KR100693700B1 - 인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품, 프린트 카트리지,인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품 제조 방법 및 폴리머오리피스 플레이트 제조 방법 - Google Patents
인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품, 프린트 카트리지,인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품 제조 방법 및 폴리머오리피스 플레이트 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품(80)은 적어도 하나의 유체 이젝터를 그 위에 구비한 기판(82)을 포함한다. 오리피스 부재는 적어도 하나의 유체 전달 보어(286)가 관통 연장되어 있다. 오리피스 부재는 유체 전달 보어를 위한 상부 개구부를 규정하는 상부 표면(254)과, 유체 전달 보어를 위한 바닥 개구부를 규정하는 상부 표면(256)과, 상부 표면내의 타원형 카운터 보어(400)를 더 포함한다. 카운터 보어는 유체 전달 보어와 비동심이다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 잉크 방울 테일 쪼개짐(ink-droplet-tail-break-off) 제어를 제공할 수 있고, 메니스커스 오버슈트(meniscus overshoot)를 방지할 수 있어서 열 잉크젯 인쇄와 관련된 푸들링(puddling), 펜 방향성, 및 러플(ruffle) 문제점을 극복하는 잉크젯 프린트헤드의 새로운 디자인 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 본 발명은 기판으로 잉크를 전달하는데 사용하기 위한 프린트헤드 구조체에 관한 것이며, 특히 프린트헤드에 부착시키도록 설계된 새로운 오리피스 플레이트에 관한 것이다. 오리피스 플레이트는 프린트헤드의 수명에 걸쳐서 매우 높은 인쇄 품질 수준을 유지할 수 있는 많은 중요한 구조적 특징부를 포함한다.
전자 인쇄 기술의 분야에서 상당한 발전이 있었다. 현재 매우 효율적인 광범위한 인쇄 시스템은 신속 정확한 방법으로 잉크를 분배할 수 있는 것이 존재한다. 특히 열 잉크젯 시스템은 이와 관련하여 중요하다. 기본적으로 열 잉크젯 기술을 이용하는 인쇄 유닛은 다수의 박막 가열 레지스터를 그 위에 구비한 기판[바람직하게 실리콘(Si) 및/또는 다른 비교할만한 재료로 제조됨]과 유체 연통되는 적어도 하나의 잉크 용기 챔버를 구비하는 장치를 포함한다. 기판 및 레지스터는 "프린트헤드"로서 종래의 특징화된 구조체내에 유지된다. 레지스터의 선택적인 활성은 용기 챔버 내측에 저장된 잉크 재료의 열 여기와, 프린트헤드로부터 잉크 재료의 방출을 야기한다. 전형적인 열 잉크젯 시스템은 벅 등의 미국 특허 제 4,500,895 호, 베이커 등의 미국 특허 제 4,771,295 호 및 키페 등의 미국 특허 제 5,278,584 호 및 휴렛 팩카드 저널(통권 39, 제 4 호(1988년 8월))에 개시되어 있으며, 이들 모든 문헌은 참고로 본원에 인용한다.
전형적으로 상술한 잉크 분배 시스템(그리고 열 잉크젯 및 다른 잉크 분사 기술을 이용하는 비교할만한 인쇄 유닛)은 잉크 카트리지를 형성하기 위해서 자체 수납 잉크 서플라이를 그 내부에 구비한 잉크 보유 유닛(예를 들면, 하우징, 용기 또는 탱크)을 포함한다. 표준 잉크 카트리지에 있어서, 잉크 보유 유닛은 카트리지의 나머지 부품에 직접 부착되어, 예를 들면 베이커 등의 미국 특허 제 4,771,295 호에 개시된 바와 같이 잉크 서플라이가 "내장형(on-board)"인 것으로 간주되는 일체형 그리고 단일 구조체를 형성한다. 그러나, 다른 경우에, 잉크 보유 유닛은 프린터내의 원거리 위치에 제공되며, 잉크 보유 유닛은 하나 이상의 잉크 전달 도관을 이용한다. 이들 특정 시스템은 "오프축(off-axis)" 인쇄 시스템으로 종래에 공지되어 있다. 전형적이고 비제한적인 오프축 잉크 전달 시스템은 올센 등이 1997년 6월 5일자로 출원한 것으로 "내부 및 외부 필름 층으로 형성된 다중벽 백을 포함하는 잉크 보유 시스템"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/869,446 호와, 헉크 등이 1997년 6월 11일자로 출원한 것으로 "자유 잉크 잉크젯 펜용 조절기"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/873,612 호에 개시되어 있으며, 이들 특허 출원은 참고로 본원에 인용한다. 본 발명(후술하는 바와 같음)은 개시된 설명으로부터 쉽게 이해될 수 있는 바와 같이 내장형 및 오프축 시스템 양자에 적용가능하다.
잉크 재료를 선택된 기판으로 효율적으로 분배하기 위해서, 전형적으로 열 잉크젯 프린트헤드는 다수의 잉크 분사 오리피스(예를 들면 개구부 또는 보어)가 관통되어 있는 "노즐 플레이트(nozzle plate)" 또는 "오리피스 플레이트(orifice plate)"로서 공지된 외부 플레이트 부재를 포함한다. 초기에, 이들 오리피스 플레이트들은 금도금 또는 팔라듐 도금 니켈과 유사한 재료(이들로만 제한되지 않음)를 포함한 하나 이상의 금속 조성물로부터 제조된다. 그러나, 열 잉크젯 프린트헤드의 최근 개발은 폴리테트라플루오르에틸렌[예를 들면 Teflon(등록상표)], 폴리이미드, 폴리메타클릴산, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리에틸렌-테레프탈레이트 또는 이들의 혼합물(이들로만 제한되지 않음)로 구성되는 필름 제품을 포함한 다양한 상이한 유기 폴리머로 제조된 오리피스 플레이트의 생성물로 이뤄지고 있다. 이러한 목적에 적당한 전형적인 중합체성(예를 들면 폴리이미드 기제) 조성물은 미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 "E I de Pont de Nemours & Company"에 의해 제조된 "KAPTON"(상표명)으로 판매되는 제품이 있다. 상술한 비금속성 조성물로 제조된 오리피스 플레이트 구조체는 전형적으로 두께가 일정하며, 가요성이 크다. 유사하게, 이들 구조체는 감소된 제조 비용에서부터 전체 프린트헤드 구조의 실질적인 간략화에 이르기까지 많은 이점을 제공하며, 이러한 것들은 개선된 신뢰성, 경제성 및 제조 용이성이라고 한다.
중합체성/플라스틱 필름형 오리피스 플레이트의 제조와 전체 프린트헤드 구조체의 생산은 디온의 미국 특허 제 4,944,850 호에 일반적으로 개시된 바와 같이 종래의 테이프 자동 접착("TAB") 기술을 이용하여 통상 성취된다. 상술한 형태의 중합체성 비금속성 오리피스 플레이트의 추가적인 정보는 키페 등의 미국 특허 제 5,278,584 호 및 쉬안쯔 등의 미국 특허 제 5,305,015 호에 제공되어 있으며, 이들 특허는 참고로 본원에 인용한다. 또한, 메이어 등이 1997년 8월 28일자로 출원하고 "개선된 프린트헤드 구조체 및 그 제조 방법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/921,678 호에 개시되어 있으며, 이 출원은 참고로 본원에 인용한다. 이러한 문헌에서, 중합체성 필름형 오리피스 플레이트의 전체적인 내구성을 개선하기 위한 많은 접근방법이 개시되어 있다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 보호 코팅은 오리피스 플레이트의 상부 표면 및/또는 바닥 표면에 도포된다. 전형적인 코팅은 다이아몬드형 카본(통상 "DLC"로서 공지됨), 금속의 적어도 하나의 층[예를 들면 크롬(Cr), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 금(Au), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 알루미늄(Al) 및 이들의 혼합물] 및/또는 선택된 유전성 재료(예를 들면 질화 규소, 이산화 규소, 질화 붕소, 탄화 규소 및 산화 탄화 규소)를 포함한다. 이러한 방법은 박막 오리피스의 전체적인 제거 및 변형 저항성을 개선하도록 설계되며, 이들 부품과 관련된 "딤플링(dimpling)" 문제점을 방지한다. 또한, 완성된 구조체의 전체적인 내구성은 DLC 및 상술한 다른 조성물을 이용하여 특별히 개선된다.
그러나, 오랜 기간에 걸쳐서 깨끗하고, 뚜렷하고 생생한 인쇄 이미지를 생성할 수 있는 비금속성 오리피스 플레이트를 이용하여 프린트헤드를 제조하기 위해서는 다른 중요한 인자가 고려되어야 한다. 예를 들면, "러플(ruffles)" 또는 "러플링(ruffling)"으로 공지된 상태가 상술한 형태의 박막 중합체성(예를 들면 플라스틱) 오리피스 플레이트를 이용하는 프린트헤드에서 발생할 수 있다. 이러한 상태는 제어되지 않는다면 인쇄 품질에 있어서 상당한 열화를 초래할 수 있다. 전형적으로, 종래의 디자인의 열 잉크젯 프린터는 오리피스 플레이트의 외부 표면을 유지하고 그리고 잔류 잉크와 종이 섬유 등을 포함한 다른 외부 물질이 없게 하기 위해서 적어도 하나의 와이퍼 요소(통상적으로 탄성중합체 고무, 플라스틱 또는 다른 비교할만한 재료로 제조됨)를 이용한다. 이러한 목적을 위해 사용된 전형적인 와이퍼 시스템은 수 등의 미국 특허 제 5,786,830 호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 참고로 본원에 인용한다. 박막 유기 폴리머 기제 오리피스 플레이트를 이용하는 프린트헤드는 종종 와이핑 프로세스에 의해 나쁘게 영향을 미친다. 특히, 이러한 형태의 오리피스 플레이트상에서의 와이퍼 요소의 통과로 인해 오리피스의 에지를 따라서 플레이트 구조체의 "부양(uplifting)"을 야기시키며, 이에 의해 각 오리피스의 주변 에지에 형성된 "릿지"형 구조체와 더불어 "러플(ruffled)" 외관을 형성한다. 오리피스 플레이트의 이러한 물리적인 변형(그리고 오리피스 기하학적 형태/평탄화의 결과적인 변형)은 잉크 방울 궤적, 즉 최종 인쇄 이미지를 형성하기 위해서 잉크 방울이 따라가도록 되어 있는 경로에 상당한 변화를 야기시킨다. 이러한 오리피스 플레이트 기하학적 형태의 바람직하지 못한 변화는 그 의도하는 방향으로 잉크 방울이 이동하는 것을 방해한다. 대신에, 방울은 부적절하게 방출되며, 인쇄 매체 재료상의 원하지 않은 위치에 분배된다. 상술한 바와 같이 오리피스 플레이트의 변형(오리피스의 주변 에지 둘레의 외부 "릿지" 구조체의 형성을 포함함)은 또한 이들 영역내의 잉크의 수집 또는 "푸들링(puddling)"을 야기시킨다. 또한, 이러한 상황은 오리피스에 인접한 수집된 잉크와 함께 방출된(특히 각 방울의 말단 부분, 즉 그 "테일(tail)") 잉크 방울 사이의 바람직하지 못한 상호작용에 의해 잉크 방울 궤적을 변경시킨다. 그 결과, 시간이 경과함에 따라 인쇄 품질 열화가 발생된다. 다시 이들 문제점은 2개의 주요 인자, 즉 (1) 상술한 유기 폴리머 오리피스 플레이트의 얇은 가요성 성질 및 (2) 종래의 와이퍼 구조체에 의해 오리피스 플레이트(또는 이와 접촉될 수 있는 다른 물체)상에 부여된 물리적 힘과 같은 인자에 의해 야기된다.
요약하면, 인쇄 품질의 현저한 열화에서부터 감소된 수준의 프린트헤드 수명 및 증가된 유지보수 요구에 이르기까지 많은 불리한 조건이 박막 유기 폴리머 기제 오리피스 플레이트 시스템에서의 "러플링(ruffling)"과 관련이 있다. 그에 따라서 본 발명을 완성하기 전에는 하나 이상의 와이퍼 요소를 이용하는 반복된 와이핑의 영향에 대한 높은 저항성이 있고, 상술한 바와 같은 "러플링"에 의해 야기된 잉크 궤적 문제점을 나타내지 않는 중합체성(예를 들면 플라스틱) 오리피스 플레이트 시스템의 필요성이 있었다. 본 발명은 매우 효율적이고 경제적인 방법으로 이러한 목표를 성취하도록 설계된다. 특히, 설명하는(바람직한 실시예의 상세한 설명에서도 설명됨) 새로운 오리피스 플레이트 및 프린트헤드 디자인은 하기와 같은 중요한 이점, 즉 (1) 프린트헤드/오리피스 플레이트 수명의 상당한 증가와, (2) 프린트헤드의 수명 동안에 잉크 방울 궤적상에서의 정밀한 제어를 유지하는 능력과, (3) 프린트헤드를 클리닝하는데 사용된 다양한 상이한 와이퍼 시스템을 이용하는 인쇄 유닛을 구비한 본 발명의 오리피스 플레이트의 양립성과, (4) 박막 중합체성 특성에도 불구하고 오리피스 플레이트의 조기 손상의 방지와, (5) 프린트헤드 제조 프로세스와 관련된 비용, 복잡성 및 전체 노동 조건을 증가시킬 수 있는 작업으로서, 추가적인 재료, 층 및/또는 화학적 조성물을 오리피스 플레이트상에 침착시키는 것을 회피하는 기술을 이용하는 이러한 목표를 성취하는 것을 포함한다. 따라서, 본 발명은 프린트헤드 디자인 및 이미지 생성 기술에 관한 기술 분야의 상당한 진보를 성취하였다.
본 발명의 오리피스 플레이트 및 프린트헤드 구조체에 관한 다른 정보(작동 변수 및 전형적인 구성 재료와 함께 본 발명의 기술 양상을 포함한 특정 데이터를 포함함)는 발명의 요약 및 바람직한 실시예의 상세한 설명 섹션에서 설명된다. 유사하게, 본 발명이 상술한 모든 이점을 제공하는 특정 방법은 이들 섹션에 개시된 상세한 정보로부터 쉽게 이해될 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 잉크 방울 테일 쪼개짐 제어를 제공할 수 있고, 메니스커스 오버슈트를 방지할 수 있어서 열 잉크젯 인쇄와 관련된 푸들링(puddling), 펜 방향성, 및 러플(ruffle) 문제점을 극복하는 잉크젯 프린트헤드의 디자인 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 높은 작동 효율 레벨을 갖는 잉크 분배 시스템에 사용하기 위한 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 시스템과 비교할 때 보다 긴 수명을 가진 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 얇으며, 가요성이 있으며, 물리적인 힘이 가해지는 동안에 내구성 및 내변형성이 있는 중합체성(예를 들면 플라스틱) 오리피스 플레이트를 이용하는 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 오리피스 플레이트가 클리닝 목적으로 통상 이용되는 잉크 와이퍼 요소에 의해 반복적인 와이핑의 영향에 특히 저항성이 있는 상술한 신규한 오리피스 플레이트를 이용하는 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 오리피스 플레이트가 "러플링" 문제점을 회피하는 상술한 신규한 오리피스 플레이트를 이용하는 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다. 상술한 바와 같이, "러플링"은 상술한 와이퍼 유닛(또는 사용하는 동안에 프린트헤드에 결합되는 다른 구조체)과 플레이트의 물리적인 결합에 의해 야기되는 오리피스의 주변 에지 둘레에서의 오리피스 플레이트의 차단 또는 "부양"을 포함한다. 전형적으로, 이들 문제점은 인쇄 품질의 열화로 유도되는 잉크 방울 궤적의 바람직하지 못한 변경을 야기시킨다.
본 발명의 다른 목적은 개선된 작동 효율, 감소된 유지보수 문제, 최소 시스 템 정지시간 및 시간 경과에 따른 균일한 인쇄 품질에 일반적으로 특징이 있는 상술한 신규한 오리피스 플레이트를 이용하는 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광범위한 잉크 분사기 시스템(열 잉크젯 기술을 이용하는 것을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는다)에 사용할 수 있는 상술한 오리피스 플레이트를 이용하는 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 (1) 내부 잉크 서플라이가 결합된 "내장형" 자체 수납 잉크 카트리지와, (2) 프린트헤드(그리고 이와 결합된 구조체)가 원격 잉크 서플라이와 작동 연결/유체 연통되는 "오프축" 시스템을 포함한 많은 상이한 프린터 유닛에서 이용할 수 있는 상술한 신규한 오리피스 플레이트를 이용하는 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 이점이 대량 생산 제조 프로세스에 특히 적합한 높은 경제적인 방법으로 성취되는 상술한 신규한 오리피스 플레이트를 이용하는 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상술한 이점이 추가적인 재료 층 또는 화학물질을 오리피스 플레이트에 도포시키지 않고 성취되는 상술한 신규한 오리피스 플레이트를 이용하는 개선된 프린트헤드를 제공하는 것이다.
발명의 요약
신규하고 매우 효율적인 프린트헤드 구조체는 종래의 시스템보다 많은 이점을 제공하는 것으로 후술된다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 프린트헤드는 플레이트 표면을 따라서 와이퍼 유닛(또는 다른 구조체)의 통로와 관련된 문제점을 회피하는 개선된 내구성을 가진 특정화된 오리피스 플레이트를 이용한다. 오리피스 플레이트는 이러한 목적을 위해 특별히 설계된 유기 폴리머 조성물로 제조된다. 본래 유기 폴리머의 박막 오리피스 플레이트를 이용하는 종래의 시스템은 오리피스 플레이트 표면과 잉크 와이퍼 유닛 등을 포함한 다양한 물체 사이의 물리적인 접촉 동안에 발생되는 "러플(ruffles)" 또는 "러플링(ruffling)"으로서 공지된 상황이 가해진다. 이러한 상황은 오리피스의 주변 에지(및/또는 인접한 영역) 둘레에서 오리피스 플레이트의 변형을 야기시키며, 이에 의해 "파형(wave-like)" 물결 또는 "릿지"의 형성으로 유도된다. 많은 경우에, 이들 변형은 또한 오리피스 둘레에서 바람직하지 못한 잉크 수집 또는 "푸들링"을 야기한다. 그 결과, 잉크 방울 궤적(상술함)은 악영향을 주며, 이에 의해 시간이 경과함에 따라 인쇄 품질의 열화를 야기한다.
본 발명은 상술한 문제점을 회피하도록 설계되어, 박막 중합체성 유기 플레이트 구조체를 매우 효율적인 방법으로 이용할 수 있게 한다. 또한, 설명된 이점(프린트헤드의 수명에 걸쳐서 개선된 인쇄 품질을 포함함)은 추가적인 재료를 오리피스 플레이트에 도포 및/또는 그 화학적 처리없이 성취된다.
정보의 예비 관점으로서, 본 발명은 달리 언급하지 않는 한 내부 프린트헤드 부품의 특정 형태, 사이즈 또는 배열로 제한되지 않는다. 유사하게, 본 섹션과 이하의 다른 섹션에서 열거한 수치 변수는 최적의 결과를 제공하도록 설계된 바람직한 실시예를 구성하며, 모든 양상에서 있어서 본 발명을 제한하지 않는다. 본 발명과 그 새로운 개발은 제한함이 없이 모든 형태의 인쇄 시스템에 적용가능하며, 상기 시스템은 (1) 후술하는 바와 같이 적어도 하나의 기판과, (2) 작동되는 경우 잉크 재료가 프린트헤드로부터 주문 방출되게 하는 것으로 기판상에 위치된 적어도 하나의 잉크 이젝터와, (3) 하나 이상의 잉크 분사 개구부 또는 "오리피스"가 관통되어 있고, 잉크 이젝터를 그 위에 구비한 것으로 기판상에 위치된 오리피스 플레이트를 포함한다. 본 발명은 "잉크 이젝터 사양"으로 고려되지 않으며, 특정 적용, 용도 및 잉크 조성물로 제한되지 않는다. 유사하게, 용어 "잉크 이젝터"는 형상, 형태 또는 구성과 무관한 하나의 이젝터 요소 또는 다중 잉크 이젝터 그룹을 커버하도록 구성될 것이다. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 다양한 잉크 이젝터의 특정 예는 바람직한 실시예의 상세한 설명 섹션에서 설명한다. 그러나, 본 발명은 열 잉크젯 기술을 이용하는 잉크 분배 시스템과 함께 사용하기에 특히 적당하다. 열 잉크젯 인쇄 유닛에 있어서, 적어도 하나 이상의 개별 박막 레지스터 요소는 잉크 재료를 선택적으로 가열하고 그리고 잉크 재료를 프린트헤드로부터 주문으로 방출하는 잉크 이젝터로서 이용된다. 따라서, 후술하는 새로운 오리피스 플레이트 구조체는 열 잉크젯 기술과 관련하여 기술하면, 본 발명은 이러한 형태의 시스템으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 광범위한 상이한 인쇄 장치에 특별히 적용가능하며, 이들 장치는 기판, 기판상의 적어도 하나의 잉크 이젝터 및 기판/잉크 이젝터상에 위치된 오리피스 플레이트를 포함하는 것으로 상술된 기본적인 구조체를 이용한다.
또한, 본 발명은 바람직한 실시예의 상세한 설명에서 달리 언급하지 않는 한 모든 특정 구성 기술(모든 특정 재료 조성물 절차 또는 보어 형성 방법을 포함함) 로 제한되지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 프린트헤드 및 오리피스 플레이트의 조립체를 설명하기 위해서 명세서에 있어서 사용되는 용어 "형성(forming)", "도포(applying)", "분배(delivering)", "위치(placing)" 등은 모든 적당한 제조 절차를 광범위하게 포함한다. 이들 프로세스는 박막 제조 기술로부터 레이저 제거 방법 및 물리적 밀링 프로세스까지 다양하다. 이와 관련하여, 본 발명은 달리 언급하지 않는 한 "제조 방법 사양"으로 고려되지 않는다.
상술한 바와 같이, 매우 효율적이고 내구성의 프린트헤드는 잉크 분배 시스템에 사용하기 위해 제공된다. 용어 "잉크 분배 시스템(ink delivery systems)"은 잉크 서플라이가 그 내부에 저장된 "자체 수납" 형태의 카트리지 유닛을 포함하는 광범위한 다양한 장치를 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는다. 또한 이러한 용어는 탱크, 용기, 하우징 또는 다른 등가물 구조체의 형태로 원격 위치된 잉크 보유 유닛에 하나 이상의 도관 부재에 의해 연결된 프린트헤드를 이용하는 "오프축" 변형예의 인쇄 유닛을 포함한다. 잉크 분배 시스템이 본 발명의 프린트헤드 및 오리피스 플레이트와 관련하여 이용되는 것과 무관하게, 본 발명은 장기적인 시간 주기에 걸쳐서 고품질 인쇄 레벨을 유지하는 것을 용이하게 하는 보다 효율적인 작동을 포함한 상술한 이점을 제공할 수 있다.
이 섹션에서 설명하는 바와 같이 본 발명은 유기 폴리머 조성물로 제조된 특정 오리피스 플레이트 구조체를 포함한다. 용어 "유기 폴리머(organic polymer)"는 종래의 방법에서 규정되고 이용되어 왔다. 종래에 유기 폴리머는 반복적인 화학적 서브유닛의 카본함유 구조체를 포함한다. 유사하게, 용어 "유기 폴리머" 및 "폴리머"는 후술하는 예에 있어서 하나 이상의 플라스틱형 화합물로 선택적으로 제조된 구조체를 나타내기 위해서 비제한적인 방법으로 일반적으로 이용될 것이다. 그러나, 본 발명은 완전한 오리피스 플레이트 구조체가 정확하고 일정한 방법으로 잉크 재료를 분배할 수 있게 제공되는 본 발명의 오리피스 플레이트와 관련된 특정 플라스틱/중합체성 화합물(또는 오리피스 플레이트 사이즈, 형상 및 구성)로 제한되지 않는다.
하기의 설명은 본 발명의 간략하고 일반적인 개요를 구성할 것이다. 본 발명의 특정 실시예, 최선의 모드 및 다른 중요한 특징부를 포함하는 보다 상세한 정보는 후술하는 바람직한 실시예의 상세한 설명에 개시되어 있다. 본 설명을 통해 사용된 모든 과학적 용어는 특정 규정이 제공되지 않는 한 본 발명이 속해있는 기술 분야에 숙련된 자들에게 알려져 있는 종래의 의미에 따라 구성될 것이다.
본 발명은 새로운 오리피스 플레이트 구조체를 이용하는 매우 특정화된 프린트헤드를 포함한다. 오리피스 플레이트(적어도 하나의 유기 폴리머 조성물로 제조됨)는 종래의 인쇄 시스템에서 통상 포함되는 와이퍼 유닛(이것으로 제한되지 않음)을 포함하는 많은 물체와의 물리적 접촉의 영향의 매우 내구성이 있으며 저항성이 있다. 그 결과, 오리피스 플레이트 및 그에 따른 프린트헤드는 개선된 신뢰성 레벨과, "러플링 또는 다른 변형 문제점의 회피에 특징이 있다. 이들 목표는 "삽입(inset)" 오리피스 플레이트 디자인을 제공함으로써 성취되며, 이러한 디자인에 있어서 플레이트를 관통하는 각 오리피스와 관련된 "메인" 잉크 분사 개구부는 플레이트의 상부 표면 아래에 위치되어서, 오리피스 플레이트와 접촉될 수 있는 와이퍼(또는 다른 물리적 구조체)가 이러한 개구부에 직접 결합되지 않게 한다. 따라서, 개구부는 물리적인 제거의 영향으로부터 보호되며, 그 전체적인 기하학적 형태 및 구조적 일체성을 유지할 수 있다. 또한, 이러한 디자인은 적당한 잉크 방울 궤적이 유지될 수 있도록 오리피스 둘레에서 오리피스 플레이트의 상부 표면에 잉여 잉크 "푸들"이 형성되는 것을 방지한다. 후술하는 바와 같이, 이러한 "삽입" 구성은 플레이트(이후에도 설명됨)를 통해 각 잉크 전달 보어상에 특정 "리세스"(예를 들면 오목부 또는 오목한 영역)를 제공함으로써 성취된다. 각 리세스는 오리피스 플레이트의 상부 표면에서 개시되고, 플레이트의 내부내로 내측으로 연장된다.
보다 상세한 정보는 상술한 특정 구조체와 관련하여 제공되며, 오리피스 플레이트, 구성 재료, 치수 및 다른 작동 변수에 관한 특정 정보는 다시 바람직한 실시예의 상세한 설명에 제공되는 것으로 이해하면 된다. 이와 관련하여, 본 발명의 요약은 본 발명의 일반적인 개요를 전달하도록 구성되며, 모든 양상에 있어서 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명에 따르면, 잉크 분배 시스템에 사용하기 위한 프린트헤드가 제공된다. 상술한 바와 같이, 일반적으로 프린트헤드는 적어도 하나의 잉크 이젝터를 그 위에 구비한 기판을 포함한다(기판 표면상에 직접 제공되거나, 하나 이상의 중간 재료 층이 그 사이 제공된 기판에 의해 지지되며, 이들 양 대안은 등가물로 고려되며 특허청구범위내에 포함되는 것으로 간주된다). 열 잉크젯 인쇄 시스템에 통상 이용되는 박막 레지스터 요사가 바람직할지라도, 많은 상이한 잉크 이젝터가 이러한 목적을 위해서 제한함이 없이 이용될 수 있다. 다시 본 발명은 간략함 및 명료함을 위해서 열 잉크젯 기술을 주로 참조하여 설명하였지만, 이러한 양상으로 제한되지 않는다. 다음에, 새로운 오리피스 플레이트 부재(또는 보다 간단하게 "오리피스 플레이트")는 적어도 하나의 유기 폴리머(예를 들면 플라스틱) 조성물로 제조되어 제공된다. 이러한 오리피스 플레이트는 상술한 일반적인 형태이며, 키페 등의 미국 특허 제 5,278,584 호, 쉬안쯔 등의 미국 특허 제 5,305,015 호와, 메이어 등이 1997년 8월 28일자로 출원하고 "개선된 프린트헤드 구조체 및 그 제조 방법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/921,678 호에 특별히 개시되어 있으며, 상기 특허 및 특허출원은 참고로 본원에 인용한다.
오리피스 플레이트(잉크 이젝터를 그 위에 구비한 기판위에 그리고 기판상에 단단히 위치됨)는 상부 표면 및 바닥 표면을 포함한다. 본 명세서에서 사용한 용어 "상부 표면(top surface)"은 오리피스 플레이트와 관련된 특정 표면, 즉 프린트헤드에 대해서 최외측 그리고 실제로 외부(외측) 환경에 노출되는 오리피스 플레이트/프린트헤드의 "외부" 표면을 구성하는 표면을 포함하도록 규정된 것이다. 이것은 잉크가 선택된 인쇄 매체 재료로 그 이동을 통해서 통과될 최종 "표면"이다. 유사하게, 예를 들면 수 등의 미국 특허 제 5,786,830 호(참고로 본원에 인용함)에 개시된 것과 같은 종래의 인쇄 유닛에서 이용되는 하나 이상의 와이핑 부재를 이용하여 "와이핑"되는 표면이다.
반대로, 오리피스 플레이트의 바닥 표면은 프린트헤드내에(예를 들면 내측)에 위치되는 특정 표면이며, 잉크가 방출될 때 통과하는 오리피스 플레이트의 최초 표면이다. 바닥 표면은 오리피스 플레이트의 최내측(예를 들면 "비노출된") 표면 으로서, 실제로 오리피스 플레이트의 상부 표면과, 잉크 이젝터를 그 위에 구비한 기판 사이에 위치된다. 마지막으로, 바닥 표면은 후술하는 바와 같이 잉크 배리어 층을 포함하는 하부 프린트헤드 부품에 실제로 부착되는 오리피스 플레이트의 특정 표면이다. 프린트헤드의 나머지 부분에 대한 플레이트의 배향을 규정하는 것으로 오리피스 플레이트의 상부 및 바닥 표면의 이들 특정 규정을 설명하였으며, 이제 본 발명의 오리피스 플레이트의 새로운 특징부를 설명한다.
바람직한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 "리세스"(또는 오목한 영역/오목부)는, 그 상부 표면에 개시되고 그리고 메인 플레이트 구조체의 상부 표면과 바닥 표면 사이에서 오리피스 플레이트내의 일정한 위치에서 종료되는 오리피스 플레이트에 제공된다. 리세스는 상부 단부와, 하부 단부와, 리세스의 내부 경계부를 규정하며 상기 상하부 단부 사이의 측벽을 포함한다. 리세스의 단면 형태는 제한없이 사각형, 삼각형, 타원형 및 원형(바람직함)을 포함한 많은 상이한 형태를 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는다. 오리피스 플레이트의 상부 표면에서의 리세스의 상부 단부는 제 1 개구부를 그 내에 구비하며, 리세스의 하부 단부는 제 2 개구부를 그 내에 포함한다. 제 1 개구부는 제 2 개구부보다 사이즈가 크며, 제 2 개구부는 상술한 디자인에 따라서 "삽입"된다. 제 2 개구부(잉크가 이미지 생성 동안에 통과되는 "메인 개구부"로서 실제로 작동하는)의 삽입 위치는 상술한 이점을 제공한다. 그 삽입 및 "보호된" 위치로 인해서, 물리적 제거 및 외부 힘에 의해 야기되는 물리적 손상 및 "러플링"이 가해지지 않는다.
바람직한 실시예의 리세스의 다른 중요한 특징은, 상술한 측벽이 오리피스 플레이트 부재의 상부 표면에 대해서 약 90°(대략 직각)의 각도로 배향되어 있는 구조적인 관계이다. 이러한 디자인은 높은 정도의 구조적 일체성을 제공하며, 오리피스 플레이트의 상부 표면(제 1 개구부)에 가해진 모든 물리적인 힘으로 인해 리세스 및 제 2 개구부내로 하방으로 실질적으로 전달됨이 없이 이러한 영역에서 효율적으로 규정될 수 있게 한다. 그 결과, 제 2 개구부(그리고 주변 구조체)의 전체 일체성 및 평면 기하학적 형태가 유지되어, 적절한 잉크 방울 궤적이 프린트헤드의 수명 동안에 형성될 수 있다. 유사하게, 리세스는 잉크 전달 보어가 그 하부에(그리고 반대로) 완전히 축방향으로 부분적으로 또는 (바람직하게) 정렬된다. 특히, 양 리세스 및 보어와 관련된 종방향 축은 서로 정렬되며, 다음 섹션에서 설명하는 도면의 간단한 설명에 개시된 바와 같이 동일연장된다.
이러한 점에서, 다른 설명 정보는 제 1 개구부와 제 2 개구부 사이의 관계가 보장되며, 여기에서 제 1 개구부는 제 2 개구부보다 "사이즈가 크다". 용어 "사이즈가 크다"라는 것은 기본적으로 제 1 개구부의 단면적이 제 2 개구부의 단면적을 초과하는 상황을 포함하며, 용어 "면적"은 고려사항하에서 개구부의 형상에 따라 편리하게 규정된다. 예를 들면, 사각형 또는 장방형 개구부를 포함하는 상황에서, 단면적은 개구부의 길이에 그 폭을 곱한 것일 것이다. 원형인 제 1 및/또는 제 2 개구부와 관련하여, 그 단면적은 수학식 πr2에 따라 쉽게 규정되며, 수학식에서 r은 원형 개구부의 반경이다. 유사하게, 다른 형상(예를 들면, 삼각형, 타원형 등등)의 단면적으로 계산하는데 사용된 종래의 수학식은 제 1 및/또는 제 2 개구부의 사이즈를 결정하는데 이용될 수 있다.
원형의 제 1 및 제 2 개구부(제조의 용이함, 각진 표면의 부재 등을 포함한 많은 이유 때문에 바람직함)를 포함한 상황에서, 용어 "사이즈가 보다 크다"라는 것은 또한 개구부의 각 직경 값의 비교를 포함한다. 효율적인 결과를 제공하도록 설계된 최적의 실시예에 있어서, 상술한 바와 같이 제 1 및 제 2 개구부는 모두 단면이 원형이며, 제 1 개구부는 제 1 직경을 갖고, 제 2 개구부는 제 2 직경을 갖고 있다. 이러한 특정 실시예에 있어서, 제 1 개구부의 제 1 직경은 제 2 개구부의 제 2 직경보다 큰 적어도 약 40㎛ 또는 그 이상(예를 들면 보다 큰)인 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명은 달리 언급하지 않는 한 이러한 수치 범위 또는 다른 어떠한 수치 변수로 제한되지는 않는다.
본 발명에 따르면, 제 1 개구부는 많은 이유 때문에 제 2 개구부보다 커야 한다. 제 2 개구부보다 사이즈가 큰 제 1 개구부를 오리피스 플레이트의 상부 표면에 제공함으로써, 상부 표면(즉, 제 1 개구부)으로부터 리세스내의 제 2 개구부까지 파열 물리적인 힘의 전달이 상술한 구조적 관계에 따라 최소화된다. 이러한 이점이 성취되는 정확한 물리적 메카니즘이 완전히 이해되지 않지만, 이것은 본 발명의 새로운 그리고 중요한 특징이다. 유사하게, 제 1 개구부가 제 2 개구부보다 사이즈가 보다 큰 상술한 사이즈 관계는 적절한 잉크 방울 궤적을 용이하게 한다. 와이핑 또는 다른 물리적인 제거에 의해 야기되는 오리피스 플레이트의 상부 표면에서 제 1 개구부의 주변 에지에서의 모든 변형은, (1) 제 2 개구부와, (2) 이를 관통하여 통과되는 잉크 방울(잉크 방울 사이즈는 리세스내의 제 2 개구부의 사이즈로 실질적으로 표시된다)에 비해서 제 1 개구부의 사이즈를 보다 크게 하는 관점에서 리세스에서 제 2 개구부를 빠져나가는 잉크 방울에 나쁘게 영향을 미치지 않는다. 잉크 방울이 오리피스 플레이트의 상부 표면에 있는 제 1 개구부보다 사이즈가 작기 때문에, 방울은 제 1 개구부와 관련된 어떠한 에지도 실질적으로 결합되지 않을 것이며, 그에 따라 그 주변 에지에서의 어떠한 변형(예를 들면 "러플")에 의해 영향을 받지 않을 것이다.
또한, 본 발명은 리세스, 제 1 개구부 및 제 2 개구부와 관련된 사이즈 또는 형상으로 제한되지 않는다. 소정의 오리피스내의 이들 모든 구조체가 균일한 단면 형상(예를 들면 제 1 단부로부터 제 2 단부까지 원형, 사각형 등등)을 갖는 것이 바람직하지만, 리세스와 다양한 부품은 다양한 위치에서 상이한 단면 형상을 가질 수 있다. 균일한 디자인이 바람직하고 이러한 설명의 나머지에서도 강조하지만, 리세스의 제 1 단부에서 제 1 개구부는 실질적으로 단면이 원형이며, 제 2 단부에서 제 2 개구부는 단면이 사각형이다.
본 발명의 오리피스 플레이트의 전형적인 그리고 비제한 실시예의 최적의 결과를 성취하기 위해서, 본 발명의 리세스는 리세스의 제 2 단부에 바닥 벽을 더 포함할 것이다. 상술한 제 2 개구부는 바닥 벽을 통해 통과한다. 바람직하게, 바닥 벽은 형태에 있어서 평면이며, 오리피스 플레이트의 상부 표면과 실질적으로 평행하다. 유사하게, 바닥 벽은 리세스의 측벽에 대해서 약 90°(대략 직각)의 각도로 배향되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 리세스의 측벽은 오리피스 플레이트 부재의 상부 표면에 대해서 약 90°(대략 직각)의 각도로 적절하게 배향된다. 상술한 양 직각 관계가 조합되어 이용되는 이러한 구성에서, 리세스는 첨부 도면에 도시된 바와 같이 실질적으로 원통형 또는 디스크형일 것이다. 이러한 디자인은 기본적으로 높은 정도의 구조적 일체성, 내변형성 및 시간에 경과함 따라 적절한 잉크 방울 궤적을 유지하는 능력을 제공한다.
그러나, 본 발명의 리세스는 예의 목적으로 제공된 전형적인 실시예를 구성하는 것으로 상기에 제공된 각도 관계로 제한되지 않는다. 상술한 바와 같이 바닥 벽을 구비하는 리세스를 이용하는 것을 포함하는 상황에서, 본 발명의 영역내에서 많은 다른 변형이 가능하며, 소망하는 기능적 능력을 구비하는 본 발명의 리세스가 형성될 수 있다. 예를 들면 첨부 도면에 명료하게 도시되고 하기의 바람직한 실시예의 상세한 설명에 개시된 바와 같이, 오리피스 플레이트의 측벽, 바닥 벽 및 상부 표면의 서로에 대한 많은 상이한 각도 관계가 예상될 수 있다. 예를 들면, 첨부 도면에 도시된 바와 같이, 리세스와 관련된 측벽은 오리피스 플레이트의 상부 표면에 대해서 약 90°를 초과하는 각도로 실제로 배향될 수 있다. 특히, 리세스의 측벽과 오리피스 플레이트의 상부 표면 사이의 각도 관계는 (1) 약 90°(대략 직각)의 각도, 또는 (2) "둔각", 즉 90°를 초과하는 각도(180°보다 작다)로서, 바람직하며 비제한적인 상한값은 약 145°인 각도를 포함할 수 있다. 유사하게, 리세스의 제 2 단부의 바닥 벽(제 2 개구부를 통과됨)은 리세스의 측벽에 대해서 약 45° 내지 165°의 각도로 배향될 수 있다. (A) 측벽과 오리피스 플레이트의 상부 표면 사이와, (B) 리세스의 바닥 벽과 원통형 또는 디스크형 리세스를 형성하는 측벽 사이의 이중 90° 각도 관계는 바람직하지만, 상술한(또는 다른) 다양한 각도 값이 제한없이 많은 조합으로 이용될 수 있다. 본 발명에서의 모든 주어진 치수, 각도 등의 선택은 오리피스 플레이트와 관련된 구성 재료의 형태로부터 본 발명의 프린트헤드가 이용되는 방법에 이르기까지 많은 여러 가지 인자로 취하는 루틴 예비 조정 시험에 따라서 결정될 것이다.
본 발명의 오리피스 플레이트(물리적 제거, 와이핑 등에 의해 야기되는 변형에 대한 저항하는 "삽입" 잉크 방출 개구부의 형성을 포함(이것으로 제한되지 않음)하는 많은 이점을 제공함)에 제공된 새로운 리세스를 설명하였으며, 리세스 아래에 배치되는 오리피스의 나머지 부분을 이제 설명한다. 리세스 아래에 배치되어 이와 유체 연통되는 것은 잉크 전달 보어이다. 잉크 전달 보어는 상술한 바와 같이 리세스와 부분적 또는 (바람직하게) 완전히 축방향 정렬되며, 반대도 가능하다. 그 결과, 잉크 이젝터에 의해 방출된 잉크 재료는 선택된 인쇄 매체 재료(종이, 금속, 플라스틱 등으로 제조됨)로 전달하기 위해서 보어를 통해, 오리피스 플레이트의 상부 표면의 리세스를 통해 그리고 프린트헤드를 벗어나게 상방으로 통과될 것이다. 이러한 목표를 성취하기 위해 그리고 기능적 관점에서, 잉크 전달 보어는 리세스의 제 2 단부(즉, 그 내부의 제 2 개구부)에서 개시하여, 오리피스 플레이트 부재의 바닥 표면에 종료된다. 잉크 전달 보어는 방출 프로세스 동안에 잉크 재료를 실제로 수납하기 위한 오리피스 플레이트내의 제 1 구조체이며, 다음에 잉크는 상술한 바와 같이 최종 전달을 위해 보어 및 리세스를 통해 통과된다. 많은 상이한 구조적 디자인이 바람직한 실시예의 상세한 설명 섹션에서 설명된 바와 같이 잉크 전달 보어와 결합되어 이용될 수 있지만, 보어는 그 전체 길이를 따라서 단면이 최적으로 균일하다. 유사하게, 보어는 측벽을 그 내에 포함하며, 상기 측벽은 실질적으로 "원뿔형" 구조체를 형성하기 위해서 오리피스 플레이트 부재의 상부 표면에 대해서 "예각"(90° 미만)으로 배향된 것이 바람직하다. 이러한 디자인은 오리피스 플레이트내로 그리고 오리피스 플레이트를 통해 신속하고 완전한 잉크 유입을 촉진한다. 그러나, 다른 측벽 디자인은 오리피스 플레이트 부재의 상부 표면에 대해서 약 90°(대략 직각) 또는 그 이상의 각도를 형성하는 것을 포함(이들로만 제한되지 않음)하는 잉크 전달 보어와 결합되어 이용될 수 있다. 본 발명의 잉크 전달 보어에 대한 모든 소정의 내부 디자인의 선택은 루틴 예비 조정 시험을 이용하여 결정될 수 있다.
프린트헤드 조립 기술 및 다른 관련 정보를 포함한 추가적인 데이터는 후술된다(오리피스 플레이트의 다양한 구조적 특징부를 제조하는데 이용될 수 있는 다양한 구성 방법을 포함함). 예를 들면, 본 발명의 리세스 및 잉크 전달 보어를 형성하는데 이용될 수 있는 전형 적인 구성 방법은 레이저 제거 방법에서부터 드릴링 장치가 이용되는 화학적 에칭 및 물리적 처리 기술까지 다양하다. 따라서, 상술한 목적을 위해 다양한 종래의 절차가 제한없이 이용될 수 있다. 많은 상이한 프린트헤드 부품, 잉크 이젝터, 사이즈 변수 등은 새로운 오리피스 플레이트가 기본적인 프린트헤드 구조체의 일부로서 이용되게 제공되는 본 발명에 적용가능하다. 다시, 이러한 오리피스 플레이트는 개선된 내구성 및 적당한 잉크 방울 궤적 제어를 제공한다. 설명된 새로운 오리피스 플레이트에 추가해서, 개선된 "잉크 전달 시스템"은 잉크 보유 용기가 상술한 본 발명의 프린트헤드에 작동식으로 연결되고 프린트헤드와 유체 연통되게 유사하게 제공된다. 바람직한 실시예의 상세한 설명 섹션에서 개시된 바와 같이, 프린트헤드 및 잉크 보유 용기에 대해 "작동식으로 연결"이라는 것은, (1) 잉크 보유 용기가 "내장형" 잉크 서플라이를 구비한 시스템을 제조하도록 프린트헤드에 직접 부착되어 있는 "자체 수납" 형태의 카트리지 유닛과, (2) 하나 이상의 도관 부재(또는 유사한 구조체)를 탱크, 용기, 하우징 또는 다른 동등한 구조체의 형태로 원격 위치된 보유 유닛에 연결된 프린트헤드를 이용하는 "오프축" 변형의 인쇄 유닛의 사용을 포함(이것으로 제한되지 않음)하는 많은 상이한 상황을 포함한다. 본 발명의 새로운 프린트헤드 및 오리피스 플레이트는 모든 특정 잉크 보유 용기, 이들 용기의 프린트헤드로의 근접성 및 용기와 프린트헤드를 서로에 부착하는 수단과 함께 이용하는 것을 제한하지 않는다.
마지막으로, 본 발명은 본 발명의 고효율 프린트헤드를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 이러한 목적을 위해 사용되는 제조 단계는 상술한 재료 및 부품을 포함하며, 이들 항목의 상술한 요약은 본 설명에서 참고로 구체화했다. 기본적인 제조 단계는 (1) 상술한 특징부(참고로 구체화함)를 가진 오리피스 플레이트를 제공하는 단계와, (2) 상술한 바와 같이 적어도 하나의 이젝터를 그 위에 포함하는 기판을 제공하는 단계와, (3) 프린트헤드를 제조하기 위해서 기판위에 그리고 기판상에 일정한 위치에 오리피스 플레이트 부재를 단단히 고정시키는 단계를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 오리피스 플레이트는 플레이트의 상부 표면에 대해서 약 90°(대략 직각)의 각도로 배향된 측벽 및/또는 상부 표면에 실질적으로 평행한 리세스의 제 2 단부에 있는 바닥 벽을 구비한 리세스를 갖고 있다. 상술한 바와 같이 다른 변형이 가능하며, 본 발명의 오리피스 플레이트는 이러한 섹션에서 인용된 특정 특징부로 제한되지 않는다. 유사하게, 오리피스 플레이트의 상부 표면내에 리세스를 형성하는 것은 프린트헤드의 하부 부분상의 일정한 위치에 오리피스 플레이트를 부착하기 전에 또는 부착한 후에 개시될 수 있으며, 이들 양 기술은 동등한 것으로 고려된다. 따라서, 본 발명의 특징부(리세스를 포함함)를 구비하는 오리피스 플레이트가 제공되는 것을 나타내게 언급한 모든 설명은 상술한 양 기술을 대등하게 포함하고 있는 것이다.
본 발명은 열 잉크젯 기술과, 개선된 신뢰성, 속도 및 수명을 갖고 고품질 이미지의 생성의 기술에 있어서 상당한 개선을 제공한다. 설명된 새로운 구조체, 부품 및 방법은 (1) 프린트헤드/오리피스 플레이트 수명의 상당한 증가와, (2) 잉크 방울 궤적상에서의 정밀한 제어를 유지하는 능력과, (3) 프린트헤드를 클리닝하는데 사용된 다양한 상이한 와이퍼 시스템을 이용하는 인쇄 유닛을 구비한 본 발명의 오리피스 플레이트의 양립성과, (4) 박막 플라스틱/중합체성 특성에도 불구하고 오리피스 플레이트의 조기 손상의 방지와, (5) 경량이며 얇은 프로파일을 유지할 수 있으면 상술한 문제점을 회피할 수 있는 고내구성 박막 중합체성 오리피스 플레이트 구조체를 제공하는 능력과, (6) 프린트헤드 제조 프로세스와 관련된 비용, 복잡성 및 전체적인 노동 조건을 증가시킬 수 있는 것으로, 추가적인 재료, 층 및/또는 화학적 조성물을 오리피스 플레이트상에 침착시키는 것을 회피하는 기술을 이용하는 이러한 목표의 성취하는 것을 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는다.
상술한 설명에 추가하여, 본 발명의 다른 실시예를 하기에 간단하게 요약한다. 일 실시예에 있어서, 잉크 분배 시스템에 사용하기 위한 프린트헤드는 적어도 하나의 잉크 이젝터를 그 위에 구비한 기판을 포함한다. 오리피스 플레이트 부재는 기판상에 그리고 기판위에 위치된다. 오리피스 플레이트 부재는 적어도 하나의 잉크 전달 보어가 관통 연장되어 있다. 오리피스 플레이트 부재는 또한 잉크 전달 보어를 위한 상부 개구부를 규정하는 상부 표면과, 잉크 전달 보어를 위한 바닥 개구부를 규정하는 바닥 표면과, 상부 표면내의 카운터 보어를 포함한다. 카운터 보어는 잉크 전달 보어와 비동심이다. 그리고, 카운터 보어는 잉크 전달 보어와 유체 연통된다. 오리피스 플레이트 부재의 상부 표면상에 비동심 카운터 보어를 제공함으로써, 본 발명은 방출된 잉크젯 방울의 테일 쪼개짐을 제어할 수 있고, 그에 따라 종래 기술의 열 잉크젯 인쇄 메카니즘과 관련된 푸들링 문제를 극복할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 잉크 전달 보어는 적어도 하나의 측벽을 규정한다. 그리고, 오리피스 플레이트 부재의 상부 표면이 카운터 보어형인 경우에, 측벽의 적어도 일부분이 제거되어, 측벽의 적어도 일부분이 측벽의 적어도 다른 부분보다 두껍게 되게 한다. 따라서, 이러한 실시예는 잉크 쪼개짐 방울 궤적을 제어하는데 이용될 수 있고, 그에 따라 종래 기술의 문제점을 극복할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 카운터 보어는 메니스커스를 유지하고 모든 잉크 푸들을 다시 잉크 전달 보어로 전도시키기 충분하게 깊다. 이것은 메니스커스 범람을 최소화 및/또는 방지하며, 그에 따라 잉크 방울 테일 쪼개짐 제어를 개선한다.
또다른 실시예에 있어서, 오리피스 플레이트 부재는 전체 카운터 보어 대신에 부분적인 카운터 보어를 포함한다. 부분적인 카운터 보어는 상부 표면의 카운터 보어형 부분과, 상부 표면의 비제거된 부분을 규정한다. 카운터 보어형 부분은 잉크 전달 보어와 유체 연통된다. 비제거된 부분은 프린트헤드로부터 잉크가 분배될 때 잉크를 끌어당긴다. 이것은 잉크 방울 쪼개짐 제어를 개선하고, 종래 기술의 한계를 극복한다.
또다른 실시예에 있어서, 상부 표면내의 카운터 보어는 상부 표면내의 러플을 최소화하기 위해서 잉크 전달 보어 둘레에 부드럽고 균일한 에지를 형성한다. 또한, 카운터보어는 잉크 전달 보어 둘레에서 에지를 적어도 부분적으로 둥글게 할 수 있다. 또한, 이러한 실시예는 잉크 방울 테일 쪼개짐 제어를 개선하고, 종래 기술의 한계를 극복한다.
물론, 이들 실시예의 프린트헤드, 인쇄 카트리지 및 방법은 다른 추가적인 부품 및/또는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예가 설명되며, 특허청구범위에 개시되어 있다.
본 발명은 특정 부품 및 단계로서 물리적 형태를 취하고 있으며, 본 발명의 실시예는 이러한 상세한 설명에 상세하게 설명되어 있고, 그 일부분을 형성하는 첨부 도면에 도시되어 있다.
도 1은 본 발명의 부품 및 방법에 사용하기에 적당한 잉크 카트리지의 형태인 전형적인 잉크 분배 시스템의 개략적인 분해 사시도로서, 상기 잉크 카트리지는 "내장(on-board)" 잉크 서플라이가 제공되도록 본 발명의 프린트헤드에 직접 부착된 잉크 보유 잉크를 구비하는 것을 도시한 도면,
도 2는 종래의 오리피스 플레이트 구조체가 이용되는 것으로, 도 1의 잉크 카트리지에 사용된 프린트헤드의 개략적으로 도시되고 확대한 부분 단면도,
도 3은 본 발명의 프린트헤드에 작동식으로 결합될수 있는 선택적인 "편심축(off-axis)" 형태 잉크 분배 시스템에 사용된 잉크 보유 용기의 개략적으로 도시된 사시도,
도 4는 도 3의 4-4 선을 따라 취해 도시된 잉크 보유 용기의 부분 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에서의 플레이트를 관통하는 오리피스중 하나를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 플레이트의 개략적으로 도시된 확대 부분 단면도,
도 6은 도 5의 오리피스 플레이트 구조체를 본 발명의 리세스내로 하방으로 볼 때의 평면도,
도 7은 다른 실시예에 있어서 플레이트를 관통하는 오리피스중 하나를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 플레이트의 개략적으로 도시된 확대 부분 단면도,
도 8은 또다른 실시예에 있어서 플레이트를 관통하는 오리피스중 하나를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 플레이트의 개략적으로 도시된 확대 부분 단면도,
도 9는 또다른 실시예에 있어서 플레이트를 관통하는 오리피스중 하나를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 플레이트의 개략적으로 도시된 확대 부분 단면도,
도 10은 또다른 실시예에 있어서 플레이트를 관통하는 오리피스중 하나를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 플레이트의 개략적으로 도시된 확대 부분 단면도,
도 11은 또다른 실시예에 있어서 플레이트를 관통하는 오리피스중 하나를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 플레이트의 개략적으로 도시된 확대 부분 단면도,
도 12는 카운터 보어내에 위치된 전형적인 카운터 보어 프로파일 및 동심 보어 출구를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 구조체의 확대 부분 단면도,
도 13은 카운터 보어 및 보어 출구가 동심이 아닌 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 구조체의 확대 부분 단면도,
도 14는 카운터 보어가 원형이며 잉크 메니스커스를 유지하기에 충분히 깊은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 구조체의 확대 부분 단면도,
도 15는 카운터 보어가 비원형이며 잉크 메니스커스를 유지하기에 충분히 깊은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 구조체의 확대 부분 단면도,
도 16은 부분적인 카운터 보어가 부분적으로 비대칭의 보어 출구를 형성하는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 구조체의 확대 부분 단면도,
도 17은 도 16의 오리피스 플레이트 구조체를 리세스내로 하방으로 볼 때를 도시하는 평면도,
도 18은 레이저 제거에 의해 형성된 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 구조체의 종래 기술의 보어의 확대 사시도,
도 19는 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 구조체에서 레이저 제거에 의해 형성된 얕은 카운터 보어의 확대 사시도,
도 20은 유기 폴리머 기제 박막 오리피스 구조체에서 레이저 제거에 의해 형성된 얕은 카운터 보어의 확대 사시도,
도 21은 본 발명을 이용하는 잉크젯 프린트에 이용할 수 있는 전형적인 프린터의 등각도,
도 22는 본 발명을 이용할 수 있는 프린터의 개략도.
특히, 본 발명은 잉크의 가변 방울 중량 양을 인쇄할 수 있는 잉크젯 프린트헤드의 제조 설계 및 제조 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 상이한 오리피스 층 두께를 가진 발사 챔버를 제공하기 위해서 기판을 바람직하게 에칭함으로써 종래 기술의 문제점을 극복한다. 이것은 발사 챔버내의 잉크 에너지부여 요소와 이에 대응하는 오리피스 사이의 가변 거리를 제공한다. 선택적으로, 본 발명은 상이한 체적, 상이한 사이즈의 잉크 에너지부여 요소 및/또는 측방향으로 오프셋된 잉크 에너지부여 요소를 구비한 발사 챔버를 이용할 수 있다. 따라서, 오리피스와 그 잉크 에너지부여 요소 사이의 거리를 감소시키고, 상이한 체적을 가진 발사 챔버를 제공하고, 상이한 사이즈의 잉크 에너지부여 요소를 제공하고 및/또는 잉크 에너지부여 요소를 그 대응하는 오리피스로부터 횡방향으로 오프셋시킴으로써, 제조자는 잉크의 가변 방울 중량 양을 인쇄할 수 있는 잉크젯 프린트헤드를 제공할 수 있다.
본 발명은 잉크가 통과하는 특정화된 오리피스 플레이트를 포함하는 잉크 분배 시스템을 위한 독특한 프린트헤드를 포함한다. 다음에, 잉크는 종래의 인쇄 기술을 이용하는 선택된 프린트 매체 재료(종이, 금속, 플라스틱 등등)로 분배된다. 특히 이러한 목적에는 열 잉크젯 인쇄 시스템이 적합하다. 이들 시스템은 기판상의 적어도 하나 이상의 박막 레지스터 요소를 이용하며, 이 요소는 잉크 주문을 선택적으로 추가 및 해제한다. 본 발명은 열 잉크젯 기술을 주로 참조하여 설명하게 된다. 그러나, 본 발명은 기판, 기판상의 적어도 하나의 잉크 이젝터 및 기판/잉크 이젝터상에 위치된 오리피스 플레이트를 포함하여 제공된 다른 잉크 분배 시스템에도 또한 적용가능하다. 다른 전형적인 잉크 이젝터는 참조 목적으로 이하에 열거한다.
본 발명의 프린트헤드는 다중 개구부가 관통된 오리피스 플레이트를 포함한다. 오리피스 플레이트는 특정 예로서 이하에 나타내는 비금속 유기 폴리머(예를 들면 플라스틱) 필름으로 제조된다. 이러한 구조체의 내구성을 개선하기 위해서, 오리피스 플레이트는 "러플(ruffles)" 또는 "러플링(ruffling)"으로서 공지된 문제점을 회피하는 새로운 오리피스 디자인을 포함한다. 이러한 조건은 오리피스 플레이트 표면(즉, 규정된 바와 같이 상부 표면)이 물리적인 결합 방법으로 표면을 가로질러 "마찰" 또는 달리 이동되는 물체와 접촉되는 경우에 발생된다. 예를 들면, "러플링"은 박막 폴리머 오리피스 플레이트가 수 등의 미국 특허 제 5786,830 호에 도시된 형태의 탄성중합체 와이퍼 요소에 의해 "와이핑"되는 경우에 발생될 수 있다.
이하에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 오리피스 플레이트의 "러플링"은 융기된 "릿지형" 구조체가 오리피스의 외주연을 따라서 형성되게 한다. 오리피스 플레이트의 이러한 물리적인 변형(그리고 오리피스 기하학적 형태/평탄화의 결과적인 변형)은 잉크 방울 궤적, 즉 최종 인쇄 이미지를 형성하기 위해서 잉크 방울에 의해 추종될 의도하는 경로에서 상당한 변화를 야기시킨다. 이러한 오리피스 플레이트 기하학적 형태의 바람직하지 못한 변화는 그 의도하는 방향에서 잉크 방울이 이동하는 것을 방지한다. 대신에, 방울은 부적절하게 방출되며, 인쇄 매체 재료상의 바람직하지 못한 위치로 분배된다. 상술한 바와 같이 오리피스 플레이트의 변형(오리피스의 주변 에지 둘레의 외부 "릿지" 구조체의 형성을 포함함)은 또한 이들 영역내의 잉크의 수집 또는 "푸들링(puddling)"을 야기시킨다. 또한, 이러한 상황은 오리피스에 인접한 수집된 잉크와 함께 방출된(특히 각 방울 또는 그 "테일(tail)"의 말단 부분) 잉크 방울 사이의 바람직하지 못한 상호작용에 의해 잉크 방울 궤적을 변경시킨다. 그 결과, 시간이 경과함에 따라 인쇄 품질 열화가 발생된다. 다시 이들 문제점은 2개의 주요 인자, 즉 (1) 상술한 유기 폴리머 오리피스 플레이트의 얇은 가요성 성질 및 (2) 종래의 와이퍼 구조체에 의해 오리피스 플레이트(또는 이와 접촉될 수 있는 다른 물체)상에 부여된 물리적 힘과 같은 인자에 의해 야기된다.
이들 문제를 해결하기 위해서, 새로운 오리피스 디자인은 본 오리피스 플레이트에 이용된다. 특히, 오리피스내로 안내되는 "메인 개구부(main opening)"(후술함)는 "리세스"내에 이 개구부를 제공함으로써 "삽입(inset)"된다. 리세스는 플레이트의 상부 표면에서 개시하여, 상부 표면과 바닥 표면 사이에서 플레이트내의 위치에서 종료된다. 상술한 바와 같이 이러한 개구부를 "고립"시킴으로써, 잉크 와이퍼와, 오리피스 플레이트의 상부 표면상의 다른 구조체의 통로에 의해 야기되는 손상으로부터 "보호"된다. 이러한 방법에서, "러플링" 기제 잉크 궤적 문제가 회피된다. 따라서, 본 발명은 인쇄 궤적의 상당한 개선을 나타내며, 그 이점 및 특정 상세는 후술한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 열 잉크젯 기술을 주로 참조하여 설명될 것이다. 이러한 설명에서 사용한 용어 "열 잉크젯 프린트헤드(thermal inkjet printhead)"는 구조를 제한함이 없이 인쇄 매체 재료로 분배하기 위해 잉크 재료를 열적으로 여기시키기 위해서 사용되는 것으로 적어도 하나의 가열 레지스터를 내부에 구비하는 모든 형태의 프린트헤드를 포함하는 것으로 광범위하게 구성된다. 이와 관련해서, 본 발명은 특정 열 잉크젯 프린트헤드 디자인으로 제한되지 않으며, 많은 상이한 구조체 및 내부 부품 장치는 이들이 열 프로세스를 이용하는 잉크 주문을 방출하는 상술한 레지스터 요소를 포함하도록 제공할 가능성이 있다. 유사하게, 본 발명은 달리 언급하지 않는 한 특정 프린트헤드 구조체, 기술 또는 잉크 이젝터 형태로 제한되지 않으며, 많은 열 잉크젯 시스템 뿐만 아니라 열 잉크젯 장치를 사용하지 않는 다른 기술을 이용하는 시스템에 장래에 적용가능하다.
또한, 본 프린트헤드 및 오리피스 플레이트는, (1) 프린트헤드에 작동식으로 연결되고 프린트헤드와 유체 연통되게 연결된 것으로 잉크의 자체 수납 서플라이를 그 내부에 구비한 주문 카트리지형 유닛과, (2) 하나 이상의 유체 전달 도관을 이용하는 프린트헤드에 작동식으로 연결되고 프린트헤드와 유체 연통되게 연결된 것으로 원거리에 위치된 잉크 보유 용기를 이용하는 "오프축(off-axis)" 유닛을 포함하는 상술한 많은 상이한 잉크 분배 시스템에 적용가능하다. 따라서, 설명한 프린트헤드는 이와 관련된 잉크 저장 장치에 대한 "시스템 사양(system specific)"은 고려하지 않는다. 본 발명의 명료하고 완벽한 이래를 위해서 하기의 상세한 설명에는 7개의 섹션, 즉 (1) "A. 프린트헤드 기술의 일반적인 개요", (2) "B. 본 발명의 새로운 오리피스 플레이트 구조체", (3) "C. 새로운 프린트헤드/오리피스 플레이트를 이용하는 잉크 분배 시스템과, 이와 관련된 제조 방법", (4) "D. 오리피스의 비동심 카운터 보링", (5) "E. 오리피스의 깊은 카운터 보링", (6) "F. 오리피스의 부분적인 카운터 보링" 및 (7) "G. 오리피스의 보어 출구 에지의 출구 사이드 제거"로 나눠서 설명한다.
A. 프린트헤드 기술의 일반적인 개요
상술한 바와 같이, 본 발명은, (1) 하나 이상의 개구부가 관통된 오리피스 플레이트 부재와, (2) 적어도 하나 이상의 "잉크 이젝터"를 그 위에 구비하고 이와 결합된 오리피스 플레이트 부재 아래의 기판을 포함하는 광범위한 잉크 카트리지에 적용가능하다. 용어 "잉크 이젝터"는 플레이트 부재를 통해 프린트헤드로부터 잉크 재료를 선택적으로 분사 또는 방출하는 모든 형태의 부품 또는 시스템을 포함하도록 규정된 것이다. 잉크 이젝터로서 다중 가열 레지스터를 이용하는 열 잉크젯 인쇄 시스템이 이러한 목적을 위해 제조된다. 그러나, 본 발명은 상술한 바와 같은 특정 유형의 잉크 이젝터 또는 잉크 인쇄 시스템에 제한되지 않는다. 대신에, 많은 상이한 잉크 분배 장치가 스미스의 미국 특허 제 4,329,698 호에 개시된 일반적인 형태의 압전 방울 시스템, 고바야시 등의 미국 특허 제 4,749,291 호에 개시된 다양한 형태의 도트 매트릭스 시스템 및 하나 이상의 잉크 이젝터를 이용하여 잉크를 분배하도록 설계된 다른 비교할만한 그리고 기능적으로 동등한 시스템을 본 발명내에 포함하지만, 이것에만 제한되지 않는다. 이들 선택적인 시스템(예를 들면 미국 특허 제 4,329,698 호의 시스템내의 압전 소자)과 결합된 특정 잉크 방출 장치는 상술한 바와 같이 용어 "잉크 이젝터(ink ejectors)"내에 포함될 것이다. 따라서, 본 발명은 열 잉크젯 기술을 주로 참조하여 설명되지만, 다른 시스템도 본 기술에 동등하게 적용가능하며 관련이 있다는 것을 이해할 것이다.
열 잉크젯 기술(중요한 바람직한 시스템)에 적용할 경우 본 발명의 완벽한 이해를 돕기 위해서, 이제 본 기술 분야의 개요를 설명한다. 상술한 도면(예를 들면 도 1 내지 도 4)에 개략적으로 도시된 잉크 분배 시스템은 단지 예시의 목적으로 제공된 것이며, 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
도 1을 참조하면, 전형적인 열 잉크젯 잉크 카트리지(10)가 도시되어 있다. 이러한 카트리지는 키페 등의 미국 특허 제 5,278,584 호 및 휴렛 팩카드 저널(통권 39, 제 4 호(1988년 8월))에 도시되고 개시된 일반적인 형태이며, 이들 특허 및 저널은 참고로 본원에 인용한다. 다시, 카트리지(10)는 개략적인 포맷으로 도시된 것이며, 카트리지(10)에 관한 보다 상세한 정보는 미국 특허 제 5,278,584 호에 제공되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 우선 카트리지(10)는 바람직하게 플라스틱, 금속 또는 이들 양자의 조합체로 바람직하게 제조된 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)은 상부 벽(16), 바닥 벽(18), 제 1 측벽(20) 및 제 2 측벽(22)을 포함한다. 도 1의 실시예에 있어서, 상부 벽(16) 및 바닥 벽(18)은 실질적으로 서로 동일하다. 또한, 유사하게 제 1 측벽(20) 및 제 2 측벽(22)은 실질적으로 서로 동일하다.
하우징(12)은 전방 벽(24)과, 이 전방 벽(24)에 선택적으로 평행한 후방 벽(26)을 추가적으로 포함한다. 하우징(12)내의 내부 챔버 또는 격실(30)(도 1에 점선으로 도시됨)은 전방 벽(24), 상부 벽(16), 바닥 벽(18), 제 1 측벽(20), 제 2 측벽(22) 및 후방 벽(26)에 의해 둘러싸여 있으며, 그 내부에 잉크 서플라이를 보유하도록 설계된다. 웨브 등의 미국 특허 제 5,185,034 호에 개시된 것을 포함해 잉크와 많은 조성물이 이용될 수 있으며, 이들로만 제한되지 않으며, 상기 특허는 참고로 본원에 인용한다. 또한, 전방 벽(24)은 실질적으로 장방형 중앙 캐비티(50)를 내부에 포함한 외부에 위치되고 외측으로 연장되는 프린트헤드 지지 구조체(34)를 포함한다. 중앙 캐비티(50)는 도 1에 도시된 바와 같이 잉크 출구 포트(54)를 내부에 구비한 바닥 벽(52)을 포함한다. 잉크 출구 포트(54)는 하우징(12)을 통해 완전히 통과되며, 그 결과 하우징(12) 내측의 격실(30)과 연통되며, 이에 의해 잉크 재료가 잉크 출구 포트(54)를 통해 격실(30)로부터 외측으로 유동할 수 있다.
또한, 장방형 상방으로 연장된 장착 프레임(56)은 중앙 캐비티(50)내에 위치되어 있으며, 그 기능은 후술될 것이다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 장착 프레임(56)은 프린트헤드 지지 구조체(34)의 전방 면(60)과 실질적으로 동일면(동일평면)이다. 특히, 장착 프레임(56)은 유사하게 이후에 보다 상세하게 설명되는 이중의 길다란 측벽(62, 64)을 포함한다.
도 1을 계속해서 참조하면, 잉크 카트리지 유닛(10)의 하우징(12)에 단단히 고정된[예를 들면 외측으로 연장되는 프린트헤드 지지 구조체(34)에 부착됨] 것은 도 1에 개략적으로 도시된 프린트헤드(80)이다. 본 발명의 목적을 위해 그리고 종래 기술에 따라, 프린트헤드(80)는 함께 단단히 고정된 2개의 메인 부품(이들 사이에 위치된 특정 서브 부품을 구비함)을 실제로 포함한다. 이들 부품 및 프린트헤드(80)와 관련된 추가 정보는 잉크 카트리지로서 개시된 키페 등의 미국 특허 제 5,278,584 호에 다시 설명되어 있다. 프린트헤드(80)를 제조하는데 사용된 제 1 메인 부품은 실리콘(Si) 또는 이러한 목적을 위해 본 기술 분야에 공지된 다른 종래의 재료로 바람직하게 제조된 기판(82)으로 구성된다. 표준 박막 제조 기술을 이용하여 기판(82)의 상부 표면(84)에 고정 및 위치된 것은 "잉크 이젝터"로서 기 능하는 다수의 개별적으로 에너지 부여가능한 박막 레지스터(86)이며, 이것은 레지스터 제조를 위해서 본 기술 분야에 공지된 탄탈 알루미늄(TaAl)으로 제조되는 것이 바람직하다. 도 1에는 단지 적은 개수의 레지스터(86)만이 도시되어 있으며, 이들 레지스터(86)는 명료함을 위해 확대된 개략적인 포맷으로 도시되어 있다. 적어도 하나의 잉크 이젝터를 그 위에 구비한 기판의 사용을 포함하는 것으로 설명된 모든 설명은 (1) 잉크 이젝터는 기판과 사이에 어떠한 개재되는 재료 층이 없이 기판의 표면상에 그리고 표면에 직접 고정되거나, 또는 (2) 하나 이상의 중간 재료 층이 기판과 잉크 이젝터 사이에 위치되는 기판에 의해 지지되는(예를 들면 그 위에 위치되는) 상황을 포함하며, 이들 변형예는 모두 본 발명의 특허청구범위와 동등하며 그 내에 있는 것으로 고려된다. 예를 들면, 실제로 종래의 열 잉크젯 시스템은 기판상에 이산화규소(SiO2)로 제조된 전기적 절연 베이스 층을 이용하며, 레지스터 요소는 베이스 층상에 위치된다. 따라서, 소정의 기판상의 선택된 잉크 이젝터[예를 들면 레지스터(86)]의 위치는 상술한 양 변형예에 포함되는 것으로 간주된다.
또한, 레지스터(86)와 전기적으로 연통되는 다수의 금속성 전도성 트레이스(90)는 종래의 사진석판술/금속화 기술을 이용하여 기판(82)의 상부 표면(84)상에 제공된다. 또한, 전도성 트레이스(90)는 상부 표면(84)상에서 기판(82)의 단부(94, 95)에 위치된 다중 금속성 패드형 접촉 영역(92)과 연통된다. 종합적으로 레지스터 조립체(96)로서 설계된 이들 모든 부품의 기능을 이하에 더 설명한다. 많은 상이한 재료 및 설계 구성요소가 레지스터 조립체(96)를 구성하는데 이용될 수 있으며, 본 발명은 이러한 목적을 위한 특정 요소, 재료 및 부품으로 제한되지 않는다. 그러나, 키페 등의 미국 특허 제 5,278,584 호에 개시된 바람직하고 전형적이며 비제한적인 실시예에 있어서, 레지스터 조립체(96)는 대략 0.5인치(약 1.3㎝) 길이이며, 300개의 레지스터(86)를 포함하여, 600DPI(dots per inch)의 해상도가 가능하게 된다. 레지스터(86)를 그 위에 포함한 기판(82)은 장착 프레임(56)의 측벽(62, 64) 사이의 거리(Q)보다 작은 폭(W)(도 1)을 갖는 것이 바람직하다. 결과적으로, 잉크 유동 통로(100, 102)(도 2에 개략적으로 도시됨)가 기판(82)의 양 측면상에 형성되어, 궁극적으로 잉크 출구 포트(54)로부터 중앙 캐비티(50)내로 유동하는 잉크는 후술하는 바와 같이 레지스터(86)와 접촉하게 된다.
또한, 기판(82)은 잉크 카트리지(10)의 형태에 따라 좌우되는 많은 다른 부품(도시하지 않음)을 그 위에 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판(82)은 레지스터(86)의 작동을 정밀하게 제어하기 위한 다수의 논리 변환기 뿐만 아니라 미국 특허 제 5,278,584 호에 설명된 종래의 구성의 "다중통신용장치(multiplexer)"를 포함한다. 다중통신용장치는 들어오는 다중통신 신호를 다중통신하는데 이용되며, 그후에 이들 신호를 다양한 박막 레지스터(86)로 송신한다. 이러한 목적을 위해서 다중통신용장치의 사용으로 인해 기판(82)상에 형성된 회로[예를 들면 접촉 영역(92) 및 트레이스(92)]의 복잡성 및 개수의 감소가 이뤄진다. 기판(82)의 다른 특징부[예를 들면 레지스터 조립체(96)]가 여기에서 존재한다.
기판(82) 및 레지스터(86)상의 일정 위치에 단단히 고정된(후술하는 바와 같이 도 1의 종래의 디자인에서 잉크 배리어 층 및 접착제 층을 포함해 이들 사이의 많은 개재 재료 층에 의해) 것은 프린트헤드(80)의 제 2 메인 부품이다. 특히, 종래의 디자인(본 발명의 신규한 구조체와 비교됨)의 오리피스 플레이트(104)는 설계된 프린트 매체 재료(종이, 금속, 플라스틱 등으로 제조됨)에 선택된 잉크 조성물을 분배하는데 사용되도록 제공된다. 종래의 오리피스 플레이트 디자인은 비활성 금속 조성물(예를 들면 금 도금 니켈)로 제조된 강성 플레이트 구조체를 포함한다. 그러나, 열 잉크젯 기술의 최근의 개발은 오리피스 플레이트(104)를 구성하기 위해 비금속성, 유기 폴리머 필름을 이용하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 형태의 오리피스 플레이트(104)는 기본적으로 중합체성 구조체내에 또는 구조체에 부착된 금속 원자일 수 있거나 금속 원자를 포함하지 않을 수 있는(바람직하게) 선택된 유기 폴리머 필름 생성물로 제조된 긴 가요성 필름형 부재(106)로 구성될 것이다. 용어 "유기 폴리머(organic polymer)"는 종래의 방법에 규정되어 있다. 기본적으로 유기 폴리머는 유기 화학 서브유닛을 반복하는 카본 함유 구조체를 포함한다. 많은 상이한 중합체 조성물이 이러한 목적을 위해 이용될 수 있으며, 본 발명은 특정 구성 재료로 제한되지 않는다. 예를 들면, 오리피스 플레이트(104)는 하기의 조성물, 즉 폴리테트라플루오르에틸렌[예를 들면 Teflon(등록상표)], 폴리이미드, 폴리메타클릴산, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리에틸렌-테레프탈레이트 또는 이들의 혼합물로 제조될 수 있다. 유사하게, 오리피스 플레이트(104)/길다란 부재(106)를 구성하는데 적당한 전형적인 유기 폴리머(예를 들면 중합체 기제) 조성물은 미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 "E I de Pont de Nemours & Company"에 의해 제조된 "KAPTON"(상표명)으로 판매되는 제품이 있다. 상술한 비금속성 조성물로 제조된 오리피스 플레이트 구조체는 전형적으로 두께가 일정하며, 가요성이 크다. 유사하게, 이들 구조체는 감소된 제조 비용에서부터 전체 프린트헤드 구조의 실질적인 간략화에 이르기까지 많은 이점을 제공하며, 이러한 것들은 개선된 신뢰성, 경제성 및 제조 용이성을 제공한다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 가요성 오리피스 플레이트(104)는 완성된 잉크 카트리지(10)내의 외측으로 연장되는 프린트헤드 지지 구조체(34)를 둘러싸도록(wrap around) 설계된다.
또한, 오리피스 플레이트(104)를 형성하기 위해 이용된 긴 필름형 부재(106)는 상부 표면(110) 및 바닥 표면(112)(도 1 및 도 2)을 포함한다. 다수의 금속성(예를 들면 구리) 회로 트레이스(114)는 오리피스 플레이트(104)의 바닥 표면(112)상에 형성되고 도 1에서 점선으로 도시되어 있으며, 상기 회로 트레이스(114)는 공지된 금속 침착 및 사진석판술 기술을 이용하여 바닥 표면(112)에 가해진다. 많은 상이한 회로 트레이스 패턴이 길다란 부재(16)[오리피스 플레이트(104)]의 바닥 표면(112)상에 이용될 수 있으며, 패턴의 상세는 고려되는 잉크 카트리지(10) 및 인쇄 시스템의 특정 형태에 따라 좌우된다. 또한, 오리피스 플레이트(104)의 상부 표면(110)상의 위치(116)에는 다수의 금속성(예를 들면 금 도금 구리) 접촉 패드(120)가 제공되어 있다. 접촉 패드(120)는 길다란 부재(106)를 통해 개구부 또는 "비아(vias)"(도시되지 않음)를 통해 플레이트(104)의 바닥 표면(112)상의 하부 회로 트레이스(114)와 연통된다. 프린터 유닛에서 잉크 카트리지(10)를 사용하는 동안에, 패드(120)는 프린터 유닛으로부터 오리피스 플레이트(104)상의 접촉 패드(120) 및 회로 트레이스(114)까지 전달하고, 전기 제어 신호를 최종적으로 레지스터 조립체(96)로 전달하기 위해서 대응하는 프린터 전극과 접촉하게 된다. 레지스터 조립체(96)와 오리피스 플레이트(104) 사이의 전기적인 연통은 이하에 설명된다.
오리피스 플레이트(104)를 제조하는데 이용된 길다란 부재(106)의 중간 영역(122)내에는 플레이트(104)를 통해 완전히 통과되는 다수의 개구부 또는 오리피스(124)가 위치되어 있다. 이들 오리피스(124)는 도 1 및 도 2에서 길다란 포맷으로 도시되어 있다. 완성된 프린트헤드(80)에서, 상술한 모든 부품은 각 오리피스(124)가 기판(82)상의 레지스터(86)(예를 들면 잉크 이젝터)중 적어도 하나와 정렬되도록 조립된다(후술함). 그 결과, 소정의 레지스터(86)에 에너지를 부여하면 소망의 오리피스(124)로부터 오리피스 플레이트(104)를 통해 잉크를 방출시킬 것이다. 도 1에 도시된 전형적인 실시예에 있어서, 오리피스(124)는 길다란 부재(106)상에 2개 열(126, 130)로 배열된다. 유사하게, 오리피스(124)의 이러한 배열이 이용된다면, 레지스터 조립체(96)[예를 들면 기판(82)]상의 레지스터(86)가 대응하는 2개 열(132, 134)로 배열되어, 레지스터(86)의 열(132, 134)이 오리피스(124)의 열(126, 130)과 실질적으로 일치(예를 들면 정렬)된다.
마지막으로 도 1에 도시된 바와 같이, 이중 장방형 윈도우(150, 152)는 오리피스(124)의 열(126, 130)의 각 단부에 제공된다. 비임형 리드(154)는 윈도우(150, 152)내에 부분적으로 위치되며, 상기 리드(154)는 금 도금 구리이며, 길다란 부재(106)/오리피스(104)의 바닥 표면(112)상에 위치된 회로 트레이스(114)의 말단 단부[예를 들면 접촉 패드(120)에 대향된 단부]를 구성한다. 리드(154)는 납땜, 열압축 접착 등에 의해서 레지스터 조립체(96)와 결합된 기판(82)의 상부 표면(84)상의 접촉 영역(92)에 전기 접속되게 설계된다. 기판(82)상의 접촉 영역(92)에 리드(154)를 부착하는 것은 대량 생산 제조 공정 동안에 이들 부품에 바로 접근할 수 있게 하는 윈도우(150, 152)에 의해 쉽게 이뤄진다. 그 결과, 오리피스 플레이트(104)상의 회로 트레이스(114)를 거쳐서 접촉 패드(120)로부터 레지스터 조립체(96)까지 전기 연통이 설정된다. 다음에, 프린터 유닛(도시하지 않음)으로부터의 전기 신호는 기판(82)상의 전도성 트레이스(90)를 거쳐서 레지스터(86)로 전송되어, 레지스터(86)의 주문 가열(에너지 부여)이 이뤄질 수 있다. 이러한 점에서 프린트헤드(80)를 제조하는데 사용된 상술한 구조체와 관련된 제조 기술을 간략하게 설명하는 것이 중요하다. 오리피스 플레이트(104)와 관련하여, 윈도우(150, 152) 및 오리피스(124)를 포함하여 이들을 관통하는 모든 개구부는 전형적으로 키페 등의 미국 특허 제 5,278,584 호에 개시된 종래의 레이저 제거 기술을 이용하여 형성된다. 특히, 표준 석판술 기술을 이용하여 최초에 제조된 마스크가 이러한 목적을 위해서 이용된다. 다음에, 종래의 디자인의 레이저 시스템은 바람직한 실시예에 있어서 F2, ArF, KrCl, KrF 또는 XeCl로부터 선택된 형태의 여자기 레이저를 포함한다. 이러한 특정 시스템(약 10밀리주울/㎠ 보다 큰 바람직한 펄스 에너지와, 약 1㎲ 보다 짧은 펄스 기간을 가짐)을 이용하면, 상술한 개구부[예를 들면 오리피스(124)]는 높은 정도의 정확도, 정밀도 및 제어하에서 형성될 수 있다. 또한, 다른 방법은 종래의 자외선 제거 프로세스(예를 들면 약 150 내지 400nm 범위의 자외선을 이용함) 뿐만 아니라 표준 화학 에칭, 스탬핑, 반응 이온 에칭, 이온 비임 밀링, 기계적 드릴링 및 유사한 공지된 프로세스를 포함해서 완성된 오리피스 플레이트(104)/오리피스(124)를 제조하는데 적당하다.
오리피스 플레이트(104)가 상술한 바와 같이 제조된 후에, 프린트헤드(80)는 레지스터 조립체(96)[예를 들면 레지스터(86)를 그 위에 구비한 기판(82)]를 오리피스 플레이트(104)에 부착함으로써 완성된다. 바람직한 실시예에 있어서, 프린트헤드(80)의 제조는 테이프 자동 접착("TAB") 기술을 이용하여 성취된다. 다시, 프린트헤드(80)를 제조하기 위한 이러한 특정 프로세스를 이용하는 것은 키페 등의 미국 특허 제 5,278,584 호에 상세하게 개시되어 있다. 유사하게, TAB 기술에 관한 배경 정보는 또한 디온의 미국 특허 제 4,944,850 호에 개시되어 있다. TAB 타입 제조 시스템에 있어서, 회로 트레이스(114) 및 접촉 패드(120)로 이미 제거 및 패턴화된 처리된 길다란 부재(106)[예를 들면 완성된 오리피스 플레이트(104)]는 길다란 "테이프"상의 다중 상호결합된 "프레임"의 형태로 실제로 존재하며, 각 "프레임"은 하나의 오리피스 플레이트(104)로 나타난다. 그후에, 테이프(도시하지 않음)는 선택적인 정렬 서브시스템을 구비하는 TAB 접착 장치에 위치된다(불순물 및 다른 잔류 물질을 제거하기 위해서 종래의 방법으로 클리닝한 후에). 이러한 장치는 본 기술 분야에 공지되어 있으며, 일본의 "Shinkawa Corporation"(모델 번호 IL-20 또는 다른 비교할만한 모델)을 포함한 많은 다른 공급원으로부터 시중에서 입수가능하며, 상기와 같은 것으로 제한되지 않는다. TAB 접착 장치에 있어서, 레지스터 조립체(96) 및 오리피스 플레이트(104)와 결합된 기판(82)은 (1) 오리피스(124)가 기판(82)상의 레지스터(86)와 정밀하게 정렬되게, (2) 오리피스 플레이트(104)상의 회로 트레이스(114)와 결합된 비임형 리드(154)가 기판(82)상의 접촉 영역(92)과 정렬 및 영역(92)을 향해 위치되도록 적절하게 배향된다. 다음에, TAB 접착 장치는 리드(154)를 접촉 영역(92)상에 가압하는[오리피스 플레이트(104)내의 개구 윈도우(150, 152)를 통해 성취됨] "갱 접착(gang-bonding)" 방법(또는 다른 유사한 절차)을 이용한다. 그후에, TAB 접착 장치는 이들 부품을 함께 고정하기 위해서 종래의 접착 프로세스에 따라서 열을 가한다. 유사하게, 초음파 접착, 유도성 에폭시 접착, 고형 페이스트 도포 프로세스 및 다른 유사한 방법을 포함하는 다른 표준 접착 기술이 이용될 수 있지만, 이들 방법으로만 제한되지 않는다. 이와 관련하여, 본 발명은 프린트헤드(80)와 관련된 어떠한 특정 처리 기술에도 제한되지 않는다.
도 1의 종래의 잉크 카트리지(10)와 관련하여 상술한 바와 같이, 추가적인 재료 층은 오리피스 플레이트(104)와 레지스터 조립체(96)[예를 들면 레지스터(86)가 그 위에 구비된 기판(82)] 사이에 통상 존재한다. 이들 추가적인 층은 전기 절연, 오리피스 플레이트(104)를 레지스터 조립체(96)에 접착시키는 것 등을 포함한 다양한 기능을 수행한다. 도 2를 참조하면, 프린트헤드(80)는 카트리지(10)의 하우징(12)에 부착시킨 후를 개략적으로 단면도로 도시한 것이며, 이들 부품의 부착은 이후에 더 상세하게 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유사하게 기판(82)의 상부 표면(84)(이 부분에서 후술하는 바와 같이 이러한 부품상에 위치된 다양한 추가적인 재료)은, 전도성 트레이스(90)(도 1)를 커버하지만 이들을 커버하지 않고 레지스터(86) 사이에 그리고 레지스터(86) 둘레에 위치되는 중간 잉크 배리어 층(156)을 포함한다. 그 결과, 잉크 기화 챔버(160)(도 2)는 각 레지스터(86)상에 직접 형성된다. 각 챔버(160)내에서, 잉크 재료는 가열되고, 기화되고, 그리고 그후에 오리피스 플레이트(104)내의 오리피스(124)를 통해 방출된다.
배리어 층(156)(종래의 유기 폴리머, 포토 레지스트 재료 또는 미국 특허 제 5,278,584 호에 개시되 유사한 조성물로부터 종래 제조됨)은 이러한 목적을 위해서 본 기술 분야에 공지된 표준 기술을 이용하여 기판(82)에 도포된다. 배리어 층(156)을 제조하기 위해서 이용될 수 있는 특정 재료는 (1) 비스페널의 ½ 알콜 에스터를 함유하는 드라이 포토 레지스트 필름, (2) 에폭시 모노머, (3) 멜라민 모노머[예를 들면 미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 "E I de Pont de Nemours & Company"에 의해 제조된 "Vacrel"(등록상표)로 판매되는 것], (4) 에폭시-아크릴레이트 모노머[예를 들면 미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 "E I de Pont de Nemours & Company"에 의해 제조된 "Parad"(등록상표)로 판매되는 것]을 포함하지만, 이들에만 제한되지 않는다. 그러나, 본 발명은 잉크 배리어 층(156)을 제 위치에 도포하기 위한 특정 배리어 조성물 또는 방법으로 제한되지 않는다. 바람직한 도포 방법과 관련하여, 배리어 층(156)은 고속 원심 스핀 코팅 장치, 스프레이 코팅 유닛, 롤러 코팅 시스템 등에 의해 통상적으로 분배된다. 그러나, 주어진 상황에 따른 특정 도포 방법은 고려된 배리어 층(156)에 따라 좌우된다.
기화 챔버(160)를 명료하게 규정하는 것에 추가하여, 배리어 층(156)은 또한 화학적 및 전기적 절연 층으로서 기능한다. 접착제 층(164)은 도 2에 도시된 배리어 층의 상부상에 위치되어 있으며, 이 층(164)은 많은 상이한 조성물을 포함할 수 있다. 이러한 목적을 위해서 적당한 전형적인 접착제 재료는 이러한 목적을 위해 본 기술 분야에 공지된 시중에서 입수가능한 에폭시 수지 및 시안아크릴레이트 접착제를 포함한다. 유사하게, 접착제 층(164)은 미국 특허 제 5,278,584 호에 개시된 비경화 폴리이소프렌 포토 레지스트 복합물 뿐만 아니라 (1) 폴리아크릴산 및/또는 선택된 실란 결합제를 이용하는 것을 포함한다. 용어 "폴리아크릴산"은 하기의 기본 화학적 구조[CH2CH(COOH)n]를 가진 복합물을 포함하도록 편리하게 규정되며, 상기에서 n은 25 내지 10,000 이다. 폴리아크릴산은 미국 미시간주 미들랜드에 소재하는 "Dow Chemical Corporation"을 포함한 많은 공급원으로부터 시중에서 입수가능하지만, 이들로만 제한되지 않는다. 접착제 층(164)과 관련하여 이용될 수 있는 전형적인 실란 결합제는 미국 미시간주 미들랜드에 소재하는 "Doe Chemical Corporation"에 의해 판매되는 시중 제품[제품 번호 6011, 6020, 6030 및 6040] 뿐만 아니라 미국 코넥티컷주 댄버에 소재하는 "OSI Specialties"에 판매되는 제품[제품 번호 "Silquest" A-1100]을 포함하지만, 이들 제품으로만 제한되지 않는다. 그러나, 상술한 재료는 단지 예를 위해 제공된 것이며, 어떠한 방법으로 도 본 발명을 제한하지 않는다.
특히, 접착제 층(164)은 오리피스 플레이트(104)를 프린트헤드(80)에 그리고 프린트헤드(80)내에 부착/고정하는데 이용되어, 오리피스 플레이트(104)가 레지스터(86)를 그 위에 구비한 기판(82)위에 그리고 기판(82)상에 제 위치에 단단히 고정된다. 실제로, 별개의 접착제 층(164)을 이용하는 것은, 잉크 배리어 층(156)의 상부 표면이 몇몇 방법에서 접착제로 제조될 수 있다면(예를 들어 가열되는 경우 접착 특성을 갖게 유연하게 되는 재료로 구성된다면) 필요하지 않을 수 있다. 그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 구조체 및 재료에 따르면, 별개의 접착제 층(164)이 이용된다.
유사하게 도 2에 도시된 바와 같이 배리어 층(156)과, 명료함 및 편리함을 위해서 도시하지 않은 하부 기판(82) 사이에 위치된 많은 추가적인 재료 층이 통상적으로 존재한다. 이들 구조체에 대한 정보를 위해서, 라이트 등의 미국 특허 제 4,535,343 호, 로이드의 미국 특허 제 4,616,408 호 및 헤스 등의 미국 특허 제 5,122,812 호를 참고하며, 참고로 본원에 인용한다. 요약하면, 이들 재료는 하기의 층(도시하지 않음), 즉 (1) 레지스터(86)로부터 기판(82)을 전기적으로 절연하도록 설계된 기판(82)상에 직접 위치된[통상적으로 이산화규소(SiO2)로 제조됨] 유전성 "베이스 층"과; (2) 인 도핑 다결정 실리콘(Si), 탄탈 질화물(Ta2N), 니크롬(NiCr), 하프늄 브롬화물(HfBr4), 원소 니오븀(Mb), 원소 바나듐(V), 원소 하프늄(Hf), 원소 티탄늄(Ti), 원소 지르코늄(Zr), 원소 이트륨(Y), 및 이들의 혼합물을 포함하는 다른 예시적인 저항 재료로 레지스터 요소(86)를 생성 또는 "형성"[박막 레지스터 제조를 위해 본 기술 분야에 공지된 "TaAl"로서 또한 공지된 원소 알루미늄(Al) 및 원소 탄탈(Ta)의 혼합물로 통상적으로 제조됨]하기 위해 사용되는 것으로 베이스 층상의 ""저항 재료"의 층과; (3) 그 사이에 갭을 구비하는 별개의 부분의 저항 층상에 위치된 재료[예를 들면 알루미늄(Al), 원소 금(Au), 원소 구리(Cu) 및/또는 원소 실리콘(Si)의 "전도성 층"으로서, 갭 사이의 저항 층의 "노출된" 부분은 레지스터 요소(86)를 형성하는, 상기 "전도성 층"과; (4) 보호 목적을 위해서 전도성 층/레지스터 요소(86)상에 위치된 예를 들면 이산화규소(SiO2), 질화 규소(NiN), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 탄화 규소(SiC)로 제조된 "제 1 패시베이션 층"과; (5) 제 1 패시베이션 층상에 위치된 예를 들면 탄화 규소(SiC), 질화 규소(SiN), 이산화규소(SiO2) 또는 산화알루미늄(Al2O3)으로 제조된 선택적인 보호 "제 2 패시베이션 층"과; (6) 제 2 패시베이션 층이 이용되는 것에 따라서 제 2 패시베이션 층 또는 제 2 패시베이션 층상에 위치된 예를 들면 원소 탄탈(Ta), 원소 몰리브덴(Mo), 원소 텅스텐(W) 또는 이들의 혼합물/합금으로 제조된 전기적으로 전도성 및 보호 "캐비테이션 층"과; (7) 종래의 에폭시 수지 재료, 표준 시안아크릴레이트 접착제, 실란 결합제 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 많은 상이한 조성물을 포함할 수 있는 캐비테이션 층상에 위치된 선택적인 내부 접착제 층을 통상 포함한다. 이러한 층(필요할 때 루틴 1차 테스트에 의해 결정됨)은 하부 프린트헤드 부품상에 배리어 층(156)을 제 위치에 고정하는데 이용된다.
상술한 정보에 따라서, 도 2에 도시된 구조체는 프린트헤드(80)와 결합된 단지 가장 기본적인 부품만을 도시하기 위해 본래 개략적으로 도시되고 설계된 것이다. 본 발명은 다음 섹션에서 설명하는 바와 같이 본 발명의 새로운 오리피스 플레이트에 주로 관련이 있기 때문에, 도 2의 부분 절단 도시는 명료함 및 편리함을 위한 것이며, 상술한 특허의 참조는 필요한 정보를 얻기 위한 것이다.
다시 TAB 접착 프로세스를 참조하면, 상술한 바와 같이, 궁극적으로 프린트헤드(80)는 TAB 접착 장치에서 가열/압력 발휘 스테이션내에서 가열 및 가압하도록 가해진다. 이러한 단계[프린트헤드(80)의 외부 가열을 포함해서 다른 가열 방법을 이용하여 성취될 수 있음]는 내부 부품[예를 들면 도 2의 실시예에 도시되고 상술한 접착제 층(164)을 이용하여]을 함께 열적으로 접착시킨다.
단지 나머지 단계는 TAB 스트립상에 개별 "프레임"을 절단 및 분리시키고[각 "프레임"이 개별 완성된 프린트헤드(80)를 포함함], 이어서 잉크 카트리지(10)의 하우징(12)에 프린트헤드(80)를 부착시키는 것을 포함한다. 프린트헤드(80)를 하우징(12)에 부착시키는 것은 다양한 방법으로 성취될 수 있다. 그러나, 도 2에 개략적으로 도시된 바람직한 실시예에 있어서, 접착제 재료(166)의 일부분은 하우징(12)상의 장착 프레임(56) 및/또는 오리피스 플레이트(104)의 바닥 표면(112)상의 선택된 위치에 도포될 수 있다. 다음에, 오리피스 플레이트(104)는 하우징(12)[예를 들면 도 1에 도시된 외측으로 연장되는 프린트헤드 지지 구조체(34)와 결합된 장착 프레임(56)상에]에 접착제로 고정된다.
상술한 고정 프로세스에 따르면, 레지스터 조립체(96)와 결합된 기판(82)은 도 2에 도시된 바와 같이 중앙 캐비티(50)내에 정확하게 위치되어, 기판(82)이 장착 프레임(56)의 중앙에 위치되게 한다(상술하고 도 2에 도시되어 있음). 이러한 방법에서, 잉크 유동 통로(100, 102)(도 2)는 오리피스(124)를 통해 오리피스 플레이트(104)내로 방출시키기 위해서 잉크 재료가 중앙 캐비티(50)내의 잉크 출구 포트(54)로부터 기화 챔버(60)내로 유동하게 할 수 있게 형성된다.
카트리지(10)를 이용하는 선택된 이미지 수신 인쇄 매치(172)(전형적으로 종이, 플라스틱 또는 금속으로 제조됨)상에 인쇄 이미지(170)(도 1)를 생성하기 위해서, 하우징(12)의 내부 격실(30)내에 잔류하는 잉크 조성물(174)(도 1에 개략적으로 도시됨)의 서플라이는 중앙 캐비티(50)의 바닥 벽(52)내의 잉크 출구 포트(54)내로 그리고 포트(54)를 통해 통과된다. 참고로 본원에 인용하는 미국 특허 제 5,185,034 호에 개시된 것과 같은 것을 포함하는(이들로만 제한되지 않음) 잉크 조성물(174)과 결합되어 많은 상이한 재료가 이용될 수 있다. 그후에, 잉크 조성물(174)은 레지스터(86)를 그 위에 구비한 기판(82)을 향해 화살표(176, 180)의 방향에서 잉크 유동 통로(100, 102)내로 그리고 통로(100, 102)를 통해 유동한다. 다음에, 잉크 조성물(174)은 레지스터(86) 바로 위의 기화 챔버(160)에 들어간다. 챔버(160)내의 잉크 조성물(174)은 레지스터(86)와 접촉하게 된다. 레지스터(86)를 기동시키기(예를 들면 에너지 부여) 위해서, 카트리지 유닛(10)을 포함하는 프린터 시스템(도시하지 않음)은 전기 신호가 프린터 유닛으로부터 오리피스 플레이트(104)의 상부 표면(110)상의 접촉 패드(120)까지 전송되게 한다. 다음에, 전기 신호는 플레이트(104)내의 비아(도시하지 않음)를 통해 통과되고, 다음에 플레이트(104)의 바닥 표면(112)상의 회로 트레이스(114)를 따라서 레지스터(86)를 포함하는 레지스터 조립체(96)로 전송된다. 이러한 방법에서, 레지스터(86)는 오리피스 플레이트(104)를 통해 오리피스(124)를 거쳐서 프린트헤드(80)로부터 잉크를 기화 및 방출시키기 위해서 선택적으로 에너지가 부여(예를 들면 가열)될 수 있다. 다음에, 잉크 조성물(174)은 그 위에 이미지(170)(도 1)를 생성하기 위해서 선택적인 이미지 수신 인쇄 매체(174)로 매우 선택적인 주문 원리로 분배된다.
상술한 인쇄 프로세스는 광범위한 상이한 열 잉크젯 카트리지 디자인에 적용가능하다. 이와 관련하여, 상술한 본 발명의 개념은 특정 인쇄 시스템으로 제한되지 않는다. 그러나, 본 발명과 관련하여 이용될 수 있는 상술한 형태의 열 잉크젯 카트리지의 전형적인 비제한적인 예는 미국 캘리포니아주 팔로 알토에 소재하는 "Hewlett-Packard Company"에 의해 판매되는 제품명 "51645A"의 잉크젯 카트리지를 포함한다. 유사하게, 일반적으로 열 잉크젯 프로세스와 관련된 다른 상세는 휴렛 팩카드 저널(통권 39, 제 4 호(1988년 8월)), 벅 등의 미국 특허 제 4,500,895 호 및 베이커 등의 미국 특허 제 4,771,295 호(참고로 본원에 인용함)에 개시되어 있다.
도 1과 관련하여 상술한 잉크 카트리지(10)는 "내장(on-board)" 잉크 서플라이를 포함하는 "자체 수납" 잉크 분배 시스템을 포함한다. 본 발명은 프린트헤드와, 멀리 이격되지만 프린트헤드에 작동식으로 연결되고 유체 연통되는 잉크 보유 용기내에 저장된 잉크 서플라이를 이용하는 다른 시스템과 함께 이용될 수 있다. 유체 연통은 하나 이상의 관형 도관을 이용하여 통상 성취된다. 이러한 시스템의 예["오프축(off-axis)" 장치로서 공지됨]는 올센 등이 1997년 6월 5일자로 출원한 것으로 "내부 및 외부 필름 층으로 형성된 다중벽 백을 포함하는 잉크 보유 시스템"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/869,446 호와, 헉크 등이 1997년 6월 11일자로 출원한 것으로 "자유 잉크 잉크젯 펜용 조절기"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/873,612 호에 개시되어 있으며, 이들 특허 출원은 참고로 본원에 인용한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전형적인 오프축 잉크 분배 시스템은 선택된 열 잉크젯 프린트헤드에 원격 작동 연결(바람직하게 중력 공급 또는 다른 대응한 원리)하도록 설계된 탱크형 잉크 보유 용기(180)를 포함한 것으로 도시되어 있다. 다시, 용어 "잉크 보유 유닛(ink containment unit)", "용기(vessel)", "하우징(housing)" 및 "탱크(tank)"는 이러한 실시예의 등가물로 간주될 것이다. 잉크 보유 용기(180)는 메인 본체 부분(184)과, 입구/출구 포트(188)가 관통된(도 3 및 도 4) 패널 부재(186)를 포함하는 외부 쉘 또는 하우징(182)의 형태로 구성된다. 본 실시예는 하우징(182)과 관련된 특정 조립 방법으로 제한되지 않으며, 패널 부재(186)는 메인 본체 부분(184)과 별개의 구조체로서 선택적으로 제조된다. 그후에, 패널 부재(186)는 공지된 열 용접 프로세스 또는 종래의 접착제(예를 들면 에폭시 수지 또는 시안아크릴레이트 복합물)를 이용하여 메인 본체 부분(184)에 고정된다. 그러나, 패널 부재(186)는 바람직한 실시예에 있어서 전체 잉크 보유 용기(180)/하우징(182)의 일부분으로서 고려될 수 있다.
도 4를 참조하면, 하우징(182)은 또한 잉크 조성물(174)의 서플라이를 저장하기 위해서 내부 챔버 또는 캐비티(190)를 내부에 구비하고 있다. 또한, 하우징(182)은 외측으로 연장되는 관형 부재(192)를 포함하며, 상기 관형 부재(192)는 패널 부재(186)를 통해 통과되고, 바람직한 실시예에 있어서 패널 부재 내부에 일체로 형성된다. 본 설명을 통해 사용된 용어 "관형"은 외부 벽에 의해 둘러싸인 적어도 하나 이상의 중앙 통로가 관통된 구조체를 포함하도록 규정된 것이다. 관형 부재(192)는 도 4에 도시된 바와 같이 입구/출구 포트(188)를 그 내부에 구비하고, 상기 포트(188)는 하우징(182) 내측의 내부 캐비티(190)에 접근할 수 있게 한다.
하우징(182)의 패널 부재(186)내에 위치된 관형 부재(192)는 하우징(182)의 외측에 위치된 상부 섹션(194) 및 내부 캐비티(190)(도 4)내의 잉크 조성물(174)내에 위치된 하부 섹션(196)을 구비한다. 관형 부재(192)의 상부 섹션(194)은 접착제 재료(를 들면 종래의 시안아크릴레이트 또는 에폭시 복합물), 마찰 결합 등에 의해서 도 4에 개략적으로 도시된 포트(188)내에 위치된 관형 잉크 전달 도관(198)에 작동식으로 결합된다. 도 4의 실시예에 있어서, 잉크 전달 도관(198)은 관형 부재(192)의 상부 섹션(194)내의 포트(188)에 그리고 포트(188)내에 상술한 방법을 이용하여 부착된 제 1 단부(200)를 포함한다. 또한, 잉크 전달 도관(198)은 프린트헤드(204)와 동등한 것으로 고려될 수 있는 도 1에 도시된 프린트헤드(80)와 관련된 것들을 포함하는 많은 상이한 디자인, 구성 및 시스템을 포함할 수 있는 프린트헤드(204)에 작동식으로 그리고 원격적으로 부착된 제 2 단부(202)를 포함한다. 유사하게, 프린트헤드(80, 204) 양자는 다음 섹션에서 설명하는 바와 같이 본 발명의 새로운 오리피스 플레이트 구조체를 포함할 수 있으며, 이들 모든 부품은 전체 잉크 분배 시스템의 형태, 사이즈 및 전체 구성에 따라서 선택된 프린터 유닛내에 소정의 위치에 적절하게 장착된다. 또한, 잉크 전달 도관(198)은 잉크의 전달을 용이하게 하기 위해 종래의 디자인(도시하지 않음)의 적어도 하나의 선택적인 직렬 펌프를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 시스템 및 부품은 본래 설명을 위한 것이다. 실제로 이들은 고려 조건하에서 특정 장치에 따라 좌우되는 추가적인 작동 부품을 포함할 수 있다. 상기에 제공된 정보는 본 발명 및 그 다양한 실시예를 한정 또는 제한하지 않는다. 대신에, 도 1 내지 도 4의 시스템은 필요에 따라 변경될 수 있으며, 부품의 많은 상이한 다른 배열을 이용할 수 있는 잉크 분배 시스템에 본 발명의 적용성을 완전히 설명하기 위해서 설명된다. 이와 관련하여, 특정 잉크 분배 시스템, 잉크 보유 용기 및 관련 데이터의 모든 설명은 단지 예시를 위한 것으로만 간주될 것이다.
도 21은 본 발명을 이용할 수 있는 전형적인 잉크젯 프린터(2100)의 등각도를 도시한 것이다. 입력 트레이(2102)는 종이 또는 다른 인쇄가능한 매체(2104)를 저장한다.
도 22에 도시된 프린터 메카니즘의 개략도를 참조하면, 매체 입력부(2200)는 롤러(2202), 플래튼 모터(2204) 및 견인 장치(도시하지 않음)를 이용하여 인쇄 영역내로 단일 시트 매체(2104)를 전진시킨다. 전형적인 프린터(2100)에 있어서, 하나 이상의 잉크젯 펜은 매체의 입구 방향에 직각인 방향으로 캐리지 모터(2206)에 의해 플래튼상의 매체(2104)를 가로질러 증분식으로 당겨진다. 플래튼 모터(2204) 및 캐리지 모터(2206)는 전형적으로 매체 및 카트리지 위치 제어기(2208)의 제어하에 있다. 이러한 위치설정 및 제어 장치의 일 예는 "판독 신호를 처리 및 저장하기 위해 그리고 열적으로 작동되는 잉크 분사 요소로 발사 신호를 제공하기 위해 조합된 판독/기록 헤드를 이용하는 장치 및 방법"이라는 명칭의 미국 특허 제 5,070,410 호에 개시되어 있다. 따라서, 매체(2104)는 펜이 프린터의 방울 발사 제어기(2210)에 입력되는 데이터에 의해 필요할 때 매체상에 도트를 위치시키기 위해서 잉크의 방울을 분사하도록 일정 위치에 위치된다.
잉크의 이들 도트는 펜이 캐리지 모터(2206)에 의해 매체를 가로질러 이동할 때 스캔 방향에 평행한 밴드에서 선택된 펜의 인쇄 헤드 요소내의 선택된 오리피스로부터 방출된다. 펜이 프린트 넓이의 단부에서 그 이동의 단부에 도달되는 경우에, 위치 제어기(2208) 및 플래튼 모터(2204)는 전형적으로 매체(2104)를 전진시킨다. 일단 펜이 바아 또는 다른 인쇄 카트리지 지지 메카니즘상에서 X 방향으로 그 횡단의 단부에 도달되면, 이들 펜은 계속 인쇄하는 동안에 지지 메카니즘을 따라 다시 리턴되거나, 인쇄되지 않고 리턴된다. 매체(2104)는 프린트헤드의 잉크 분사 부분의 폭과 동등한 증분량 만큼 또는 노즐 사이의 간격과 관련된 일부분 만큼 전진될 수 있다. 제어기(2208)의 위치는 매체(2104)의 제어, 펜의 위치설정 및 잉크 이미지 또는 캐릭터의 생성을 위한 프린트헤드의 정확한 잉크 이젝터의 선택을 결정한다. 제어기(2208)는 종래의 전자 하드웨어 구성으로 실시될 수 있으며, 통상적인 메모리(2212)로부터 작동 지시를 수신한다. 일단 인쇄가 완료되면, 프린터(2100)는 매체(2104)를 사용자 제거를 위해 출력 트레이내로 배출한다. 물론, 설명한 프린트헤드 구조체를 이용하는 잉크젯 펜은 프린터의 작동을 실질적으로 개선한다.
종래의 열 잉크젯 부품과 이와 관련된 인쇄 방법을 설명하였으며, 본 발명 및 그 유리한 특징부를 이제 설명한다.
B. 본 발명의 새로운 오리피스 플레이트 구조체
상술한 바와 같이, 본 발명은 특히 상술하고 규정된 바와 같은 "러플링(ruffling)"과 관련된 문제점을 회피하도록 설계된 새로운 오리피스 플레이트를 포함한다. 다시 한번, 이러한 불리한 조건은 오리피스 플레이트가 이동 또는 고정 물체와 접촉되게 위치되는 경우에 발생된다. 예를 들면, 오리피스 플레이트상의 잉크 와이퍼의 활주 통로는 이러한 조건을 취할 수 있게 할 수 있다. 이러한 접촉은 특히 오리피스를 둘러싸는 주변 영역(예를 들면 오리피스의 외부 에지를 따라서)을 기준으로 오리피스 플레이트 구조체의 국부적인 파열을 야기시킨다. 그 결과, 플레이트의 상부 표면에서의 오리피스의 기하학적 형태는 변경된다. 유사하게, 잉크 "푸들링(puddling)"은 오리피스 플레이트의 인접한 섹션이 부양되게 할 수 있다. 이러한 "푸들링(puddling)"(오리피스 둘레의 별개의 존내의 잔류 잉크의 수집을 포함함)은 오리피스를 빠져나가 통과되는 방출된 잉크 방울을 간섭할 수 있어서, 잉크 방울 궤적 문제점을 야기시킨다. 전형적으로, 이러한 문제점은 인쇄 품질을 열화시키는 잉크 방울 궤적의 바람직하지 못하고 비제어된 변경을 야기시킨다. 따라서, 상술한 조건을 회피하여, 프린트헤드 및 전체 인쇄 품질의 수명이 프린트헤드의 내구기간에 걸쳐서 최대로 될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 종래의 오리피스 플레이트(104)가 개략적으로 도시되어 있다. 이 도면에서, 예를 들면 고무 또는 플라스틱으로 제조된 전형적인 탄성중합체 잉크 와이퍼(210)는 예를 들면 미국 특허 제 5,786,830 호에 개시된 일반적인 형태로 도시된 것이다. 와이퍼(210)는 오리피스 플레이트(104)의 상부 표면(212)과의 물리적, 동적(예를 들면 이동) 결합된다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 오리피스(124)의 주변 에지(214)와 접촉하게 되는 와이퍼(210)의 물리적인 작용은 "러플"이 부양된 섹션(216)의 형태로 형성되게 한다. 이러한 부양된 섹션(216)의 존재로 인해 그 상부 표면(212)에서 플레이트(104)내의 오리피스(124)의 전체적인 기하학적 형태의 상당한 변경을 야기시킨다. 유사하게, 오리피스(124)와 관련된 내부 측벽(220)은 오리피스 플레이트(104)[예를 들면 위치(222)에서]의 상부 표면(212)에 인접해서 비연속적이며 차단된다. 다시 이러한 특정 상황은 잉크 방울 궤적의 비제어된 변경(이들로만 제한되지 않는다)을 포함한 많은 문제점을 야기시킨다.
상술한 문제점을 회피하기 위해서, 고려되는 오리피스 플레이트와 관련된 오리피스내로 안내되는 메인 개구부(후술함)는 오리피스의 나머지 부분의 바로 위에 그리고 이와 축방향 정렬되는 오리피스 플레이트의 상부 표면내에 "리세스"(예를 들면 오목부 또는 오목한 영역)를 형성함으로써 와이퍼 구조체 등의 영향으로부터 "고립"될 수 있다. 그 결과, 오리피스내로 안내되는 메인 개구부는 "삽입(inset)"되고 평면 아래에 안전하게 위치되며, 모든 와이퍼 및/또는 다른 물리적 물체가 프린트헤드 작동 동안에 상기 평면 위를 지나간다. 이러한 특징부는 잉크 방울 궤적의 정밀한 제어와, 상술한 "러플링(ruffling)"과 관련된 다른 문제점의 회피에 종합적으로 기여한다.
이제 본 발명과 관련된 새로운 오리피스 플레이트 부재의 전형적인 그리고 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 달리 언급하지 않는 한 본 발명의 오리피스 플레이트와 관련된 특정 구성 재료, 수치적 사이즈 변수, 형상 등으로 제한되지 않는다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 전형적인 오리피스 플레이트(250)[또한 "오리피스 플레이트 부재"(250)로서 규정됨]의 확대된 부분 단면도가 도시되어 있다. 오리피스 플레이트(250)는 유기 폴리머(예를 들면 플라스틱) 박막 조성물로 제조되며, 오리피스 플레이트(104)와 관련하여 상술한 전형적인 재료는 오리피스 플레이트(250)에 적용가능하다. 도 5에서, 단일 오리피스(252)는 이해를 위해 도시된 것이며, 플레이트(250)는 그 내부에 상당한 개수의 오리피스를 선택적으로 포함할 것이며, 오리피스중 일부 또는 (바람직하게) 모두는 본 발명의 구조적 특징을 가질 것이다. 구성 재료, 플레이트(250)의 유기적 특성(이와 관련된 금속 원자를 갖거나 갖지 않음), 및 오리피스 플레이트(250)의 다른 특징부(이러한 섹션 B에서 개시된 새로운 요소 외에)와 관련하여, 이들 모든 항목은 중합체성 오리피스 플레이트(104)와 관련하여 상기 섹션 A에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 이와 관련하여, 오리피스 플레이트(104)에 대해서 상술한 구성 재료 및 다른 특징부와 관련된 기술적 정보는 달리 언급하지 않는 한 오리피스 플레이트(250)와 관련하여 참조하여 구체화될 것이다. 하기의 설명으로부터 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 종래의 오리피스 플레이트(104)와 본 발명의 오리피스 플레이트(250) 사이의 주요 차이점은 하기에서 상세하게 설명하는 바와 같이 플레이트(250)내의 오리피스(252)의 구조적 형태와 관련이 있다.
도 5를 계속 참조하면, 오리피스 플레이트(250)는 상부 표면(254), 바닥 표면(256), 이 표면(254, 256) 사이의 중간 영역(260)을 포함한다. 바람직한 그리고 비제한적인 실시예에 있어서, 상부 및 바닥 양 표면(254, 256)은 도시된 바와 같이 실질적으로 서로 평행하다. 상술한 바와 같이, 프린트헤드(80)/오리피스 플레이트(250)내의 다른 부품에 대해서 상부 및 바닥 표면(254, 256)을 정확하게 특성화하고 배향하는 것이 중요하다. 본 설명에서 사용된 용어 "상부 표면"은 오리피스 플레이트(250)와 관련된 특정 표면, 즉 최외측 그리고 실제로 외부(외측) 환경에 노출되는 오리피스 플레이트(250)/프린트헤드(80)의 "외부" 표면을 구성하는 표면을 포함하도록 규정된 것이다. 이것은 잉크 조성물(174)이 선택된 인쇄 매체 재료[인쇄 매체(172)]로 그 이동을 통해서 통과될 최종 "표면"이다. 유사하게, 예를 들면 미국 특허 제 5,786,830 호에 개시된 것과 같은 종래의 인쇄 유닛에서 이용되는 하나 이상의 와이핑 부재[도 2의 와이퍼(210)를 포함함]를 이용하여 "와이핑"되는 표면이다.
반대로, 오리피스 플레이트(250)와 관련하여 사용된 용어 "바닥 표면"은 프린트헤드(80)내에(예를 들면 내측)에 위치되는 특정 표면이며, 잉크 조성물(174)이 방출될 때 통과하는 오리피스 플레이트(250)의 최초 표면이다. 바닥 표면(256)은 오리피스 플레이트(250)의 최내측(예를 들면 "비노출된") 표면으로서, 실제로 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)과, 잉크 이젝터/레지스터(86)를 그 위에 구비한 기판 사이에 위치된다. 마지막으로, 바닥 표면(256)은 잉크 배리어 층(156)(도 2)을 포함하는 하부 프린트헤드 부품에 부착되는 오리피스 플레이트(250)의 특정 표면이다. 프린트헤드(80)의 나머지 부분에 대한 플레이트(250)의 배향을 규정하는 것으로 오리피스 플레이트(250)의 상부 및 바닥 표면(254, 256)의 이들 특정 규정을 설명하였으며, 이제 본 발명의 오리피스 플레이트(250)의 새로운 특징부를 설명한다.
설명된 실질적인 이점("러플링" 관련 문제점의 회피와 적당한 잉크 방울 궤적의 유지를 포함하지만, 이들로만 제한되지 않음)을 제공하기 위해서, 새로운 오리피스 플레이트(250)는, 플레이트의 상부 표면(254)에서 개시하고, 플레이트의 상부 표면(254)과 바닥 표면(256) 사이의 오리피스 플레이트(250)내의 위치("P")[예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이 중간 영역(260)내]에서 종료하는 적어도 하나의 "리세스"(262)(오목한 영역/오목부)를 포함한다. 리세스(262)는 상부 단부(264)[플레이트(250)의 상부 표면(254)에 위치되고 표면(254)과 동일 평면임]와, 하부 단부(266)[중간 영역(260)내의 위치("P")에 실질적으로 위치됨]를 포함한다. 또한, 리세스(262)는 이 리세스(262)의 내부 경계부를 규정하는 내부 측벽(270)을 더 포함하며, 상기 측벽(270)은 리세스(262)의 상부 단부(264)와 하부 단부(266) 사이에서 연속적으로 연장된다(바람직하게 비차단된 형태). 효과적인 결과를 제공하도록 설계된 도 5의 바람직한 실시예에 있어서, 측벽(270)은 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)에 대해서 약 90°(대략 "직각")의 각도("X")로 배향된다. 유사하게, 이러한 관계에 따라 그리고 도 5의 실시예에 있어서, 측벽(270)은 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면에 그리고 도시된 바와 같이 반대로도 실질적으로 수직이다.
리세스(262)의 단면 형태는 필요할 때 그리고 소망에 따라 제한없이 변형될 수 있다. 특히, 단면 형상은 사각형, 삼각형, 타원형, 원형(도 6에 도시된 바와 같음) 또는 모든 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 형상을 포함한 많은 상이한 형태를 포함하며, 이들로만 제한되지 않는다. 이러한 설명의 나머지(추가적인 실시예의 하기 설명을 포함함)는 원형 리세스(262)를 포함하며, 다른 구성도 가능하다는 것을 이해해야 한다. 리세스(262)는 상부 단부(264)로부터 하부 단부(266)까지 그 전체 길이를 따라서 균일한 단면 형상(예를 들면 원형, 사각형 등등)을 갖고 있는 것이 바람직하지만, 필요하다면 리세스(262)의 길이/깊이를 따라서 모든 위치에서 한번 또는 그 이상 형상 변경이 이뤄질 수 있다.
오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)에서 리세스(262)의 상부 단부(264)는 제 1 구멍 또는 개구부(272)를 그 내부에 구비하고 있다. 제 1 개구부(272)[특히 그 주변 에지(274)를 참조함]는 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)과 선택적으로 동일평면이다. 다시, 본 발명은 원형(도 6에 도시된 바와 같음), 사각형, 타원형, 삼각형 또는 모든 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 형상일 수 있는 제 1 개구부(272)와 결합되어 특정 형상 또는 구성으로 제한되지 않는다. 제 1 개구부(272)의 기능은 이하에 상세하게 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 오리피스 플레이트(250)내의 리세스(262)의 하부 단부(266)는 바닥 벽(276)(바람직하고 비제한적인 실시예에 있어서)을 더 포함하며, 상기 바닥 벽(276)은 구성에 있어서 선택적으로 평면이다. 도 5의 전형적인 실시예에 있어서, 바람직하게 바닥 벽(276)은 측벽(270)에 대해서 약 90°(대략 직각)의 각도("X")로 배향되며, 그에 따라 측벽(270)에 대해서 실질적으로 직각이다. 이러한 구성에서, 바닥 벽(276)은 도시된 바와 같이 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)[그리고 바닥 표면(256)]에 실질적으로 평행할 것이다. 유사하게, 도 5의 바람직한 그리고 비제한적인 실시예에 있어서, 바닥 벽(276)은 실질적으로 제 1 개구부(272)와 동일한 사이즈/면적이며, 이에 의해 제 1 개구부(272)의 주변 에지(274)는 도 5에 도시된 바와 같이 바닥 벽(276)의 외부 에지 부분(280)의 바로 위에 있다. (1) 바닥 벽(276)과 측벽(270) 사이의, (2) 측벽(270)과 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254) 사이의 직각(대략 90°) 관계가 바람직하지만, 이러한 기하학적 관계는 많은 변형 실시예에 따라서 이하에 설명되는 바와 같이 변형될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 오리피스 플레이트(250)에 있어서, 리세스(262)는 본 발명에서 매우 효과적인 결과를 이루도록 설계된 실질적으로 원통형 또는 디스크형이다. 도 5 및 도 6의 실시예에 있어서 리세스(262)와 관련된 길이("L")[필요하다면 리세스(262)의 깊이로서 특징지어질 수 있음]는 프린트헤드(80)가 이용될 수 있는 인쇄 시스템의 형태와 다른 고유의 인자를 포함하는 많은 고려사항을 포함하는 루틴 예비 조정 시험에 따라서 결정된 바와 같이 제한함이 없이 변형될 수 있다. 그러나, 바람직하고 비제한적인 실시예에 있어서, 리세스(262)의 길이("L")는 약 1 내지 3㎛(다시 필요에 따라 변경됨)일 것이다. 도 5의 시스템에서, 길이("L")는 상술한 점("P")과 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254) 사이의 거리를 실제로 포함한다. 추가로, 설명된 본 발명의 모든 변형에 적용가능한 바람직한 실시예에 있어서, 오리피스 플레이트(250)의 전체 두께("T")는 약 20 내지 50㎛일 수 있지만, 필요하다면 다른 값이 이용될 수 있다.
주변 에지(284)를 구비하는 제 2 구멍 또는 개구부(282)는 오리피스 플레이트(250)내의 리세스(262)의 하부 단부(266)에 위치되어 있다. 도 5 및 도 6의 바람직한 실시예에 있어서, 제 2 개구부(282)는 바닥 벽(276)을 관통하며, 도시된 바와 같이 그 중앙에 선택적으로 위치된다[그러나 제 2 개구부(282)는 필요에 따라 바닥 벽(276)내의 모든 비중앙 위치에 위치될 수도 있다]. 도 5 및 도 6의 바람직한 실시예에 있어서, 제 1 개구부(272)의 중앙 점("C")은 제 2 개구부(282)의 중앙 점("C1")과 축방향 정렬된다(예를 들면 바로 위에). 유사하게, 제 2 개구부(282)는 도시된 바와 같이 리세스(262)의 하부 단부(266)에서 바닥 벽(276)과 선택적으로 동일 평면이다. 본 발명은 원형(바람직하게 도 6에 도시된 바와 같음), 사각형, 타원형, 삼각형 또는 모든 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 형상일 수 있는 제 2 개구부(282)와 결합하여 특정 형상 또는 구성으로 제한되지 않는다. 제 1 개구부(272) 및 제 2 개구부(282)의 단면 형상이 동일(예를 들면 도 5 및 도 6의 실시예에서 원형)하다면 최선의 결과가 얻어질 수 있는 반면, 양 개구부(272, 282)는 루틴 예비 시험에 따라 필요할 때 그리고 소망에 따라 서로에 대해서 상이한 형상을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 개구부(282)는 기본적으로 오리피스(252)와 관련된 "메인 개구부"로서 작용하며, 잉크 조성물(174)은 상기 메인 개구부를 통해서 인쇄 매체(172)(도 1)로 통과된다. 제 2 개구부(282)(예를 들면 "메인 개구부")는 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)을 따라 통과될 수 있는 잉크 와이핑 부재[예를 들면 와이퍼(210)] 또는 다른 물체와 접촉되게 위치되는 것을 회피하기 위해서 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254) 아래에 위치되는 것은 상술한 실시예 모두에서 공동인 본 발명의 중요한 특징이다. 설명한 바와 같이 제 2 개구부(282)가 차지하는 "보호된" 위치에 따르면, 플레이트(250)의 상부 표면(254)을 따라 상술한 물체의 통과에 의해 모양을 손상시키거나 달리 "러플"될 수 없다.
이러한 점에서, 제 1 개구부(272)와 제 2 개구부(282) 사이의 관계에 관한 다른 정보는 확실하다. 기본적으로, 제 1 개구부(272) 및 제 2 개구부(282)는 상술한 바와 같이 길이("L")로 규정된 거리에 의해 서로 분리되어 있다. 또한, 이러한 섹션에 개시된 모든 실시예에 유사하게 일반적으로 적용가능한 본 발명의 새로운 특징은 제 2 개구부(282)에 대한 제 1 개구부(272)의 사이즈 관계이다. 기본적으로, 제 1 개구부(272)는 제 2 개구부(282)보다 사이즈가 크며, 다시 제 2 개구부(282)는 상술한 디자인에 따라서 "삽입(inset)"된다. 기본적으로 제 1 및 제 2 개구부(272, 282)와 관련하여 사용된 바와 같은 용어 "사이즈가 보다 크다"는 것은 제 1 개구부(272)의 단면적이 제 2 개구부(282)의 단면적을 초과한다는 것을 의미하며, 용어 "면적"은 고려되는 개구부의 형상에 따라서 통상적으로 규정된다. 예를 들면, 사각형 또는 삼각형 개구부(272, 282)를 포함한 상황에서, 단면적은 개구부(272) 및/또는 개구부(282)의 길이에 그 폭을 곱한 것이다. 원형의 제 1 및 제 2 개구부(272, 282)를 포함하는 오리피스 플레이트(250)에 있어서, 그 단면적은 수학식 πr2에 따라 쉽게 규정되며, 수학식에서 r은 개구부(272) 및 개구부(282)의 반경이다. 유사하게, 다른 형상(예를 들면, 삼각형, 타원형 등등)을 가진 개구부(272, 282)를 포함하는 상황에서, 이들 형상의 면적을 계산하는데 통상 이용되는 "종래의" 수학식이 이용된다.
원형의 제 1 및 제 2 개구부(272, 282)가 예로서 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 이용되는 경우(제조의 용이함, 각진 표면의 부재 등을 포함하는 많은 이유 때문에 바람직함), 용어 "사이즈가 보다 크다"는 것은 각 개구부(272, 282)의 비교할만한 직경에 대해서 또한 규정될 수 있다. 도 5의 바람직한 실시예를 참조하면, 제 1 개구부(272) 및 제 2 개구부(282) 양자는 제 1 직경("D")을 구비하는 제 1 개구부(272) 및 제 2 직경("D")을 구비하는 제 2 개구부(282)와 함께 상술한 바와 같이 단면이 완전히 원형이다. 모든 도면과 도시된 길이/직경 치수는 반드시 정확한 스케일로 도시된 것이 아니며, 그에 따라 필요에 따라 변경될 수 있다. 이러한 특정 비제한적인 실시예에 있어서, 바람직하게 제 1 개구부(272)의 제 1 직경("D")은 제 2 개구부(282)의 제 2 직경("D")보다 적어도 약 40㎛ 또는 그 이상(예를 들면 보다 크고/그 이상)일 수 있다. 제 1 및 제 2 개구부(272, 282)의 상대적인 사이즈는 상술한 바와 같이 단면적에 기초를 둔 상황에 비례적으로 비교가능한 값이 유사하게 적용가능하다. 또한, 전형적인 그리고 비제한적인 실시예에 있어서, 제 1 개구부(272)와 관련된 제 1 직경("D")은 약 50 내지 80㎛이며, 제 2 개구부(282)의 제 2 직경("D1")은 약 10 내지 40㎛이다. 그러나, 상술한 바와 같이, 본 발명은 달리 언급하지 않는 한 이러한 수치 범위 또는 다른 어떠한 수치 매개변수로 제한되지는 않는다. 따라서, 이러한 값은 전형적인 그리고 비제한적인 것으로 고려될 수 있다.
이 섹션에서 설명하는 모든 다양한 실시예의 제 2 개구부(282)보다 큰 제 1 개구부(272)를 이용함으로써, 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)/제 1 개구부(272)로부터 리세스(262)의 바닥 벽(276)/제 2 개구부(282)까지 물리적인 힘의 전달은 이러한 부품 사이의 구조적 관계 및 사이즈 차이로 인해서 최소로 된다. 이들 이점이 야기되는 정확한 물리적 메카니즘이 완전히 이해되지 않을 지라도, 그럼에도 불구하고 이들 메카니즘은 중요하며, 우수한 결과를 제공한다. 특히, 제 1 개구부(272)가 제 2 개구부(282)보다 사이즈가 큰 상술한 사이즈 관계는 적당한 잉크 방울 궤적을 효율적으로 가능하게 한다. 와이핑 또는 다른 물리적인 제거 프로세스(예를 들면 "러플링")에 의해 야기되는 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)에서의 제 1 개구부(272)(도 5)의 주변 에지(274)와 관련된 모든 변형은 제 2 개구부(282)를 빠져나가는 잉크 방울의 궤적에 악영향을 주지 않는다. 특히, 잉크 방울 궤적은 (1) 제 2 개구부(282)에 그리고 (2) 제 1 개구부(272)를 통해 통과되는 잉크 방울에 대해서 제 1 개구부(272)의 보다 큰 사이즈와 관련하여 영향을 주지 않고 유지되며, 기본적으로 잉크 방울의 사이즈는 제 2 개구부(282)의 사이즈에 의해 규정된다. 잉크 방울은 확대된 제 1 개구부(272)[그리고 이와 결합되는 주변 에지(274)]와 실질적으로 접촉하게 되는 것을 회피하기 위해서 제 2 개구부(282)를 통한 그 최초 통과에 따라서 충분히 작을 수 있다. 따라서, 제 1 개구부(272)의 주변 에지(274)의 모든 "러플"은 제 2 개구부(282)의 "삽입" 성질과 관련한 잉크 궤적 문제점이 나타나지 않을 것이다.
본 발명의 이러한 실시예(기능적 관점으로부터)에서 리세스(262)와 결합된 다른 중요한 특징은 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)에 대해서 약 90°(대략 직각)의 각도("X")인 측벽(270)의 배향을 포함한다. 이러한 디자인은 높은 정도의 구조적 일체성/강도를 제공하며, 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)에 가해진 물리적인 힘이 리세스(262), 바닥 벽(276) 및 제 2 개구부(282)내로 실질적으로 전달됨이 없이 이러한 영역으로 효율적으로 제한될 수 있게 한다. 유사하게, 측벽(270)에 대해서 약 90°(대략 직각)의 각도("X1")인 바닥 벽(276) 및 그 배향을 이용하면 오리피스 플레이트(250)를 추가적으로 보강하며, 이에 의해 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)에 물리적인 힘이 가해질지라도 제 2 개구부(282)의 구조적 일체성이 유지된다.
도 5를 계속 참조하면, 오리피스 플레이트(250)내의 오리피스(252)의 다른 중요한 부품은 길다란 잉크 전달 보어(286)를 포함한다. 잉크 전달 보어(286)는 리세스(262) 아래에 위치되며, 리세스(262)와 유체 연통된다. 잉크 전달 보어(286)는 상술한 바와 같이 리세스(262)와 부분적으로 또는 (바람직하게) 완전히 축방향 정렬되며, 그리고 반대로도 정렬된다. 이러한 관계는 도 5에 도시되어 있으며, 도 5에서 리세스(262)의 종방향 중앙축("A")은 실질적으로 완전히 정렬되며, 보어(286)의 종방향 중앙축("A")과 동일 연장선상에 있다. 이러한 바람직한 구조적 관계의 결과, 잉크 이젝터/레지스터(86)에 의해 방출되는 잉크 재료[잉크 조성물(174)]는 먼저 상방으로 통과하고, 보어(286)로 들어가고, 리세스(262)를 통과하고, 소망하는 인쇄 매체(172)로 분배하기 위해서 오리피스 플레이트(250)/프린트헤드(80)를 빠져나간다.
이러한 목표를 성취하기 위해 그리고 기능적인 관점에서, 다시 잉크 전달 보어(286)는 리세스(262)[예를 들면 그 내부의 제 2 개구부(282)]의 하부 단부(266)에서 시작된다. 리세스(262)의 제 2 개구부(282)는 보어(286)의 상부 단부(290)를 실제로 포함하며, 이들 두 부품은 이러한 점[예를 들면 도 5의 위치("P")]에서 서로 만나게 된다. 보어(286)의 상부 단부(290)는 리세스(262)내의 제 2 개구부(282)와 실제로 동일하고 등가물인 제 3 개구부(292)를 포함한다. 추가로, 제 2 개구부(282)와 관련된 모든 정보, 사이즈 변수 등은 제 3 개구부(292)에 대해서 동일하게 적용되며 제 3 개구부(292)에 대해서 참조로 구체화된다[제 3 개구부(292)는 제 2 개구부(282)에 대한 시각적 관점에서 별개로 식별가능한/분리가능한 것이 아니다].
또한, 보어(286)는 매체 섹션(294)을 포함하며, 이 섹션(294)은 도시된 바와 같이 오리피스 플레이트(250)를 통해 하방으로 연속되고, 궁극적으로 플레이트(250)의 바닥 표면(256)에서 종료된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 보어(286)는 오리피스 플레이트(250)의 바닥 표면(256)과 실질적으로 동일 평면인 제 4 개구부(297)를 내부에 포함하는 하부 단부(296)에서 종료된다. 제 4 개구부(297)는 전체 오리피스(252)/오리피스 플레이트(250)내의 최하부 개구부이며, 잉크 방출 프로세스 동안에 열적으로 여기된 잉크 조성물(174)을 수용하기 위한 오리피스(252)의 제 1 부분이다. 본 발명은 루틴 예비 조정 시험에 따라서 필요에 따라 변경될 수 있는 제 4 개구부(297)의 사이즈 및 형상과 결합되어 제한되지 않는다. 예를 들면, 제 4 개구부(297)의 단면 형상은 프린트헤드(80)의 의도하는 용도를 포함해서 많은 인자에 따라 좌우되는 원형(바람직함), 사각형, 타원형, 삼각형 또는 모든 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 형성일 수 있다. 제 4 개구부(297)가 완전히 원형인 바람직한 실시예에 있어서, 제 4 개구부(297)는 약 20 내지 80㎛의 전형적인 그리고 비제한적인 직경("D2")을 가질 것이며, 이러한 범위는 단지 예의 목적으로 제공된 것으로 이해해야 한다.
다시, 설명된 모든 실시예의 오리피스 플레이트(250)는 어떠한 수치적 치수, 직경 또는 면적 값으로도 제한되지 않는다. 그러나, 원형의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 개구부(272, 282, 292, 297)를 포함하는 전형적인 그리고 비제한적인 실시예에 있어서, 하기의 예시적인 관계에서 우수한 결과를 제공한다.
(1) D1 = 10 내지 40㎛, (2) D = D1 + 40㎛, (3) D2 = 2(D1)
많은 상이한 구조적 디자인이 잉크 전달 보어(286)와 결합되어 이용될 수 있 지만, 보어(286)는 그 전체 길이를 따라서 단면 형상이 선택적으로 일정하다. 그러나, 보어(286)는 그 길이를 따라서 모든 위치에서 한번 또는 그 이상 단면 형상이 변경되도록 구성될 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 잉크 전달 보어(286)는 오리피스 플레이트(250)의 중간 영역(260)내에서 보어(286)의 경계를 설정하는 연속적인 내부 측벽(299)을 더 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 측벽(299)은 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)에 대해서 예각("X2")을 형성하도록 배향되며, 용어 "예각"은 90°보다 작은 각도(비제한적인 형태에서 약 25° 내지 75°가 바람직함)를 포함하도록 규정된다. 그러나, 모든 실시예에서 본 발명을 제한하지 않는 변형 실시예에 있어서, 실제로 각도("X")는 필요하다면 90° 또는 그 이상일 수 있다. 따라서, 전형적인 비제한적인 실시예에 있어서, 약 25° 내지 145°(또는 심지어 145° 보다 큰)의 넓은 각도 범위가 각도("X2")와 결합되어 이용될 수 있다.
잉크 전달 보어(286)의 측벽(299)과 결합된 예각("X2")의 사용은 레이저 제거 등을 포함한 대량 생산 제조 기술을 이용하는 제조 용이성을 포함해 많은 이유 때문에 바람직하다. 이러한 각도 배향은 제 3 개구부(292)와 비교할 때 사이즈가 큰 확대된 제 4 개구부(297)를 그 내부에 구비한 실질적으로 원뿔형(보다 정확하게 꼭대기를 자른 원뿔 또는 절두원추형 형상)인 보어(286)를 형성한다. 제 3 및 제 4 개구부(292, 294)와 관련하여 사용한 용어 "사이즈가 보다 큰"이라는 것은 제 1 및 제 2 개구부(272, 282) 사이의 관계와 동등한 방법으로 규정될 수 있다. 이러 한 디자인에 따르면, 잉크 재료[예를 들면 잉크 조성물(174)]는 잉크 방출 프로세스[특히 이러한 프로세스를 용이하게 하는 확대된 제 4 개구부(297)를 참조한다] 동안에 보어(286)에 쉽게 들어간다. 그러나, 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)내의 잉크 전달 보어(286) 및 리세스(262)에 대한 모든 소정의 내부 디자인의 선택은 프린트헤드(80)와 관련된 궁극적인 사용, 선택된 구성 재료 등을 포함한 상술한 요인에 따라서 취한 루틴 예비 조정 시험을 이용하여 다시 결정될 수 있다.
잉크 전달 보어(286)의 전체 길이와 관련하여, 본 발명은 모든 특정 값으로 제한되지 않는다. 최적의 기능적 성능을 제공하도록 설계된 대표적인 실시예에 있어서, 보어(286)는 필요에 따라 다시 변경될 수 있는 약 24 내지 47㎛의 예시적인 길이("L1")를 가질 것이다.
도 5 및 도 6의 바람직한 실시예를 설명하였으며, 상술한 모든 각도 및 치수 관계는 모든 실시예에서 본 발명을 제한하지 않으며, 대신에 본 발명의 바람직한 변형예로서 나타내는 예시적인 값을 구성한다. 많은 다른 변형예가 본 발명의 범위내에서 이뤄질 수 있으며, 리세스(262) 및 보어(286)를 그 내부에 구비한 본 발명의 오리피스 플레이트(250)는 상술한 소망하는 기능적 성능을 제공한다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 잉크 전달 보어(286)와 관련된 내부 측벽(299)은 하기와 같이 제공된다. 즉, (1) 각도("X2")가 약 90°(대략 직각), (2) 측벽(270)/바닥 벽(276)[특히 그 외부 에지 부분(280)을 참조함]은 실질적으로 "컵 형상"인 바닥 벽 포함 리세스(262)를 형성하도록 "부드럽게"되어 있다. 상술한 2개 항목중 하나 또는 양자는 도 5의 실시예(또는 필요하다면 모든 다른 실시예)에서 구체화될 수 있어야 한다. 실제로, 이러한 섹션(섹션 B)에서 설명한 모든 변형/변경은 제한없이 다양한 조합 및 변경으로 오리피스 플레이트(250)내에 구체화될 수 있다. 몇몇 추가적인 변형예는 청구된 본 발명내에 유사하게 포함되는 것으로 설명하며, 본 발명은 상술한 변형예에만 제한되지 않는다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 변형예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 5 내지 도 7의 실시예의 정보, 재료, 수치 변수, 기능적 특성, 작동 특징 및 다른 애스펙트 모두는 도 8의 실시예에 동일하게 적용가능하다(후술하는 특정 변형예는 제외함). 따라서, 도 5 내지 도 7의 실시예와 관련된 특정 정보는 도 8의 오리피스 플레이트(250)에 대해 참고로 구체화된다. 그러나, 도 8의 실시예에 도시된 오리피스 플레이트(250)는 (1) 리세스(262)와 관련된 측벽(270)과, (2) 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254) 사이의 각도 관계와 관련하여 변경된다. 특히, 도 8의 실시예에서 각도("X")는 90°를 초과하도록 확장되며, 이에 의해 "둔각"을 형성한다. 다시, 둔각은 90° 보다 큰 각도를 포함하도록 규정되는 것이 일반적이다. 본 발명은 이러한 경우에 특정 둔각으로 제한되지 않지만, 본 실시예와 관련된 각도("X1")는 도 8에 도시된 오리피스 플레이트(250)를 형성하도록 약 100 내지 145°인 것이 바람직하다. 다시, 이러한 구조체는 제 2 개구부(282)의 "삽입" 성질에 따라서 리세스(262)내의 제 2 개구부(282)의 "고립"을 포함한 많은 중요한 이점을 제공한다. 유사하게, 도 5 및 도 8에 도시된 두 실시예를 고려할 때, 일반적인 방법에서 각도("X")와 관련된 전형적인 넓은 범위는 약 90° 내지 145°(도 5의 직각 관계 및 도 8의 바람직한 둔각을 포함함)인 것으로 언급될 수 있다.
도 8의 변형 실시예를 계속해서 참조하면, 제 1 개구부(272)는 도 5 및 도 6에 도시되고 상술된 바와 같은 제 1 개구부(272)보다 심지어 클 수 있다. 제 1 개구부(272)가 도 8의 실시예에 따라서 확장되는 범위는 오리피스 플레이트(250)에서 사용하기 위해 선택된 둔각("X")에 따라서 변경될 것이다. 제 1 개구부(272)의 전체 사이즈(뿐만 아니라 상술한 그 형상)는, 실제로 제 1 개구부(272)가 제 2 개구부(282)보다 사이즈가 크게(상술함) 되도록 제공되는 것으로 제한되지 않는다. 그러나, 상기에 제공된 일반적인 정보에 따라 도 8의 실시예의 실행은 도 5 및 도 6의 실시예에서 제 1 개구부(272)의 사이즈와 비교할 때 약 10 내지 50%까지 제 1 개구부(272)의 사이즈(예를 들면 단면적 및/또는 직경)를 통상적이며 비제한적으로 증가시킬 수 있는 것으로 예상된다. 그러나, 이러한 범위는 단지 예이며, 어떠한 측면에서도 본 발명을 제한하지 않는다. 도 8의 실시예에서 리세스(262)의 전체 길이/깊이는 바람직하게 도 5 및 도 6의 시스템과 관련하여 상술한 "L" 값 범위 또는 필요하다면 그 보다 큰 범위내에서 필요 또는 요구에 따라 조정될 수 있다. 본 실시예("L", "X", "X1"를 특히 참조)에서 모든 변수와 관련된 소망하는 변수는 프린트헤드(80)를 제조하는데 이용된 다른 부품 뿐만 아니라 프린트헤드(80)가 사용되는 방법을 포함한 많은 항목에 따라 취한 루틴 예비 조정 시험에 따라 결정될 것이다.
마지막으로, 도 8에 도시된 본 실시예에 있어서, (1) 바닥 벽(276)과 (2) 측벽(270) 사이의 관계를 규정하는 각도("X1")는 상술한 바와 같이 규정된, 즉 90°를 초과하는 "둔각"이 될 것이다. 본 발명은 각도("X1")와 결합되는 어떠한 값으로도 제한되지 않으며, 이러한 각도는 각도("X")와 관련된 값과 대체로 동등하게 될 것이다[바닥 벽(276)은 도 8에 도시된 바와 같이(반드시 필요하지는 않지만 바람직함) 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)과 실질적으로 평행하게 유지되는 것으로 추정된다]. 예를 들면 각도("X")가 120°라면, 각도("X1")도 또한 120°로 되어, 실질적으로 평행한 관계가 오리피스 플레이트(250)의 바닥 벽(276)과 상부 표면(254) 사이에서 유지되는 것으로 추정된다. 그러나, 도 8의 실시예(그리고 상술한 수치 값)는 단지 예이며, 어떠한 측면에 있어서도 본 발명을 제한하지 않는 것을 강조한다. 잉크 전달 보어(286)의 형태와 관련하여, 오리피스(252)의 이러한 섹션은 도 5 내지 도 7의 실시예와 관련하여 상술한 특징부를 가질 것이며, 이와 관련된 데이터는 도 8의 시스템에 대해서 참고로 구체화한다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 것이다. 도 5 내지 도 8의 실시예의 정보, 재료, 수치 변수, 기능적 특징, 작동 특징 및 다른 애스펙트는 모두 도 8의 실시예에 동일하게 적용가능하다(후술하는 특정 변형예는 제외함). 도 5 내지 도 8의 실시예와 관련된 특정 정보는 도 9의 시스템에 대해서 참고로 구체화된다. 도 9의 실시예와 관련하여, (1) 리세스(262)내의 바닥 벽(276)과 (2) 리세스(262)내의 측벽(270) 사이의 일정한 관계에 대해서 도 5 및 도 6의 시스템과 상이하다. 특히, 이들 양 부품 사이의 각도("X1")는 상술한 바와 같이 90°를 초과하는 둔각 성질이다. 동시에, 오리피스 플레이트(250)의 측벽(270) 및 상부 표면(254)에 대한 각도("X")는 도 5 및 도 6의 시스템에 따르면 약 90°(대략 직각)로 유지된다. 이러한 특정 실시예는 어떠란 소정 둔각("X1")(많은 변형이 가능함)으로도 제한되지 않으며, 도 9의 실시예의 각도("X1")와 관련된 전형적인 그리고 바람직한 각도는 약 100° 내지 145°이다. 각도("X")가 선택적으로 상술한 바와 같이 약 90°(대략 직각)일지라도, 각도("X")는 이러한 값보다 크게 될 수 있으며, 유사하게 도 8의 실시예와 관련하여 상술한 둔각 값은 필요하다면 도 9의 시스템에 대해서 적용가능하며 참고로 구체화된다. 더욱이, 도 9의 오리피스 플레이트(250)에 있어서, 바닥 벽(276)은 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)과 더 이상 평행하지 않다.
도 9의 실시예에서의 리세스(262)의 전체 길이/폭[오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)으로부터 제 2 개구부(282)까지 측정할 때]은 도 5 및 도 6의 시스템과 관련하여 상술한 "L" 값 범위 또는 필요하다면 그 이상의 범위내에서 필요 또는 요구에 따라 조정될 수 있다. 본 실시예에서의 모든 변수("L", "X", "X1"를 특히 참조)와 관련된 필요한 변수는 프린트헤드(80)를 제조하는데 이용된 다른 부품 뿐만 아니라 프린트헤드(80)가 사용되는 방법을 포함한 많은 항목에 따라 취한 루틴 예비 조정 시험에 따라 결정될 것이다. 도 9를 계속해서 참조하면, 본 발명의 오리피스 플레이트(250)의 이러한 변형에서 제 1 및 제 2 개구부(272, 282)는 도 5 및 도 6의 최초 실시예에 대한 사이즈 관점과 가장 동일하게 선택적으로 유지되지만, 이들 요소와 관련된 사이즈 값은 필요에 따라 변경될 수도 있다. 도 9의 잉크 전달 보어(286)의 형태와 관련하여, 오리피스(252)의 이러한 부분은 도 5 내지 도 8의 실시예와 관련하여 상술한 특징부를 구비할 수 있으며, 이와 관련된 데이터는 도 9의 시스템에 참고로 구체화된다. 마지막으로, 다시 도 9의 오리피스 플레이트(250)는 제 2 개구부(282)의 "삽입" 성질에 따라서 리세스(262)내의 제 2 개구부(282)의 "고립" 및 보호를 포함한 많은 중요한 이점을 제공한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또다른 변형 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 5 내지 도 9의 실시예의 정보, 재료, 수치 변수, 기능적 특성, 작동 특징 및 다른 측면 모두는 도 10의 실시예에 동일하게 적용가능하다(후술하는 특정 변형예는 제외함). 따라서, 도 5 내지 도 9의 실시예와 관련된 특정 정보는 도 10의 오리피스 플레이트(250)에 대해 참고로 구체화된다. 그러나, 도 10의 실시예에 도시된 오리피스 플레이트(250)는 (1) 리세스(262)와 관련된 측벽(270)과, (2) 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254) 사이의 각도 관계와 관련하여 더 변경된다. 특히, 도 10의 실시예에서 각도("X")는 90°를 초과하도록 확장되며, 이에 의해 상술한 바와 같이 "둔각"을 형성한다. 본 발명은 이러한 경우에 특정 둔각으로 제한되지 않지만, 바람직하게 본 실시예(도 10)와 관련된 각도("X")는 도 10의 구조체를 형성하기 위해서 약 100 내지 145°이다. 유사하게, 도 10에 도시된 오리피스 플레이트(250)는 (1) 리세스(262)내의 바닥 벽(276)과, (2) 리세스(262)의 측벽(270) 사이의 각도 관계와 관련하여 더 변형된다. 특히, 본 실시예와 관련된 각도("X1")는 90°를 초과하도록 확장되며, 또한 이에 의해 상술한 바와 같이 "둔각"을 형성한다. 본 발명은 이러한 경우에 특정 둔각으로 제한되지 않지만, 바람직하게 본 실시예(도 10)와 관련된 각도("X1")는 도 10의 오리피스 플레이트(250)를 제조하기 위해서 약 120 내지 165°이다. 유사하게, 도 10의 구조체와 관련된 각도("X1")는 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)에 대해서 평행하지 않고 하방으로 경사진 바닥 벽(276)을 제공하기에 충분해야 한다. 다시, 이러한 디자인은 제 2 개구부(282)의 "삽입" 성질에 따라서 리세스(262)내의 제 2 개구부(282)의 "고립" 및 보호를 포함한 많은 중요한 이점을 제공한다.
도 10의 변형 실시예를 계속해서 참조하면, 제 1 개구부(272)는 도 5 및 도 6에 도시되고 상술한 바와 같은 제 1 개구부(272)보다 크게 될 것이다. 제 1 개구부(272)가 도 10의 시스템에서 확장되는 범위는 오리피스 플레이트(250)에서 사용하기 위해 선택된 둔각("X")에 따라 변경될 것이다. 제 1 개구부(272)의 전체적인 사이즈(뿐만 아니라 상술한 그 형상)는, 실제로 제 1 개구부(272)가 제 2 개구부(282)보다 사이즈가 크게 되도록(상술한 바와 같이)제공되는 것으로 제한되지 않는다. 그러나, 상기에 제공된 일반적인 정보에 따라 도 10의 실시예의 실행은 도 5 및 도 6의 실시예에서 제 1 개구부(272)의 사이즈와 비교할 때 약 10 내지 50%까지 제 1 개구부(272)의 사이즈(예를 들면 단면적 및/또는 직경)를 통상적이며 비제한적으로 증가시킬 수 있는 것으로 예상된다. 그러나, 이러한 범위는 단지 예이며, 모든 애스펙트에서 본 발명을 제한하지 않는다. 도 10의 오리피스 플레이트(250)내의 리세스(262)의 전체 길이/깊이는 바람직하게 도 5 및 도 6의 시스템과 관련하여 상술한 "L" 값 범위 또는 필요하다면 그 보다 큰 범위내에서 필요 또는 요구에 따라 조정될 수 있다. 본 실시예("L", "X", "X1"를 특히 참조)에서 모든 변수와 관련된 소망하는 변수는 프린트헤드(80)를 제조하는데 이용된 다른 부품 뿐만 아니라 프린트헤드(80)가 사용되게 되는 방법을 포함한 많은 항목에 따라 취한 루틴 예비 조정 시험에 따라 결정될 것이다.
다시, 도 10의 실시예(그리고 상술한 수치 값)는 단지 예이며, 어떠한 측면에서도 본 발명을 제한하지 않는 것을 강조한다. 도 10의 잉크 전달 보어(286)의 형태와 관련하여, 오리피스(252)의 이러한 부분은 도 5 내지 도 9의 실시예와 관련하여 상술한 특징부를 가질 것이며, 이와 관련된 데이터는 도 10의 시스템에 대해서 참고로 구체화한다.
본 발명의 또다른 비제한적인 실시예가 도 11에 도시되어 있다. 다시, 도 5 내지 도 10의 실시예의 정보, 재료, 수치 변수, 기능적 특성, 작동 특징 및 다른 측면 모두는 도 11의 실시예에 동일하게 적용가능하다(후술하는 특정 변형예는 제외함). 따라서, 도 5 내지 도 10의 실시예와 관련된 특정 정보는 도 11의 시스템에 대해서 참고로 구체화된다.
도 11의 실시예에 도시된 오리피스 플레이트(250)와 관련하여, 도 5 및 도 6의 시스템과 많은 방법으로 상이하다. 우선, 도 11에 도시된 오리피스 플레이트(250)는 (1) 리세스(262)와 관련된 측벽(270)과, (2) 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254) 사이의 각도 관계와 관련하여 변경된다. 특히, 도 11의 실시예에서 각도("X")는 90°를 초과하도록 확장되며, 이에 의해 상술한 바와 같이 "둔각"을 형성한다. 일반적으로 둔각은 90°를 초과하는 각도를 포함하도록 규정된 것이다. 특히, 도 11의 실시예의 바람직한 변경에 이용되는 각도("X")는 도 8의 실시예에 사용된 각도("X")와 동일한 특성을 포함할 것이며, 도 8의 시스템과 관련하여 상술한 정보는 도 11의 오리피스 플레이트(250)에 대해서 참고로 구체화한다. 본 발명은 이러한 경우에 특정 둔각에 제한되지 않지만, 바람직하게 본 실시예와 관련된 각도("X")는 도 11에 도시된 오리피스 플레이트(250)를 형성하기 위해서 약 100 내지 145°(도 8과 실질적으로 동일함)이다. 그러나, 상술한 바와 같이, 다른 값도 또한 각도("X")와 결합하여 적용가능하다. 예를 들면, 필요에 따라 각도("X")가 약 90°(대략 직각) 또는 그 이하라면, 제 1 개구부(272)는 제 2 개구부(282)보다 사이즈가 크다(상술한 바와 같이).
또한, 도 11의 시스템은 이제 설명하게 될 다른 방법에 있어서 도 5 및 도 6의 시스템과 상이하다. 이러한 차이점은 (1) 리세스(262)의 바닥 벽(276)과, (2) 리세스(262)의 측벽(270) 사이의 각도 관계를 포함한다. 특히, 도 11의 특정 실시예에서 이들 부품의 양자 사이의 각도("X1")는 상방으로 연장되는 "크라운" 구조체(300)를 형성하기에 충분한 값일 것이며, 잉크 재료[잉크 조성물(174)을 포함함]는 프린트헤드(80)의 작동 동안에 상기 구조체(300)로부터 방출될 것이다. 특히, 각도("X1")는 크라운 구조체(300)가 형성될 수 있도록 리세스(262)내의 바닥 벽(276)이 오리피스 플레이트(250)의 바닥 표면(256)에 대해서 도시된 바와 같이(적어도 어느 정도) 상방으로 경사지게 하기에 충분해야 한다. 본 발명의 이러한 변형예는 소정 각도("X1")(많은 변경이 가능함)로 제한되지 않으며, 효율적인 결과는 각도("X1")가 예각(90° 이하)인 경우 달성되며, 도 11의 실시예에 있어서 각도("X1")와 관련된 전형적인 그리고 바람직한 각도는 약 45° 내지 80°이다. 그러나, 실제로 각도("X1")는 필요하다면 90° 또는 그 이상일 수 있으며, 이에 의해 바닥 벽(276)이 상술한 바와 같이 오리피스 플레이트(250)의 바닥 표면(256)에 대해서 적어도 어느 정도까지 상방으로 경사져 있는 구조체가 형성된다. 그 결과, 바닥 벽(276)은 오리피스 플레이트(250)의 바닥 표면(256)에 평행하지 않으며, 크라운 구조체(300)를 형성하도록 바닥 표면(256)에 대해서 상방으로 경사진 각도를 형성한다.
도 11의 오리피스 플레이트(250)내의 리세스(262)의 전체 길이/깊이[플레이트(250)의 상부 표면(254)으로부터 제 2 개구부(282)까지 측정할 때]는 5 및 도 6의 시스템과 관련하여 상술한 "L" 값 범위 또는 필요하다면 그 이상의 범위내에서 필요에 따라 조정될 수도 있다. 본 실시예의 모든 변수("L", "X", "X1"를 특히 참조)와 관련된 필요한 변수는 프린트헤드(80)를 제조하는데 이용된 다른 부품 뿐만 아니라 프린트헤드(80)가 사용되게 되는 방법을 포함한 많은 항목에 따라 취한 루 틴 예비 조정 시험에 따라 결정될 것이다. 도 11을 계속해서 참조하면, 본 발명의 오리피스 플레이트(250)의 이러한 변형에서 제 1 및 제 2 개구부(272, 282)는 도 5 및 도 6의 최초 실시예에 대한 사이즈 관점과 가장 동일하게 선택적으로 유지되지만, 이들 요소와 관련된 사이즈 값은 필요에 따라 변경될 수도 있다. 도 11의 잉크 전달 보어(286)의 형태와 관련하여, 오리피스(252)의 이러한 부분은 도 5 내지 도 10의 실시예와 관련하여 상술한 특징부를 구비할 수 있으며, 이와 관련된 데이터는 도 11의 시스템에 참고로 구체화된다. 마지막으로, 다시 도 11의 오리피스 플레이트(250)는 제 2 개구부(282)의 "삽입" 성질에 따라서 리세스(262)내의 제 2 개구부(282)의 "고립" 및 보호를 포함한 많은 중요한 이점을 제공한다. 또한, 상술한 크라운 구조체(300)는 오리피스 플레이트(250)의 구조적 일체성을 더 제공한다.
그럼에도 불구하고, 정보 및 변수가 도 5 내지 도 11에 도시된 다양한 디자인 모두와 관련하여 상술하였지만, 이들 많은 실시예는 소망하는 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 모든 중요한 그리고 대안을 나타내는 상이한 변형예로 본 발명을 제한하지 않는다. 또한, 다른 변형예가 후술하는 특허청구범위에 규정된 바와 같이 본 발명내에서 가능하며 포함된다.
C. 새로운 프린트헤드/오리피스 플레이트를 이용하는 잉크 분배 시스템과, 이와 관련된 제조 방법
상술한 정보에 따르면, 높은 정도의 내구성, 수명 및 내구성을 가진 독특한 오리피스 플레이트(250) 및 이와 관련된 프린트헤드(80)와, 잉크 와이퍼와의 물리적인 결합의 작용 및 다른 구조체가 또한 제공된다. 이들 이점은 상술한 독특한 오리피스 디자인을 구비한 특정화된 오리피스 플레이트(250)에 따라 성취되며, 플레이트(250)는 유기 폴리머 구조물이다. 상술한 모든 이점이 설명하는 형태의 박막 중합체성 오리피스 플레이트(250)를 이용하여 성취될 수 있게 하는 것은 본 발명의 매우 바람직하고 신규한 애스펙트이다. 이러한 오리피스 플레이트(250)와 관련된 추가적인 이점은 이전 섹션에 요약되어 있다. 설명된 오리피스 플레이트(250)의 부품, 특징부 및 새로운 요소[플레이트(250)내의 오리피스(252)와 관련되어 이용되는 특정화된 리세스(262)를 포함함]에 추가하여, 또한 본 발명은 (1) 오리피스 플레이트(250)가 부착되어 있는 프린트헤드(80)를 이용하여 구성되는 "잉크 분배 시스템"과, (2) 상술한 섹션 A, B에 열거한 특정화된 부품을 이용하는 프린트헤드(80)를 제조하기 위한 새로운 방법을 포함한다. 따라서, 섹션 A, B에서의 모든 데이터는 이 섹션(섹션 C)에서 참고로 완전히 구체화된다.
본 발명의 잉크 분배 시스템을 제조하기 위해서, 잉크 보유 용기는 상술한 오리피스 플레이트(250)를 포함하는[도 5 내지 도 11에 도시된 바와 같은 상술한 모든 실시예와 본 발명내에 포함된 다른 모든 부품을 포함함] 프린트헤드(80)에 작동식으로 연결되고 이와 유체 연통되게 제공된다. 상술한 바와 같이 용어 "잉크 보유 용기"는 잉크 서플라이[잉크 조성물(174)을 포함함]를 그 내부에 보유하도록 설계된 모든 형태의 하우징, 탱크 또는 다른 구조체를 포함할 수 있다. 용어 "잉크 보유 용기", "하우징", "챔버" 및 "탱크"는 기능적 및 구조적 관점에서 모두 동등한 것으로 간주될 수 있다. 예를 들면 잉크 보유 용기는 도 1의 자체 수납 카트리지(10)내에 사용되는 하우징(12) 또는 도 3 및 도 4의 "오프축" 시스템과 관련된 하우징(172)을 포함할 수 있다. 유사하게, 용어 "작동식으로 연결된다"는 것은, 본 발명의 프린트헤드(80)[새로운 오리피스 플레이트(250)가 이에 부착되어 있음]가 도 1에 도시된 바와 같이 잉크 보유 용기에 직접 고정되거나 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 "오프축" 방법으로 잉크 보유 용기내에 원거리에 연결되는 상황을 포함한다. 다시, 도 1에 도시된 형태의 "내장" 시스템의 일 예는 베이커 등의 미국 특허 제 4,771,295 호에 제공되어 있으며, "오프축" 잉크 분배 유닛은 올센 등이 1997년 6월 5일자로 출원한 "내부 및 외부 필름 층으로 형성된 다중벽 백을 포함하는 잉크 보유 시스템"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/869,446 호와, 헉크 등이 1997년 6월 11일자로 출원한 "자유 잉크 잉크젯 펜용 조절기"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/873,612 호에 개시되어 있으며, 이들 모든 인용문헌은 참고로 본원에 인용한다. 이들 인용문헌에는 본 발명의 프린트헤드[예를 들면 프린트헤드(80 또는 240)]를 안정된 잉크 보유 용기에 "작동 연결"시키는 것이 개시되어 지지되어 있으며, 다시 섹션 A, B에 인용된 데이터 및 이점은 본 섹션(섹션 C)에서 참고로 구체화한다. 이러한 데이터는 오리피스 플레이트(250), 오리피스(252) 및 프린트헤드(80, 204)와 관련된 전형적인 구성, 재료, 변수 및 새로운 특징부를 포함한다. 이와 관련하여, 본 발명의 잉크 분배 시스템은 바람직한 실시예에 있어서 (1) 상술한 바와 같이 많은 상이한 형태를 포함하는 잉크 보유 용기와, (2) 기판, 기판상의 적어도 하나의 잉크 이젝터(많은 상이한 잉크 이젝터는 하나 이상의 레지스터 요소에 사용하기에 적당하지만 이것으로 제한되지 않음)를 포함하는 프린트헤드와, (3) 기판상에 그리고 기판위에 위치된 새로운 오리피스 플레이트 부재를 포함할 것이다. 오리피스 플레이트는 설명한 실시예(도 5 내지 도 11 참조) 모두에 그리고 상술한 본 발명내에 포함되는 모든 다른 실시예에 개시된 특징 및 특징부를 가질 것이다. 결과적인 잉크 분배 시스템은 프린트헤드 수명에 걸쳐서 적당한 잉크 방울 궤적의 내구성 및 유지성을 개선하기 위해 상술한 모든 이점을 제공하지만, 이것으로만 제한되지는 않는다.
본 발명의 새로운 프린트헤드(80)를 제조하기 위한 본 발명의 방법과 관련하여, 특정화된 오리피스 플레이트 부재[즉, 오리피스 플레이트(250)]는 상술하고 도 5 내지 도 11에 도시된 구조체, 부품 및 특징부를 포함하도록 제공된다. 이와 관련하여, 새로운 오리피스 플레이트(250)에 관한 섹션 A, B에 나타난 모든 정보는 본 발명의 방법에 다시 적용가능하며, 참고로 이 섹션(섹션 C)에 참고로 구체화된다. 적어도 하나의 잉크 이젝터[바람직하게 레지스터(86)]를 그 위에 구비한 기판(82)이 유사하게 제공된다. 기판(82) 및 잉크 이젝터와 결합되어 이용될 수 있는 부품은 유사하게 섹션 A, B에서 상술한 일반적인 형태를 취할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법, 장치 및 시스템은 섹션 A, B에서 설명한 전형적인 부품으로 배타적으로 제한되지 않으며, 도 5 내지 도 11에 나타난 새로운 오리피스 플레이트(250)의 구조적 형태로 제한되지 않는다. 대신에, 본 발명은 후술하는 특허청구범위에 적절히 포함된 어떠한 그리고 모든 변경, 변형 및 등가물을 포함한다.
일단 기판(82) 및 잉크 이젝터가 제공되면, 새로운 오리피스 플레이트(250)[특정화된 리세스(262)를 그 내부에 구비함]는 완전한 프린트헤드(80)를 형성하기 위해서 기판(82)위에 그리고 기판(82)상의 제 위치에 단단히 고정된다. 이러한 부품을 서로 부착시키기 위한 전형적인 방법은 상기 섹션 A에 개시되어 있다. 이러한 목표를 성취하기 위한 적당한 기술은 오리피스 플레이트(250)를 제 위치에[하부 잉크 배리어 층(156)을 향해서] 고정하기 위한 다양한 접착제를 사용하거나 또는 상술한 바와 같이 오리피스 플레이트(250)의 자체 접착에 의한 것을 포함한다. 접착제 재료와 관련하여, 섹션 A는 배리어 층(156)을 중첩 오리피스 플레이트(250)에 고정시키기 위해 접착제 층(164)을 그 위에 위치시키는 것과 더불어 잉크 배리어 층(6)(도 2에 도시되어 있음)이 개시되어 있다. 접착제 층(164)은 상술한 바와 같이 많은 상이한 조성물을 포함할 것이다. 이러한 목적에 적합한 전형적인 접착제 재료는 본 기술 분야에 공지된 것으로 시중에서 입수가능한 에폭시 수지 및 시안아크릴레이트 복합물을 포함한다. 유사하게, 접착제 층(164)은 미국 특허 제 5,278,584 호에 개시된 바와 같은 비경화된 폴리-이소프렌 포토레지스트 복합물 뿐만 아니라 (1) 폴리아크릴산 및/또는 선택된 실란 결합제를 이용하는 것을 포함한다. 용어 "폴리아크릴산"은 하기의 기본 화학적 구조[CH2CH(COOH)n]를 가진 복합물을 포함하도록 편리하게 규정되며, 상기에서 n은 25 내지 10,000 이다. 폴리아크릴산은 미국 미시간주 미들랜드에 소재하는 "Doe Chemical Corporation"을 포함한 많은 공급원으로부터 시중에서 입수가능하다. 본 발명에서 사용하기에 적당한 전형적인 실란 결합제는 미국 미시간주 미들랜드에 소재하는 "Dow Chemical Corporation"에 의해 판매되는 시중 제품[제품 번호 6011, 6020, 6030 및 6040] 뿐만 아니라 미국 코넥티컷주 댄버에 소재하는 "OSI Specialties"에 판매되는 제품[제품 번호 "Silquest" A-1100]을 포함하지만, 이들 제품으로만 제한되지 않는다. 그러나, 상술한 재료는 단지 예시를 위해 제공된 것이며, 어떠한 방법으로도 본 발명을 제한하지 않는다.
특히, 접착제 층(164)은 오리피스 플레이트(250)를 프린트헤드(80)에 그리고 프린트헤드(80)내에 부착/고정하는데 이용되어, 오리피스 플레이트(250)가 잉크 이젝터[레지스터(86)]를 그 위에 구비한 기판(82)위에 그리고 기판(82)상에 제 위치에 단단히 고정된다. 실제로, 별개의 접착제 층(164)을 이용하는 것은, 배리어 층(156)의 상부가 몇몇 방법에서 접착제로 제조될 수 있다면(예를 들어 가열되는 경우 접착 특성을 갖게 유연하게 되는 재료로 구성된다면) 필요하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명은 프린트헤드(80)의 하부 부품에 오리피스 플레이트(250)를 부착시키는 것과 관련하여 프린트헤드(80)를 조립하기 위한 특정 방법, 기술 또는 재료로 제한되지 않는다.
마지막으로, 새로운 리세스(262)(모든 실시예) 및 그 하부의 잉크 전달 보어(286)를 포함하는 상술한 오리피스(252)의 형성과 관련하여 몇몇 추가적인 정보가 요구된다. 이러한 목적을 위해서 플라스틱/폴리머 등으로 개구부를 형성하기 위한 본 기술 분야에 공지된 많은 상이한 방법은 레이저 제거 기술, 화학 에칭 방법 및 표준 기계적 드릴링/보링 기구를 사용한 것을 포함하지만, 이러한 방법으로만 제한되지 않는다. 이러한 기구는 본 발명의 오리피스(252)의 각각내에 리세스(262) 및 잉크 전달 보어(286)를 구비하는 소망하는 디자인을 형성하도록 특별히 형상화거나 달리 구성될 수 있다. 레이저 제거 기술을 사용하는 것과 관련하여, 미국 특허 제 5,305,015 호 및 제 5,278,584 호에 개시된 방법이 적용가능한 것으로 고려되며, 참고로 본원에 인용한다. 특히, 표준 사진석판술 기술을 이용하여 최초에 형성된 마스크 구조체가 이용된다. 종래의 디자인의 레이저 시스템은 바람직한 실시예에 있어서 F2, ArF, KrCl, KrF 또는 XeCl 로부터 선택된 형태의 여자기 레이저를 포함한다. 이러한 특정 시스템(약 10밀리주울/㎠ 보다 큰 바람직한 펄스 에너지와, 약 1㎲ 보다 짧은 펄스 기간을 가짐)을 이용하면, 오리피스(252) 및 이와 결합된 구조체[예를 들면 리세스 및 잉크 전달 보어(286)]는 높은 정도의 정확도, 정밀도 및 제어하에서 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 특정 제조 방법으로 제한되지 않으며, 또한 다른 방법은 종래의 자외선 제거 프로세스(예를 들면 약 150 내지 400nm 범위의 자외선을 이용함) 뿐만 아니라 표준 화학 에칭, 스탬핑, 반응 이온 에칭, 이온 비임 밀링, 기계적 드릴링 및 유사한 공지된 프로세스를 포함해서 완성된 오리피스 플레이트(250)/오리피스(252)를 제조하는데 적당하다.
D. 오리피스의 비동심 카운터 보링
상술한 바와 같이, 테일 쪼개짐 위치에 영향을 주는 많은 공지된 디자인 및 처리 유도된 특징이 있다. 이들 특징부는 레지스터(도시하지 않음) 및 오리피스(252)가 오프셋되었는가에 따라서, 보어(286)의 형상, 오리피스(252)의 위상, 보어(286)의 출구 에지의 평활도 및 균일함 및 국부적 푸들링, 스크래칭 및 러플과 같은 다른 관련 결함을 포함한다. 이들 모든 특징부는 테일 쪼개짐 위치와 결과적인 방울 배향성에 비교적 비제어된 변형을 도입한다.
그러나, 오리피스내의 비동심 카운터 보어를 이용함으로써, 테일 쪼개짐 위치가 제어될 수 있다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이러한 실시예는 얕은 카운터 보어(400)를 형성하도록 실행된 얕은 출구측 제거 프로세스의 결과로서 형성된 본질적인 형상의 이점을 취한다. 얕은 출구측 제거 프로세스가 오리피스 플레이트(250)의 상부 표면(254)상에서 실행되는 경우에, 독특한 프로파일이 형성된다. 카운터 보어(400)의 바닥 벽(276)의 윤곽은 카운터 보어(400)의 중심을 둘러 반구형이다. 바닥 벽(276)의 일부분은 실질적으로 평탄부(402)이며, 일부분은 약간 경사부(404)이다. 그 결과, 바닥 벽(276)의 경사진 부분(404)과 측벽(270) 사이에는 홈(406)(trench)이 형성된다.
도 13에서, 카운터 보어(400)는 보어(286)와 비동심인 반면에, 도 12에서 카운터 보어는 보어와 동심이다. 카운터 보어(400)를 보어(286)로부터 오프셋시킴으로써, 카운터 보어의 반구형 프로파일은 연속적인 보어 측벽(299)을 변형시키며, 이에 의해 측벽(408)의 일부분은 대향된 부분(410)보다 낮게 된다. 달리 언급하면, 보어 출구가 카운터 보어의 중심으로부터 멀리 중심설정되게(즉, 편심) 그리고 보어중 한 측면이 일반적으로 스캔축인 축에서 다른 측면보다 높게 위치되도록 보어 출구(252) 및 카운터 보어(400)를 위치시키는 것이 그 개념이다. 이러한 높이 차이는 측벽의 보다 높은 부분(410)쪽으로 일정한 테일 쪼개짐을 야기시킨다. 그 결과, 이러한 일정한 제거는 개선된 스캔축 방향성 제어를 제공한다.
바람직하게, 이러한 실시예는 적당하게 설계된 마스크를 이용하는 2단계 제거 프로세스에서 굽힘부의 출구 측면상의 의도한 카운터 보어 디자인의 출구 측면 제거를 실행함으로써 구성될 수 있다. 상부 측면 제거된 특징부의 형상은 중요하지 않으며, 비동심 원형이거나, 출구 둘레에서 모든 다른 대칭 또는 비대칭 형상일 수 있다. 또한, 기본적으로 모든 사이즈의 홈(406)이 사용될 수 있다. 그러나, 카운터 보어(400)의 깊이는 잉크 메니스커스를 유지하기에 충분하게 깊지 않도록 최적화되는 것이 바람직하다.
결국, 이러한 비동심 실시예는 테일 쪼개짐 위치를 제어하는 새로운 방법을 제공하고, 모든 발사 챔버 디자인 변수에 영향을 주지 않고 방출된 잉크의 방향성을 개선한다. 테일 쪼개짐 위치에 영향을 주는 모든 종래 기술의 방법은 발사 챔버 디자인과 그에 따른 방울 분사 특성에 영향을 준다. 또한, 본 발명의 이러한 실시예는 다른 디자인 변수에 대해서 최적화되었지만 스캔 이점에서의 빈약한 테일 쪼개짐 유도 방향성을 갖는 발사 챔버 디자인과 조합될 수 있다.
E. 오리피스의 깊은 카운터 보링
상술한 바와 같이 메니스커스 오버슈트(overshoot) 또는 테일 쪼개짐 유도 푸들링은 열 잉크젯 펜의 방향성 열화를 초래한다. 이러한 열화는 오리피스 표면상의 잉크 푸들의 사이즈 및 형상에 따라서 달라진다. 그 결과, 잉크 방향성은 매우 가변적이다.
본 발명의 깊은 카운터 보링은 푸들링을 수용 및 억제하는 디자인을 제공하다. 또한, 본 실시예는 메니스커스 오버슈트를 최소화 및/또는 제거한다. 따라서, 본 실시예는 방향성 열화를 방지한다.
특히, 방향성 열화는 깊은 대칭 또는 비대칭 카운터 보어를 활용함으로써 회피된다. 이러한 하나의 깊은 대칭 카운터 보어(414)는 도 14에 도시되어 있으며, 깊은 비대칭 카운터 보어(416)는 도 15에 도시되어 있다. 물론, 이들 깊은 카운터 보어(414, 416)는 원형, 삼각형, 사각형, 5각형 등등 뿐만 아니라 모든 불규칙 형상을 포함하는 모든 형상일 수 있지만, 이들로만 제한되지 않는다. 또한, 깊은 카운터 보어(414, 416)는 보어(286)와 동심(도 14 및 도 15에 도시됨)일 수 있거나, 비동심(도 13에 도시됨)일 수 있다.
바람직하게, 카운터 보어(414, 416)는 잉크 메니스커스(418)를 보유하고 그리고 모든 잉크 푸들을 다시 잉크 전달 보어(286)로 연결하는 유체 도관으로서 작동하기에 충분히 깊다. 따라서, 본 실시예는 모든 푸들이 형성되는 범위를 방지 및/또는 최소화한다. 다음에, 이것은 열 잉크젯 인쇄와 관련된 푸들링 유도 방향성 열화를 감소시키는데 도움을 준다.
본 발명의 이러한 실시예는 오리피스 플레이트 구조체(250)의 상부 표면(254)상의 의도하는 카운터 보어 디자인의 출구 측면 제거를 실행함으로써 구성되는 것이 바람직하다. 다시, 카운터 보어(414, 416)가 잉크 메니스커스(418)를 유지하고 그리고 잉크 푸들용의 유체 도관으로서 작용하기에 충분히 깊은 한 모든 상부 측면 제거 디자인이 이용될 수 있다.
결국, 이러한 깊은 카운터 보어 실시예는 푸들링의 범위를 제어하고 그리고 어떠한 발사 챔버 디자인 변수에 영향을 주지 않고 관련된 방향성의 열화를 감소시키는 새로운 방법을 제공한다. 푸들링을 제어 또는 감소시키는 모든 상술한 공지된 방법은 잉크 또는 발사 챔버 디자인에 영향을 주며, 그에 따라 열 잉크젯 펜의 방울 분사와 인쇄 품질에 나쁜 영향을 준다. 또한, 본 발명의 이러한 실시예는 다른 디자인 변수에 대해서 최적화되었지만 크고 가변적인 푸들링으로 인해 빈약한 방향성을 가진 발사 챔버 디자인과 조합될 수 있다. 이러한 예는 한 측면 테일 쪼개짐 및 큰 정도의 고주파수 푸들링을 갖는 고종횡비 비대칭 보어를 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는다. 따라서, 예를 들면 본 실시예는 비대칭 비원형 보어의 디자인 이점과 조합되어 개선된 고주파수 방향성을 성취하는데 이용될 수 있다.
F. 오리피스의 부분적인 카운터 보링
상술한 바와 같이, 종래 기술의 열 잉크젯 펜은 인쇄하는 동안에 궤적 및 방향성 변화를 겪게 된다. 이러한 하나의 이유는 원형 오리피스의 역사적인 사용이다. 오리피스가 원형이었기 때문에, 잉크젯 방울이 그 최종 시작을 형성하기 위해서 보어의 주변부상의 하나의 위치 또는 다른 위치를 취하는 특정 이유는 없다. 다시, 이것은 발사 챔버 내측 또는 오리피스 플레이트 구조체상의 푸들의 상부 측면에서 발생되는 결과로 인해서 보어의 하나의 측면으로부터 다른 측면까지 변하는 테일 쪼개짐의 가능성으로 유도된다. 물론, 이러한 테일 쪼개짐의 변화는 도트 위치 에러로 직접 유도된다.
이러한 문제를 극복하기 위해서, 본 발명의 이러한 실시예는 오리피스에 적어도 일부의 비대칭성을 추가한다. 이러한 비대칭성을 추가함으로써, 본 실시예는 테일이 각 시간에 동일한 방향으로 이동되게 가압한다.
특히, 본 실시예는 카운터 보어 디자인을 변경하여, 오리피스 플레이트 구조체(250)의 상부 측면 표면(254)의 일부분(420)이 제거되지 않게 한다. 한편, 상부 측면 표면(254)내의 원형 카운터 보어를 에칭하는 대신에, 단지 부분적인(즉, 비대칭) 카운터 보어(422)는 상부 측면 표면(254)에 형성된다. 이러한 부분적인 카운터 보어(422)는 도 16 및 도 17에 도시되어 있다. 예를 들면, 부분적인 카운터 보어(422)는 레이저 제거 및 적당한 형성 마스크를 이용하여 형성될 수 있다.
상부 측면 표면(254)의 마스킹되지 않은 부분을 제거함으로써, 본 실시예는 부분(420)을 위한 카운터 보어 벽(424)으로부터 보어(286) 자체내로 직접 연장되는 오리피스 플레이트 구조체(250)의 비제거된 부분(420)을 제공한다. 따라서, 이러한 부분(420)은 보어 축과 교차하는 지점에서 잉크 메니스커스의 변형물로서 작동한다. 특히, 부분(420)은 이러한 교차부에서 방출된 잉크 방울의 드롭 테일을 끌어당긴다. 그 결과, 부분(420)은 이러한 교차부에서 방출된 잉크 방울의 드롭 테일을 끌어당긴다. 따라서, 이러한 실시예는 테일이 각 시간에 동일한 방향으로 이동되게 가압하며, 그에 따라 종래 기술의 테일 쪼개짐 변형이 극복된다.
G. 오리피스의 보어 출구 에지의 출구 사이드 제거
상술한 바와 같이, 열 잉크젯 프린터는 잔류 잉크 뿐만 아니라 종이 섬유와 같은 다른 외부 물질이 없고 깨끗한 오리피스 플레이트의 외부 표면을 유지하는 하나 이상의 와이퍼 요소를 통상 이용한다. 그리고, 와이핑 프로세스는 다양한 오리피스 플레이트를 이용하는 프린트헤드에 나쁜 영향을 준다. 특히, 오리피스 플레이트상의 와이퍼 요소의 통로는 오리피스 플레이트 에지에서 물리적인 변형(즉, 러플)을 야기시킨다. 오리피스 기하학적 형태/평탄도의 결과적인 변화는 잉크 방울 궤적의 상당한 변경을 야기시킨다. 오리피스 플레이트 기하학적 형태의 이러한 바람직하지 못한 변경은 그 의도하는 방향에서 잉크 방울이 이동하는 것을 방지한다. 대신에, 방울은 부적절하게 방출되며, 인쇄 매체 재료(예를 들면 종이 및/또는 다른 기판)상의 바람직하지 못한 위치로 전달된다. 또한, 상술한 오리피스 플레이트의 변형(오리피스의 주변 에지 둘레의 외부 릿지 구조체의 형성을 포함함)은 이들 영역에서 잉크의 수집 또는 "푸들링"을 야기시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 상황은 방출된 잉크 방울 사이, 특히 오리피스에 인접한 수집된 잉크와 함께 각 방울의 말단 부분, 즉 그 "테일"의 바람직하지 못한 상호작용을 야기시킴으로써 잉크 방울 궤적을 더 변경시킨다. 그 결과, 시간이 경과함에 따라 인쇄 품질 열화가 발생된다.
전형적인 종래 기술의 보어의 사시도가 도 18에 도시되어 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 레이저 제거된 보어 출구 에지(426)는 형성될 때 날카롭고 비균일하다. 특히, 레이저 제거 보어는 금속편에서의 구멍을 드릴링할 때와 유사하다. 보어 에지의 입구 측면은 비교적 부드러운 반면에, 출구 측면 에지는 날카롭고, 버(burr)를 갖고 있다. 이것은 레이저 제거되어 날카롭고 비균일한 보어 출구 에지(426)에서 발생되는 현상과 동일하다.
본 발명의 이러한 실시예는 "러플"의 이러한 문제점의 해결책을 제공한다. 특히, 본 실시예는 부드럽고 균일한 출구 에지를 구비한 보어(286)를 제공함으로써 러플 문제점을 극복한다. 본 발명 이전에는 부드럽고 균일한 에지 출구 에지를 형성하기 위한 공지된 해결책은 없었다.
특히, 본 실시예는 이미 존재하는 보어의 상부 측면상에서 제거 프로세스를 실행함으로써 출구 에지 평활화를 제공한다. 한편, 보어(286)가 형성된 후에, 제거 프로세스는 보어의 상부 측면상에서 실행된다. 바람직하게, 이러한 출구 보어 평활화는 보어(286)를 카운터 보링함으로써 실행된다. 카운터 보어는 도 19에 도시된 바와 같이 얕은 카운터 보어(428) 또는 도 20에 도시된 바와 같이 깊은 카운터 보어(430)일 수 있다. 양자의 경우에, 기존의 보어(286)의 카운터 보링은 부드럽고 균일한 보어 출구 에지(432)를 형성한다.
얕고 그리고 깊은 카운터 보어(428, 430)가 원형 및 동심인 것으로 도시되어 있지만, 제거 마스크를 위한 모든 형상 및 정렬이 이용될 수 있다. 예를 들면, 카운터 보어(428, 430)는 대칭 또는 비대칭일 수 있으며, 보어(286)와 동심 또는 비동심일 수 있다. 또한, 연속적인 채널 또는 홈의 모든 폭이 노즐 칼럼 둘레에 제공된다. 또한, 필요하다면, 각 보어(286) 둘레의 영역을 단순히 카운터 보링하는 대신에 오리피스 플레이트 구조체의 전체 상부 측면 표면(254)이 제거될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 실시예는 러플 문제를 극복하기 위해서 새로운 재료 또는 새로운 인터페이스를 추가함이 없이 종래 기술의 문제점을 해결한다. 특히 이것은 새로운 재료 및 인터페이스가 제조를 위해 시험하고 입증하기 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 중요하다. 또한, 새로운 재료 및 인터페이스는 활동적인 잉크 화학물질의 존재시에 신뢰도 문제를 야기시킬 것이다.
H. 결론
결론적으로, 본 발명은 많은 이점에 의해 특징화된 새로운 프린트헤드 구조 및 특정화된 오리피스 플레이트를 포함한다. 다시, 이들 이점은 (1) 프린트헤드/오리피스 플레이트 수명의 상당한 증가와, (2) 잉크 방울 궤적상에서의 정밀한 제어를 유지하는 능력과, (3) 프린트헤드를 클리닝하는데 사용된 다양한 상이한 와이퍼 시스템을 이용하는 인쇄 유닛을 구비한 본 발명의 오리피스 플레이트의 양립성과, (4) 박막 플라스틱/중합체성 특성에도 불구하고 오리피스 플레이트의 조기 손상의 방지와, (5) 경량이며 얇은 프로파일을 유지할 수 있으면 상술한 문제점을 회피할 수 있는 고내구성 박막 중합체성 오리피스 플레이트 구조체를 제공하는 능력과, (6) 추가적인 재료, 층 및/또는 화학적 조성물을 오리피스 플레이트상에 침착시키는 것을 회피하는 기술을 이용하는 이러한 목표의 성취를 포함한다.
본 발명은 그 특정 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였다. 본 발명을 이해하는 사람은 첨부된 특허청구범위의 넓은 정신 및 영역을 벗어남이 없이 본 발명의 원리를 이용하는 수정 또는 다른 실시 또는 변경을 이해할 수 있다는 것을 본 기술 분야에 숙련된 자들은 알고 있다. 예를 들면, 본 발명은 달리 언급하지 않는 한 상술한 일반적인 가이드라인내에서의 특정 잉크 전달 시스템, 작동 변수, 수치 값, 치수, 잉크 조성물 및 부품 배향으로 제한되지 않는다. 본 발명의 범위, 영역 및 정신내에서 모두 고려될 수 있다. 따라서, 상세한 설명 및 도면은 제한하기 보다는 설명하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 개시된 것을 제외한 것에 의해 제한되지 않는다.
Claims (17)
- 인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품(80)에 있어서,적어도 하나의 유체 이젝터를 그 위에 포함한 기판(82)과,상기 기판상에 위치되며, 적어도 하나의 유체 전달 보어(286)가 관통 연장되어 있는 오리피스 플레이트(250)를 포함하며,상기 오리피스 플레이트는 상기 유체 전달 보어용의 상부 개구부를 규정하는 상부 표면(254)과; 상기 유체 전달 보어용의 바닥 개구부를 규정하는 바닥 표면(256)과; 상기 상부 표면내에 있으며 상기 유체 전달 보어와 비동심형인 타원형 카운터 보어(400)(counter-bore)를 구비하며,상기 유체 전달 보어가 적어도 하나의 측벽(299)을 구비하며, 상기 측벽의 적어도 일부분(410)은 상기 측벽의 적어도 다른 부분(408)보다 높은인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 카운터 보어가 상기 상부 개구부의 주변부에 근접하여 그 둘레에 홈(406)(trench)을 더 형성하는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
- 프린트 카트리지에 있어서,프린트 카트리지 본체(10)와,유체 용기(180)와,제 1 항에 따른 부품(80)을 포함하는프린트 카트리지.
- 제 1 항에 있어서,상기 타원형 카운터 보어는 상기 상부 표면의 타원형 카운터 보어 부분 및 상기 상부 표면의 나머지 부분을 규정하는 부분적인 카운터 보어(422)이며, 상기 타원형 카운터 보어 부분은 상기 유체 전달 보어와 유체 연통되고 그리고 상기 유체 전달 보어와 비동심이며, 상기 나머지 부분은 유체가 상기 부품으로부터 분배될 때 상기 유체를 끌어당기는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
- 인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품을 제조하는 방법에 있어서,상부 표면(254) 및 바닥 표면(256)을 구비하는 오리피스 플레이트(250)를 제공하는 단계로서, 상기 상부 표면은 유체 전달 보어를 위한 상부 개구부를 규정하며, 상기 바닥 표면은 유체 전달 보어를 위한 바닥 개구부를 규정하는, 상기 오리피스 플레이트(250)를 제공하는 단계와,유체 전달 보어(286)를 규정하도록 상기 플레이트에 오리피스(252)를 형성하는 단계와,적어도 하나의 유체 이젝터를 그 위에 구비한 기판(82)을 제공하는 단계와,상기 유체 전달 보어에 대해서 타원형 카운터 보어를 규정하도록 상기 오리피스 플레이트의 상부 표면을 비동심으로 카운터 보링하여, 상기 유체 전달 보어의 측벽(299)의 적어도 일부분(410)은 상기 측벽의 적어도 다른 부분(408)보다 높게 하는 단계와,상기 부품을 형성하기 위해 상기 기판에 상기 오리피스 플레이트를 고정하는 단계를 포함하는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 오리피스 플레이트를 상기 기판에 고정하는 단계가 상기 오리피스 플레이트의 상부 표면을 카운터 보링하는 단계 이전에 실행되는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 오리피스 플레이트는 상기 기판상에 고정되는 배리어 층(156)에 고정됨으로써 상기 기판에 고정되는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품 제조 방법.
- 폴리머 오리피스 플레이트를 제조하는 방법에 있어서,오리피스 플레이트(250)의 제 1 측면(256)을 제거하여, 적어도 하나의 에지를 구비하는 오리피스(252)를 형성하는 단계와,상기 오리피스에 의해 분사된 방울의 방향성을 개선하기 위해, 상기 제 1 측면과 마주 보는 상기 오리피스 플레이트(250)의 제 2 측면(254)을 제거하여, 상기 적어도 하나의 에지를 따라 평활화를 제공하는 단계와,상기 오리피스에 대해 비동심형인 상기 오리피스 플레이트에 타원형 카운터 보어를 형성하는 단계를 포함하는폴리머 오리피스 플레이트 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 카운터 보어가 레이저 제거(ablation)에 의해 형성되는폴리머 오리피스 플레이트 제조 방법.
- 인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품에 있어서,적어도 하나의 유체 이젝터를 그 내에 구비한 기판(82)과,상부 표면(254)과 상기 기판에 고정된 바닥 표면을 구비하는 오리피스 플레이트(250)와,상기 오리피스 플레이트내에 있으며 유체 전달 보어(286)를 규정하는 오리피스(252)로서, 상기 오리피스 플레이트는 상기 상부 표면에 있으며 상기 유체 전달 보어와 비동심형인 실질적으로 원형 단면인 카운터 보어를 더 포함하며, 상기 유체 전달 보어는 상기 카운터 보어에 상부 개구부를 구비하며, 상기 바닥 표면은 상기 유체 전달 보어를 위한 바닥 개구부를 규정하며, 상기 유체 전달 보어의 측벽(299)의 적어도 일부분(410)은 상기 측벽의 적어도 다른 부분(408)보다 높은, 상기 오리피스(252)와,상기 상부 표면과 접촉되고 상기 상부 표면상의 유체를 이동시키는 유체 와이핑 부재(210)를 포함하는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
- 제 1 항, 제 5 항 또는 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,상기 카운터 보어가 레이저 제거(ablation)에 의해 형성되는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
- 제 1 항, 제 5 항 또는 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,상기 카운터 보어, 상기 유체 전달 보어의 상부 개구부, 상기 유체 전달 보어의 바닥 개구부의 단면 형상이 각각 원형인인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
- 제 1 항, 제 5 항 또는 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,상기 카운터 보어가 상부 타원형 에지 및 바닥 타원형 에지를 구비하며, 사기 상부 타원형 에지의 주변부가 상기 바닥 타원형 에지의 주변부보다 큰인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
- 제 1 항, 제 5 항 또는 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,상기 카운터 보어는 상기 카운터 보어내 유체의 메니스커스(meniscus)를 유지할 수 있는 깊이를 갖는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
- 제 1 항, 제 5 항 또는 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,상기 카운터 보어는 상기 상부 주변부 둘레에 홈(406)을 형성하는 바닥 표면을 구비하며, 상기 바닥 표면의 벽이 상기 유체 전달 보어로부터 멀리 경사져 있는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
- 제 5 항에 있어서,상기 부분적인 카운터 보어는 그 상부 표면에서 개시하여 그 상부 표면과 그 바닥 표면 사이에서 상기 오리피스 플레이트내의 소정 위치에서 종료하는 상기 오리피스 플레이트내의 적어도 하나의 리세스를 포함하고 있으며, 상기 리세스는 깊이가 약 1㎛이며, 상부 단부, 하부 단부 및 이들 사이의 측벽을 포함하며, 상기 상부 단부는 제 1 개구부를 그 내에 포함하며, 상기 하부 단부는 바닥 벽을 그 내에 포함하며, 상기 바닥 벽은 제 2 개구부가 관통되어 있으며, 상기 제 1 개구부는 상기 제 2 개구부보다 크며, 상기 바닥 벽은 상기 리세스의 상기 측벽에 대해서 약 100°의 둔각으로 배향되어 있으며,상기 적어도 하나의 유체 전달 보어는 상기 리세스와 유체 연통되며, 상기 보어는 상기 리세스의 하부 단부에서 개시하여 상기 오리피스 플레이트의 바닥 표면에서 종료되는인쇄 시스템에 사용하기 위한 부품.
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