루미늄 합금)와 함께 동시에 증착하여 형성될 수 있다. 전도성 트랙(303)의 도전율은 MEMS 제작 중에 또 다른 전도성 금속 층(예를 들면, 구리, 티타늄, 알루미늄 등)을 증착하여 더욱 개선될 수 있다. 예를 들면, 열탄성 빔 재료(예를 들면, 도 8에 도시한 금속 패드들(9)과 동시 증착)를 증착하기 전에 금속 층을 증착할 수 있음을 이해할 수 있다. 금속 패드들(9)을 위한 식각 마스크를 간단히 변형하는 것은 전도성 트랙(303)을 한정하는데 이용할 수 있다. 따라서, 전도성 트랙(303)은 도전율을 최적화하기 위해서 복수의 금속 층들을 포함할 수 있다.First
각 액추에이터(15)는 횡방향 커넥터(305)를 통해 제1 전도성 트랙(303)에 직접 연결되는 제1 단자를 구비한다. 도 31에서 알 수 있는 바와 같이, 양쪽 노즐 열들(302A 및 302B)의 각 액추에이터는 제1 전도성 트랙(303)에 연결된 제1 단자를 구비한다. 제1 전도성 트랙(303)은 복수의 전도성 기둥들(307)을 통해 하부의 CMOS 구동회로 층의 공통 기준 평면에 연결되고, 이 전도성 기둥들은 도 6과 관련해서 상술한 액추에이터 기둥들(8)과 유사한 방식으로 제작된다. 따라서, 전도성 트랙(303)은 한 쌍의 노즐 열들의 각 액추에이터를 위한 공통 기준 평면을 제공하기 위해 프린트헤드 IC(300)를 따라서 연속적으로 연장될 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 논의되는 것처럼, 노즐 열들(302A 및 302B) 사이의 공통 기준 평면은 CMOS 구동회로 층에 nFET 또는 pFET가 채용되는지 여부에 따라 전원 평면이나 접지 평면이 될 수 있다.Each
대안적으로, 전도성 트랙(303)은, 전도성 트랙의 각각의 부분이 일군의 액추에이터들을 위한 하나의 공통 기준 평면을 제공하도록, 프린트헤드 IC(300)를 따라서 불연속적으로 연장될 수 있다. 전도성 트랙의 분리가 어려울 경우에 불연속적인 전도성 트랙(303)이 바람직할 수 있지만, 전도성 트랙은 여전히 상술한 것과 동일한 방식으로 작동한다.Alternatively,
각 액추에이터(15)의 제2 단자는 액추에이터와 CMOS 구동회로 층 사이에 연장된 액추에이터 기둥(8)을 통해 CMOS 구동회로 층의 하부 구동 FET와 연결된다. 각 액추에이터 기둥(8)은 도 6에 도시한 액추에이터 기둥(8)와 전적으로 유사하며 MEMS 제작 중에 동일한 방식으로 형성된다. 따라서, 각 액추에이터(15)는 각 구동 FET에 의해서 개별적으로 제어된다.The second terminal of each actuator 15 is connected to the lower drive FET of the CMOS drive circuit layer through an
도 31에서, 한 쌍의 제2 전도성 트랙들(310A 및 310B)은 또한 프린트헤드 IC(300)를 따라서 종방향으로 연장되어 한 쌍의 노즐 열(302A 및 302B)의 측면에 있다. 제2 전도성 트랙들(310A 및 310B)은 제1 전도성 트랙(303)을 보완한다. 즉, 제1 전도성 트랙(303)이 전원 평면이면, 제2 전도성 트랙들은 모두 접지 평면이다. 반대로, 제1 전도성 트랙(303)이 접지 평면이면, 제2 전도성 트랙들은 모두 전원 평면이다. 제2 전도성 트랙들(310A 및 310B)은 액추에이터들(15)에 직접 연결되지는 않지만, 복수의 전도성 기둥(307)에 의해서 CMOS 구동회로 층의 해당 기준 평면(전원 또는 접지)에 연결된다.In FIG. 31, the pair of second
제2 전도성 트랙들(310)은 상술한 것처럼 MEMS 제작 중에 제1 전도성 트랙(303)과 전적으로 유사한 방식으로 형성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제2 전도성 트랙들(310)은 전형적으로 열탄성 빔 재료로 구성되고, 도전율이 증가되도록 복수의 층들이 될 수 있다.It can be seen that the second conductive tracks 310 can be formed in a manner substantially similar to the first
제1 및 제2 전도성 트랙들(303 및 310)은 CMOS 구동회로 층의 해당 기준 평면들의 직렬 저항을 기본적으로 감소시키는 기능을 한다. 따라서, CMOS 층의 해당 기준 평면과 전기적으로 병렬로 연결되는 전도성 트랙들을 MEMS 층에 제공함으로써, 이 기준 평면들의 전체적인 저항이 단순한 옴의 법칙에 따라서 현저하게 줄어든다. 일반적으로, 전도성 트랙들은 예를 들면, 그들의 폭 또는 깊이를 가능한 최대화시켜 그들의 저항을 최소화하도록 구성된다.The first and second
접지 평면 또는 전원 평면의 직렬 저항은 MEMS 층에 있는 전도성 트랙들에 의해서 적어도 25%, 적어도 50%, 적어도 75% 또는 적어도 90%까지 감소될 수 있다. 마찬가지로, 접지 평면 또는 전원 평면의 자기 유도도 마찬가지로 감소될 수 있다. 이렇게 접지 평면 및 전원 평면 둘 다의 직렬 저항과 자기 유도를 현저하게 감소시키는 것은 프린트헤드 IC(300) 내의 접지 반동을 최소화시키는데 도움이 되므로, 프린트헤드 효율을 개선시키게 된다. 본 발명자들은 전원 및 접지 평면들 간의 상호 유도도 도 31에 도시한 프린트헤드 IC(300) 내에서 감소된다는 것을 알았지만, 상호 유도의 정량적인 분석은 복잡한 모의 시험을 필요로 하는 것으로서 본 발명의 범위를 넘어서는 것이다.The series resistance of the ground plane or power plane can be reduced by at least 25%, at least 50%, at least 75% or at least 90% by conductive tracks in the MEMS layer. Likewise, the magnetic induction of the ground plane or the power plane can likewise be reduced. This significant reduction in series resistance and magnetic induction in both the ground plane and the power plane helps to minimize ground recoil in the
도 32 및 33은 pFET 및 nFET 구동 트랜지스터를 위한 CMOS 회로를 개략적으로 도시한 것이다. 구동 트랜지스터(nFET 또는 pFET)는 도 31에 도시한 바와 같이, 액추에이터 기둥(8)을 통해서 각 액추에이터(15)의 제2 단자에 직접 연결된다.32 and 33 schematically illustrate CMOS circuits for pFET and nFET drive transistors. The drive transistor (nFET or pFET) is directly connected to the second terminal of each actuator 15 through the
도 32에서, 액추에이터(15)는 pFET의 드레인과 접지 평면("Vss")사이에 연결된다. 전원 평면("Vpos")은 pFET의 소스에 연결되는 한편, 게이트는 논리 분사 신호를 수신한다. pFET가 게이트를 통해 저전압을 수신하면(NAND 게이트에 의해서), pFET를 통해서 전류가 흘러서 액추에이터(15)가 작동된다. pFET 회로에서, 액추에이터의 제1 단자는 제1 전도성 트랙(303)에 의해 제공되는 접지 평면에 연결되는 반면, 액추에이터의 제2 단자는 pFET에 연결된다. 따라서, 제2 전도성 트랙들은 전원 평면들을 제공한다.In Fig. 32, the
도 33에서, 액추에이터(15)는 전원 평면("Vpos")과 nFET의 소스 사이에 연결된다. 접지 평면("Vss")은 nFET의 드레인에 연결되는 한편, 게이트는 논리 분사 신호를 수신한다. nFET가 게이트에서 고전압을 수신하면(AND 게이트에 의해서), nFET를 통해서 전류가 흘러서 액추에이터(15)가 작동된다. 이 nFET 회로에서, 액추에이터의 제1 단자는 제1 전도성 트랙(303)에 의해 제공되는 전원 평면에 연결되는 반면, 액추에이터의 제2 단자는 nFET에 연결된다. 따라서, 제2 전도성 트랙들은 접지 평면들을 제공한다.In FIG. 33, the
도 33 및 33으로부터, 제1 전도성 트랙(303)과 제2 전도성 트랙(310)이 pFET 또는 nFET와 호환적이라는 것을 알 수 있다.33 and 33, it can be seen that the first
물론, 상술한 것처럼, 전도성 트랙들을 사용하는 이점은 도 31에 도시한 노즐들(210)에만 한정되는 것은 결코 아니다. 임의의 유형의 액추에이터를 구비한 임의의 프린트헤드 IC는 원칙적으로 상술한 전도성 트랙들의 이점을 이용할 수 있다.Of course, as described above, the advantage of using conductive tracks is by no means limited to the nozzles 210 shown in FIG. Any printhead IC with any type of actuator can in principle take advantage of the conductive tracks described above.
도 34는 종방향으로 연장된 한 쌍의 노즐 열들(302A 및 302B)에 배열된 복수의 노즐들(100)(도 16과 관련해서 설명한 것들과 유사한 유형의)을 포함하는 프린트헤드 IC(400)를 도시한다. 제1 전도성 트랙(303)은 한 쌍의 노즐 열들(302A 및 302B) 사이에서 연장되며, 제2 전도성 트랙들(310A 및 310B)은 한 쌍의 노즐 열의 측면에 형성된다. 각 노즐(100)의 각 액추에이터(15)는 횡방향 커넥터(305)를 통해 제1 전도성 트랙(303)에 연결된 제1 단자를 구비하고, 제2 단자는 액추에이터 기둥(8)을 통해 하부의 FET에 연결된다. 그러므로 프린트헤드 IC(400)는 전도성 트랙들(303 및 310)이 하부의 CMOS 구동회로에 있는 해당 기준 평면들에 연결되어 공통 기준 평면들을 제공한다는 점에서 프린트헤드 IC(300)과 유사하게 작용한다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 제1 전도성 트랙(303)은 두 노즐 열(302A 및 302B)에 있는 각 액추에이터를 위한 공통 기준 평면을 제공하도록 각 액추에이터의 한 단자에 직접 연결된다. 34 illustrates a
이 기술분야의 당업자라면, 구체적인 실시예들에 나타낸 것처럼, 폭 넓게 기술된 본 발명의 정심과 범위를 벗어나지 않고도 많은 본 발명의 변형예들 및/또는 수정예들이 만들어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명의 실시예들은 모든 관점에서 볼 때 설명을 위한 것이지 한정하기 위한 것이 아니다.Those skilled in the art will appreciate that many variations and / or modifications of the invention can be made without departing from the spirit and scope of the invention as broadly described, as shown in the specific embodiments. . Therefore, the embodiments of the present invention are for illustrative purposes in all respects and not for purposes of limitation.
Claims (20)
구동회로 층을 포함하는 기판;
상기 기판의 상부 표면에 배치되고, 상기 프린트헤드를 따라 종방향으로 연장된 하나 이상의 노즐 열들로 배열되며, 각각이 상기 상부 표면에 의해 한정된 바닥을 구비한 노즐 챔버, 상기 바닥으로부터 이격된 덮개, 및 상기 덮개에 한정된 노즐 구멍으로부터 잉크를 분사하는 액추에이터를 포함하는 복수의 노즐 조립체들;
상기 프린트헤드를 가로질러 연장되고, 적어도 부분적으로 상기 덮개들을 한정하는 노즐 판; 및
상기 노즐판에 배치되고, 상기 프린트헤드를 따라 종방향으로 상기 노즐 열들과 평행하게 연장된 적어도 하나의 전도성 트랙을 포함하고,
상기 전도성 트랙은 구동회로 층과 전도성 트랙 사이에 연장된 복수의 전도성 기둥들을 통해 상기 구동회로 층의 공통 기준 평면과 연결되는 잉크젯 프린트헤드.As an inkjet printhead,
A substrate comprising a drive circuit layer;
A nozzle chamber disposed on the top surface of the substrate and arranged in one or more nozzle rows extending longitudinally along the printhead, each having a bottom defined by the top surface, a lid spaced from the bottom, and A plurality of nozzle assemblies comprising an actuator for ejecting ink from a nozzle hole defined in the cover;
A nozzle plate extending across the printhead and at least partially defining the lids; And
At least one conductive track disposed on the nozzle plate and extending parallel to the nozzle rows in a longitudinal direction along the printhead;
And the conductive track is connected to a common reference plane of the drive circuit layer through a plurality of conductive pillars extending between the drive circuit layer and the conductive track.
상기 공통 기준 평면은 접지 평면 또는 전원 평면을 한정하는 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 1,
And the common reference plane defines a ground plane or a power plane.
적어도 하나의 제1 전도성 트랙을 포함하고, 상기 제1 전도성 트랙은 상기 제1 전도성 트랙에 인접한 적어도 하나의 노즐 열의 복수의 액추에이터들에 직접 연결되는 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 1,
An inkjet printhead comprising at least one first conductive track, wherein the first conductive track is directly connected to a plurality of actuators in at least one nozzle row adjacent to the first conductive track.
적어도 하나의 제2 전도성 트랙을 더 포함하고, 상기 제2 전도성 트랙은 어떤 액추에이터들에도 직접 연결되지 않는 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 3,
An inkjet printhead further comprising at least one second conductive track, wherein the second conductive track is not directly connected to any actuators.
상기 제1 전도성 트랙은 상기 노즐 열의 각 액추에이터를 위한 공통 기준 평면을 제공하도록 상기 프린트헤드를 따라서 연속적으로 연장되는 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 3,
And the first conductive track extends continuously along the printhead to provide a common reference plane for each actuator in the nozzle row.
상기 제1 전도성 트랙은 상기 노즐 열의 일군의 액추에이터들을 위한 공통 기준 평면을 제공하도록 상기 프린트헤드를 따라서 불연속적으로 연장되는 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 3,
And the first conductive track extends discontinuously along the printhead to provide a common reference plane for the group of actuators in the nozzle row.
상기 제1 전도성 트랙은 각각의 쌍의 노즐 열들 사이에 위치되고, 각각의 쌍의 두 노즐 열들의 있는 복수의 액추에이터들을 위한 공통 기준 평면을 제공토록 한 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 3,
Wherein the first conductive track is located between each pair of nozzle rows and provides a common reference plane for a plurality of actuators of two nozzle rows of each pair.
각각의 액추에이터는 상기 제1 전도성 트랙에 직접 연결되는 제1 단자 및 상기 구동회로 층의 구동 트랜지스터에 연결되는 제2 단자를 구비한 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 3,
Wherein each actuator has a first terminal connected directly to the first conductive track and a second terminal connected to a drive transistor of the drive circuit layer.
각각의 덮개는 적어도 하나의 액추에이터를 포함하고, 각각의 액추에이터의 상기 제1 단자는 상기 제1 전도성 트랙에 대해 상기 노즐 판을 횡방향으로 가로질러 연장되는 횡방향 커넥터를 통해 상기 제1 전도성 트랙에 연결되는 잉크젯 프린트헤드.9. The method of claim 8,
Each cover includes at least one actuator, the first terminal of each actuator being connected to the first conductive track via a transverse connector extending transversely across the nozzle plate relative to the first conductive track. Inkjet printhead connected.
상기 제2 단자는 상기 구동회로 층과 상기 제2 단자 사이에 연장되는 액추에이터 기둥을 통해 상기 구동 트랜지스터에 연결되는 잉크젯 프린트헤드.10. The method of claim 9,
And the second terminal is connected to the drive transistor through an actuator column extending between the drive circuit layer and the second terminal.
상기 액추에이터 기둥들은 상기 제1 전도성 트랙의 평면과 수직인 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 10,
And the actuator pillars are perpendicular to the plane of the first conductive track.
각각의 덮개는 각각의 열 벤드 액추에이터를 포함하는 적어도 하나의 가동 패들을 포함하고, 상기 패들은 상기 노즐 구멍으로부터 잉크가 분사되도록 각각의 노즐 챔버의 바닥을 향하여 이동 가능하고, 상기 열 벤드 액추에이터는:
상기 제1 및 제2 단자를 구비한 상부 열탄성 빔; 및
전류가 열탄성 빔을 통해 흐를 때, 열탄성 빔이 수동 빔에 대해 팽창하여 각각의 패들이 노즐 챔버의 바닥을 향하여 구부러지도록, 열탄성 빔에 용착되는 하부 수동 빔을 포함하는 잉크젯 프린트헤드.10. The method of claim 9,
Each cover includes at least one movable paddle comprising a respective thermal bend actuator, the paddle being movable towards the bottom of each nozzle chamber to inject ink from the nozzle aperture, the thermal bend actuator being:
An upper thermoelastic beam having the first and second terminals; And
An inkjet printhead comprising a lower passive beam deposited on the thermoelastic beam such that when the current flows through the thermoelastic beam, the thermoelastic beam expands relative to the passive beam such that each paddle bends toward the bottom of the nozzle chamber.
상기 열탄성 빔은 상기 전도성 트랙과 동일 평면에 있는 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 12,
And the thermoelastic beam is coplanar with the conductive track.
상기 열탄성 빔과 상기 전도성 트랙은 같은 재료로 구성된 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 12,
And the thermoelastic beam and the conductive track are made of the same material.
상기 노즐 판은 세라믹 재료로 구성된 잉크젯 프린트헤드.The method of claim 1,
And the nozzle plate is made of a ceramic material.
상기 구동회로 층은 각각의 액추에이터를 위한 구동 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함하고, 각각의 구동 FET는 논리 분사 신호를 수신하는 게이트, 전원 평면과 전기적으로 연결된 소스, 및 접지 평면과 전기적으로 연결된 드레인을 포함하고, 구동 FET는:
상기 드레인과 상기 접지 평면 사이에 상기 액추에이터가 연결되는 pFET; 또는
상기 전원 평면과 상기 소스 사이에 상기 액추에이터가 연결되는 nFET 중 하나인 잉크젯 프린트헤드.5. The method of claim 4,
The drive circuit layer includes a drive field effect transistor (FET) for each actuator, each drive FET having a gate for receiving a logic injection signal, a source electrically connected to the power plane, and a drain electrically connected to the ground plane. The drive FET includes:
A pFET coupled with the actuator between the drain and the ground plane; or
An inkjet printhead that is one of an nFET to which the actuator is coupled between the power plane and the source.
상기 구동 FET는 pFET이고, 상기 제1 전도성 트랙은 접지 평면을 제공하고, 또한 상기 액추에이터의 제1 단자는 상기 제1 전도성 트랙에 연결되고, 상기 액추에이터의 제2 단자는 상기 pFET의 드레인에 연결되는 잉크젯 프린트헤드.17. The method of claim 16,
The drive FET is a pFET, the first conductive track provides a ground plane, the first terminal of the actuator is connected to the first conductive track, and the second terminal of the actuator is connected to the drain of the pFET. Inkjet printheads.
상기 제2 전도성 트랙은 전원 평면을 제공하고, 상기 pFET의 소스에 연결되는 잉크젯 프린트헤드.18. The method of claim 17,
And the second conductive track provides a power plane and is connected to a source of the pFET.
상기 구동 FET는 nFET이고, 상기 제1 전도성 트랙은 전원 평면을 제공하고, 또한 상기 액추에이터의 제1 단자는 상기 제1 전도성 트랙에 연결되고, 상기 액추에이터의 제2 단자는 상기 nFET의 소스에 연결되는 잉크젯 프린트헤드.17. The method of claim 16,
The drive FET is an nFET, the first conductive track provides a power plane, and the first terminal of the actuator is connected to the first conductive track, and the second terminal of the actuator is connected to the source of the nFET. Inkjet printheads.
상기 제2 전도성 트랙은 접지 평면을 제공하고, 상기 nFET의 드레인에 연결되는 잉크젯 프린트헤드.20. The method of claim 19,
And the second conductive track provides a ground plane and is connected to the drain of the nFET.
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