KR20090029696A - 잉크젯 프린팅 - Google Patents

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Abstract

잉크젯 프린팅 시스템은 기판에 잉크 방울을 전달하도록 형성되는 잉크젯 프린트 헤드, 상기 기판의 하부 표면과 접촉함으로써 상기 기판을 지지하도록 형성되는 복수의 돌기를 갖는 지지 부재, 및 상기 유체 전달 헤드와 상기 지지 부재 사이에 상대 운동을 일으키도록 형성되는 기판 이송 기구를 포함한다.

Description

잉크젯 프린팅{INK JET PRINTING}
본 출원은 잉크젯 프린팅 분야에 관한 것이다.
잉크젯 프린팅은, 전자 디지털 신호에 응답하여 투명한 필름 또는 종이와 같은 기판상에 증착되는 잉크 비말을 발생시키는 비충격식 방법이다. 다양한 상업용 또는 소비자 어플리케이션에서, 잉크 기판상에 에지-투-에지(edge-to-edge) 프린트되는 잉크젯 이미지를 제공하는 것이 일반적으로 요구된다. 또한, 캔디 및 쿠키와 같은 불규칙적 및/또는 소형 잉크 기판상에 잉크 이미지를 프린팅하기 위한 요구가 존재한다.
잉크젯 프린팅 시스템은 일반적으로 연속 스트림(continuous stream) 유형 및 드롭-온-디멘드(drop-on-demand) 유형의 두 가지이다. 연속 스트림 잉크젯 시스템에서, 잉크는 하나 이상의 오리피스 또는 노즐을 통해 압력하에서 연속 스트림으로 방출된다. 영상화 속도(imaging speed) 및 처리량을 증가시키도록 복수의 오리피스 또는 노즐이 사용될 수도 있다. 잉크는 오리피스의 외부로 분출되고 교란되어, 오리피스로부터 일정한 거리에서 비말로 해산하도록 된다. 이러한 해산점에서, 전기적으로 충전된 잉크 비말은 인가된 전기장을 통과하게 되며, 이 전기장은 디지털 데이터 신호에 따라 켜지고 꺼지며 제어된다. 충전된 잉크 비말은 제어가 능한 전기장을 통과하게 되며, 이 전기장은 각각의 비말의 궤적을 조정하여 잉크의 삭제 및 재순환을 위한 거터(gutter) 또는 이미지를 생성하기 위한 기록 매체 상의 특정한 위치로 각각의 비말을 지향시킨다. 이미지 생성은 전기 신호에 의해 제어된다.
드롭-온-디맨드 시스템에서 비말은, 예를 들면 디지털 데이터 신호에 따라 제어되는 열 소자, 음향 소자, 또는 압전 소자에 의해 생성되는 압력에 의해 오리피스로부터 기록 매체 상의 한 위치로 직접 분출된다. 잉크 비말은 기록 매체 상에 배치되어야 하지 않는 한, 영상 장치의 노즐을 통해 발생되어 분출되지 않는다.
일 양태에서, 잉크젯 프린팅 시스템은 기판에 잉크 방울을 전달하도록 형성되는 잉크젯 프린트 헤드, 상기 기판의 하부 표면과 접촉함으로써 상기 기판을 지지하도록 형성되는 복수의 돌기를 갖는 지지 부재, 및 상기 잉크젯 프린트 헤드와 상기 지지 부재 사이에 상대 운동을 일으키도록 형성되는 기판 이송 기구를 포함한다. 다른 양태에서, 유체 전달 시스템은 기판에 유체 방울을 전달하도록 형성되는 유체 전달 헤드 및 상기 기판의 하부 표면과 접촉함으로써 상기 기판을 지지하도록 형성되는 복수의 돌기를 갖는 지지 부재를 포함한다. 또 다른 양태에서, 기판 상에 잉크 이미지를 프린팅하는 방법은, 자신의 표면에 걸쳐 복수의 돌기를 갖는 지지 부재를 제공하는 단계, 상기 복수의 돌기 상에 기판을 배치하는 단계, 및 상기 기판상에 잉크젯 프린트 헤드로부터 잉크 방울을 배열하는 단계를 포함한다.
이 시스템의 실시예는 하나 또는 그보다 많은 하기의 특징을 포함할 수 있다. 유체 전달 시스템은 상기 유체 전달 헤드와 상기 지지 부재 사이에 상대 운동을 일으키도록 형성되는 기판 이송 기구를 더 포함할 수 있다. 유체 전달 시스템은 상기 기판에 유체를 전달하도록 상기 유체 전달 헤드를 제어하고 상기 유체 전달 헤드와 상기 지지 부재 사이에 상대 운동을 일으키도록 상기 기판 이송 기구를 제어하도록 형성되는 제어기를 가질 수 있다. 상기 지지 부재의 적어도 일부는 실질적으로 편평한 표면을 포함할 수 있다. 상기 돌기는 상기 돌기에 의해 지지되는 기판이 상기 지지 부재의 표면에 실질적으로 평행하도록 형성될 수 있다. 상기 돌기는 상기 기판을 지지하도록 구성된 테이퍼 단부를 포함할 수 있다. 상기 지지 부재는 하나 또는 그보다 많은 이송 벨트를 구비할 수 있다. 상기 지지 부재는 하나 또는 그보다 많은 연속 이송 벨트를 구비할 수 있다. 잉크젯 프린팅 시스템은 상기 기판에 대해 상기 유체 전달 헤드를 이동시킬 수 있는 프린트 헤드 운반 기구를 더 포함할 수 있다. 잉크젯 프린팅 시스템은 상기 기판의 배향 또는 위치를 탐지하도록 형성되는 하나 또는 그보다 많은 센서를 더 포함할 수 있다. 잉크젯 프린트 헤드는 상기 기판상에 잉크 이미지를 형성하도록 잉크 방울을 전달할 수 있다. 상기 잉크 이미지는 상기 기판의 하나 이상의 에지를 따라 풀 블리드(full bleed) 프린트될 수 있다. 상기 기판은 하나 이상의 에지가 불규칙한 형상의 에지를 포함할 수 있다. 잉크젯 프린팅 시스템은 상기 지지 부재의 표면상에 흡수 재료를 더 포함할 수 있다.
실시예는 하나 또는 그보다 많은 하기의 이점을 포함할 수 있다. 개시된 유체 전달 시스템은, 잉여 분사(overspray) 유체에 의한 상기 기판의 오염을 방지 또는 감소시키면서, 풀 블리드 프린팅될 수 있다. 개시된 유체 전달 시스템은, 프린팅 전에 기판을 사전 정렬하기 위한 큰 공차를 갖거나 사전 정렬에 대한 요구 없이, 소형의 불규칙하게 형성된 기판상에 잉크 이미지를 프린팅할 수 있다. 유체 전달 시스템은 불규칙하게 형성된 기판의 에지에 대해 및 에지 상에서 풀 블리드 프린트할 수 있다. 또한, 유체 전달 시스템은 잉여 분사 유체를 세척하기 위한 기구 및 효과적인 방법을 제공할 수 있다.
하나 또는 그보다 많은 실시예의 세부 사항은 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면에 설명된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 상세한 설명, 도면 및 하기의 특허청구범위로부터 명확해질 것이다.
도 1은 잉크젯 프린트 헤드를 갖는 잉크젯 프린팅 시스템 및 잉크 기판 이송 시스템을 도시한다.
도 1은 잉크젯 프린트 헤드(20), 잉크젯 프린트 헤드(20)에 이미지 데이터 및 다른 디지털 데이터를 제공하는 제어 유닛(30), 및 잉크젯 프린트 헤드(20)에 잉크를 공급하기 위한 잉크 저장소(40)를 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템(10)을 도시한다.
잉크 기판(50)이 잉크 기판 운반 시스템(100)에 의해 운반된다. 잉크 기판 운반 시스템(100)은 하나 이상의 컨베이어 벨트(70), 컨베이어 벨트(70)를 구동하기 위한 롤러(120, 130), 및 제어 유닛(30)의 제어하에서 롤러(120)를 구동시킬 수 있는 모터(110)를 포함한다. 복수의 돌기(80)가 컨베이어 벨트(70)의 표면으로부터 연장된다. 기판(50)이 그 위에 배치되어 돌기(80)에 의해 지지된다. 기판(50)의 하부 표면은 돌기(80)의 팁(tip)과 접촉한다. 기판(50)은 잉크젯 프린트 헤드(20)의 아래에 위치하도록 돌기(80)에 의해 지지되어 잉크젯 프린트 헤드(20)에 의해 분출되는 잉크 방울(140)을 수용한다. 본 발명에 적합한 기판은 불투명하거나 반투명하거나 투명한 재료를 포함하는 이미지를 표시하기 위한 종이 또는 인공 이미지 기판을 포함한다. 또한, 기판은 쿠키, 캔디, 케이크와 같은 식품을 포함할 수 있다. 또한, 기판은 플라스틱, 세라믹, 돌, 금속성 기판, 목재, 및 직물을 포함할 수 있다.
돌기(80)는 컨베이어 벨트(70)에 결합되는 복수의 돌출한 물체에 의해 제공될 수 있다. 돌출한 물체는 컨베이어 벨트와 일체로 형성될 수 있거나 컨베이어 벨트에 고정될 수 있다. 돌기(80)는 컨베이어 벨트(70) 상에 몰딩되는 고무 재료로 제조될 수 있다. 또한, 돌기(80)는 컨베이어 벨트(70) 상에 나사결합되거나 끼워지는 고체 재료일 수 있다.
돌기(80)는 기판(50)의 하부 표면에 대한 접촉 영역을 제한하도록 통상적으로 드문드문 분포된다. 돌기의 크기 및 조밀도는 기판(50)의 크기에 따라 정해질 수 있다. 예를 들면, 8"x10" 크기의 기판에 대해, 돌기(80)는 2차원 배열에서 1인치 간격으로 분포될 수 있다. 돌기(80)의 폭은 1/8 인치 또는 1/16 인치보다 더 좁을 수 있다. 돌기(80)는 컨베이어 벨트(70)의 표면에 인접한 하면 및 컨베이어 벨트(70)로부터 바깥쪽으로 향하는 외측 단부를 포함할 수 있다. 외측 단부는 돌 기의 하면보다 더 좁고 테이퍼질 수 있다. 돌기(80)의 테이퍼진 외측 단부는 돌기(80)와 기판(50) 사이의 접촉 영역을 추가로 제한한다.
한가지 장치에서, 컨베이어 벨트는 복수의 돌기를 갖는다. 돌기의 팁은 기판이 놓이는 평면을 형성한다. 기판은 컨베이어 벨트가 프린트 헤드의 아래에서 이동할 때 컨베이어 벨트의 돌기를 따라 이동한다. 기판이 놓이는 돌기의 평면은 컨베이어 벨트에 대해 평행할 수 있다. 대안적으로 컨베이어 벨트(70)는 원통형으로 형성된 회전식 드럼(drum) 상에 장착될 수 있다. 컨베이어 벨트(70)는 도 1에 도시된 바와 같이 연속적이거나 공급 롤과 수용 롤 사이에서 인장될 수 있다.
다른 실시예에서 기판(50)을 이송하기 위한 돌기(80)는 비이동식 지지 부재 상에 고정될 수 있다. 잉크젯 프린트 헤드는 프린트 헤드 운반 시스템에 의해 운반된다. 잉크젯 프린트 헤드는 잉크 기판(50) 상이 잉크 이미지를 프린팅하는 동안 기판(50)을 스캔한다.
하나 또는 그보다 많은 센서(150)가 잉크 기판(50)의 배향 및 위치를 탐지할 수 있다. 센서(150)는 미리결정된 위치에 배치된 복수의 포토 다이오드(photo diodes), 또는 기판(50)의 적어도 일부의 이미지를 탐지할 수 있는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 각각의 포토 다이오드는 일정한 거리에 걸쳐서 광 빔(light beam)에 의해 조명된다. 기판(50)의 도달은 이러한 광 빔을 차단하여서 전기 신호를 발생시킨다. 광 빔 차단의 타이밍과 위치 사이의 상호 관계는 기판의 위치와 배향을 계산하는데 사용될 수 있다. 유사하게, 이미지 센서에 의해 포착된 이미지는 패턴 인지 소프트웨어(pattern-recognition software)에 의해 처리되어 기 판(50)의 배향과 위치를 결정할 수 있다. 잉크 기판(50)의 위치의 탐지는 잉크 기판(50)의 에지에 의해 촉발될 수 있다. 잉크 기판의 위치의 탐지는 잉크 기판(50)의 에지 둘레 및 선단(leading edge)으로부터 잉크 기판(50) 상에 잉크 패턴을 프린팅하는 것을 도울 수 있다. 기판(50)의 에지 외면의 잉크 잉여 분사는 기판(50)의 하면에 인접하여 쌓이지 않고 컨베이어 벨브에 의해 포착될 수 있다. 잉크 기판상의 잉크 오염은 돌기(80)가 없는 기판 운반 기구에서, 특히 풀 블리드 잉크젯 프린팅에 대해 공지된 문제이다.
잉크 기판(50)의 하부 표면과 돌기(80) 사이의 제한된 접촉 영역은 잉크 기판(50)의 하부 표면에서의 잉크 오염의 가능성을 상당히 감소시킨다. 또한, 잉크 기판(50)은 바람직하게 돌기(80)의 팁이 하나도 기판(50)의 에지와 접촉하지 않도록 위치된다.
잉크젯 프린팅 시스템은 연어통조림(goldfish), 쿠키, 및 캔디와 같이 소형의 및/또는 불규칙한 형상인 잉크 기판을 프린팅하는데 특히 유용하다. 용어 불규칙한 형상은 직선이 아닌 하나 이상의 에지를 갖는 기판을 지칭한다. 소형 및/또는 불규칙한 형상의 잉크 기판의 배향 및 위치는 하나 또는 그보다 많은 센서(150)에 의해 탐지될 수 있다. 프린팅되는 잉크 패턴은 기판(50)의 하나 이상의 에지를 따라 풀 블리드될 수 있다. 잉여 분사는, 컨베이어 벨트(70) 및 잉크 기판(50)의 하면을 분리시키는 공간으로 인해, 기판의 하면을 오염시키지 않고 컨베이어 벨트(70)에 의해 포착될 수 있다. 또한, 잉크 패턴은 기판(50)의 특정한 배향에 따라 자동으로 조정될 수 있다. 따라서, 잉크젯 프린팅 시스템은 컨베이어 벨트(70) 상에 기판(50)을 정렬할 필요없이 불규칙한 형상의 잉크 기판상에 잉크젯 프린팅할 수 있다.
컨베이어 벨트(70) 및 복수의 돌기(80)는 하나 또는 그보다 많은 잉크 기판(50)의 묶음(batches)을 프린팅한 후에, 바람직하게 와이핑(wiping), 블로팅(blotting), 워싱(washing) 등에 의해 정기적으로 세척된다. 잉크 기판 운반 시스템(100)은 컨베이어 벨트(70) 상에 돌기(80)의 하면에 인접하여 흡수 재료(90)를 더 포함할 수 있다. 잉크 흡수 재료는 거품(foam), 겔(gel), 및 종이 기반 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게 흡수 재료(90)는 잉크 기반 운반 시스템(100)을 청결하게 유지하도록 사용 후 버릴 수 있거나 대체할 수 있다. 흡수 재료(90)는 인공 또는 천연 재료를 포함할 수 있다. 또한, 흡수 재료(90)는, 예를 들면 수성, 솔벤트(solvent) 유형의 잉크와 같이, 각각의 잉크 기판의 묶음에 사용되는 특정한 유형의 잉크를 흡수하는데 가장 효과적일 수 있도록 맞춰질 수 있다.
설명된 잉크젯 프린팅 시스템에 적합한 잉크 유형은 수성 잉크, 솔벤트 잉크 및 고온 용융 잉크(hot melt inks)를 포함한다. 잉크 내의 착색제는 염료(dye) 또는 안료(pigment)를 포함할 수 있다. 또한, 개시된 잉크젯 프린팅 시스템은, 폴리머 용액, 겔 용액, 입자 및 임의의 착색제, 향미(flavors), 영양소(nutrients)를 포함할 수 있거나 포함할 수 없는 저분자량 분자를 함유하는 용액, 생물학적 유체, 또는 전자적 유체와 같은, 다른 유체를 전달하는데에도 적합하다.

Claims (21)

  1. 유체 전달 시스템으로서:
    기판에 유체 방울을 전달하도록 형성되는 유체 전달 헤드; 및
    상기 기판의 하부 표면과 접촉함으로써 상기 기판을 지지하도록 형성되는 복수의 돌기를 갖는 지지 부재;를 포함하는
    유체 전달 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 전달 헤드와 상기 지지 부재 사이에 상대 운동을 일으키도록 형성되는 기판 이송 기구를 더 포함하는
    유체 전달 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 유체 방울을 전달하도록 상기 유체 전달 헤드를 제어하고 상기 유체 전달 헤드와 상기 지지 부재 사이에 상대 운동을 일으키도록 상기 기판 이송 기구를 제어하도록 형성되는 제어기를 더 포함하는
    유체 전달 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재의 적어도 일부가 실질적으로 편평한 표면을 포함하는
    유체 전달 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 돌기에 의해 지지되는 기판이 상기 지지 부재의 표면에 실질적으로 평행하도록 형성되는
    유체 전달 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기가 상기 기판을 지지하도록 구성된 테이퍼 단부를 포함하는
    유체 전달 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재가 하나 또는 그보다 많은 이송 벨트를 구비하는
    유체 전달 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 대해 상기 유체 전달 헤드를 이동시킬 수 있는 프린트 헤드 운반 기구를 더 포함하는
    유체 전달 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 배향 또는 위치를 탐지하도록 형성되는 하나 또는 그보다 많은 센서를 더 포함하는
    유체 전달 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 전달 헤드가 상기 기판상에 잉크 이미지를 형성하도록 잉크 방울을 전달하는
    유체 전달 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유체 전달 헤드가 상기 기판의 하나 이상의 에지를 따라 풀 블리드(full bleed) 프린트하도록 형성되는
    유체 전달 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재의 표면상에 흡수 재료를 더 포함하는
    유체 전달 시스템.
  13. 잉크젯 프린팅 시스템으로서:
    기판에 잉크 방울을 전달하도록 형성되는 잉크젯 프린트 헤드; 및
    상기 기판의 하부 표면과 접촉함으로써 상기 기판을 지지하도록 형성되는 복수의 돌기를 갖는 지지 부재;를 포함하는
    잉크젯 프린팅 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 잉크젯 프린트 헤드와 상기 지지 부재 사이에 상대 운동을 일으키도록 형성되는 기판 이송 기구를 더 포함하는
    잉크젯 프린팅 시스템.
  15. 기판상에 잉크 이미지를 프린팅하는 방법으로서:
    자신의 표면에 걸쳐 복수의 돌기를 갖는 지지 부재를 제공하는 단계;
    상기 복수의 돌기 상에 기판을 배치하는 단계; 및
    상기 기판상에 잉크젯 프린트 헤드로부터 잉크 방울을 배열하는 단계;를 포함하는
    잉크 이미지 프린팅 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 잉크젯 프린트 헤드 사이에 상대 운동을 일으키는 단계를 더 포함하는
    잉크 이미지 프린팅 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 지지 부재가 하나 또는 그보다 많은 이송 벨트를 포함하는
    잉크 이미지 프린팅 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판의 하나 이상의 에지를 따라 풀 블리드 프린트되는 잉크 이미지를 형성하는 단계를 더 포함하는
    잉크 이미지 프린팅 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판의 하나 이상의 에지가 불규칙한 형상인
    잉크 이미지 프린팅 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판이 식품을 포함하는
    잉크 이미지 프린팅 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 잉크젯 프린트 헤드에 의해 분출되지만 기판에 의해 수용되지 않는 잉여 분사 잉크 방울(overspray ink drops)을 흡수하도록 상기 지지 부재의 표면상에 잉크 흡수 재료를 제공하는 단계를 더 포함하는
    잉크 이미지 프린팅 방법.
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