JP2022163718A - 搬送プリンタのための基材支持システム - Google Patents
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Abstract
【課題】効率が向上し、ベルトへの損傷が防止され、印刷品質も向上する基材支持ユニットを提供する。【解決手段】搬送プリンタ用の基材支持システムが提供され、負圧源と流体連通するために配置された複数の真空開口108を含む、支持ユニット100を備える。支持ユニット100はまた、正圧源と流体連通するために配置された少なくとも1つのエアベアリング114を含む。エアベアリング114は、多孔質媒体116を含む。基材支持システムはまた、その上に印刷される基材を支持するための支持ユニット100上に配置された搬送ベルトを含む。搬送ベルトは、複数のベルト開口を含む。真空開口108は、搬送ベルト上に基材を保持するためのベルト開口を通して、負圧を伝えるように配置される。少なくとも1つのエアベアリング114は、搬送ベルトを支持するために正圧を伝えるように配置される。【選択図】図2
Description
本開示は、搬送プリンタのための基材支持システムに関する。本開示はまた、基材支持システムを使用するための方法に関する。
基材支持ユニットは、基材が上に載る搬送ベルトを支持するため、搬送プリンタに典型的には使用される。搬送ベルトは支持ユニットの支持面上を移動し、印刷のためにプリントヘッドのアレイに基材を送る。搬送ベルトが支持面上を移動するにつれ摩擦が発生し、特に高速搬送時には熱が生じる。この高熱により搬送ベルトが摩耗する可能性があり、印刷品質に悪影響を与えかねない。
真空開口は、搬送プリンタ用のものを含め、プリンタ台上の一定の位置に基材を維持するために典型的には使用される。搬送ベルトは、搬送ベルト上にて基材を下方に引くために支持ユニットの真空開口が負圧を加えることができるように、典型的には穴が開けられている。こうすることで、基材は所定の位置に固定された状態を維持しやすくなり、印刷品質を向上させる。ただし、基材を下方に引くための真空の使用は、つかみ力を生成することにより搬送ベルトにも本質的に作用するため、ベルトが支持ユニット上を移動することを困難にする。このことは、搬送ベルトと支持ユニットとの間の摩擦に関する問題を更に悪化させる。この摩擦力は、基材がベルトの真空部分に接触したり接触しなくなったりするにつれて変化するものであり、ベルトの軌道を変える傾向がある。これは位置合わせに関する問題を引き起こし、結果として印刷品質に悪影響を及ぼす。
本開示は、上記問題のうち1つ以上に対処しようと試みるものである。
本開示の第1の態様によれば、搬送プリンタのための基材支持システムが提供される。これは、負圧源と流体連通させるために配置された複数の真空開口、正圧源と流体連通させるために配置され、多孔質媒体を含む少なくとも1つのエアベアリング、その上に印刷される基材を支持するための支持ユニット上に配置され、複数のベルト開口を含む搬送ベルト、を備える支持ユニット、を備え、真空開口は搬送ベルト上に基材を保持するためのベルト開口を通して負圧を伝えるように配置され、少なくとも1つのエアベアリングは、搬送ベルトを支持するために正圧を伝えるように配置される。
本明細書で使用される場合、搬送プリンタは好ましくは、例えば搬送ベルトに沿って、プリントヘッドのアレイを通過させて基材を移動させることで、印刷動作のために搬送ベルトを使用するプリンタである。任意選択的には、搬送プリンタはインクジェットプリンタを含む。
したがって、基材支持システムは、少なくとも1つのエアベアリング上に搬送ベルトを搭載することで搬送ベルトを支持ユニット上に支持する。少なくとも1つのエアベアリングからの正圧は、支持ユニットの上面から遠くにエアベアリングを離す。こうすることで、搬送ベルトの底面と支持ユニットの上面との間の接触を防止する。結果として、搬送ベルトが支持ユニット上を移動するにつれ、摩擦は低減する。こうすることで熱は除去され、張り付きもまた防止される。また、搬送ベルトが円滑に動くことが可能となる。結果として、こうすることにより効率が向上し、ベルトへの損傷が防止され、印刷品質も向上する。
真空開口は、ベルト開口を通して負圧を加えることで、搬送ベルト上に基材を保持するように作用する。こうすることで、正しい場所に基材は固定され続け、位置合わせを向上させ、結果として印刷品質を向上させる。
少なくとも1つのエアベアリングが多孔質媒体を含むため、少なくとも1つのベアリングを、多孔質媒体エアベアリングと称してもよい。多孔質媒体は、エアベアリングの構成要素が空気に対して多孔性であることを意味する。多孔質媒体を通して空気が加えられると、空気は多孔質媒体を通り抜けることができる。これにより、空気をエアベアリングの下部から供給して多孔質媒体に通過させ、エアベアリングの上面の上方に、空気クッション又は空気膜を形成する。次に、搬送ベルトはエアベアリング上方に配置された空気クッション上に載せることができる。いくつかの例では、多孔質媒体の多孔度は密度で測定すると10%~20%である。空気消費量がはるかに少ないため、多孔質媒体エアベアリングは開口エアベアリングに比べて有利である。開口エアベアリングは、大量の空気消費を要するため、その安定性ははるかに低いものである。対照的に、多孔質媒体エアベアリングを利用することで、必要となる空気流を減少させ、コストを削減しつつも効率及び安定性が向上する。
好ましくは、多孔質媒体は炭素を含む。炭素は、安定性を提供しながらも所望の多孔度を提供することができるため、特に有利であることが見出されている。炭素は耐久性がありつつ相対的に軟らかく、その結果、位置ずれの発生時にベルトに損傷を与えるのを防止するためにわずかにすり減る可能性がある。炭素はまた、機械加工及び製造が容易である。他の例では、多孔質媒体は多孔性金属若しくはプラスチック、又は中密度繊維板(medium-density fibreboard、MDF)を含む。ただし、他の材料は多くの場合多孔度が高く、効率を減少させるような高い空気消費量を有する高流量をもたらす。この高流量がベルトを上向きに過剰に押し上げ、ベルトの急速な摩耗及び摩擦損傷を引き起こすことから、炭素が有利である。炭素はまた、プラスチックが多くの場合溶融して穴を封止する一方で炭素はこれがないという利点を有する。
任意選択的には、多孔質媒体は炭素を含む混合物を含む。例えば、多孔質媒体は非晶質炭素とグラファイトとの混合物を含んでもよい。これは一般に、炭素-グラファイト又はグラファイトと称し得る。いくつかの例では、多孔質媒体は焼結炭素を含んでもよい。炭素のグレードは、MCCA、Y460B、Y552、Y459若しくはY464B(それぞれ、Olmec Advanced Materialsから市販されている)、又はEG-75、EDM-1、又はEDM-200(それぞれ、POCO Materialsから市販されている)といったリストから1つ以上が選択されてもよい。
好ましくは、少なくとも1つのエアベアリングは、1μm~20μmの厚さを有する空気の膜上に、搬送ベルトを支持するように構成されている。これは、搬送ベルトの底面がエアベアリングの上面の上方に1μm~20μmの位置で支持されていることを意味する。より好ましくは、膜の厚さは3μm~12μmであり、更により好ましくは5μm~10μmである。こうすることで、エアベアリングと搬送ベルトとの間の接触防止を確実なものとする。接触を防止するため、膜の厚さは表面粗さよりも大きい状態を維持することが望ましい。空気消費量は膜の厚さと共に急激に増加するため、膜を薄く保つことが望ましい。上限により、支持するため多量の空気流を必要とする、エアベアリングと搬送ベルトとの間の大きな隙間が無効となる。これは効率を向上させ、空気消費量を減少させる。
好ましくは、負圧源は、真空開口に-100mbarg~-250mbargの負圧を加えるように構成されている。それゆえに、いくつかの例では、基材支持システムは負圧源を備える。本明細書で使用される場合、用語「mbarg」は好ましくは、大気圧(約101kPa)に対するmbar単位の圧力を指す。加えられている負圧は、所定の位置に、例えば様々な厚さ及び多孔度の紙又は厚紙などの様々な基材を保持するように作用させるのに十分であり得る。いくつかの例では、1m2あたり少なくとも2000個の真空開口が存在していてもよい。いくつかの例では、各真空開口は2つのベルト開口を提供することができるが、他の例では各真空開口は各ベルト開口に対応する。
好ましくは、正圧源は0.4MPa~0.6MPaの正圧を少なくとも1つのエアベアリングに加えるように構成される。それゆえに、いくつかの例では、基材支持システムは正圧源を備える。加えられている正圧は、少なくとも1つのエアベアリングから離して搬送ベルトを配置させるため、空気の膜上で搬送ベルトを支持するのに十分であり得る。いくつかの例では、26mmの直径を有する各エアベアリングは、0.4MPa~0.6MPaの正圧を伴い、80~125Nの負荷を支持することができる。1m2あたり250個のエアベアリングのアレイを使用するということは、いくつかの例では、支持されている総負荷が8.7~23kNであり得ることを意味する。この場合、支持されている最小負荷は、0.4MPaの供給圧力がベアリングの50%に接続された時であり、支持されている最大負荷は、0.4MPaの供給圧力がベアリングの85%に接続された時である。
好ましくは、正圧の流量に対する負圧の流量の比は、500:1よりも大きい。
好ましくは、少なくとも1つのエアベアリングは弾性部材上に支持される。例えば、弾性部材はOリングの形態をとってもよい。弾性部材は弾性材料から作製される。弾性部材は変形可能材料から作製されてもよい。いくつかの例では、弾性部材はゴムから作製されてもよい。弾性部材は、エアベアリングが自身で整列できるようにエアベアリングの負荷の下で変形可能であり、こうすることで位置合わせが向上する。
好ましくは、少なくとも1つのエアベアリングは、支持ユニットの上面の上方に配置される上面を有する。換言すると、エアベアリングは、支持ユニットの上面の上方に突出している。搬送ベルトがエアベアリング上で支持されるため、これは支持ユニットの上面と搬送ベルトの底面との間に空間を提供する。真空開口は、この空間で負圧が加えられるように、この空間と流体連通することができる。
好ましくは、少なくとも1つのエアベアリングは、100μm~200μmだけ支持ユニットの上面の上方に突出するように配置される。こうすることで、小さな隙間を防止することが確実となる。例えば、エアベアリングが支持ユニットの上面と同じ高さにある場合、搬送ベルトの底面と支持ユニットの上面との隙間は空気膜の高さに過ぎず、典型的にはこれはおよそ1μm~10μmであり得る。少なくとも1つのエアベアリングは上面を横切って(例えば、エアベアリングのアレイ内で)連続していなくてもよいため、支持力はエアベアリング間ではより低くなり、したがってベルトがエアベアリング間で弛む可能性がある。上面から突出しているエアベアリングを前述のやり方で提供することにより、ベルトが弛んだ場合であっても搬送ベルトは上面に接触しないことが確実となる。追加的には、基材上に所望の効果を提供するためにはより強固な真空力が必要とり、この結果より大きな空間が必要となることから、大きな隙間を防ぐことは有益である。
好ましくは、少なくとも1つのエアベアリングの上面は円形である。他の例では、上面は正方形又は長方形などの異なる形状を有する。例えば、エアベアリングは真空開口間に嵌合するように成形されてもよい。
好ましくは、少なくとも1つのエアベアリングの上面はスリットを含む。スリットは、負圧状態で支持ユニットの上面と搬送ベルトの底面との間の空間に接続部を提供するために設けられる。これはスリット中の空気の流量を減少させる。搬送ベルトが支持ユニット上を通る際、スリットはベルト開口に一致し得るため、スリットによって、この領域に加えられる正圧は強いものではなくなることが確実となる。それ以外の場合には、スリットはベルト開口を通して基材に上向きの力を提供し、保持力を低減させることが確実となる。それゆえに、基材上の保持力は向上する。このスリットは、エアベアリングの中心を通って(すなわち、エアベアリングの幅を横切って)配置されてもよい。一例では、スリットはエアベアリングが円形である場合、エアベアリングの直径を横切って延在する。例えば、スリットの幅は2mmであってもよい。いくつかの例では、スリットは略長方形の形状を有する。スリットの深さは0.5mmであってもよい。スリットの深さは、空気膜の厚さ(これは例えばおよそ3~10μmであってもよい)よりも大幅に深いものであることが望ましい。実質的には、スリットは、エアベアリングをスリットの両側で2つの有効なエアベアリングに分けるため、スリットによりエアベアリングの数を減少させることが可能となる。こうすることで、真空開口の列の間により小さな大量のエアベアリングを設ける必要が避けられる。
好ましくは、少なくとも1つのエアベアリングは、アレイ中に配置された複数のエアベアリングを含む。これにより、エアベアリングは、支持ユニットの上面に真空開口を点在させ得る。別々のエアベアリングを複数設けることにより、搬送ベルトは複数の場所で支持されることができる。こうすることで支持力の均一性が向上し、ベルトの弛みを低減させることができる。いくつかの例では、エアベアリングはオフセットパターンで配置される。換言すると、エアベアリングは上面の上で互い違いの状態である。こうすることで、ベルト軸に沿って連続したストリップ状にエアベアリングが配置されるのを防ぐ。これにより、エアベアリング上で搬送ベルトが複雑な曲線へと強制的に変形することが可能となり、単純な曲線が許容される場合よりもはるかにベルトを堅くする。対照的に、エアベアリングが非オフセットパターン(例えば、連続したストリップ状)で配置される場合、ベルトは更に変形しやすくなる可能性があり、オフセットパターンで配置される時ほど堅くなくなり、印刷精度が低下する。いくつかの例では、エアベアリングは、ベルト軸(搬送ベルトの移動方向)からオフセットされた方向に延在している列に配置されてもよい。例えばエアベアリングは、ベルト軸と角度をなす方向に延在している列に配置されてもよい。例えば、エアベアリングは斜め方向の列に延在するように配置されてもよい。
好ましくは、複数のエアベアリングのそれぞれは、250mm2~750mm2の支持ユニットの上面の面積を覆っている。より好ましくは、面積は450mm2~550mm2である。この面積は、真空開口間にエアベアリングを嵌合しつつ、搬送ベルトを支持するための最適な表面積を提供する。一例では、エアベアリングは円形であり、20mm~30mm、好ましくはおよそ26mmの直径を有する。これはおよそ530mm2の面積を提供する。スリットが設けられる場合の例では、正圧がこの領域では効果的に作用しないため、有効表面積はスリットの面積だけ減少する。幅が2mmである直径にわたるスリットについては、有効面積はおよそ480mm2である。
好ましくは、複数のエアベアリングは、支持ユニットの上面面積1m2あたり少なくとも200個のエアベアリングを含む。一例では、1m2あたり225個のエアベアリングが存在する。こうすることで、搬送ベルト上に均一な支持力を提供し、エアベアリング間のベルトの弛みを防ぐ。
好ましくは、複数のエアベアリングは支持ユニットの上面面積の5%~20%を覆っている。より好ましくは、総面積は10%~15%であり、更により好ましくはおよそ12%である。こうすることで、エアベアリングの数は最小でありながら所望の支持力が提供される。
好ましくは、支持ユニットは、少なくとも1つのエアベアリングを形成する多孔質媒体を含む、少なくとも1つのタイルを含む。これにより、少なくとも1つのエアベアリングは、少なくとも1つのタイルの形態である。換言すると、アレイ中、個々に別々のエアベアリングは存在しない。代わりにタイルそれ自体がエアベアリングを提供する。タイルは、全体としてタイルの表面が有効な1つのエアベアリングを提供するために多孔質媒体を含む。こうすることで、個々のエアベアリングとなることが避けられ、システムが安価で容易に製造されることができることから、都合がよい解決策が提供される。多孔質媒体の表面積はまた、個々のエアベアリングを設けるよりもはるかに大きいが、これは搬送ベルトを支持するためにより高い力を発生し得ることを意味している。タイルはまた、タイルに穴を設けることにより真空開口を提供することができる。次にタイルの上面は、支持ユニットの上面として作用することができる。これにより、より高い性能とより低いコストがもたらされる。上面は多孔質媒体のタイルにより画定されるため、こうすることでエアベアリングと上面との間に精密公差を設ける必要性がなくなる。こうすることで、支持が均一となることから薄い鋼製ベルト又はプラスチック製ベルトの使用が可能となり、また、等速性といった問題又は初期の伸縮若しくは摩耗が存在しないことに起因する摩擦の低減が可能となる。結果、大幅なコスト低下がもたらされる。
好ましくは、エアベアリングは、支持ユニットの上面面積の少なくとも50%に広がっている。タイル面積には多孔質媒体が含まれることから、この面積は個々のエアベアリングを設けるよりも大幅に大きくなり得る。これはベルト上の支持力の均一性を向上させる。
好ましくは、複数の真空開口はそれぞれ、支持ユニットの上面にスロットを、このスロットの底部に真空供給孔を含む。この真空供給孔は負圧源に接続される。スロットは、上面の上を移動するベルト開口に負圧を伝える。スロットは、真空供給孔を、エアベアリングにより画定された搬送ベルトと上面との間の空間に接続する。いくつかの例では、スロットはベルト開口と相補的なサイズ及び形状を有することができる。ただし場合によっては、ベルトの横方向移動に適応するためにわずかにこの幅を広くすることができる。スロットは多孔質材料というよりも開口部であるため、加えられる真空力はより大きなものになり得る。換言すると、真空は多孔質材料を通してというよりもスロットを通して直接加えられる可能性があるため、真空力はより強くなり得る。こうすることで、所与の圧力に対する保持力の強さを高めることが可能となる。又は必要とされる負圧の大きさを低減することにより、効率、複雑さ及びコストを向上させることが可能となる。代わりに、真空が多孔質材料を通ることでこれは消費され、保持力の低下をもたらすことになる。したがって、開口スロットの体積はより良好な真空状態を可能とするように作用する。正圧向けの多孔質媒体のエアベアリングと負圧向け開口部とを組み合わせることで、正圧と負圧の供給を最適化する。
好ましくは、真空開口のスロットは搬送ベルトの移動方向と平行な方向に延在する。
好ましくは、スロットの幅は2~15mmである。より好ましくは、スロットの幅は3mm~10mmであり、更により好ましくはおよそ5mmである。
好ましくは、搬送ベルトの移動方向に垂直な方向における真空開口の隣接するスロット間のピッチは、5mm~20mmである。より好ましくは、ピッチは10mm~20mmであり、更により好ましくは13mm~15mmである。
好ましくは、搬送ベルトの移動方向に垂直な方向における真空開口の隣接するスロット間の全径部は、2mm~15mmである。より好ましくは、全径部はおよそ8mmである。
好ましくは、基材支持システムは、複数の真空開口を開閉するのに操作可能である複数のバルブを更に含む。例えば、バルブは、基材が真空開口を覆っているかどうかに基づき、圧力差により真空開口を開閉するためにばねを使用するボールバルブであってもよい。これにより、真空開口を自己封止することができ、真空保持力の効率を向上させることができる。
好ましくは、基材支持システムはシートを更に含み、シートは、シートに形成された複数のバルブを含む。このシートは弾性材料から作製され、各バルブは基材支持ユニットにおいてそれぞれの真空開口を封止するためのバルブヘッド、及びバルブを開閉するために、真空開口に向かって及び真空開口から離れるようなバルブヘッドの移動を可能とするバルブのレバーアームを含む。
これにより、エアベアリングと共に使用するためのバルブのシートを提供することができる。真空開口とエアベアリングとの組合せは、真空開口を操作するためのバルブの便利なシートを用いて補うことができる。これにより、バルブは、真空開口を閉じるために移動するように操作することができる。これは、基材が圧力差を引き起こすことで真空開口を覆い、空気抗力が真空開口に向かってバルブヘッドを下方に引く場合に自動的に行うことができる。バルブのレバーアームにより、シートの弾性により屈曲することで、バルブヘッドを移動させることができる。
こうすることで、プリンタの基材支持ユニットにおける真空開口のアレイを開閉するために、複数のバルブを使用することが可能となる。例えば、プリンタはインクジェットプリンタであってもよい。プリンタはフラットベッドタイププリンタであってもよい。他の例では、プリンタは印刷動作において、プリントヘッドを通り過ぎる基材を移動させるために搬送ベルトを使用する、搬送プリンタであってもよい。例えば、基材は紙又は厚紙を含んでもよい。シートは、効果のないマスキングの必要性を避ける、単純かつ安価な解決策を提供する。搬送プリンタについてはマスキングができないため、複雑なボールバルブの必要性がなくなる。シートは、例えば切断によってシートからバルブを形成することにより、簡単に迅速に製造され得る。こうすることで、迅速な製造及び試作が可能となり、容易かつ短時間での交換が可能となり、プリンタのダウンタイムを削減する。
好ましくは、弾性材料はプラスチックを含む。
好ましくは、プラスチックはBoPETを含む。他の例では、弾性材料は例えばKapton(RTM)などのポリイミド、スチレン、ポリ塩化ビニル(PVC)、又はポリカーボナートを含む。
好ましくは、シートの厚さは0.1mm~0.5mmである。より好ましくは、シートの厚さは0.2mm~0.4mmである。一例では、シートの厚さは0.225mmである。最も好ましい例では、シートの厚さは0.35mmである。およそ0.5mm未満、好ましくはおよそ0.35mmの厚さを設けることにより、バルブヘッドはバルブを開放する時間が短くなるよう十分軽量となり、効率を向上させる。
好ましくは、バルブのレバーアームの厚さはシートの残り部分の厚さと同じである。換言すると、シートの厚さは均一である。バルブヘッド及びバルブのレバーアームは同じ厚さを有し得る。こうすることで、任意の領域にてシートの厚さを薄くする必要性がなくなるため、製造をより容易なものにすることができる。
好ましくは、複数のバルブは、シートにおける複数の切抜き部により画定される。切抜き部分は、バルブのレバーアーム及びバルブヘッドを形成する材料を残している。切抜き部はシートに隙間を形成するが、これはまた、バルブを通る空気流を許容する。
好ましくは、バルブヘッドはバルブのレバーアームによりシートに接続される。例えば、バルブヘッドはバルブのレバーアームによってのみシートに接続されてもよい。それ以外の場合には、バルブヘッドはシートに存在しない。これにより、バルブヘッドは真空開口間で移動することが可能になる。
いくつかの例では、バルブが開放状態の時には、バルブヘッドは例えばシートの残り部分と一直線上にあるなど、シートの平面内に配置される。換言すると、バルブヘッドは好ましくは、開放構成では異なる平面へと予め屈曲されてはいない。バルブヘッドが別の位置へと予め屈曲する必要がないため、このことは製造の容易さを向上させる。代わりに、平らなシートは簡単に提供され得る。また、バルブヘッドは例えばシートの一部を切り出すことにより簡単に設けられ得る。
好ましくは、バルブのレバーアームは、シートの平面外にバルブヘッドを移動させることができるように構成されている。こうすることで、バルブを閉じるために真空開口に向かってバルブヘッドを移動させることが可能となる。この状態を達成するために、バルブヘッドが真空開口に向かって下方に引かれる際にバルブのレバーアームを屈曲させることができるよう、バルブのレバーアームは屈曲可能である。シートが弾性であるため、バルブのレバーアームは、バルブを閉じる力が取り除かれた場合にはシートの平面へとバルブヘッドを戻すように構成され得る。換言すると、バルブのレバーアームの屈曲に起因する張力はバルブヘッドを引っ張り、これをシートの平面内の平衡位置へと戻す。こうすることでバルブを開放する。したがって、バルブは自動で初期状態に戻ってもよい。これは、別個の開放機構を必要とすることが簡便ではなく、かつ真空を遮断する必要がない場合には、搬送プリンタにとって特に好ましい。
好ましくは、バルブのレバーアームは、バルブヘッドをシートの平面外に配置する場合には、バルブヘッドをシートの平面と平行な状態とするように構成されている。これは、特定の形状のバルブのレバーアームにより達成される。例えばこれは、バルブヘッドの側面を曲がって湾曲しているバルブのレバーアームを使用することで提供され得る。他の例では、これは直線形であり、バルブヘッドの幅よりも大きな長さを有するバルブのレバーアームにより提供され得る。
いくつかの例では、バルブヘッドは、バルブが閉じられる場合、シートの平面と平行に配置されてもよい。換言すると、バルブヘッドはバルブを閉じるために真空開口を覆う場合、シートの平面と平行に配置されてもよい。いくつかの例では、バルブヘッドは、バルブが閉じられる場合に基材支持ユニットの上面により画定された平面と平行に配置されてもよい。シートの平面は、基材支持ユニットの上面により画定された平面と平行であってもよい。したがって、バルブヘッドはシートの平面と平行に配置されてもよく、基材支持ユニットの上面に平行に配置されてもよい。こうすることで、バルブヘッドは真空開口に対して平らに置かれることが可能となり、封止を向上させることができる。バルブヘッドは、例えばバルブヘッドがバルブを閉じる場合、真空開口の平面と平行に配置されてもよい。換言すると、バルブヘッドは、バルブを閉じるために基材支持ユニット上で平らに(例えば水平に)置かれてもよい。これは、基材支持ユニットがある角度で存在する場合にバルブヘッドもある角度に置かれるのとは対照的である。例えば、基材支持ユニットは、真空開口が配置されている凹部(例えば、基材支持ユニットに切り込まれている)を含んでもよく、バルブヘッドは、バルブを閉じるため、空開口を封止する凹部の底部と接触するように配置されてもよい。場合によっては、凹部の底部は基材支持ユニットの上面と平行(例えば、水平)であってもよい。
好ましくは、バルブのレバーアームは、バルブヘッドの幅以上の長さを有する。これにより、バルブヘッドが真空開口に対して平らに置かれることができるように、シートの平面と概ね平行にバルブヘッドを移動させることが可能となる。バルブのレバーアームはバルブヘッドの幅よりも大きい長さを有してもよい。これは、好ましくは少なくとも2倍の長さであり、より好ましくは少なくとも3倍の長さであり、更により好ましくは少なくとも4倍の長さである。最も好ましくは、バルブのレバーアームはバルブヘッドの幅の2倍~5倍の長さを有する。こうすることで真空開口に対してバルブヘッドを平らに置くことを可能とするのを確実としつつも、バルブのコンパクト性と密度を向上させるための所望の可撓性を提供する。
好ましくは、バルブのレバーアームは、真空開口を封止するため、真空開口に対してバルブヘッドを平らに置くことが可能であるように構成されている。こうすることで、より効果的なシールが可能となる。例えば、真空開口の平面と平行にバルブヘッドを配置し真空開口と接触させることで、バルブのレバーアームによりバルブヘッドに真空開口を閉じさせてもよい。
好ましくは、バルブのレバーアームはバルブヘッドの側面周りのバルブヘッドの第1の側でシートから延在し、第1の側に対向する第2の側でバルブヘッドに接続されている。この形状により、バルブのレバーアームはバルブヘッドの周囲の小さな空間内に配置されるため、コンパクトな配置も提供しつつ、シートと平行な平面内に配置されることでバルブヘッドは真空開口に対し平らに置かれることができる。こうすることにより、直線形のバルブのレバーアームに対し、充填密度を高めることが可能となる。
好ましくは、バルブのレバーアームは第1の側と第2の側との間でバルブヘッドの側面を曲がって湾曲している。例えば、バルブヘッドは円形であってもよい。円形のバルブヘッドの湾曲に追従することで、バルブのレバーアームはそのコンパクト性を更に向上させる。他の例では、バルブのレバーアームはU字形でバルブヘッドの周りに延在してもよい。
好ましくは、複数のバルブは、シート1m2あたり2000~3000個のバルブを構成する。このことにより、高密度の真空開口を制御することが可能となる。明らかなことには、ボールバルブのこうした密度を提供することは複雑かつ高価であるため、単純なシートを使用することではるかにより有用な解決策が提供される。
好ましくは、各バルブは圧力を均一化するためのバイパスを含む。このバイパスにより、基材がそれ以上開口部を覆うことができない場合にはバルブの開口を支援する。こうすることで、バルブを自動的に初期状態に戻すことが可能となる。これは、別個の機構がバルブを開放するために必要とされないことを意味する。代わりに、バルブは基材がそれ以上開口部を覆うことができなくなったことに応答し、自動的に開く。こうすることで、構成及び操作が簡略化される。
好ましくは、基材支持システムは、第2のシートを更に含み、これは第2のシートに形成された複数の凹部を含む。この各凹部は、基材支持ユニット上に配置された場合に、真空開口に一致するように構成されている。また、各凹部は、第1のシートが第2のシート上に配置される場合に、第1のシートのバルブを受容するように構成されている。
好ましくは、第2のシートの凹部は、バルブを閉じるために真空開口に向かってバルブヘッドを移動することを可能にする空間を提供する。
本開示の第2の態様によれば、本明細書に開示される基材支持システムを使用するための方法が提供される。この方法は、本明細書に開示される基材支持システムを提供することと、搬送ベルト上に基材を設置することと、搬送ベルト上に基材を保持するために、負圧源により複数の真空開口に負圧を加えることと、搬送ベルトを支持するために、正圧源により少なくとも1つのエアベアリングに正圧を加えることと、を含む。したがって、負圧は搬送ベルト上に基材を保持するために作用することができ、一方で正圧は少なくとも1つのエアベアリング上に搬送ベルトを支持することができる。
この方法は、例えば第1の態様の特徴を提供することなど、本明細書に開示された基材支持システムを提供することを含んでもよい。例えばこの方法は、支持ユニットの上面の上方に配置される、上面を有する少なくとも1つのエアベアリングを提供することを含んでもよい。この方法は、エアベアリングが搬送ベルトの移動方向からオフセットされた列に配置されている、オフセットアレイなどのアレイに配置された複数のエアベアリングを提供することを含んでもよい。他の例では、この方法は少なくとも1つのエアベアリングを形成している多孔質媒体を含む、少なくとも1つのタイルを提供することを含んでもよい。
一態様の特徴は他の態様に容易に適用されることができ、この逆もまた同様である。基材支持システムの機器の特徴は、方法に適用されることができる。
本明細書にて、搬送プリンタの支持ユニットが開示される。これは、負圧源と流体連通するために配置された複数の真空開口、及び正圧源と流体連通するために配置された少なくとも1つのエアベアリング、を含み、エアベアリングは多孔質媒体を含み、支持ユニットはその上に印刷される基材を支持するために利用される搬送ベルトを受容するように構成されており、真空開口は、搬送ベルト上に基材を保持するために、搬送ベルトのベルト開口を通して利用される負圧を伝えるために配置され、少なくとも1つのエアベアリングは、搬送ベルトを支持するために利用される正圧を伝えるように配置される。これにより、支持ユニットは、搬送ベルト、負圧源、及び正圧源と共に使用され、第1の態様におけるものなどの基材システムを形成することができる。第1の態様の特徴は、本開示に適用されてもよい。
本明細書にて、プリンタ用の基材支持システムが開示される。これは、負圧源と流体連通するために配置された複数の真空開口、及び正圧源と流体連通するために配置された少なくとも1つのエアベアリング、を含む支持ユニットを備え、エアベアリングは多孔質媒体、及びその上に印刷される基材を支持するための基材支持面を含み、真空開口は、基材支持面上に基材を保持するために、基材支持面を通して負圧を伝えるために配置され、少なくとも1つのエアベアリングは、基材支持面から基材を解放するために正圧を伝えるように配置される。これにより、基材支持システムはフラットベッドタイププリンタなどのプリンタに使用されてもよい。エアベアリングは、印刷操作を完了した後などに基材の解放を支援するために、又はそれ以外の場合には基材を移動させるために使用されてもよい。第1の態様の特徴は、本開示に適用されてもよい。
本明細書にて、搬送プリンタのための基材支持システムが開示される。これは、負圧源と流体連通するために配置された複数の真空開口、及び正圧源と流体連通するために配置された少なくとも1つのエアベアリング、及びその上に印刷される基材を支持するための支持ユニット上に配置され、複数のベルト開口を含む搬送ベルト、を備える支持ユニット、を備え、真空開口が搬送ベルト上に基材を保持するためにベルト開口を通して負圧を伝えるために配置され、少なくとも1つのエアベアリングは、搬送ベルトを支持するために正圧を伝えるように配置される。これにより、少なくとも1つのエアベアリングは、多孔質媒体エアベアリングである必要はない。例えば、エアベアリングは開口エアベアリングであってもよい。一例では、エアベアリングは静圧エアベアリングであってもよい。例えば、エアベアリングはマイクロノズルエアベアリング、オリフィス型エアベアリング、又はエアキャスタエアベアリングであってもよい。別の例では、エアベアリングは空気力学的エアベアリングであってもよい。第1の態様の特徴は、本開示に適用されてもよい。
本開示の実施形態は、添付の図面を参照し、単なる例として以下に記載される。
図1及び図2を参照すると、本開示の第1の実施形態による基材支持システム用の基材支持ユニット100が提供される。基材支持ユニット100はその他の場合には、支持ユニット100と称されてもよい。支持ユニット100は搬送プリンタ用である。搬送プリンタは、印刷動作を提供するために搬送ベルトを使用するプリンタである。特に、搬送ベルトはプリンタ用プリントヘッドに向かって基材を送るために提供され、プリントヘッド下で基材を移動させる搬送ベルトにより印刷を実施することができる。基材支持システムは、支持ユニット100を備え、搬送ベルト(図1及び図2には図示せず)を更に備える。
使用時には、搬送ベルトは支持ユニット100上に支持される。特に、支持ユニット100は上面102を含む。次に、印刷のためにプリンタを通して基材を送るため、搬送ベルトを上面102上に移動させることが可能であるように、搬送ベルトは上面102上に配置される。より正確には、以下に記載されるように、搬送ベルトは上面102それ自体の上に直接というよりも、エアベアリングにより、上面102のわずかに上方の位置にて支持される。
上面102は、x軸方向及びy軸方向に延在する平面に配置される。x軸方向は図1及び図2中の矢印により示され、y軸方向は図1~図3中の矢印により示されている。y軸方向は搬送ベルトの移動方向であり、したがってこれは基材の送り方向である。換言すると、y軸方向は搬送ベルトの長さと平行である。x軸方向はy軸方向に垂直である。x軸方向は、搬送ベルトの移動方向に垂直であり、したがってこれは基材の送り方向に垂直である。換言すると、x軸方向は搬送ベルトの幅と平行である。z軸方向は、x軸方向及びy軸方向に垂直であり、図1のページ外に配置されている。z軸方向は、例えば上面102上方での高さに対応する。z軸方向は、図2及び図3中の矢印により示される。第1の実施形態では、使用時には、x軸方向及びy軸方向は水平であり、z軸方向は鉛直である。
図2に示されるように、上面102は、プレート104の上面によって少なくとも部分に画定される。第1の実施形態では、支持ユニット100はプレート104を含む。プレート104は、架台106の上面に取り付けられている。プレート104は、x-y平面に延在し、z軸方向に厚みを有する。他の例では、上面102は、架台106と一体のプレート104により画定されてもよい。
支持ユニット100は、複数の真空開口108を含む。特に、真空開口108は上面102を通って配置される。真空開口108は、負圧との連通を提供する、上面102内の空間である。真空開口108は、プレート104の厚さを通って配置される。これにより、真空開口108は、プレート104の上面における上面102とプレート104の底面との間の流体連通を提供する。これにより、真空開口108に、上面102下方から(すなわち、プレート104下方から)上面102まで(すなわち、プレート104上方まで)加えられた負圧の間の接続部を提供することが可能となる。これを提供するために、真空開口108は負圧源に接続される。
第1の実施形態では、真空開口108は、プレート104の複数のスロット110を含む。各真空開口108は、スロット110の形態である。換言すると、プレート104は複数のスロット110を含む。スロット110は、上面102に真空開口108を形成する。スロット110は、プレート104の上面に、上面102の上にわたり分布している。これらのスロット110は、x軸方向よりもy軸方向に長い、細長い形状を有する。スロット110は丸みを付けた端部を有し、長さに沿って平行な面から形成される。スロット110は、スタジアム形状又は角丸長方形と称され得る形状を有する。スロット110は、スロット110の長さがy軸方向であり、スロット110の幅がx軸方向であるようにy軸方向に延在する。スロット110は、プレート14の厚さ分、z軸方向に深さを有する。第1の実施形態では、スロット110は、プレート104の厚さ未満の深さで延在する。各スロット110はしたがって、プレート104に凹部を形成する。凹部の底では、真空開口108はプレート104の残りの厚みを通る穴を含む。この穴はスロット110に接続されている。他の実施形態では、スロット110は、スロット110がプレート104を通る貫通穴の形態であるように、プレート104の全体厚さを通じて延在する。各スロット110は、それぞれの真空開口108に対応する。各スロット110はそれゆえ、プレート104を通り流体連通を提供する真空開口108として機能する。
支持ユニット100はまた、複数の真空開口部112を含む。真空開口部112は、架台106の上面に配置される。真空開口部112はそれゆえ、プレート104の下面に一致するx-y平面に置かれる。真空開口部112はそれゆえ、上面102と平行な平面に配置される。真空開口部112はスロット110に対応する。特に、各真空開口部112はプレート104におけるそれぞれのスロット110に一致する。したがって、真空開口部112は各スロット110の底部にてz軸方向に配置される。第1の実施形態では、架台106で真空開口部112は整列し、スロット110の底部で穴と流体連通する。スロット110がプレート104の全体厚さを通じて延在する場合の他の実施形態では、真空開口部112は代わりにスロット110と概ね一致し、スロット110と直接流体連通する。真空開口部112は、x軸方向にてスロット110の中心に一致する。各真空開口部112は、架台106を通り負圧源に接続される。したがって、真空開口108は、スロット110を通じて、ひいては真空開口部112を通じて上面102と負圧源との間に流体連通を提供する。これにより、スロット110の底部の真空開口部112は、スロット110を通じて負圧を上面102に加えることができる。換言すると、スロット110は、上面102に配置された効果的な真空開口108となる。プレート104の上面におけるスロット110の最上点は、上面102における真空開口108の最上点を画定する。換言すると、上面102は、プレート104におけるスロット110の形態で複数の真空開口108を有する、プレート104の上面を含む。各真空開口部112は、それぞれの真空開口108に対応する。
真空開口108の機能は、上面102上を走行する搬送ベルト上へと設置されている基材を押さえることである。特に、真空開口108が上面102上に配置された基材へと負圧を伝えるように配置されるように、真空開口108は負圧源に接続される。第1の実施形態では、負圧源は真空ポンプである。真空ポンプは、架台106を通して配置された導管を通じ、真空開口部112を通って上面102下部の真空開口108及びスロット110に接続される。スロット110は、その上方で搬送ベルトがエアベアリングにより支持されている上面102に負圧を伝える。真空開口108から基材へと負圧を伝えるためには、搬送ベルトは、真空開口108と基材との間で流体連通可能とするように穴が開けられている。これを達成する目的で、真空開口108が搬送ベルトを通り基材へと負圧を伝えることを可能とするため、搬送ベルトは、スロット110の列と概して一致する列に配置されるベルト開口を有する。負圧を基材に加えることで、真空開口108により上面102に向かって吸引力が基材へと加えられる。この吸引力は、搬送ベルト上にて基材を押さえるように作用する。これにより、搬送ベルトの移動中及び印刷プロセス中に基材を所定の位置に保持された状態を維持する。こうすることで位置合わせが向上し、それゆえに印刷品質も向上する。
第1の実施形態では、真空開口108は上面102上のアレイに配置される。真空開口108は、それぞれy軸方向に延在する列に配置される。特に、スロット110は、それぞれy軸方向に延在している列に配置される。y軸方向にそれぞれ隣接するスロット110は隣接しているが、各スロット110は互いに隔離されるように離されている。こうすることで、ある特定の真空開口108が、それぞれ特定の場所にて真空をオン又はオフにするために開閉され得るため、真空圧をより精密なものとすることが可能となる。これは、例えば基材の縁にて基材を保持する上で精密に制御するために使用され得る。
真空開口部112はまた、アレイに配置される。第1の実施形態では、真空開口部112はy軸方向に延在している列に配置される。正確には、真空開口部112の各列はy軸方向に延在する。真空開口部112はスロット110に一致するため、それゆえにスロット110の列の配置に対応する。第1の実施形態では、x軸方向の真空開口部112の各代替的な列は、2つずつの繰り返し周期でy軸方向にオフセットされている。換言すると、x軸方向にそれぞれ隣接する真空開口部112は、同じy軸位置では整列しない。オフセット量は、隣接する列間のピッチに相当するため、真空開口部112は上面102と平行な正方形アレイを形成する。それゆえ、x軸方向の2列ごとに、y軸方向の位置に整列する。それゆえに、真空開口部112はx=y方向に延在している列に対角線上、すなわち、x軸方向とy軸方向間の対角線に整列する。当業者は、他の実施形態では真空開口部112の他の配列が提供されてもよいことを理解するであろう。
第1の実施形態では、真空開口108のピッチは13mmである。このピッチは、x軸方向に隣接する真空開口108の列間の距離である。換言すると、ピッチは、y軸方向に延在するスロット110の第1列の中心線と、x軸方向のスロットの第1列に直接隣接しているスロット110の第2の中心線との間の間隔である。他の例では、ピッチはより長くても短くてもよく、一例では10mm~15mmである。この値は、基材に圧力を加えることを目的に開口部が整列するよう、搬送ベルトのベルト開口間のピッチに対応するように選択される。第1の実施形態では、搬送ベルトのベルト開口のピッチはまた、13mmである。ピッチがより小さくなることで、基材縁により近いところでの押さえる力が向上する。ただし、ベルト1m2あたりにより小さくより多くの構造が必要となり、これは製造する上でより困難でより高価である。いくつかの例では、ベルトは真空を分配させるため、ベルトの上面に構造を含んでもよい。
第1の実施形態では、y軸方向に沿った同じ列(すなわち、x軸方向での同じ位置)において隣接する真空開口部112間の、y軸方向における間隔は、x軸方向のピッチの2倍である。他の実施形態では、間隔は異なっていてもよく、ピッチと異なっていてもよい。こうすることで正方形ではないアレイがもたらされる。
第1の実施形態では、スロット110の幅は5mmである。幅は、x軸方向におけるスロット110の範囲である。より正確には、幅は同じスロット110の対向する縁間のx軸方向における距離である。幅が一定ではない場合、この幅は最も幅広い箇所である。幅は、y軸方向に延在するスロット110の長さに垂直である。他の例では、スロット110の幅は例えば3mm~10mmといった他の値を有する。いくつかの実施形態では、スロット110の幅はベルト開口の幅に対応する。他の例では、スロット110の幅はベルトの軌道においていくらか公差をもたらすようにわずかに大きい。
x軸方向に隣接するスロット110間の全径部は8mmである。全径部は、x軸方向に隣接するスロット110の最も接近している縁間の距離である。他の例では、全径部は他の値を有する。一例では、全径部は4mm~12mmであってもよい。全径部のサイズは、エアベアリングに十分な空間を提供し、エアベアリングの縁の周りの正圧が低減するのを防止するために選択されてもよい。
スロット110間の長さは15mm~40mmである。この長さは、y軸方向のスロット110の範囲である。より正確には、この長さは、同じスロット110の対向する縁間のy軸方向における距離である。長さが一定ではない場合、この長さは最も長い箇所である。第1の実施形態では、長さはスロット110のいずれかの(最も遠い)端部間のy軸方向における最大間隔として測定される。スロット110は基材の縁により通気されており、押さえることが十分できなくなるため、スロット110の長さは過剰に長くないように選択される。異なるスロット110の長さは、以下に言及されるエアベアリングを収容するために変更される。それゆえに、場合によっては、エアベアリングを収容するために短い長さを有するスロット110に関しては、真空開口部112はy軸方向においてスロット110の中心と一致していない。他の例では、スロット110の長さは他の値を有する。
y軸方向に隣接するスロット110間のブリッジは、可能な限り短い。ブリッジは、y軸方向に隣接するスロット110の最も接近している縁間の距離である。ブリッジは基材へと真空供給を妨げることから、これらは短いことが有益である。
上面102は、上面102の1m2あたり、少なくとも2000個の真空開口108を含む。図1~図2は例示目的のために上面102の一部を示すのみであることに留意されたい。それゆえに、プレート104はプレート104上面の1m2あたり、少なくとも2000個のスロットを含み、架台106は、架台106上面の1m2あたり、少なくとも2000個の真空開口部112を含む。第1の実施形態では、スロットの数は1m2あたり2155個であるが、他の実施形態ではこれは変更されてもよい。
第1の実施形態では、負圧源は、真空開口108に-100mbarg~-250mbargの負圧を加えるように構成されている。誤解を避けるために、単位mbargは、大気圧を超えるゲージ圧のミリバールを指し、時にmbar(g)とも表される。したがって、上記負圧は、以下の大気圧未満のゲージ圧(すなわち、真空圧)を指す。SI単位では、これは大気圧(約101kPa)に対して-10kPa~-25kPaの負圧を提供する。
支持ユニット100はまた、少なくとも1つのエアベアリング114を含む。エアベアリング114は、正圧との流体連通を提供する。第1の実施形態では、支持ユニット100は複数のエアベアリング114を含む。これらのエアベアリング114は、上面102上のアレイに配置される個々のエアベアリング114である。特に、エアベアリング114はプレート104全体にわたって分布する。エアベアリング114は、プレート104の厚さを通って配置される。プレート104は、エアベアリング114を受容するための穴を含み、エアベアリング114はプレート104の穴を通って配置される。以下により詳細に記載されるように、エアベアリング114は、上面102の平面上に突出するように配置される上面118を有する。第1の実施形態では、上面118は、支持ユニット100の上面102上に150μmの高さで配置される。エアベアリング114は、エアベアリング114がプレート104下で正圧源に接続され得るように、プレート104の全体厚さを通じて延在する。
これにより、エアベアリング114は、プレート104の上面における上面102とプレート104の底面との間の流体連通を提供する。これにより、エアベアリング114に、上面102下方から(すなわち、プレート104下方から)上面102上の搬送ベルトの底面まで(すなわち、プレート104上方まで)加えられた正圧の間の接続部を提供することが可能となる。
エアベアリング114は多孔質媒体エアベアリング114であり、多孔質媒体116を含む。多孔質媒体116は、z軸方向にエアベアリング114の上部分に配置される。多孔質媒体116の上面118は、上面102の平面上に突出するように配置される。エアベアリング114は、搬送ベルトの底面に正圧を送達する。図4A及び図4Bを参照してより詳細に記載されるように、エアベアリング114は、エアベアリング114が搬送ベルトに空気流を伝えることが可能であるように組み立てられている。エアベアリング114は、正圧源と流体連通している。正圧源により加えられた空気は、搬送ベルトを支持するために上面102上へ放出されるように、多孔質媒体116を通してエアベアリング114の上面118へと拡散され得る。
エアベアリング114の機能は、上面102上へと設置されている搬送ベルトを支持することである。エアベアリング114は、上に搬送ベルトが載る空気のクッションを提供する。特に、エアベアリング114が上面102上に配置された搬送ベルトへと正圧を供給するように配置されるように、エアベアリング114は正圧源に接続される。第1の実施形態では、正圧源は空気ポンプである。空気ポンプは、架台106を通じて配置された導管を通り、上面102の下部のエアベアリング114に接続される。そのため空気流はエアベアリング114に供給されるが、これは多孔質媒体116を通りエアベアリング114の上面118へと拡散されることで、上面102へと送達される。エアベアリング114の上面118に放出されるこの正圧は、エアベアリング114の上面118にわたり薄い空気の膜を形成する。例えば、この空気の膜の厚さはおよそ3~10μmであってもよい。このため、搬送ベルトは空気のクッション上に載り、こうすることで上面102から離れ(上面102上方に)、搬送ベルトを浮かせた状態にする。それゆえに、搬送ベルトは上面102の要素と物理接触した状態で載ることがない(すなわち、搬送ベルトはプレート104の上面に載らない)。こうすることで、搬送ベルトと上面102との間の摩擦が低減される。これは、搬送ベルトと上面102は直接的に物理接触しておらず、接触した状態にある中でも搬送ベルトが上面102上を移動することがないためである。こうすることで、上面102上での搬送ベルトの張り付きを防止し、円滑な移動が可能となる。更には、高い摩擦に起因する熱放散を防止することができ、上面102との接触に起因する摩耗による、搬送ベルトの損傷を防止しつつ、効率を向上させることが可能となる。
したがって、支持ユニット100は、摩擦を低減するために搬送ベルトをエアベアリング114のアレイ上に支持することを可能とし、同時に真空開口108により基材を搬送ベルトへと適切に押さえることを可能とするような配置を提供する。
これはシステムの理想的な実施形態を記載していることが理解されるであろう。実際の実施段階では、搬送ベルトは例えば、ベルト又はわずかに不均一であるプレート104の上面により、支持ユニット100の面積に接触する場合がある。
エアベアリング114の多孔質媒体116は、従来の開口ベースのエアベアリングと比較して有利である。これは、搬送ベルトを支持するために必要となる空気クッションを発生させるのに必要となる空気消費量がはるかに少ないことが理由である。対照的に、開口エアベアリングは必要となる空気消費量が高く、またこれは実装するのにコストがかかり、かつ複雑であり、更に操作のノイズが増大する。エアベアリング114の多孔質媒体116はまた、はるかに安定性が大きい。漏れ経路もまた向上し、縁での抽気もより低くなるため、正圧と負圧のバランスを管理しやすくなる。これはエアベアリング114と真空開口108の近接近を考慮すると特に重要である。
エアベアリング114は、真空開口108間に点在して配置される。第1の実施形態では、エアベアリング114よりも多くの真空開口108が存在する。特に、平均すると、各エアベアリング114用におよそ10個の真空開口108が存在し、一例では、各エアベアリング114用におよそ8.25個の真空開口108が存在する。
第1の実施形態では、多孔質媒体116は炭素を含む。具体的には、炭素は焼結炭素の形態である。この炭素は、正の空気圧がエアベアリング114に加えられるように多孔質であり、空気が上面102上へと放出されるように炭素多孔質媒体116を上面118へと通り抜け、空気のクッションを形成する。場合によっては、多孔質媒体116の多孔度は、焼結中の圧力、焼結前の粉末の粒径を変化させ、その後樹脂を含浸させて再び焼結し、多孔度を低減させることにより、製造中に広範囲にわたって制御することができる。
第1の実施形態では、多孔質媒体116の厚さは4mmである。厚さは圧力(第1の実施形態では、底面の大部分でおよそ6barの圧力である)に耐え、著しい歪みを避けるように選択される。この厚さはまた、空気が上面118に到達する時間まで正の空気が適度に均一となるように拡散され得ることを確実とするために選択される。換言すると、これは例えば、以下に記載のキャリアへの取付面上などの空気流が著しく少ない領域を避ける。
第1の実施形態では、エアベアリング114は概して円形である。より正確には、上面102上に露出された各エアベアリング114の上面118は、概して円形形状のものである。
第1の実施形態の配置では、エアベアリング114は真空開口108間のピッチよりも大きい直径を有する。エアベアリング114の直径はまた、スロット110の幅よりも大きい。実際に、第1の実施形態では、エアベアリング114は、x軸方向の真空開口108間のピッチの約2倍に等しい直径を有する。したがって、エアベアリング114は26mmの直径を有する。これは、スロット110間に十分な空間が存在しないために、エアベアリング114は真空開口108の隣接する列間に配置されることができないということを意味する。これに適応するために、エアベアリング114は、真空開口108が配置されていない上面102上の領域に設置される。換言すると、隙間は真空開口108のアレイに形成され、真空開口108は、エアベアリング114がアレイに嵌合可能であるようにアレイから取り外される。換言すると、y軸方向の真空開口108の列は、エアベアリング114が嵌合するのを妨げる。第1の実施形態では、真空開口108のオフセットパターン及びエアベアリング114のサイズに起因して、各エアベアリング114の位置づけのため、平均して1つのみの真空開口108がアレイから取り除かれる。エアベアリング114のすぐ周辺のスロット110の長さを、エアベアリング114のサイズに適応させるために短くする。
他の例では、隣接するスロット110間に嵌合可能である、より小さなエアベアリング114が提供されてもよい。これを得るために、エアベアリング114は、隣接するスロット110間の全径部よりも小さい直径を有する。このことにより、エアベアリング114はより小さくなるが、これは搬送ベルト用の支持力を発生させるのに大量のエアベアリング114が必要となることを意味し、結果コストの上昇がもたらされる。それゆえに、第1の実施形態は、コストと支持力のバランスをとる特定の最適な実施形態を提供する。
第1の実施形態では、エアベアリング114は、真空開口108の列の一部に整列するように配置される。特に、y軸方向の各エアベアリング114の中心線は、y軸方向の真空開口108の列と一致する。この配置では、エアベアリング114はスロット110の幅よりも大きい直径を有するため、エアベアリング114は真空開口108の隣接する列間の全径部にわたって延在する。こうすることで、正圧はエアベアリング114の面積に供給され、それゆえにエアベアリング114が配置される真空開口108の隣接する列間の全径部を含む、上面102のこの部分の上方の点へと供給される。したがって、エアベアリング114は、真空開口108中に正圧領域を形成する。このエアベアリング114は、y軸方向の各隣接する列が5つずつの繰り返し周期でオフセットされている、x軸方向の列を有するアレイに配置される。換言すると、y軸方向の5列ごとにx軸方向の位置に整列する。エアベアリング114は、ある角度で対角線上に整列する。当業者は、他の実施形態では、異なる配置が可能であることを理解するであろう。例えば、エアベアリング114のアレイは正方形アレイであってもよく、異なる繰り返し周期を有するオフセットを有してもよい。
x軸方向のエアベアリング114の各列は、x軸方向に沿っており、エアベアリング114の直径に等しい各列の中心からある程度、y軸方向の隣接する列から離されている。換言すると、y軸方向のエアベアリング114のピッチは直径に等しい。第1の実施形態では、y軸方向のエアベアリング114のピッチは26mmである。一列のエアベアリング114の縁はしたがって、隣接する列のエアベアリング114の縁と一致する。ただし、隣接する列のエアベアリング114がx軸方向にオフセットされるため、隣接する列のエアベアリング114は接触することがない。エアベアリング114は、y軸方向の縦の列に配置される。各縦の列は、エアベアリング114の直径に等しい、y軸方向に沿った各縦の列の中心からある程度、x軸方向の隣接する縦の列から離されている。換言すると、x軸方向のエアベアリング114のピッチは直径に等しい。第1の実施形態では、x軸方向のエアベアリング114のピッチは26mmである。ある縦の列のエアベアリング114の縁はしたがって、隣接する縦の列のエアベアリング114の縁と一致する。ただし、隣接する縦の列のエアベアリング114がy軸方向にオフセットされるため、隣接する縦の列のエアベアリング114は接触することがない。
個々のエアベアリング114及び真空開口108の他の配置が提供されてもよく、配置は例えば、ベルトの厚さ、エアベアリング114のサイズ及び正圧源の圧力に基づき変更されてもよい。
第1の実施形態では、正圧源は0.4MPa~0.6MPaの正圧をエアベアリング114に加えるように構成される。一実施形態では、真空圧はおよそ-100mbargであり得る。また、正圧はおよそ0.6MPaであり得る。ただし、正圧空気膜が非常に薄いことから、真空領域における体積流れは正圧領域における体積流れよりもはるかに高い。一実施形態では、26mmの直径及び4mmの厚さを有するエアベアリング114に0.4MPaが加えられる場合、1分あたりおよそ1リットル(lpm)の空気流を得ることができる。
第1の実施形態では、各エアベアリング114はまた、スリット120を含む。このスリット120は、多孔質媒体116の上面118に配置される。スリット120は、y軸方向の中心にエアベアリング114の幅を横切って延在する。換言すると、スリット120はエアベアリング114の多孔質媒体116の直径を横切って延在する。スリット120はしたがって、真空開口108のそれぞれの列と一致する。スリット120は、スリット120の領域内の多孔質媒体116が上面118まで延在せず、空間を形成するように、エアベアリング114の多孔質媒体116の凹部である。第1の実施形態では、スリット120はz軸方向に多孔質媒体116の高さ未満の深さを有するが、これはスリット120が多孔質媒体116の全体厚さを通じて延在していないことを意味する。第1の実施形態では、スリット120の深さは0.5mmである。スリット120の深さは、空気膜の厚さ(これは例えば、およそ5μmであってもよい)よりも大幅に深いものである。スリット120は、スリット120のいずれかの側面でエアベアリング114よりも低い圧力を有する、中心線に沿った領域を形成する。これは、スリット120の空気を抜き、この領域に正圧が増大するのを防止するように真空圧が作用するためである。特に、スリット120は上面118から離れ、エアベアリング114の側面に隙間を形成する。このため、エアベアリング114とプレート104の上面102との間の高低差が原因となり、スリット120と、プレート104の上面102と搬送ベルトの底面との間の隙間との間に接続部が設けられる。上面102と搬送ベルトとの間の隙間は、真空開口108がこの隙間の空気を抜き、負圧がこの領域に形成されるということを意味する。スリット120は、スリット120と、真空開口108と搬送ベルトとの間のこの負圧領域との間に流体連通を提供する。スリット120の場所にて発生する正圧は、それゆえにスリット120のいずれかの側面よりもはるかに少ない。これにより、エアベアリング114を、スリット120のいずれかの側面で2つのより小さく効果的なエアベアリングへと効果的に分割する。
使用時には、真空開口108の列に一致するベルト開口を有する搬送ベルトは、y軸方向に上面102を通過(及び上面102から離れて配設される)する。ベルト開口はy軸方向に延在している列に配置され、スロット110と一致する。エアベアリング114の中心がこの列を横切るため、ベルト開口はエアベアリング114の中心線を通過する。スリット120がない場合、エアベアリング114からの正圧はベルト開口を通過し、基材上に作用する。これは、真空開口108により加えられ、搬送ベルトから離れるように基材を押しつける真空保持力の有効性を低減させる。スリット120を設けることにより、中心領域へと供給されるために上面102と搬送ベルトとの間で放出される空気は、真空により排気される。こうすることで真空の有効性が低減するのを防ぐ。いくつかの例では、スリット120は空気消費量を節約するため、例えばニスで封止されることができる。他の例では、スリット120は中空ではなく、中心領域を通る空気流れを減少させるために、非多孔質材料又は低多孔度材料で充填されてもよい。いくつかの例では、スリット120は必要とされない。例えば、エアベアリング114が全径部よりも小さい実施形態では、エアベアリング114は、スロット110の列と重複しない領域に配置されることができることから、スリット120は必要とされない。
図3を参照すると、第1の実施形態による基材支持システム10が提供される。基材支持システム10は支持ユニット100を備える。支持ユニット100は、図1及び図2に示される第1の実施形態の支持ユニット100と同様であり、これは概略的に表されている。
支持ユニット100は上面102を含む。上面102はx-y平面に配置され、x軸方向は図3のページ内に存在する。支持ユニット100は、複数の真空開口108及び複数のエアベアリング114を有する。上記のように、真空開口108は負圧源に接続され、上面102に負圧を提供するように構成されている。真空開口108は、負圧の下向きの力を示すため、負のz軸方向に下向きである矢印により表される。上記のように、エアベアリング114は正圧源に接続され、上面102上に正圧を提供するように構成されている。エアベアリング114は、正圧の上向きの力を示すため、z軸方向に上向きである矢印により表される。矢印の数及びその間隔は、例示目的のみのためであることに留意されたい。
基材支持システム10はまた、搬送ベルト150を含む。搬送ベルト150は金属から作製され、特にステンレス鋼から作製される。他の例では、搬送ベルト150は、銅を含む他の金属などの他の材料から作製されてもよく、又はプラスチックから作製されてもよい。第1の実施形態では、搬送ベルトの長さは7.5mであり、幅は0.8m、厚さは0,8mmであるが、他の寸法も可能である。搬送ベルト150は適度に強固であるように選択され得るが、大径のドラム又はローラは必要としない。ドラム径は、所望のベルトに関連する材質疲労の問題を防ぐため、最小値の径が選択され得る。
搬送ベルト150は、上面102上に支持される。搬送ベルト150は、2つのローラ160間で引っ張られ、搬送ベルト150を移動させるための従来手段を使用することができる。図3では、ローラ160は、矢印により示されるように、反時計回り方向でx軸方向を中心に回転するように配置される。これは、支持ユニット100の周りで反時計回り方向にループさせて搬送ベルト150を移動させる。これは、搬送ベルト150が、上面102上を正のy軸方向に移動することを意味する。
使用時には、基材170は搬送ベルト150上に配置される。基材170は、例えば紙又は厚紙など、その上に印刷される任意の基材であってもよい。基材170が搬送ベルト150上に設置される場合、ローラ160は搬送ベルト150を移動させるように回転し、y軸方向に沿って基材170を送ることができる。これは、印刷される基材170を移動させるために使用され得る。この方法で、支持ユニット100はプリンタ(図示せず)と一緒に使用され得る。プリンタは搬送ベルト150を使用し、基材170上へと印刷するためにプリントヘッドのアレイ下に基材170を移動させる搬送プリンタであり得る。例えば、搬送プリンタは、基材がプリントヘッド下に移動するにつれて基材170上へとインクを堆積させるように配置されたインクジェットプリンタであってもよい。
搬送ベルト150は、搬送ベルト150の厚さを通るベルト開口を含む。ベルト開口は、上面102の真空開口108から基材170まで負圧を伝えるように構成されている。第1の実施形態では、ベルト開口は搬送ベルト150の長さに沿って延在する列に配置される。真空開口108は、ベルト開口の列に対応している列に配置される。これらのベルト開口は、プレート104のスロット110と一致する。この配置では、ベルト開口が真空開口108に一致するような方法で搬送ベルト150が上面102上に配置される場合、真空開口108は、ベルト開口を通り、負圧源から、ベルト開口上方に配置されている基材170へと負圧を伝えるように配置される。基材170が、真空開口108に一致するベルト開口上に設置される場合、基材170は真空力により所定の位置に保持され得る。これは、真空開口108から負圧に向かって基材170に作用する大気圧に起因する、基材170上方の、負のz軸方向の下向きの矢印により示される。これにより、基材170は搬送ベルト150上へと押さえられ、しっかりと保持されることが可能であるため、印刷のための位置合わせを向上させる。
エアベアリング114は、エアベアリング114の上面118と搬送ベルト150の底面との間に空気のクッションを提供するため、搬送ベルト150に作用する。エアベアリング114は、エアベアリング114の上面118が上面102上へと配置されるように上面102から突出する。エアベアリング114の上面118上に提供された空気のクッションは、搬送ベルト150がプレート104の上面わずか上方で支持されるように、上面102のわずか上方に配置される。これにより、搬送ベルト150とプレート140、又は上面102の他の構成要素との間での直接的な物理接触を防ぐ。代わりに、搬送ベルト150は、エアベアリング114により提供された空気のクッション上に支持され、搬送ベルト150が前進する場合に摩擦を低減する。
エアベアリング114は、一般的にはベルト開口と一致しないため(スリット120は、ベルト開口と一致するスリット120の領域に空気クッションを形成するのを防止することによる)、エアベアリング114は、一般には基材170に作用することがなく、これによって、搬送ベルト150上の基材170への真空保持力への干渉が最低限に抑えられる。代わりに、エアベアリング114は、摩擦が低減された状態で搬送ベルト150が上面102上を摺動することができるよう、上面102から離れて配置された位置で搬送ベルト150を支持する。
この方法では、より精密な印刷のため、支持ユニット100は、真空開口108によって搬送ベルト150上に基材170を保持するために搬送プリンタで使用されることができる。他方でエアベアリング114は、搬送ベルト150を支持し、摩擦を低減するように作用する。
図4A及び図4Bを参照すると、第1の実施形態の支持ユニット100で使用されるエアベアリング114の構造がより詳細に示されている。図4Aは、下部の構造を示すため、取り付けられている多孔質媒体116なしのエアベアリング114を示す。エアベアリング114はキャリア122を含む。キャリア122は金属から作製されるが、他の例では他の材料から作製されてもよい。キャリア122は、多孔質媒体116の円形形状と相補的な円形形状を有する。キャリア122は、多孔質媒体116を支持するために成形される。キャリア122は、多孔質媒体116の下面にわたり空気を分配するためのチャネル124を含む。キャリア122はまた、キャリア122に多孔質媒体116を取り付けるための取付面126を含む。例えば、多孔質媒体116は、接着剤によりキャリア122に取り付けられてもよい。チャネル124は、取付面126の周りに配置される。取付面126は、空気がチャネル124内部に封止され、多孔質媒体116を通って押し込まれるようにキャリア122の周囲を取り巻く外側リムを含む。チャネル124は、キャリア122の中心を通過する中心開口部128を通り、正圧源に接続される。チャネル124は連続しており、キャリア122の中心開口部128と流体連通している単一の連続したチャネル124を形成する。エアベアリング114はまた、キャリア122の中心開口部128に入り、チャネル124の中へと入る、空気のための通路を収容するキャリア122に接続された導管130を含む。導管130は、六角形の断面形状を有する外面を有するが、これは他の形状も可能である。
図4Bは、適用されている多孔質媒体116を有する図4Aのエアベアリング114を示す。第1の実施形態では、多孔質媒体116は炭素から形成され、特に焼結炭素から形成される。多孔質媒体116はキャリア122上に適用される。多孔質媒体116は、空間が多孔質媒体116を横切る中心開口部128から空気を分配するためのチャネル124によって形成されるように、接着剤により取付面126へと適用される。これを提供するため、チャネル124は多孔質媒体116の下面とキャリア122の表面との間に空間を形成するように、多孔質媒体116の下面は平らである。多孔質媒体116は、キャリア122の直径と同じ直径を有する。
上記のように、エアベアリング114は上面118を有する。特に、上面118は多孔質媒体116の最上面である。上面118は、上面102にて露出された面である。多孔質媒体116が空気に対して多孔性であるため、チャネル124における空気は、多孔質媒体116を通り抜けて上面118に達する。それゆえ、これにより上面102において多孔質媒体116の上面118と搬送ベルトの底面との間に空気クッションを発生させる。
上記のように、エアベアリング114はスリット120を有する。このスリット120は、多孔質媒体116の上面118に配置される。スリット120は、直径を横切り多孔質媒体116の中心を通じて延在する。スリット120は、多孔質媒体116の厚さ未満の深さを有する。スリット120は、中心位置での圧力を低減する。
図5を参照すると、第1の実施形態による支持ユニット100に適用された図4A及び図4Bのエアベアリング114が示されている。支持ユニット100は、架台106に配置されたプレート104の上面を含む、上面102を含む。上面102は、上面102上方に配置された搬送ベルト上に搭載された基材に、負圧を供給するように設けられた真空開口108を画定するスロット110を含む。支持ユニット100はまた、エアベアリング114を含む。エアベアリング114は、プレート104の凹部を通って配置される。上記のように、エアベアリング114は上面118を有する多孔質媒体116を有する。多孔質媒体116の上面118は、上面102上方に、したがってプレート104の上面に配置される。第1の実施形態では、エアベアリング114の上面118は、上面102上150μmに配置されている。この上面118は、ベルトがわずかに弛む場合に接触を防止するように、搬送ベルトの底面を上面102から離間させる。これは、空気クッションが、支持ユニット100の上面102上方に配置されたエアベアリング114上面118に設けられることを意味している。これにより、搬送ベルトは接触を防止するため、上面102上方に支持される。第1の実施形態では、ベルトの厚さが0.8mmであり、エアベアリング114間のピッチが60mm~65mmである状態で、エアベアリング114の上面118と支持ユニット100の上面102との間の間隔が150μmである場合、ベルトは上面102に接触するのに十分なほど弛むことはない。
このエアベアリング114は、多孔質媒体116の上面118にスリット120を有する。このスリット120は、真空開口108のスロット110と一致した状態で示されているが、これにより、真空開口108の列と一致する領域にて正圧を低減する。
エアベアリング114は、多孔質媒体116に空気を分配するためのチャネル124を画定するキャリア122、及び多孔質媒体116をキャリア122に取り付けるための取付面126を有する。キャリア122は、キャリア122から下方に延在する導管130を通過する通路へとチャネル124を接続する、中心開口部128を有する。導管130は底部に接続開口部132を有するが、これはキャリア122に対し、導管130の反対側の端部に存在する。接続開口部132は、通路により中心開口部128に接続される。接続開口部132は、空気ポンプなどの正圧源に接続可能であり、必要に応じて更なる導管又はパイプ、及びコネクタにより接続されてもよい。
使用時には、正圧源は空気流の形態で正圧を加えることができる。これは、エアベアリング114の上面118と搬送ベルトの底面との間の上面102上方に空気のクッションを提供する目的で、エアベアリング114の上面118まで、接続開口部132を通過し、導管130の通路を通過し、中心開口部128を通過し、チャネル124に通過し、かつ多孔質媒体116を通過することができる。
エアベアリング114は、プレート104の凹部を通って配置され、キャリア122は架台106により画定された肩部に搭載される。エアベアリング114の導管130は、エアベアリング114がプレート104及び架台106内部に搭載されることができるよう、プレート104の凹部に接続される架台106に、穴を通じて配置される。
エアベアリング114の上面118は、プレート104の上面の上方に配置される。これは、空気クッションがz軸方向の位置に設けられることを意味するが、このことは、搬送ベルトが上面102のわずか上方の位置に支持されていることを意味する。第1の実施形態では、z軸方向の空気クッションの高さはおよそ3~10μmであり、支持ユニット100の上面102上方のエアベアリング114の上面118の高さは、150μmまである。こうすることで、例えばプレート104の上面及び多孔質媒体116の上面118などの上面102の要素からわずかに離れたところに搬送ベルトを配置する。
エアベアリング114が上面102と適切に一致しておらず、かつ例えばx-y平面に対してわずかに角度が付いている場合には、空気クッションは上面102と平行ではない。これは、搬送ベルトが空気クッション上に実際に支持されていないことを意味するが、代わりに、例えば多孔質媒体116の縁部分と接触してこの上に載ることで、エアベアリング114それ自体の表面により支持される。これは、エアベアリング114と搬送ベルトとの間の摩耗につながる可能性がある。特に多孔質媒体116がとりわけ硬い場合には、これは搬送ベルトを損傷させ、又はエアベアリングを溶融してしまう可能性がある。
エアベアリング114を整列させることに関する問題を緩和するため、弾性部材134が提供される。第1の実施形態では、弾性部材134はOリングである。弾性部材134は、変形可能な材料から作製される。例えば、弾性部材134は、ゴムなどの伸縮性のある材料から作製されてもよい。弾性部材134は、エアベアリング114と架台106の間に配置される。特に、弾性部材134は、キャリア122の底面と、キャリア122が載っている架台106の肩部との間に配置される。これにより、キャリア122は弾性部材134により架台106上に支持される。エアベアリング114の重量に基づき、弾性部材134は変形することができる。これは、エアベアリング114を自動的に自身で整列させるための機構を提供する。この機構を使用し、搬送ベルトのトポロジーにエアベアリング114のアレイを適合させることができる。他の例では、弾性部材134は必要とされない。場合によっては、エアベアリング114が例えばグラファイトなどの比較的軟らかい材料から作製され、更にエアベアリング114が適切に整列しない場合には、エアベアリング114の一段高い部分はすり減る可能性があり、結果的に搬送ベルトの移動後に時間と共に整列した状態となる。こういったエアベアリング114は、弾性部材134の有無に関わらず設けられ得る。
図6A及び図6Bを参照すると、本開示の第2の実施形態による基材支持システム20用のタイル236が提供される。図6Aを参照すると、タイル236は上面202を画定する。特に、タイル236の上面は上面202を画定する。この方法では、タイル236は第1の実施形態のプレート104にとって代わっている。タイル236は、搬送ベルトを支持するための支持ユニット200を形成する。
タイル236は、複数の真空開口208を含む。真空開口208は、タイル236の上面に配置されるため、上面202に存在する。第2の実施形態の真空開口208は、第1の実施形態の真空開口108と同様のものであってもよい。第1の実施形態と同様の方法では、真空開口208は複数のスロット210の形態で設けられる。スロット210は、上面202を画定しているタイル236の上面とタイル236の底面との間で流体連通を確立することが可能であるように、タイル236の厚さを通じて延在する。スロット210は細長く、かつスタジアム形状であり、y軸方向に延在している列に配置される。他の例では、スロット210はタイル236の厚さの一部を通じて延在することができ、第1の実施形態と同様の方法でスロット210の底部に穴を含む。スロット210は搬送ベルトの移動方向に延在してもよく、その結果、ベルト開口は列に沿ってスロット210と結果的に一致する。真空開口208はオフセットされているが、これにより隣接する列の隣接する真空開口208は整列した状態とならないため、ベルトを複雑な形状へと変形させることでベルトの張力を維持しやすくすることができる。このため、保持力はベルトを横切っている連続した線に沿って加えられない。
タイル236それ自体が、エアベアリング214として作用する。それゆえに、タイル236は、第1の実施形態の個々のエアベアリング114を含まない。タイル236は多孔質媒体216を含むため、これはエアベアリング214である。特に、スロット210周辺のタイル236の領域が多孔質媒体216から形成されるよう、タイル236は、多孔質媒体216から形成される。第2の実施形態では、多孔質媒体216は焼結炭素の形態である炭素から形成される。多孔質媒体216は、第1の実施形態のエアベアリング114の多孔質媒体116と同様であってもよい。タイル236全体が多孔質であるため、タイル236は全体として、タイル236下方からの空気を上面へと拡散することができ、搬送ベルトを支持するための空気クッションを提供する。多孔質媒体216の上面はしたがって、タイル236の上面を画定することから、本質的に上面202に配置される。第2の実施形態では、上面202はエアベアリング214の多孔質媒体216の上面からなる。これにより、搬送ベルトが載っている上面202の他の要素は存在しなくなるため、搬送ベルトはエアベアリング214上に支持されて摩擦を低減する。
(第1の実施形態のプレート104とは異なり)タイル236を通る個々のエアベアリング114は存在しないため、スロット210の列を妨げる必要はない。それゆえに、スロット210をタイル236の上面の上に均一かつ一様に分布させることができ、こうすることで送達された真空力の均一性を更に向上させる。
これにより、タイル236は単一の大きなエアベアリング214を形成する。換言すると、タイル236は、支持ユニット200の少なくとも1つのエアベアリング214を提供する。第1の実施形態における上面102にわたる個々のエアベアリング114のアレイを設ける代わりに、第2の実施形態のタイル236全体は、これが上面202にわたり連続したエアベアリング214として作用するよう、多孔質媒体216から形成される。これは、凹部を有するプレート104及びプレート中に搭載される個々のエアベアリング114の必要性を取り除く。こうすることで、組立体がはるかに安価でより単純なものとなる。多孔質媒体216の面積はまた、個々のエアベアリング114を用いて可能となる面積よりもはるかに大きい。これは、圧力がはるかに大きく、力がはるかに高くなる可能性があることを意味する。これもまた、複数の個々のエアベアリング114を必要としないため、コストを削減し、かつより単純な配置を提供する。
図6Bを参照すると、キャリア222は、図6Aのタイル236と共に使用するために設けられる。特に、キャリア222はタイル236を支持するためのものである。キャリア222は、第1の実施形態のキャリア122にとって代わるものである。具体的には、キャリア222はタイル236の下部を支持するために設けられ、タイル236の多孔質媒体216に空気を提供するために配置される。それゆえ、使用時にはタイル236はキャリア222上に配置される。
キャリア222はタイル236と概ね同様の形状を有する。第2の実施形態では、キャリア222及びタイルはどちらも正方形である。タイル236はおよそ300mm2の表面積を有する。タイル236はキャリア222上に設置されるように配置される。第1の実施形態では、キャリア222は金属、特にアルミニウムから作製されるが、他の例では他の材料から作製されてもよい。
キャリア222は、第1の実施形態のチャネル124に対し、同様の機能を有するチャネル224を有する。キャリア222は、第1の実施形態の取付面126に対し、同様の機能を有する取付面226を有する。キャリア222は、第1の実施形態の真空開口部112に対し、同様の真空開口部212を有する。
チャネル224は、x軸方向に延在しているキャリア222の中心を通る、中心チャネル224を含む。中心チャネル224は、真空開口部112の隣接する列間でy軸方向に延在する複数のチャネル224に接続される。チャネル224は、タイル236の底面にわたり正圧源から空気を分配するために設けられているが、空気は多孔質媒体216を通って拡散し、上面202上に空気クッションを形成する。
取付面226はタイル236の底面を支持するためのものである。タイル236の底面は、例えば接着剤によって取付面226にてキャリア222に取り付けられる。取付面226は、チャネル224と真空開口部212の周辺との間に配置される。
真空開口部212は、真空開口208の真空力を提供するため、タイル236のスロット210を負圧源へと連結するように配置される。タイル236がキャリア222上に配置される場合、スロット210は、第1の実施形態の真空開口部112と同様の方法で、真空開口部212がスロット210底部に配置されるように、真空開口部212と一致した状態になる。タイル236がキャリア222上に配置される場合、スロット210はチャネル224と一致せず、又はチャネル224と重複しない。換言すると、タイル236のスロット210は、隣接するチャネル224間で互いにオフセットされた状態で配置される。これにより、チャネル224からの正圧を多孔質媒体216に供給するが、一方で真空開口部212からの負圧はスロット210上で作用する。
第1の実施形態と同様の方法で、スロット210は真空開口108の上部分を形成する。タイル236の上面におけるスロット210の開口部はそれゆえ、上面202に整列する。それゆえ、スロット210は真空開口部212から上面202まで負圧を伝え、それによって搬送ベルトのベルト開口を通して基材までこれを伝える。他の実施形態では、スロット210周辺の多孔質媒体216を通る正圧の効率を真空が低減させるのを更に防止するために、スロット210の内面は、多孔質媒体216からスロット210の側面を通り、スロット210へと空気を拡散させるのを防止するため、非多孔質材料を用いてコーティングされてもよい。他の例では、タイル236は、製造コスト及び製造時の複雑さを低減させるため、多孔質媒体216から全体的に作製されてもよい。
タイル236はまた、上面202におけるエアベアリング214の有効面積を増加させる。タイル236を使用することにより、多孔質媒体216で上面202の50%を超える面積を覆ってもよい。これは第1の実施形態の5~20%よりもはるかに高い。これにより潜在的な力を増加させ、搬送ベルトにより精密な空気クッションを提供することが可能となり、所望の揚力を得ることができる。適用範囲の増加に起因して、個々のエアベアリング114に起因する高い正圧のスポットが取り除かれる。それ以外の場合、これは搬送ベルトをこれらの領域にて持ち上げる可能性があるが、これは搬送ベルトが平らに走行しないことを意味する。このことで位置合わせ、ひいては印刷に関する問題が生じる。それゆえに、第2の実施形態は、エアベアリング214上に搬送ベルトを支持する上で更なる向上を提供する。
次いで、タイル236は、エアベアリング114の代わりに第1の実施形態と同様の配置で使用され得る。いくつかの実施形態では、複数のタイル236は、搬送ベルトが支持され得る表面を形成するため、共に接合された状態で提供されてもよい。タイル236のアレイ及びキャリア222を使用し、支持ユニット200を提供することができる。次にスロット210及び真空開口部212を、スロット210を通じて負圧を基材に加えるための負圧源への接続部に一致させることができる。次にキャリア222のチャネル224は、上面202の空気クッションを形成するために、正圧をタイル236の多孔質媒体216に加えるように、正圧源に接続されることができる。次にタイル236は、第1の実施形態に関連して、上記のものと同じ方法で搬送プリンタ用の基材支持システム20の一部分として使用されることができる。
第1の実施形態の特徴は、第2の実施形態に容易に適用され得る。例えば、タイル236又はキャリア222を支持し、タイル236の上面を正確に整列させるため、1つ以上の弾性部材130を使用してもよい。別の例では、スリット120は、スロット210の列と一致するエアベアリング214に設けられてもよい。別の例では、真空開口部212は、第1の実施形態の真空開口部112と同様の配置を有してもよい。
一実施形態では、支持ユニット100、200は、複数の真空開口108、208及び搬送プリンタ以外のプリンタに使用される基材支持システム10、20の一部として少なくとも1つのエアベアリング114、214を提供することができる。例えば、プリンタはフラットベッドタイププリンタであってもよい。フラットベッドタイププリンタは、基材上でプリントヘッドを移動させることにより印刷されることができるプリンタ台を有してもよい。この場合、上面102は、搬送ベルトを支持するというよりも、基材を直接支持するためのものである。エアベアリング114、214は、例えば、印刷後の基材を放出するために、使用され得る正圧を提供する。真空開口108、208は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様の方法で、上面102、202上に基材を押さえるために負圧を提供するが、これは、真空開口108、208が、搬送ベルトのベルト開口を通してというよりも直接基材に負圧を加える場合を除く。こうした場合では、エアベアリング114、214は摩擦を低減させるために使用されないため、エアベアリング114、214は上面102から突出するように配置される必要がない。代わりにエアベアリング114、214が使用されない場合には、基材の摩耗を防止するため、上面102と同じ高さにあってもよい。
図7及び図8を参照すると、第3の実施形態による基材支持システム30で使用するための支持ユニット300が提供される。第3の実施形態の支持ユニット300は、以下に挙げる点を除いて第1の実施形態の支持ユニット100と同一である。具体的には、支持ユニット300は、支持ユニット300はシート338を含むといった点で、第1の実施形態の支持ユニット100とは異なる。図7はシートなしの支持ユニット300を示し、図8は適用されたシート338を示す。対応する参照番号は、特段説明しない限り、第1の実施形態の同一の特徴を示すために使用される。
図7では、プレート308もまた取り除かれ、架台306の上面が露出している。支持ユニット300は、上記のように真空開口308に接続するための架台306の表面に配置された、複数の真空開口部312を含む。真空開口部312は、第1の実施形態に関連して記載されている真空開口部312と同一である。真空開口312は、表面を横切る列のアレイに配置される。真空開口312のアレイの特定の配置は不可欠のものではなく、異なる実施形態ではこれは変更されてもよい。
支持ユニット300はまた、多孔質媒体316から作製され、上面302上方に配置された上面318を有する複数のエアベアリング314を含む。エアベアリング314は、第1の実施形態のエアベアリング114と同一である。エアベアリング314のアレイの特定の配置は不可欠のものではなく、異なる実施形態ではこれは変更されてもよい。
支持ユニット300はまた、複数のポケット336を含む。ポケット336は、架台306の上面に凹部の形態で存在する。特に、ポケット336は架台306の厚さ内へと延在する。第3の実施形態では、ポケット336は架台306内へとフライス加工される。他の例では、ポケット336はドリル加工され、それ以外の場合には機械加工されてもよい。代替的な実施形態では、ポケット336はシート338に加え、別個のシートに設けられ得る。ポケット336の端ぐりを形成すること、及び切断深さを制御することは、真空開口部312などの貫通穴を単純に穴開けすることと比較すると、困難である。代わりに、これらのポケット336を含むシートを使用することによってフライス加工工程を回避することができる。シートにポケット336を形成することにより、製造を更に容易にし、コストを削減する。異なる形状のポケット336を容易かつ安価で迅速に製造することが可能であることから、可撓性もまた増大する。次にポケット336のシートは、シートのスタックを形成するためにバルブのシート338と一緒に使用することができる。ポケット336は、レーザ切断などによってシートへと切断されてもよい。
第3の実施形態では、ポケット336は真空開口部312と一致する。各真空開口部312は、対応するポケット336を有する。ポケット336は、真空開口部312がポケット336内部及びポケット336の底部に配置されるように、真空開口部312の周囲に設けられる。したがってポケット336により、真空開口部312と架台306の上面との間に凹部状の容積が提供される。ポケット336は、真空開口部312を通り負圧源に接続される。それゆえに、真空開口部312は上面と平行であり、下部の平面に配置される。
図8を参照すると、シート338は架台306の上面の上に設けられている。シート338は弾性材料から作製される。第3の実施形態では、シート338は、Mylar(RTM)の商標名でも知られる、二軸延伸ポリエチレンテレフタラート(biaxially-oriented polyethylene terephthalate、BoPET)から作製される。他の例では、例えばKapton(RTM)などのポリイミド、スチレン、ポリ塩化ビニル(PVC)、又はポリカーボナートといった他の材料が使用されてもよい。シート338は、シート338に形成された複数のバルブ340を有する。バルブ340は、レーザ切断などにより、シート338へと切断される。このプロセスは、バルブ340を画定する切抜き部を形成する。それゆえ、バルブ340はシート338と一体であり、シート338の一部を形成する。それゆえ、シート338はバルブ340のアレイを提供する。
シート338はポケット336にわたって置かれている。ポケット336は、シート338のバルブ340を受容するように構成されている。バルブ340は真空開口部312を開閉するために設けられている。バルブ340はそれぞれ、真空開口部312を封止するように構成されているバルブヘッド342を含む。第3の実施形態では、バルブヘッド342は円形である。バルブ340はまた、バルブヘッド342に取り付けられたバルブのレバーアーム344をそれぞれ含む。バルブのレバーアーム344は、真空開口部312を開閉するためにバルブヘッド342を移動させるように構成されている。特に、バルブのレバーアーム344は、バルブヘッド342をシート338の平面の外へ移動させ、かつシート338の下方に配置された真空開口部312に向かって移動させることができる。これは、移動を可能とするためにバルブのレバーアーム344を屈曲させることにより達成される。バルブのレバーアーム344はバルブヘッド342の側面の周りに湾曲形状を有するが、これによりコンパクトな空間に長さが提供される。こうすることで、バルブ340の充填密度を増加させることができる。この長さにより、密封状態を形成するため、バルブヘッド342を真空開口部312に対して平らに置くことができるように、シート338の平面と平行な平面にバルブヘッド342を配置することが可能となる。他の例では、バルブ340は異なる形状を有する。例えば、バルブ340はバルブの直線形レバーアーム344を有してもよいが、こうすることにより第3の実施形態よりもコンパクトではなくなることがある。
図7は、各ポケット336がバルブ340の形状を受容するための特定の形状を有することを示す。特に、ポケット336は、バルブヘッド342を受容するための概ね半円形形状を有する第1の部分を有する。第1の部分は、ポケット336の一方の側に配置される。ポケット336はまた、第1の部分よりも大きい直径を有する、概ね半円形形状を有する第2の部分を有する。第2の部分は、バルブのレバーアーム344を受容するためのものである。第2の部分は、第1の部分に対してポケット336の反対側に配置される。これにより、ポケット336はバルブ340の形状と相補的な形状を提供する。ポケット336は、特に、バルブのレバーアーム344が屈曲可能であり、真空開口部312に対して封止するためにバルブヘッド342がポケット336内へと延在可能であるように、配置されるバルブ340用の空間を提供する。他の例では、ポケット336の形状は、異なるバルブ202の形状を収容するために異なっている可能性がある。
図7は、異なる配向で配置されたいくつかのポケット336を有する、ポケット336のアレイを示す。これは、充填密度を更に増加させるために設けられる。特定の配置は、バルブ340の形状に応じて変化し得る。図8の配置では、真空開口部312のアレイは、エアベアリング314を収容するように、エアベアリング314の周りに位置づけられる。ポケット336の配向はまた、エアベアリング314の周りにポケット336を配置することにより、コンパクト性を向上させるために選択される。他の例では、配置は変更されてもよく、例えば配向は、各ポケット336が同じ方向に配向された状態で一様であってもよい。
第3の実施形態では、シート338はエアベアリング314を受容するための穴を有し、この結果、エアベアリング314はシート338を通じて作用することができる。ポケット336がシートに形成される実施形態では、シートは通過させるためのエアベアリング314用の穴もまた含んでもよい。
使用時には、基材が真空開口部312上に存在しない場合に、負圧が第1の実施形態と同様の方法で真空開口部312に加えられる場合、バルブヘッド342は、ポケット336内へ、かつ真空開口部312と中で接触するように下向きに引かれてバルブ340を閉じる。特に、シート338上方の領域とバルブ340の切抜き部を通る真空開口部312との間の開放バルブ340により、大気圧間で圧力差が生じる。この圧力差により、バルブヘッド342に空気抗力が生じ、負圧によりバルブヘッド342を真空開口部312へと下向きに引く。バルブヘッド342及びバルブのレバーアーム344は、シート338の平面の外へ移動するための空間を有するように、ポケット336に配置される。バルブヘッド342は真空開口部312に接触し、シールを形成してバルブ340を閉じる。これにより、基材により覆われていない真空開口部312を閉じることが可能となり、真空の有効性を向上させる。これにより、マスキングの必要性が避けられる。これはまた、製造及び適用する上で単純で迅速に製造や適用が可能であり、かつ安価であるバルブの単純なアレイを提供する。
基材が真空開口部312上に存在する場合、圧力は一様となり、バルブヘッド342は屈曲したバルブのレバーアーム344の張力により、シート338の平面へと戻るため、バルブ340が開く。これにより、真空開口部312での負圧は、上面302上の所定の位置に基材を保持するようにこれに作用することが可能となる。
シート338が架台306に適用されると、プレート304を適用することが可能となる。プレート304は、第1の実施形態のプレート104と同一である。それゆえ、プレート304を適用することが可能となり、上面302を提供する。支持ユニット300は図1に示されるものと同様に記載されている。プレート304はシート338上に配置され、それゆえに架台306の上面の上に配置される。プレート304は、複数のスロット310の形態で複数の真空開口308を画定する。スロット310はバルブ340を介し、真空開口部312に接続される。それゆえに、バルブ340が開放状態となる場合、真空開口部312は真空開口308と流体連通する。したがって、バルブ340が開放状態となる場合、真空開口部312に加えられる負圧は、バルブ340を通り、真空開口308へと伝達される。
搬送ベルト上に設置された基材は、真空圧により押さえられ得る。上で言及したように、基材が真空開口部312を通過する場合、バルブ340が開き、スロット310及びベルト開口を通して負圧が基材に作用することが可能となる。基材が搬送ベルトに沿ってより遠くへと通り過ぎ、もはや真空開口部312を覆わなくなった後、バルブ340は圧力差により自動的に閉じる。こうすることで、マスキングの必要なしに、全体としてアレイを横切る真空力が向上する。この真空力は、基材が異なる真空開口部312上を連続して移動するにつれて、搬送ベルトにとって特に有用となる。したがって、覆われていない真空開口部312を面で覆うことはできない。
それゆえに、第3の実施形態は、搬送プリンタにとって特に好ましい配置を提供する。エアベアリング314は、上面302上方で搬送ベルトを支持するための空気のクッションを提供するが、真空開口308及びシート338内のバルブ340は、真空の有効性を向上させつつも基材を所定の位置に保持する。合わせて、これらの特徴は向上した真空コンベアの提供に相乗的に寄与しており、位置合わせ、ひいては印刷品質を向上させる。
別の実施形態では、第1の実施形態の基材支持システム10又は第2の実施形態の基材支持システム20は、第3の実施形態のシート338とは異なる方法で真空開口部112、212を封止するための一組のバルブを設けてもよい。例えばこのバルブは、基材が真空開口108、208上に設置されていない場合、真空開口108、208を自己封止するために、各真空開口108、208において、ボールバルブを含んでもよい。ただし、第3の実施形態のバルブは、シート338が製造、施策及び交換するのに単純で安価であり、なおかつこれを迅速に行うことができ、各真空開口108、208用にボールやばねなどの個々のバルブを有するといった複雑さを回避することができることから有利である。
代替的な実施形態では、第3の実施形態のシート338は、代わりに第2の実施形態のタイル236を含む支持ユニット300に適用されてもよい。したがって、シート338は、真空開口部212を開閉させるために、キャリア222とタイル236の間に設けられてもよい。それ以外の場合には、この操作は、第3の実施形態に関連して記載されたものと同様のものとすることができる。
Claims (15)
- 搬送プリンタのための基材支持システムであって、
支持ユニットであって、
負圧源と流体連通させるために配置された複数の真空開口と、
正圧源と流体連通させるために配置され、多孔質媒体を含む少なくとも1つのエアベアリングを含むもの、及び
印刷される基材を支持するために、前記支持ユニット上に配置され、複数のベルト開口を含む搬送ベルトを備え、
前記真空開口が、前記搬送ベルト上に前記基材を保持するために、前記ベルト開口を通して負圧を伝えるように配置され、
前記少なくとも1つのエアベアリングが、前記搬送ベルトを支持するために正圧を伝えるように配置された
基材支持システム。 - 前記少なくとも1つのエアベアリングが、前記支持ユニットの上面の上方に配置された上面を有する
請求項1に記載の基材支持システム。 - 前記少なくとも1つのエアベアリングが、アレイに配置された複数のエアベアリングを含む
請求項1又は2に記載の基材支持システム。 - 前記アレイは、前記エアベアリングが前記搬送ベルトの移動方向からオフセットされた列に配置されるオフセットアレイである
請求項3に記載の基材支持システム。 - 前記多孔質媒体が炭素を含む
請求項1に記載の基材支持システム。 - 前記少なくとも1つのエアベアリングが、1μm~20μmの厚さを有する空気の膜上に前記搬送ベルトを支持するように構成されている
請求項1に記載の基材支持システム。 - 前記少なくとも1つのエアベアリングが弾性部材上に支持される
請求項1に記載の基材支持システム。 - 前記少なくとも1つのエアベアリングが、100μm~200μmだけ前記支持ユニットの前記上面の上方に突出するように配置される
請求項2に記載の基材支持システム。 - 前記少なくとも1つのエアベアリングの前記上面がスリットを含む
請求項2に記載の基材支持システム。 - 前記支持ユニットが、前記少なくとも1つのエアベアリングを形成する多孔質媒体を含む、少なくとも1つのタイルを含む
請求項1に記載の基材支持システム。 - 前記複数の真空開口がそれぞれ、前記支持ユニットの上面にスロット、及び前記スロットの底部に真空供給孔を含み、前記真空供給孔が前記負圧源に接続される
請求項1に記載の基材支持システム。 - 前記真空開口の前記スロットが、前記搬送ベルトの移動方向と平行な方向に延在する
請求項11に記載の基材支持システム。 - 前記複数の真空開口を開閉するのに操作可能である複数のバルブを更に含む
請求項1に記載の基材支持システム。 - シートであって、
前記シートに形成された複数のバルブを含み、
前記シートが弾性材料から作製され、かつ、
前記複数のバルブの各バルブが、前記基材支持ユニットにおけるそれぞれの真空開口を封止するためのバルブヘッドと、前記バルブを開閉するために、前記真空開口に向かう、及び真空開口から離れるような前記バルブヘッドの移動を可能とするバルブのレバーアームを含むものを更に含む
請求項1に記載の基材支持システム。 - 請求項1に記載の基材支持システムを使用するための方法であって、
請求項1に記載の基材支持システムを提供することと、
前記搬送ベルト上に基材を設置することと、
前記搬送ベルト上に前記基材を保持するために、前記負圧源により前記複数の真空開口に負圧を加えることと、
前記搬送ベルトを支持するために、前記正圧源により前記少なくとも1つのエアベアリングに正圧を加えることと、を含む
方法。
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