KR102262345B1 - 프린터에서 투명한 재료를 토출하는 이젝터를 정렬하는 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

프린터는 미러 같은 표면 상에 있는 투명한 점적으로 형성된 테스트 패턴의 대시들을 검출하고 그 위치를 식별할 수 있는 광학 센서를 갖게 구성된다. 상기 광학 센서는, 광원에 인접하여 위치되어 상기 광원에 의해 방출된 광의 양을 상기 테스트 패턴의 각 부분 상으로 제한하여 시준하는 루버(louver)를 포함한다. 상기 광을 제한하면 상기 미러 같은 기판 및 상기 테스트 패턴으로부터 경면 반사된 광을 수신하는 복수의 감광 장치에 의해 생성된 이미지 데이터를 처리하여 상기 대시들의 위치를 용이하게 식별할 수 있다. 이러한 식별된 위치를 예상된 위치와 비교하여 오정렬 거리를 식별하고 이 오정렬 거리를 사용하여 이젝터 헤드를 정렬하고, 투명한 점적을 토출하는 이젝터 헤드에 발사 신호를 인가하는 타이밍을 조정할 수 있다.

Description

프린터에서 투명한 재료를 토출하는 이젝터를 정렬하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ALIGNING EJECTORS THAT EJECT CLEAR MATERIALS IN A PRINTER}
본 문서에 개시된 시스템 및 방법은 일반적으로 인쇄 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄 시스템에서 점적(drop)을 정합(registration)하고 결함 있는 이젝터(ejector)를 검출하기 위해 이젝터를 정렬하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
2차원(2D) 및 3차원(3D) 프린터는 하나 이상의 이젝터를 동작시켜 재료의 점적을 이미지 수용 부재 또는 압반(platen) 상으로 토출한다. 이 재료는 특히 3차원(3D) 물체 프린터에서 수성 재료, 오일 재료, 용매 기반 재료, UV 경화성 재료, 에멀전 재료, 상 변화 재료 또는 다른 재료일 수 있다.
통상적인 프린터는 하나 이상의 프린트헤드에 구축될 수 있는 하나 이상의 이젝터를 사용한다. 이젝터는 개방된 갭을 통해 재료의 점적을 이미지 수용 부재 또는 압반으로 토출한다. 2D 프린터에서, 이미지 수용 부재는 기록 매체의 연속적인 웹, 일련의 매체 시트(media sheet)일 수 있고, 또는 이미지 수용 부재는 인쇄 드럼 또는 순환 벨트와 같은 회전 표면일 수 있다. 3D 프린터에서, 압반은 물체가 층으로 건축(built)된 평면상 부재이거나 또는 이젝터 주위로 회전하며 물체를 형성하는 원통형 부재일 수 있다. 2D 프린터에서 회전 표면 상에 인쇄된 이미지는 회전 표면과 트랜스픽스 롤러(transfix roller)에 의해 형성된 트랜스픽스 닙(nip)에서 기계적 힘에 의해 나중에 기록 매체로 전사된다. 이젝터는 종종 발사 신호(firing signal)라고 하는 전기 전압 신호에 응답하여 오리피스를 통해 재료의 점적을 방출하는 기계적 힘을 생성하는 압전 액추에이터, 열 액추에이터 또는 음향 액추에이터로 구현될 수 있다. 타이밍 신호의 진폭 또는 전압 레벨은 각 점적에서 토출되는 재료의 양에 영향을 준다. 발사 신호는 이미지 또는 물체 층 데이터에 따라 제어기에 의해 생성된다. 프린터는 이미지 수용 부재의 특정 장소에 또는 압반 상에 이전에 형성된 층의 특정 장소에 개별 점적들의 패턴을 인쇄함으로써 이미지 데이터 또는 물체 층 데이터에 따라 인쇄된 이미지 또는 물체 층을 형성한다. 점적이 착륙하는 장소는 종종 "점적 장소", "점적 위치" 또는 "픽셀"이라고 언급된다. 따라서 인쇄 동작은 이미지 데이터 또는 물체 층 데이터에 따라 이미지 수용 부재 또는 압반 상에 점적을 놓는 것으로 볼 수 있다.
2D 및 3D 프린터에서 이젝터들은 이미징 표면 또는 압반 및 프린터 내 다른 이젝터를 참조하여 정합되어야 한다. 이젝터들을 정합시키는 것은 이젝터들을 동작시켜 알려진 패턴으로 점적을 토출하고 나서 토출된 점적들의 인쇄된 이미지를 분석하여 이미징 표면 또는 이전에 형성된 층 및 프린터 내 다른 이젝터를 참조하여 이젝터의 배향을 결정하는 공정이다. 프린터에서 이젝터를 동작시켜 이미지 데이터 또는 물체 층 데이터에 대응하여 점적을 토출하는 것은, 이젝터들이 이미지 수용 부재 또는 이전에 형성된 층에 걸쳐 폭과 동일한 높이에 있다는 것과, 모든 이젝터가 동작가능한 것으로 가정한다. 그러나 이젝터의 배향에 관한 가정은 가정될 것이 아니라 검증되어야 한다. 추가적으로 이젝터를 적절히 동작시키기 위한 조건이 검증될 수 없는 경우, 인쇄된 이미지 또는 층을 분석하여, 가정된 인쇄 조건을 더 잘 준수하도록 이젝터의 동작을 조정하거나 또는 가정된 조건으로부터 이젝터들이 벗어나는 편차를 보상하는데 사용될 수 있는 데이터를 생성하여야 한다.
인쇄된 이미지를 분석하는 것은 두 방향을 참조하여 수행된다. "공정 방향(process direction)"은 이미징 표면 또는 압반이 토출된 점적을 수용하기 위해 이젝터를 통과할 때 이미지 수용 부재 또는 압반이 이동하는 방향을 말하며, "교차-공정 방향(cross-process direction)"은 이미지 수용 부재 또는 압반의 평면 내 공정 방향에 수직인 방향을 말한다. 인쇄된 이미지 또는 층을 분석하기 위해, 점적을 토출하도록 동작하는 이젝터들이 실제로 점적을 토출했는지 여부 및 이젝터들이 이미지 수용 부재 또는 압반 및 프린터 내 다른 이젝터를 참조하여 올바르게 배향되어 있었다면 점적이 착륙했을 곳에 토출된 점적이 착륙되었는지 여부를 결정하기 위해 테스트 패턴(test pattern)을 생성하는 것이 필요하다.
상이한 이젝터에 의해 토출된 점적을 검출하고, 이젝터의 위치 및 배향을 추론하고, 하나 이상의 이젝터를 이동시켜 인쇄 시스템에서 우수한 정합을 수행하는데 허용 가능한 정렬을 달성하는데 유용한 보정 데이터를 식별하는 시스템 및 방법이 존재한다. 점적은 종종 테스트 패턴이라고 언급되는 알려진 패턴으로 토출되는데, 이에 의해 인쇄 시스템 내 하나 이상의 프로세서가 점적을 수용한 기판 상에 있는 테스트 패턴의 이미지 데이터를 분석하여 점적을 검출하고 이젝터의 위치와 배향을 결정할 수 있다. 일부 인쇄 시스템에서, 이젝터는 수용 부재 또는 압반 상에 투명한 재료의 점적을 토출하도록 구성된다. 이 투명한 재료는 최종 인쇄된 제품의 광택 레벨 또는 제조된 3D 물체의 표면 마무리를 조정하는 데 유용하다. 추가적으로, 투명한 재료는 3D 물체의 표면에 렌즈와 같은 광학 구조물을 형성하거나 또는 3D 물체를 건축하는 동안 지지 구조물을 형성하는 데 사용될 수 있다. 본 문서에서 사용된 "투명한"이라는 용어는 착색제의 농도가 낮거나 전혀 없는 재료를 말한다. 그러나, 투명한 재료의 사용으로 인해 발생하는 하나의 문제점은 수용 부재 상에 토출된 투명한 재료의 점적을 이미징 시스템으로 검출하는 것이 어렵다는 것이다. 투명한 점적은 잘 이미징되지 않기 때문에, 이젝터를 정렬하기 위한 알려진 시스템 및 방법으로는 투명한 점적을 검출할 수 없고 투명한 재료를 토출하는 이젝터의 위치 및 배향을 추론할 수 없다.
이젝터를 정렬하기 위한 하나의 알려진 시스템 및 방법에서, 테스트 패턴은 이젝터로부터 토출된 점적이 대시(dash)를 형성하게 형성된다. 테스트 패턴에서 대시는 교차-공정 방향으로 점적을 수용하는 부재의 폭에 걸쳐 연장되는 형광 램프 또는 광 튜브와 같은 광원에 의해 조명된다. 광 검출기와 같은 복수의 광 수신기를 갖는 이미지 센서는 수용 부재로부터 반사된 광을 수신한다. 수용 부재가 공정 방향으로 광원 및 수신기를 지나 이동함에 따라, 광은 일반적으로 시준된다. 그러나, 교차-공정 방향으로, 광 수신기에 의해 픽업되는 이미지 수용 부재로부터 반사된 광은 광원의 전체 폭으로부터 올 수 있다. 이러한 유형의 광은 테스트 패턴에서 투명한 재료의 대시의 에지(edge)가 배경과 같이 보이게 하여 테스트 패턴의 이미지에서 대시를 검출하는 것을 어렵게 한다. 이러한 어려움은, 투명한 재료가, 광범위한 색상이 있는 재료 및 색상이 없는 재료를 검출하는 데 유용한 반짝이거나 또는 미러 같은 표면 상으로 토출될 때 특히 나타난다.
따라서, 특히 반짝이거나 또는 미러 같은 기판 상에 있는 테스트 패턴에서 투명한 재료의 대시를 검출할 수 있는 이젝터를 정렬하는 시스템 및 방법을 개발하는 것이 요구되는 목표이다.
인쇄 시스템을 동작시키는 방법은 투명한 재료를 토출하는 이젝터가 시각적으로 색상이 있는 재료를 토출하는 이젝터와 정렬되도록 한다. 본 방법은 기판이 투명한 재료의 점적을 토출하는 적어도 하나의 이젝터 헤드(ejector head)를 지나 공정 방향으로 이동함에 따라 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드에 의해 상기 기판 상에 토출된 상기 투명한 재료의 점적으로 형성된 대시를 갖는 테스트 패턴을 인쇄하는 단계; 광원에 의해 생성된 광을 상기 광원에 인접하게 위치된 루버(louver)를 통해 상기 기판 상의 상기 테스트 패턴 상으로 지향시키는 단계; 상기 기판의 일부 또는 상기 테스트 패턴으로부터 반사된 경면 광(specular light)의 양에 대응하는 전기 신호를 감광 장치(photosensitive device)로 생성하는 단계; 생성된 상기 전기 신호를 참조하여 상기 테스트 패턴 내 상기 대시들의 위치를 식별하는 단계; 상기 식별된 위치를 참조하여, 상기 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드에 대한 적어도 하나의 오정렬 거리를 식별하는 단계; 및 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드에 동작 가능하게 연결된 적어도 하나의 액추에이터를 제어기로 동작시키는 단계를 포함하고, 상기 제어기는 식별된 적어도 하나의 오정렬 거리를 참조하여 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시켜 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드의 교차-공정 방향으로 정렬을 조정한다.
프린터는 투명한 재료를 토출하는 상기 프린터 내 이젝터들이 시각적으로 색상이 있는 재료를 토출하는 이젝터들과 정렬될 수 있도록 구성된다. 상기 프린터는 투명한 점적을 토출하는 이젝터들의 어레이를 갖는 적어도 하나의 이젝터 헤드, 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드에 동작 가능하게 연결된 적어도 하나의 액추에이터, 광원, 상기 광원에 인접하여 위치된 루버, 복수의 감광 장치로서, 각 감광 장치는, 상기 감광 장치에 의해 수신된 광의 양에 대응하는 전기 신호를 생성하도록 구성된, 상기 복수의 감광 장치, 및 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드, 상기 적어도 하나의 액추에이터, 상기 광원, 및 상기 복수의 감광 장치에 동작 가능하게 연결된 제어기를 포함한다. 상기 제어기는, 기판이 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드를 지나 공정 방향으로 이동함에 따라 상기 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드를 동작시켜 투명한 재료의 점적으로 형성된 대시를 갖는 테스트 패턴을 상기 기판 상에 인쇄하고, 상기 광원을 동작시켜 광을 상기 루버를 통해 상기 기판 상에 있는 상기 대시의 테스트 패턴 상으로 지향시키고, 상기 감광 장치에 의해 수신된 광의 양에 대응하는 생성된 전기 신호를 상기 감광 장치로부터 수신하고, 상기 감광 장치로부터 수신된 생성된 전기 신호를 참조하여 상기 테스트 패턴 내 상기 대시의 위치를 식별하고, 상기 식별된 위치를 참조하여, 상기 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드에 대한 적어도 하나의 오정렬 거리를 식별하고, 상기 식별된 적어도 하나의 오정렬 거리를 참조하여 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시켜 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드의 교차-공정 방향으로 정렬을 조정하도록 구성된다.
본 출원의 예시적인 실시예는 동일한 도면 부호가 동일한 요소를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 예로서 아래에서 설명된다.
도 1은 개선된 광학 센서를 사용하여 압반 상으로 재료의 점적을 토출하여 물체를 형성하는 개선된 인쇄 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 시스템에서 광학 센서의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 시스템에서 광학 센서의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 시스템에서 광학 센서의 루버를 갖지 않는 상태와 루버를 갖는 상태에서 이미징된 테스트 패턴의 이미지의 차이를 도시한다.
도 5는 루버를 갖는 상태와 루버를 갖지 않는 상태에서 도 2 또는 도 3의 광학 센서의 광원으로부터 방출된 광의 차이를 도시한다.
도 6은 투명한 재료를 토출하는 이젝터들이 시각적으로 색상이 있는 재료를 토출하는 이젝터들과 정렬되도록 하는 공정의 흐름도이다.
본 명세서에 개시된 방법 및 프린터에 대한 환경뿐만 아니라 방법 및 프린터에 대한 상세를 일반적으로 이해하기 위해 도면을 참조한다. 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 3차원(3D) 물체 프린터(100)를 도시한다. 프린터(100)는 압반(104)과 복수의 이젝터 헤드(108)를 포함한다. 이젝터 헤드(108)는, 아래에서 더 설명된 공정 방향, 교차-공정 방향, 및 수직 방향으로 각 이젝터 헤드가 독립적으로 이동하며, 각 이젝터 헤드의 이젝터를 다른 이젝터 헤드의 이젝터와 정합할 수 있도록 하나 이상의 액추에이터를 갖게 구성된다. 이후, 이젝터 헤드(108)는 이젝터 헤드들에서 이젝터들의 정합을 유지하기 위해 블록으로서 함께 이동된다. 각 이젝터 헤드(108)는 건축 재료(build material)의 점적을 압반(104)의 표면(112)을 향해 토출하여 물체(116)와 같은 3차원 물체를 형성하도록 구성된 하나 이상의 이젝터를 갖는다. 이젝터(120A-F)는 건축 재료의 점적을 토출하여 3차원 물체를 형성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 이젝터 헤드(108)는 형성되는 물체(116)를 지지하는 지지부를 형성하도록 왁스와 같은 지지부 재료의 점적을 토출하도록 구성된 적어도 하나의 이젝터(120G)를 갖는다. 본 문서에서 사용된 "지지부"는 변형을 야기하는 건축 재료의 층상 흐름 또는 중력 없이 물체의 일부를 위한 건축 재료의 층을 형성할 수 있게 하는 하나 이상의 지지 재료 층을 의미한다. 이 지지 재료는 나중에 완성된 부품으로부터 제거된다. 도 1에 도시된 바와 같이 이젝터 헤드(108) 내에 이젝터(120A-G)를 특정 방식으로 배열한 것은 단지 예시를 위한 것이다. 일부 실시예에서, 각 이젝터 헤드(108) 내 이젝터(120A-G)는 수 개의 행 또는 열로 배열될 수 있다. 이젝터 헤드(108)는 공정 방향(P), 교차-공정 방향(CP) 및 수직 방향(V)으로 압반(104)에 대해 그룹으로서 이동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 프린터(100)는 이들 방향으로 서로에 대해 이젝터 헤드(108)와 압반(104) 중 하나 또는 둘 모두를 이동시키도록 구성된 액추에이터를 포함한다.
프린터(100)는 적어도 이젝터 헤드(108) 및 이 이젝터 헤드를 이동시키는 액추에이터에 동작 가능하게 연결된 제어기(124)를 포함한다. 제어기(124)는 물체 층 데이터로 변환된 이미지 데이터를 참조하여 이젝터 헤드(108)를 동작시켜 압반 표면(112) 상에 3차원 물체를 형성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 이미지 데이터는 형성되는 물체의 형상 및 크기를 나타내는 3차원 모델을 포함한다. 3차원 물체의 각 층을 형성하기 위해, 제어기(124)는 프린터(100)의 액추에이터를 동작시켜 재료의 점적을 압반(104) 쪽으로 토출하면서 이젝터 헤드(108)를 공정 방향(P)으로 1회 이상 스위프(sweep)한다. 다수회 통과하는 경우, 이젝터 헤드(108)는 각 스위프 사이에서 교차-공정 방향(CP)으로 시프트한다. 각 층이 형성된 후에, 이젝터 헤드(108)는 수직 방향(V)으로 압반(104)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하여 그 다음 층의 인쇄를 시작하게 된다.
프린터(100)가 3차원 물체를 풀 컬러로 인쇄할 수 있기 위해, 프린터(100)는 이젝터 헤드(108)에 일대일 대응 관계로 동작 가능하게 연결된 복수의 재료 공급부(128A-G)를 포함하고, 이들 재료 공급부는 이젝터 헤드(108)의 이젝터(120A-G)에 상이한 재료를 공급하도록 구성된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 재료 공급부(128A)는 이젝터 헤드(108)들 중 하나의 이젝터 헤드의 적어도 하나의 이젝터(120A)에 투명한 또는 투과성 건축 재료를 공급한다. 재료 공급부(128B)는 이젝터 헤드(108)들 중 하나의 이젝터 헤드의 적어도 하나의 이젝터(120B)에 백색(white) 건축 재료를 공급한다. 재료 공급부(128C)는 이젝터 헤드(108)들 중 하나의 이젝터 헤드의 적어도 하나의 이젝터(120C)에 흑색(black) 건축 재료를 공급한다. 재료 공급부(128D)는 이젝터 헤드(108)들 중 하나의 이젝터 헤드의 적어도 하나의 이젝터(120D)에 청록색(cyan) 건축 재료를 공급한다. 재료 공급부(128E)는 이젝터 헤드(108)들 중 하나의 이젝터 헤드의 적어도 하나의 이젝터(120E)에 황색(yellow) 건축 재료를 공급한다. 재료 공급부(128F)는 이젝터 헤드(108)들 중 하나의 이젝터 헤드의 적어도 하나의 이젝터(120F)에 자홍색(magenta) 건축 재료를 공급한다. 마지막으로, 재료 공급부(128G)는 이젝터 헤드(108)들 중 하나의 이젝터 헤드의 적어도 하나의 이젝터(120G)에 왁스와 같은 지지부 재료를 공급한다. 상기한 바와 같이, 도 1에 도시된 바와 같이 이젝터(120A-G)를 특정 방식으로 배열한 것은 단지 예시를 위한 것이다. 일부 실시예에서, 각 재료 공급부(128A-G)는 하나 이상의 행 또는 열로 배열된 복수의 이젝터를 공급하도록 구성된다.
인쇄 시스템(100)은 이젝터 헤드(108)의 정합을 검증하기 위한 광학 이미징 시스템(54)을 포함한다. 도 2에 도시된 광학 이미징 시스템(54)은, 압반(104) 또는 이 압반(104) 상에 배치된 기판 상에 있는 투명한 점적과 색상이 있는 점적을 이미징할 수 있도록, 광원(60), 광 검출기(64), 및 루버(68)를 갖게 구성된다. 광학 이미징 시스템(54)은, 예를 들어, 이젝터 헤드(108)의 이젝터에 의해 압반(104) 또는 이 압반(104) 상에 배치된 기판 상에 토출된 점적의 존재, 강도 및 장소를 검출하기 위하여 매체 상에 있는 점적의 이미지를 생성하도록 구성된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 광학 이미징 시스템(54)을 위한 광원(60)은 LED에 의해 생성된 광을 광 파이프의 개구(212)로 전달하는 광 파이프(208)에 결합된 단일 발광 다이오드(LED)(204)이다. 본 문서에서 사용된 용어 "광 파이프"는 광이 일 단부로부터 타 단부로 구조물을 통과하고 나서 두 단부들 사이의 개구들에서 방출되도록 하는 구조물을 의미한다. 개구(212)들은 이미지 기판 쪽으로 광을 지향시킨다. 도 3에 도시된 광학 이미징 시스템(54)의 다른 실시예에서, 3개의 LED(304A, 304B 및 304C)는 광을 광 파이프(208)로 지향시키도록 위치된다. LED(304A)는 녹색 광을 생성하고, LED(304B)는 적색 광을 생성하고, LED(304C)는 청색 광을 생성한다. 이들 LED는 제어기(50)에 의해 선택적으로 활성화되어, 단 하나의 LED로부터 오는 광만이 한번에 광 파이프로 지향되고 이후 이미지 기판 쪽으로 지향된다. 도 2 및 도 3의 실시예에서, 각 광 파이프는 시스템(100)을 통해 이동하는 가장 넓은 매체만큼 적어도 넓은 거리에서 교차-공정 방향으로 매체의 경로에 걸쳐 연장된다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서 광원의 LED는 이미지를 조명하는 LED를 활성화시키기 위해 제어기(50) 또는 일부 다른 제어 회로에 동작 가능하게 연결된다.
반사된 광은 광학 센서(54) 내 광 검출기(64)에 의해 측정된다. 도 2 및 도 3의 실시예에서, 광 검출기(64)는 전하 결합 소자(charge coupled device: CCD)와 같은 감광 장치(220)의 선형 어레이(216)이다. 각 감광 장치(220)는 매체 및 매체 상의 재료 점적에 의해 감광 장치로 반사된 경면 광의 강도 또는 양에 대응하는 전기 신호를 생성한다. 이 전기 신호는 제어기(50)에 의해 수신되고 이미지 데이터로서 처리되어 테스트 패턴 내 대시의 에지가 검출된다. 이들 도면에 도시된 실시예에서, 선형 어레이는 이젝터 헤드들을 지나 이동하기 위해 가장 넓은 매체에 대응하는 거리에서 매체 경로의 폭에 걸쳐 실질적으로 연장된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 영역(404A, 404B, 404C)은 압반(104) 상의 미러 같은 재료의 기판 상에 대시(408)를 형성하기 위해 투명한 재료의 점적으로 인쇄되었다. 미러 같은 재료는 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이 시트로부터 경면 반사로부터 투명한 점적과 백색의 점적을 검출하는 것을 향상시키는 데 도움이 되는 알루미늄 처리된 마일라 시트(aluminized mylar sheet)일 수 있다. 영역(404A)은 후술된 루버(684)를 포함하지 않는 광학 센서, 예를 들어, 전술한 광학 센서(54)로 이미징된 것이다. 교차-공정 방향으로 광 파이프로부터 토출된 광은 전술한 바와 같이 강하게 시준되지 않기 때문에, 영역(404A)에서 대시(408)의 에지는 이미지 처리에서 검출하는 것이 어렵다. 본 문서에서 사용된 용어 "대시"는 이젝터 헤드 또는 압반이 이동하여 점적이 수용 표면 상에 신장된 일련의 점적을 형성할 때 단일 이젝터로부터 토출되는 미리 결정된 수의 점적을 말한다. 도 2 및 도 3에 도시된 광학 센서(54)의 각 실시예에는 루버(68)가 포함되어 있다. 본 문서에서 사용된 용어 "루버"는 광이 슬랫(slat) 또는 스트립(strip)을 통과할 수 있도록 일정한 간격으로 위치된 슬랫 또는 스트립의 세트를 의미한다. 루버(68)는 2개의 평행한 부재(74)와 이 평행한 부재(74)들 사이에서 연장되는 복수의 교차-부재(cross-member)(78)를 갖는다. 이들 교차-부재는 광 파이프에 의해 형성된 평면에 수직인 방향으로 광 파이프의 표면으로부터 연장되는 높이를 갖는다. 추가적으로, 교차-부재(78)는 교차-공정 방향으로 광 파이프의 개구의 폭에 대응하는 거리만큼 분리된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 루버(68)의 교차-부재(78)는 투명한 재료의 점적으로 향하는 광선의 수를 감소시키고, 광을 시준하여 전기 신호를 생성하는 광 검출기(64) 내 감광 장치에 의해 수신되는 경면 반사의 세기를 향상시켜, 대시의 이미지를 처리하는 제어기(50)가 점적의 에지와 배경 매체 사이를 구별할 수 있게 한다. 루버(68)의 좌측에 있는 도 5 부분은 루버(68)가 존재하지 않을 때 테스트 패턴의 점적에 도달하는 덜 시준된 광을 보여준다.
특히, 루버의 높이/폭의 비율 및 피치(Pitch)는 파이프로부터 오는 광을 테스트 패턴 쪽으로 시준하는데 중요한 특성이다. "피치"는 루버에서 단위 거리당 슬랫의 수를 말한다. 피치가 높을수록 광의 시준이 더 커져서 재료의 점적으로 형성된 대시의 에지를 검출하는 능력이 향상된다. 피치가 증가함에 따라 폭에 대한 높이의 비율도 증가한다. 예를 들어 폭에 대한 높이의 비율이 2인 것이 일반적으로 적절하지만 피치가 증가함에 따라 즉 슬랫의 수가 증가함에 따라 슬랫의 높이도 증가하여야 하여 이에 이 비율은 3이 된다. 높이/폭의 비율이 상응하게 증가하는 것과 함께 피치가 증가하면 테스트 패턴에 도달하는 광의 균일성이 개선되어 광 검출기에 도달하는 산란된 광의 양이 감소된다.
도 4를 계속 참조하면, 영역(404B)은 영역(404C)을 이미징하는데 사용되는 루버(68)의 교차-부재보다 더 작은 교차-부재 높이를 갖는 루버(68)를 통해 방출된 광으로 생성된 투명한 재료 대시의 이미지를 도시한다. 이 도면으로부터 확인될 수 있는 바와 같이, 더 큰 높이를 갖는 교차-부재를 갖는 루버(68)는 투명한 재료 대시의 검출을 용이하게 하는 대시의 이미지를 생성한다. 상이한 교차-부재 높이를 갖는 루버(68)를 갖는 광학 센서(54)로 투명한 재료 대시를 이미징함으로써, 교차-부재에 대해 최적의 높이를 식별하고 인쇄 시스템에 사용할 수 있다.
전술한 인쇄 시스템(100)에서 적어도 하나의 색상의 재료 및 투명한 재료로 테스트 패턴을 인쇄하는 방법을 통해 인쇄 시스템의 조작자는 투명한 재료를 토출하는 이젝터 헤드와 다른 이젝터 헤드의 정렬을 평가하고 데이터를 시스템에 입력하여 액추에이터를 동작시켜 인쇄 시스템 내 이젝터 헤드의 위치를 조정할 수 있다. 본 방법은 대시의 테스트 패턴이 점적 및 시스템(100) 내 적어도 하나의 다른 이젝터 헤드로부터의 투명한 점적으로 인쇄될 것을 요구한다. 테스트 패턴은 테스트 패턴 및 매체 내 대시에 도달하는 광선을 제한하고 시준하기 위해 광 파이프의 개구 위에 위치된 루버(68)를 갖는 광학 센서로 이미징된다. 이렇게 제한하고 시준하면 이미지 데이터를 생성하는 데 사용되는 신호를 생성하는 감광 장치에 입사하는, 배경으로부터 산란된 광의 양을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 이미지 데이터를 수신하는 이미지 프로세서는 테스트 패턴의 이미지에서 대시 에지를 식별하고, 이 식별된 위치를 대시 에지에 예상된 위치와 비교하여 하나 이상의 이젝터 헤드에 대한 오정렬 거리를 식별할 수 있다. 이러한 오정렬 거리는 프린터 내의 제어기에 의해 테스트 패턴으로 재료의 점적을 토출하는 하나 이상의 이젝터 헤드에 동작 가능하게 연결된 하나 이상의 액추에이터를 동작시켜 이젝터 헤드를 재정렬하는데 사용된다.
구체적으로, 일 실시예에서, 압반 상의 대시들의 이미지 데이터를 분석하여 각 대시의 X 및 Y 위치를 검출하고 다수의 대시에 대한 이들 위치의 평균을 사용하여 이젝터 헤드의 위치를 결정한다. 이 위치를 사용하여 이 이젝터 헤드를 다른 이젝터 헤드와 정렬한다. 이러한 정렬을 사용하여 이젝터 헤드를 스티칭(stitch)하여 전체 폭의 이젝터 어레이를 제공하거나 또는 서로 다른 이젝터 헤드들로부터의 점적을 정합하여 색상과 색상을 정합한다. 개별 대시 위치들은 또한 이젝터 헤드에 걸쳐 픽셀 배치를 정규화하는데에 사용된다. 이러한 정규화 보정은 이젝터를 구동하여 토출된 점적의 볼륨 또는 질량을 정규화하고 Y 또는 공정 방향으로 점적 배치를 조정하는 데 사용되는 파형의 전압을 조정하는 것을 포함한다.
투명한 점적을 토출하는 이젝터 헤드가 프린터에서 색상이 있는 점적을 토출하는 이젝터 헤드와 정렬되도록 하는 방법(100)이 도 6에 도시되어 있다. 프린터 내 제어기는 하나 이상의 이젝터 헤드를 동작시켜 적어도 일부가 투명한 재료 점적으로 형성된 대시의 테스트 패턴을 인쇄한다(블록 604). 인쇄된 테스트 패턴이 광학 센서(54)를 통과함에 따라, 테스트 패턴이 인쇄된 기판은 루버(68)를 통해 광원(60)에 의해 조명되고(블록 608), 광 검출기(64)는 매체 및 대시에 의해 반사된 경면 광으로부터 전기 신호를 생성하여 매체 상의 테스트 패턴의 이미지 데이터를 생성한다(블록 612). 이미지 데이터를 수신하는 이미지 프로세서는 테스트 패턴의 이미지에서 대시 에지를 식별할 수 있고(블록 616) 그 위치를 대시 에지에 예상되는 위치와 비교하여 하나 이상의 이젝터 헤드에 대한 공정 방향 및 교차-공정 방향으로의 오정렬 거리를 식별할 수 있다(블록 620). 교차-공정 방향으로의 오정렬 거리는 프린터 내의 제어기에 의해 하나 이상의 이젝터 헤드에 동작 가능하게 연결된 하나 이상의 액추에이터를 동작시켜 이젝터 헤드를 재정렬하는데 사용된다(블록 624). 식별된 오정렬 공정 방향 거리는 메모리에 저장되고 이후 제어기에 의해 이젝터 헤드 내의 이젝터에 발사 신호를 인가하는 것을 지연시키거나 전진시켜 공정 방향 거리 오정렬을 보상하는데 사용되는 타이밍 조정 파라미터를 계산하는데 사용된다(블록(628)).
테스트 패턴 내 대시로부터의 경면 반사는 대시 에지를 보다 효과적으로 검출할 수 있게 하기 때문에, 알루미늄 처리된 마일라와 같은 반짝이는 미러 기판이 테스트 패턴을 인쇄하기 위해 압반(104) 상에 위치된다. 다른 유형의 미러 같은 기판은 연마된 스테인레스 스틸 시트, 연마된 알루미늄 판, 크롬 도금 시트, 또는 유리 시트를 포함한다. 이러한 유형의 시트는 세정되어 재사용될 수 있지만 알루미늄 처리된 마일라는 일회용 상품이다. 본 문서에서 사용된 "미러 같은 표면"은 표면에 입사하는 광을 확산 반사시키는 것이 아니라 주로 경면 반사를 생성하는 표면을 말한다. 미러 같은 표면은 색상 또는 확산 반사와는 보다 독립적으로 대시를 검출할 수 있게 한다. 이러한 유형의 표면은 투명한 재료와 같은 색상이 없는 재료를 검출하는 데뿐만 아니라 기판의 색상과 유사한 색상의 재료를 검출하는 데 유용하다. 예를 들어 흰색 또는 밝은 색상의 재료 점적, 예를 들어, 황색 점적은 흰색 또는 밝은 색상의 배경에서 검출하는 것이 어렵고 흑색 또는 어두운 색상의 재료 점적은 흑색 또는 어두운 색상의 배경에서 검출하는 것이 어렵다. 기판의 미러 같은 표면은 매우 경면 같고 일부 경우에는 투명한 재료 점적 또는 기판의 색상과 유사한 재료 점적도 매우 경면 같다. 따라서, 미러 같은 표면 상에 토출된 투명한 점적 또는 유사한 색상의 점적은 경면 반사를 굴절 또는 산란시키는 돔(dome) 또는 혹(hump) 형상의 마크를 형성한다. 반짝이는 표면 상에 있는 각 대시는 대시에 도달하는 광을 집속하는 렌즈 같은 역할을 한다. 이러한 집속은 대시의 중심이 배경에서 반짝이는 표면보다 더 밝게 보이게 할 수 있다.
이러한 대시를 검출하기 위해, 대시에 의해 생성된 경면 반사에서 우수한 균일성을 제공하는 광원이 요구되고, 이에 광 파이프 또는 형광 튜브 램프가 사용되는데, 그 이유는 이 광원이 파이프 내 개구로부터 방출되거나 또는 튜브 표면으로부터 방출되는 광을 모든 각도에서 균일하게 제공하기 때문이다. 대시로부터 나오는 광 반사와 반짝이는 표면으로부터 나오는 광 반사 사이의 대비를 더욱 향상시키기 위해, 루버가 광 파이프 또는 형광 튜브 근처에 위치되어, 광을 시준하여 검출 각도로 위치된 검출기로 가는 경면 반사를 생성한다. 즉, 검출기는 입사각과 관련된 반사각을 따르는 장소에 위치된다. 따라서, 광학 이미징 센서(54)의 균일한 광원 및 루버는 점적과 상당히 대비되지 않는 표면 상에서 검출하는 것이 어려운 백색 또는 흑색의 점적뿐만 아니라 반짝이는 표면 상에 있는 투명한 재료를 검출할 수 있게 한다. 이러한 시스템은, 재료 점적의 색상과 배경을 형성하는 기판 사이의 뚜렷한 대조에 의존하지 않고, 광범위한 색상의 재료 점적 및 색상이 없는 재료 점적을 검출할 수 있게 한다.
동작시, 프린터는 전술한 공정을 구현하도록 구성된다. 프린터의 제어기는 색상이 있는 점적을 토출한 이젝터 헤드가 알려진 방법을 사용하여 정합된 후에 투명한 점적 및 색상이 있는 점적을 토출하는 이젝터 헤드들의 그룹을 동작시켜 투명한 재료 점적으로 형성된 대시를 갖는 테스트 패턴을 인쇄한다. 투명한 점적을 토출하는 이젝터 헤드의 오정렬 거리는 액추에이터를 동작시켜 이젝터 헤드의 교차-공정 위치를 보정하고 공정 방향 보정을 위한 타이밍 조정 파라미터를 생성 및 저장하는 데 사용된다. 인쇄 작업 동안 색상이 있는 점적에 대해 투명한 점적이 정합하지 않는 것이 감지된 경우에만 이젝터 헤드를 정렬하기 위해 다른 테스트 패턴을 인쇄하고 분석하면 된다.

Claims (10)

  1. 프린터로서,
    적어도 하나의 이젝터 헤드로서, 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드의 맞은편의 매체 경로를 향해 투명한 점적(drop)이 토출되는 이젝터들의 어레이를 갖는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드;
    투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드에 동작 가능하게 연결된 적어도 하나의 액추에이터;
    교차-공정 방향(cross-process direction)으로 상기 매체 경로의 폭에 걸쳐 연속 선형 어레이로 배치된 복수의 개구들을 갖는 광 파이프를 포함하는 광원으로서, 입사각으로 상기 매체 경로를 향해 광을 지향시키도록 위치되는 상기 광원;
    상기 광원의 상기 복수의 개구들에 인접하여 위치된 루버(louver)로서, 상기 루버는 한 쌍의 부재들 및 복수의 교차-부재들(cross-members)을 구비하고, 상기 한 쌍의 부재들은 서로 평행하며 교차-공정 방향으로 연장되고 상기 교차-부재들은 공정 방향(process direction)에 평행하며 상기 한 쌍의 부재들 사이에 연장되어서, 상기 광원의 각 개구로부터의 광이 직접 상기 광원으로부터 상기 루버를 통과할 때 상기 루버가 상기 광을 시준할 수 있도록, 상기 광원의 인접한 개구들 사이에 단일 교차-부재가 있고, 인접한 교차-부재들 사이의 거리에 대한 상기 매체 경로를 향하는 방향으로 상기 광원의 각 개구로부터 멀어지게 연장되는 각 교차-부재의 높이의 비율이 적어도 2 인, 상기 루버;
    상기 공정 방향으로 상기 광원으로부터 오프셋되고 상기 매체 경로의 폭에 걸쳐 연속 선형 어레이로 배치되는 복수의 감광 장치(photosensitive device)로서, 상기 복수의 감광 장치는 상기 광원의 개구들로부터 방출된 광의 입사각을 참조하여 반사각에 위치되고, 각 감광 장치는 상기 감광 장치에 의해 수신된 광의 양에 대응하는 전기 신호를 생성하도록 구성된, 상기 복수의 감광 장치; 및
    투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드, 상기 적어도 하나의 액추에이터, 상기 광원, 및 상기 복수의 감광 장치에 동작 가능하게 연결된 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는,
    기판이 상기 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드를 지나 공정 방향으로 상기 매체 경로를 따라 이동함에 따라 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드를 동작시켜 투명한 재료 점적으로 형성된 대시(dash)들을 갖는 테스트 패턴을 상기 기판 상에 인쇄하고,
    상기 광원을 동작시켜 광을 상기 루버를 통해 상기 기판 상의 상기 대시들의 테스트 패턴 상으로 지향시키고,
    상기 감광 장치에 의해 수신된 상기 광의 양에 대응하는 생성된 상기 전기 신호를 상기 감광 장치로부터 수신하고,
    상기 감광 장치로부터 수신된 생성된 상기 전기 신호를 참조하여 상기 테스트 패턴 내 상기 대시들의 위치들을 식별하고,
    식별된 상기 위치들을 참조하여, 상기 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드에 대한 적어도 하나의 오정렬 거리를 식별하고, 그리고
    식별된 상기 적어도 하나의 오정렬 거리를 참조하여 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시켜 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드를 이동시켜서 투명한 점적을 토출하는 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드의 교차-공정 방향에서의 정렬을 조정하도록 구성된, 프린터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 파이프는 제1 단부 및 제2 단부를 갖고, 상기 복수의 개구들은 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 상기 광 파이프를 따라 배치되고,
    상기 광원은,
    상기 광 파이프의 일 단부 내로 광을 지향시켜 광이 상기 광 파이프의 상기 개구들로부터 방출되고 상기 루버를 통과할 수 있게 하는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)
    를 더 포함하는, 프린터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 파이프의 각 개구가 상기 루버의 인접한 교차-부재들 사이에 위치되는, 프린터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 형광 튜브를 더 포함하고, 상기 형광 튜브는 상기 형광 튜브로부터 방출된 광이 상기 루버를 통과할 수 있도록 상기 루버와 관련하여 위치된, 프린터.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 공정 방향에서의 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드의 오정렬을 나타내는 거리를 식별하도록 더 구성된, 프린터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 공정 방향에서의 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드의 오정렬을 나타내는 상기 거리를 참조하여 타이밍 조정 파라미터를 생성하고; 그리고
    생성된 상기 타이밍 조정 파라미터를 메모리에 저장하도록 더 구성된, 프린터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는
    생성되어 저장된 상기 타이밍 조정 파라미터를 참조하여 상기 적어도 하나의 이젝터 헤드 내 이젝터들에 대한 발사 신호를 생성하도록 더 구성된, 프린터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 미러 같은 기판인, 프린터.
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020180005397A 2017-01-31 2018-01-16 프린터에서 투명한 재료를 토출하는 이젝터를 정렬하는 방법 및 시스템 KR102262345B1 (ko)

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