KR102598356B1 - 프린트헤드 조립체 가이드 및 위치 결정 시스템 - Google Patents

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윌러드 레이몬드
리차드 레이몬드
나탄 버그먼
안토니 카우프홀드
찰스 랭포드
니콜라스 토드 만
마이클 보쉔
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프로토타입 앤드 프로덕션 시스템스, 인코포레이티드
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Abstract

하나 이상의 독립형 프린트 모듈을 가지는 모듈식 인쇄 시스템을 사용하는 단일 패스 잉크젯 프린터가 개시되며, 각각의 프린트 모듈은 대형 인쇄 기계로부터 용이하게 제거되고 교체될 수 있으며, 그러므로 수리 및 유지 관리가 용이한 전체 시스템을 야기한다. 각각의 모듈은 잉크젯 인쇄 능력의 하나의 색상 또는 유체를 제공하기 위해 잉크 공급부, 프린트헤드 드라이브 전자 기기, 및 프린트헤드 조립체를 포함하는 독립형 프린터이다. 각각의 모듈은 정확한 프린트헤드 위치 결정을 얻기 위해 정밀한 3-지점 컴플라이언스 자기 정렬 장착 시스템, 및 프린트헤드들을 세척하기 위한 콤팩트형 이동식 진공 나이프, 및 사용하지 않을 때 주변 환경으로부터 프린트헤드들을 밀봉하고 보호하기 위한 프린트헤드 캡핑 스테이션을 포함하는 고유의 통합된 프린트헤드 텐딩 시스템을 포함한다.

Description

프린트헤드 조립체 가이드 및 위치 결정 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 내용이 전체에 있어서 참조에 의해 본 명세서에 통합되는, "모듈식 프린트헤드 시스템을 가지는 단일 패스 잉크젯 프린터"라는 명칭으로 2018년 9월 4일자 출원된 미국 가출원 제62/726,489호에 대해 우선권을 주장하는 정규 출원이다.
본 발명은 일반적으로 유체 잉크젯 프린터의 분야에 관한 것이고, 특히 상업용 및 산업용 고해상도 인쇄 응용 분야에 주로 사용되는 대규모 단일 패스 잉크젯 프린터에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은, 정확한 프린트헤드 위치 결정을 위한 효과적이고 효율적인 해결책을 제공하고 개선된 자동 프린트헤드 수리를 용이하게 하는 이러한 잉크젯 프린터를 위한 프린트헤드 시스템의 모듈식 설계에 관한 것이다.
이 섹션의 진술은 단지 본 개시 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐이며 종래 기술을 구성하지 않을 수 있다.
단일 패스 잉크젯 기술의 장점은 이것의 높은 인쇄 속도이다. 하나의 인쇄 영역을 여러번 통과하는 전통적인 스캔 프린터와 달리, 단일 패스 인쇄(그 이름에서 알 수 있는 바와 같이)를 사용하여, 각각의 프린트헤드는 정확히 한 번 인쇄될 재료만큼만 전달한다. 잉크젯 기술이 발전함에 따라서, 시장에서 입수 가능한 프린트헤드의 해상도는 계속해서 증가하고 있다. 이렇게 증가된 해상도를 통해 단일 패스 접근법을 사용한 고품질 인쇄를 생성할 수 있다. 단일 패스 잉크젯 인쇄에서의 인쇄 품질은 각각의 잉크젯 액적의 배치의 정확도에 의해 크게 영향을 받는다. 잉크젯 액적 배치는 특히 시스템에서의 다른 프린트헤드에 관계하여 각각의 프린트헤드의 위치에 영향을 받는다. 단일 패스 프린터는 서로에 대해 정확하게 배치된 프린트헤드의 대형 어레이들을 때때로 요구한다. 요구된 배치 정확도를 가지는 프린트헤드의 대형 어레이들을 구축하는 비용은 단일 패스 잉크젯 인쇄를 채택하는데 걸림돌이 되었다.
단일 패스 잉크젯 프린터들의 유지 보수 및 내구성은 특히 이러한 프린터들의 폭을 증가시키고자 하는 갈망이 계속 증가함에 따라서 어려운 과제를 제시할 수 있다. 대부분의 종래의 단일 패스 잉크젯 프린터 시스템에서, 프린터 헤드의 대형 어레이들은 하나의 연속 인쇄 출력을 달성하기 위해 많은 단일 프린트 바(printbar)에 함께 묶인다. 각각의 잉크젯 프린트헤드는 본질적으로 잉크를 기판에 분사하는 노즐들의 어레이로 구성된다. 이들 노즐은 매우 작고, 잉크, 먼지 또는 이물질 등을 건조/경화시켜 쉽게 막힐 수 있다. 이러한 것은 프린트헤드의 상이한 부분들이 인쇄된 재료 상의 동일한 스폿을 여러 번 지나기 때문에 스캔 프린터에서 문제를 자주 유발하지 않는다. 하나의 노즐이 비우면, 동일한 프린트헤드에 있는 다른 노즐이 이를 위해 만들어져 눈에 띄는 결함이 없을 것이다. 이러한 보상은 단일 패스 인쇄에서 발생하지 않으며, 하나의 고착된 노즐은 출력에서 눈에 띄는 인쇄 결함을 유발할 수 있다.
수십개의 헤드를 통합하는 프린터에서 프린트헤드당 수천개의 노즐을 사용하여, 하나의 막힌 제트가 출력을 제품으로부터 폐기물로 전환할 수 있는 많은 가능성이 있다. 프린트헤드는 또한 매우 비싸고 섬세한다. 이러한 구성 요소를 손으로 수리(닦아내거나 분사)하는 것은 파편(debris)이 노즐 플레이트 내로 밀려 새로운 프린트헤드가 요구되면 득보다 해를 끼칠 수 있다. 더욱이, 종래의 단일 패스 프린터를 사용하면, 프린트헤드의 넓은 어레이들은 아주 클 수 있으며, 수리 직원의 제한된 팔의 도달 범위로 인하여 수리가 어려울 수 있다.
지금까지 헤드 텐딩(head tending)에 대한 여러 시도가 있었지만, 각각 결점이 있다. 헤드 전체에 걸쳐서 작은 고무 롤러(squeegee)를 드로잉하는 것은 또한 이러한 방법 중 하나이지만, 고무 롤러가 프린트헤드를 물리적으로 건드리기 때문에 바람직하지 않다. 파편의 딱딱한 조각(예를 들어, 금속 면도날)이 프린트헤드 중 하나에 있으면, 이것은 그 헤드의 나머지 부분과 몇몇 다른 부분을 가로질러 당겨 상당한 손상을 유발할 수 있다. 이전에 언급했듯이 고무 롤러가 작은 노즐 개구들로 파편을 밀어 내는 것이 또한 가능하다.
다른 시도는 고정 진공 시스템의 사용을 포함한다. 이러한 시나리오에서, 프린트헤드의 어레이는 진공 상태로 이동하고, 헤드들은 파편을 움직이기 위해 프린트헤드 높이 바로 아래에 위치된 진공 시스템을 횡단한다. 이러한 것은 잘 작동하지만, 헤드를 세척하기 위해 전체 교차 웨브 길이(cross web length)를 통한 프린터의 이동을 요구한다. 이러한 해결책은 유지 보수를 위해 프린터와 프린트헤드에 용이한 접근을 가능하게 하지만, 인쇄를 위해 기판 위의 극히 신뢰 가능하고 정확한 위치로 복귀하여야만 한다. 때때로 프린트헤드의 전체 어레이는 종종 헤드 텐딩을 위해 이동되고, 그런 다음 수 미크론 이내로 정렬하여 인쇄 위치로 다시 이동해야만 한다. 이러한 운동은 합리적인 크기와 비용의 장비로 달성하는 것이 어렵다. 소형 시스템에서, 이러한 것은 허용될 수 있지만, 인쇄 시스템의 크기가 최대 4 피트 이상의 폭으로 확장됨에 따라서, 이러한 것은 공간을 제한한다.
하나의 주요 결점은 전술한 두 해결책 모두가 프린터의 폭을 본질적으로 두 배로 늘리는 캡핑 또는 헤드 텐딩 스테이션을 요구한다는 것이다. 헤드 텐딩에 대해, 인쇄 시스템은 적어도 프린터의 전체 폭만큼 넓은 유지 보수 스테이션으로 오프라인으로 이동되어야만 한다. 프린터 헤드를 캡핑하기 위해, 프린터는 들어 올려져, 프린트헤드 캡핑 스테이션(프린터 폭의 두 배인)은 일부 오프라인 위치로부터 프린트헤드 아래로 이동하거나, 또는 프린터는 고정된 캡핑 스테이션 위에서 오프라인으로 이동되어야만 한다. 두 해결책 모두 확장되지 않는 대형 설치 공간을 생성한다. 프린트헤드를 기판 위의 보정 위치에서 정확하게 시스템 내로 구축하고 수리를 위해 이동되는 것을 허용하지 않는 것이 가능하다. 그러나, 프린트헤드가 정확한 물리적 위치에 있는 것을 이러한 것이 보장되지만, 시스템을 수리하거나 또는 프린트헤드를 변경하는 것을 극히 힘들고 시간 소모적이게 만든다.
선행기술의 문헌번호:
1. 미국 특허출원공개공보 US2013/0100207 A1호
2. 미국 특허출원공개공보 US2006/0139400 A1호
3. 미국 특허출원공개공보 US2014/0147094 A1호
4. 캐나다 특허출원공개공보 CN 105538926 A호
5. 미국 특허출원공개공보 US017/0282614 A1호
6. 미국 특허출원공개공보 US2009/0295878 A1호
7. 미국 특허출원공개공보 US2016/0207304 A1호
그러므로, 정확한 프린트헤드 위치 결정를 효과적으로 제공하고 전술한 종래의 잉크젯 프린터의 고유한 문제를 가지지 않는 개선된 자동 프린트헤드 수리를 용이하게 하는 보다 다재 다능하고 효율적인 잉크젯 인쇄 시스템에 대한 산업계에서의 상당한 요구가 있음이 명백하다. 문제는 용이하게 수리될 수 있을 뿐만 아니라 매우 정확하고 신뢰 가능한 인쇄 위치를 유지하는 시스템을 구축하는 것이다. 이러한 목표를 염두에 두고, 다음에 상세히 설명되는 것처럼 모듈식 프린트헤드 시스템을 가지는 개선된 단일 패스 잉크젯 프린터가 개발되었다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 일반적으로 모듈식 인쇄 시스템으로 구성된 단일 패스 잉크젯 프린터로 구성된다. 모듈식 인쇄 시스템은 하나 이상의 독립형 프린트 모듈을 포함하며, 각각의 프린트 모듈은 대형 인쇄 기계로부터 용이하게 제거되고 교체되며, 그러므로 수리 및 유지 관리가 용이한 전체 시스템을 야기한다. 각각의 모듈은 잉크젯 인쇄 능력의 하나의 색상 또는 유체를 제공하기 위해 잉크 공급부, 프린트헤드 드라이브 전자 기기, 및 프린트헤드 조립체(즉, 프린트 바 및 프린트헤드)를 포함하는 독립형 프린터이다. 많은 시스템이 다양한 색상, 광택제 또는 기타 기능성 유체들을 인쇄하기 위해 이러한 모듈 중 4 내지 10개를 통합할 것이다. 하나의 유체는 하나의 프린트 모듈을 요구한다. 본 논의의 목적을 위해, "웨브" 및 "기판"이라는 용어는 프린트헤드들의 지정된 인쇄 위치 아래를 통과하는 재료를 한정하도록 사용된다.
대부분의 종래의 프린터는 높은 인쇄 품질을 달성하고 1000 dpi 이상의 해상도로 가장 최근의 프린트헤드의 출력을 최대화하기 위해 정확한 등록(register)으로 인쇄되는 4개 이상의 프로세스 색상을 요구한다. 본 발명에 의해, 각각의 프린트 모듈은 프린트헤드의 정밀한 위치 및 등록을 달성하기 위해 정밀한 순응형 장착 시스템(compliant mount system)을 이용한다. 각각의 프린트 모듈은 프린트헤드가 장착된 프린트 바를 포함하는 이동식 서브 조립체로서 구축된다. 이러한 서브 조립체는 용이하게 수리되거나 교체될 수 있도록 프린터 웨브로부터 상승되어 빼내질 수 있도록 구성된다.
웨브 위에서 프린트헤드의 정확한 위치 및 등록을 달성하기 위해, 각각의 모듈은 프린트 바의 바닥에 고정된 복수의 고정 가이드 부재를 포함한다. 이러한 가이드 부재들은 웨브 위에서 연장되는 프린트헤드 정렬 고정구의 대향하는 측면들에 장착된 대응하는 조정 가능한 정렬 부재들과 정확하게 정합되도록 위치된다. 프린트헤드 정렬 고정구는 프린터의 베이스에 고정되어서, 정렬 부재들은 항상 프린트 바를 동일한 위치로 신뢰 가능하게 복귀시킬 것이다. 정렬 부재들 중 적어도 일부는 필요하면 정확한 프린트헤드 등록을 보장하기 위해 용이하게 조정 가능할 수 있다. 이러한 것은 편리한 수리를 위해 프린트헤드를 홀딩하는 프린트 바가 웨브로부터 위로 그리고 멀어지게 이동되고, 프린트 바 상의 가이드 부재들이 프린트헤드 정렬 고정구 상의 정합 정렬 부재와 적소에서 록킹될 때 극히 신뢰 가능한 인쇄 위치로 복귀되는 것을 가능하게 한다. 비용이 많이 드는 진보된 운동 시스템들은 본 발명에서 정확한 위치 결정을 달성하기 위해 의지하지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 오히려, 본 발명은 저렴한 구성 요소들로 구성된 정합 정렬 고정구들의 사용에 의지한다. 시스템의 운동이 부정확할 수 있는 현재와 같은 시스템에서, 값 비싼 정밀 운동 장비를 요구하는 시스템에 비해 정밀한 프린트헤드 위치 결정을 달성하기 위해 이러한 저렴한 구성 요소들을 사용하는 것은 매우 유리하다.
위의 내용을 더욱 발전시키기 위해, 각각의 모듈의 프린트 바는 또한 프린트 바에 가요성을 부여하는 순응형 장착 특징부로 구성되며, 그 인쇄 위치로 하강될 때 프린트 바가 이전의 정렬 특징부들에서 적소에서 효과적으로 부양되고 자기 중심에 놓이는 것을 가능하게 한다. 이러한 것은 프린트 바를 프린트 모듈의 나머지에 고정하는 가요성 장착 고정구들의 세트를 사용하여 달성된다. 이러한 고정구들은 프린트 바가 z 평면(기판 표면에 평행한)에서 수평을 이룰 수 있도록 작은 양의 압축 및 연장을 허용한다. 고정구들은 또한 조립체 중심을 중심으로 360°의 모든 방향으로 약간의 움직임을 자유롭게 허용하여서, 프린트 바의 양쪽 측면은 정렬 부재 위에서 적절하게 중앙에 놓이도록 x(웨브 아래 방향(down-web direction)) 및 y(웨브 교차 방향(corss-wev direction))으로 더욱 용이하게 움직일 수 있다.
이러한 모듈식 시스템은 롤 취급(roll handling)을 가지는 종이 또는 반 광택 웨브들, 컨베이어 시스템 상의 3D 물체들, 주름형 제조 라인들 및 기타 제품 개발 라인들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 응용 분야 구성물에 인쇄하도록 사용될 수 있는 매우 유연한 해결책이다. 각각의 경우에 고정된 정렬 부재들은 인쇄될 기판 바로 위에서 연장되는 프린트헤드 정렬 고정구 상에 장착된다. 이러한 것은 프린트 바의 인쇄 높이와 위치를 설정한다. 기판이 이러한 바 아래를 통과함에 따라서, 프린트헤드는 발사되고, 이미지가 생성된다. 프린트헤드 정렬 고정구가 기판 위에서 연장되는 동안, 정렬 고정구에 의해 운반되는 정렬 부재들의 실제 위치 결정은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 기판의 평면 위 또는 아래에 위치될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
이러한 설계는 크고 매우 정확한 프린트헤드 어레이를 가공하는데 따른 복잡성과 비용을 없애고, 대신 반복 가능한 위치로 낙하하기 위해 프린트헤드를 홀딩하는 가요성 조립체에 의지한다. 이러한 해결책은 시스템이 대형화되고 계속해서 기계를 용이하고 편리하게 수리하는 만큼 정확성의 비용이 증가하지 않음에 따라서 대형 시스템으로 매우 잘 확장된다. 본 발명을 사용하여, 프린트 모듈들 및 그 안에 있는 인쇄 조립체 구성 요소들의 운동은 수동 작동 레일들 및 공압 실린더들을 사용하여 달성되며, 이는 시스템을 정확한 위치로/로부터 이동시키는 복잡성과 비용을 제거한다. 전통적으로, 이러한 운동은 매우 비싸고 시스템의 규모와 중량이 증가함에 따라서 비용이 증가하는 정밀 운동 시스템을 요구하였다.
개별 프린트 모듈의 수리를 더욱 용이하게 하고 대형 프린트헤드 어레이를 가지는 종래의 프린터들과 관련된 전술한 유지 보수 문제를 극복하기 위해, 각각의 프린트 모듈은 콤팩트형 진공 나이프 및 프린트헤드 캡핑 스테이션을 포함하는 고유하게 통합된 프린트헤드 텐딩 시스템을 통합한다. 각각의 모듈에서의 진공 나이프는 전동 트롤리 시스템(motorized trolley system)에 장착되어서, 프린트 바가 상승된 수리 위치로 상승될 때, 진공 나이프는 모든 프린트헤드를 가로질러 측 방향으로 이동될 수 있으며, 여기에서, 진공 나이프는 프린트헤드들을 물리적으로 건드리지 않고 프린트헤드로부터 건조된 잉크와 파편을 당긴다. 진공 나이프는 또한 오목한 노즐들이 건조된 잉크가 없애는 것을 보장하기 위해 잉여물을 진공으로 세척하기 전에 노즐 플레이트로 신선한 유체를 분사하는 능력을 가진다. 이들 두 기능은 분사 신뢰성을 크게 향상시킨다. 각각의 모듈이 프린트헤드 어레이의 교차 웨브 폭에 관계없이 단일 색상 또는 잉크젯 유체를 차지하기 때문에, 진공 나이프의 크기는 동일하게 유지된다.
통합된 캡핑 스테이션은 또한 각각의 프린트 모듈에 제공된다. 캡핑 스테이션은 모듈 내에 수용된 프린트헤드의 어레이의 적어도 교차 웨브 폭까지 연장되는 선회 캡을 포함한다. 캡핑 스테이션은 진공 나이프를 위한 트롤리 시스템을 통합하며, 수리/캡핑 위치와 방해받지 않는 인쇄 위치 사이에서 선회될 수 있다. 프린트 바가 수리 위치로 상승될 때, 캡핑 스테이션은 나이프 진공에 의해 세척되는 것을 가능하게 하도록 프린트헤드 아래로 선회될 수 있다. 진공 기능이 완료되면, 프린트 바는 그런 다음 캡에 기대어 하강되고, 그러므로 캡핑 스테이션이 주변 환경으로부터 프린트헤드들을 밀봉하는 것을 가능하게 한다. 이러한 것은 미광(stray light)이 프린트헤드 상에서 임의의 잉크를 서서히 경화시키는 것을 방지하고, 프린트헤드에서 먼지를 제거하고, 퍼지 기능 후에 잉크를 포착하고, 일반적으로 시간 경과에 따라서 공기가 잉크를 서서히 건조시키는 것을 방지한다. 이러한 것은 단일 패스 응용 분야에서 중요한 분사 신뢰성을 증가시킨다.
인쇄가 필요할 때, 진공 나이프를 포함하는 캡핑 스테이션은 방해받지 않는 인쇄 위치로 간단하게 선회될 수 있으며, 그러므로 인쇄될 기판 바로 위의 인쇄 위치로 프린트 바가 하강되는 것을 가능하게 한다. 모듈식 프린트헤드 시스템의 전술한 진공/캡핑 특징부들은 이러한 특징부들을 통합하는 것이 프린터의 필요한 설치 공간을 증가시키지 않는다는 점에서 종래의 대형의 다색상 프린트헤드 어레이에 비해 특히 유용하고 고유하다. 종래의 대형 프린터가 모든 프린트헤드를 세척하고 캡핑하기 위해 프린트헤드 어레이의 크기에 비례하여 설치 공간을 증가시키는 것을 요구하는 경우에, 본 발명의 접이식 캡핑 스테이션(foldable capping station)과 진공 나이프는 각각의 모듈에 통합되며, 시스템에서 인쇄 폭 또는 색상의 수에 관계없이 추가의 오프라인 설치 공간을 요구하지 않는다. 그러므로, 본 발명의 프린트헤드 텐딩 시스템은 별도의 세척 및 캡핑 스테이션이 이미 넓은 인쇄 엔진의 폭를 크게 증가시키는 보다 넓은 인쇄 시스템으로 확장될 때 특히 유용한 운동 또는 여분의 공간을 요구하지 않는다는 점에서 고유하다.
본 발명의 상기 및 추가 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명으로부터 보다 용이하게 명백해질 것이다. 그러나, 본 명세서에서의 상세한 설명 및 특정 실시예는 단지 예시의 목적으로 의도되고 본 개시 내용의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서에 설명된 도면은 단지 예시를 위한 것이며, 어떠한 방식으로든 본 개시 내용의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따라서 구성된 하나 이상의 독립형 단일 유체 프린트 모듈을 운반하기 위한 도시된 복수의 장착 조립체를 가지는 단일 패스 잉크젯 프린터의 사시도;
도 2는 각각 본 발명에 따라서 구성된 독립형 프린트 모듈이 적재된 도 1에 도시된 장착 조립체들의 사시도;
도 3은 프린트 모듈이 각각의 장착 조립체에 대해 이동하는 방식을 도시하는, 단일 프린트 모듈 조립체가 연장된 단일 패스 잉크젯 프린터의 사시도;
도 4는 본 발명에 따라서 구성된 독립형 프린트 모듈의 내부의 측면면도;
도 5a는 각각의 프린트 모듈의 프린트헤드의 반복 가능한 정확한 위치 결정 및 등록을 유지하도록 사용된 3-지점 순응형 자기 정렬 장착 시스템의 한쪽 측면의 확대 사시도;
도 5b는 도 5a에 도시된 3-지점 순응형 자기 정렬 장착 시스템의 반대쪽 측면의 확대 사시도;
도 6은 각각의 프린트 모듈의 프린트헤드를 위한 3-지점 순응형 자기 정렬 장착 시스템의 조정 가능한 정렬 부재들을 장착하기 위해 사용된 정렬 장착 플레이트의 확대 사시도;
도 7은 도 6에 도시된 정렬 장착 플레이트의 확대 사시도;
도 8a는 각각의 정렬 부재 위에 안착된 위치에 있는 프린트 바 가이드 부재를 도시하는, 도 5a에 도시된 바와 같은 3-지점 순응형 자기 정렬 장착 시스템의 한쪽 측면의 확대 사시도;
도 8b는 그 각각의 정렬 부재 상에 안착된 반대쪽 측면의 프린트 바 가이드 부재를 도시하는, 도 8a에 도시된 3-지점 순응형 자기 정렬 장착 시스템의 반대쪽 측면의 확대 사시도;
도 9는 각각의 프린트 모듈의 프린트헤드에 대한 3-지점 순응형 자기 정렬 장착 시스템의 정렬 부재 조정 특징부들을 도시하는 한 쌍의 개략도;
도 10은 각각의 프린트 모듈의 프린트 바에 가요성을 부여하도록 사용되는 가요성 장착 고정구들의 세트를 도시하는, 프린트 모듈의 내부에 대한 확대 측면도;
도 11은 각각의 프린트 모듈의 프린트헤드를 세척하고 캡핑하도록 사용되는 통합된 프린트헤드 텐딩 시스템을 도시하는, 프린트 모듈 내부의 확대 측면도;
도 12는 통합된 프린트헤드 텐딩 시스템의 진공 나이프가 프린트헤드를 가로질러 이동하여 프린트헤드를 세척하는 방식을 도시하는, 프린트 모듈의 내부의 또 다른 확대 측면도;
도 13은 각각의 프린트 모듈의 프린트헤드를 세척하고 캡핑하는데 사용되는 통합된 프린트헤드 텐딩 시스템의 프린트헤드 캡핑 스테이션의 확대 사시도;
도 14는 통합된 프린트헤드 텐딩 시스템의 캡핑 스테이션이 어떻게 선회되고 접혀져, 프린트 바가 그 인쇄 위치로 하강될 수 있는지를 도시하는, 도 13에 도시된 프린트헤드 캡핑 스테이션의 또 다른 확대 사시도;
도 15는 인쇄 가능한 기판 상에 인쇄하기 위해 인쇄 위치로 하강된 프린트 바를 도시하는, 프린트 모듈의 내부의 측면도; 및
도 16은 사용하지 않을 때 주변 환경에 대한 프린트헤드들의 노출을 방지하기 위해 캡핑 스테이션에 대해 그 밀봉된 위치로 하강된 프린트 바를 도시하는 프린트 모듈 내부의 확대 사시도.
다음의 설명은 본질적으로 예시일 뿐이며 본 개시 내용, 응용 분야 또는 사용을 제한하도록 의도되지 않는다. 도면 전체에 걸쳐서 대응하는 도면 부호가 유사하거나 대응하는 부분들 및 특징부들을 나타낸다는 것을 이해해야 한다.
이제 도면의 도 1 및 도 2를 참조하면, 모듈식 프린트헤드 시스템을 가지는 단일 패스 잉크젯 인쇄 기계(1)가 본 발명에 따라서 구성된 것으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄 기계(1)는 인쇄될 웨브, 기판 또는 기타 물체(도시되지 않음)가 작동 동안 그 위에서 통과하는 인쇄 플랫폼(5)을 가지는 베이스 재료 취급 시스템(3)을 포함한다. 본 개시 내용의 도 1은 인쇄 기판의 임의의 적합한 웨브를 운반하도록 이용될 수 있는 스타터 및 마무리 롤러 허브(7 및 9)를 도시하지만, 본 발명은 롤 취급을 가지는 종이 또는 반 광택 웨브, 슬라이드 테이블 시스템 상의 3D 물체, 컨베이어 시스템의 평평한 강성 물체, 주름형 제조 라인 및 기타 제품 개발 라인을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 기판에 인쇄하도록 사용될 수 있는 매우 유연한 해결책이라는 것을 이해할 것이다. 예시 목적을 위해, 본 논의는 기능성 유체가 잉크인 단일 패스 잉크젯 프린터와 관련된 본 발명의 개념에 주로 초점을 맞출 것이다. 그러나, 본 발명의 개념은 광택제, 전도성 유체, 순응형 코팅, 프라이머 및 커버 코팅 등과 같은 다른 기능성 유체들의 적용을 포함할 수 있는 인쇄를 위한 응용 분야에도 동일하게 적용된다는 것이 이해될 것이다.
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 하나 이상의 장착 조립체(11)가 재료 취급 시스템(3)의 상부에 장착되고, 유지 보수를 위해 현수된 관계로 인쇄 플랫폼(5) 위의 홈 위치에 놓이거나 외측을 향해 놓이도록 위치된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 장착 조립체(11)는 단일 프린트 모듈(13)을 이동 가능한 관계로 수용하도록 구성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 모듈(13)은 잉크젯 인쇄 능력의 하나의 색상 또는 유체를 제공하기 위해, 잉크 공급부(15), 프린트헤드 드라이브 전자 기기(17) 및 프린트헤드 조립체(즉, 프린트 바(31) 및 프린트헤드(19)들)를 포함하는 독립형 인쇄 유닛이다. 많은 시스템은 많은 색상, 광택제 또는 기타 기능성 유체들을 인쇄하기 위해 이들 모듈(13) 중 4개 내지 10개를 통합할 것다. 도 1에서, 인쇄 시스템은 6개의 프린트 모듈(13)들을 수용하기 위해 장착 조립체(11)로 설정되지만, 이러한 것은 프린트 모듈(13)들의 수가 주어진 응용 분야에 의존하여 변할 수 있음에 따라서 어떠한 방식으로든 제한하려는 것은 아니다. 이후에 더욱 명백해지는 바와 같이, 각각의 프린트 모듈(13)은 대형 인쇄 기계(1)로부터 용이하게 제거 및 교체될 수 있도록 구성되고, 그러므로 수리 및 유지 보수가 용이한 전체 시스템을 야기할 수 있다.
도 2 및 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 프린트 모듈(13)은 그 각각의 장착 조립체(11)의 상부 레일(21)에 현수된다. 상부 레일(21)은 장착 조립체(11)의 본체 및 재료 취급 시스템(3)으로부터 외측으로 슬라이딩될 수 있도록 각각의 장착 조립체(11) 내에 이동 가능하게 장착된다. 프린트 모듈(13)은 또한 한 쌍의 베어링(25)을 통해 레일(21)에 스윙 가능하게 장착된다. 베어링(25)들은 프린트 모듈(13)이 그 수리 위치로 당겨질 때 필요에 따라 레일(21)을 중심으로 전후로 자유롭게 스윙하는 것을 허용한다. 일단 장착 조립체(11)로부터 당겨지면, 각각의 프린트 모듈(13)은 또한 필요에 따라 독립형 유닛으로서 레일(21)로부터 용이하게 제거될 수 있도록 구성된다. 그러므로, 각각의 프린트 모듈(13)은 필요에 따라 수리를 위해 각각의 장착 조립체(11)의 안팎으로 용이하게 이동될 수 있다.
각각의 프린트 모듈(13)은 또한 프린트헤드(19)들이 장착되는 프린트 바(31)를 포함하는 이동식 서브 조립체(29)로 구축된다. 이러한 서브 조립체(29)는 프린트 바(31)가 상승된 유지 보수/유휴 위치와 하강된 인쇄 위치 사이에서 용이하게 이동될 수 있도록 구성된다. 서브 조립체(29)가 상승된 유지 보수 위치로 상승될 때, 프린트 바(31)는 프린팅 플랫폼(5)으로부터 멀어지게 당겨지고, 전체 프린트 모듈(13)은 그런 다음 용이한 수리 또는 교체를 위해 상부 레일(21)과 함께 슬라이딩될 수 있다. 프린트 모듈(13)을 위한 케이블을 홀딩하는 케이블 캐리어 트랙(27)은 각각의 장착 조립체(11)에 장착되어서, 조립체는 어떠한 방식으로든 전기 케이블들 또는 임의의 다른 연결부를 당기거나 손상시키지 않고 용이하게 안팎으로 이동될 수 있다. 조작자가 그 각각의 장착 조립체(11) 안팎으로 모듈을 용이하게 슬라이딩시키는 것을 가능하게 하도록, 핸들(23)이 각각의 프린트 모듈(13)의 전면에 제공된다.
프린트 모듈(13) 내에서 서브 조립체(29)를 승강시키기 위한 메커니즘은 도 4에서 가장 잘 도시되어 있다. 예압된 토션 스프링(41)은 케이블(43)들이 아래로 연장되어 서브 조립체(29)의 양쪽 측면에 부착된 상태로 프린트 모듈(13)의 상부 단부에 장착된다. 스프링(41)은 서브 조립체(29)의 중량의 약 80%를 지지하기에 충분한 일정한 상향 당김력을 생성한다. 서브 조립체(29)의 양쪽 측면에 하나씩 위치된 2개의 공압 실린더(45)는 그런 다음 사용자의 요구에 따라 스프링(41)의 도움으로 서브 조립체(29)를 승강시키도록 사용된다. 이러한 시스템으로, 서브 조립체(29)(및 프린트 바(31))는 용이하게 그 유지 보수 위치로 상승될 수 있으며, 이에 의해 전체 프린트 모듈(13)이 용이한 수리 또는 교체를 위해 상부 레일(21) 위에서 슬라이딩될 수 있다. 인쇄가 필요할 때, 프린트 모듈(13)은 이것의 장착 조립체(11)로 다시 용이하게 슬라이딩될 수 있으며, 여기에서, 서브 조립체(29)는 인쇄 플랫폼(5) 바로 위에 위치된 프린트 바(31)와 함께 인쇄 위치로 하강될 수 있다.
각각의 프린트 모듈(13)이 그 각각의 장착 조립체(11)의 안팎으로 용이하게 당겨질 수 있는 것으로, 시스템은 모듈(13)이 그의 인쇄 위치로 복귀할 때 정확한 인쇄 헤드 위치 결정를 유지하기 위한 효과적인 수단을 포함하는 것이 필수적이다. 이를 달성하기 위해, 각각의 프린트 모듈(13)은 웨브 위에서 프린트헤드(19)의 정확한 반복 위치 및 등록을 달성하기 위해 정밀한 순응형 장착 시스템을 이용한다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 각각의 서브 조립체(29)는 프린트 바(31)의 바닥에 고정된 복수의 고정 가이드 부재(33A, 33B 및 33C)를 포함한다. 이러한 가이드 부재(33A, 33B 및 33C)들은 재료 취급 시스템(3)에 고정된 정렬 고정구(37)(도 6)에 의해 운반되는 대응하는 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)들과 정확하게 정합하기 위해 프린트 바(31)의 어느 한쪽 측면 상의 고정된 위치에 위치된다. 도 6에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)들은 작동 동안 프린트 바(31)의 이동을 방해하지 않도록 인쇄 기판 또는 웨브(39)의 외부 경계 부분들 또는 대향하는 측면들 상에 위치된다.
각각의 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)가 그 말단부에 형성된 구근 또는 구형 형상의 손잡이 또는 볼 부분을 가지는 직립 핀의 형태로 구성되는 것이 도 5a 내지도 7로부터 알 수 있다. 각각의 프린트 모듈(13)에 대해, 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)들은 이러한 프린트헤드 정렬 고정구(37)에 장착되며, 이는 차례로 장착 조립체(11) 바로 아래의 재료 취급 시스템(3)에 고정적으로 고정된다. 정렬 고정구(37)는 인쇄 플랫폼(5) 위에서 연장되고, 웨브(39) 위에서 연장되는 웨브 개구(47)를 포함하며, 모듈(13)의 프린트 바(31)는 인쇄 위치로 하강될 때 웨브 개구를 통과할 수 있다. 도시된 바와 같이, 정렬 부재(35A 및 35B)들은 웨브 개구(47)의 한쪽 측면에 있는 프린트헤드 정렬 고정구(37)에 장착되고, 정렬 부재(35C)는 웨브 개구(47)의 반대쪽 측면 상의 정렬 고정구(37)에(또는 일부 경우에 재료 취급 특징부에 직접) 장착된다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 가이드 부재(33A, 33B 및 33C)들은 프린트 모듈(13)이 그 인쇄 위치로 하강될 때 그 각각의 구형 형상의 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)들과 정합되도록 설계된 V자 형상의 블록의 형태로 각각 구성된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 가이드 부재(33A)는 웨브 교차 방향으로 외측으로 분기되는 테이퍼진 V자 형상의 벽으로 구성되는데 반하여, 가이드 부재(33B)의 테이퍼진 V자 형상 벽은 웨브 아래 방향으로 반대로 연장된다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 가이드 부재(33C)는 또한 가이드 부재(33B)와 유사하게 웨브 아래 방향으로 연장되는 테이퍼진 벽으로 구성된다.
상기 설정으로, 웨브(39) 위에서 프린트헤드(19)를 정확하게 위치시키기 위한 정밀한 3-지점 자기 센터링 정렬 시스템이 설정된다. 이러한 자기 센터링 정렬은 도 8a 및 도 8b에서 알 수 있으며, 여기에서, 프린트 바(31) 상의 가이드 부재들은 프린트헤드 정렬 고정구(37)(정렬 고정구(37)는 도시되지 않음) 상의 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)들과 자기 센터링 결합으로 도시되어 있다. 정렬 부재(35C)는 적소에 고정되고, 프린트 바(31)의 나머지 부분이 그 인쇄 위치로 하강될 때 적절한 정렬을 위해 선회될 수 있는 지점을 본질적으로 제공한다. 정렬 부재(35A 및 35B)의 구형 단부와 가이드 부재(33A 및 33B)들의 대향하는 테이퍼진 벽(교차 웨브 대 아래 웨브)의 결합은 프린트 바(31)가 정렬 부재(35C)를 중심으로 자동적으로 급격한 움직임(cant) 및/또는 선회하게 하며, 이에 의해 프린트 바(31)를 웨브(39) 위에서 적절한 정렬로 강제한다. 이러한 시스템으로, 각각의 V자 형상의 가이드 부재(33A, 33B 및 33C)의 테이퍼진 벽들은 각각의 구형 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)와 결합되고, 프린트 모듈(13)이 그 인쇄 위치로 하강될 때마다 동일한 위치로 정확하고 반복적으로 자기 센터링 정렬로 프린트 바(31)를 강제한다.
전술한 바와 같이, 정렬 부재(35C)는 고정되고, 위치 조정이 불가능하다. 그러나, 정렬 부재(35A 및 35B)들은 필요에 따라 초 미세 조정이 웨브(39) 위에서의 프린트헤드(19)들의 위치 결정에 대해 만들어지는 것을 가능하게 하는 미세 조정 특징부를 각각 가진다. 이러한 것은 도 9에서 가장 잘 도시되어 있으며, 여기에서, 한 쌍의 도면은 이러한 미세 조정 특징부의 구성 및 작동을 도시한다. 도시된 바와 같이, 두 정렬 부재(35A 및 35B)는 각각의 이동식 플레이트(49) 상에 장착된다. 각각의 플레이트(49)는 차례로 장착 블록(51)에 있는 오목부 내에서 각각의 어깨부 볼트(53)를 통해 고정된다. 각각의 이동식 플레이트(49)는 그 각각의 어깨부 볼트(53)를 중심으로 선회하도록 허용되며, 편향 스프링(55)은 플레이트(49)에 일정한 편향 토크를 한쪽 방향으로 제공한다. 매우 미세한 피치 나사산 조정 스크루(57)가 그런 다음 스프링(55)의 편향력에 대응하기 위해 각각의 플레이트(49)에 제공된다. 각각의 플레이트(49)에 대해 조정 스크루(57)를 안팎으로 조정하는 것에 의해, 약각의 위치 조정이 정렬 부재(35A 및 35B)의 하나 또는 들 모두에 만들어질 수 있다.
보다 구체적으로, 정렬 부재(35A)를 위한 조정 스크루(57)는 정렬 부재(35A)가 일반적으로 웨브 교차 방향으로 어깨부 볼트(53)를 중심으로 약간 선회하게 할 것이다. 이러한 것은 정렬 부재(35A)가 V자 형상 가이드 부재(33A)(웨브 교차 방향으로 연장되는)의 테이퍼진 벽에 기대게 하고, 그러므로 프린트 바(31), 결과적으로 프린트헤드(19)의 위치에 대한 약간의 조정을 유발할 것이다. 유사하게, 정렬 부재(35B)를 위한 조정 스크루(57)를 안팎으로 나사 조정하는 것에 의해, 약간의 선회 운동이 대체로 웨브 아래 방향으로 어깨부 볼트(53)를 중심으로 발생할 것이다. 이러한 것은 정렬 부재(35B)가 V자 형상 가이드 부재(33B)(웨브 아래 방향으로 연장되는)의 테이퍼진 벽에 대해 기대게 하고, 그러므로 프린트 바(31), 결과적으로 프린트헤드(19)들의 위치에 대한 약간의 조정을 유발할 것이다. 이러한 조정 특징부의 사용을 통해, 프린트헤드(19)들의 작은 위치 조정은 필요에 따라 웨브(39)의 평면을 따라서 임의의 방향으로 만들어질 수 있다.
프린트 바(31)가 전술한 바와 같이 자기 정렬되도록 하기 위해, 서브 조립체(29)의 나머지 부분에 대해 모든 방향으로 이동하는 그 능력이 유연한 것은 필수적이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 각각의 모듈(13)의 프린트 바(31)는 또한 순응형 장착 특징부로 구성되며, 순응형 장착 특징부는 프린트 바(31)의 이동시에 가요성을 부여하고, 인쇄 위치로 하강될 때 프린트 바(31)가 적소 및 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)에서 떠있게 한다. 도 10에 가장 잘 도시된 바와 같이, 이러한 것은 원격 중심 순응형(remote center compliance, RCC) 디바이스(59)의 특성에서 가요성 커플링 디바이스 또는 장착 고정구의 세트의 사용에 의해 달성된다. 이러한 RCC 디바이스(59)들은 프린트 바(31)를 프린트 모듈(13) 내의 서브 조립체(29)의 나머지에 고정하고, 프린트 바(31)가 이에 대해 유연하게 되는 것을 가능하게 한다. 도 10에서 원으로 표시된 이들 RCC 디바이스(59)는 작은 양의 압축 및 연장을 허용하는 스프링(61)의 세트를 포함하여서, 프린트 바(31)는 z-평면(기판 표면(39)에 평행한)에서 수평을 이룰 수 있다. 이러한 것들은 또한 모든 방향으로 약 1/4", 조립체의 중심을 중심으로 360°자유롭게 이동할 수 있도록 하여서, 프린트 바(31)의 양쪽 측면은 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)들 위에서 적절하게 중심을 맞추기 위해 x(웨브 아래 방향) 및 y(웨브 교차 방향) 방향으로 더욱 용이하게 이동할 수 있다.
이러한 RCC 디바이스(59)들은 웨브(39) 위에서 프린트헤드(19)들의 정확한 위치 결정을 용이하게 하기 위해 필요할 때 프린트 바가 순응하여 이동하는 것을 허용하기 위해 프린트 바(31)에 가요성을 부여하도록 사용된다. 동시에, 이들 장착 디바이스(59)는 전체 프린트 바(31)가 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)들 상에서 중심을 맞추는 것을 허용하며, 대규모의 정확한 인쇄 기계를 위한 고가의 장착 및 위치 결정 시스템의 오랜 문제를 해결하기 위해 임의의 크기 및 수의 프린트 모듈과 함께 사용될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 개별 프린트 모듈(13)을 수리하는 것은 각각의 모듈의 가요성 및 이동의 자유 및 용이한 수리 또는 교체를 위해 상부 레일(21) 위에서 슬라이딩되는 그 능력으로 인해 용이하게 된다. 개별 프린트 모듈(13)의 수리를 더욱 용이하게 하고 대형 프린트헤드 어레이를 가지는 종래의 프린터와 관련된 전술한 유지 보수 문제를 극복하기 위해, 각각의 프린트 모듈(13)은 고유하게 통합된 프린트헤드 텐딩 시스템을 통합한다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 이러한 텐딩 시스템은 프린트헤드(19)들을 세척하기 위한 콤팩트형 진공 나이프(63), 및 사용하지 않을 때 주변 환경으로부터 프린트헤드(19)들을 밀봉하고 보호하는 프린트헤드 캡핑 스테이션(65)을 포함한다.
도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 각각의 모듈(13)의 진공 나이프(63)는 캡핑 스테이션(65)에 형성된 트랙을 따라서 이동하는 바퀴(67)들을 가지는 트롤리 카트의 형태로 구성된다. 캡핑 스테이션(65)과 그 위에 장착된 진공 나이프(63)의 확대도가 도 13에 도시되어 있다. 모터(69) 및 케이블 시스템(71)이 캡핑 스테이션(65)을 따라서 전후로 진공 나이프(63)의 이동을 용이하게 하기 위해 진공 나이프(63)에 연결되는 것을 알 수 있다. 그러므로, 도 12에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 프린트 바(31)가 높은 수리 위치로 상승될 때, 진공 나이프(63)는 모든 프린트헤드(19)를 가로질러 웨브 교차 방향으로 측 방향으로 이동될 수 있다.
진공 나이프(63)가 프린트헤드(19)들을 가로질러 전환됨에 따라서, 과잉의 파편을 진공 세척하기 전에 진공 나이프(63)의 상단 표면에 위치된 하나 이상의 출구 포트(83)를 통해 프린트 바(31)의 플레이트들에 수세 유체(flush fluid)를 분사하는 능력을 가지며, 이에 의해 오목한 노즐에 건조된 잉크가 없는 것을 보장한다. 캡핑 스테이션(65)은 또한 캡핑 스테이션(65) 내로 돌출되는 흡입 노즐(85)들을 가지는 펌프를 포함한다. 이 펌프는 수세 또는 퍼지 작동 또는 다른 기능 동안 캡핑 스테이션(65)에 모이는 노즐(85)들을 통해 임의의 과잉의 유체를 펌핑하도록 구성된다.
프린트헤드(19)의 수세가 완료되면, 진공 나이프는 프린트헤드들을 물리적으로 건드리지 않고 프린트헤드(19)들로부터 건조된 잉크 및 파편을 흡입한다. 프린트헤드(19)들로부터 수집된 파편은 그런 다음 가요성 호스(73)를 통해 수집 용기(도시되지 안음)로 배출된다. 도 13에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 프린트 모듈(13)이 프린트헤드 어레이의 교차 웨브 폭에 관계없이 단색 또는 잉크젯 유체를 차지하기 때문에, 진공 나이프(63)의 크기는 동일하게 유지된다.
또한 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 캡핑 스테이션(65)은 기본적으로 세장형 하부 캡 또는 패널(75)로 구성되며, 하부 캡 또는 패널은 웨브 교차 방향으로 적어도 프린트 바(31)의 폭만큼 연장되고 링크(77) 및 공압 피스톤(79)들을 통해 서브 조립체(29)의 일부에 선회식으로 장착된다. 도시된 바와 같이, 피스톤(79)들은 폐쇄된 수리/캡핑 위치(도 11 내지 도 13) 및 방해받지 않는 개방 인쇄 위치(도 14 및 도 15) 사이에서 캡(75)의 선회 운동을 수행하기 위해 캡핑 스테이션(65)의 대향하는 측면들 상에서 링크(77)에 연결된다.
추가로 도시된 바와 같이, 캡(75)의 중앙 부분은 87에서 오목화되고, 사용하지 않을 때 프린트헤드를 밀봉하기 위한 밀봉부(81)를 포함한다. 도 13 및 도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이, 한 쌍의 흡입 펌프 노즐(85)은 세척 사이클 등 동안 그 위에 축적될 수 있는 임의의 과잉 유체의 제거를 용이하게 하도록 오목 부분(87) 내로 연장된다. 도시된 바와 같이, 오목 부분(87)의 외부 가장자리(89)는 이러한 유체의 수집을 위한 주변 홈통을 생성하도록 형성되고, 노즐(85)들은 이로부터 어떠한 축적 유체도 흡입할 수 있도록 이러한 홈통의 모서리 내로 연장되도록 위치된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 캡(75)이 폐쇄된 수리/캡핑 위치로 선회된 상태에서, 프린트 바(31)는 캡핑 스테이션(85)의 밀봉부(81)에 기대도록 하강될 수 있으며, 그러므로 프린트헤드(19)들을 캡핑하고 주변 환경 조건으로부터 프린트헤드들을 보호할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 것은 미광이 프린트헤드(19)들 상의 잉크를 서서히 경화시키는 것을 방지하고, 프린트헤드(19)들로부터 먼지를 제거하고, 퍼지 기능 후에 잉크를 포획하고, 일반적으로 시간 경과에 따라 공기가 잉크를 서서히 건조시키는 것을 방지한다. 그러므로, 프린트헤드(19)들의 수리가 완료될 때, 프린트헤드(19)들이 캡핑 스테이션(65)에 의해 밀봉되고 주변 환경으로부터 보호되도록, 프린트 바(31)는 더욱 하강될 수 있다.
캡핑 위치는 사용하지 않을 때 시스템을 보관할 수 있게 하고, 프린트헤드(19)들이 퍼지 사이클을 겪게 하여, 노즐들의 막힘을 제거하기 위해 잉크가 노즐들을 통과하게 한다. 이러한 것은 단일 패스 응용 분야에서 중요한 내구성을 유지하면서 분사 신뢰성을 증가시킨다. 인쇄가 필요할 때, 진공 나이프(63)를 포함하는 캡핑 스테이션(65)은 단순히 선회되고, 방해받지 않는 인쇄 위치(도 14 및 도 15)로 후방을 향해 접히며, 그러므로 인쇄될 기판 바로 위의 인쇄 위치로 프린트 바(31)가 하강되는 것을 가능하게 한다.
캡(75)을 그 개방 위치로 다시 선회시킬 때, 프린트 바(31)는 인쇄 가능한 기판(39)을 운반하는 인쇄 플랫폼(5) 바로 위의 그 인쇄 위치로 하강될 수 있다. 이러한 위치에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 캡(75) 및 나이프 진공(63) 모두는 방해받지 않는 위치로 후방을 향해 접혀지고, 이에 의해 프린트 바(31)가 전술한 방식으로 인쇄 위치로 하강되는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 모듈식 프린트헤드 시스템(1)의 전술한 진공/캡핑 특징부들은 이러한 특징부들을 통합하는 것이 프린터의 요구된 설치 공간을 증가시키지 않는다는 점에서 종래의 대형 다색 프린트헤드 어레이들에 비해 특히 유익하고 고유하다. 모듈(13)에서의 프린트헤드 어레이의 교차 웨브 폭에 관계없이, 진공 나이프(63)는 동일한 크기이다. 예를 들어, 종래의 대형 프린트헤드 어레이 설계를 사용하여, 2 피트 폭의 프린터는 프린트헤드 어레이에 대해 2 피트를 요구할 뿐만 아니라, 프린트헤드의 세척 및 캡핑을 용이하게 하기 위해 추가의 2 피트 오프라인(웨브 교차 방향으로)을 요구한다. 그러므로, 2 피트 폭의 프린터는 프린트헤드의 세척 및 캡핑을 가능하게 하도록 4 피트의 공간을 요구한다. 확장하면, 4 피트의 인쇄에는 8 피트의 공간을 요구한다. 현재의 모듈식 프린트헤드 시스템(1)으로, 비어 있는 추가 오프라인 설치 공간을 요구하지 않는 그 자체의 프린트헤드 텐딩 시스템을 각각의 프린트 모듈(13)이 포함함에 따라서, 2 피트 폭의 프린터는 추가 오프라인 설치 공간을 요구하지 않는다.
그러므로, 종래의 대형 프린터가 프린트헤드를 세척하고 캡핑하기 위해 전체 프린트헤드 어레이의 크기를 비례적으로 증가시켜야 하는 경우에, 본 발명의 선회 캡핑 스테이션(85) 및 진공 나이프(83)는 각각의 프린트 모듈(13)에 통합된다. 전체 프린트헤드 텐딩 시스템이 각각의 프린트 모듈(13) 내부에서 직립으로 접혀서, 이러한 특징부들을 통합하기 위해 추가적인 외부 영역이 요구되지 않는다. 그러므로, 본 발명의 프린트헤드 텐딩 시스템은 프린트헤드를 덮기 위해 교차 웨브 또는 웨브 아래 방향으로 이동하거나 추가 공간을 요구하지 않는다는 점에서 고유하다. 이러한 것은 별도의 세척 및 캡핑 스테이션이 이미 넓은 인쇄 엔진의 폭을 증가시키는 보다 넓은 인쇄 시스템으로 확장할 때 특히 유용하다.
이러한 모듈식 시스템은 롤 취급을 가지는 종이 또는 반 광택 웨브들, 컨베이어 시스템 상의 3D 물체들, 주름형 제조 라인들 및 기타 제품 개발 라인들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 응용 분야 구성물에서 인쇄하도록 사용될 수 있는 매우 유연한 해결책이다. 각각의 경우에 고정된 정렬 부재(35A, 35B 및 35C)들은 인쇄될 기판 바로 위에 프린트 바(31)의 인쇄 높이와 위치를 설정한다. 기판이 이러한 프린트 바(31) 아래를 통과함에 따라서, 프린트헤드(19)들은 발사되고, 이미지가 생성된다. 유지 보수가 요청될 때, 프린트 바(31)는 수리 위치로 상승될 수 있고, 전체 모듈(13)은 수리를 위해 그 장착 조립체(11) 내로부터 외측으로 이동될 수 있다. 각각의 프린트 모듈(13)의 프린트 모듈(13)의 수리 및 캡핑은 각각의 모듈에 통합된 프린트헤드 텐딩 시스템을 사용하여 용이하게 된다.
이러한 설계는 크고 매우 정확한 프린트헤드 어레이를 가공하는데 따른 복잡성과 비용을 없애고, 대신 반복 가능한 위치로 낙하하기 위해 프린트헤드(19)들을 홀딩하는 가요성 조립체에 의지한다. 이러한 해결책은 시스템이 대형화되고 계속해서 기계를 용이하고 편리하게 수리하는 만큼 정확성의 비용이 증가하지 않음에 따라서 대형 시스템으로 매우 잘 확장된다.
본 명세서에서의 개시 내용은 본질적으로 단지 예시적인 것으로 의도되고, 그러므로, 개시 내용의 요지를 벗어나지 않는 변형들이 본 개시 내용의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변형은 본 명세서에 도시되고 설명되며 첨부된 청구범위에서 제시된 요지를 포함하는 본 개시 내용의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되어서는 안된다.

Claims (22)

  1. 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템으로서,
    (a) 이동식 프린트 모듈이 그 위에서 연장되는 인쇄 플랫폼을 갖는 인쇄 장치를 포함하고, 상기 프린트 모듈은 프린트헤드 조립체를 포함하고;
    (b) 상기 프린트헤드 조립체의 제1 단부 부분은 상기 인쇄 플랫폼의 일 측면에 인접하여 상기 인쇄 장치 상에 장착된 고정된 정렬 부재와 위치적으로 정합될 수 있는 제1 가이드 부재를 운반하고;
    (c) 상기 프린트헤드 조립체의 제2 단부 부분은 상기 인쇄 플랫폼의 반대편 측면에 인접하여 상기 인쇄 장치 상에 장착된 조정 가능한 정렬 부재와 위치적으로 정합될 수 있는 제2 가이드 부재를 운반하고;
    (d) 상기 가이드 부재들 및 상기 정렬 부재들은 상기 인쇄 플랫폼 위의 정밀한 위치에 상기 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정시키기 위해 순응하여(compliantly) 관련되고;
    (e) 상기 제2 가이드 부재는 한 쌍의 가이드 블록으로 구성되고, 상기 가이드 블록들 각각은 관련된 상기 조정 가능한 정렬 부재와 정합하여 다수의 방향으로 상기 프린트헤드 조립체의 조정을 용이하게 하는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 부재들 중 적어도 일부는 이와 관련된 상기 정렬 부재들과 정합되도록 조정되는 V자 형상 부분들을 갖는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 정렬 부재들 중 적어도 일부는 이와 관련된 상기 가이드 부재들과 정합되도록 조정되는 구형 형상 부분들을 갖는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가이드 부재들은 이와 관련된 상기 정렬 부재들의 구형 형상 부분들과 정합되도록 조정되는 V자 형상 부분들을 갖는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정된 정렬 부재는 이를 중심으로 상기 제1 가이드 부재의 선회 움직임을 용이하게 하도록 구성되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프린트헤드 조립체는 인쇄 위치와 상기 인쇄 위치로부터 이격된 비인쇄 위치 사이에서 전환하기 위해 상기 프린트 모듈 내의 이동식 서브 조립체에 의해 운반되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 조정 가능한 정렬 부재들 및 상기 가이드 부재들은 상기 고정된 정렬 부재에 대한 상기 프린트헤드 조립체의 선회 및 전환 움직임(transitional movement)을 가능하게 하며, 이에 의해 상기 인쇄 플랫폼에 대해 다수의 방향으로 상기 프린트헤드 조립체의 위치 조정을 용이하게 하는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 정렬 부재들 및 상기 가이드 부재들은 상기 인쇄 플랫폼을 가로질러 연장되는 평면에서 상기 프린트헤드 조립체의 선회 및 전환 움직임을 가능하게 하는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 프린트헤드 조립체는 가요성 커플링 메커니즘을 통해 상기 프린트 모듈의 나머지 부분에 연결되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가요성 커플링 메커니즘은 상기 프린트헤드 조립체와 상기 프린트 모듈의 상기 나머지 부분 사이에서 약간의 압축 및 연장뿐만 아니라 그 사이에서의 360°의 가요성 움직임을 용이하게 하도록 구성되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 복수의 상기 프린트 모듈들을 포함하고, 상기 프린트 모듈들 각각의 상기 프린트헤드 조립체와 관련된 상기 정렬 부재들은 상기 인쇄 플랫폼 위에서 연장하는 별도의 프린트헤드 정렬 고정구 상에서 운반되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 복수의 상기 프린트 모듈들을 포함하고, 상기 프린트 모듈들 각각의 상기 프린트헤드 조립체는 상기 인쇄 장치에 부착된 상기 고정된 및 조정 가능한 정렬 부재들의 관련된 세트와 정합되도록 조정되는 상기 제1 및 상기 제2 가이드 부재들의 세트를 운반하는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  13. 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템으로서,
    (a) 인쇄 플랫폼을 갖는 인쇄 장치; 및
    (b) 복수의 프린트 모듈들로서, 각 프린트 모듈은 상기 인쇄 플랫폼 위의 인쇄 위치와 상기 인쇄 플랫폼으로부터 떨어진 후퇴된 비인쇄 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 프린트 모듈들 각각은 반대편 단부 부분들을 갖는 유연하게 장착된 프린트헤드 조립체를 포함하고, 상기 프린트헤드 조립체는 인쇄 위치와 상기 인쇄 위치로부터 이격된 비인쇄 위치 사이에서 상기 프린트 모듈에 대해 전환하기 위해 상기 프린트 모듈 내의 이동식 서브 조립체에 의해 운반되는, 상기 복수의 프린트 모듈들을 포함하고;
    (c) 상기 프린트 모듈들 각각을 위한 상기 프린트헤드 조립체의 상기 단부 부분들 중 하나는 상기 인쇄 플랫폼의 일 측면에 인접하여 상기 인쇄 장치 상에 장착된 고정된 정렬 부재와 위치적으로 정합될 수 있는 제1 가이드 부재를 운반하고;
    (d) 상기 프린트 모듈들 각각을 위한 상기 프린트헤드 조립체의 상기 단부 부분들 중 다른 하나는 상기 인쇄 플랫폼의 반대편 측면에 인접하여 상기 인쇄 장치 상에 장착된 조정 가능한 정렬 부재와 위치적으로 정합될 수 있는 제2 가이드 부재를 운반하고;
    (e) 상기 프린트 모듈들 각각과 관련된 상기 가이드 부재들 및 상기 정렬 부재들은 상기 인쇄 플랫폼 및 다른 상기 프린트 모듈들에 대해 정밀한 위치로 그 각각의 상기 프린트헤드 조립체를 순응하게 가이드하고 위치 결정시키도록 구성되고;
    (f) 상기 프린트 모듈들 각각의 상기 프린트헤드 조립체에 의해 운반되는 상기 제2 가이드 부재는 한 쌍의 가이드 블록으로 구성되고, 상기 가이드 블록들 각각은 상기 인쇄 장치에 부착된 관련된 상기 조정 가능한 정렬 부재와 정합되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 프린트 모듈들 각각의 상기 프린트헤드 조립체와 관련된 상기 고정된 정렬 부재는 이러한 상기 프린트헤드 조립체 상에서 이를 중심으로 상기 제1 가이드 부재의 선회 움직임을 용이하게 하도록 구성되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 프린트 모듈들 각각과 관련된 상기 정렬 부재들 및 상기 가이드 부재들은 상기 인쇄 플랫폼을 가로질러 연장되는 평면에서 상기 프린트 모듈들 각각의 상기 프린트헤드 조립체의 선회 및 전환 움직임을 가능하게 하는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  16. 제13항에 있어서, 상기 가이드 부재들은 이와 관련된 상기 정렬 부재들의 구형 형상 부분들과 정합되도록 조정되는 V자 형상 부분들을 갖는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  17. 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템으로서,
    (a) 인쇄 플랫폼을 갖는 인쇄 장치; 및
    (b) 프린트헤드 조립체를 포함하는 프린트 모듈로서, 상기 프린트 모들은 상기 인쇄 장치에 연결되고, 상기 프린트헤드 조립체가 상기 인쇄 플랫폼 위에 위치되는 인쇄 위치와 상기 프린트헤드 조립체가 상기 인쇄 플랫폼으로부터 떨어져 위치되는 후퇴된 비인쇄 위치 사이에서 이동 가능한, 상기 프린트 모듈을 포함하고;
    (c) 상기 프린트헤드 조립체의 제1 경계 단부 부분은 상기 인쇄 플랫폼의 일 측면에 인접하여 상기 인쇄 장치 상에 장착된 고정된 정렬 부재와 위치적으로 정합될 수 있는 V자 형상의 제1 가이드 부재를 운반하고;
    (d) 상기 프린트헤드 조립체의 제2 경계 단부 부분은 상기 인쇄 플랫폼의 반대편 측면에 인접하여 상기 인쇄 장치 상에 장착된 조정 가능한 정렬 부재와 각각 위치적으로 정합될 수 있는 한 쌍의 V자 형상의 제2 가이드 부재를 운반하고;
    (e) 상기 가이드 부재들 및 상기 정렬 부재들은 상기 인쇄 위치로 상기 프린트헤드 조립체를 이동시킬 때 상기 인쇄 플랫폼 위의 정밀한 위치로 상기 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정시키기 위해 순응하여 관련되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 정렬 부재들은 상기 인쇄 플랫폼을 가로질러 연장되는 평면에서 상기 프린트헤드 조립체의 전환 움직임 및 상기 인쇄 플랫폼에 대해 다수의 방향으로 상기 프린트헤드 조립체의 위치 조정을 용이하게 하기 위해 상기 V자 형상의 가이드 부재들과 정합되는 구근 부분(bulbous portion)들을 포함하는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 인쇄 플랫폼은 상기 프린트헤드 조립체 아래를 통과하는 인쇄 가능한 웨브를 지지하도록 구성되고, 상기 조정 가능한 정렬 부재들은 웨브 아래 및 웨브 교차 방향으로 상기 프린트헤드 조립체의 미세 위치 조정을 가능하게 하도록 구성되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  20. 제17항에 있어서, 상기 프린트헤드 조립체는 가요성 커플링 메커니즘을 통해 상기 프린트 모듈의 나머지 부분에 연결되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 가요성 커플링 메커니즘은 상기 프린트헤드 조립체와 상기 프린트 모듈의 나머지 부분 사이의 약간의 압축 및 연장뿐만 아니라 그 사이에서의 360°의 가요성 움직임을 용이하게 하도록 구성되는, 프린트헤드 조립체를 가이드하고 위치 결정하기 위한 시스템.
  22. 삭제
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