KR20080002968A

KR20080002968A - 프린트헤드 유지 스테이션

Info

Publication number: KR20080002968A
Application number: KR1020077026672A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 알버탈리; 로버트 디. 타프; 올렉 엔. 그랏체프
Original assignee: 리트렉스 코오포레이션
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2008-01-04
Also published as: EP1874546A4; US20080192089A1; CN101263008A; KR101084983B1; EP1874546B1; CN101263008B; US7963631B2; JP5027113B2; JP2008539077A; EP1874546A2; WO2006116415A2; WO2006116415A3

Abstract

본 발명은 특히 프린트헤드가 휴지 상태인 기간 동안 프린트헤드의 막힘을 방지하는데 사용되는 산업용 프린팅 장치를 위한 프린트헤드 유지 스테이션에 관한 것이다. 이 유지 스테이션은 프린트헤드에 습기를 유지하기 위한 소켓을 구비하는 캡핑 스테이션과 프린트 기능을 수행하기 전에 잔류하는 프린팅 유체를 세정하기 위한 블롯팅 스테이션을 포함한다.

프린트헤드, 휴지, 습기, 블롯팅, 액적

Description

프린트헤드 유지 스테이션{PRINTHEAD MAINTENANCE STATION}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2005년 4월 25일에 출원된 U.S. 가출원 번호 60/674,584, 60/674,585, 60/674,588, 60/674,589, 60/674,590, 60/674,591, 및 60/674,592의 이익을 청구한다. 위 출원들의 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

본 발명의 개시내용은 압전 마이크로 증착(PMD : piezoelectric mirco- deposition) 장치를 위한 프린트헤드 유지 스테이션에 관한 것이다.

PMD 프로세스는 기판이나 유체 제조 물질을 오염시키지 않고 기판 상에 유체 제조 물질의 액적(droplet)을 증착하는데 사용된다. 따라서, PMD 프로세스는 특히 예를 들어 중합체 발광 다이오드(PLED) 디스플레이 디바이스, 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 액정 디스플레이(LCD)를 제조할 때와 같이 오염이 회피되어야 하는 청정룸 환경에서 사용된다.

PMD 방법 및 시스템은 일반적으로 기판 상에 유체 제조 물질을 증착하기 위한 헤드와 복수의 독립적인 노즐을 구비하는 노즐 어셈블리를 포함하는 PMD 도구의 사용을 포함한다. PMD 헤드는 기판의 미리결정된 위치 상에 유체 제조 물질의 액적을 패터닝하기 위해, 즉 정확하게 증착하기 위해 각 노즐을 개별적으로 제어하기 위해 컴퓨터로 수치 제어되는 시스템에 연결된다. 일반적으로, PMD 헤드는 복수의 프린트헤드 어레이를 포함할 수 있으며 기판 상에 마이크로구조를 형성하기 위한 여러 가지 기술과 방법과 조합하여 사용될 때 높은 정밀도 및 정확도를 제공하도록 구성된다.

일반적으로 PMD 응용에 필요한 극히 높은 액적 증착의 위치 정확도와 그래픽 프린터에 사용되는 것의 전형이 아닌 비전통적인 잉크젯 유체의 사용으로 인해, 잉크젯 프린팅의 다른 분야에서 이전에 사용된 유지 방법은 종종 PMD 응용에서 노즐 고장을 회피하는데는 만족스럽지 못하다. 따라서, PMD 헤드의 상태를 유지하기 위한 개선된 디바이스가 필요하다.

본 발명은 정밀한 동적 제어 성능과 단일 프린트헤드 상호작용 능력을 갖는 블롯팅 스테이션(blotting station)과, 노즐 유지 동작과 잉크 안개 제어의 여러 모드를 제공하는 캡핑 및 프라이밍 스테이션(capping and priming station)과, 자동으로 프린트헤드 어레이와 순차 상호작용하는 액적 분석 시스템(drop analysis system)의 사용을 포함한다.

다른 특징은, 이동하는 동안 압력, 속도 및 수직 상승과 같은 변수를 수용할 뿐만 아니라 상이한 유체와 프린트헤드 타입을 위한 블롯팅 스테이션의 세척 동작(wiping action)을 구성하는 능력이다. 단일 프린트헤드의 고장을 수정하는 블롯팅 디바이스 내에 단일 블로팅 스테이션 장치를 포함시키는 것이 또 다른 측면이다. 프린트되는 기판의 오염을 회피하기 위해 폐기물(waste)을 제거하는 일부로서 캡핑 스테이션(capping station)에 통합된 액적 안개 제거 시스템이 또한 제공된다. 프린트헤드 타입과 각 유체에 대해 사용되는 각 기능을 최적화하기 위해 유지 시스템에 대해 프린트헤드를 능동적으로 Z 방향으로 이동하는 것이 또한 유니크하게 고려된다.

또 다른 특징은 PMD 시스템의 액적 분석과 액적 체크 어셈블리와 같은 여러 요소에 대해 유지 스테이션의 여러 요소의 동적 이동 성능 뿐만 아니라 블롯팅 및 와이핑 스테이션의 편평성과 일체성을 유지하는데 사용되는 동적 트랙킹 시스템과 그 요소이다.

본 발명의 또 다른 특징은 각 프린트헤드의 아래 국부 유체 배스(bath)에 용매를 채우고 PMD 유체 내에 분사 유체의 증발과 밀도 변화를 중지시키기 위해 국부화된 증기가 풍부한 대기를 유발하기 위해 각 프린트헤드의 노즐판으로부터 정밀한 거리에 용매를 가져가는 능력이다. 구조물에 대한 유체의 접촉 각이 20도 미만이 되는 국부 유체 배스 구조물을 위해 적절한 물질의 사용이 또한 가능하다.

전술된 바를 더 명확히 하고 본 발명의 잇점과 특징을 설명하기 위해, 보다 특정한 실시예가 첨부 도면에 예시된 특정 실시예를 참조하여 제공될 것이다. 이들 도면은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 아니된다는 것을 이해하여야 할 것이다. 본 발명은 첨부 도면의 사용을 통해 추가적인 특정예로 상세하게 기술되고 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 유지 스테이션을 포함하는 압전 마이크로증착 장치(PMD)의 사시도.

도 2는 PMD 장치의 유지 스테이션의 일 실시예의 사시도.

도 2a는 노즐판과 프린트헤드를 도시하는 도면.

도 3은 PMD 장치를 위한 유지 스테이션과 연관하여 캡핑 스테이션과 트레이의 이동에 의해 액적 분석을 가능하게 하는 PMD 장치의 서브-어셈블리로서 액적 분석 시스템을 도시하는 도면.

도 4a는 본 발명에 따라 캡핑 스테이션의 일실시예의 사시도.

도 4b는 본 발명에 따라 캡핑 스테이션의 일실시예에 사용되는 트레이의 분해 사시도.

도 4c는 본 발명에 따라 캡핑 스테이션의 일실시예에 사용되는 트레이의 일실시예의 평면도.

도 4d는 도 4b에서 도시된 트레이의 단면도.

도 5a는 본 발명에 따른 블롯팅 스테이션의 사시도.

도 5b는 본 발명에 따른 블롯팅 스테이션의 분해 사시도.

도 5c는 본 발명에 따른 블롯팅 스테이션의 여러 요소의 사시도.

이하 상세한 설명은 단순히 예시를 위한 것일 뿐이며 본 발명의 개시 내용, 응용분야 또는 용도를 제한하고자 의도된 것이 전혀 아니다.

본 명세서에서 정의된 바와 같은 "유체 제조 물질(fluid manufacturing material)" 및 "유체 물질"이라는 용어는 낮은 점성 형태를 취할 수 있고 예를 들 어 마이크로구조를 형성하기 위해 기판 상에 PMD 헤드로부터 증착되는데 적합한 임의의 물질을 포함하는 것으로 넓게 해석된다. 유체 제조 물질은 중합체 발광 다이오드 디스플레이 디바이스(PLED 및 폴리 LED)를 형성하는데 사용될 수 있는 발광 중합체(LEP)를 포함할 수 있으나 이로 한정되지 않는다. 유체 제조 물질은 또한 플라스틱, 금속, 왁스, 접합물(solder), 접합물 페이스트, 바이오메디컬 제품, 산(acids), 포토레지스터, 용매, 접착제 및 에폭시를 포함할 수 있다. "유체 제조 물질"이라는 용어는 본 명세서에서 "유체 물질"과 교환가능하게 언급된다.

본 명세서에 정의된 "증착(deposition)"이라는 용어는 일반적으로 기판 상에 유체 물질의 개별적인 액적(droplet)을 증착하는 프로세스를 언급한다. "액적(let)", "방출(discharge)", "패턴(pattern)" 및 "증착(deposit)"이라는 용어는 본 명세서에서 예를 들어 PMD 헤드로부터 유체 물질의 증착을 특히 언급하는 것과 교환가능하게 사용된다. "액적(droplet)" 및 "액적(drop)"이라는 용어는 또한 교환가능하게 사용된다.

본 명세서에 정의된 "기판(substrate)"이라는 용어는 PMD와 같은 제조 프로세스 동안 유체 물질을 수용하는데 적합한 면을 구비하는 임의의 물질을 포함하는 것으로 넓게 해석된다. 기판은, 유리 판, 피펫 실리콘 웨이퍼, 세라믹 타일, 강성 및 플렉시블한 플라스틱 및 금속 시트(sheet) 및 롤(roll)을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 특정 실시예에서, 증착된 유체 물질이 3차원 마이크로 구조를 형성할 때와 같은 제조 프로세스 동안 유체 물질을 수용하는데 적합한 면을 구비하는 한, 이 유체 물질 자체는 기판 형성할 수 있다.

본 명세서에서 정의된 "마이크로구조(microstructure)"라는 용어는 일반적으로 기판에 맞는 사이즈로 된 고정밀도로 형성된 기판을 언급한다. 서로 다른 기판의 사이즈는 변할 수 있기 때문에, "마이크로구조"라는 용어는 임의의 특정 사이즈로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며 "구조"라는 용어와 교환가능하게 사용될 수 있다. 마이크로구조는 유체 물질의 단일 액적, 액적의 임의의 결합, 또는 2차원 층, 3차원 아키텍처 및 임의의 다른 원하는 구조와 같은 기판 위에 액적(들)을 증착함으로써 형성된 임의의 기판을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 언급되는 PMD 시스템은 유저 정의 컴퓨터 실행가능한 명령에 따라 기판 상에 유체 물질을 증착하는 것에 의해 프로세스를 수행한다. 본 명세서에서 "프로그램 모듈(program module)" 또는 "모듈"이라고도 언급되는 "컴퓨터 실행가능한 명령"이라는 용어는 일반적으로 PMD 프로세스를 구현하기 위해 컴퓨터 수치 제어를 실행하는 것과 같은 특정 작업을 수행하나 이로 한정되지 않는 작업을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 콤포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 프로그램 모듈은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광디스크 저장매체, 자기 디스크 저장 매체, 또는 다른 자기 저장 디바이스를 포함하나 이로 제한되지 않는 임의의 컴퓨터 판독가능한 매체, 또는 명령이나 데이터 구조를 저장할 수 있고 범용 또는 특정 목적의 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체 상에 저장될 수 있다.

이제 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유지 스테이션(maintenance station)을 포함하는 PMD 장치가 도시되어 있다. PMD 장치(10)는 PMD 장치(10)의 기판 스테 이지(9) 상에 기판(14)을 로딩하고 언로딩하는 한 쌍의 로봇(12)을 포함한다. 이 로봇(12)의 사용은 이물질이 패터닝된 잉크로 증착될 기판(14)의 표면을 방해하거나 손상시키지 않도록 기판(14)을 청정 상태로 유지하는 것을 도와준다. PMD 장치(10)는 PMD 장치(10)에 기판(14)을 적절히 정렬하는 것을 도와주는 한 쌍의 카메라(13,15)를 포함하는 광학 시스템을 또한 포함한다.

PMD 장치(10)는 PMD 장치(10)의 동작을 제어하는 시스템 제어/전력 모듈(11)을 포함한다. 이 점에서, 잉크 패턴, 방출 속도 등과 같은 동작 파라미터가 조작자에 의해 제어될 수 있다. 나아가, 모듈(11)은 가변 잉크젯 어레이(16)와 PMD(10)의 액적 검사 모듈을 또한 제어한다. 잉크젯 어레이(16)는 기판(14) 상에 잉크를 증착하는 여러 프린트헤드(미도시)를 포함한다.

가변 잉크젯 어레이(16)에 의해 증착되는 잉크는 잉크 공급 모듈(17)에 의해 어레이(16)에 공급된다. 복수의 모듈(17)이 제공될 때, 이 기술 분야에 숙련된 자라면 상이한 응용분야에 적합한 여러 타입의 잉크가 동시에 저장될 수 있다는 것을 인식하고 이해할 수 있을 것이다. 또한 PMD 장치(10)에는 용매 세정 모듈(solvent cleaning module)(17)이 포함된다. 용매 세정 모듈(17)은 본 발명에 따라 가변 잉크젯 어레이(16)의 프린트헤드(34)를 세정하는데 사용되는 용매를 유지 스테이션(20)으로 공급한다.

유지 스테이션(20)은, 기판의 로딩, 정렬, 및 언로딩이 수행되고 있는 동안, 모든 유지 기능{즉, 광학 시스템을 통해 제거(purging), 적심(soaking), 프라이밍(priming), 캡핑(capping), 블롯팅(blotting), 와이핑(wiping), 및 액적 검사}이 실행될 수 있도록 프린트헤드 어레이(16)와 기판 스테이지(9)에 대해 위치지정될 수 있다. 이 정렬은 그 순서에 영향을 받지 않고 기계의 정상 동작과 동시에 분사 문제를 식별하고 수정할 수 있기 때문에 시스템 처리량이 개선될 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, 유지 스테이션(20)은 프린트헤드(34)의 적절한 프린트헤드 분사 및 청결을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 이 유지 스테이션(20)은 일반적으로 프린트헤드 어레이(16) 아래에 유지 스테이션(20)의 여러 모듈을 위치지정하기 위한 병진이동 스테이지(translation stage)(22)를 포함한다. 유지 스테이션(20)의 모듈은 블롯팅 스테이션(30)과 캡핑 스테이션(40)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이 캡핑 스테이션(40)은 본 명세서에 참조로 포함된 "액적 분석 시스템"이라는 명칭의 공동 계류중인 미국 가출원 번호 60/674,589에 기술된 액적 분석 시스템(60)과 연관된다. 이 액적 분석 시스템(60)은 일반적으로 도 3에 도시된 바와 같이 x 축, y 축 및 z 축 이동 능력을 가지는 스테이지(64)에 이동가능하게 장착된 관찰 시스템(vision system)(62)을 포함한다. 액적 분석 스테이지(64)는 더 큰 기판의 일부인 프레임 부재와, 카메라 시스템과, x 축과 y 축 이동 능력을 가지는 프린트헤드 병진이동 스테이지 시스템에 차례로 장착된다.

프린트헤드 노즐판(36)(도 2a)을 캡핑하는 캡핑 스테이션(40)은, 사용하지 않을 때, 휴지 상태일 때, 또는 액적 분석이나 액적 체크가 일어나도록 충분히 낮아졌을 때, 일반적으로 3개의 위치에서 동작가능하다. 즉, 이 3개의 위치는, 프린트헤드(34)가 증기 많은 대기를 제공하도록 용매 바로 위에 위치될 수 있는 증기 함침 위치(vapor immersion position)와, 프린트헤드(34)가 용매 내로 삽입되는 액 체 함침 위치(liquid immersion position)와, 캡핑 스테이션(40)이 증기 함침 위치 약간 아래로 낮아지는 유체 제거 위치(fluid purging position)이다. 헤드 어레이 z 축은 증기 함침 위치와 유체 함침 위치를 제어하는데 사용될 수 있으며, 시소 리프트 메커니즘(scissor-lift mechanism)이 이동하는 동안 낮은 유지 지지 스테이지(32)의 병진이동과 함께 헤드 어레이는 후술되는 제 3의 위치를 제어한다.

프린트헤드 어레이(16)에 대해 낮은 유지 시스템 지지 스테이지(32)의 이동에 의해 적절한 타입의 청정 필터링된 용매로 재충진될 수 있는 캠핑 인서트(capping inserts)(50)는 캡핑 용매를 오염시키지 않도록 노즐 어레이를 통해 오래된 분사 유체를 제거할 때 제 2의 알려진 위치에 위치될 수 있다. 연관된 프린트 헤드(34)와 프린트헤드 어레이(16)의 이동은 본 명세서에 참조로 포함된 "프린트가능한 기판 정렬 시스템"이라는 명칭의 공동 계류중인 미국 가출원 번호 60/674,590에 보다 상세히 기술되어 있다. 3개의 각 위치는 노즐판(36)이 사용되지 않을 때 또는 휴지 상태일 때 노즐판은 수분을 함유하고 있어 노즐판(36)이 막히는 것을 방지하고 성능을 더 향상시키는 것을 보장한다.

이제 도 4a를 참조하면, 캡핑 스테이션(40)은 갭(51)을 제공하도록 적어도 하나의 사이드(48)를 따라 트레이(42)의 바닥판(44)으로부터 서로 이격되어 있는 인서트(insert)(46)를 포함하는 것을 볼 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 이 인서트(46)는 용매 배스(solvent bath)(50)로도 알려져 있는 캡핑 인서트가 프린트헤드 어레이(16)의 프린트헤드(34)에 대한 위치에 대응하도록 여러 각도를 통해 이동되는 것을 허용하는 위치지정 트랙(50)을 포함한다. 용매 배스(50)의 위치는 모 터(47)에 의해 위치이동 트랙(43)을 통해 이동된다. 모터(47)는 시스템 제어/전력 모듈(11)에 의해 제어된다.

인서트(46)의 용매 배스(50)는 여러 각도를 통해 이동가능하도록 디지인될 수 있으나, 이 인서트(46)는 또한 용매 배스(50)가 이동가능하지 않도록 디자인될 수 있다. 이러한 접근방법에 따라 헤드 어레이는 이 헤드가 유지보수를 요구할 때 용매 배스의 이동가능하지 않은 고정된 위치로 피치(pitched)될 수 있거나 또는 일부 PMD 응용에서 고정된 프린트 각도 헤드 어레이가 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그럼에도 불구하고, 도 4b 내지 도 4d를 참조하면, 트레이(42)는 용매 배스(50)와 맞물릴 수 있는 슬롯(37)을 포함하는 판이 인서트(46)인 디자인을 포함할 수 있다는 것을 볼 수 있다. 즉, 용매 배스(50)는 슬롯(37)과 맞물리는 탭(39)을 포함하도록 구성된다. 이러한 디자인에서, 용매 배스(50)와 인서트(46)는 트레이(42)로 배수를 가능하게 하도록 적응된다. 이 방식으로, 용매 배스(50)의 용매는 자주 또는 심지어 연속적으로 배수되고 리프레쉬 될 수 있다. 용매를 리프레쉬되기 위해, 용매 배스(50)는 용매 모듈(17)에 연결된 용매 매니폴드(solvent manifold)(27)에 의해 공급된다. 나아가, 사용된 용매를 처분하기 위해, 트레이(42)는 드레인(49)(도 4d)과, 용매 모듈(17)로 되돌아가는 드레인 라인(미도시)을 구비한다. 드레인(49)과 드레인 라인은 액체 폐기물(liquid waste) 뿐만 아니라 캡핑 스테이션(40) 위 증기(fume)를 배출하며 액적 분석 동안 가능한 사이드 공기 흐름을 최소화하기 위해 높은 흐름의 진공 펌프에 연결될 수 있다.

어느 디자인에서, 용매 배스(50)는 헤드가 캡핑될 때 용매 증발을 최소화하 도록 +/-1.5mm의 헤드 간극(head clearance)을 허용하는 사이즈인 것으로 디자인되어 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 나아가, 갭(51)은 진공 메커니즘(23)의 사용을 가능하게 하며, 진공 메커니즘(23)은 청정룸의 무결성을 보호하기 위해 직립 용매 풀(solvent pool)에 의해 생성되는 증기를 배출시킬 수 있다. 진공 시스템(23)의 제 2의 및 동등한 중요한 기능은 후술되는 중지 및 발사 동작 동안 프린트헤드(34)로부터 부동 잉크 액적을 캡쳐하는 것이다. 용매 배스(50)는 용매를 홈통 물질(trough material)에 젖시지 않는 효과를 감소시키기 위해 모서리가 깎여있는 에지(33)(도 4d)를 또한 포함할 수 있다. 마지막으로, 한 쌍의 용매 배스(50)만이 도면에 도시되어있지만, 임의의 개수의 용매 배스(50)가 필요에 따라 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 프린트헤드(34)의 개수에 따라 각 프린트헤드(34)는 캡핑 스테이션(40)에 대응하는 용매 배스(50)를 구비할 수 있다.

캡핑 스테이션(40)은 PMD 장치(10)에 있는 모듈의 높이와 레벨을 조절하기 위한 디바이스를 또한 구비한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 높이 조절 수단(53)은 모듈을 상승시키거나 하강시키도록 시소 리프트 시스템(scissor-lift system)(54)을 포함한다. 시소 리프트(54)는 한 쌍의 크로스 바(cross-bar)(56)를 포함한다. 크로스 바(56) 중 하나의 일단은 베이스(55)에 고정되는 한편, 크로스 바(56)의 타단은 리프트 트랙(58)의 타단을 따라 이동가능하게 부착된다.

캡핑 스테이션(40)을 필요에 따라 상승시키고 하강시킴으로써 다른 모듈의 이동에 따른 간섭이 회피될 수 있다. 예를 들어, 높이 조절 디바이스(53)는 액적 분석 시스템(60)이 캡핑 스테이션(40) 위에 배치되는 병진이동 스테이지(22)를 따 라 이동되게 하는 위치로 캡핑 스테이션(40)이 하강되게 할 수 있다. 즉, 캡핑 스테이션은 액적 분석 시스템의 관찰 시스템(62)을 위한 간극을 제공하도록 높이 조절 디바이스(53)에 의해 상승되거나 하강될 수 있다. 나아가, 이러한 이동은 프린트헤드(34)에 대해 캡핑 스테이션 용매 배스(50)를 정밀하게 위치이동시키는 것을 도와준다. 예를 들어, 캡핑 스테이션(40)은 프린트헤드(34)가 전술된 바와 같이 증기 함침 위치, 용매 함침 위치, 또는 폐기물 제거 위치에 있도록 위치지정될 수 있다.

전술된 바와 같이, 캡핑 스테이션(40)의 증기 함침 위치는 프린트헤드(34)가 배스(50)에 위치된 용매 바로 위에 위치되도록 용매 배스(50)를 위치지정한다. 그러한 위치에서, 프린트헤드는 0.5mm의 거리에서 용매 배스(50) 위에 달려있다. 그러나, 용매 증기 내에 프린트헤드를 만족스럽게 함침하는 임의의 거리도 허용가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 점에서, 이 거리는 사용되는 잉크의 타입에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 더 높은 점성의 잉크는 프린트헤드가 더 높은 농도의 용매 증기를 거치도록 프린트헤드가 용매 배스(50)에 보다 인접하게 달려있을 것을 요구할 수 있다. 이와 대조적으로, 더 낮은 점성의 잉크는 더 낮은 농도의 용매 증기가 프린트헤드의 노즐을 세정하는데 요구되기 때문에 프린트헤드가 용매 배스(50)로부터 더 멀리 달려있도록 할 수 있다.

용매 배스(50)로부터 먼 거리에도 불구하고, 프린트헤드의 노즐은 프린트헤드(34)에 있는 잉크의 건조를 더 제거하도록 기판 프린팅이 활성이지 않을 때 일어나는 유저에 의해 선택되고 저장되는 소프트웨어 컨트롤에 의해 1Hz 내지 1000Hz 범위의 임의의 주파수로 스폿 발사(spot fired)될 수 있다. 그러한 주파수에서, 정상적인 블롯팅과 와이핑이 물질을 제거할 수 없는 점까지 용매 증기가 노즐판(36)의 면 상에 있는 잉크의 건조를 여전히 막아주면서, 최소한의 잉크 양이 일부 잉크 타입을 위한 프린트헤드(34) 내 입자의 응고를 방지하고 에어 버블이 노즐에 발생하는 것을 방지하게 방출된다.

캡핑 스테이션(40)의 증기 함침 위치와는 달리, 캡핑 스테이션(40)의 액체 함침 위치는 용매 배스(50)에 위치된 용매 내로 프린트헤드의 노즐을 완전히 힘침시킨다. 용매 내로 프린트헤드를 함침시킴으로써, 프린트헤드는 프린트헤드의 노즐에서 발생하는 에어 버블의 위험을 감소시키도록 스폿 발사될 필요가 없으며, 또 잉크 안개로부터 노즐 면 상에 형성될 수 있는 증착물이 연장된 함침 후 노즐 판의 표면을 새로이 하는 와이핑 동작 루틴으로부터 자연히 용해되거나 연화될 수 있다.

유체 제거 위치에서, 캡핑 스테이션(40)은 증기 함침 위치보다 약간 더 낮은 위치로 시소 리프트 메커니즘(54)을 사용하여 하강된다. 하강 유지 지지 스테이지(32)의 이동과 함께, 헤드 어레이에 대해 캡핑 스테이션(40)을 최대 15mm 수평으로 이동시키는 것이 수행될 수 있다. 이 방식으로, 노즐은 노즐에 의해 방출된 폐기물 잉크가 세정 용매로 채워진 용매 배스(50) 내에 증착되지 않도록 용매 배스(50)와 실질적으로 병렬로 이어지는 폐기물 홈통(31) 위에 위치될 수 있다. 이 위치에서, 노즐은 증기 풍부 대기에서 여전히 세정되면서 최소한의 잉크 량을 방출하도록 증기 함침 위치와 동일한 방식으로 스폿 발사될 수 있다. 그러나, 이 위치에서, 잉크는 슬롯(29)을 포함하는 인서트(46)와 폐기물 홈통(31) 내로 방출된다. 캡핑 스테이션이 연속적으로 이어지는 진공 메커니즘(23)에 연결될 수 있으므로, 폐기물 잉크는 도 4d에 도시된 바와 같이 드레인(49)을 통해 트레이(42)로 배수될 수 있다.

캡핑 스테이션(40)의 다른 실시예는 스테이션(40)을 상승시키거나 하강시키도록 4개의 바 리프트 메커니즘(bar lift mechanism)을 사용한다. 이 디자인은 고정된 피치의 프린트헤드 어레이를 위해 고정된 일련의 용매 배스(50)를 사용한다.

이제 도 5a를 참조하면, 블롯팅 스테이션(30)은 블롯팅 물질(74)과 프린트헤드(34)를 접촉시킴으로써 프린트헤드(34)의 프린트 노즐 판(36)으로부터 과도한 용매 또는 프린팅 유체를 흡수한다. 블롯팅은 차단된 노즐의 복구와 노즐판(36)의 루틴 유지를 위해 사용된다. 블롯팅 스테이션(30)은 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같이 플랫폼(32)에 장착된 베이스(70)를 포함한다.

베이스(70)는 베이스판(90)(도 5b 참조)과 하우징(92)으로 구성된다. 베이스(70)의 상부로부터 지지판(72)이 연장하며 이 지지판 위로 블롯팅 물질(74)이 서보 제어되는 피드 모터(71)를 통해 공급된다. 지지판(72)에는 팝업부(pop-up section) (84)가 단일 프린트헤드(34)의 블롯팅을 허용하도록 포함될 수 있다. 지지판(72)은 이 기술 분야에 숙련된 자에게 알려진 알루미늄이나 임의의 물질로 형성될 수 있다. 나아가, 지지판(72)은, 패딩(73)과, 이 패딩(73)을 보호하고 사용하지 않는 기간 후에 지지판(75)의 표면으로부터 건조되었거나 건조되는 분사 유체와 제휴하여 블롯팅 물질(74)이 방출되게 하기 위해 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 얇은 시트(72)로 커버된다.

블롯팅 물질(74)은 브라켓(78)과 롤러(81)를 포함하는 지지 롤러 어셈블리(76)에 의해 유지되는 롤(roll)로 공급될 수 있다. 블롯팅 물질(74)은 공급 및 권취 롤러 어셈블리(94,96)에 의해 일정한 장력(tension force)으로 유지된다. 공급 롤러 어셈블리(94)는 베어링 어셈블리(98)를 통해 지지판(72)에 부착된다. 권취 롤러(96) 어셈블리는 지지 롤러 어셈블리(76) 중 하나의 브라켓(78)에 부착된 지지 브라켓(100)에 의해 지지된다.

블롯팅 물질(74)은 물질(74)이 와이핑 기능을 하는 동안 진행하는 동안에도 일정한 장력으로 유지되는 것이 바람직하다. 요구되는 장력은 특정 물질의 기능과 그 사이즈이며 제어/전력 모듈(11)을 통해 설정되고 저장될 수 있다. 원하는 장력은 권취 롤러 어셈블리(96)로 당김으로써 그리고 공급 롤러 모터/인코더(102)를 포함하는 이동 제어기 시스템에 의해 웹(web)의 원하는 장력과 동일한 충분한 크기의 에러가 감지될 때까지 공급 롤러 어셈블리(94)로 다시 유지함으로써 달성된다.

2개의 롤의 직경이 변할 때, 롤 사이즈가 블롯팅 스테이션(40)의 권취 롤러(96) 측 상에서 증가함에 따라, 일정한 장력을 유지하는데 블롯팅 스테이션(30)의 공급 롤러 어셈블리(94) 측의 서보 모터(71)에 의해 가해지는 토크의 감소가 요구된다는 것을 반영하도록 공급 롤러 어셈블리(94)에 대한 에러의 크기가 조절된다. 롤 사이즈는 블롯팅 스테이션(30)의 공급 롤러 어셈블리(94) 측 상의 서보 모터(71)에 제공되는 인코더(미도시)와, 공급 롤러 어셈블리(94)의 고정된 직경의 리니어 피드 인코더 샤프트(104) 상의 인코더(102) 사이의 관계에 의해 결정된다.

샤프트(104)는 블롯팅 물질(74)의 직선 운동이 이 샤프트(104)에 부착된 회 전 광학 인코더(102)에 의해 생성된 인코더 카운트의 수와 항상 일정한 관계를 가지도록, 그 표면에 대해 블롯팅 물질(74)이 미끄러지는 것을 방지하는 충분히 거친 면을 제공하도록 바람직하게는 알루미늄으로 형성되고 샌드블라스팅 처리된 후 산화피막이 형성된다. 공급 롤이 새 것이어서 가장 큰 직경을 가지는 경우에는, 리니어 피드 인코더 롤러 광학 인코더(102)에 대해 블롯팅 스테이션(30)의 공급 롤러 어셈블리(94) 측 상의 서보 모터(71)에 있는 인코더에 의해 매우 적은 인코더 카운트가 생성될 것이다. 공급 롤이 대부분 고갈되어 훨씬 더 작은 직경을 나타내는 경우에는, 모터(71) 내 인코더 상의 인코더 카운트의 수는 직경 비에 기초하여 비례적으로 더 커질 것이다. 그리하여, 리니어 피드 인코더 롤러 인코더(102)의 출력은 노즐판(36)에 대해 블롯팅 물질(74) 직물(cloth)의 올바른 순응과 극한 장력으로 인해 직물에 주름이 생기는 것을 제거하게 하는 일정한 웹 장력을 유지하는 시스템의 기능에 매우 중요하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

도 5c에 도시된 에지 센서(edge sensor)(106)가 직물 트랙킹 에러를 모니터링하고 각도 조절 작동체(108)에 피드백을 제공하기 위해 포함될 수 있다. 각도 조절 작동체(108)는 에지 센서(106)에 의해 나타난 트랙킹 에러에 비례하여 권취 롤러 어셈블리(96)와 리니어 피드 인코더 롤러(104)의 회전에 의하여 블롯팅 물질 웹(74) 양단의 장력이 약간 왜곡되게 한다. 이 왜곡은 검출된 에러에 대항하는 방향으로 이 물질을 트랙킹하는 반작용력을 이 웹(74)에 유발한다. 에지 센서(106)는 10mm의 이동 감지 범위를 가지고 있으며 이 범위의 중심에는 1mm의 데드 대역(dead band)이 수립된다. 블롯팅 물질(74)이 이 데드 대역의 영역에 있는 한 수정이 이루 어지지 않는다. 데드 대역 영역 밖으로 나가게 되면 각도 수정이 각도 조절 작동체(108)를 구동하도록 스티어링 모터(110)를 사용하여 이루어지며 블롯팅 물질(74)은 데드 대역으로 다시 들어가는 직물의 100ms 내 홈 위치로 복귀된다. 이 각도 수정의 양은 또한 블롯팅 물질(74)이 데드 대역의 영역을 떠날 때 트랙킹 에러의 속도에 의해 결정된다.

블롯팅 스테이션 모듈(30)의 디자인은 또한 블롯팅 물질 롤과 테이블 부근으로부터 증기의 배출을 가지는데 요구될 수 있기 때문에 진공 후드(vacuum hood)(미도시)를 구현할 수 있게 한다. 나아가, 블롯팅 스테이션은 우연한 유체의 누설로부터 다른 모듈을 보호하는 제 2 차 오염 트레이에 위치될 수 있다.

전술된 바와 같이, 팝업부(84)는 단일 프린트 헤드의 세정(cleaning)을 가능하게 한다. 이 팝업부(84)는 에어 실린더(미도시)와 유체 이동가능한 지지판(72)에 형성된 관통홀일 수 있다. 팝업부(84)는 판(72)을 커버하는 PTFE 시트와 패딩에 의해 커버된다.

팝업부(84)가 에어 실린더와 유체 이동가능할 때, 에어가 팝업부(84)를 통해 이동될 때 패딩과 PTFE 시트는 관련된 단일 헤드만이 이 영역의 블롯팅 물질과 접촉할 수 있도록 주변 표면 위 0.5 내지 1.0mm의 높이로 "팝업(pop up)"된다. 이후 프린트헤드 어레이(16)는 블롯팅 물질(74)의 팝업부와 타깃 프린트헤드의 정밀한 접촉을 허용하는 제 2의 알려진 Z 위치로 이동될 것이다. 이 Z 위치는 전술된 정확한 팝업 높이를 수용하도록 설정된다.

프린트헤드(34)는 와이핑 동안 노즐판 표면(36) 상에 과도한 마모를 유발함 이 없이 친밀한 접촉을 달성하도록 0.2mm +/-0.05mm 이하로 블롯팅 어셈블리를 관통할 수 있다. 프린트헤드 어레이 이동 제어기와 제휴하여 유지 병진이동 스테이지(22)는 이 단수 위치에 큰 헤드 어레이로부터 임의의 프린트헤드(34)를 위치시킬 수 있다. 따라서, 결함 있는 프린트헤드만이 제공되고 있는 동안에도 이에 의해 블롯팅 물질(74)과 잉크의 사용을 줄일 수 있고, 특정 파라미터 내에서 기능하는 프린트헤드에 의해 부정적인 효과가 나타나지 않는다. 이 방식으로, 단일 프린트헤드라도 다른 프린트헤드 잉크젯 어레이(16)와 독립적으로 세정될 수 있다.

전술된 실시예는 성질상 단지 예시적인 것이므로 변형들이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나는 것으로 간주되어서는 아니된다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 프린팅 장치에 이용가능하다.

Claims

프린팅 유체를 기판 위에 증착하기 위한 하나 이상의 프린트헤드를 포함하는 프린팅 장치로서,

상기 프린트헤드를 세정하기 위한 용매를 포함하는 트레이와 상기 프린트헤드에 대해 상기 트레이를 위치시키기 위한 높이 조절 디바이스를 구비하는 캡핑 스테이션을 구비하는 프린트헤드 유지 스테이션(printhead maintenance station)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 높이 조절 디바이스는 상기 트레이를 지지하는 시소 리프트 메커니즘(scissor lift mechanism)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 시소 리프트 메커니즘은 상기 트레이로의 제 1 단부와 리프트 트랙으로의 제 2 단부를 따라 부착되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 1 항에 있어서, 액적 분석 시스템(drop analysis system)을 더 포함하며, 상기 높이 조절 디바이스는 상기 액적 분석 시스템에 대해 상기 트레이를 위치시키는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 캡핑 스테이션은 상기 용매를 보유하는 적어도 하나의 용매 배스를 포함하는 인서트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 프린팅 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 인서트는 상기 용매 배스 내 상기 용매를 리프레쉬(refresh)하도록 구성되고 상기 프린트헤드로부터 방출된 프린팅 유체를 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 인서트는 상기 프린트헤드에 대해 상기 용매 배스를 위치시키기 위한 위치지정 트랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 캡핑 스테이션은 상기 용매 내에 프린트헤드를 완전히 담그기(immerse) 위해 적응되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 캡핑 스테이션은 상기 프린트헤드를 세정하는 용매 증기를 방출하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 캡핑 스테이션은 상기 프린트헤드로부터 방출된 프린팅 유체 안개(fluid mist)가 기판에 접촉하지 않도록 적응되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 프린트헤드를 추가적으로 세정하기 위한 블롯팅 스테이션(blotting station)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 프린팅 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 블롯팅 스테이션은 지지판 위에 배치된 블롯팅 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 블롯팅 물질은 롤러 상에 위치되고 상기 지지판 위에서 확장되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 롤러는 상기 지지판 위에서 상기 블롯팅 물질을 진행시키도록 적어도 하나의 서보 모터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 지지판은 팝업부(pop-up section)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 팝업부는 단일 프린트헤드를 세정하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 블롯팅 스테이션은 상기 롤러 위에 남아있는 블롯팅 물질의 양을 결정하기 위한 적어도 하나의 인코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 블롯팅 스테이션은 상기 롤러 위에 상기 블롯팅 물질의 각도 위치를 결정하기 위한 에지 센서(edge sensor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 에지 센서는 상기 블롯팅 물질이 상기 블롯팅 스테이션을 통해 진행할 때 상기 블롯팅 물질의 위치를 수정하기 위해 각도 조절 작동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 롤러는 거친 표면(roughened surface)을 구비하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 프린트헤드는 상기 블롯팅 물질과 프린트헤드를 접촉시키도록 x축, y축 및 z 축 방향으로 이동가능한 프린트헤드이며, 상기 장치는 프린트헤드 위에 상기 블롯팅 물질을 세척(wipe)하기 위해 상기 지지판 위에 진행하는 상기 블롯팅 물질에 따라 상기 x축, y축 및 z 축 방향으로 상기 프린트헤드를 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 기판을 로딩하고 언로딩하기 위한 기판 로딩 디바이스를 더 포함하며, 상기 캡핑 스테이션과 상기 블롯팅 스테이션은 상기 기판을 로딩하고 언로딩을 동시에 동작시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
프린팅 장치를 위한 유지 스테이션(maintenance station)으로서,

프린팅 장치의 프린트헤드를 세척하기 위한 적어도 하나의 용매 배스를 포함하는 캡팽 스테이션과;

상기 프린팅 장치의 프린트헤드를 와이프하기 위한 블롯팅 물질을 포함하는 블롯팅 스테이션

을 포함하는 것을 특징으로 하는 유지 스테이션.
제 23 항에 있어서, 상기 용매 배스(bath)는 세정 용매(cleaning solvent)에 상기 프린트헤드를 완전히 담그기 위해 적응되고 상기 용매로부터 용매 증기를 방출하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 유지 스테이션.
제 24 항에 있어서, 상기 프린트헤드는 상기 용매 배스가 상기 용매 증기를 방출할 때 1 내지 1000Hz 범위의 주파수로 스폿 발사(spot-fired)되는 것을 특징으로 하는 유지 스테이션.
제 23 항에 있어서, 블롯팅 스테이션은 상기 공급 롤러와 상기 권취 롤러를 포함하며, 상기 블롯팅 물질은 상기 공급 롤러로부터 상기 권취 롤러로 잡아 당겨지는 것을 특징으로 하는 유지 스테이션.
제 26 항에 있어서, 상기 공급 롤러는 상기 공급 롤러로부터 상기 권취 롤러로 잡아 당겨진 블롯팅 물질의 양을 계산하는 인코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 유지 스테이션.
제 23 항에 있어서, 상기 블롯팅 스테이션은 단일 프린트헤드를 세정하기 위해 적응된 팝업부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유지 스테이션.
제 28 항에 있어서, 상기 팝업부는 에어 실린더와 유체 이동가능하게 연결된 지지판 내 관통홀인 것을 특징으로 하는 유지 스테이션.
제 29 항에 있어서, 상기 지지판은 상기 팝업 부를 커버하는 PTFE 막으로 커버되어 있는 것을 특징으로 하는 유지 스테이션.