KR101374573B1 - 제트스택 플레이트 간의 정렬 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 장치는 제 1 배열의 구멍들을 구비하고, 제 1 플레이트 정렬 구멍이 상기 배열의 다른 구멍 보다 작은 크기를 가지는 제 1 플레이트와; 상기 제 1 배열의 구멍들과 정렬될 수 있는 제 2 배열의 구멍들을 구비하고, 제 2 플레이트 정렬 구멍이 상기 배열의 다른 구멍 보다 작은 크기를 가지는 제 2 플레이트를 포함하며, 제 1 플레이트 정렬 구멍 및 제 2 플레이트 정렬 구멍은 상기 배열의 구멍들에서 다른 위치를 가진다. 플레이트의 정렬 방법은 상부 및 바닥과 배열의 다른 구멍 보다 작은 크기를 가지는 제 1 플레이트 정렬 구멍을 포함하는 제 1 배열의 구멍들을 구비한 제 1 플레이트를 제공하고, 제 1 배열의 구멍 및 제 2 배열의 구멍이 정렬되도록, 제 1 플레이트의 상부의 제 2 배열의 구멍들을 구비한 제 2 플레이트를 배치하고, 제 1 플레이트의 바닥에서 광을 지향시키고, 정렬을 증명하기 위하여, 제 1 플레이트 정렬 구멍의 프로파일을 제 2 배열의 구멍들에 위치시킨다.
제트스택 플레이트, 배열 구멍, 플레이트, 정렬 장치

Description

제트스택 플레이트 간의 정렬{Jetstack plate to plate alignment}
본 발명은 제트스택 플레이트 간의 정렬에 관한 것이다.
잉크 제트 프린터들은 일반적으로 잉크 저장소로부터 잉크가 분배되는 제트 배열로 잉크를 발송하는 매니폴드를 구비한 브레이징 강 플레이트(brazed steel plate)의 스택(stack), 즉 "제트 스택(jet stack)"을 가진다. 상기 제트 스택은 여러개의 플레이트로 구성될 수 있고 잉크 제트 프린터의 적당한 작동을 위해 정확하게 정렬될 필요가 있다.
제트 스택 플레이트의 종래 실행 방법은 개구 플레이트에서 다이어프램 플레이트(diaphragm plate)까지 각각 연속하는 플레이트가 대직경의 구멍을 갖는 각 플레이트 상에서 하나의 구멍을 사용한다. 다이어프램 플레이트는 제트에 가장 인접하고, 일반적으로 변환기(transducer)는 신호를 수신하여 작동하며, 작동할 때 다이어프램을 누르고 잉크 방울을 제트를 통해서 밀어낸다. 이상적으로는, 플레이트들이 함께 스택되어 있을 때, 구멍들이 완벽하게 동일한 중심을 가질 수 있지만, 거의 항상 편차가 발생할 수 있다.
이러한 편차는 자동 비디오 시스템으로 측정된다. 종래 플레이트가 밑에서 접착되는 플레이트와 구멍 에지 사이의 불량한 대조(contrast)는 오류 측정을 유발한다. 플레이트는 광택형 스테인레스 강이고 구멍 및 표면 품질은 변화된다. 자동 비디오 시스템은 상부 조명을 이용하고 자동 비디오 시스템이 반사(reflection)를 선별하여 구멍들이 정확하게 정렬되는 지를 결정할 정도로 구멍 에지들을 위치시키는 것이 어렵다.
오류 측정이 포착되면 수동으로 재측정하는 것이 필요하며, 이것은 시간 및 자원을 낭비하는 것이다. 오류 측정이 포착되지 않는 경우에는, 제트 스택 플레이트들은 정확하게 정렬되지 않는다. 제트 스택은 여전히 작동될 수 있지만, 효율이 낮아진다. 또한, 공정에서의 에러가 정정되지 않기 때문에, 공정 흐름(flow)의 관리는 영향을 받는다. 어떤 경우에는, 결과적으로 너무 비싸다고 생각되는 재측정 및 수동 정렬 공정이 전체적으로 생략된다.
본 발명의 장치는 제 1 배열의 구멍들을 구비하고, 제 1 플레이트 정렬 구멍이 상기 배열의 다른 구멍 보다 작은 크기를 가지는 제 1 플레이트와; 상기 제 1 배열의 구멍들과 정렬될 수 있는 제 2 배열의 구멍들을 구비하고, 제 2 플레이트 정렬 구멍이 상기 배열의 다른 구멍 보다 작은 크기를 가지는 제 2 플레이트를 포함하며, 제 1 플레이트 정렬 구멍 및 제 2 플레이트 정렬 구멍은 상기 배열의 구멍들에서 다른 위치에 위치된다. 플레이트의 정렬 방법은 상부 및 바닥과 배열의 다른 구멍 보다 작은 크기를 가지는 제 1 플레이트 정렬 구멍을 포함하는 제 1 배열의 구멍들을 구비한 제 1 플레이트를 제공하고, 제 1 배열의 구멍 및 제 2 배열의 구멍이 정렬되도록, 제 1 플레이트의 상부에 제 2 배열의 구멍들을 구비한 제 2 플레이트를 배치하고, 제 1 플레이트의 바닥에서 광을 지향시키고, 정렬을 증명하기 위하여, 제 1 플레이트 정렬 구멍의 프로파일을 제 2 배열의 구멍들에 위치시킨다.
본 발명에 따르면, 구멍들의 정렬 작업이 용이하고 구멍들을 정확하게 정렬시킬 수 있다.
도 1은 원뿔 정렬 형태(cone alignment feature)를 사용하여 정렬된 플레이트들의 스택(a stack of plates)의 예시를 도시한다. 스택에서 각 연속 플레이트는 상기 스택에서 이전 플레이트 보다 큰 정렬 구멍을 가진다. 본원에 사용된 바와 같이, 구멍은 임의의 특수한 형태 또는 디자인을 갖지는 않지만, 플레이트의 한 면에서 다른 면으로 관통한다. 본원의 구멍들은 둥글지만, 둥글어야 될 필요는 없고 청구범위에서 규정하는 것으로 계획되거나 또는 추측된다.
스택(10)의 상부 플레이트는 최대 직경의 정렬 구멍을 가지는 정렬 영역(12)에서 정렬 구멍(28)을 가진다. 정렬 구멍(28)은 상기 스택에서 보면, 상부 플레이트가 이전에 놓여져 있는 이전 플레이트들을 갖는 스택에 놓여지는 최종 플레이트이기 때문에, 스택의 이전 플레이트에 놓여진다. 구멍(24,22,20,18,16,14)은 모두 상기 스택의 이전 플레이트에 속한다. 상기 스택에서 연속적인 플레이트들 각각은 더 큰 직경을 가지므로, 이전 플레이트들로부터의 구멍들의 에지들이 상부에서 볼 수 있게 한다. 직렬의 구멍들은 "원뿔(cone)" 유형의 구조를 형성하고 본원에서는 원뿔 정렬로 기술한다.
축적 및 정렬 공정 동안, 도시 생략된 비전 시스템(vision system)은 구멍들이 정렬되었는 지를 결정하기 위하여 구멍들의 에지들 주위로부터 원호(arc)들을 분석한다. 비전 시스템은 원근법(perspective)으로서 스택의 "상부"에서 플레이트들을 관찰하고 조명을 위해서 톱 라이트(top light)를 사용한다. 일반적으로 스테인레스 강 플레이트는 광을 비전 시스템 안으로 반사하여, 구멍들의 에지들과 구멍의 위치 분석을 어렵고 부정확하게 한다. 결과적으로, 작업자들은 플레이트들을 수동으로 정렬하여 체크해야 한다. 이 공정은 장시간을 소요하며 제조 공정은 일반적으로 단지 비효율성으로 인하여 정렬 공정을 건너뛴다.
도 2는 구멍(40)의 배열을 사용하는 정렬 형태를 갖는 플레이트(32)의 실시예를 도시한다. 구멍(40)의 배열은 원뿔 정렬 형태가 도 1의 실시예에서 행해지는 것과 유사한 양의 공간(30)을 사용한다. 구멍(40)의 배열에서, 여러 구멍들이 부호 "42"와 동일 직경을 가지며, 상기 배열에서 하나의 구멍이 부호 "44"와 같은 소직경을 가진다. 상기 스택에 사용된 각 플레이트는 다른 위치에 위치한 부호 "42"와 같은 소직경의 구멍을 가진다.
도 3 및 도 4는 상기 스택에서 다른 플레이트의 추가 예시들을 도시한다. 도 3의 플레이트(34)는 부호 "42"와 같이 대부분이 대직경의 구멍들을 갖는 구멍(40)의 배열을 가지며, 플레이트(34)는 도 2의 플레이트(32)의 소직경의 구멍 보다도 다른 위치에 위치한 소직경의 구멍(46)을 가진다. 유사하게, 도 4는 플레이트(34 또는 32)의 것과 다른 위치에 위치한 소직경의 구멍(48)을 가지는 플레이트(36)를 도시한다.
도 5와 도 6은 구멍들의 배열을 갖는 플레이트들을 축적할 때 발생하는 프로파일 이미지의 예시들을 도시하며, 여기서 각 플레이트는 다른 구멍들 보다 작은 배열의 구멍을 가진다. 도 5는 플레이트(32)의 상부에 축적된 플레이트(34)의 평면도를 도시한다. 물론, 본원의 "상부"는 플레이트들이 마찬가지로 다른 측에서 관측될 때의 임의로 선택된 것이다.
도 5에 도시된 프로파일 이미지는 상기 배열의 구멍을 통과하여 위로 비추는 바닥 광원(bottom light source)의 결과이다. 바닥 광원을 사용하면, 플레이트를 제조하는 다른 금속들 및 스테인레스 강의 반사성으로부터 제기되는 문제들을 방지할 수 있다. 구멍(46)은 암 영역(dark field)이었던 곳에서 백색 스폿으로서 상기 배열의 다른 구멍들과 매우 선명하게 대조되는 것으로 나타난다. 구멍(44)도 역시 암 영역에서 백색 스폿으로 나타나고, 플레이트(34)로부터 둘러싸는 큰 구멍은 본원에서는 볼 수 없지만, 설명의 목적으로 제시되었다. 비전 시스템은 일반적으로 백색 스폿이 나타나는 영역을 인지하고 있으며 스폿(46)과 유사 스폿(44) 사이를 차별화하기 위하여, 상기 스폿을 특수 좌표 범위 내에 위치시킬 수 있다.
또한, 한 플레이트에서 다른 플레이트까지 작은 구멍들을 배치하는 것은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 연속적으로 위치될 수 없다. 비전 시스템에게 유사 스폿들 사이의 더욱 큰 거리를 허용하기 위하여, 원하는 스폿 위치는 유사 프로파일을 비전 시스템에 제공할 수 있는 다른 스폿들로부터 멀리 이격되어 위치될 수 있다.
도 6은 본 이미지에서 감추어진 플레이트(32,34)의 상부에 축적된 플레이트(36)의 프로파일을 도시한다. 구멍(48)은 다시 비전 시스템에 의해서 이미 "공지된" 일반적인 위치에서 암 영역 상에 밝은 스폿으로 나타난다. 이것은 비전 시스템이 관심 스폿의 좌측에 나타나는, 스폿들 사이를 차별화할 수 있게 하고, 상기 스폿들은 상기 스택의 이전 플레이트들에 있는 소직경의 구멍들의 결과로 발생한다.
이 방식에서, 비전 시스템은 관심 스폿의 에지를 위치시켜서 상기 스폿과 다른 스폿 사이의 거리를 측정하여 플레이트들이 정확하게 정렬되었는 지를 결정할 수 있다. 바닥 조명은 구멍들의 에지에서 큰 대조를 얻을 수 있게 한다. 그 다음에 이러한 큰 대조는 비전 시스템이 에지들을 더욱 용이하게 위치시켜서, 다른 구멍들에 대해서 상기 구멍들의 위치를 결정하도록 분석할 수 있게 한다.
구멍들의 배열은 좌측 단부와 같은 제트 스택 플레이트의 일 단부에 놓여질 수 있다. 더욱 큰 정확도를 위해서, 제 2 배열의 구멍들은 우측 단부와 같은 제 1 단부에 대향하는 단부에서 각 플레이트에 놓일 수 있다. 이것은 플레이트들을 정렬할 때, 높은 정밀도를 보장한다.
새로운 방법론을 시연하기 위하여, 한 세트의 화학 에칭된 시험 플레이트를 사용하였다. 자동 좌표 측정기(CMM) 시스템은 프린터 제트 스택의 양 단부에서 배열 내에 있는 개별 소직경 구멍들의 위치를 측정하기 위하여 새롭게 제작된 프로그램을 사용하였다. 서두에 언급한 바와 같이, 프린터 제트 스택은 저장소로부터 용지와 같은 프린트 기판 상에 잉크 방울을 증착시키는 출구 제트로 흐르는 잉크 흐름을 관리하기 위한 여러 형태를 갖는 한 세트의 플레이트들이다. 상기 실험은 모든 구멍 관리를 위하여 세팅된 동일한 낮은 수준의 바닥 조명을 사용하였다.
셋업을 제외한 상태에서, 플레이트들을 정렬하는 절차에 대한 개시에서 종료까지의 운용 시간은 1분 45초 였다. 이 시간은 제트 스택의 단부에서 좌측 및 우측 배열을 측정하는 것을 포함한다. 상기 실험은 선택 사항일 수 있는 모든 형태에 대한 포커스 단계(focus step)를 포함한다. 실험은 충분한 제트 스택 정렬을 수행하지 않았지만, 충분한 제트 스택을 위해 여분의 플레이트-플레이트 정렬을 포함하여 평가하여도 충분한 정렬 고정에는 대략 2 분이 소요된다. 이것은 이전 방법 보다 절반 이하의 시간을 사용하고 재측정이 필요하지 않다.
정렬된 플레이트들의 스택의 측면도는 도 7에 도시된다. 플레이트(32)는 플레이트(32)의 구멍 보다 소직경을 갖는 구멍(44)을 구비한 스택의 "바닥"을 형성한다. 상기 정렬 시스템에 사용된 광은 도면의 하부 부분에서 플레이트들의 스택을 향하여, 위로 "하부" 플레이트(32)에서 출사한다. 플레이트(34)는 소직경의 구멍(46)을 구비한 상태에서 중간부에 놓여지고 플레이트(36)는 소직경의 구멍(48)을 구비한 상태에서 스택의 상부에 놓여진다.
이 방식에서, 제트 스택의 플레이트들을 정렬하는 것은 더욱 큰 정확도로써 그리고 다른 공정 보다 작은 시간 소요로 진행된다. 본원은 프린트 헤드 제트 스택에 대한 플레이트들의 정렬에 대해서 집중적으로 설명하였지만, 정렬 공정은 플레이트들의 스택에 필요한 임의의 유형의 정렬에도 적용될 수 있다.
상술한 여러 구성, 다른 형태 및 작용들 또는 대안 형태들은 많은 기타 다른 시스템 또는 적용으로 바람직하게 조합될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 당기술에 숙련된 기술자들은 하기 첨부된 청구범위의 범주 내에서, 본원에서 예측 및 추측되지 않은 다른 형태, 변형 및 개선 사항들도 유추할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 플레이트의 스택 상의 원뿔 정렬 형태를 도시한 도면.
도 2는 제 1 위치에서 플레이트 정렬 구멍을 갖는 플레이트를 도시한 도면.
도 3은 제 2 위치에서 플레이트 정렬 구멍을 갖는 플레이트를 도시한 도면.
도 4는 제 3 위치에서 플레이트 정렬 구멍을 갖는 플레이트를 도시한 도면.
도 5는 제 2 위치에 있는 상부 플레이트 정렬 구멍을 갖는 두개의 플레이트의 스택 상부를 도시한 도면.
도 6은 제 3 위치에 있는 상부 플레이트 정렬 구멍을 갖는 세 개의 플레이트의 스택 상부를 도시한 도면.
도 7은 3개의 구멍들의 배열을 도시한 횡단면도.

Claims (7)

  1. 프린트 헤드 제트 스택(jet stack)의 플레이트들을 정렬하기 위한 장치로서,
    제 1 배열의 정렬 구멍들(40)을 구비하는 제 1 플레이트(32)로서, 제 1 플레이트 정렬 구멍(44)이 상기 제 1 배열의 정렬 구멍들(40)에서 다른 정렬 구멍들(42)보다 작은 크기를 갖고, 상기 제 1 배열의 정렬 구멍들(40)에서 상기 다른 정렬 구멍들(42)은 동일한 크기를 갖는, 제 1 플레이트(32)와;
    상기 제 1 배열의 정렬 구멍들과 정렬될 수 있는 제 2 배열의 정렬 구멍들을 구비하는 제 2 플레이트(34)로서, 제 2 플레이트 정렬 구멍(46)이 상기 제 2 배열의 정렬 구멍들에서 다른 정렬 구멍들보다 작은 크기를 갖고, 상기 제 2 배열의 정렬 구멍들에서 상기 다른 정렬 구멍들은 동일한 크기를 갖는, 제 2 플레이트(34)를 포함하며,
    상기 제 1 플레이트 정렬 구멍(44) 및 제 2 플레이트 정렬 구멍(46)은 상기 제 1 및 제 2 배열의 정렬 구멍들에서 다른 위치들에 각각 위치되는 프린트 헤드 제트 스택의 플레이트들을 정렬하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 두 개 이상의 플레이트들을 포함하고,
    각 플레이트는 상기 제 1 및 제 2 배열의 정렬 구멍들과 정렬될 수 있는 배열의 구멍들을 구비하고,
    각 플레이트는 다른 플레이트 정렬 구멍들과는 다른 위치에 있는 플레이트 정렬 구멍을 갖는 프린트 헤드 제트 스택의 플레이트들을 정렬하기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 플레이트는 프린트 헤드 제트 스택(jet stack)의 적어도 일 부분을 형성하는 프린트 헤드 제트 스택의 플레이트들을 정렬하기 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제트 스택은 각 플레이트 상에 상기 제 1 및 제 2 배열의 정렬 구멍들이 정렬되도록 서로 접착되는 복수 개의 플레이트를 포함하는 프린트 헤드 제트 스택의 플레이트들을 정렬하기 위한 장치.
  5. 프린트 헤드 제트 스택(jet stack)으로서,
    한 세트의 플레이트로서, 각 플레이트는 잉크 흐름을 위해 사용되는 구멍들로부터 떨어진 배열의 정렬 구멍들을 갖고, 각 배열은 상기 배열의 정렬 구멍들 내의 단일 위치에 있는 플레이트 정렬 구멍을 갖는, 한 세트의 플레이트를 포함하고,
    상기 한 세트의 플레이트는 각 플레이트 상에 있는 상기 배열의 정렬 구멍들이 상기 프린트 헤드 제트 스택에서 다른 플레이트 상에 있는 상기 배열의 정렬 구멍들과 정렬되도록 정렬되며,
    상기 한 세트의 플레이트는 상기 프린트 헤드 제트 스택을 형성하기 위해 서로 접착되는, 프린트 헤드 제트 스택.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각 플레이트는 두 배열의 구멍들을 갖고, 상기 두 배열은 상기 플레이트의 제 1 단부에 있는 제 1 배열과 상기 플레이트의 제 2 단부에 있는 제 2 배열이고, 상기 제 2 단부는 상기 제 1 단부와 대향하는, 프린트 헤드 제트 스택.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 플레이트들은 스테인레스 강 플레이트들을 포함하는 프린트 헤드 제트 스택.
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