KR20100113600A - 프린트헤드 집적회로 부착필름의 이중 레이저 드릴링 - Google Patents

Abstract

천공된 폴리머 필름의 제조방법에 관한 것이다. 이 방법은 (a) 폴리머 필름을, 제1 레이저투과구역이 형성되어 있는 제1 마스크로 마스킹하는 단계; (b) 제1 마스크를 사용하여 폴리머 필름을 통해 제1 개구를 레이저 삭마하는 단계; (c) 상기 필름을, 제2 레이저투과구역이 형성되어 있는 제2 마스크로 마스킹하는 단계로서, 각 제2 구역이 대응하는 제1 개구와 정렬됨과 함께 상기 대응하는 제1 개구보다 큰 둘레치수를 갖도록 하는 단계; (d) 제2 마스크를 사용하여 폴리머 필름을 레이저 삭마함으로써 제1 개구를 리밍하는 단계로서, 상기 리밍된 제1 개구가 상기 필름에 제2 개구를 형성하도록 하는 단계를 포함한다.

Description

프린트헤드 집적회로 부착필름의 이중 레이저 드릴링{DOUBLE LASER DRILLING OF A PRINTHEAD INTEGRATED CIRCUIT ATTACHMENT FILM}

본 발명은 프린터에 관한 것으로, 특히 잉크젯 프린터에 관한 것이다.

본 출원인은 전통적인 왕복식 프린트헤드 설계 대신에 페이지폭 프린트헤드를 채용하는 다양한 프린터를 개발하여 왔다. 프린트헤드가 이미지의 선을 넣기 위해 페이지를 가로질러 전후로 횡단하지 않기 때문에 페이지폭 설계는 인쇄속도를 증가시킨다. 페이지폭 프린트헤드는, 매체가 고속으로 지나감에 따라 그 매체 상에 잉크를 간단히 침적시킨다. 이러한 프린트헤드는 분당 60페이지 부근의 속도, 즉 종래의 잉크젯 프린터로는 이전에 달성할 수 없는 속도로 풀 컬러(full color)의 1600dpi 인쇄를 실행할 수 있도록 하였다.

이러한 속도에서의 인쇄는 잉크를 급속도로 소모시키고, 이는 프린터헤드에 충분한 잉크를 공급하는데 문제를 야기시킨다. 유량이 더 많을 뿐만 아니라 페이지폭 프린트헤드의 전체 길이를 따라 잉크를 분배하는 것도 비교적 소형의 왕복식 프린트헤드에 잉크를 공급하는 것보다 더 복잡하다.

잉크공급시스템의 또 다른 문제는 어떠한 입자도 노즐들에 도달되는 것을 회피하는 것이다. 이는 입자가 노즐들을 봉쇄하거나 손상시켜 인쇄 품질에 영향을 끼칠 가능성이 있기 때문이다. 따라서, 잉크공급시스템의 각 구성부 제조공정시 잉크공급시스템을 통해 흐르는 잉크에 동반될 수도 있는 어떠한 입자 찌꺼기도 가능한 한 제거하는 것이 바람직하다.

제1 형태에 있어서, 본 발명은

(a) 폴리머 필름을, 하나 이상의 제1 레이저투과구역(laser transmission zone)이 형성되어 있는 제1 마스크(mask)로 마스킹하는 단계;

(b) 상기 제1 마스크를 사용하여 상기 폴리머 필름을 통해 하나 이상의 제1 개구(aperture)를 레이저 삭마(laser-ablation)하는 단계;

(c) 상기 필름을, 하나 이상의 제2 레이저투과구역이 형성되어 있는 제2 마스크로 마스킹하는 단계로서, 각 제2 구역이 대응하는 제1 개구와 정렬됨과 함께 상기 대응하는 제1 개구보다 큰 둘레치수(perimeter dimension)를 갖도록 하는 단계;

(d) 상기 제2 마스크를 사용하여 상기 폴리머 필름을 레이저 삭마함으로써 상기 하나 이상의 제1 개구를 리밍(reaming)하는 단계로서, 상기 리밍된 제1 개구가 상기 필름에 하나 이상의 제2 개구를 형성하도록 하는 단계를 포함하는, 천공된 폴리머 필름(apertured polymeric film)의 제조방법을 제공한다.

선택적으로, 상기 천공된 폴리머 필름은 잉크 매니폴드(ink manifold)에 하나 이상의 프린트헤드 집적회로를 부착하기 위한 접착성 폴리머 필름이고, 상기 하나 이상의 제2 개구는 하나 이상의 잉크공급구멍(ink supply hole)을 형성한다.

선택적으로, 상기 접착성 폴리머 필름은 접착층들 사이에 개재된 중앙 폴리머 필름을 포함한다.

선택적으로, 상기 중앙 폴리머 필름은 폴리이미드 필름이고 상기 접착층은 에폭시층이다.

선택적으로, 상기 필름은 필름 패키지(film package) 내에 설치되며, 상기 필름 패키지는 상기 접착성 폴리머 필름과 한 쌍의 제거가능한 보호 라이너(protective liner)를 포함하고, 각 라이너는 각 접착층을 보호한다.

선택적으로, 상기 레이저 삭마 단계는 상기 보호 라이너들 중 하나에서 종결된다.

선택적으로, 상기 레이저 삭마 단계는 상기 중앙 폴리머 필름, 상기 접착층들 및 상기 보호 라이너들 중 하나를 통해 드릴링(drilling)된다.

선택적으로, 상기 방법은 (d) 상기 보호 라이너들 중 적어도 하나를 교체 라이너로 교체하는 단계를 더 포함한다.

선택적으로, 각 제1 개구는 대응하는 제2 개구의 미리 정해진 둘레치수보다 약 5∼30 미크론 작은 둘레치수를 갖는다.

선택적으로, 각 제1 개구는 대응하는 제2 개구의 미리 정해진 둘레치수보다 약 10 미크론 작은 둘레치수를 갖는다.

선택적으로, 각 제2 개구는 약 50 미크론까지의 미리 정해진 길이치수와 약 500 미크론까지의 미리 정해진 폭치수를 갖는다.

선택적으로, 상기 제1 개구는 탄소 퇴적물(carbonaceous deposit)과 정렬되고 상기 제2 개구는 실질적으로 상기 탄소 검댕 퇴적물(carbonaceous soot deposit)이 없다.

다른 형태에 있어서, 잉크공급매니폴드에 하나 이상의 프린트헤드 집적회로를 부착하기 위한 필름으로서, 상기한 방법에 의해 얻어지거나 얻어질 수 있는 필름이 제공되어 있다.

제2 형태에 있어서, 본 발명은 하나 이상의 프린트헤드 집적회로를 잉크공급매니폴드 위에 부착하기 위한 방법으로서,

(i) 복수의 잉크공급구멍이 형성되어 있는 접착필름을 제공하는 단계,

(ii) 상기 필름을 상기 잉크공급매니폴드에 본딩(bonding)하는 단계,

(iii) 상기 하나 이상의 프린트헤드 집적회로를 상기 필름에 본딩하는 단계를 포함하고,

상기 단계 (i)에서 상기 필름이,

(a) 접착성 보호필름을 제공하는 단계,

(b) 복수의 제1 레이저 투과구역이 형성되어 있는 제1 마스크로 상기 필름을 마스킹하는 단계,

(c) 제1 마스크를 사용하여 상기 폴리머 필름을 통해 복수의 제1 구멍을 레이저 삭마하는 단계,

(d) 상기 필름을, 복수의 제2 레이저투과구역이 형성되어 있는 제2 마스크로 마스킹하는 단계로서, 각 제2 구역이 대응하는 제1 구멍과 정렬됨과 함께 상기 대응하는 제1 구멍보다 큰 둘레치수를 갖도록 하는 단계;

(e) 상기 제2 마스크를 사용하여 상기 폴리머 필름을 레이저 삭마함으로써 상기 제1 구멍을 리밍하는 단계로서, 리밍된 각 제1 구멍이 상기 필름을 통해 잉크공급구멍을 형성하도록 하는 단계를 포함하는, 잉크공급매니폴드에의 하나 이상의 프린트헤드 집적회로 부착방법을 제공한다.

선택적으로, 상기 잉크공급매니폴드는 LCP 몰딩(molding)이다.

선택적으로, 복수의 상기 프린트헤드 집적회로는 끝 위에 끝을 맞대어 페이지폭 프린트헤드를 제공하도록 상기 잉크공급매니폴드에 부착된다.

선택적으로, 상기 잉크공급구멍은 상기 하나 이상의 프린트헤드 집적회로의 후면측에 형성된 잉크공급채널들에 잉크를 공급하도록 위치되어 있다.

선택적으로, 상기 본딩단계는 열경화 및/또는 열압축에 의해 실시된다.

선택적으로, 상기 잉크공급구멍은 실질적으로 탄소 검댕 퇴적물이 없다.

다른 형태에 있어서, 복수의 잉크공급구멍이 형성되어 있는 접착필름과 접착되며 잉크공급매니폴드에 부착되는 적어도 하나의 프린트헤드 집적회로를 포함하는 프린트헤드 조립체로서, 상기한 방법에 의해 얻어지거나 얻어질 수 있는 프린트헤드 조립체가 제공되어 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 실시예에 의해서만 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1은 본 발명을 구체화하는 프린터의 정면 및 측면 사시도.
도 2는 도 1의 프린터를 열린 위치에서 정면에서 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 프린터에서 프린트헤드 카트리지를 제거한 상태의 도면.
도 4는 도 3의 프린터에서 외부 하우징을 제거한 상태의 도면.
도 5는 도 3의 프린터에서 외부 하우징을 제거함과 함께 프린트헤드 카트리지를 설치한 상태의 도면.
도 6은 프린터의 유체시스템(fluidic system)의 개략도.
도 7은 프린트헤드 카트리지의 평면 및 정면 사시도.
도 8은 보호커버 내의 프린트헤드 카트리지의 평면 및 정면 사시도.
도 9는 보호커버로부터 제겅된 프린트헤드 카트리지의 평면 및 정면 사시도.
도 10은 프린트헤드 카트리지의 저면 및 정면 사시도.
도 11은 프린트헤드 카트리지의 저면 및 후면 사시도.
도 12(a) -도 12(f)는 프린트헤드 카트리지의 모든 측면의 정면도.
도 13은 프린트헤드 카트리지의 분해 사시도.
도 14는 프린트헤드 카트리지의 잉크입구 커플링(coupling)을 통한 횡단면도.
도 15는 잉크입구와 필터 조립체의 분해 사시도.
도 16은 프린터 밸브와 결합된 카트리지 밸브의 단면도.
도 17은 LCP 몰딩과 플렉스(flex) PCB의 사시도.
도 18은 도 17에 도시한 A부분 확대도.
도 19는 LCP/플렉스 PCB/프린트헤드 IC 조립체의 분해 저면 사시도.
도 20은 LCP/플렉스 PCB/프린트헤드 IC 조립체의 분해 평면 사시도.
도 21은 LCP/플렉스 PCB/프린트헤드 IC 조립체의 하측의 확대도.
도 22는 프린트헤드 IC와 플렉스 PCB가 제거된 상태에서의 도 21의 확대도.
도 23은 프린트헤드 IC 부착필름이 제거된 상태에서의 도 22의 확대도.
도 24는 LCP 채널몰딩(channel molding)이 제거된 상태에서의 도 23의 확대도.
도 25는 잉크공급통로에 겹쳐놓은 백채널(back channel)과 노즐을 갖는 프린트헤드 IC를 나타낸 도면.
도 26은 LCP/플렉스 PCB/프린트헤드 IC 조립체의 확대 횡사시도.
도 27은 LCP 채널몰딩의 평면도.
도 28(a) 및 도 28(b)는 둑(weir)이 없는 LCP 채널몰딩 프라이밍(priming)의 개략 단면도.
도 29(a), 도 29(b) 및 도 29(c)는 둑을 갖는 LCP 채널몰딩 프라이밍의 개략 단면도.
도 30은 접촉력과 반력(reaction force)의 위치를 갖는 LCP 몰딩의 확대 횡사시도.
도 31은 IC 부착필름의 릴(reel)을 나타낸 도면.
도 32는 라이너들 사이의 IC 부착필름의 부분을 나타낸 도면.
도 33(a) - 도 33(c)는 부착필름의 전통적인 레이저 드릴링의 다양한 단계를 나타낸 부분 단면도.
도 34(a) - 도 34(c)는 본 발명에 따라 부착필름의 이중 레이저 드릴링의 다양한 단계를 나타낸 부분 단면도.

개요( OVERVIEW )

도 1은 본 발명을 구체화하는 프린터(2)를 도시한 것이다. 프린터의 주본체(main body)(4)는 후방에서 매체이송트레이(media feed tray)(14)를, 전방에서 선회면(pivoting face)(6)을 지지한다. 도 1은, 디스플레이 스크린(display screen)이 그 수직의 관찰 위치에 있도록 밀폐된 선회면(6)을 도시한 것이다. 제어버튼(10)들은 스크린을 관찰하는 동안 오퍼레이터 입력을 편리하게 하기 위한 스크린(8)의 측면들로부터 뻗어 있다. 인쇄를 하기 위해, 단일 시트(sheet)가 이송트레이(14) 내의 매체더미(media stack)(12)로부터 인출되어 프린트헤드(프린터 내에 숨겨져 있음)를 지나 이송된다. 인쇄된 시트(16)는 인쇄된 매체 출구슬롯(outlet slot)(18)을 통해 배출된다.

도 2는 프린터(2)의 내부를 보이기 위해 선회정면(6)이 개방된 상태를 도시한 것이다. 프린터의 정면을 개방하면, 그 안에 설치된 프린트헤드 카트리지(96)가 드러난다. 프린트헤드 카트리지(96)는, 잉크 커플링(이후에 설명함)이 완전히 결합되고 프린트헤드 IC(이후에 설명함)가 용지 이송경로에 인접하여 바르게 위치되도록 보장하기 위해 아래로 밀어 내리는 카트리지 결합 캠(cartridge engagement cam)(20)에 의해 제 위치에 고정된다. 캠(20)은 해제레버(release lever)(24)에 의해 수동으로 작동된다. 선회정면(6)이 닫혀지지 않을 것이며, 이에 따라 해제레버(24)가 아래로 밀어내져 캠과 완전히 결합할 때까지 프린터는 작동하지 않을 것이다. 선회면(6)이 닫히면, 프린터 접점(contact)(22)들이 카트리지 접점(14)들과 결합하게 된다.

도 3은 선회면(6)과 프린트헤드 카트리지(96)가 제거된 상태에서의 프린터(2)를 도시한 것이다. 선회면(6)이 전방으로 기울어지면, 사용자는 캠(20)을 결합해제하기까지 카트리지 해제레버(24)를 잡아당긴다. 이는 카트리지(96)의 핸들(handle)(26)을 파지하여 위쪽으로 잡아당기게 할 수 있다. 상류 및 하류측 잉크 커플링(112A)(112B)은 프린터 도관(142)으로부터 해제된다. 이에 대하여는 아래에 더 상세히 설명한다. 새로운 카트리지를 설치하기 위해서 그 과정은 역순으로 된다. 새로운 카트리지는 프라이밍되지 않은 상태(unprimed condition)로 출하되어 판매된다. 그래서, 인쇄를 위한 프린터를 준비하기 위해서, 능동적인 유체시스템(아래에 설명함)은 카트리지와 프린트헤드에 잉크를 준비하기 위해 하류 펌프(downstream pump)를 사용한다.

도 4에서, 프린터(2)의 외부 케이스는 그 내부를 드러내기 위해 제거되어 있다. 대형 잉크탱크(60)는 4가지 다른 잉크 모두에 대한 별도의 저장조이다. 잉크탱크(60)는 차단밸브(shut off vlave)(66)(도 6 참조)의 프린터 상류측에 결합되는 교체용 카트리지 자체이다. 또한, 펌프(62)에 의해 카트리지(96)로부터 잉크를 인출하기 위한 저장조(sump)(92)가 있다. 프린터 유체시스템에 대하여는 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 간략히 말하면, 탱크(60)로부터의 잉크는 상류잉크라인(84)들을 통해 차단밸브(66)들과 프린터 도관(142)들로 흐른다. 도 5에 도시한 바와 같이, 카트리지(96)가 설치되면, 펌프(62)(모터(196)에 의해 구동됨)는 잉크를 LCP 몰딩(64)으로 인출하여 프린터헤드 IC(68)(도 6과 도 7 - 도20 참조)가 모세관 작용에 의해 프라이밍(priming)된다. 펌프(62)에 의해 인출되는 과도한 잉크는 잉크탱크(60)와 함께 수용된 저장조(92)로 이송된다.

카트리지 접점(104)들과 프린터 접점(22)들 사이의 전체 커넥터 힘(connector force)은 다수의 접점이 사용되기 때문에 비교적 크다. 도시한 실시형태에 있어서, 전체 접촉력은 45N(Newton)이다. 이 하중은 카트리지를 신축시켜 변형시키는데 충분하다. 도 30으로 돌아가면, 섀시몰딩(chassis molding)(100)의 내부구조가 도시되어 있다. 카트리지 접점(104) 상의 프린터 접점의 압축하중(compressive load)은 화살표로 표시되어 있다. 지지면(bearing surface)(28)에서의 반력은 마찬가지로 화살표로 표시되어 있다. 카트리지(96)의 구조물 건전성(structure integrity)을 유지하기 위해, 섀시몰딩(100)은 커넥터 힘의 평면에서 연장되는 구조부재(structural member)(30)를 갖는다. 반력이 커넥터 힘의 평면에서 작용하도록 하기 위해, 섀시는 또한 지지면(28)에 지지되는 접촉리브(contact rib)(32)를 갖는다. 이는 카트리지의 강성을 최대화함과 함께 어떠한 신축성도 최소화시키기 위해 구조부재(30) 상의 하중을 완전히 압축시키게 한다.

프린트 엔진 파이프라인( PRINT ENGINE PIPELINE )

프린트 엔진 파이프라인은 외부원(external source)으로부터 수신하여 인쇄를 위해 출력하는 인쇄데이터의 프린터의 프로세싱에 관해 언급된 것이다. 프린트 엔진 파이프라인은 2004년 12월 20일자로 출원된 USSN 11/014769(RRC001YS)에 상세히 설명되어 있고, 이 문헌의 내용은 본 명세서에 참조에 의해 편입되어 있다.

유체시스템( FLUIDIC SYSTEM )

전통적인 프린터는 유동성 문제를 회피하기 위해 프린트헤드, 카트리지 및 잉크 라인들 내의 구조물과 구성요소들에 의존하였다. 몇 가지 공통적인 유동성 문제는 디프라임(deprime)되거나 말라붙은 노즐, 탈가스 기포 아티팩트(outgassing bubble artifact) 및 교차오염(cross contamination)으로부터의 색상 혼합 등이다. 이러한 문제들을 회피하기 위해 프린터 구성요소들의 디자인을 최적화하는 것은 유동성 제어(fluidic control)에 대한 수동적인 접근방법이다. 전형적으로는, 이들을 수정하는데 사용되는 능동적인 구성요소는 오직 노즐 액츄에이터 그 자체이다. 그러나, 이는 불충분할 때가 많고 그 문제를 수정하는 작업을 시도할 때 다량의 잉크를 소모하는 일이 있다. 이러한 문제는, 프린트헤드 IC를 공급하는 잉크도관의 길이와 복잡성 때문에 페이지폭 프린트헤드에서 악화된다.

본 출원인은 프린터에 대해 능동적인 유체시스템을 개발함으로써 이러한 문제를 착수하였다. 이러한 몇 가지 시스템은 USSN 11/677049(본 출원인의 문서번호 SBF006US)에 상세히 설명되어 있으며, 그 문헌의 내용은 본 명세서에 참조에 의해 편입되어 있다. 도 6은 본 명세서에서 설명한 프린트헤드와 사용하는데 적합할 수 있는 능동적인 유체시스템의 단일 펌프 실행 중 하나를 나타낸 것이다.

도 6에 도시한 유동성 구조(fluidic architecture)는 단 1개의 칼라에 대한 단일 잉크라인이다. 칼라 프린터는 잉크 칼라 마다 별도의 라인(그리고 별도의 잉크탱크(60))을 가질 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 이 구조는 LCP 몰딩(64) 하류측의 단일 펌프(62) 및 LCP 몰딩 상류측의 차단밸브(66)를 갖는다. LCP 몰딩은 접착성 IC 부착필름(174)(도 25 참조)을 통해 프린트헤드 IC(68)를 지지한다. 차단밸브(66)는, 프린트헤드가 전원 다운(power down)될 때마다 프린트헤드 IC(66)로부터 잉크탱크(60) 내의 잉크를 격리시킨다. 이는 프린트헤드 IC(68)에서의 어떠한 색상 혼합도 비활성 기간 중에 잉크탱크(60)에 도달되지 않도록 한다. 이러한 문제는 상호 참조된 명세서 USSN 11/677049(본 출원인의 문서번호 SBF006US)에 더 상세히 설명되어 있다.

잉크탱크(60)는 노즐들에서 잉크 내에 비교적 일정한 음(negative)의 유체 정역학적인 압력(hydrostatic pressure)을 유지하기 위한 통기 기포점 압력조정기(venting bubble point pressure regulator)(72)를 갖는다. 잉크 저장조들 내의 기포점 압력조정기들은 참조에 의해 본 명세서에 편입된 동시 계류(co-pending)중인 USSN 11/640355(본 출원인의 문서번호 RMC007US)에 포괄적으로 설명되어 있다. 그러나, 이러한 설명을 위해, 상기 조정기(72)는 잉크탱트(60)의 잉크 속에 잠겨 있고 또한 공기입구(78)로 뻗는 밀봉도관(sealed conduit)(76)을 통해 대기로 배출되는 기포 출구(74)로서 나타내져 있다. 프린트헤드 IC(68)가 잉크를 소모함에 따라, 기포 출구(74)에서의 압력차가 탱크에 공기를 흡입할 때까지 잉크탱크(60) 내의 압력은 강하된다. 이러한 공기는 탱크의 헤드스페이스(headspace)로 떠오르는 잉크 안에 기포를 형성한다. 이러한 압력차는 기포점 압력이고 기포 출구(74)의 직경(또는 최소 치수)과 또한 공기의 입구에 놓여 있는 출구에서 잉크 메니스커스(ink meniscus)의 라플라스 압력(Laplace pressure)에 의존할 것이다.

기포점 조정기는 출구에서의 유체 정역학적인 압력을 실질적으로 일정하게 유지하기 위해 수중(submerged) 기포 출구(74)에서 기포를 생성하는데 필요한 기포점 압력을 사용한 것이다(공기의 볼록한 메니스커스가 기포를 형성하여 잉크탱크 내의 헤드스페이스로 떠오를 때 약간의 변동이 있다). 출구에서의 유체 정역학적인 압력이 기포점에 있다면, 잉크탱크 내의 유체 정역학적인 압력 프로파일(profile)은, 훨씬 많은 잉크가 어떻게 탱크로부터 소모되었는지에 관계없이 알려지기도 한다. 탱크 내의 잉크 표면에서의 압력은, 잉크 레벨이 출구로 떨어짐에 따라 기포점 압력쪽으로 감소될 것이다. 물론, 출구(74)가 노출되기만 하면, 헤드스페이스는 대기로 노출되어 음의 압력이 손실된다. 잉크 레벨이 기포 출구(74)에 도달하기 전에 잉크탱크는 리필(refile)되거나 교체(카트리지인 경우)되어야 한다. 잉크탱트(60)는 리필될 수 있는 고정 저장조이거나, 교체형 카트리지이거나 또는 리필형 카트리지(참조에 의해 편입된 RRC001US에 설명됨)일 수 있다. 입자상 파울링(particulate fouling)으로부터 보호하기 위해, 잉크탱크(60)의 출구(80)는 거친 필터(coarse filter)(82)를 갖는다. 이 시스템은 또한 프리트헤드 카트리지에의 커플링시에 미세 필터를 사용한다. 필터가 유한 수명을 가지므로, 잉크 카트리지 또는 프린트헤드 카트리지를 간단히 교체함으로써 오래된 필터를 교체하는 일은 사용자에게 있어 특히 편리하다. 필터가 별개의 소모성 품목이면, 정기적인 교체는 사용자의 근면성에 달려 있다.

기포 출구(74)가 기포점 압력에 있고, 차단밸브(66)가 열려 있을 때, 노즐들에서의 유체 정역학적인 압력은 일정하고 대기보다 작다. 그러나, 차단밸브(66)가 시간 기간 동안 닫혀져 있으면, 탈가스 기포는 노즐들에서 압력을 변화시키는 프린트헤드 IC(68) 또는 LCP 몰딩에서 형성될 수도 있다. 마찬가지로, 하루 동안의 온도 변동으로부터 기포의 팽창과 수축은 차단밸브(66) 하류측의 잉크라인(84) 내의 압력을 변화시킬 수 있다. 유사하게, 잉크탱크 내의 압력은 용액으로부터 나오는 용해된 가스 때문에 비활성의 기간 동안 변경될 수 있다.

LCP(64)로부터 펌프(62)까지 이어지는 하류측 잉크라인(86)은 펌프용 전자제어기(90)에 연결된 잉크센서(88)를 포함할 수 있다. 센서(88)는 하류측 잉크라인(86) 내의 잉크의 존재 여부를 감지한다. 대안적으로, 이 시스템은 센서(88)가 없을 수 있고 펌프(62)는 여러 각 운전을 위해 적당한 시간 기간 동안 실행되도록 구성될 수 있다. 이는 잉크 낭비의 증가 때문에 운전 비용에 악영향을 미칠 수도 있다.

펌프(62)는 저장조(92)(전방 방향으로 펌핑될 때)로 공급된다. 저장조(92)는 프린트헤드 IC(68)보다 낮게 상승되도록 프린터 내에 물리적으로 위치된다. 이는 대기기간(standby period) 동안 하류측 잉크라인(86) 내의 잉크의 기둥(column)을 LCP(64)로부터 '매달려' 질 수 있도록 하고, 이에 의해 프린트헤드 IC(68)에서 음의 유체 정역학적인 압력이 생성된다. 노즐들에서의 음의 압력은 잉크 메니스커스를 안쪽으로 향하게 하여 색상 혼합을 억제한다. 물론, 연동식 정량 이송 펌프(peristatic pump)(62)는 LCP(64)와 저장조(92) 내의 잉크 출구 사이에 유체 연통이 있도록 열린 상태에서 정지될 필요가 있다.

서로 다른 색상의 잉크라인들 사이의 압력차는 비활성 기간 동안 일어날 수 있다. 더구나, 노즐 플레이트(nozzle plate) 상의 용지 먼지 나 다른 입자들은 잉크를 하나의 노즐로부터 다른 하나의 노즐로 나를 수 있다. 각 잉크라인 사이의 약간의 압력차에 의해 구동되면, 프린터가 비활성인 중에도 색상 혼합이 일어날 수 있다. 차단밸브(66)는 색상 혼합이 잉크탱크(60)까지 이어지는 것을 방지하기 위해 프린트헤드 IC(68)의 노즐로부터 잉크탱크(60)를 격리시킨다. 일단 탱크 내의 잉크가 서로 다른 색상으로 오염되어버리면, 돌이킬 수 없게 되고 교체되어야만 한다.

캐퍼(capper)(94)는 프린트헤드 IC(68)의 탈수(dehydration)현상을 방지할 뿐만 아니라 노즐 플레이트를 용지 먼저와 다른 입자들로부터 보호하기 위해 대기기간 동안 노즐들을 실링(sealing)하는 프린트헤드 유지보수 스테이션(maintenance station)이다. 캐버(94)는 또한 말라붙은 잉크와 다른 오염물을 제거하기 위해 노즐 플레이트를 닦아내도록 구성되어 있다. 프린트헤드 IC(68)의 탈수현상은, 잉크 용매, 전형적으로는 물이 증발하여 잉크 점성을 증가시킬 때 발생한다. 잉크 점성이 너무 높으면, 잉크 분사 액츄에이터는 잉크 방울을 분사하지 못한다. 캐퍼 실링이 약화되면, 탈수된 노즐들은 전원 다운 또는 대기기간 후에 프린터를 재가동할 때 문제가 있을 수 있다.

상기한 문제들은 프리터의 작동 수명 중에 드문 일이 아니며 도 6에 도시한 비교적 간단한 유동성 구조로 효과적으로 수정될 수 있다. 그 문제들은 또한 사용자가 프린터를 초기에 프라이밍하게 하거나, 프린터 이동 전에 프린터를 디프라이밍하게 하거나 또는 간단한 문제해결 프로토콜(trouble-shooting protocol)을 사용하여 프린터를 알려진 인쇄 준비상태로 복원시키게 하거나 할 수 있다. 이러한 해결책들 중 몇 가지 예는 상기 참조한 USSN 11/677049(본 출원인의 문서번호 SBF006US)에 상세히 설명되어 있다.

프린트헤드 카트리지( PRINTHEAD CARTRIDGE )

프린트헤드 카트리지(96)는 도 7 내지 도 16(a)에 도시되어 있다. 도 7은 카트리지(96)를 조립하여 완성한 상태를 도시한 것이다. 카트리지 대부분은 카트리지 섀시(100)와 섀시 뚜껑(102)으로 감싸진다. 섀시(100)의 윈도우(window)는 프린터 내의 프린트 엔진 제어기로부터 데이터를 수신하는 카트리지 접점(104)들을 노출시킨다.

도 8 및 도 9는 보호커버(98)에 잠겨지는 카트리지(96)를 도시한 것이다. 보호커버(98)는 전기접점(104)들과 프린트헤드 IC(68)와의 접촉시의 손상을 방지한다(도 10 참조). 사용자는 카트리지(96)의 상부를 파지하여 프린터 설치 직전에 보호커버(98)를 제거할 수 있다.

도 10은 프린트헤드 카트리지(96)의 하측과 '후면'(용지 이송방향에 대하여)을 도시한 것이다. 프린트헤드 접점(104)들은 프린트헤드 IC(68)의 일측에서 일련의 와이어 본드(wire bond)(110)에, 만곡된 지지면(LCP 몰딩에 관한 설명부분에서 아래에 설명함)을 감싸는 플렉시블 인쇄회로기판(108) 상의 도전성 패드(conductive pad)들이다. 프린트헤드 IC(68)의 타측 상에 있는 것은, 매체 기판과의 직접적인 접촉을 방지하기 위한 용지 차폐부(paper shield)(106)이다.

도 11은 프린트헤드 카트리지(96)의 하측과 '정면'을 도시한 것이다. 카트리지의 정면은 어느 쪽의 단부에서도 2개의 잉크 커플링(112A)(112B)을 갖는다. 각 잉크 커플링은 4개의 카트리지 밸브(114)를 갖는다. 카트리지가 프린터 내에 설치될 때, 잉크 커플링(112A)(112B)은 상보적인 잉크공급 인터페이스(아래에 더 상세히 설명함)와 결합된다. 잉크공급 인터페이스는 카트리지 밸브(114)와 결합하여 그 밸브를 개방시키는 프린터 도관(142)을 갖는다. 잉크 커플링들 중 하나(112A)는 상류측 잉크 커플링이고, 다른 하나는 하류측 잉크 커플링(112B)이다. 상류측 커플링(112A)은 프린트헤드 IC(68)와 잉크공급부(60)(도 6 참조) 사이에 유체 연통을 확립하며 하류측 커플링(112B)은 저장조(92)(도 6 참조)에 연결된다.

프린트헤드 카트리지(96)의 다양한 형태는 도 12에 도시되어 있다. 카트리지(96)의 평면도는 도 14, 도 15 및 도 16에 도시한 단면도의 위치를 나타낸다.

도 13은 카트리지(96)의 분해 사시도이다. LCP 몰딩(64)은 카트리지 섀시(100)의 하류측에 부착된다. 다음으로, 플렉스 PCB(108)는 LCP 몰딩(64)의 하류측에 부착되며 프린트헤드 접점(104)을 노출시키도록 일측 주위로 감싸져 있다. 입구 매니폴드와 필터(116) 및 출구 매니폴드(118)는 섀시(100)의 상부에 부착된다. 입구 매니폴드와 필터(116)는 엘라스토머 커넥터(elastomeric conncetor)(120)들을 통해 LCP 입구(122)에 연결된다. 마찬가지로, LCP 출구(124)는 다른 세트의 엘라스토머 커넥터(120)들을 통해 출구 매니폴드(118)에 연결된다. 섀시 뚜껑(102)은 상부에서 섀시(100) 내에 입구 매니폴드와 출구 매니폴드를 감싸고 제거가능한 보호커버(98)는 접점(104)과 프린트헤드 IC를 보호하기 위해 저면 위에 스냅(snap)식으로 고정된다(도 11 참조).

입구 및 필터 매니폴드( INLET AND FILTER MANIFOLD )

도 14는 도 12의 14-14선을 따른 확대 단면도이다. 도 14는 LCP 몰딩(64)에 대한 상류측 커플링(112A)의 카트리지 밸브(114)들 중 하나를 통한 유체경로를 도시한 것이다. 카트리지 밸브(114)는 고정된 밸브부재(128)와의 실링 결합시에 바이어스(bias)되는 엘라스토머 슬리브(elastomeric sleeve)(126)를 갖는다. 카트리지 밸브(114)는 고정된 밸브부재(128)로부터 분리되어 입구 및 필터 매니폴드(116)의 상부를 따라 잉크를 루프채널(roof channel)(138)까지 흐르게 하도록 엘라스토머 슬리브(126)를 압축함으로써 프린터 도관(142)(도 16 참조)에 의해 개방된다. 루프채널(138)은 필터 멤브레인(filter membrane)(130)에 의해 형성되는 1개의 벽을 갖는 상류측 필터 챔버(upstream filter chamber)(132)로 이어진다. 잉크는 필터 멤브레인(130)을 통해 하류측 필터 챔버(134) 안으로 그리고 LCP 입구(122) 밖으로 통과한다. 여과되면서 잉크는 LCP 주채널(136)을 따라 흘러 프린트헤드 IC(도시하지 않음)로 이송된다.

이하, 입구 및 필터 매니폴드(116)의 특정한 특징과 이점에 대하여 도 15를 참조하여 설명한다. 도 15의 분해 사시도는 입구 및 필터 매니폴드(116)의 컴팩트 디자인(compact design)을 최상으로 예시하고 있다. 그 컴팩트 형태에 기여하는 디자인의 몇 가지 형태가 있다. 먼저, 카트리지 밸브들은 간격을 두고 서로 닫혀 있다. 이는 자체 실링 잉크 밸브들의 전통적인 형태로부터 벗어남으로써 달성된다. 이전의 디자인은 고정부재와의 실링 결합시에 바이어스되는 엘라스토머 부재를 사용하였다. 그러나, 엘라스토머 부재는, 잉크가 주변으로 흐르는 고체 형상이거나 또는 잉크가 다이아프램(diaphragm)을 통해 흐르는 경우의 다이아프램 형태 중 어느 하나이었다.

카트리지 커플링에 있어서, 카트리지 밸브는 설치시 자동으로 개방되는 것이 상당히 편리하다. 이는, 하나의 밸브가 다른 밸브 상의 강성부재에 의해 결합되는 엘라스토머 부재를 갖는 커플링에 의해 가장 용이하고 저렴하게 제공된다는 것이다. 엘라스토머 부재가 다이아프램 형태로 있으면, 그 엘라스토머 부재는 대개는 인장 하에서 중앙 강성부재에 대항하여 그 자체를 유지한다. 이는 효과적인 실링을 제공하며 비교적 낮은 허용오차(tolerance)를 요구한다. 그러나, 이는 또한 엘라스토머 부재가 광범위한 주변 장착을 갖는 것을 필요로 한다. 엘라스토머의 폭은 원하는 커플링 힘, 실링의 건전성 및 사용된 엘라스토머의 물성 사이에서 상충될 것이다.

도 16에 최상으로 도시한 바와 같이, 본 발명의 카트리지 밸브(114)는 잔류 압축(residual compression) 하에서 고정 밸브부재(128)를 실링하는 엘라스토머 슬리브(126)를 사용한다. 그 밸브(114)는, 카트리지가 프린터에 설치될 때 개방되며 프린터 밸브(142)의 도관 단부(148)는 슬리브(126)를 더 압축한다. 컬러(collar)(146)는 상류측 및 하류측 잉크 커플링(112A)(112B)을 통해 프린터 유체시스템에 LCP(64)를 연결하기 위해(도 6 참조) 고정 밸브부재(128)로부터 개봉된다. 슬리브의 측벽은, 안쪽으로의 붕괴가 흐름 방해를 일으킬 수 있기 때문에 바깥쪽으로 돌출되도록 구성되어 있다. 도 16에 도시한 바와 같이, 슬리브(126)는 좌굴(挫屈, buckling) 과정을 촉진시켜 인도하는 그 중앙부(mid-section) 주변에 상대적으로 취약한 라인을 갖는다. 이는 카트리지를 프린터에 결합하는데 필요한 힘을 감소시키며, 슬리브가 바깥쪽으로 좌굴되도록 보장한다.

커플링은 프린터로부터 카트리지의 '노드립(no-drip)' 해제(disengagement)를 위해 구성되어 있다. 카트리지가 프린터로부터 위쪽으로 잡아당겨질 때, 엘라스토머 슬리브(126)는 컬러(146)를 밀어내서 고정 밸브부재(128)를 실링한다. 슬리브(126)가 밸브부재(128)를 실링하기만 하면(이에 의해 커플링의 카트리지의 측면을 실링하면), 실링 컬러(146)는 카트리지와 함께 리프팅(lifting)된다. 이는 도관(148)의 단부로부터 컬러(146)를 개봉한다. 실링이 파열되면, 잉크 메니스커스는 컬러와 도관(148)의 단부 사이의 갭(gap)을 가로질러 형성된다. 고정 밸브부재(128) 단부의 형상은, 어떤 지점에 인쇄하는 대신에 잉크 메니스커스가 그 저면의 중앙을 향하여 이동되도록 한다. 고정 밸브부재(128)의 둥근 바닥의 중앙에서, 잉크 메니스커스는 거의 수평의 저면으로부터 그 자체를 분리하도록 진행된다. 가능한 최저의 에너지 상태를 달성하기 위해, 표면장력은 고정 밸브부재(128)로부터 메니스커스의 분리를 진행시킨다. 메니스커스 표면적을 최소화하기 위한 바이어스는 강하고, 이에 따라 만일 있다면 카트리지 밸브(114)에 잔류하는 매우 적은 잉크로 분리작업이 완성된다. 잔류하는 어떠한 잉크도 카트리지를 처분하기 전에 잉크방울이 뚝뚝 떨어져 얼룩지게 할 수 있을 만큼 충분하지는 않다.

새로운 카트리지가 프린터에 설치될 때, 도관(150) 내의 공기는 잉크 흐름(152)에 동반되어 카트리지에 의해 흡입될 것이다. 이 점에서, 입구 매니몰드 및 필터 조립체는 높은 내기포성(bubble tolerance)을 갖는다. 도 15로 다시 돌아가면, 잉크는 고정 밸브부재(128)의 상부를 통해 루프채널(138)로 흐른다. 루프 채널이 입구 매니폴드(116)의 가장 상승된 지점에 있을 때, 그 루프 채널은 기포를 포착할 수 있다. 그러나, 기포는 여전히 필터 입구(filter inlet)(158)쪽으로 흐른다. 이 경우에, 필터 조립체 자체는 기포에 내성이 있다.

필터부재(130) 상류측의 기포는 유동율(flow rate)에 영향을 끼칠 수 있다. 즉 그 기포는 필터부재(130) 오염측의 젖음 표면적(wetted surface area)을 효과적으로 감소시킨다. 필터 멤브레인은 긴 직사각형 형상을 갖고, 따라서 상당한 수의 기포가 필터의 오염측으로 인출되더라도, 젖음 표면적은 요구하는 유동율에서 잉크를 여과할 만큼 충분히 큰 상태로 있다. 이는 본 발명에 의해 제공되는 고속 운전을 위해 매우 중요하다.

상류측 필터 챔버(132)가 필터 멤브레인(130)를 가로지를 수 없지만, 탈가스에 의한 기포는 하류측 필터 챔버(134) 내에 기포를 생성할 수도 있다. 필터 출구(156)는 유동율에 대해 어느 한쪽의 챔버 내의 기포 효과를 최소화하기 위해 하류측 필터 챔버(134)의 저면에 위치되어 상류측 챔버(132) 내의 입구(158)에 대각선으로 대향하여 있다.

각 색상에 대한 필터(130)는 나란히 밀접하여 수직으로 적층되어 있다. 구획벽(162)은 일측에 상류측 필터 챔버(132)를 부분적으로 규정하며, 타측에 인접한 색상의 하류측 챔버(134)를 부분적으로 규정한다. 필터 챔버들이 매우 얇으면(컴팩트 디자인의 경우), 필터 멤브레인(130)은 하류측 필터 챔버(134)의 대향벽에 대해 밀고 나갈 수 있다. 이는 필터 멤브레인(130)의 표면적을 효과적으로 감소시킨다. 그러므로, 유동율을 최대화하는데 이롭지 못하다. 이를 방지하기 위해, 하류측 챔버(134)의 대향벽은 멤브레인(130)을 그 벽과 분리시키도록 하기 위해 일련의 스페이서 리브(spacer rib)(160)을 갖는다.

대각선으로 대향된 모서리에 필터 입구와 출구를 위치시키는 것은 시스템의 초기 프라이밍 중에 공기의 시스템을 정화시키는데 도움이 된다.

프린트헤드의 입자 오염의 위험을 줄이기 위해, 필터 멤브레인(130)은, 다음의 구획벽(162)이 제1 구획벽에 용접되기 전에 제1 구획벽의 하류측에 용접된다. 이와 같이, 용접과정 중에 분리되는 필터 멤브레인(130)의 어떠한 소편(small piece)들이 필터(130)의 '오염'측 상에 있게 될 것이다.

LCP 몰딩/ 플렉스 PCB / 프린트헤드 IC( LCP MOLDING / FLEX PCB / PRINTHEAD IC )

LCP 몰딩(64), 플렉스 PCB(108) 및 프린트헤드 IC(68) 조립체는 도 17 내지 도 33에 도시되어 있다. 도 17은 플렉스 PCB와 프린트헤드 IC(68)이 부착된 상태에서의 LCP 몰딩(64) 하류측의 사시도이다. LCP 몰딩(64)은 접시머리 구멍(countersunk hole)(166)(168)을 통해 카트리지 섀시(100)에 고정된다. 구멍(168)은 LCP를 구부리지 않고 열팽창계수(coefficients of thermal expansion, CTE)의 어떠한 불일치(miss match)도 조정하기 위한 장타원형 구멍(obround hole)이다. 프린트헤드 IC(68)는 LCP 몰딩(64)의 종방향 크기를 따라 일렬로 끝과 끝을 이어 배치되어 있다. 플렉스 PCB(108)는 하나의 가장자리에서 프린트헤드 IC(68)에 와이어 본딩되어 있다. 플렉스 PCB(108)는 또한 프린트헤드 IC에서 뿐만 아니라 카트리지 접점(104) 가장자리에서 LCP 몰딩에 고정되어 있다. 양 가장자리에서 플렉스 PCB를 고정하면, 플렉스 PCB를 만곡된 지지면(170)(도 19 참조)에 매우 밀접하게 유지시킬 수 있다. 이는, 플렉스 PCB가 특정의 최소치보다 더 밀집한 반경으로 구부려지지 않도록 보장하고, 이에 의해 플렉스 PCB를 통해 도전성 트랙(conductive track)이 분열될 수 있는 위험성이 감소된다.

도 18은 도 17에 도시한 A 부분의 확대도이다. 도 18은 프린트헤드 IC(68)의 라인과 플렉스 PCB(108)의 측을 따른 와이어 본딩 접점(164)들의 라인을 도시한 것이다.

도 19는 각 구성요소의 하측을 나타내는 LCP/플렉스/프린트헤드 IC 조립체의 분해 사시도이다. 도 20은 다른 분해 사시도로서, 구성요소들의 상부측을 나타낸 것이다. LCP 몰딩(64)은 그 하측에 실링된 LCP 채널 몰딩(176)을 갖는다. 프린트헤드 IC(68)는 접착성 IC 부착필름(174)에 의해 채널 몰딩(176)의 하측에 부착되어 있다. LCP 채널 몰딩(176)의 상부측에 있는 것은 LCP 주채널(184)이다. 이들은 LCP 몰딩(64)의 잉크입구(122)와 잉크출구(124)로 개방되어 있다. LCP 주채널(184)의 저면에 있는 것은 프린트헤드 IC(68)로 이어지는 일련의 잉크공급통로(182)이다. 접착성 IC 부착필름(174)은, 각 프린트헤드 IC(68)의 부착측이 잉크공급통로(182)와 유체 연통하여 있도록 일련의 레이저 드릴링 공급구멍(186)을 갖는다. 접착성 IC 부착필름의 특징에 대하여는 이하에 도 31 내지 도 33을 참조하여 상세히 설명한다.

LCP 몰딩(64)은 플렉스 PCB(108) 상의 구동회로 내에 전자 구성요소(180)들을 수용하기 위한 오목부(recess)(178)들을 갖는다. 최적의 전기효능과 작동을 위해, PCB(108) 상의 카트리지 접점(104)은 프린트헤드 IC(68)에 근접되어야 한다. 그러나, 프린트헤드에 인접한 용지 경로를 만곡 형상이나 각이 진 형상 대신에 직선으로 유지하기 위해, 카트리지 접점(104)은 카트리지(96)의 측 상에 있을 필요가 있다. 플렉스 PCB에서의 도전성 경로는 트레이스(trace)로서 알려져 있다, 플렉스 PCB를 모퉁이 주위로 구부려야 하기 때문에, 트레이스는 연결부를 균열시켜 파괴할 수 있다. 이에 대항하기 위해, 트레이스는 구부려지기 전에 분기(分岐)되고 나서 구부려진 후에 재결합될 수 있다. 분기된 부분의 하나의 브랜치(branch)가 균열되면, 다른 브랜치는 연결부를 유지시킨다. 불행하게도, 트레이스를 2개로 분할하고 나서 다시 함께 접합하면, 회로 내에 노이즈(noise)를 일으키는 전자기 간섭(electro-magnetic interference) 문제가 발생할 수 있다.

트레이스들을 폭넓게 만드는 일은, 폭넓은 트레이스가 현저할 정도 더 많이 균열에 저항하지 않기 때문에 효과적인 해결책이 아니다. 트레이스에 균열이 개시되기만 하면, 그 균열은 전체 폭을 가로질러 비교적 신속하고 용이하게 진행할 것이다. 굽힘반경을 주위깊게 조정하는 것은, 트레이스 균열을 최소화함에 있어 더 효과적이어서 플렉스 PCB의 굽힘부를 가로지르는 트레이스의 수를 최소화할 수 있다.

페이지폭 프린트헤드는 비교적 단시간 내에 분사해야 하는 노즐들의 어레이(array)가 많기 때문에 추가적인 복잡성이 존재한다. 많은 노즐들을 즉시 분사하는 일은 시스템에 큰 전류부하가 걸린다. 이는 작동을 하는데 해로운 전압강하(voltage dip)를 초래할 수 있는 회로들을 통해 고레벨의 인덕턴스(inductance)를 생성시킬 수 있다. 이를 회피하기 위해, 플렉스 PCB는 나머지의 회로에 걸리는 전류부하를 줄이기 위해 노즐 분사순서(firing sequence) 중에 방전하는 일련의 캐패시터를 갖는다. 프린트헤드 IC를 지나 직선형태의 용지 경로를 유지하기 위한 필요성이 있기 때문에, 캐패시터는 전통적으로는, 카트리지의 측 상의 접점들에 가까운 플렉스 PCB에 부착되어 있다. 불행하게도, 캐패시터는 플렉스 PCB의 굽힘부의 균열을 위태롭게 하는 추가적인 트레이스들을 형성한다.

이는 트레이스 파괴 가능성을 줄이기 위해 프린트헤드 IC(68)에 근접하게 인접한 캐패시터(180)(도 20 참조)를 장착함으로써 착수된다. 용지 경로는 캐패시터들과 다른 구성요소들을 LCP 몰딩(64) 쪽으로 오목하게 함으로써 선형(linear)으로 된다. 카트리지(96)의 '정면'(이송방향에 대하여)에 장착된 용지 차단부(paper shield)와 프린트헤드 IC(68)의 하류측에 있는 플렉스 PCB의 비교적 평탄한 표면은 용지 걸림(paper jam)의 위험성을 최소화시킨다.

플렉스 PCB의 나머지 구성요소들로부터 접점들을 격리시키면, 굽힘부를 통해 뻗는 트레이스의 수가 최소화된다. 이는, 균열 가능성이 줄어들기 때문에 상당한 신뢰도를 제공한다. 프린트헤드 IC 옆에 회로 구성요소들을 배치한다는 것은, 카트리지가 조금만 폭넓게 될 필요가 있다는 것을 의미하는데, 이는 컴팩트 디자인에 이롭지 못하다. 그러나, 이러한 형태에 의해 제공되는 이점은 약간 폭넓은 카트리지의 어떠한 단점도 능가한다는 것이다. 첫 번째로, 접점들은 접점들 사이와 그 주위로 실행되는 구성요소들로부터 트레이스가 없기 때문에 더 커질 수 있다. 보다 큰 접점들에 의해, 연결은 카트리지 접점들과 프린터 측 접점들 사이의 제조 부정확성에 대처하기 위해 더 신뢰할 수 있고 더 좋게 할 수 있다. 카트리지를 정확하게 삽입하기 위해서는 짝을 이루는 접점들은 사용자에게 달려 있으므로, 상기한 바는 이 경우에서는 특히 중요하다.

두 번째로, 프린트헤드 IC 측에 와이어 본딩되는 플렉스 PCB의 가장자리는 굽힘반경으로부터 떨어져 나가는 시도와 잔류응력 하에 있지 않다. 플렉스는 캐패시터들과 다른 구성요소들에서 지지구조물에 고정될 수 있으므로 프린트헤드 IC에 대한 와이어 본딩은 플렉스를 고정하는데 사용되지 않기 때문에 제조 중에 형성하기 쉽고 덜 균열된다.

세 번째로, 캐패시터들은 프린트헤드 IC의 노즐들에 훨씬 더 근접하여 있고, 그래서 방전 캐패시터에 의한 전자기 간섭이 최소화된다.

도 21은 플렉스 PCB(108)와 프린트헤드 IC(68)를 나타내는 프린트헤드 카트리지(96)의 하측을 확대한 것이다. 플렉스 PCB(108)의 와이어 본딩 접점(164)은 접착성 IC 부착필름(174) 하측 상의 프린트헤드 IC(68)의 접촉패드에 평행하게 이어져 있다. 도 22는 공급구멍(186)들을 드러내기 위해 프린트헤드 IC(68)와 플렉스 PCB를 제거한 상태의 도 21을 나타낸 것이다. 상기 구멍들은 4개의 종방향 행으로 배열되어 있다. 각 행은 하나의 특정 색상을 지닌 잉크를 전달하며 각 행은 각 프린트헤드 IC의 후면에 있는 단일 채널과 정렬된다.

도 23은 접착성 IC 부착필름(174)을 제거한 상태에서 LCP 채널 몰딩(176)의 하측을 도시한 것이다. 이는 채널 몰딩(176)의 타측에 형성된 LCP 주채널(184)(도 20 참조)에 연결되는 잉크공급통로(182)들을 노출시킨다. 접착성 IC 부착필름(174)이 제 위치에 놓여질 때 공급통로(182)들을 부분적으로 형성함을 알 수 있을 것이다. 또한, 개별적인 공급통로(182)가 필름(174)을 통해 레이저 천공된 공급구멍(186)들과 정렬되어야 하기 때문에, 상기 부착필름이 정확하게 위치되어야 함을 알 수 있을 것이다.

도 24는 LCP 채널 몰딩을 제거한 상태에서의 LCP 몰딩의 하측을 도시한 것이다. 이는, 카트리지가 어떠한 압력 펄스도 감쇠하기 위해 잉크로 프라이밍될 때 공기를 포함하는 막힌 캐버티(blind cavity)(200)들의 어레이를 노출한 것이다. 이에 대하여는 이하에 상세히 설명한다.

프린트헤드 IC 부착필름( PRINTHEAD IC ATTACH FILM )

레이저 삭마 필름( Laser Ablated Film )

간단히 도 31 내지 도 33으로 돌아가서, 접착성 IC 부착필름에 대해 상세히 설명한다. 필름(174)은 레이저 드릴링되어 프린트헤드 카트리지(96)에 편리한 합체를 위해 릴(reel)(198) 위에 감겨져 있다. 취급성과 저장성을 위해, 필름(174)은 어느 한 측에 2개의 보호 라이너(protective liner)(전형적으로는 PET 라이너)를 갖는다. 하나는 레이저 드릴링 전에 필름에 이미 부착되어 있는 기존 라이너(188B)이다. 다른 하나는 드릴링 작업 후에 기존 라이너(188A)를 교체하는 교체 라이너(192)이다.

도 32에 도시한 레이저 드릴링된 필름(174)의 부분은 공급구멍(186)을 노출하기 위해 기존 라이너(188B)의 일부를 제거하여 나타낸 것이다. 필름의 타측 상의 교체 라이너(192)는, 공급구멍(186)이 레이저 드릴링된 후에 기존 라이너(188A)를 교체한 것이다.

도 33(a) 내지 도 33(c)는 필름(174)이 레이저 삭마에 의해 제조되는 방법을 상세히 나타낸 것이다. 도 33(a)는 레이저 드릴링 전에 필름의 라미네이트(laminate) 구조를 상세히 도시한 것이다. 중앙웹(central web)(190)은 전형적으로 폴리이미드 필름이고 라미네이트를 위한 강도를 제공한다. 웹(190)은 전형적으로 에폭시층인 접착층(194A)(194B) 사이에 개재되어 있다. 각 접착층(194A)(194B)은 각각의 라이너(188A)(188B)로 덮여있다. 중앙웹(190)은 전형적으로는, 20∼100미크론(대개는 약 50미크론)의 두께를 갖는다. 각 접착층(194A)(194B)은 전형적으로는, 10∼50미크론(대개는 약 25미크론)의 두께를 갖는다.

도 33(b)로 돌아가서, 레이저 드릴링은 라이너(188A)에 의해 형성된 필름의 측으로부터 실행된다. 제1 라이너(188A), 에폭시층(194A)(194B) 및 중앙웹(190)을 통해 구멍(186)이 드릴링된다. 구멍(186)은 라이너(188B)의 어딘가에서 종결되며, 그래서 그 라이너(188B)는 라이너(188A)보다 더 두꺼워질 수도 있다(예를 들면, 라이너(188A)는 10-20미크론 두께일 수 있고, 라이너(188B)는 30-100미크론 두께일 수 있다)

다음으로, 레이저 진입측 상에 있는 유공성 라이너(foraminous liner)(188A)가 제거되어 교체 라이너(192)로 교체됨으로써, 도 33(c)에 도시한 필름(174)이 제공된다. 다음으로, 필름(174)의 스트립(strip)은 부착 전에 저장성과 취급성을 위해 릴(198)(도 31 참조)에 감겨진다. 프린트헤드 카트리지가 조립될 때, 릴(198)로부터 적합한 길이가 인출되어, 구멍(186)이 정확한 잉크공급통로(182)(도 25 참조)와 정합하여 있도록 라이너들이 제거되어 LCP 채널 몰딩(176)의 하측에 부착된다.

레이저 드릴링은 폴리머 필름에 구멍을 형성하기 위한 표준방법이다. 그러나, 레이저 드릴링이 갖고 있는 문제점은 드릴링 부위에 그리고 그 부위 주위에 탄소 검댕(197)을 퇴적한다는 것이다(도 33(b) 및 도 33(c) 참조). 보호 라이너 주위의 검댕은 대개는 레이저 드릴링 후에 교체되기 때문에 쉽게 처리할 수 있다. 그러나, 실제 공급구멍(186)에 그리고 그 구멍 주위에 퇴적된 검댕(197)은 잠재적으로 문제가 있다. 필름이 본딩 중에 LCP 채널 몰딩(176)과 프린트헤드 IC(68) 사이에 압축될 때, 검댕은 제거될 수도 있다. 제거된 어떠한 검댕(197)이라도 입자가 잉크공급시스템에 들어가 프린트헤드 IC(68) 내의 노즐들을 잠재적으로 막는 수단을 나타낸다. 더구나, 검댕은 놀랍게도 단단하고 통상의 초음파처리 및/또는 IPA 세척 기술에 의해 제거될 수 있다.

레이저 드릴링된 필름(174)의 분석으로부터, 검댕(197)이 일반적으로 필름(174)의 레이저 입구측(laser-entry side)(즉, 에폭시층(194A) 및 중앙웹(190))에 존재하지만, 대개는 필름의 레이터 출구측(laser-exit side)(즉, 에폭시층(194B))에 없음을 본 출원인에 의해 관찰되었다.

이중 경로 레이저 삭마에 의한 필름( Double - Pass Laser Ablated Film )

탄소 검댕 퇴적물과 관련된 상술한 문제를 겪지 않는 IC 부착필름(174)의 제조방법을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

본 출원인은 놀랍게도, 잉크공급구멍(186)의 이중 경로 레이저 삭마이 필름의 레이저 입구측의 검댕 퇴적물(197)을 포함하여 대부분의 검댕 퇴적물을 제거함을 알았다. 이중 경로 레이저 삭마을 위한 출발 지점은 도 33(a)에 도시한 필름이다.

본 발명에서의 레이저 드릴링(즉, 더 일반적으로는 레이저 삭마)은 전형적으로는 200Hz∼400Hz 범위의 펄스 주파수를 갖는 엑시머 레이저를 이용한다. 레이저의 스폿(spot) 크기는 대개는 잉크공급구멍의 크기에 비해 비교적 크며, 이는 수개의 잉크구멍이 동시에 삭마됨을 의미한다. 레이저 스폿 크기가 비교적 크므로, 각 레이저 드릴링 단계는 복수의 레이저 투과(또는 레이저 투명) 구역이 형성되어 있는 마스크를 사용하여 필름을 마스킹함으로써 실행된다.

제1 단계에서는, 라이너(188A)에 의해 형성된 필름의 측으로부터 제1 구멍(185)이 레이저 드릴링된다. 이 구멍(185)은 라이너(188A), 에폭시층(194A)(194B) 및 중앙웹(190)을 통해 드릴링된다. 구멍(185)은 라이너(188A)의 어딘가에서 종결된다. 제1 마스크를 사용하여 형성된, 제1 레이저 드릴링에 의한 구멍(185)은 의도한 잉크공급구멍(186)보다 작은 치수를 갖는다. 전형적으로는, 제1 구멍(185)의 각 길이와 폭 치수는 의도한 잉크공급구멍(186)의 길이와 폭 치수보다 작은 약 10미크론이다. 도 34(a)로부터, 제1 구멍(185)이 제1 라이너(188A), 제1 에폭시층(194A) 및 중앙웹(190)에 퇴적된 검댕(197)을 가짐을 알 수 있을 것이다.

제2 단계에서는, 제1 구멍(185)은 원하는 치수를 갖는 잉크공급구멍(186)을 제공하기 위해, 제2 마스크를 사용하여 레이저 드릴링을 더 행함으로써 리밍된다. 이러한 리밍 과정은 매우 적은 검댕을 생성하며, 따라서 최종의 잉크공급구멍(186)은 도 34(b)에 도시한 바와 같이 깨끗한 측벽을 갖는다.

마지막으로, 도 34(c)를 참조하면, 제1 라이너(188A)는 교체 라이너(92)로 교체됨으로써 릴에 감겨져 나중에 프린트헤드 IC(68)를 LCP 채널 몰딩(176)에 부착하는데 사용될 필름 패키지가 제공된다. 제2 라이너(188B) 또한 원한다면, 이 단계에서 교체될 수도 있다.

도 33(c) 및 도 34(c)에 도시한 필름들을 비교하면, 이중 레이저 삭마방법이 간단한 레이저 삭마보다 훨씬 더 깨끗한 잉크공급구멍(186)을 갖는 필름(174)을 제공함을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 그 필름은 프린트헤드 IC(68)를 LCP 채널 몰딩(176)에 부착하는데 매우 적합하며, 원치않는 검댕 퇴적물로 잉크를 오염시키지 않는다.

프린트헤드 IC 단부에 대한 향상된 잉크공급( ENHANCED INK SUPPLY

TO PRINTHEAD IC ENDS )

도 25는 접착성 IC 부착필름(174)을 통해 잉크공급구멍(186)에 겹쳐 놓고, 또한 LCP 채널 몰딩(176) 하측의 잉크공급통로(182)에 겹쳐 놓은 프린트헤드 IC(68)를 도시한 것이다. 인접한 프린트헤드 IC(68)는 상기 부착필름(174)을 통해 LCP 채널 몰딩(176)의 바닥에 끝과 끝을 이어 위치되어 있다. 인접한 프린트헤드 IC(68) 사이의 접합점에서, IC(68) 중 하나는 나머지 노즐 어레이(220)의 대응하는 행으로부터 횡방향으로 변위되어 있는 행에 노즐들의 '드롭 트라이앵글(drop triangle)'(206) 부분을 갖는다. 이는, 하나의 프린트헤드 IC로부터의 인쇄의 가장자리가 인접한 프린트헤드 IC로부터의 인쇄와 인접하게 할 수 있다. 노즐들의 드롭 트라이앵글(206)를 변위시킴으로써, 인접한 노즐들 사이의 간격(매체 이송에 수직한 방향으로)은, 노즐들이 동일한 IC 상에 있든지 또는 서로 다른 IC 상의 접합점의 어느 측에 있든지에 관계없이 변하지 않게 된다. 이는 인접한 프린트헤드 IC(68)의 정확한 상대 위치결정을 필요로 하며, 이를 달성하기 위해 기준 마크(fiducial mark)(204)가 사용된다. 이러한 과정은 시간 낭비일 수 있지만 인쇄된 이미지에 아티팩트가 생기는 것을 피할 수 있다.

불행하게도, 프린트헤드 IC(68)의 단부에 있는 노즐들의 일부는 나머지 어레이(220)에 있는 대부분의 노즐에 대해 잉크가 부족할 수 있다. 예를 들면, 노즐(222)들에는, 2개의 잉크공급구멍으로부터 잉크가 공급될 수 있다. 잉크공급구멍(224)은 가장 가깝다. 그러나, 방해가 있고 특히 노즐들로부터 그 구멍(224)의 좌측까지 다량 수요가 있는 경우, 공급구멍(226)은 222에서 노즐들에 가장 가깝게 되므로, 잉크부족(ink starvation)에 의해 노즐 디플라이밍의 가능성은 적다.

대조적으로, 인접한 프린트헤드 IC(68) 사이의 접합점에 놓여지는 '추가적인' 잉크공급구멍(201)이 없다면, 프린트헤드 IC(68)의 단부에 있는 노즐(214)들은 단지 잉크공급구멍(216)과 유체 연통할 수 있다. 추가적인 잉크공급구멍(210)을 갖는다는 것은, 노즐들이 잉크부족의 위험에 처하는 잉크공급구멍과 너무 떨어져 있지 않음을 의미한다.

잉크공급구멍(208)(210)은 공통의 잉크공급통로(21)로부터 제공된다. 잉크공급통로(212)는, 공급구멍(208)이 그 좌측에만 노즐들을 갖고 공급구멍(210)이 그 우측에만 노즐들을 갖기 때문에 양쪽 구멍을 공급할 수 있는 용량을 갖는다. 그러므로, 공급통로(21)를 통한 전체 유동율은 1개의 구멍만을 공급하는 공급통로에 대략 동등하다.

도 25는 잉크 공급부의 다수의 채널(칼라) - 프린트헤드 IC(68)의 4개 채널과 5개 채널 사이의 차이(discrepancy)를 나타낸 것이다. 프린트헤드 IC(68) 후면의 세 번째와 네 번째 채널(218)은 동일한 잉크공급구멍(186)으로부터 공급된다. 이러한 공급구멍은 2개의 채널(218)을 가로지르기 위해 약간 확대되어 있다.

이러한 이유는, 프린트헤드 IC(68)가 다양한 프린터와 프린트헤드 형태에 사용하기 위해 제조되어 있기 때문이다. 이 프린터는 5개의 칼라 채널 - CMYK 및 IR(적외선) - 을 갖지만, 이러한 디자인과 다른 프린터는 단지 4개의 채널 프린터일 수 있고, 그 밖의 프린터는 단지 3개의 채널(CC, MM 및 Y)일 수 있다. 이 점에 비추어, 단일 칼라 채널은 프린트헤드 IC 채널들 중 2개에 공급될 수 있다. 프린트 엔진 제어기(print engine controller, PEC) 마이크로프로세서는 이를 프린트헤드 IC에 전송한 인쇄 데이터에 쉽게 조정할 수 있다. 더구나, IC의 2개의 노즐 행에 같은 칼라를 공급하면, 데드 노즐(dead nozzle) 보상을 위해 사용될 수 있는 노즐 중복(nozzle redundancy) 정도가 제공된다.

압력 펄스( PRESSURE PULSES )

잉크 압력의 급격한 급등은, 프린트헤드로 흐르는 잉크가 갑작스럽게 정지될 때 일어난다. 이는 인쇄작업이나 페이지의 끝에서 발생할 수 있다. 본 양수인의 고속 페이지폭 프린트헤드는 작동 중에 공급 잉크의 높은 유동율을 필요로 한다. 그러므로, 노즐들에 대한 잉크 라인 내의 대부분의 잉크는 비교적 많고 인식할 수 있는 비율로 이동한다.

인쇄작업을 단순히 인쇄된 페이지의 끝에서 갑작스럽게 종료하면, 비교적 신속히 흐르는 비교적 다량의 잉크가 즉지 중지되는 것을 필요로 한다. 그러나, 잉크 모멘텀(ink momentum)을 갑작스럽게 정지시키면 잉크 라인 내에 충격파가 초래된다. LCP 몰딩(64)(도 19 참조)은 특별히 단단하고 잉크 라인 내의 잉크 열(column of ink)이 정지됨에 따라 거의 유연성을 제공하지 못한다. 잉크 라인 내의 어떠한 준수(compliance)도 없이, 그 충격파는 라플라스 압력(노즐 챔버들 내에 잉크를 보유하기 위해 노즐 개구에서의 잉크의 표면장력에 의해 제공된 압력)을 넘어설 수 있고 프린트헤드 IC(68)의 정면으로 쇄도할 수 있다. 노즐들이 플러딩하면, 잉크가 분사될 수 없어 아티팩트가 인쇄시에 나타난다.

잉크의 공진 펄스(resonant pulse)는, 노즐 분사속도(nozzle firing rate)가 잉크 라인의 공진 주파수와 일치할 때 나타난다. 다시, 잉크 라인을 규정하는 강성 구조 때문에, 하나의 색상을 위한, 동시에 분사하기 위한 많은 노즐들은 잉크 라인 내에 정상파(定常波) 또는 공진 펄스를 일으킬 수 있다. 이는, 라플라스 압력이 초과되면 스파이크(spike) 후에 갑작스런 압력 강하로 인하여 노즐 플러딩(nozzle flooding) 또는 반대로 노즐 디프라임(nozzle deprime)을 초래할 수 있다.

이를 착수하기 위해, LCP 몰딩(64)은 잉크 라인으로부터 압력 스파이크를 제거하기 위해 펄스 댐퍼(pulse damper)를 합체한다. 이 댐퍼는 잉크에 의해 압축될 수 있는 가스의 밀폐 체적(enclosed volume)일 수 있다. 대안적으로, 댐퍼는 탄성적으로 구부려 압력 펄스를 흡수할 수 있는 잉크 라인의 컴플라이언트 섹션(compliant section)일 수 있다.

디자인 복잡성을 최소화하고 컴팩트 형태를 유지하기 위해, 본 발명은 압력 펄스를 감쇠하도록 압축성 부피의 가스를 사용한다. 가스 압축을 이용하여 압력 펄스를 감쇠하는 것은 소량의 가스로 달성될 수 있다. 이는 잉크 압력의 과도 스파이크(transient spike)로부터 어떠한 노즐 플러딩(nozzle flooding)도 방지하면서 컴팩트 디자인을 유지시킨다.

도 24 및 도 26에 도시한 바와 같이, 펄스 댐퍼는 잉크의 펄스에 의해 압축하기 위한 단일 체적의 가스가 아니다. 댐퍼라기 보다는 LCP 몰딩(64)의 길이를 따라 분배된 캐버티(cavity)(200)의 어레이이다. 페이지폭 프린트헤드와 같이 길다란 프린트헤드를 통해 이동하는 압력 펄스는 잉크 흐름 라인의 어느 지점에서도 감쇠될 수 있다. 그러나, 펄스는 댐퍼에서 나중에 소실되는지에 관계없이 프린트헤드 집적회로에서 노즐들을 통과함에 따라 노즐 플러딩을 야기시킬 것이다. 다수의 펄스 댐퍼를 노즐 어레이에 이어 바로 잉크공급도관에 합체함으로써, 어떠한 압력 스파이크도 해로운 플러딩을 야기시키지 않는 부위에서 감쇠된다.

도 26에서 알 수 있는 바와 같이, 에어 댐핑(air damping) 캐버티(200)는 LCP 채널 몰딩(176)의 LCP 주채널(main channel)(184) 내의 어떠한 압력 펄스도 캐버티(200) 내의 공기에 직접 작용을 하여 신속히 소실한다.

이하, 카트리지의 프라이밍을 도 27에 도시한 LCP 채널 몰딩(176)을 특별히 참조하여 설명한다. LCP 채널 몰딩(176)은 유체시스템(도 6 참조)의 펌프로부터 주채널 출구(232)에 적용된 흡입에 의해 잉크로 프라이밍된다. 주채널(184)은 잉크로 채워지고 나서 잉크공급통로(182)와 프린트헤드 IC(68)가 모세관 작용에 의해 자체 프라이밍된다.

주채널(184)은 비교적 길고 얇다. 더구나, 에어 캐버티(200)는 잉크 내의 압력 펄스를 감쇠시키려 할 경우 프라이밍되지 않은 채로 있어야 한다. 이는 모세관 작용에 의해 캐버티(200)를 쉽게 채울 수 있는 프라이밍 과정 동안 문제가 있을 수 있고 또는 주채널(184)은 포획된 공기 때문에 완전히 프라이밍되지 않을 수 있다. LCP 채널 몰딩(176)의 완전한 프라이밍을 보장하기 위해, 주채널(184)은 출구(232) 전의 하류단(downstrean end)에 둑(weir)(228)을 갖는다. LCP 몰딩(64)의 에어 캐버티가 프라이밍하지 않도록 하기 위해, 그 에어 캐버티는 잉크 매니스커스가 캐버티의 벽 위로 이동하면서 향하도록 형상화된 상류 가장자리를 갖는 개구를 구비한다.

이러한 카트리지의 형태에 대하여는 도 28(a), 도 28(b) 및 도 29(a)를 참조하여 설명한다. 이 도면들은 프라이밍 과정을 개략적으로 예시한 것이다. 도 28(a) 및 도 28(b)는 주채널에 둑이 없는 경우 발생할 수 있는 문제들을 나타낸 것인 반면, 도 29(a) 내지 도 29(c)는 둑(228)의 기능을 나타낸 것이다.

도 28(a) 및 도 28(b)는 LCP 채널 몰딩(176)의 주채널(184) 중 하나와 그 채널의 루프(roof)에 있는 에어 캐버티(200)의 라인을 통한 개략적인 단면도이다. 잉크(238)는 입구(230)를 통해 인출되어 주채널(184)의 바닥을 따라 흐른다. 중요하게 주목할 점은, 진행하는 메니스커스가 채널(184)의 바닥과 가파른 접촉각을 갖는다는 것이다. 이는 잉크 흐름(238)의 선단부분(leading portion)에 약간 둥근 형상(bulbous shape)을 제공한다. 잉크가 채널(184)의 단부에 도달할 때, 잉크 레벨은 상승하며 둥근 정면은 나머지 잉크 흐름 이전에 채널의 상부에 접촉한다. 도 28(b)에 도시한 바와 같이, 채널(184)은 완전히 프라이밍되지 않고 공기가 바로 포획된다. 이러한 에어 포켓(air pocket)은 남아 있어 프린트헤드의 작동과 간섭한다. 잉크 감쇠 특성이 변경되어 공기는 잉크 방해물이 될 수 있다.

도 29(a) 내지 도 29(c)에서, 채널(184)은 하류단에 둑(228)을 갖는다. 도 29(a)에 도시한 바와 같이, 잉크 흐름(238)은 둑(228) 뒤에 고여지고 채널의 상부를 향해 상승한다. 둑(228)은 매니스커스 고정 지점(anchor point)으로서 작용하는 상부에 뾰족한 가장자리(sharp edge)를 갖는다. 진행하는 메니스커스는, 잉크 레벨이 상부 모서리 위에 있자마자 잉크가 둑(228) 위로 단순히 흐르지 않도록 앵커(240)에 고정된다.

도 29(b)에 도시한 바와 같이, 부푼 메니스커스(bulging meniscus)는, 잉크가 상부까지 채널(184)에 채워졌을 때까지 잉크 상승을 일으킨다. 캐버티(200)를 별개의 에어 포켓으로 잉크 씰링함으로써, 둑(228)에서의 부푼 메니스커스는 뾰족한 상부 가장자리(240)로부터 파괴되어 잉크 출구(232)와 채널(184)의 단부를 메운다(도 29(c) 참조). 뾰족한 가장자리(240)는, 잉크가 채널(184)의 상부까지 채워질 때까지 잉크 메니스커스가 부풀지만, 잉크가 너무 부풀지 않게 해서 단부 에어 캐버티(242)의 일부에 접촉하도록 정확히 위치된다. 메니스커스가 단부 에어 캐버티(242)의 내부에 닿아 고정되면, 그 메니스커스는 잉크로 프라이밍될 수도 있다. 따라서, 둑의 높이와 캐버티 아래의 그 위치는 면밀하게 제어된다. 둑(228)의 만곡된 하류 표면은, 잉크 메니스커스가 캐버티(242)에 대한 갭(gap)을 메울 수 있게 하는 또 다른 고정 지점이 없도록 하는 것을 보장한다.

캐버티(200)를 프라이밍되지 않게 하기 위해 LCP가 사용하는 다른 메카니즘은 캐버티 개구의 상류 및 하류 가장자리의 형상이다. 도 28(a), 도 28(b) 및 도 29(a) 내지 도 29(c)에 도시한 바와 같이, 모든 상류 가장자리는 만곡된 전이면(transition face)(234)을 갖는 반면, 하류 가장자리(236)는 뾰족하다. 채널(184)의 루프를 따라 전진하는 잉크 메니스커스는 뾰족한 상류 가장자리에 고정하고 이어서 모세관 작용에 의해 캐버티 내에 안쪽으로 이동할 수 있다. 전이면, 특히 상류 가장자리에서의 만곡된 전이면(234)은 뾰족한 가장자리가 제공되는 강력한 고정 지점을 제거한다.

유사하게, 본 출원인의 연구에 의해 부주의로 일부 잉크가 캐버티(200)에채워진 경우 뾰족한 하류 가장자리(236)가 디프라이밍을 촉진할 것임을 알아냈다. 프린터가 부딪히거나 충격을 받거나 기울어진 경우, 또는 유체시스템이 어떠한 이유로 인해 흐름을 반대로 해야 하는 경우, 캐버티(200)는 완전히 또는 부분적으로 프라이밍될 수 있다. 잉크가 그 정상 방향으로 다시 흐를 때, 뾰족한 하류 가장자리(236)는 자연적인 고정 지점(즉, 뾰족한 모퉁이)으로 메니스커스를 역으로 인출하는데 도움을 준다. 이와 같이, LCP 채널 몰딩(176)을 통한 잉크 메니스커스 의 이동 관리는 카트리지를 정확히 프라이밍하기 위한 메카니즘이다.

본 발명은 본 명세서에서 실시예에 의해서만 설명하였다. 해당 분야의 숙련자라면, 광범위한 발명의 개념의 정신과 범위로부터 벗어나지 않는 수 많은 변경과 수정을 인식할 것이다. 따라서, 첨부하는 도면들에 기재되어 나타난 실시형태들은 오로지 예시한 것이고 발명에 한정되지 않는 것으로 고려되어야 한다.

Claims (20)

1. 천공된 폴리머 필름(apertured polymeric film)의 제조방법으로서,
   (a) 폴리머 필름을, 하나 이상의 제1 레이저투과구역(laser transmission zone)이 형성되어 있는 제1 마스크(mask)로 마스킹하는 단계;
   (b) 상기 제1 마스크를 사용하여 상기 폴리머 필름을 통해 하나 이상의 제1 개구(aperture)를 레이저 삭마(laser-ablation)하는 단계;
   (c) 상기 필름을, 하나 이상의 제2 레이저투과구역이 형성되어 있는 제2 마스크로 마스킹하는 단계로서, 각 제2 구역이 대응하는 제1 개구와 정렬됨과 함께 상기 대응하는 제1 개구보다 큰 둘레치수(perimeter dimension)를 갖도록 하는 단계;
   (d) 상기 제2 마스크를 사용하여 상기 폴리머 필름을 레이저 삭마함으로써 상기 하나 이상의 제1 개구를 리밍(reaming)하는 단계로서, 상기 리밍된 제1 개구가 상기 필름에 하나 이상의 제2 개구를 형성하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 천공된 폴리머 필름은 잉크 매니폴드(ink manifold)에 하나 이상의 프린트헤드 집적회로를 부착하기 위한 접착성 폴리머 필름이고, 상기 하나 이상의 제2 개구는 하나 이상의 잉크공급구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 접착성 폴리머 필름은 접착층들 사이에 개재된 중앙 폴리머 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 중앙 폴리머 필름은 폴리이미드 필름이고 상기 접착층은 에폭시층인 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 필름은 필름 패키지(film package) 내에 설치되며, 상기 필름 패키지는 상기 접착성 폴리머 필름과 한 쌍의 제거가능한 보호 라이너(protective liner)를 포함하고, 각 라이너는 각 접착층을 보호하는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 레이저 삭마 단계는 상기 보호 라이너들 중 하나에서 종결되는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 레이저 삭마 단계는 상기 중앙 폴리머 필름, 상기 접착층들 및 상기 보호 라이너들 중 하나를 통해 드릴링(drilling)되는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
8. 제5항에 있어서,
   (d) 상기 보호 라이너들 중 적어도 하나를 교체 라이너로 교체하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
9. 제1항에 있어서,
   각 제1 개구는 대응하는 제2 개구의 미리 정해진 둘레치수보다 약 5∼30 미크론 작은 둘레치수를 갖는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
10. 제1항에 있어서,
    각 제1 개구는 대응하는 제2 개구의 미리 정해진 둘레치수보다 약 10 미크론 작은 둘레치수를 갖는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
11. 제1항에 있어서,
    각 제2 개구는 약 50 미크론까지의 미리 정해진 길이치수와 약 500 미크론까지의 미리 정해진 폭치수를 갖는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구는 탄소 퇴적물(carbonaceous deposit)과 정렬되고 상기 제2 개구는 실질적으로 상기 탄소 검댕 퇴적물(carbonaceous soot deposit)이 없는 것을 특징으로 하는 천공된 폴리머 필름의 제조방법.
13. 잉크공급매니폴드에 하나 이상의 프린트헤드 집적회로를 부착하기 위한 필름으로서, 상기 필름이 제2항에 따른 방법에 의해 얻어지거나 얻어질 수 있는 필름.
14. 하나 이상의 프린트헤드 집적회로를 잉크공급매니폴드 위에 부착하기 위한 방법으로서,
    (i) 복수의 잉크공급구멍이 형성되어 있는 접착필름을 제공하는 단계,
    (ii) 상기 필름을 상기 잉크공급매니폴드에 본딩(bonding)하는 단계,
    (iii) 상기 하나 이상의 프린트헤드 집적회로를 상기 필름에 본딩하는 단계를 포함하고,
    상기 단계 (i)에서 상기 필름이,
    (a) 접착성 보호필름을 제공하는 단계,
    (b) 복수의 제1 레이저 투과구역이 형성되어 있는 제1 마스크로 상기 필름을 마스킹하는 단계,
    (c) 제1 마스크를 사용하여 상기 폴리머 필름을 통해 복수의 제1 구멍을 레이저 삭마하는 단계,
    (d) 상기 필름을, 복수의 제2 레이저투과구역이 형성되어 있는 제2 마스크로 마스킹하는 단계로서, 각 제2 구역이 대응하는 제1 구멍과 정렬됨과 함께 상기 대응하는 제1 구멍보다 큰 둘레치수를 갖도록 하는 단계;
    (e) 상기 제2 마스크를 사용하여 상기 폴리머 필름을 레이저 삭마함으로써 상기 제1 구멍을 리밍하는 단계로서, 리밍된 각 제1 구멍이 상기 필름을 통해 잉크공급구멍을 형성하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크공급매니폴드에의 하나 이상의 프린트헤드 집적회로 부착방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 잉크공급매니폴드는 LCP 몰딩(molding)인 것을 특징으로 하는 잉크공급매니폴드에의 하나 이상의 프린트헤드 집적회로 부착방법.
16. 제14항에 있어서,
    복수의 상기 프린트헤드 집적회로는 끝 위에 끝을 맞대어 페이지폭 프린트헤드를 제공하도록 상기 잉크공급매니폴드에 부착되는 것을 특징으로 하는 잉크공급매니폴드에의 하나 이상의 프린트헤드 집적회로 부착방법.
17. 제14항에 있어서,
    상기 잉크공급구멍은 상기 하나 이상의 프린트헤드 집적회로의 후면측에 형성된 잉크공급채널들에 잉크를 공급하도록 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크공급매니폴드에의 하나 이상의 프린트헤드 집적회로 부착방법.
18. 제14항에 있어서,
    상기 본딩단계는 열경화 및/또는 열압축에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 잉크공급매니폴드에의 하나 이상의 프린트헤드 집적회로 부착방법.
19. 제14항에 있어서,
    상기 잉크공급구멍은 실질적으로 탄소 검댕 퇴적물이 없는 것을 특징으로 하는 잉크공급매니폴드에의 하나 이상의 프린트헤드 집적회로 부착방법.
20. 복수의 잉크공급구멍이 형성되어 있는 접착필름과 접착되며 잉크공급매니폴드에 부착되는 적어도 하나의 프린트헤드 집적회로를 포함하는 프린트헤드 조립체로서, 상기 프린트헤드 조립체가 제14항에 따른 방법에 의해 얻어지거나 얻어질 수 있는 프린트헤드 조립체.

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