KR100894373B1 - 프린트헤드 모듈 - Google Patents

Abstract

인쇄될 지면폭의 적어도 일부를 따라 연장되는 적어도 제1 및 제2열의 프린트노즐들로 이루어지고, 각 노즐은 구동회로 및 로직회로를 포함하며, 평면상에서 상기 구동회로 및 로직회로는 대체로 상기 노즐의 대향 단부에 위치하고, 상기 노즐들의 방향을 정하되 상기 제1열의 각 노즐의 구동회로 및 로직회로의 각각의 위치는 제2열에서 이에 대응하는 노즐의 구동회로 및 로직회로의 각각의 위치에 대하여 면대칭(mirrored)되거나 점대칭(rotated)되어 있는 프린트헤드 모듈에 관한 것이다.

프린트헤드, 노즐, CMOS, MEMs,

Description

프린트헤드 모듈{PRINTHEAD MODULE}

본 발명은 프린트헤드 분야에 관련된 것이다.

본 발명은 주로, 지면(紙面)의 폭 전체로 연장되는 다수의 프린트헤드로 이루어진 출원인의 잉크젯 프린트헤드에 사용하기 위해 개발되어 왔는데, 이 출원을 서술하는데에 참조될 것이다. 그렇지만, 본 발명은 다수 열의 프린트 노즐들을 가지는 다른 프린트헤드 배열에도 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명과 관련된 다양한 방법들, 시스템들 그리고 장치는 다음에 기술하는 본 출원인 또는 본 출원의 양수인에 의해 출원된 미국 등록특허나 동시계속중인 미국 출원건에서 공개된다. 이러한 미국 등록특허와 동시계속중인 미국 출원건의 모두는 본 참조로 본 명세서에 합체된다.

09/517,539 09/112,763 09/112,762 09/112,737 09/112,761 09/113,223 09/517,384 09/505,951 09/516,869 09/517,608 09/505,147 09/505,952 09/517,380 09/516,874 09/517,541 10/203,540 10/636,263 10/203,564 10/636,283 AUTH22US AUTH23US AUTH24US 10/407,212 10/407,207 10/683,064 10/683,041 JUM005US JUM006US 10/727,181 10/727,162 10/727,163 10/727,245 10/727,204 10/727,233 10/727,280 10/727,157 10/727,178 10/727,210 10/727,257 10/727,238 10/727,251 10/727,159 10/727,180 10/727,179 10/727,192 10/727,274 10/727,164 10/727,161 10/727,198 10/727,158 10/754,536 10/754,938 10/727,227 10/727,160 09/575,108 PEC011 미국 09/575,109 09/575,110 09/607,985 09/607,990 09/607,196 09/606,999 10/173,739 10/189,459 10/854,521 10/854,522 10/854,488 10/854,487 PLT005US 10/854,504 PLT007US PLT008US PLT009US PLT010US 10/854,495 PLT012US PLT013US PLT014US 10/854,525 10/854,526 PLT017US PLT018US PLT019US PLT020US 10/854,506 10/854,505 PLT023US 10/854,494 10/854,489 10/854,490 PLT027US 10/854,491 10/854,528 10/854,523 10/854,527 10/854,524 10/854,520 PLT034US PLT035US PLT036US PLT037US 10/854,501 PLT039US PLT040US 10/854,518 10/854,517

일부 특허출원은 임시적으로 사건정리번호(Docket Number)로서 구분하였다. 이것은 대응출원번호가 유효하게 부여되었을 때 그 출원번호로 대체될 것이다.

비교적 높은 해상도와 프린트속도를 가진 프린트헤드를 제조함에 있어서는 많은 문제가 제기된다.

이중 하나는 노즐로의 구동력과 제어신호의 공급에 관련이 있다. 이를 행하는 한 방법은 프린트노즐이 조립될 때 같은 기판에 CMOS층을 구비하는 것이다. 이러한 집성(集成)은 공간을 절약하고 구동회로와 노즐작동기 간의 접속로를 상대적으로 짧게 할 수 있다.

대체적인 배치에 있어서, 많은 상호 참조 출원에서 출원인이 밝힌 바와 같이, 프린트헤드의 각 색상은 하나의 홀수열과 하나의 짝수열을 포함하는데, 이것이 지면폭(Pagewidth) 전체에서 수평노즐 피치의 절반씩 오프셋(Offset)이 된다. 각 노즐과 노즐의 구동회로는, 평면상에서, 프린트헤드를 따라 인쇄매체 이송방향에 평행한 선상에 배열된다. 그리고, 프리트헤드의 모든 노즐과 회로의 쌍들은 동일한 방향으로 향하게 된다. 만일 상기 노즐과 관련구동회로가 단일 열에서 나란히 위치되어야 한다면, 수평 노즐피치의 절반씩으로 짝홀수열 오프셋을 활용함으로써 종래 가능했던 것 이상으로 점들(dots)을 지면 전반에 걸쳐 서로 근접하게 인쇄할 수 있다. 점 데이터(dot Data)가 합당한 열로 가는 것이 지연될 필요가 있는데 그럼으로써 지면상에서 데이터가 2열씩 끝까지 정확하게 정열되어 인쇄된다.

이른바, CMOS와 노즐의 공간 요건에 있어서의 상대적인 차이는 프린트헤드에 아직도 약간의 미활용영역가 있다는 것을 의미한다. 또한, 설계에 있어서 고전압회로가 또다른 열로부터의 저전압회로 근처에 배치되는 부분에서, 두 회로사이의 간섭을 회피하도록 주의깊은 설계와 간격이 요구된다.

복수 열의 프린트노즐을 구비하는 프린트헤드 회로에서 공간활용을 개선하거나, 적어도 종래 기술의 배치에 대한 유용한 대안을 제공하는 것이 바람직하다.

첫번째 측면에서, 본 발명은 인쇄될 지면폭의 적어도 일부를 따라 연장되는 적어도 제1열들 및 제2열들의 프린트노즐들을 구비하는 프린트헤드 모듈을 제공하는데, 각 노즐은 구동회로(drive circuitry)와 로직회로(logic circuitry)를 포함하고, 평면상으로 보면, 구동회로 및 로직회로가 대체로 노즐의 대향 단부들에 위치하며, 노즐들의 위치를 정하되 제1열의 각 노즐의 구동회로 및 로직회로의 각각의 위치는 제2열에서 그에 대응하는 노즐의 구동회로 및 로직회로의 각각의 위치에 대하여 면대칭(mirrored)되거나 점대칭(rotated)되어 있다.

바람직하게는, 상기 제1열의 각 노즐의 상기 구동회로의 위치는 상기 제2열에서 그에 대응하는 노즐의 구동회로의 위치에 대하여 180도로 회전배치되고, 상기 제1열의 각 노즐의 상기 로직회로의 위치는 상기 제2열에서 그에 대응하는 노즐의 로직회로의 위치에 대하여 180도로 회전배치된다.

바람직하게는, 각 노즐의 상기 구동회로 및 로직회로는 지면폭에 대해 수직인 선상에 위치되어 있다.

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바람직하게는, 상기 제1열에서 적어도 대다수 노즐의 각각은 상기 제2열에서 이에 대응하는 노즐과 쌍을 이룬다.

바람직하게는, 상기 프린트헤드 모듈은 다수의 제1열들과 제2열들을 포함하고, 제1열들의 각각은 제2열들 중 하나와 쌍을 이룬다.

바람직하게는, 상기 제1열들 및 제2열들은 동일한 색상을 인쇄하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 제1열들 및 제2열들은 동일한 잉크를 인쇄하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 제1열들 및 제2열들은 상기 동일한 잉크공급부에 연결된다.

바람직하게는, 상기 프린트헤드는 다수의 제1열들과 제2열들을 더 포함하고, 상기 제1열들의 각각은 제2열들 중 하나와 쌍을 이루며, 각 쌍에 있어서 상기 제1열들 및 제2열들은 각각 동일한 잉크를 인쇄하도록 배치된다.

바람직하게는, 각 쌍에 있어서 상기 제1열들 및 제2열들은 동일한 잉크공급부에 연결된다.

바람직하게는, 상기 제1열들 및 제2열들은 적어도 하나의 전원공급노드(node)를 공유하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 전원공급노드는 접지부이다.

바람직하게는, 상기 접지부는 어느 한 시점에서 상기 제1과 제2열들 중 하나만이 접지부로 전류를 전도하는 것을 계기로 전류를 전도하도록 설정된다.

바람직하게는, 상기 전원공급노드는 전류공급경로이다.

바람직하게는, 상기 전류공급경로는 상기 제1과 제2열들 중 하나만이 어느 한 시점에서 전류공급경로를 거쳐 전류를 흘려보내는 것을 계기로 전류를 전도하도록 설정된다.

바람직하게는, 제1열들 및 제2열들은 적어도 하나의 글로벌신호(Global Signal)를 공유하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 글로벌신호는 점화신호(Fire Signal)이다.

바람직하게는, 상기 글로벌신호는 시각신호(Clock Signal)이다.

또다른 측면에서 본 발명은 인쇄될 지면폭의 적어도 일부를 따라 연장되는 적어도 제1열들 및 제2열들의 프린트노즐들로 이루어진 프린트헤드 모듈을 제공하는데, 각 노즐은 구동회로와 로직회로를 포함하고, 평면상으로 보면, 상기 구동회로 및 로직회로는 대체로 노즐의 대향 단부들에 위치하고, 노즐들의 방향을 정하되 상기 제1열의 상기 노즐들의 구동회로는 상기 제2열의 노즐들의 상기 로직회로에보다 상기 제2열의 노즐들의 구동회로에 더 가깝게 한다.

바람직하게는, 상기 제1열의 각 노즐의 상기 구동회로의 위치는 상기 제2열에서 그에 대응하는 노즐의 구동회로의 위치에 대하여 180도로 회전배치되고, 상기 제1열의 각 노즐의 상기 로직회로의 위치는 상기 제2열에서 그에 대응하는 노즐의 로직회로의 위치에 대하여 180도로 회전배치된다.

바람직하게는, 각 노즐의 상기 구동회로 및 로직회로는 상기 지면폭에 대해 수직인 선에 위치되어 있다.

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바람직하게는, 상기 제1열의 적어도 대다수의 노즐들의 각각은 상기 제2열에서 이에 대응하는 노즐과 쌍을 이룬다.

바람직하게는, 상기 프린트헤드 모듈은 다수의 제1열들과 제2열들을 포함하며, 상기 제1열의 각각은 상기 제2열들 중 하나와 쌍을 이룬다.

바람직하게는, 상기 제1열들 및 제2열들은 동일한 색상을 인쇄하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 제1열들 및 제2열들은 동일한 잉크를 인쇄하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 제1열들 및 제2열들은 동일한 잉크공급부에 연결된다.

바람직하게는, 제10항에 따른 프린트헤드는, 다수의 제1열들과 제2열들을 포함하고, 제1열들의 각각은 제2열들 중 하나와 쌍을 이루며, 각 쌍에서 제1열들 및 제2열들은 상호 동일한 잉크를 인쇄하도록 배치된다.

바람직하게는, 각 쌍의 제1열들 및 제2열들은 동일한 잉크공급부에 연결된다.

바람직하게는, 상기 제1열들 및 제2열들은 적어도 하나의 전원공급노드(Node)를 공유하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 전원공급노드는 접지부(earth)이다.

바람직하게는, 상기 접지부는 상기 제1열들 및 제2열들 중 하나만이 어느 한 시점에서 접지부로 전류를 전도하는 것을 계기(on the basis)로 전류를 전도하도록 설정된다.

바람직하게는, 상기 전원공급노드는 전류공급경로이다.

바람직하게는, 상기 전류공급경로는, 제1열들 및 제2열들 중 하나만이 어느 한 시점에서 전류공급경로을 거쳐 전류를 흘려보내는 것을 계기로 전류를 전도하도록 설정된다.

바람직하게는, 상기 제1열들 및 제2열들은 적어도 하나의 글로벌신호를 공유하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 글로벌신호는 점화신호이다.

바람직하게는, 상기 글로벌신호는 시각신호이다.

본 발명의 바람직한 실시예는, 단지 일 예로서, 첨부도면을 참조하여 이하 기재될 것이며, 여기서:

도 1은 프린트헤드의 하나의 단위셀(즉, 하나의 노즐)을 이루는 3개의 개별층들의 개략을 나타내고;

도 2는 작용적인 상호 위치에서, 도 1의 상기 3개층들의 수직 입면도를 나타내며;

도 3은 도 1 및 도 2의 상기 단위셀들의 복수의 행 및 열들의 종래 배치를 나타내고; 그리고

도 4는 본 발명에 따른, 도 1 및 도 2의 상기 단위셀들의 복수의 행 및 열들에 대한 배치를 나타낸다.

도면을 참조하면, 도 1은 함께 Memjet™ MEMS프린트헤드용의 하나의 단위셀(1)(즉, 노즐)을 이루는 3개의 층들(2)(4)(6)을 나타낸다. 도 1은 평면상에서 3개의 개별층들을 나타내고 있는데, 도 2에서 측면입면도에 나타낸 바와 같이, 상기 단위셀은 상기 층들이 서로의 위에 겹쳐 쌓여서 제작되는 것이, 활용함에 있어, 이해가 될 것이다. 상기 층들(2)(4)(6)의 각각은 더 세부적으로 하위층과 하위 구성요소로 이루어져 있음이 역시 이해가 될 것이며, 자명하므로 그러한 세부내용들은 생략된다.

상기 최하층(2)은 활성CMOS회로를 포함하며, 그리고 두 개의 주된 영역으로 나뉜다. 제1영역은, 셀(1)이 둘 중 어느 쪽이 그리고 언제 잉크를 분출할지를 제어하는 저전압CMOS로직회로(8)를 포함한다. 제2영역은, 제어로직(Logic)에 의해 활성화될 때 잉크를 분출하는 작동기(도 2 참조)에 전기 전류를 제공하는 하나의 대용량 구동트랜지스터로 이루어진 고전압CMOS를 포함한다.

상기 중간층(4)은 MEMs(6)으로의 접촉수단을 제공하는 CMOS금속층구조들로 이루어진다. 구동트랜지스터(10)는 구동접촉영역(12)에 연결된다. 접지접촉영역(14)은 전류의 복귀경로를 제공하며 물리적으로 상기 제어로직영역(8)위에 놓인다.

상기 상위층(6)은 MEMs작동기(17)를 포함하는 MEMs층이다. 상기 작동기(17)는 일단부(16)에서 접촉영역(12)을 통해 상기 구동트랜지스터(10)로 연결되며, 또한 타단부(18)에서 접지접촉영역(14)으로 연결된다. 다양한 층에 걸친 연결은 도 2에서 잘 나타내고 있다. 또한, 도 1로부터 알 수 있듯이, 잉크구멍(20)은 잉크를 공급하기 위해 상기 첫번째 및 두번째 층(2)(4)을 거쳐 상기 작동기에 의한 분출을 위해 세번째 층(6)에까지 연장된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 단위셀(즉, 노즐들)이 완성된 종래 기술의 프린트헤드를 형성하기 위해 열들과 행들에서 배열될 때, 여러가지 제약들이 셀들을 근접하게 하기 위해 적용된다. 명확하게 하기 위해, CMOS활성층만 나타내고 있지만 그밖의 다른 층들의 위치와 방위는 도 1에 나타낸 노즐배치에 기초하여 이 분야의 숙련자에게는 자명할 것이다.

수평으로 인접한 열들의 노즐(1)들의 상기 제어로직회로(8)들은 대체로 바로 근접해 있으며, 또한 글로벌 제어신호들은 이 영역을 거쳐 발송됨으로써 이 신호들이 각 셀로 보내진다. 유사하게, 수평으로 인접한 셀들의 접지접촉영역(미도시)은 연속적인 금속편을 형성한다.

상기 열들의 수직방향 간격은 각 층에 적용되는 간격제한에 의해 결정된다. CMOS활성층에서, 세밀한 간격은 하나의 셀의 고전압영역과, 그 인접한 열에서 그 셀의 저전압영역과의 사이이다. CMOS접촉층에서, 세밀한 간격은 하나의 셀의 구동접촉과, 그 인접한 열에서 그 셀의 접지접촉과의 사이이다. MEMs층에서, 세밀한 간격은 하나의 작동기의 구동터미널과, 인접한 열에서 그 구동기의 접지접촉과의 사이이다.

도 4는 어느 배열에서 셀들을 다수 열로 배치하는 바람직한 실시예를 나타낸 것으로써, 매 두번째 열마다 반전되거나 대향하게 된다. 이 도에서 사용된 참조번호들은 이들 번호에 대해 앞서 서술한 특징들에 대응한다.

도 4의 대향배치에서, 고전압영역과 저전압영역 간의 관계는 주어진 단위셀의 부품크기에 대해 수직방향 전체의 열의 피치(pitch)를 더 작게 할 수 있다. 도시한 CMOS활성층에서, 열의 쌍들은 제어로직영역(8)에 인접해 있다. 이로써 글로벌신호는, 각 열에 한 번씩이 아닌, 각 열쌍(Row Pair)에 한 번씩 상기 배열을 통해 발송될 수 있다. 덧붙여서 각 고전압영역은 다른 고전압영역에만 직접적으로 인접하며, 배열상에서 고전압의 갯수는 저전압 분리로 반감한다.

CMOS접촉층(미도시, 도 1 참조)에 있어서, 열들의 쌍들은 공통의 접지접촉영역을 공유할 수 있다. 바람직한 실시예에서 인접열에서의 셀들이 결코 동시에 분출 하지 않으므로, 상기 공유된 접지접촉은 하나의 단일 열에 대해 전류를 운반하기에 충분한 크기로만 필요하다. 유사하게, 상기 MEMs층(도 1 참조)상에서 작동기의 접지터미널은 공유될 수 있으므로, 크기요건을 줄일 수 있다. 이 실시예에서는 나타내지 않았다 하더라도, 전류는 인접 열들에 의해 공유된 공급전류경로를 거쳐 구동회로로 공급될 수 있다.

이상 상술되어 온 바람직한 실시예는 노즐들의 열들이 교대로 각기 상대적으로 180도로 회전되는 것을 나타내는데, 그것은 또한 각각의 대향이미지로 될 수 있음이 이해될 것이다. 더구나, 상기 회전이나 대향은 완전한 180도 회전 오프셋을 포함할 필요는 없다. 본 발명의 많은 이점은 상대적인 회전를 적은 각도로 달성될 수 있다는 점이다. 물론, 상기 바람직한 실시예는 장치가 평면상에서 동일한 것으로 나타내기는 했지만, 열들에서의 상기 장치들은 동일할 필요가 없다는 것이 이해될 것이다. 그것은 단지 인접한 열에서 노즐의 적어도 일부 회로의 요건이 비대칭인 경우에 필요할 것이며, 인접 열들에서의 노즐 배치를 반전하거나, 대향하거나 또는 반시계방향 회전으로써 공간 및/또는 설계의 개선에 이용될 수 있다.

일반적으로, 본 발명은, CMOS 및 MEMs 부품크기에 영향을 끼치지 않고, 기존 배치보다 더 작아진 배열크기를 제공한다.

Claims (42)

1. 인쇄될 지면폭의 적어도 일부를 따라 연장되는 제1열들 및 제2열들의 프린트노즐들로 이루어지고, 각 노즐은 구동회로(drive circuitry) 및 로직회로(logic circuitry)를 포함하며, 상기 구동회로 및 로직회로는 상기 각각의 노즐의 대향 단부에 위치되어 있고, 상기 노즐의 방향을 정하되 상기 제1열의 각 노즐의 상기 구동회로 및 로직회로의 각각의 위치는, 제2열에서 대응하는 노즐들의 상기 구동회로 및 로직회로의 각각의 위치에 대하여 점대칭(rotated)되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1열의 각 노즐의 상기 구동회로의 위치는 상기 제2열에서 그에 대응하는 노즐의 구동회로의 위치에 대하여 180도로 회전배치되고, 상기 제1열의 각 노즐의 상기 로직회로의 위치는 상기 제2열에서 그에 대응하는 노즐의 로직회로의 위치에 대하여 180도로 회전배치되는 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
3. 제1항에 있어서,

   각 노즐의 상기 구동회로 및 로직회로는 지면폭에 대해 수평선상에 위치되는 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
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6. 제1항에 있어서,

   상기 제1열의 노즐들의 각각은 상기 제2열에서 하나의 대응 노즐과 쌍을 이루는 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
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8. 제1항에 있어서,

   상기 제1열과 제2열은 같은 색상을 인쇄하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1열과 제2열은 같은 잉크을 인쇄하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1열과 제2열은 같은 잉크공급부에 결합되는 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
11. 삭제
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13. 제1항에 있어서,

    상기 제1열과 제2열들은 적어도 하나의 전원공급노드를 공유하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
14. 제13항에 있어서,

    상기 전원공급노드는 접지부인 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
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16. 제13항에 있어서,

    상기 전원공급노드는 전류공급경로인 것을 특징으로 하는 프린트헤드 모듈.
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