KR102541204B1 - 인쇄 장치 및 인쇄 장치의 노즐 토출 상태를 판정하는 방법 - Google Patents

인쇄 장치 및 인쇄 장치의 노즐 토출 상태를 판정하는 방법 Download PDF

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Abstract

잉크를 토출하도록 각각 구성된 복수의 노즐과, 복수의 노즐에 대응하고 복수의 노즐로부터의 잉크의 토출 상태를 검출하는 복수의 센서를 포함하는 인쇄 헤드를 사용하여 인쇄하는 인쇄 장치는, 토출 상태를 판정한다. 보다 구체적으로, 장치는, 인쇄 데이터에 기초하여, 인쇄 헤드를 제1 구동 조건으로 구동하여 인쇄 헤드로부터 제1 영역으로 잉크를 토출함으로써 화상을 인쇄하고, 검사 데이터에 기초하여, 제1 구동 조건과 상이한 제2 구동 조건으로 인쇄 헤드를 구동함으로써 제1 영역과 상이한 제2 영역으로 잉크를 토출하며, 제2 구동 조건으로 인쇄 헤드를 구동하는 타이밍에서 각각의 센서로부터의 출력을 모니터링하여 각각의 노즐의 토출 상태를 판정한다.

Description

인쇄 장치 및 인쇄 장치의 노즐 토출 상태를 판정하는 방법{PRINTING APPARATUS AND METHOD OF JUDGING NOZZLE DISCHARGE STATE OF PRINTING APPARATUS}
본 발명은 인쇄 장치 및 인쇄 장치의 노즐 토출 상태를 판정하는 방법에 관한 것으로, 특히, 예를 들어, 인쇄 헤드로부터 전사 부재로 잉크를 토출하여 형성된 화상을 인쇄 매체에 전사함으로써 인쇄를 실행하는 인쇄 장치, 및 인쇄 장치의 노즐 토출 상태를 판정하는 방법에 관한 것이다.
종래, 인쇄 헤드로부터 잉크 액적을 토출하여 인쇄 매체 상에 화상을 인쇄하는 잉크젯 인쇄 장치가 공지되어 있다. 이러한 구성을 갖는 인쇄 장치에서는, 인쇄 헤드로부터의 잉크 액적 토출을 사용하여 인쇄 헤드에 제공된 각각의 잉크 토출 노즐(이하, 노즐로 지칭됨)의 토출 상태를 검사하는 기술이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2008-000914호는, 복수의 노즐 및 노즐에 대응하는 히터를 포함하는 인쇄 헤드가 사용되는 경우, 히터에 펄스를 인가하여 각각의 히터를 구동할 때에 각각의 히터의 온도 변화가 모니터링되고, 각각의 노즐의 토출 상태가 온도 변화의 변곡점의 유무에 기초하여 판정되는 기술을 개시하고 있다.
그러나, 발명자의 검토에 따르면, 잉크를 토출하기 위해 소자를 구동하여 토출 상태를 판정하는 방법에서는, 화상을 인쇄할 때의 소자의 구동 조건과 동일한 구동 조건으로 소자를 구동하여 검사가 실행되면, 충분한 정밀도가 얻어질 수 없다.
따라서, 본 발명은 앞서 설명한 종래 기술의 단점에 대한 대책으로 생각된다.
예를 들어, 본 발명에 따른 인쇄 장치 및 인쇄 장치의 노즐 토출 상태를 판정하는 방법은 인쇄 헤드의 노즐로부터 토출 상태에 대한 검사를 정밀하게 수행할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 잉크를 토출하도록 각각 구성된 복수의 노즐과, 복수의 노즐에 대응하고 복수의 노즐로부터의 잉크의 토출 상태를 검출하는 복수의 센서를 포함하는 인쇄 헤드; 인쇄 데이터에 기초하여, 인쇄 헤드를 제1 구동 조건으로 구동하여 인쇄 헤드로부터 제1 영역으로 잉크를 토출함으로써 화상을 인쇄하고, 검사 데이터에 기초하여, 제1 구동 조건과 상이한 제2 구동 조건으로 인쇄 헤드를 구동함으로써 제1 영역과 상이한 제2 영역으로 잉크를 토출하도록 구성된 인쇄 유닛; 및 제2 구동 조건으로 인쇄 유닛에 의해 인쇄 헤드를 구동하는 타이밍에서 복수의 센서 각각으로부터의 출력에 기초하여 복수의 노즐 각각의 토출 상태를 판정하도록 구성된 판정 유닛을 포함하는 인쇄 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 잉크를 토출하도록 각각 구성된 복수의 노즐과, 복수의 노즐에 대응하고 복수의 노즐로부터 잉크의 토출 상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하는 인쇄 헤드를 갖는 인쇄 장치의 노즐 토출 상태를 판정하는 방법이 제공되며, 이 방법은, 인쇄 데이터에 기초하여, 인쇄 헤드를 제1 구동 조건으로 구동하여 인쇄 헤드로부터 제1 영역으로 잉크를 토출시킴으로써 화상을 인쇄하는 단계; 검사 데이터에 기초하여, 인쇄 헤드를 제1 구동 조건과 상이한 제2 구동 조건으로 구동함으로써 제1 영역과 상이한 제2 영역으로 잉크를 토출하는 단계; 및 인쇄 헤드를 제2 구동 조건으로 구동하는 타이밍에서 복수의 센서 각각으로부터의 출력에 기초하여 복수의 노즐 각각의 토출 상태를 판정하는 단계를 포함한다.
본 발명은, 인쇄 헤드의 노즐로부터의 토출 상태에 대한 검사를 정밀하게 수행할 수 있기 때문에 특히 유리하다.
본 발명의 다른 특징은 (첨부 도면을 참조하여) 이하의 예시적인 실시예에 대한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 인쇄 시스템을 도시하는 개략도이고;
도 2는 인쇄 유닛을 도시하는 사시도이며;
도 3은 도 2의 인쇄 유닛의 변위 모드를 도시하는 설명도이고;
도 4는 도 1의 인쇄 시스템의 제어 시스템을 도시하는 블록도이며;
도 5는 도 1의 인쇄 시스템의 제어 시스템을 도시하는 블록도이고;
도 6은 도 1의 인쇄 시스템의 동작의 예를 도시하는 설명도이며;
도 7은 도 1의 인쇄 시스템의 동작의 예를 도시하는 설명도이고;
도 8a 및 도 8b는 인쇄 헤드의 구성을 각각 도시하는 사시도이며;
도 9는 평행사변형의 헤드 칩(헤드 기판)의 연결 구성을 도시하는 도면이고;
도 10은 화상이 인쇄 매체 상에 실제로 인쇄되는 영역(실제 화상 영역)과 인쇄 헤드의 각각의 노즐의 토출 상태를 검사하는 데에 사용되는 검사 영역을 도시하는 도면이며;
도 11은 인쇄 헤드의 각각의 히터를 구동하는 데에 각각 사용되는 구동 펄스의 구성을 도시하는 타이밍 차트이고;
도 12a 및 도 12b는 헤드 기판과 저장 유닛에 제공된 인쇄 데이터 저장 영역 사이의 관계를 각각 도시하는 도면이며;
도 13은 노즐들 사이의 구동 구간의 차이를 도시하는 타이밍 차트이고;
도 14는 검사 패턴의 특정 예를 도시하는 테이블이며;
도 15는 검사 모드 시에 노즐 구동 순서를 설명하는 도면이고;
도 16a 및 도 16b는 양면 인쇄와 검사 인쇄가 실행되는 검사 영역 사이의 관계를 도시하는 도면이며;　
도 17은 전사 부재의 크기와 인쇄 매체의 크기 사이의 관계를 도시하는 도면이고;
도 18은 검사 처리를 예시하는 흐름도이며;
도 19의 (a), 도 19의 (b) 및 도 19의 (c)는 소자 기판 상에 형성된 인쇄 소자 근방의 다층 배선 구조를 각각 도시하는 도면이고;
도 20은 도 19의 (a), 도 19의 (b) 및 도 19의 (c)에 도시된 소자 기판을 사용하는 온도 검출 제어 구성을 도시하는 블록도이며;
도 21은 인쇄 소자에 구동 펄스를 인가했을 때, 온도 검출 소자로부터 출력된 온도 파형(센서 온도: T)과 그 파형의 온도 변화 신호(dT/dt)를 도시하는 도면이고;　
도 22는 검사 동작과 예비 토출 동작의 제어 구성을 도시하는 블록도이며;
도 23a 및 도 23b는 구동 펄스 테이블의 구성을 각각 도시하는 테이블이고;
도 24a 및 도 24b는 인쇄 매체 상의 각각의 데이터에 기초하여 잉크가 토출되는 영역의 다른 예를 도시하는 도면이며;
도 25는 검사 영역에 저장된 패턴에 기초하여 각각의 노즐에 대응하는 토출 패턴을 인쇄하는 예를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다. 각각의 도면에서, 화살표 X 및 Y는 서로 수직인 수평 방향을 나타내고, 화살표 Z는 상하 방향을 나타낸다는 점이 주목된다.
<용어의 설명>
본 명세서에서, "인쇄"라는 용어는 문자 및 그래픽과 같은 중요한 정보의 형성을 포함할 뿐만 아니라, 중요하거나 중요하지 않은지의 여부와 인간이 시각적으로 지각할 수 있도록 시각화되었는지의 여부에 관계없이, 인쇄 매체 상에 화상, 모양, 패턴 등의 형성, 또는 매체의 가공을 광범위하게 포함한다.
또한, "인쇄 매체"라는 용어는 일반적인 인쇄 장치에 사용되는 종이 시트를 포함할 뿐만 아니라, 천, 플라스틱 필름, 금속 판, 유리, 세라믹, 목재 및 가죽과 같이 잉크를 수용 가능한 재료를 광범위하게 포함한다.
더욱이, "잉크"(이하, "액체"라고도 지칭됨)라는 용어는 앞서 설명한 "인쇄"의 정의와 유사하도록 광범위하게 해석되어야 한다.　 즉, "잉크"는, 인쇄 매체 상에 부여될 때, 화상, 모양, 패턴 등을 형성할 수 있고, 인쇄 매체를 가공할 수 있으며, 잉크를 처리할 수 있는 액체를 포함한다. 잉크의 처리는, 예를 들어 인쇄 매체에 부여된 잉크에 함유된 착색제를 응고 또는 불용화시키는 것을 포함한다. 그러나, 본 발명은 임의의 특정 잉크 성분에 한정되지 않고, 본 실시예에서는 물, 수지 및 색재(coloring material)의 역할을 하는 안료를 포함하는 수성 잉크를 사용하는 것으로 상정한다는 점이 주목된다.
또한, "인쇄 소자"는, 달리 특정되지 않는 한, 잉크 오리피스 또는 잉크 오리피스와 연통하는 액체 채널을 포함하는 노즐, 및 잉크를 토출하는 데에 사용되는 에너지를 발생시키는 토출 소자를 총괄하여 의미한다.
이하에서 사용되는 인쇄 헤드용 소자 기판(헤드 기판)은 실리콘 반도체로 이루어진 베이스를 단순히 의미하는 것이 아니라, 소자, 배선 등이 배치된 구성을 의미한다.
또한, "기판 상"이란 단순히 "소자 기판 상"을 의미하는 것이 아니라, 심지어는 "소자 기판의 표면" 및 "표면 근방의 소자 기판 내부"를 의미한다. 본 발명에서, "내장(built-in)"이란, 단순히 각각의 소자를 베이스 표면 상에 별개의 부재로서 배치하는 것이 아니라, 반도체 회로 제조 프로세스 등에 의해 소자 기판 상에 각각의 소자를 일체로 형성하여 제조하는 것을 의미한다.
<인쇄 시스템>
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄 시스템(1)을 개략적으로 도시하는 정면도이다. 인쇄 시스템(1)은 잉크 화상을 전사 부재(2)를 통해 인쇄 매체(P)에 전사함으로써 인쇄물(P')을 형성하는 시트 잉크젯 프린터이다. 인쇄 시스템(1)은 인쇄 장치(1A) 및 반송 장치(1B)를 포함한다. 본 실시예에서, X 방향, Y 방향 및 Z 방향은 인쇄 시스템(1)의 폭 방향(전체 길이 방향), 깊이 방향 및 높이 방향을 각각 나타낸다. 인쇄 매체(P)는 X 방향으로 반송된다.
<인쇄 장치>
인쇄 장치(1A)는 인쇄 유닛(3), 전사 유닛(4), 주변 유닛(5A 내지 5D) 및 공급 유닛(6)을 포함한다.
<인쇄 유닛>
인쇄 유닛(3)은 복수의 인쇄 헤드(30) 및 캐리지(31)를 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 인쇄 유닛(3)을 도시하는 사시도이다. 인쇄 헤드(30)는 액체 잉크를 전사 부재(중간 전사 부재)(2)에 토출하여 전사 부재(2) 상에 인쇄 화상의 잉크 화상을 형성한다.
본 실시예에서, 각각의 인쇄 헤드(30)는 Y 방향으로 가늘고 길게 연장된 풀-라인 헤드이고, 사용 가능한 최대 크기를 갖는 인쇄 매체의 화상 인쇄 영역의 폭을 커버하는 범위에 노즐이 배열되어 있다. 각각의 인쇄 헤드(30)는 그 하부면에 개방된 노즐이 있는 잉크 토출 표면을 갖고, 잉크 토출 표면은 미소 간극(예를 들어, 수 mm)을 통해 전사 부재(2)의 표면과 대향하고 있다. 본 실시예에서, 전사 부재(2)는 원형 궤도 상에서 순환적으로 이동하도록 구성되고, 따라서, 복수의 인쇄 헤드(30)는 반경방향으로 배열된다.
각각의 노즐은 토출 소자를 포함한다. 토출 소자는, 예를 들어, 노즐 내에 압력을 발생시켜 노즐 내의 잉크를 토출하는 소자로서, 널리 공지된 잉크젯 프린터의 잉크젯 헤드의 기술이 적용 가능하다.　 예를 들어, 전열 변환기로 잉크에 막비등(film boiling)을 일으켜 기포를 형성함으로써 잉크를 토출하는 소자, 전기 기계 변환기(압전 소자)에 의해 잉크를 토출하는 소자, 정전기를 사용하여 잉크를 토출하는 소자 등이 토출 소자로서 제공될 수 있다. 전열 변환기를 사용하는 토출 소자는 고속 및 고밀도 인쇄의 관점에서 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 9개의 인쇄 헤드(30)가 제공된다. 각각의 인쇄 헤드(30)는 상이한 종류의 잉크를 토출한다. 상이한 종류의 잉크는, 예를 들어 색재가 상이하고, 옐로우 잉크, 마젠타 잉크, 시안 잉크, 블랙 잉크 등을 포함한다. 하나의 인쇄 헤드(30)는 한 종류의 잉크를 토출한다. 그러나, 하나의 인쇄 헤드(30)는 복수 종류의 잉크를 토출하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 복수의 인쇄 헤드(30)가 제공되는 경우, 그 중 일부는 색재를 포함하지 않는 무색 잉크(예를 들면, 클리어 잉크)를 토출할 수 있다.
캐리지(31)는 복수의 인쇄 헤드(30)를 지지한다. 잉크 토출 표면측의 각각의 인쇄 헤드(30)의 단부가 캐리지(31)에 고정된다. 이에 의해, 잉크 토출 표면과 전사 부재(2) 사이의 표면 상의 간극을 보다 정밀하게 유지할 수 있다. 캐리지(31)는 각각의 안내 부재(RL)의 안내에 의해 인쇄 헤드(30)를 장착하는 동안 변위 가능하도록 구성된다. 본 실시예에서, 안내 부재(RL)는 Y 방향으로 가늘고 길게 연장되고 X 방향으로 별개로 쌍으로서 제공되는 레일 부재이다. 캐리지(31)의 X 방향의 각 측부에는 활주부(32)가 제공되어 있다. 활주부(32)는 안내 부재(RL)와 맞물리고 안내 부재(RL)를 따라 Y 방향으로 활주한다.
도 3은 인쇄 유닛(3)의 변위 모드를 도시하는 도면으로, 인쇄 시스템(1)의 우측 측면을 개략적으로 도시한다. 인쇄 시스템(1)의 후방에는 회복 유닛(12)이 제공된다. 회복 유닛(12)은 인쇄 헤드(30)의 토출 성능을 회복시키는 메커니즘을 갖는다. 예를 들어, 각각의 인쇄 헤드(30)의 잉크 토출면을 캡핑하는 캡 메커니즘, 잉크 토출면을 와이핑하는 와이퍼 메커니즘, 잉크 토출면으로부터의 부압에 의해 인쇄 헤드(30) 내의 잉크를 흡인하는 흡인 메커니즘이 그러한 메커니즘으로서 제공될 수 있다.
안내 부재(RL)는 전사 부재(2)의 측면으로부터 회복 유닛(12)에 걸쳐서 가늘고 길게 연장된다.　 안내 부재(RL)의 안내에 의해, 인쇄 유닛(3)은, 인쇄 유닛(3)이 실선으로 나타낸 토출 위치(POS1)와 인쇄 유닛(3)이 점선으로 나타낸 회복 위치(POS3) 사이에서 변위 가능하고, 구동 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 이동된다.
토출 위치(POS1)는 인쇄 유닛(3)이 전사 부재(2)로 잉크를 토출하는 위치 및 각각의 인쇄 헤드(30)의 잉크 토출면이 전사 부재(2)의 표면에 대향하는 위치이다. 회복 위치(POS3)는 토출 위치(POS1)로부터 후퇴된 위치 및 인쇄 유닛(3)이 회복 유닛(12) 위에 위치 결정된 위치이다. 회복 유닛(12)은 인쇄 유닛(3)이 회복 위치(POS3)에 위치 결정될 때 인쇄 헤드(30)에 대해 회복 처리를 수행할 수 있다. 본 실시예에서, 회복 유닛(12)은 또한 인쇄 유닛(3)이 회복 위치(POS3)에 도달하기 전에 이동 도중에 회복 처리를 수행할 수 있다. 토출 위치(POS1)와 회복 위치(POS3) 사이에 예비 회복 위치(POS2)가 있다. 회복 유닛(12)은 인쇄 헤드(30)가 토출 위치(POS1)로부터 회복 위치(POS3)로 이동하는 동안 예비 회복 위치(POS2)에서 인쇄 헤드(30)에 대해 예비 회복 처리를 수행할 수 있다.
<전사 유닛>
전사 유닛(4)은 도 1을 참조하여 설명한다. 전사 유닛(4)은 전사 드럼(41)과 가압 드럼(42)을 포함한다. 이들 드럼 각각은 회전축을 중심으로 Y 방향으로 회전하는 회전체이고 원주형의 외주면을 갖는다. 도 1에서, 전사 드럼(41) 및 가압 드럼(42)의 각각의 도면에 도시된 화살표는 그 회전 방향을 나타낸다. 전사 드럼(41)은 시계 방향으로 회전하고, 가압 드럼(42)은 반시계 방향으로 회전한다.
전사 드럼(41)은 그 외주면 상에 전사 부재(2)를 지지하는 지지 부재이다. 전사 부재(2)는 전사 드럼(41)의 외주면 상에 원주방향으로 연속적으로 또는 간헐적으로 제공된다. 전사 부재(2)가 연속적으로 제공되는 경우, 전사 부재는 무단의 띠 모양(endless swath)으로 형성된다. 전사 부재(2)가 간헐적으로 제공되는 경우, 전사 부재는 단부들이 복수의 세그먼트로 분할되어 있는 띠 모양으로 형성된다. 각각의 세그먼트는 전사 드럼(41)의 외주면 상에 동일한 피치로 원호 형상으로 배치될 수 있다.
전사 부재(2)는 전사 드럼(41)의 회전에 의해 원형 궤도 상에서 순환적으로 이동한다. 전사 드럼(41)의 회전 위상에 의해, 전사 부재(2)의 위치는 토출 전 처리 영역(R1), 토출 영역(R2), 토출 후 처리 영역(R3 및 R4), 전사 영역(R5), 및 전사 후 처리 영역(R6)으로 구별될 수 있다. 전사 부재(2)는 이들 영역을 순환적으로 통과한다.
토출 전 처리 영역(R1)은 인쇄 유닛(3)이 잉크를 토출하기 전에 전처리가 전사 부재(2)에 대해 수행되는 영역 및 주변 유닛(5A)이 처리를 수행하는 영역이다. 본 실시예에서, 반응 액체가 도포된다. 토출 영역(R2)은 인쇄 유닛(3)이 전사 부재(2)로 잉크를 토출하여 잉크 화상을 형성하는 형성 영역이다. 토출 후 처리 영역(R3, R4)은 잉크 토출 후에 잉크 화상에 대해 처리가 수행되는 처리 영역이다. 토출 후 처리 영역(R3)은 주변 유닛(5B)이 처리를 수행하는 영역이고, 토출 후 처리 영역(R4)은 주변 유닛(5C)이 처리를 수행하는 영역이다. 전사 영역(R5)은 전사 유닛(4)이 전사 부재(2) 상의 잉크 화상을 인쇄 매체(P)에 전사하는 영역이다. 전사 후 처리 영역(R6)은 전사 후에 전사 부재(2)에 대해 후처리가 수행되는 영역 및 주변 유닛(5D)이 처리를 수행하는 영역이다.
본 실시예에서, 토출 영역(R2)은 미리 결정된 구간을 갖는 영역이다. 다른 영역(R1 및 R3 내지 R6)은 토출 영역(R2)보다 좁은 구간을 갖는다. 시계의 문자반과 비교하면, 본 실시예에서, 토출 전 처리 영역(R1)이 거의 10시에 위치 결정되고, 토출 영역(R2)은 거의 11시 내지 1시의 범위에 있으며, 토출 후 처리 영역(R3)은 거의 2시에 위치 결정되고, 토출 후 처리 영역(R4)은 거의 4시에 위치 결정된다. 전사 영역(R5)은 거의 6시에 위치 결정되고, 전사 후의 처리 영역(R6)은 거의 8시의 영역이다.
전사 부재(2)는 단층에 의해 형성될 수 있지만 복수의 층의 적층체일 수 있다. 전사 부재(2)가 복수의 층에 의해 형성되는 경우, 전사 부재는, 예를 들어 표면층, 탄성층, 및 압축층의 3개의 층을 포함할 수 있다. 표면층은 잉크 화상이 형성되는 화상 형성면을 갖는 최외부층이다. 압축층을 제공함으로써, 압축층이 변형을 흡수하고 국소적인 압력 변동을 분산시켜, 고속 인쇄 시에도 전사성을 유지할 수 있다. 탄성층은 표면층과 압축층 사이의 층이다.
표면층의 재료로서, 수지 및 세라믹과 같은 다양한 재료가 적절하게 사용될 수 있다. 그러나, 내구성 등의 관점에서, 압축 탄성률이 높은 재료가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 아크릴 수지, 아크릴 실리콘 수지, 불소 함유 수지, 가수분해성 유기 규소 화합물을 축합시켜 얻은 축합물 등이 제공될 수 있다. 반응 액체의 습윤성, 화상의 전사성 등을 개선시키기 위해 표면 처리를 받은 표면층이 사용될 수 있다. 프레임 처리, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 연마 처리, 조면화 처리, 활성 에너지 빔 조사 처리, 오존 처리, 계면활성제 처리, 실란 커플링 처리 등이 표면 처리로서 제공될 수 있다. 이들을 복수 결합시킬 수 있다. 또한, 표면층에 임의의 원하는 표면 형상을 제공하는 것이 가능하다.
예를 들어, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무 등이 압축층의 재료로서 제공될 수 있다. 그러한 고무 재료가 형성될 때, 미리 결정된 양의 가황제, 가황 촉진제 등을 배합하고, 발포제, 또는 중공의 미립자 또는 염과 같은 충진제를 필요에 따라 추가로 배합하여 다공질 고무 재료가 형성될 수 있다. 이에 의해, 다양한 압력 변동에 대해 기포 부분이 체적 변화와 함께 압축되기 때문에, 압축 방향 이외의 방향에서의 변형이 적어, 보다 안정한 전사성 및 내구성을 얻을 수 있게 한다. 다공질 고무 재료로서, 각각의 기공이 서로 연속한 개방 셀 구조를 갖는 재료 및 각각의 기공이 서로 독립된 폐쇄 셀 구조를 갖는 재료가 있다. 그러나, 어느 하나의 구조가 사용될 수 있거나, 또는 이들 구조 모두가 사용될 수 있다.
탄성층의 부재로서, 수지 및 세라믹과 같은 다양한 재료가 적절하게 사용될 수 있다. 가공 특성의 관점에서, 엘라스토머 재료 및 고무 재료의 다양한 재료가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 플루오로실리콘 고무, 페닐 실리콘 고무, 플루오린 고무, 클로로프렌 고무, 우레탄 고무, 니트릴 고무 등이 제공될 수 있다. 또한, 에틸렌 프로필렌 고무, 천연 고무, 스티렌 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 에틸렌/프로필렌/부타디엔의 코폴리머, 니트릴-부타디엔 고무 등이 제공될 수 있다. 특히, 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 및 페닐 실리콘 고무는 압축 영구 변형이 작기 때문에 치수 안정성 및 내구성의 측면에서 유리하다. 또한, 온도에 의한 탄성률 변화가 작기 때문에 전사성의 측면에서 유리하다.
표면층과 탄성층 사이 및 탄성층과 압축층 사이에는, 이들을 서로 고정시키기 위해 다양한 접착제 또는 양면 접착 테이프가 사용될 수 있다. 전사 부재(2)는 또한 전사 드럼(41)에 부착될 때에 수평 방향으로의 연신을 억제하거나 탄성을 유지하기 위해 압축 탄성률이 높은 보강층을 포함할 수 있다. 직물이 보강층으로 사용될 수 있다. 전사 부재(2)는 앞서 설명한 재료에 의해 형성된 각각의 층을 임의의 원하는 방식으로 조합함으로써 제조될 수 있다.
가압 드럼(42)의 외주면은 전사 부재(2)에 대해 가압된다. 가압 드럼(42)의 외주면에는 인쇄 매체(P)의 선단부를 파지하는 적어도 하나의 파지 메커니즘이 제공되어 있다. 가압 드럼(42)의 원주방향으로 복수의 파지 메커니즘이 별개로 제공될 수 있다. 전사 부재(2) 상의 잉크 화상은, 가압 드럼(42)의 외주면과 타이트한 접촉 상태로 반송되는 동안 가압 드럼(42)과 전사 부재(2) 사이의 닙부를 통과할 때 인쇄 매체(P)로 전사된다.
전사 드럼(41)과 가압 드럼(42)은 이들을 구동시키는 모터와 같은 구동원을 공유한다. 기어 메커니즘과 같은 전달 메커니즘에 의해 구동력이 전달될 수 있다.
<주변 유닛>
주변 유닛(5A 내지 5D)은 전사 드럼(41) 주위에 배치된다. 본 실시예에서, 주변 유닛(5A 내지 5D)은 구체적으로, 순서대로, 도포 유닛, 흡수 유닛, 가열 유닛, 및 세척 유닛이다.
도포 유닛(5A)은 인쇄 유닛(3)이 잉크를 토출하기 전에 반응 액체를 전사 부재(2) 상에 도포하는 메커니즘이다. 반응 액체는 잉크 점도를 증가시키는 성분을 함유하는 액체이다. 여기서, 잉크 점도의 증가는, 잉크를 형성하는 색재, 수지 등이 잉크 점도를 증가시키는 성분과 접촉함으로써 화학적으로 반응하거나 또는 물리적으로 흡착하여, 잉크 점도의 증가를 인지한다는 것을 의미한다. 이러한 잉크 점도의 증가는 전체 잉크의 점도 증가가 인지되는 경우 뿐만 아니라, 잉크를 형성하는 색재 및 수지와 같은 성분의 일부를 응집시킴으로써 국소적인 점도 증가가 발생되는 경우를 포함한다.
잉크 점도를 증가시키는 성분은, 특별히 제한하는 일 없이, 잉크의 pH 변화를 유발하고 잉크 중의 색재를 응집시키는 금속 이온 또는 폴리머 응집제와 같은 물질을 사용할 수 있으며, 유기산을 사용할 수 있다. 예를 들어, 반응 액체를 도포하는 메커니즘으로서, 롤러, 인쇄 헤드, 다이 코팅 장치(다이 코터), 블레이드 코팅 장치(블레이드 코터) 등이 제공될 수 있다. 잉크가 전사 부재(2)에 토출되기 전에 반응 액체가 전사 부재(2)에 도포되면, 전사 부재(2)에 도달하는 잉크를 바로 고정시킬 수 있다. 인접한 잉크들의 혼합에 의해 유발되는 블리딩을 억제하는 것이 가능하다.
흡수 유닛(5B)은 전사 전에 전사 부재(2) 상의 잉크 화상으로부터 액체 성분을 흡수하는 메커니즘이다. 예를 들어, 잉크 화상의 액체 성분을 감소시킴으로써 인쇄 매체(P) 상에 인쇄된 화상의 번짐을 억제하는 것이 가능하다. 또 다른 관점에서 액체 성분의 감소를 설명하면, 전사 부재(2) 상에 잉크 화상을 형성하는 잉크를 응축하는 것으로서 표현할 수 있다. 잉크를 응축시키는 것은 잉크에 포함된 액체 성분을 감소시킴으로써 액체 성분에 대해 잉크에 포함된 색재 또는 수지와 같은 고형분의 함량을 증가시키는 것을 의미한다.
흡수 유닛(5B)은, 예를 들어 잉크 화상과 접촉함으로써 잉크 화상의 액체 성분의 양을 감소시키는 액체 흡수 부재를 포함한다. 액체 흡수 부재는 롤러의 외주면 상에 형성될 수 있거나, 무단 시트 형상으로 형성되어 순환적으로 주행될 수 있다. 잉크 화상의 보호 측면에서, 액체 흡수 부재는 액체 흡수 부재의 이동 속도를 전사 부재(2)의 주변 속도에 동일하게 함으로써 전사 부재(2)와 동기하여 이동될 수 있다.
액체 흡수 부재는 잉크 화상과 접촉하는 다공질체를 포함할 수 있다. 잉크 화상과 접촉하는 표면 상의 다공질체의 기공 크기는, 액체 흡수 부재에 대한 잉크 고형분의 부착을 억제하기 위해 10 ㎛ 이하일 수 있다. 여기서, 기공 크기는 평균 직경을 지칭하며, 수은 압입 기술, 질소 흡착법, SEM 화상 관찰 등과 같은 공지된 수단에 의해 측정될 수 있다. 액체 성분은 고정된 형상을 갖지 않고 유동성 및 거의 일정한 체적을 갖는다면 특별히 한정되지 않는다는 점이 주목된다. 예를 들면, 잉크 또는 반응 액체 중에 함유된 물, 유기 용제 등이 액체 성분으로서 제공될 수 있다.
가열 유닛(5C)은 전사 전에 전사 부재(2) 상의 잉크 화상을 가열하는 메커니즘이다. 잉크 화상 중의 수지는 잉크 화상을 가열함으로써 용융되어, 인쇄 매체(P)로의 전사성을 개선시킨다. 가열 온도는 수지의 최소 필름 형성 온도(minimum film forming temperature)(MFT) 이상일 수 있다. MFT는 JIS K 6828-2: 2003 또는 ISO 2115: 1996과 같은 일반적으로 공지된 방법을 따르는 각각의 장치에 의해 측정될 수 있다. 전사성 및 화상 견고성의 관점에서, 잉크 화상은 MFT보다 10℃ 이상 높은 온도로 가열될 수 있거나, 또는 MFT보다 20℃ 이상 높은 온도로 또한 가열될 수 있다. 가열 유닛(5C)은 공지의 가열 디바이스, 예를 들어 적외선, 온풍 팬 등과 같은 각종 램프를 사용할 수 있다. 가열 효율의 측면에서 적외선 히터가 사용될 수 있다.
세척 유닛(5D)은 전사 후에 전사 부재(2)를 세척하는 메커니즘이다. 세척 유닛(5D)은 전사 부재(2) 상에 잔류하는 잉크, 전사 부재(2) 상의 먼지 등을 제거한다. 세척 유닛(5D)은 공지된 방법, 예를 들어 다공질 부재를 전사 부재(2)와 접촉시키는 방법, 전사 부재(2)의 표면을 브러시로 스크래핑하는 방법, 전사 부재(2)의 표면을 블레이드로 스크래칭하는 방법 등을 필요에 따라 사용할 수 있다. 롤러 형상 또는 웹 형상과 같은 공지된 형상이 세척에 사용되는 세척 부재를 위해 사용될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서, 도포 유닛(5A), 흡수 유닛(5B), 가열 유닛(5C) 및 세척 유닛(5D)은 주변 유닛으로서 포함된다. 그러나, 전사 부재(2)의 냉각 기능이 부여될 수 있거나, 냉각 유닛이 이들 유닛에 추가될 수 있다. 본 실시예에서, 전사 부재(2)의 온도는 가열 유닛(5C)의 열에 의해 증가될 수 있다. 인쇄 유닛(3)이 전사 부재(2)로 잉크를 토출한 후에 잉크 화상이 잉크의 주 용제인 물의 비등점을 초과하면, 흡수 유닛(5B)에 의한 액체 성분 흡수 성능이 저하될 수 있다. 토출된 잉크의 온도가 물의 비등점 미만으로 유지되도록 전사 부재(2)를 냉각시킴으로써 액체 성분 흡수 성능을 유지할 수 있다.
냉각 유닛은 공기를 전사 부재(2)로 송풍하는 공기 송풍 메커니즘, 또는 부재(예를 들어, 롤러)를 전사 부재(2)와 접촉시키고 이 부재를 공냉 또는 수냉에 의해 냉각시키는 메커니즘일 수 있다. 냉각 유닛은 세척 유닛(5D)의 세척 부재를 냉각시키는 메커니즘일 수 있다. 냉각 타이밍은 전사 후에 반응 액체를 도포하기 전의 기간일 수 있다.
<공급 유닛>
공급 유닛(6)은 인쇄 유닛(3)의 각각의 인쇄 헤드(30)에 잉크를 공급하는 메커니즘이다. 공급 유닛(6)은 인쇄 시스템(1)의 후방측에 제공될 수 있다. 공급 유닛(6)은 잉크의 각각의 종류마다 잉크를 보유하는 저장조(TK)를 포함한다. 각 각의 저장조(TK)는 메인 탱크와 서브 탱크로 구성될 수 있다. 각각의 저장조(TK)와 인쇄 헤드(30) 중 대응하는 인쇄 헤드는 액체 통로(6a)에 의해 서로 연통하고, 잉크는 저장조(TK)로부터 인쇄 헤드(30)로 공급된다. 액체 통로(6a)는 저장조(TK)와 인쇄 헤드(30) 사이에서 잉크를 순환시킬 수 있다. 공급 유닛(6)은, 예를 들어 잉크를 순환시키는 펌프를 포함할 수 있다. 잉크 중의 기포를 탈기하는 탈기 메커니즘이 액체 통로(6a)의 중간에 또는 각각의 저장조(TK)에 제공될 수 있다. 잉크의 유체 압력 및 대기압을 조정하는 밸브가 액체 통로(6a)의 중간에 또는 각각의 저장조(TK)에 제공될 수 있다. 각각의 저장조(TK) 및 각각의 인쇄 헤드(30)의 Z 방향의 높이는 저장조(TK) 내의 잉크의 액체 표면이 인쇄 헤드(30)의 잉크 토출면보다 낮게 위치 결정되도록 설계될 수 있다.
<반송 장치>
반송 장치(1B)는 인쇄 매체(P)를 전사 유닛(4)에 급송하고, 전사 유닛(4)으로부터 잉크 화상이 전사된 인쇄물(P')을 토출하는 장치이다. 반송 장치(1B)는 급송 유닛(7), 복수의 반송 드럼(8, 8a), 2개의 스프로켓(8b), 체인(8c), 및 회수 유닛(8d)을 포함한다. 도 1에서, 반송 장치(1B)의 각각의 구성 요소의 도면 내측의 화살표는 구성 요소의 회전 방향을 나타내고, 각각의 구성 요소의 도면 외측의 화살표는 인쇄 매체(P) 또는 인쇄물(P')의 반송 경로를 나타낸다. 인쇄 매체(P)는 급송 유닛(7)으로부터 전사 유닛(4)으로 반송되고, 인쇄물(P')은 전사 유닛(4)으로부터 회수 유닛(8d)으로 반송된다. 급송 유닛(7)측이 반송 방향의 상류측으로 지칭될 수 있고, 회수 유닛(8d)측이 하류측으로 지칭될 수 있다.
급송 유닛(7)은 복수의 인쇄 매체(P)가 적층되는 적층 유닛 및 인쇄 매체(P)를 적층 유닛으로부터 최상류 반송 드럼(8)으로 한장씩 급송하는 급송 메커니즘을 포함한다. 반송 드럼(8, 8a) 각각은 회전축을 중심으로 Y 방향으로 회전하는 회전체이고, 원주형 외주면을 갖는다. 반송 드럼(8, 8a) 각각의 외주면에는 인쇄 매체(P)(인쇄물(P'))의 선단부를 파지하는 적어도 하나의 파지 메커니즘이 제공된다. 각각의 파지 메커니즘의 파지 동작 및 해제 동작은 인쇄 매체(P)가 인접한 반송 드럼들 사이에서 전달되도록 제어될 수 있다.
2개의 반송 드럼(8a)은 인쇄 매체(P)를 반전시키는 데에 사용된다. 인쇄 매체(P)가 양면 인쇄될 때, 인쇄 매체는, 표면으로의 전사 후에, 하류측에 인접한 반송 드럼(8)으로 전달되지 않고 가압 드럼(42)으로부터 반송 드럼(8a)으로 전달된다. 인쇄 매체(P)는 2개의 반송 드럼(8a)을 통해 반전되고 가압 드럼(42)의 상류측의 반송 드럼(8)을 통해 다시 가압 드럼(42)으로 전달된다. 따라서, 인쇄 매체(P)의 이면이 전사 드럼(41)과 대향되어 잉크 화상이 이면에 전사된다.
체인(8c)은 2개의 스프로켓(8b) 사이에 권취되어 있다. 2개의 스프로켓(8b) 중 하나는 구동 스프로켓이고, 다른 하나는 종동 스프로켓이다. 체인(8c)은 구동 스프로켓을 회전시킴으로써 순환적으로 주행한다. 체인(8c)은 그 길이 방향으로 서로 이격된 복수의 파지 메커니즘을 포함한다. 각각의 파지 메커니즘은 인쇄물(P')의 단부를 파지한다. 인쇄물(P')은 하류 단부에 위치한 반송 드럼(8)으로부터 체인(8c)의 각각의 파지 메커니즘으로 전달되고, 파지 메커니즘에 의해 파지된 인쇄물(P')은 체인(8c)을 주행시켜 회수 유닛(8d)으로 반송되며, 파지가 해제된다. 이에 의해, 인쇄물(P')이 회수 유닛(8d) 내에 적층된다.
<후처리 유닛>
반송 장치(1B)는 후처리 유닛(10A, 10B)을 포함한다. 후처리 유닛(10A, 10B)은 전사 유닛(4)의 하류측에 배치되어 인쇄물(P')에 후처리를 수행하는 메커니즘이다. 후처리 유닛(10A)은 인쇄물(P')의 전면에 대한 처리를 수행하고, 후처리 유닛(10B)은 인쇄물(P')의 이면에 대한 처리를 수행한다. 후처리의 내용은, 예를 들어 인쇄물(P')의 화상 인쇄면 상에 화상의 보호, 광택 등을 목적으로 하는 코팅을 포함한다. 예를 들어, 액체 도포, 시트 용접, 라미네이션 등이 코팅의 예로서 제공될 수 있다.
<검사 유닛>
반송 장치(1B)는 검사 유닛(9A, 9B)을 포함한다. 검사 유닛(9A, 9B)은 전사 유닛(4)의 하류측에 배치되어 인쇄물(P')을 검사하는 메커니즘이다.
본 실시예에서, 검사 유닛(9A)은 인쇄물(P') 상에 인쇄된 화상을 캡처하는 화상 캡처 장치이고, 화상 센서, 예를 들어 CCD 센서, CMOS 센서 등을 포함한다. 검사 유닛(9A)은 인쇄 동작이 연속적으로 수행되는 동안 인쇄 화상을 캡처한다. 검사 유닛(9A)에 의해 캡처된 화상에 기초하여, 인쇄된 화상의 색조 등에서 시간적 변화를 확인하고 화상 데이터 또는 인쇄 데이터의 보정 여부를 결정할 수 있다. 본 실시예에서, 검사 유닛(9A)은 가압 드럼(42)의 외주면 상에 설정된 촬영 범위를 가지며, 전사 직후에 인쇄된 화상을 부분적으로 캡처할 수 있도록 배치된다. 검사 유닛(9A)은 모든 인쇄된 화상을 검사하거나 미리 결정된 시트마다 화상을 검사할 수 있다.
본 실시예에서, 검사 유닛(9B)은 또한 인쇄물(P') 상에 인쇄된 화상을 캡처하는 화상 캡처 장치이고, 화상 센서, 예를 들어 CCD 센서, CMOS 센서 등을 포함한다. 검사 유닛(9B)은 테스트 인쇄 동작에서 인쇄된 화상을 캡처한다. 검사 유닛(9B)은 인쇄된 화상 전체를 캡처할 수 있다. 검사 유닛(9B)에 의해 캡처된 화상에 기초하여, 인쇄 데이터에 관한 다양한 보정 동작에 대한 기본 설정을 수행하는 것이 가능하다. 본 실시예에서, 검사 유닛(9B)은 체인(8c)에 의해 반송된 인쇄물(P')을 캡처하는 위치에 배치된다. 검사 유닛(9B)이 인쇄된 화상을 캡처할 때, 검사 유닛은 체인(8c)의 주행을 일시적으로 정지시킴으로써 전체 화상을 캡처한다. 검사 유닛(9B)은 인쇄물(P')을 스캐닝하는 스캐너일 수 있다.
<제어 유닛>
다음에, 인쇄 시스템(1)의 제어 유닛에 대하여 설명한다. 도 4 및 도 5 각각은 인쇄 시스템(1)의 제어 유닛(13)을 도시하는 블록도이다. 제어 유닛(13)은 상위 장치(DFE)(HC2)에 통신 가능하게 접속되고, 상위 장치(HC2)는 호스트 장치(HC1)에 통신 가능하게 접속된다.
호스트 장치(HC1)는, 예를 들어 정보 처리 장치의 역할을 하는 PC(Personal Computer), 또는 서버 장치일 수 있다. 호스트 장치(HC1)와 상위 장치(HC2) 사이의 통신 방법은, 특히 한정하는 일 없이, 유선 또는 무선 통신일 수 있다.
인쇄된 화상의 소스가 되는 원본 데이터가 호스트 장치(HC1)에서 생성되거나 보존된다. 여기서, 원본 데이터는, 예를 들어 문서 파일 또는 화상 파일과 같은 전자 파일의 형식으로 생성된다. 이 원본 데이터는 상위 장치(HC2)로 송신된다. 상위 장치(HC2)에서, 수신된 원본 데이터는 제어 유닛(13)에 의해 이용 가능한 데이터 포맷(예를 들어, RGB에 의해 화상을 나타내는 RGB 데이터)으로 변환된다. 변환된 데이터는 상위 장치(HC2)로부터 화상 데이터로서 제어 유닛(13)으로 송신된다. 제어 유닛(13)은 수신된 화상 데이터에 기초하여 인쇄 동작을 개시한다.
본 실시예에서, 제어 유닛(13)은 메인 컨트롤러(13A)와 엔진 컨트롤러(13B)로 크게 나뉜다. 메인 컨트롤러(13A)는 처리 유닛(131), 저장 유닛(132), 조작 유닛(133), 화상 처리 유닛(134), 통신 I/F(인터페이스)(135), 버퍼(136), 및 통신 I/F(137)를 포함한다.
처리 유닛(131)은 CPU 등의 프로세서이며, 저장 유닛(132)에 저장된 프로그램을 실행하고, 메인 컨트롤러(13A) 전체를 제어한다. 저장 유닛(132)은 RAM, ROM, 하드 디스크, 또는 SSD와 같은 저장 디바이스이고, 데이터 및 처리 유닛(CPU)(131)에 의해 실행되는 프로그램을 저장하며, 처리 유닛(CPU)(131)에 작업 영역을 제공한다. 저장 유닛(132)에 추가하여 외부 저장 유닛이 추가로 제공될 수 있다. 조작 유닛(133)은, 예를 들어 터치 패널, 키보드, 또는 마우스와 같은 입력 디바이스이며, 사용자의 지시를 받아들인다. 조작 유닛(133)은 서로 일체화된 입력 유닛 및 디스플레이 유닛에 의해 형성될 수 있다. 사용자 조작은 조작 유닛(133)을 통한 입력에 제한되지 않고, 예를 들어 호스트 장치(HC1) 또는 상위 장치(HC2)로부터 지시를 받아들이는 구성이 가능할 수 있다는 점이 주목된다.
화상 처리 유닛(134)은, 예를 들어 화상 처리 프로세서를 포함하는 전자 회로이다. 버퍼(136)는, 예를 들어 RAM, 하드 디스크, 또는 SSD이다. 통신 I/F(135)는 상위 장치 HC2와 통신하고, 통신 I/F(137)는 엔진 컨트롤러(13B)와 통신한다. 도 4에서, 점선 화살표는 화상 데이터의 처리 시퀀스를 예시한다. 통신 I/F(135)를 통해 상위 장치(HC2)로부터 수신된 화상 데이터는 버퍼(136)에 축적된다. 화상 처리 유닛(134)은 버퍼(136)로부터 화상 데이터를 판독하고, 판독된 화상 데이터에 미리 결정된 화상 처리를 수행하며, 처리된 데이터를 다시 버퍼(136)에 저장한다. 버퍼(136)에 저장된 화상 처리 후의 화상 데이터는 인쇄 엔진에 의해 사용되는 인쇄 데이터로서 통신 I/F(137)로부터 엔진 컨트롤러(13B)로 송신된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 엔진 컨트롤러(13B)는 엔진 제어 유닛(14 및 15A 내지 15E)을 포함하고, 인쇄 시스템(1)의 센서 그룹/액추에이터 그룹(16)의 검출 결과를 획득하며 그룹의 구동을 제어한다. 이들 제어 유닛 각각은 CPU와 같은 프로세서, RAM 또는 ROM과 같은 저장 디바이스, 및 외부 디바이스와의 인터페이스를 포함한다. 제어 유닛의 구분은 단지 예시적이고, 복수의 세분화된 제어 유닛이 제어 동작의 일부를 수행할 수 있거나, 역으로 복수의 제어 유닛이 서로 일체화될 수 있으며, 하나의 제어 유닛이 그들의 제어 내용을 실행하도록 구성될 수 있다는 점이 주목된다.
엔진 제어 유닛(14)은 전체 엔진 컨트롤러(13B)를 제어한다. 인쇄 제어 유닛(15A)은 메인 컨트롤러(13A)로부터 수신한 인쇄 데이터를 인쇄 헤드(30)의 구동에 적절한 데이터 형식의 래스터 데이터 등으로 변환한다. 인쇄 제어 유닛(15A)은 각각의 인쇄 헤드(30)의 토출을 제어한다.
전사 제어 유닛(15B)은 도포 유닛(5A), 흡수 유닛(5B), 가열 유닛(5C), 및 세척 유닛(5D)을 제어한다.
신뢰성 제어 유닛(15C)은 공급 유닛(6), 회복 유닛(12), 및 인쇄 유닛(3)을 토출 위치(POS1)와 회복 위치(POS3) 사이에서 이동시키는 구동 메커니즘을 제어한다.
반송 제어 유닛(15D)은 전사 유닛(4)의 구동을 제어하고 반송 장치(1B)를 제어한다. 검사 제어 유닛(15E)은 검사 유닛(9B) 및 검사 유닛(9A)을 제어한다.
센서 그룹/액추에이터 그룹(16) 중에서, 센서 그룹은 가동 부분의 위치 및 속도를 검출하는 센서, 온도를 검출하는 센서, 화상 센서 등을 포함한다. 액추에이터 그룹은 모터, 전자기 솔레노이드, 전자기 밸브 등을 포함한다.
<동작예>
도 6은 인쇄 동작의 예를 개략적으로 도시하는 도면이다. 이하의 각각의 단계는 전사 드럼(41)과 가압 드럼(42)을 회전시키면서 순환적으로 수행된다. 상태(ST1)에 도시된 바와 같이, 먼저, 반응 액체(L)가 도포 유닛(5A)으로부터 전사 부재(2) 상에 도포된다. 전사 부재(2) 상의 반응 액체(L)가 도포되는 부분은 전사 드럼(41)의 회전과 함께 이동한다. 반응 액체(L)가 도포된 부분이 인쇄 헤드(30)의 아래에 도달한 경우, 상태(ST2)에 도시된 바와 같이 인쇄 헤드(30)로부터 전사 부재(2)로 잉크가 토출된다. 이에 의해, 잉크 화상(IM)이 형성된다. 이 때, 토출된 잉크는 전사 부재(2) 상의 반응 액체(L)와 혼합되어, 색재의 응집을 촉진한다. 토출된 잉크는 공급 유닛(6)의 저장조(TK)로부터 인쇄 헤드(30)로 공급된다.
전사 부재(2) 상의 잉크 화상(IM)은 전사 부재(2)의 회전과 함께 이동한다. 잉크 화상(IM)이 흡수 유닛(5B)에 도달할 때, 상태(ST3)에 도시된 바와 같이, 흡수 유닛(5B)은 잉크 화상(IM)으로부터 액체 성분을 흡수한다. 잉크 화상(IM)이 가열 유닛(5C)에 도달할 때, 상태(ST4)에 도시된 바와 같이, 가열 유닛(5C)은 잉크 화상(IM)을 가열하고, 잉크 화상(IM) 중의 수지가 용융하며, 잉크 화상(IM)의 필름이 형성된다. 이러한 잉크 화상(IM)의 형성과 동기하여, 반송 장치(1B)는 인쇄 매체(P)를 반송한다.
상태(ST5)에 도시된 바와 같이, 잉크 화상(IM)과 인쇄 매체(P)는 전사 부재(2)와 가압 드럼(42) 사이의 닙부에 도달하고, 잉크 화상(IM)은 인쇄 매체(P)에 전사되며, 인쇄물(P')이 형성된다. 닙부를 통과하면, 검사 유닛(9A)은 인쇄물(P') 상에 인쇄된 화상을 캡처하고 인쇄된 화상을 검사한다. 반송 장치(1B)는 인쇄물(P')을 회수 유닛(8d)에 반송한다.
전사 부재(2) 상에 잉크 화상(IM)이 형성된 부분이 세척 유닛(5D)에 도달할 때, 상태(ST6)에 도시된 바와 같이 세척 유닛(5D)에 의해 세척된다. 세척 후에, 전사 부재(2)는 한번 회전하고, 인쇄 매체(P)로의 잉크 화상의 전사가 동일한 절차로 반복적으로 수행된다. 위의 설명은, 이해를 쉽게 하기 위해 하나의 인쇄 매체(P)에 대한 잉크 화상(IM)의 전사가 전사 부재(2)의 1 회전으로 1 회 수행되도록 제공되었다. 그러나, 전사 부재(2)의 1 회전으로 잉크 화상(IM)을 복수의 인쇄 매체(P)로 연속적으로 전사를 수행하는 것이 가능하다.
이러한 인쇄 동작이 계속되면 각각의 인쇄 헤드(30)는 유지 보수가 필요하다.
도 7은 각각의 인쇄 헤드(30)의 유지 보수 시의 동작예를 도시한다. 상태(ST11)는 인쇄 유닛(3)이 토출 위치(POS1)에 위치 결정된 상태를 도시한다. 상태(ST12)는 인쇄 유닛(3)이 예비 회복 위치(POS2)를 통과한 상태를 도시한다. 처리 중에, 회복 유닛(12)은 인쇄 유닛(3)의 각각의 인쇄 헤드(30)의 토출 성능을 회복하는 프로세스를 수행한다. 그 후, 상태(ST13)에 도시된 바와 같이, 회복 유닛(12)은 인쇄 유닛(3)이 회복 위치(POS3)에 위치 결정된 상태에서 각각의 인쇄 헤드(30)의 토출 성능을 회복시키는 프로세스를 수행한다.
<인쇄 헤드의 상세한 구성에 관한 설명(도 8a 내지 도 9)>
도 8a 및 도 8b는 인쇄 헤드(30)의 구성을 각각 도시하는 사시도이다.
도 8a는 인쇄 헤드(30)를 비스듬히 하방으로부터 보았을 때에 사시도이다. 도 8b는 인쇄 헤드(30)를 비스듬히 상방으로부터 보았을 때에 사시도이다.
인쇄 헤드(30)는 직선 상에 한가지 컬러의 잉크를 각각 토출할 수 있는 복수의 소자 기판(10)을 배열(소자 기판을 정렬하여 배치)하고 인쇄 매체의 폭에 대응하는 인쇄 폭을 갖는 풀-라인 인쇄 헤드이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 인쇄 헤드(30)의 두개의 단부에 제공된 연결부(111)는 인쇄 장치의 잉크 공급 메커니즘에 연결된다. 이에 의해, 잉크는 잉크 공급 메커니즘으로부터 인쇄 헤드(30)로 공급되고, 인쇄 헤드(30)를 통과한 잉크는 잉크 공급 메커니즘으로 회수된다. 따라서, 잉크는 잉크 공급 메커니즘의 채널 및 인쇄 헤드(30)의 채널을 통해 순환할 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 인쇄 헤드(30)는 전기 배선 기판(90)을 통해 각각의 소자 기판(10) 및 가요성 배선 기판(40)에 전기적으로 접속된 신호 입력 단자(91), 및 전기 공급 단자(92)를 포함한다. 신호 입력 단자(91) 및 전기 공급 단자(92)는 인쇄 장치의 인쇄 제어 유닛(15A)에 전기적으로 접속되고, 소자 기판(10)에 구동 신호 및 토출에 필요한 전력을 각각 공급한다. 전기 배선 기판(90) 내의 전기 회로에 의해 배선을 집약함으로써 소자 기판(10)의 갯수와 비교했을 때에 신호 입력 단자(91)와 전기 공급 단자(92)의 갯수를 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 인쇄 헤드(30)가 인쇄 유닛(3)에 부착되거나 인쇄 헤드(30)가 교체될 때, 분리될 필요가 있는 전기 접속부의 갯수를 감소시킬 수 있다.
본 실시예에서, 노즐의 내부와 노즐의 외부 사이의 잉크가 순환되어 잉크 점도의 증가를 억제하는 잉크 순환형 인쇄 헤드가 사용된다는 점이 주목된다. 그러나, 잉크 순환 메커니즘이 없는 종래의 잉크 소비형 인쇄 헤드가 사용될 수 있다.
균등한 노즐 피치를 가지면서 보다 긴 인쇄 폭을 갖는 풀-라인 인쇄 헤드를 형성하도록 복수의 헤드 칩이 미리 결정된 방향으로 배치되면, 헤드 칩들 사이에 조인트가 생성된다. 헤드 칩에 일체화된 모든 노즐을 효과적으로 사용하기 위해, 본 실시예는 평행사변형 형상을 각각 갖는 헤드 칩을 채용한다.
도 9는 평행사변형의 헤드 칩(헤드 기판)의 연결 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 2개의 헤드 칩(헤드 기판)(10)을 연결하는 예만을 도시한다. 그러나, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 헤드 기판(10)을 연결함으로써 긴 인쇄 폭이 달성된다.
각각의 헤드 칩은 도 9에 도시된 바와 같이 복수의 노즐 어레이(114)를 포함한다. 복수의 노즐 어레이는 노즐 어레이 방향이 인쇄 매체의 반송 방향(전사 부재의 회전 방향)과 교차하는 방향이 되도록 각도를 이루어 배치된다. 따라서, 노즐 어레이의 선단 노즐과 후단 노즐 사이에는 인쇄 매체의 반송 방향으로 거리(L)가 존재한다. 더욱이, 각각의 노즐 어레이는 복수의 노즐로 형성되고, 각각의 노즐에는 잉크에 열에너지를 인가하는 히터 및 히터의 온도를 측정하는 온도 센서가 제공되어 있다. 각각의 헤드 기판은 다층 구조를 가지며, 대응하는 온도 센서는 각각의 히터가 제공되는 층과는 상이한 층에서 각각의 히터의 바로 아래에 제공된다.
따라서, 인쇄 헤드를 구성하는 각각의 헤드 칩의 각각의 히터에 구동 펄스를 입력하고, 각각의 히터에 대응하는 온도 센서의 출력에 기초하여 각각의 히터의 온도 변화를 모니터링함으로써, 변화 특성에 기초하여 각각의 노즐의 토출 상태를 판정할 수 있게 한다.
다음에, 앞서 설명한 구성을 갖는 인쇄 시스템에서 인쇄 헤드(30)의 각각의 노즐의 토출 상태를 검사하는 구성에 대하여 설명한다.
<인쇄 헤드의 노즐 토출 상태의 검사의 설명>
· 온도 검출 소자의 구성의 설명(도 19의 (a) 내지 도 19의 (c))>
도 19의 (a) 내지 도 19의 (c)는 소자 기판 상에 형성된 인쇄 소자 근방의 다층 배선 구조를 각각 도시하는 도면이다.
도 19의 (a)는 온도 검출 소자(306)가 층간 절연 필름(307)을 통해 인쇄 소자(309) 아래의 층에 시트 형태로 배치되는 상태를 도시하는 평면도이고, 오리피스(313)로부터 인쇄 소자(309)로의 방향에서 보았을 때에 인쇄 소자(309) 및 그 주변의 사시도를 개략적으로 도시한다. 도 19의 (b)는 도 19의 (a)에 도시된 평면도에서 점선 x-x'을 따라 취한 단면도이다. 도 19의 (c)는 도 19의 (a)에 도시된 점선 y-y'을 따라 취한 단면도이다.
도 19의 (b)에 도시된 x-x' 단면도 및 도 19의 (c)에 도시된 y-y' 단면도에서, 알루미늄 등으로 제조된 배선(303)이 실리콘 기판 상에 적층된 절연 필름(302) 상에 형성되고, 층간 절연 필름(304)이 또한 배선(303) 상에 형성된다. 배선(303) 및 티타늄과 질화 티타늄 등의 적층 필름으로 형성된 박막 저항체의 역할을 하는 온도 검출 소자(306)는, 층간 절연 필름(304) 내에 매립되고 텅스텐 등으로 제조되는 전도성 플러그(305)를 통해 전기적으로 접속된다.
다음에, 층간 절연 필름(307)이 온도 검출 소자(306)의 아래에 형성된다. 배선(303) 및 탄탈 질화규소 필름 등에 의해 형성된 발열 저항체의 역할을 하는 인쇄 소자(309)는, 층간 절연 필름(304) 및 층간 절연 필름(307)을 관통하는 텅스텐 등으로 제조된 전도성 플러그(308)를 통해 전기적으로 접속된다.
또한, 하층의 전도성 플러그와 상층의 전도성 플러그를 접속하는 경우, 중간 배선층에 의해 형성된 스페이서를 개재하여 접속하는 것이 일반적이라는 점이 주목된다. 본 실시예에 적용하는 경우, 중간 배선층의 역할을 하는 온도 검출 소자의 필름 두께가 약 수십 nm 정도로 작기 때문에, 스페이서의 역할을 하는 온도 검출 소자 필름에 대한 오버에칭 제어의 정밀도가 비아홀 프로세스에서 요구된다. 게다가, 박막은 또한 온도 검출 소자층의 패턴 소형화에 불리하다. 이 상황을 고려하여, 본 실시예에서는, 층간 절연 필름(304) 및 층간 절연 필름(307)을 관통하는 전도성 플러그가 채용된다.
본 실시예에서, 플러그의 깊이에 따른 도통의 신뢰성을 확보하기 위해, 하나의 층간 절연 필름을 포함하는 각각의 전도성 플러그(305)는 0.4 μm의 보어를 갖고, 층간 절연 필름이 2 장의 필름을 관통하는 각각의 전도성 플러그(308)는 0.6 μm의 더 큰 보어를 갖는다.
다음에, 질화규소 필름과 같은 보호 필름(310)을 형성한 다음, 탄탈 등을 함유하는 캐비테이션 방지 필름(311)을 보호 필름(310) 상에 형성하여 헤드 기판(소자 기판)이 획득된다. 더욱이, 감광성 수지 등을 함유하는 노즐 형성 재료(312)에 의해 오리피스(313)가 형성된다.
앞서 설명한 바와 같이, 배선(303)의 층과 인쇄 소자(309)의 층 사이에 온도 검출 소자(306)의 독립된 중간층이 제공된 다층 배선 구조가 채용된다.
상기 구성으로부터, 본 실시예에 사용된 소자 기판에서, 각각의 인쇄 소자에 대응하여, 인쇄 소자 바로 아래에 제공된 온도 검출 소자에 의해 온도 정보를 각각의 인쇄 소자에 대해 획득할 수 있다.
온도 검출 소자에 의해 검출된 온도 정보 및 그 온도 변화에 기초하여, 소자 기판 내에 제공된 논리 회로(검사 유닛)는 대응하는 인쇄 소자로부터의 잉크 토출 상태를 나타내는 판정 결과 신호(RSLT)를 획득할 수 있다. 판정 결과 신호(RSLT)는 1 비트 신호이고, "1"은 정상 토출을 나타내고, "0"은 토출 불량을 나타낸다.
<온도 검출 구성의 설명(도 20)>
도 20은 도 19의 (a) 내지 도 19의 (c)에 도시된 소자 기판을 사용하는 온도 검출 제어 구성을 도시하는 블록도이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 소자 기판(10)에 일체화된 인쇄 소자의 온도를 검출하기 위해, 제어 유닛(13)은 MPU를 통합한 인쇄 제어 유닛(15A), 인쇄 헤드(30)에 접속하기 위한 헤드 I/F(427), 및 저장 유닛(132)을 포함한다. 더욱이, 헤드 I/F(427)는, 소자 기판(10)에 송신될 각종 신호를 생성하는 신호 생성 유닛(70)과, 온도 검출 소자(306)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 소자 기판(10)으로부터 출력된 판정 결과 신호(RSLT)를 수신하는 판정 결과 추출 유닛(9)을 포함한다.
온도 검출을 위해, 인쇄 제어 유닛(15A)이 신호 생성 유닛(70)에 지시를 내릴 때, 신호 생성 유닛(70)은 클럭 신호(CLK), 래치 신호(LT), 블록 신호(BLE), 인쇄 데이터 신호(DATA), 및 열 인에이블 신호(HE)를 소자 기판(10)에 출력한다. 신호 생성 유닛(70)은 또한 센서 선택 신호(SDATA), 정전류 신호(Diref), 및 토출 검사 임계 신호(Ddth)를 출력한다.
토출 검사 임계 신호(Ddth)는 인쇄 헤드(30)에 일체화된 복수의 인쇄 소자가 서로 가깝게 위치한 복수의 인쇄 소자로 각각 형성된 복수의 그룹으로 분할된 인쇄 소자 그룹에 대해 임계값을 설정하도록, 그리고 1 컬럼 싸이클에서 설정값을 변경하도록 구성된다. 본 실시예에서, 이 그룹은 이하, 토출 검사 임계값 설정 그룹으로 지칭될 것이다. 설명의 편의상, 인쇄 헤드(30)에 일체화된 인쇄 소자의 갯수는 256개이고, 서로 가깝게 위치한 16개의 인쇄 소자로부터 각각 형성된 16개의 그룹 각각에 대해 토출 검사를 위한 임계 전압(TH)이 설정 가능하다고 가정한다.
토출 검사를 위한 고유의 임계 전압이 모든 인쇄 소자 각각에 대해 설정 가능한 구성 또는 각각의 래치에 대해 설정값이 변경 가능한 구성이 가능하다는 점이 주목된다. 그러나, 이러한 구성에서, 헤드 I/F(427)의 회로 규모가 증가하고, 상당한 비용 증가를 피할 수 없다. 이 문제점을 해결하기 위해, 본 실시예는 토출 검사를 위한 임계 전압(TH)이 각각의 그룹에 대해 설정 가능한 구성을 채용한다.
센서 선택 신호(SDATA)는 온도 정보를 검출하기 위해 온도 검출 신호를 선택하는 선택 정보, 선택된 온도 검출 소자에 대한 통전량 지정 정보, 및 판정 결과 신호(RSLT)의 출력 지시에 관한 정보를 포함한다. 예를 들어, 소자 기판(10)이 복수의 인쇄 소자를 각각 포함하는 5개의 인쇄 소자 어레이를 통합하도록 구성된 경우, 센서 선택 신호(SDATA)에 포함된 선택 정보는, 어레이를 지정하기 위한 어레이 선택 정보와 어레이의 인쇄 소자를 지정하기 위한 인쇄 소자 선택 정보를 포함한다. 다른 한편으로, 소자 기판(10)은 센서 선택 신호(SDATA)에 의해 지정된 어레이의 하나의 인쇄 소자에 대응하는 온도 검출 소자에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 1 비트 판정 결과 신호(RSLT)를 출력한다.
본 실시예는 5개의 어레이의 인쇄 소자에 대하여 1 비트 판정 결과 신호(RSLT)가 출력되는 구성을 채용하고 있다는 점이 주목된다. 따라서, 소자 기판(10)이 10개의 인쇄 소자 어레이를 통합하는 구성에서, 판정 결과 신호(RSLT)는 2 비트 신호이고, 이 2 비트 신호는 하나의 신호선을 통해 판정 결과 추출 유닛(9)으로 연속적으로 출력된다.
도 20으로부터 명백한 바와 같이, 래치 신호(LT), 블록 신호(BLE), 및 센서 선택 신호(SDATA)는 판정 결과 추출 유닛(9)에 피드백된다. 다른 한편으로, 판정 결과 추출 유닛(9)은 온도 검출 소자에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 소자 기판(10)으로부터 출력된 판정 결과 신호(RSLT)를 수신하고, 래치 신호(LT)의 하강에 동기하여 각각의 래치 기간 동안에 판정 결과를 추출한다. 판정 결과가 토출 불량을 나타내면, 그 판정 결과에 대응하는 블록 신호(BLE) 및 센서 선택 신호(SDATA)가 저장 유닛(132)에 저장된다.
인쇄 제어 유닛(15A)은 토출 불량 노즐을 구동하는 데에 사용되었고 저장 유닛(132)에 저장된 블록 신호(BLE) 및 센서 선택 신호(SDATA)에 기초하여 대응하는 블록의 인쇄 데이터 신호(DATA)로부터 토출 불량 노즐에 대한 신호를 소거한다. 인쇄 제어 유닛(15A)은 대신에 대응하는 블록의 인쇄 데이터 신호(DATA)에 비-토출 노즐을 보완하는 노즐을 추가하여 신호 생성 유닛(70)에 신호를 출력한다.
<토출 상태 판정 방법의 설명(도 21)>
도 21은 인쇄 소자에 구동 펄스를 인가했을 때, 온도 검출 소자로부터 출력된 온도 파형(센서 온도: T)과 그 파형의 온도 변화 신호(dT/dt)를 도시하는 도면이다.
도 21에서, 온도 파형(센서 온도: T)은 온도(℃)로 나타낸다. 실제로, 온도 검출 소자에 정전류가 공급되고, 온도 검출 소자의 단자들 사이의 전압(V)이 검출된다. 이 검출 전압은 온도 의존성을 갖기 때문에, 도 21에서 검출 전압은 온도로 변환되어 온도로서 표시된다. 온도 변화 신호(dT/dt)는 검출 전압의 시간 변화(mV/sec)로서 표시된다.
도 21에 도시된 바와 같이, 인쇄 소자(309)에 구동 펄스(211)가 인가될 때 잉크가 정상적으로 토출되면(정상 토출), 온도 검출 소자(306)의 출력 파형으로서 파형(201)이 획득된다. 파형(201)으로 나타내는, 온도 검출 소자(306)에 의해 검출된 온도의 온도 강하 과정에서, 정상 토출 시에, 인쇄 소자(309)로부터 토출된 잉크 액적의 테일(위성)이 인쇄 소자(309)의 계면으로 낙하하여 계면을 냉각시킬 때에 특징점(209)이 출현한다. 특징점(209) 이후에, 파형(201)은 온도 강하 속도가 급격히 증가하는 것을 나타낸다. 다른 한편으로, 토출 불량 시에, 온도 검출 소자(306)의 출력 파형으로서 파형(202)이 획득된다. 정상 토출 시의 파형(201)과 달리, 특징점(209)이 출현하지 않고, 온도 강하 과정에서 온도 강하 속도가 점진적으로 감소한다.
도 21의 최하부 타이밍 차트는 온도 변화 신호(dT/dt)를 나타내고, 파형(203 또는 204)은 온도 검출 소자의 출력 파형(201 또는 202)을 온도 변화 신호(dT/dt)로 처리한 후 획득된 파형을 나타낸다. 이 때의 온도 변화 신호로의 변환을 수행하는 방법은 시스템에 따라 적절하게 선택된다. 본 실시예에 따른 온도 변화 신호(dT/dt)는 온도 파형이 필터 회로(이 구성에서 1회의 미분 동작) 및 반전 증폭기에 의해 처리된 후에 출력된 파형에 의해 표현된다.
파형(203)에서, 파형(201)의 특징점(209) 이후의 최고 온도 강하 속도에서 기인한 피크(210)가 출현한다. 파형(dT/dt)(203)은 소자 기판(10)에 일체화된 비교기에서 미리 설정된 토출 검사 임계 전압(TH)과 비교되고, 파형(203)이 토출 검사 임계 전압(TH)을 초과하는 구간(dT/dt≥TH)에 정상 토출을 나타내는 펄스가 판정 신호(CMP)(213)에서 출현한다.
다른 한편으로, 파형(202)에는 특징점(209)이 나타나지 않기 때문에, 온도 강하 속도가 낮고, 파형(204)에 나타나는 피크는 토출 검사 임계 전압(TH)보다 낮다. 파형(dT/dt)(202)은 또한 소자 기판(10)에 일체화된 비교기에서 미리 설정된 토출 검사 임계 전압(TH)과 비교된다. 파형(202)이 토출 검사 임계 전압(TH) 미만인 구간(dT/dt＜TH)에서는, 판정 신호(CMP)(213)에 펄스가 나타나지 않는다.
따라서, 이 판정 신호(CMP)를 획득함으로써, 각각의 노즐의 토출 상태를 파악할 수 있다. 이 판정 신호(CMP)는 앞서 설명한 판정 결과 신호(RSLT)의 역할을 한다.
도 10은 화상이 인쇄 매체 상에 실제로 인쇄되는 영역(실제 화상 영역)과 인쇄 헤드의 각각의 노즐의 토출 상태를 검사하는 데에 사용되는 검사 영역을 도시하는 도면이다.
인쇄 시스템(1)에서, 인쇄 헤드(30)로부터 토출된 잉크에 의해 화상이 전사 부재(2) 상에 형성되고, 화상은 전사 부재(2)로부터 인쇄 매체(P)로 전사된다. 따라서, 도 10에 도시된 실제 화상 영역(L1) 및 검사 영역(L2)은 또한 전사 부재(2)에 제공되어 있다고 말할 수 있다.
앞서 설명한 인쇄 제어 유닛(15A)은 사용자에 의해 설정된 화상 크기 및 용지 크기의 정보에 기초하여 인쇄 매체(P)(또는 전사 부재(2)) 상에 실제 화상 영역(L1) 및 검사 영역(L2)을 설정한다. 인쇄 제어 유닛(15A)은 실제 화상 영역(L1)에 화상을 인쇄하기 위해 각각의 히터를 구동하는 데에 사용되는 구동 펄스와, 검사 영역(L2)을 사용하여 인쇄 헤드(30)의 각각의 노즐의 토출 상태를 검사하기 위해 각각의 히터를 구동하는 데에 사용되는 구동 펄스 사이를 전환한다. 즉, 인쇄 제어 유닛(15A)은 인쇄 동작 중에 인쇄 매체의 반송 방향에 대해 인쇄 매체의 선단부로부터 카운터의 동작을 개시하고, 갯수가 실제 화상 영역(L1)에 대응하는 라인을 인쇄한 후의 타이밍에 따라 실제 화상 영역(L1)의 정보에 기초하여 구동 펄스를 전환한다.
도 11은 인쇄 헤드의 각각의 히터를 구동하는 데에 각각 사용되는 구동 펄스의 구성을 도시하는 타이밍 차트이다.
도 11을 참조하면, PLS0은 인쇄 헤드(30)가 실제 화상 영역(L1)에서 인쇄를 실행할 때(인쇄 모드) 사용되는 구동 펄스를 나타내며, PLS1 및 PLS2는 인쇄 헤드(30)가 검사 영역(L2)을 사용하여 각각의 노즐의 토출 상태를 검사할 때(검사 모드) 사용되는 구동 펄스를 각각 나타낸다. 인쇄 제어 유닛(15A)은 구동 펄스를 나타내는 테이블로서 구동 펄스 테이블(후술)을 전환시킴으로써 인쇄 동작 동안 인쇄 모드와 검사 모드 사이를, 즉 구동 펄스들 사이를 전환하여 인쇄 헤드(30)의 각각의 노즐의 히터를 구동시킨다.
도 11에 도시된 바와 같이, 실제 화상 영역에서 토출 속도를 인쇄 속도보다 낮게 만드는 구동 펄스가 검사 모드에 사용되는 구동 펄스로서 선택된다. 예를 들어, 더블 펄스 구성의 구동 펄스(PLS0)는 실제 화상 영역(L1)에서의 인쇄에 사용되며, 싱글 펄스 구성의 펄스 폭을 갖는 구동 펄스(PLS1)는 검사 영역(L2)에서의 인쇄에 사용되어, 토출 속도를 감소시킨다.
실제 화상 영역을 인쇄할 때, 그 시간 중에 액적이 목표 위치에 정밀하게 부착될 수 있기 때문에, 액적이 부유하는 시간은 단축되는 것이 유리하다. 따라서, 잉크의 운동 에너지를 증가시키도록 구동 펄스가 인가된다. 다른 한편으로, 검사 모드에서, 잉크 액적의 위성이 낙하할 때 인쇄 소자(309)의 계면을 냉각하는 원리가 사용되기 때문에, 잉크의 운동 에너지가 감소되어 인쇄 소자(309)의 계면 상에 위성의 낙하를 용이하게 한다. 펄스는, 구동 펄스(PLS0)가 인가되는 시간 (t1-t0)+(t3-t2)과 거의 동일한 시간 동안 싱글 펄스로서 구동 펄스(PLS1)를 인가함으로써 에너지를 유지하면서 속도가 억제될 수 있는 특징을 갖는다. 속도를 더 억제하기 위해, 실제로, 시간이 (t1-t0)+(t3-t2)보다 약간 더 짧도록 싱글 펄스가 사용될 수 있다는 점이 주목된다.
더욱이, 검사 영역(L2)에서 인쇄에 사용되는 구동 펄스(PLS2)가 사용될 수 있다. 구동 펄스(PLS1)와 유사하게, 구동 펄스(PLS2)는 싱글 펄스 부분(T1)의 전류가 히터로 유입되자마자 발포를 유발하지만, 마이크로 시간차(t5-t4)로 작은 펄스를 통전하여 히터를 가열함으로써 검사 정밀도를 개선하는 것이 가능하다.
더욱이, 실제로, 응답 속도가 문제가 된다. 예를 들어, 히터에 인가될 구동 전압이 변경될 수 있다. 예를 들어, 히터 웜업 제어가 실행되면, 히터 웜업 온도가 보다 낮은 온도로 변경될 수 있다.
본 실시예에서, 각각의 노즐의 토출 상태는, 실제 화상 영역(L1)에서 화상을 인쇄한 후에 인쇄 헤드의 동작 모드를 검사 모드로 전환하고, 검사 전용인 구동 펄스를 사용하여 검사 영역(L2)에서 잉크 토출 동작을 실행함으로써 검사될 수 있다. 이 때에, 전사 부재(2)의 회전을 정지시킬 필요없이 인쇄 시스템을 연속적으로 작동시키면서 각각의 노즐의 토출 상태를 검사할 수 있다. 따라서, 인쇄 헤드(30)가 전사 부재(2)의 실제 화상 영역(L1)에 화상을 형성하는 동안, 즉 인쇄 헤드가 인쇄 모드에서 작동하는 동안, 온도 센서의 작동이 턴오프되고, 이어서 인쇄 헤드(30)의 잉크 토출 위치가 검사 영역(L2)에 진입할 때 인쇄 헤드의 동작 모드는 검사 모드로 전환된다. 온도 센서의 동작은 인쇄 헤드(30)의 동작 모드가 검사 모드로 전환될 때 턴온되어, 각각의 히터의 온도 변화를 모니터링한다.
구동 펄스는 인쇄 헤드(30)가 구동되는 구동 조건들 중 하나이지만, 구동 전압, 헤드 조정 온도 등이 또한 구동 조건에 포함된다는 점이 주목된다.
도 12a 및 도 12b는 헤드 기판과 저장 유닛에 제공된 인쇄 데이터 저장 영역 사이의 관계를 각각 도시하는 도면이다. 도 12a는 실제 화상 영역, 모드 전환 버퍼 영역, 및 인쇄 데이터 저장 영역의 검사 영역을 인쇄 매체(이 예에서, 전사 부재(2)) 상의 위치 관계에 대응하여 도시하는 개략도이다. 도 12b는 검사 영역(132c)의 상세 구성을 도시하는 도면이다. 도 12b에 대해서는 나중에 설명하는 점에 유의한다.
인쇄 동작 중에, 전사 부재(2)는 연속적으로 회전하고, 인쇄 데이터는 저장 유닛(132)으로부터 인쇄 헤드(30)로 연속적으로 판독된다.
본 실시예에서, 전기 신호의 배선은, 소자 기판(10)의 각각의 노즐 어레이(114)의 노즐에 대응하는 히터에 공통 구동 펄스가 인가되도록 제공된다. 이어서, 하나의 헤드 기판에 대해, 인쇄 모드의 구동 펄스 또는 검사 모드의 구동 펄스가 모든 소자에 입력된다. 이러한 헤드 기판이 사용되면, 헤드 기판의 일부 노즐이 인쇄를 위한 잉크 토출 동작을 종료하지 않았을 때 검사 모드를 위한 구동 펄스로 일부 소자를 구동하는 것이 바람직하지 않다.
다른 한편으로, 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 소자 기판(10)의 노즐 어레이 방향은 인쇄 매체의 반송 방향과 교차하고, 선단 노즐과 후단 노즐 사이에는 거리(L)가 있다. 노즐의 위치가 인쇄 매체의 반송 방향으로 서로 시프트되면, 인쇄 헤드(30)를 인쇄 모드로부터 검사 모드로 전환할 때, 모든 노즐 어레이의 노즐이 실제 화상 영역에서 잉크 토출 동작을 종료한 후에 검사 모드로 전환할 필요가 있다. 다른 한편으로, 본 실시예에서, 인쇄 모드는 인쇄 시스템을 연속적으로 작동하면서 검사 모드로 전환되기 때문에, 연속적인 데이터 판독 동작을 수행하는 동안 인쇄 헤드(30)를 연속적으로 구동하는 것이 요구된다.
연속적인 데이터 판독 동작에 대처하기 위해, 본 실시예에서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 데이터 저장 영역은 저장 유닛(132)에 설정된다. 즉, 실제 화상 영역에 대응하는 데이터 저장 영역(실제 화상 영역)(132a), 검사 영역에 대응하는 데이터 저장 영역(검사 영역)(132c), 및 실세 화상 영역(132a)과 검사 영역(132c) 사이의 거리(L)에 대응하는 모드 전환 버퍼 영역에 대응한 데이터 저장 영역(132b)이 설정된다. 연속적인 데이터 판독 동작은, 전사 부재(2)의 회전, 즉 잉크 토출 위치의 변화에 동기하여, 저장 유닛(132)의 저장 영역(132a)의 어드레스로부터 저장 영역(132b)의 어드레스를 통해 저장 영역(132c)의 어드레스로 실행된다.
소자 기판(10)의 각각의 노즐 어레이(114)와 관련하여, 각각의 노즐 어레이 또는 각각의 노즐에 대해 구동 펄스가 설정 가능할 수 있다는 점이 주목된다. 이 경우, 동일한 헤드 기판의 일부를 사용하여 실제 화상이 인쇄되는 동안, 실제 화상의 인쇄 영역을 종료한 부분의 소자가 검사 모드로 시프트될 수 있다. 이 방식으로, 모드 전환 버퍼 영역의 반송 방향에서의 범위가 단축될 수 있다.
도 13은 노즐들 사이의 구동 구간의 차이를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 13을 참조하면, 상부는 도 12a에 도시된 후단 노즐의 구동 구간을 도시하고, 하부는 도 12a에 도시된 선단 노즐의 구동 구간을 도시한다. 이들 구동 구간을 비교함으로써 명백해지는 바와 같이, 노즐의 구동 구간의 시간은 서로 동일하며, 즉 TL1이다. 그러나, 헤드 기판의 노즐 어레이가 인쇄 매체의 반송 방향과 교차하기 때문에, 최하류측에서 노즐(선단 노즐)의 구동 개시(구동 종료) 타이밍은 인쇄 매체의 반송 방향에 대하여 최상류측에서 노즐(후단 노즐)의 구동 개시(구동 종료) 타이밍보다 빠르다. 도 13을 참조하면, Lt는 타이밍 시프트를 나타내는 시간을 나타내고, 도 12a에 도시된 거리(L)에 대응한다.
따라서, 선단 노즐에 의한 실제 화상 영역에서의 인쇄 동작이 종료되었더라도, 후단 노즐에 의한 실제 화상 영역에서의 인쇄 동작은 종료되지 않는다. 그러므로, 후단 노즐에 의한 실제 화상 영역에서의 인쇄 동작이 종료된 후에 인쇄 헤드의 동작을 인쇄 모드에서 검사 모드로 전환할 필요가 있다.
이상의 이유로, 데이터 판독 동작에서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 저장 유닛(132)에서의 모드 전환 버퍼 영역에 대응하는 데이터 저장 영역(132b)을 제공하고 영역을 위한 데이터 판독 시간을 도 13에 도시된 시간(Lt) 이상의 시간으로 설정함으로써 타이밍 시프트가 흡수된다.
노즐 표면의 건조 등의 영향은 검사 영역에서의 검사 전에(가능하다면, 직전에) 예비 토출 동작을 수행함으로써 감소될 수 있기 때문에, 노즐 토출 상태의 판정 정밀도를 개선하기 위해 예비 토출에 필요한 시간을 고려하는 것이 바람직하다. 이를 고려하여, 모든 노즐 어레이가 검사 영역에 진입하기 전에, 동일한 크기의 버퍼 영역을 제공하고 버퍼 영역에서 예비 토출 동작을 수행하는 것이 바람직하다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 예비 토출 영역(132d)의 복수의 데이터 및 토출 검출 영역(132e)의 복수의 데이터는 검사 영역(132c)에 저장된다. 각각의 토출 검출 영역(132e)에는 토출의 유무를 검사하는 데에 사용될 데이터가 저장되어 있다. 각각의 토출 검출 영역(132e)에서 토출을 검출하기 직전에 예비 토출 동작을 수행하는 데에 사용될 데이터는 각각의 예비 토출 영역(132d)에 저장되어 있다.
도 22는 검사 동작 및 예비 토출 동작의 제어 구성을 도시하는 블록도이다. 검사 동작 및 예비 토출 동작의 제어 절차에 대해서는 도 22를 참조하여 설명한다.
화상 처리 유닛(134)의 일부인 잉크 컬러 변환 유닛(221)은 입력된 화상 데이터를 RGB 데이터에서 잉크 컬러 데이터로 변환시킨다. 화상 처리 유닛(134)의 일부인 양자화 유닛(222)은 변환된 잉크 컬러 데이터를 인쇄 데이터로 양자화시킨다. 인쇄 제어 유닛(15A)의 노즐 데이터 생성 유닛(224)은 양자화된 인쇄 데이터를 각각의 노즐에 할당한다. 인쇄 헤드(30)는 각각의 노즐에 할당된 노즐 데이터에 따라 잉크를 토출한다.
각각의 노즐에 할당된 노즐 데이터는 인쇄 제어 유닛(15A)의 노즐 카운트 유닛(225)에 입력되어 각각의 토출 타이밍에서 잉크를 동시에 토출하는 노즐의 갯수를 카운트한다. 각각의 토출 타이밍마다 카운트된 노즐의 갯수는 인쇄 제어 유닛(15A)의 구동 펄스 제어 유닛(227)으로 보내진다. 구동 펄스 제어 유닛(227)은, 노즐 카운트 유닛(225)에 의해 카운트된 노즐의 갯수에 대응하는 구동 펄스 설정을 ROM과 같은 메모리에 저장된 구동 펄스 테이블(226)로부터 로딩하고, 각각의 토출 타이밍에 인쇄 헤드(30)를 구동시킨다.
도 23b는 화상 데이터에 기초하여 인쇄를 실행할 때 사용되는 구동 펄스 테이블의 예를 도시하는 테이블이다. 레벨을 전환하기 위한 노즐의 갯수는 16개이고 레벨 수는 16이라고 가정한다. 이 경우, 노즐 카운트 유닛(225)에 의해 카운트된 노즐의 갯수가 1 내지 16개의 범위 내에 있으면, 인쇄를 위한 펄스 설정 0이 선택되고, 노즐의 갯수가 17 내지 32개의 범위 내에 있으면, 인쇄를 위한 펄스 설정 1이 선택된다. 동시에 구동되는 노즐의 갯수가 많을수록, 보다 긴 펄스 폭이 인쇄를 위한 펄스로서 설정된다. 동시에 구동되는 노즐의 갯수가 클수록, 각각의 헤드를 구동하기 위한 전압이 낮아진다. 따라서, 동시에 구동되는 노즐의 갯수에 관계 없이 안정된 토출은 각각의 헤드를 구동하기 위한 펄스 폭을 연장시킴으로써 구현된다. CPU는 구동 펄스 테이블(226)을 설정한다.
본 실시예에서, 인쇄 헤드(30)는 화상 데이터 대신에, 예비 토출 패턴 및 토출 검출 패턴에 기초하여 잉크를 토출한다. 예비 토출 패턴은 노즐의 상태를 회복하는 데에 사용되는 패턴이며, 토출 검출 패턴은 각각의 노즐의 토출 상태를 판정하는 데에 사용되는 패턴이다. 예비 토출 패턴 및 토출 검출 패턴은 노즐 데이터의 형태로 패턴 저장 메모리(223)에 저장된다. 본 실시예에서, 예비 토출 패턴은 잉크를 동시에 토출하는 노즐의 갯수가 항상 17개 이상인 패턴이고, 토출 검출 패턴은 잉크를 동시에 토출하는 노즐의 갯수가 항상 16개 이하인 패턴이다.
화상 데이터에 기초하여 인쇄가 실행되는 경우와 유사하게, 예비 토출 패턴 및 토출 검출 패턴과 관련하여, 노즐 카운트 유닛(225)은 잉크를 동시에 토출하는 노즐의 갯수를 카운트한다. 구동 펄스 제어 유닛(227)은 노즐 카운트 유닛(225)에 의해 카운트된 노즐의 갯수에 따라 구동 펄스 테이블(226)로부터 구동 펄스 테이블을 선택한다. 토출 검출 패턴에 관해서, 카운트된 갯수는 항상 16개 이하이다. 따라서, 레벨 0의 구동 펄스 테이블이 항상 선택된다. 더욱이, 예비 토출 패턴에 관해서, 카운트된 갯수가 항상 17개 이상이므로, 레벨 1 내지 레벨 15 중 하나의 구동 펄스 테이블이 선택된다.
도 23a는 예비 토출 패턴 및 토출 검출 패턴에 기초하여 잉크 토출이 수행될 때의 구동 펄스 테이블의 예를 도시하는 도면이다. 도 23a에 도시된 바와 같이, 토출 검출을 위한 구동 펄스(PLS1 또는 PLS2)는 레벨 0의 테이블에서 설정되고, 예비 토출을 위한 구동 펄스는 레벨 1 내지 레벨 15의 테이블에서 설정된다. 예비 토출을 위한 구동 펄스는 실제 화상을 인쇄하기 위한 것과 동일할 수 있다는 점이 주목된다. 이에 의해, 구동 펄스 테이블을 전환하는 일 없이, 토출 검출 패턴을 이용하여 잉크를 토출할 때 토출 검출을 위한 구동 펄스로, 그리고 예비 토출 패턴을 사용하여 잉크를 토출할 때 예비 토출을 위한 구동 펄스로 각각의 헤드를 구동할 수 있다.
도 12a 및 도 12b에 도시된 예에서, 화상 영역(실제 화상 영역)(132a), 버퍼 영역(132b), 및 검사 영역(132c)이 저장 유닛(132)에 배치된다. 도 23b에 도시된 구동 펄스 테이블을 사용하여 화상 영역(132a)에 저장된 화상 데이터에 기초하여 인쇄가 실행된다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 검사 영역(132c)은 예비 토출 영역(132d)과 토출 검출 영역(132e)으로 형성되고, 이 영역들에 저장된 패턴에 기초하여 도 23b에 도시된 구동 펄스 테이블을 사용하여 토출이 수행된다. 보다 구체적으로, 예비 토출 패턴은 예비 토출 영역(132d)에 저장된 패턴에 기초하여 토출되고, 토출 검출 패턴은 토출 검출 영역(132e)에 저장된 패턴에 기초하여 토출된다.
도 25는 검사 영역(132c)에 저장된 패턴에 기초하여 각각의 노즐에 대응하는 토출 패턴을 인쇄하는 예를 도시하는 도면이다. 도 25에서, 각각의 열은 각각의 노즐을 나타내고, 각각의 행은 각각의 토출 타이밍을 나타낸다. 도 25에서, ●은 잉크가 토출되는 도트(토출)를 나타내고 ○은 잉크가 토출되지 않는 도트(비-토출)를 나타낸다. 예비 토출의 효과를 개선시키기 위해, 예비 토출 영역(501, 503) 및 토출 검출 영역(502, 504)은 인쇄 매체 상의 검사 영역에 교대로 배치된다. 구동 펄스 테이블이 화상 영역과 검사 영역 사이에서 전환될 필요가 있기 때문에, 구동 펄스 테이블이 전환되는 동안 헤드의 토출이 수행될 수 없다. 따라서, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 헤드의 토출이 수행되지 않는 모드 전환을 위한 버퍼 영역(132b)이 화상 영역(132a)과 검사 영역(132c) 사이에 제공된다.
도 24a 및 도 24b는 인쇄 매체 상의 각각의 데이터에 기초하여 잉크가 토출되는 영역의 다른 예를 도시하는 도면이다. 이 예에서, 도 24a에 도시된 바와 같이, 화상 영역(401)과 간이 검사 영역(402)에 의해 형성된 인쇄 매체의 페이지와, 도 24b에 도시된 바와 같이, 검사 영역(403)만으로 형성된 인쇄 매체의 페이지가 포함된다. 도 23b에 도시된 구동 펄스 테이블을 사용하여 화상 영역(132a)에 저장된 화상 데이터에 기초하여 화상 영역(401)에서 인쇄가 실행된다. 화상 영역(132a)에 저장된 화상 데이터에 사용된 것과 동일한 구동 펄스 테이블을 사용하여 패턴 저장 메모리(223)에 저장된 토출 검출 패턴에 기초하여 간이 검사 영역(402)에서 인쇄가 실행된다. 패턴 저장 메모리(223)에 저장된 토출 검출 패턴 및 예비 토출 패턴은 도 23a에 도시된 구동 펄스 테이블을 사용하여 검사 영역(403)에서 교대로 인쇄된다.
정상 인쇄 시에, 토출 상태는 도 24a에 도시된 구성의 페이지 데이터에 기초하여 간단히 판정된다. 토출 상태를 정밀하게 판정할 필요가 있는 경우, 토출 상태는 도 24b에 도시된 구성의 페이지 데이터를 사용하여 정밀하게 판정된다. 이 때에, 페이지들 간에 구동 펄스 테이블을 전환할 필요가 있다. 더욱이, 토출 검출 패턴 및 예비 토출 패턴을 인쇄 매체 상에 토출할 필요가 없다. 도 24b에 도시된 구성의 페이지를 인쇄하는 대신에, 도 25에 도시된 토출 패턴을 헤드 캡 상에 토출함으로써 토출 상태가 검출될 수 있다.
예비 토출을 실행할 때에, 전사 부재(인쇄 매체)에 필요한 영역을 감소하기 위해 실제 화상 영역에서의 인쇄에 사용되는 것과 동일한 정합 조정을 수행하는 것이 바람직하다는 점이 주목된다.
다음에, 검사 영역에서 검사 인쇄에 사용되는 검사 패턴을 설명한다.
다수의 노즐(히터)이 동시에 구동되면, 이는 각각의 노즐의 토출 상태의 검사 결과에 아마도 매우 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 검사 정밀도를 개선시키기 위해, 동일 계통의 전기 회로가 복수의 노즐 어레이에 접속되면, 하나의 노즐이 선택적으로 토출을 수행하게 된다.
도 14는 검사 패턴의 특정 예를 도시하는 테이블이다.
헤드 기판(10)에 일체화된 복수의 히터는 시분할 구동된다. 도 14는 16개의 히터가 8개의 블록으로 분할되어 시분할 구동되는 경우의 예를 도시한다. 검사를 수행할 때, 잉크 토출 동작을 수행한 노즐(히터)에 대해, 히터의 온도 변화가 모니터링되고, 이에 따라 각각의 노즐은 토출과 검사를 수행하기 위한 시간 구간을 갖는다.
도 14에 도시된 예에서, 노즐(Nzl) 0은 제1 열의 블록 0에서 토출을 수행하고, 제1 열의 블록 1에서 검사된다. 더욱이, 노즐(Nzl) 2는 제1 열의 블록 2에서 토출을 수행하고, 제1 열의 블록 3에서 검사된다.
토출된 잉크 및 회로 특성에 따라 검사 시간이 상이하기 때문에, 당연히, 노즐 구동 순서는 도 14에 도시된 예에 한정될 필요는 없다. 그러나, 검사 시에, 토출 검사의 사이클에서 토출을 수행하는 노즐의 갯수가 작아지도록 인쇄 데이터가 생성된다. 노즐의 물리적인 위치 시프트 및 전사 부재(인쇄 매체)의 점유량의 감소를 고려하여 검사 패턴을 인쇄하기 위한 검사 데이터를 생성하는 것이 더욱 바람직하다.
도 15는 검사 모드 시에 노즐 구동 순서를 설명하는 도면이다.
도 15에 도시된 노즐 어레이가 검사되면, 인쇄 매체의 반송 방향에 관하여 하류측의 노즐(114-1)로부터 인쇄 상류측의 노즐(114-N)까지 검사 인쇄가 수행된다. 이는 전사 부재(2) 상에 형성된 검사 화상의 패턴의 길이를 인쇄 매체의 반송 방향에서 단축시키고 전사 부재(인쇄 매체)의 점유량을 감소시킬 수 있기 때문에 더욱 바람직하다.
<검사 모드 실행 부분과 양면 인쇄 사이의 관계>
이상의 설명은 도 10에 도시된 바와 같이 검사 영역이 인쇄 매체의 반송 방향에 관하여 실제 화상 영역 이후에 제공되고 각각의 노즐의 토출 상태가 검사되는 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 검사 영역은 인쇄 매체의 반송 방향에 관하여 실제 화상 영역 이전에 제공될 수 있거나, 또는 검사 영역은 인쇄 매체의 반송 방향에 관하여 실제 화상 영역의 이전 및 이후에 제공될 수 있다.
더욱이, 인쇄 시스템(1)은 인쇄 매체(P)에 대해 양면 인쇄를 수행할 수 있기 때문에, 검사 인쇄가 인쇄 매체의 전면 또는 이면 상에 수행될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 양면 인쇄와 검사 인쇄가 수행되는 검사 영역 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 16a는 단면 인쇄 시에 인쇄 매체의 반송 방향에 관하여 실제 화상 영역의 후단측(상류측)에 검사 영역이 제공되는 경우를 도시한다. 다른 한편으로, 도 16b는 양면 인쇄 시에 검사 화상이 인쇄된 상태를 도시한다. 양면 인쇄 시에, 인쇄 매체는 전면 인쇄의 종료 후에 반전되고, 반전된 인쇄 매체는 후면 인쇄를 행하도록 전환된다. 따라서, 전면 인쇄에서 인쇄 매체의 반송 방향에 관하여 실제 화상 영역의 후단측(상류측)에 설정된 검사 영역은 후면 인쇄 시에 인쇄 매체의 반송 방향에 관하여 선단측(하류 측)에 위치된다. 이 경우, 전면 인쇄에서 실제 화상 영역의 후단측에 검사 영역이 제공되더라도, 실제 화상 영역의 선단측에 검사 영역을 또한 확보할 필요가 있다. 검사 영역을 감소하는 것이 바람직하다면, 검사 영역은 전면 인쇄 시에 실제 화상 영역의 후단측에 제공될 수 있고 검사 영역은 이면 인쇄 시에 실제 화상 영역의 선단측에 제공될 수 있거나, 또는 검사 영역은 양면 인쇄 시에 일측에만 제공될 수 있다.
인쇄 헤드(30)로부터 잉크를 토출하여 화상이 전사 부재(2) 상에 형성되면, 형성된 화상이 인쇄 매체에 전사되고, 전사 부재(2)의 크기는 일반적으로 인쇄 매체의 크기보다 크다.
도 17은 전사 부재의 크기와 인쇄 매체의 크기 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 인쇄 매체(P) 외부의 전사 부재(2)의 영역에 검사 영역을 제공함으로써, 사용자는 인쇄를 위해 인쇄 매체(P)의 전체 영역을 사용할 수 있다. 그러나, 이 경우, 검사를 위해 토출된 잉크는 장치의 내부를 오염시킬 수 있다. 따라서, 세척 유닛(5D)은 인쇄 매체(P)로 전사되지 않은 잉크를 완전히 제거할 필요가 있다.
마지막으로, 노즐 토출 상태를 검사하는 앞서 설명한 처리를 흐름도를 참조하여 설명한다.
도 18은 노즐 토출 상태를 검사하는 처리를 예시하는 흐름도이다.
이 검사 처리는 전사 부재(2)를 연속적으로 회전시키면서 인쇄 헤드(30)로부터 잉크를 토출하여 전사 부재(2)의 표면 상에 화상을 형성하고 형성된 화상을 급송된 인쇄 매체(P)로 전사하는 일련의 처리의 실행 중에 실행된다.
단계 S10에서, 인쇄 헤드(30)로부터 전사 부재(2)의 실제 화상 영역으로 잉크를 토출함으로써 화상 인쇄가 실행된다. 이 때에, 인쇄 제어 유닛(15A)은 전사 부재(2)(인쇄 매체(P))의 선단으로부터 전사 부재의 회전 방향(인쇄 매체의 반송 방향)에 관하여 인쇄를 행한 라인의 갯수를 카운트한다. 단계 S20에서, 카운트된 갯수가 실제 화상 영역(L1)에 대응하는 라인의 갯수에 도달했는지의 여부가 체크된다. 카운트된 갯수가 실제 화상 영역(L1)에 대응하는 라인의 갯수보다 작은 경우, 프로세스는 단계 S10으로 되돌아가서 화상 인쇄를 계속한다. 다른 한편으로, 카운트된 갯수가 실제 화상 영역(L1)에 대응하는 라인의 갯수에 도달했다고 판정되면, 프로세스는 단계 S30으로 진행한다.
단계 S30에서, 헤드 기판의 노즐 어레이가 인쇄 매체의 반송 방향과 교차하고 각각의 노즐의 토출 타이밍이 반송 방향에 관하여 상이하다는 점을 고려하여, 프로세스는 모든 노즐의 토출 동작이 종료될 때까지 대기하고, 인쇄 헤드의 동작 모드가 전환된다. 즉, 인쇄 헤드(30)의 동작 모드는 인쇄 모드에서 검사 모드로 전환된다. 또한, 단계 S40에서, 검사 모드에 사용된 구동 펄스가 선택된다. 이는 도 11에 도시된 구동 펄스(PLS1 또는 PLS2)를 구동 펄스로서 선택한다.
단계 S50에서, 선택된 구동 펄스를 사용하여 인쇄 헤드(30)가 구동되어, 도 14를 참조하여 설명된 바와 같이, 검사 데이터에 기초하여 노즐(히터)을 선택적으로 시분할 구동함으로써 검사 패턴을 인쇄한다. 이어서, 스텝 S60에서, 각각의 노즐(히터)의 온도 변화가 모니터링되고, 온도 변화에 기초하여 각각의 노즐의 토출 상태를 판정한다. 토출 상태를 판정하는 방법은 공지되어 있고, 이에 대한 설명은 생략하는 점에 유의한다. 더욱이, 단계 S70에서, 판정 결과는 저장 유닛(132)에 저장된다.
단계 S80에서, 인쇄를 계속할지의 여부를 판정한다. 인쇄를 종료한다고 판정되면, 프로세스가 종료된다. 그러나, 인쇄를 계속한다고 판정되면, 프로세스는 단계 S90으로 진행한다. 단계 S90에서, 인쇄 헤드(30)의 동작 모드는 다시 검사 모드에서 인쇄 모드로 전환된다. 더욱이, 단계 S100에서, 인쇄 모드에 사용될 구동 펄스가 선택된다. 이는 도 11에 도시된 구동 펄스(PLS0)를 구동 펄스로서 선택한다. 그 후, 프로세스는 단계 S10으로 되돌아가서 화상 인쇄를 계속한다.
또한, 앞서 설명한 검사 처리의 결과, 검사된 노즐이 불량 노즐로 판정되면, 불량 노즐 근방에 정상 노즐이 존재하는 경우, 그 근방의 노즐로부터 잉크를 토출하여 보완 인쇄가 수행되는 것이 바람직하다는 점에 유의한다. 그러나, 불량 노즐로 판정된 노즐의 갯수가 매우 많고 고품질의 인쇄를 계속하기가 어렵다면, 인쇄 장치의 작동을 정지시키고 사용자에게 인쇄 헤드를 교체 또는 유지 보수하라는 메시지를 디스플레이한다.
따라서, 앞서 설명한 실시예에 따르면, 화상 인쇄를 계속하면서 인쇄 헤드의 노즐 토출 상태를 검사하는 것이 가능하다. 구체적으로, 검사 시에, 검사 전용의 구동 펄스와 같은 구동 조건을 사용함으로써 정밀 검사가 가능해진다.
<다른 실시예>
상기 실시예에서, 인쇄 유닛(3)은 복수의 인쇄 헤드(30)를 포함한다. 그러나, 인쇄 유닛(3)은 하나의 인쇄 헤드(30)를 포함할 수 있다. 인쇄 헤드(30)는 풀-라인 헤드가 아닐 수 있고, Y 방향으로 인쇄 헤드(30)를 스캐닝하면서 잉크 화상을 형성하는 시리얼 유형일 수 있다.
인쇄 매체(P)의 반송 메커니즘은 한 쌍의 롤러에 의해 인쇄 매체(P)를 클리핑하여 반송하는 방법과 같은 다른 방법을 채용할 수 있다. 한 쌍의 롤러 등에 의해 인쇄 매체(P)를 반송하는 방법에서, 롤 시트가 인쇄 매체(P)로서 사용될 수 있고, 전사 후에 롤 시트를 절단함으로써 인쇄물(P')이 형성될 수 있다.
상기 실시예에서, 전사 드럼(41)의 외주면에 전사 부재(2)가 제공된다. 그러나, 전사 부재(2)를 무단의 띠 모양으로 형성하고 순환적으로 주행시키는 방법과 같은 다른 방법이 사용될 수 있다.
더욱이, 상기 실시예에 따른 인쇄 시스템은 전사 부재 상에 화상을 형성하고 화상을 인쇄 매체에 전사하는 방법을 채용한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 인쇄 헤드로부터 인쇄 매체로 잉크를 직접 토출하여 화상을 형성하는 방법을 채용한 인쇄 장치에도 적용 가능하다. 이 경우, 사용되는 인쇄 헤드는 풀-라인 헤드 또는 왕복 운동하는 시리얼 유형의 인쇄 헤드일 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구범위의 범주는 이러한 모든 수정 및 균등 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims (17)

  1. 잉크를 토출하도록 각각 구성된 복수의 노즐과, 상기 복수의 노즐에 대응하고 상기 복수의 노즐로부터의 잉크의 토출 상태를 검출하는 복수의 센서를 포함하는 인쇄 헤드;
    인쇄 데이터에 기초하여, 상기 인쇄 헤드를 제1 구동 펄스를 사용하여 구동함으로써 상기 인쇄 헤드로부터 제1 영역으로 잉크를 토출하여 화상을 인쇄하고, 검사 데이터에 기초하여, 상기 인쇄 헤드를 상기 제1 구동 펄스와 상이한 제2 구동 펄스를 사용하여 구동함으로써 상기 제1 영역과 상이한 제2 영역으로 잉크를 토출하도록 구성된 인쇄 유닛; 및
    상기 제2 구동 펄스를 사용하여 상기 인쇄 유닛에 의해 상기 인쇄 헤드를 구동하는 타이밍에서 상기 복수의 센서 각각으로부터의 출력에 기초하여 상기 복수의 노즐 각각의 토출 상태를 판정하도록 구성된 판정 유닛
    을 포함하는, 인쇄 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 헤드는 복수의 히터를 포함하고, 상기 복수의 히터는 상기 복수의 노즐에 대응하고, 상기 복수의 노즐 각각으로부터 토출되는 잉크에 열 에너지를 인가하도록 구성되고,
    상기 복수의 센서 각각은 히터의 온도를 검출하도록 구성된 온도 센서의 역할을 하며,
    상기 히터 및 온도 센서는 다층 소자 기판에 일체화되고,
    상기 온도 센서는 상기 히터가 제공되는 층과는 상이한 층에서 상기 히터 바로 아래에 제공되는, 인쇄 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 헤드는 회전하는 전사 부재에 잉크를 토출하여 화상을 형성하고,
    상기 인쇄 유닛은 상기 전사 부재 상에 형성된 상기 화상을 인쇄 매체에 전사하도록 구성된 전사 유닛을 포함하며,
    상기 제1 영역 및 제2 영역은 상기 전사 부재의 영역인, 인쇄 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 전사 부재의 회전 방향에 관하여 상기 제1 영역의 상류측 및 하류측 중 하나에 제공되는, 인쇄 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 헤드는 반송된 인쇄 매체에 잉크를 토출하여 화상을 형성하고,
    상기 제1 영역 및 제2 영역은 상기 인쇄 매체의 영역인, 인쇄 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 인쇄 매체의 반송 방향에 관하여 상기 제1 영역의 상류측 및 하류측 중 하나에 위치되는, 인쇄 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구동 펄스의 토출 속도는 상기 제1 구동 펄스의 토출 속도보다 느린, 인쇄 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 헤드는 인쇄 매체의 폭에 대응하는 인쇄 폭을 갖는 풀-라인 인쇄 헤드인, 인쇄 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 노즐에 의해 형성되는 노즐 어레이의 방향은 상기 전사 부재의 회전 방향 및 상기 인쇄 매체의 반송 방향 중 하나와 교차하는 방향인, 인쇄 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 영역에서의 인쇄와 상기 제2 영역에서의 인쇄가 상기 전사 부재의 회전 및 상기 인쇄 매체의 반송 중 하나에 따라 전환되는 경우, 상기 전사 부재의 상기 회전 방향 및 상기 인쇄 매체의 상기 반송 방향 중 하나에 관하여 상기 노즐 어레이의 2개의 단부의 노즐들 사이에서, 상기 노즐 어레이의 교차에 의해 생성되는, 거리에 기초하여 상기 제1 영역과 제2 영역 사이에 버퍼 영역이 제공되는, 인쇄 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인쇄 유닛은 상기 버퍼 영역에서 검사 대상 노즐에 대해 예비 토출을 수행하는, 인쇄 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 판정 유닛은 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도 변화에 기초하여, 상기 복수의 노즐 각각의 토출 상태를 판정하는, 인쇄 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 판정 유닛에 의해 불량으로 판정된 노즐 근방에 양호한 것으로 판정된 노즐이 존재하면, 상기 인쇄 유닛은 양호한 것으로 판정된 상기 노즐에 의해 보완 인쇄를 수행하는, 인쇄 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 노즐로 형성된 노즐 어레이에는 인쇄 매체의 반송 방향과 교차하는 방향에 관하여 주어진 각도가 제공되며,
    상기 인쇄 매체의 반송 방향의 하류측에 위치된 노즐로부터 검사가 수행되는, 인쇄 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구동 펄스에 대응하는 구동 펄스와, 상기 판정 유닛에 의한 토출 상태의 판정 전에 상기 복수의 노즐로부터 예비 토출을 수행하는 데에 사용되는 구동 펄스를 나타내는 테이블을 저장하도록 구성된 저장 유닛을 더 포함하고,
    상기 인쇄 유닛은, 상기 테이블에 기초하여, 상기 복수의 노즐 각각의 토출 상태를 판정할 때 구동 펄스를 선택하는, 인쇄 장치.
  16. 잉크를 토출하도록 각각 구성된 복수의 노즐과, 상기 복수의 노즐에 대응하고 상기 복수의 노즐로부터의 잉크의 토출 상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하는 인쇄 헤드를 갖는 인쇄 장치의 노즐 토출 상태의 판정 방법이며,
    인쇄 데이터에 기초하여, 상기 인쇄 헤드를 제1 구동 펄스를 사용하여 구동함으로써 인쇄 헤드로부터 제1 영역으로 잉크를 토출하여 화상을 인쇄하는 단계;
    검사 데이터에 기초하여, 상기 인쇄 헤드를 상기 제1 구동 펄스와 상이한 제2 구동 펄스를 사용하여 구동함으로써 상기 제1 영역과 상이한 제2 영역으로 잉크를 토출하는 단계; 및
    상기 인쇄 헤드를 상기 제2 구동 펄스를 사용하여 구동하는 타이밍에서 상기 복수의 센서 각각으로부터의 출력에 기초하여 상기 복수의 노즐 각각의 토출 상태를 판정하는 단계를 포함하는, 인쇄 장치의 노즐 토출 상태의 판정 방법.
  17. 삭제
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