KR20150112883A - 프린팅 유닛 및 프린팅 장치 - Google Patents

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뉴 시스템 에스.알.엘.
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Abstract

본 발명에 의하면, 프린팅 유닛이 제공된다. 상기 프린팅 유닛은, 제 1 프린트 헤드, 제 2 프린트 헤드, 상기 제 1 프린트 헤드 및 제 2 프린트 헤드사이에 위치한 자외선 피닝 광원 및 상기 제 1 프린트 헤드 및 제 2 프린트 헤드 중 한 개 또는 다른 한 개의 외측부에 자외선 경화 광원을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판의 표면들에 프린팅하기 위해 액상 잉크를 이용하는 형태의 프린팅 장치가 또한 제공된다. 본 발명에 의하면 한 번의 통과에 의해 고해상도 이미지들을 프린트할 수 있다.

Description

프린팅 유닛 및 프린팅 장치{PRINTING UNIT AND PRINTING APPARATUS}
본 발명의 실시예들은 향상된 인쇄 품질 즉, 높은 이미지 해상도(image resolution)을 제공하도록 구성된 프린팅 유닛(printing unit)에 관한 것이다.
본 출원은 또한, 본 공개내용을 따르는 프린팅 유닛을 포함한 잉크젯 프린팅 장치에 관한 것이다.
인쇄 회로 기판(PCB)은 전도성 트랙(conductive track), 패드 및 비전도성 기질(non- conductive substrate)상에 적층화(laminated)된 동(copper) 시트로부터 에칭된 다른 특징부(features)들을 이용하여 전자 부품들을 전기적으로 연결하고 기계적으로 지지하는 장치이다. 인쇄 회로 기판은 한쪽 측부, 즉 안쪽 구리층, 양쪽 측부 즉, 두 개의 구리 층들 또는 다중 층일 수 있다. 서로 다른 층들위에서 전도체들은 전형적으로 바이어(via)라고 언급되는 도금된 관통 구멍(plated- through holes)과 연결된다. 진보된 인쇄 회로 기판은 상기 기질속에 고정되는- 커패시터, 저항 또는 능동 장치와 같은 부품들을 포함할 수 있다. 상기 인쇄 회로 기판들은 가장 단순한 모든 전자 제품들에서 이용된다. 보통 인쇄 회로 기판은 회로를 배치(layout)하기 위한 설계노력을 요구하며 일단 배치되면 제조와 조립은 자동으로 이루어질 수 있다. 종종, 상기 인쇄 회로 기판의 조립, 검사 및 정비를 용이하게 하는 표시(indication)를 포함한 레전드(legend)들이 인쇄 회로 기판의 한쪽 또는 양쪽 측부에 인쇄된다.
상기 레전드를 인쇄하기 위한 공지된 방법은 잉크젯 프린팅이다. 도 1은 프린팅 유닛의 개략도이다. 공지된 것처럼, 프린팅 유닛(A)은 인쇄 회로 기판들 또는 PCBs와 같은 서로 다른 형태의 재료상에 레전드(예를 들어, 문자, 숫자 및/또는 기하학적 형상들)를 인쇄할 수 있도록 구성된 잉크젯 프린팅 시스템상에서 이용될 수 있다.
상기 프린팅 유닛(A)은 복수 개의 노즐(D)들을 가지고 프린팅 표면(C)상에 분포된 프린트 헤드(B)를 포함한다.
상기 복수 개의 노즐(D)들은 잉크를 방울(drops) 형태로 방출하여 인쇄 회로 기판이 배열된 프린팅 평면(P)에 상기 레전드를 인쇄한다.
전형적으로, 상기 프린팅 유닛(A)은 상기 프린팅 평면(P)으로부터 미리 정해진 거리에 배열되고 미리 정해진 프로그램에 따라 서로 직교하는 두 개의 방향들을 따라 상기 프린팅 평면 위에서 평행하게 이동할 수 있다.
특히, 자외선(UV) 경화 잉크(curable ink) 즉, UV- 감지 잉크를 이용하는 것이 알려져 있다. 자외선 경화 잉크로 프린팅하기 위해 상기 잉크를 액상으로부터 고상으로 변환시키기 위해 자외선 광원을 이용해야 한다. 그러므로, 전형적으로 상기 프린팅 유닛(A)은 특정 경우에 자외선 파장으로 광선(R)을 방출하는 광원(E)을 가진다. 상기 광원(E)은 상기 프린트 헤드(B)와 일체로 연결되어, 상기 프린팅 유닛(A)이 상기 프린팅 평면(P)으로부터 상기 미리 정해진 거리에 배열될 때 상기 프린팅 표면(C)과 광원(E)은 상기 프린팅 평면(P)을 향한다.
이렇게 하여, 액상의 잉크 방울이 복수 개의 노즐(D)들에 의해 상기 프린팅 평면(P)에 배출되면, 상기 광원(E)에 의해 방출된 광선(R)은 잉크를 경화시키고, 즉 잉크의 중합(polymerization)을 보장한다.
상기 잉크가 액상으로부터 고상으로 변환하는 정확한 순간이 최종 프린팅 결과물에 상당한 영향을 준다.
대부분의 전자제품 적용예들에서 주어진 잉크 방울 체적에서 스폿(spot)의 크기는 가능한 가장 작은 것이 바람직하다. 도 1c를 참고할 때, 잉크 방울이 표면에 도달한 후에, 잉크 방울은 구로부터 원판 형상으로 확대되기 시작하고 증가된 직경(d1,d2,d3)을 가진다. 이러한 확대는 잉크 방울을 자외선에 노출시켜서 잉크 점성을 증가시킴으로써 정지될 수 있다. 상기 팽창을 정지시키기 위해, 일반적으로 잉크를 완전히 경화시키는 것은 요구되지 않고 잉크의 점도를 잉크의 팽창을 정지시키는 정도까지 증가, 소위 자외선 피닝(pinning)시키는 것으로 충분하다.
그러므로, 자외선 피닝은 자외선 경화 잉크에 소량의 자외선 에너지 분량을 공급하는 과정으로 언급된다. 일반적으로, 광선의 파장은 정확하게 잉크의 광화학적 특성과 일치하는 것이 바람직하다.
그 결과, 잉크 방울들은 상대적으로 높은 점성상태로 이동하지만, 완전한 경화(full cure) 상태에 못 미쳐서 정지한다. 이것은 잉크의 "젤링(gelling)"이라고 언급된다. 방울 크기를 작게 유지하기 위해, 자외선 광원은 상기 프린트 헤드와 가능한 근접하게 배열되어, 프린트 헤드의 정해진 운동속도에서 젯팅(jetting)과 피닝사이의 시간 간격은 가장 짧아야 한다.
이미지를 프린팅할 때 이미지를 형성하는 다양한 방울들이 어느 정도의 오버랩(overlapping)되어 전체 표면은 하나의 방울과 다음 방울사이의 경계에서 불필요한 간격 없이 완전히 덮이는 것이 바람직하다. 잉크 방울의 오버랩 과정은 미세한 표면 장력 평형 때문에 극도로 중요할 수 있다: 액상 형태의 잉크 방울이 상기 표면에 배열되고 새로운 잉크 방울이 제 1 방울에 도달하여 접촉하면, 다음에 두 개의 방울들은 하나의 큰 방울로 합쳐지게 된다; 두 개의 방울들사이에 형성되는 이러한 상호작용은 프린팅 품질에 부정적인 영향을 주게 되는데, 제 1 방울이 변형되고 정확한 위치로부터 벗어나 이동하며 제 2 방울도 동일하게 거동할 것이기 때문이다.
잉크 오버랩핑이 가지는 이러한 부정적인 거동은 최대 프린팅 품질을 유지하는 동시에 프린팅 시스템이 단일 프린팅 패스(printing pass)로 인쇄하는 최대 해상도(resolution)를 상당히 제한할 수 있다. 전형적으로, 해상도는 DPI(dots per inch) 즉, 1인치(2.54cm) 범위내의 선에 배열될 수 있는 개별 도트(dot)들의 갯수이다. 1인치에 대한 DPI로 표현되는 해상도 값의 비율은, 상기 방울들이 분포되는 그리드(grid)의 단계를 정의한다.
하나의 프린트 헤드를 포함한 프린팅 유닛은 정해진 체적의 방울들을 발생시킬 수 있고, 상기 체적은 잘 정의된 스폿 크기로 변환되며, 프린팅 헤드는 미리 정해진 프린팅 해상도를 가진다. 그러므로, 방울들은 미리 공지된 단계의 그리드내에 분포된다. 스폿 크기 및 그리드 단계 값들에 의존하여, 상기 프린팅 작업은 인접한 두 개의 방울들사이에 간격을 남겨놓을 수 있다.
프린팅 해상도를 증가시키려는 노력으로, 예를 들어, 하나의 프린트 헤드가 다른 한 개의 프린트 헤드에 대해 절반의 그리드 단계만큼 전이(shifted)되는 위치에 두 개의 프린트 헤드들이 설치되어, 그리드 단계는 50% 감소되고 방울들은 약 50% 오버랩될 수 있다. 그러나, 이러한 구성은, 상기 설명과 같이 액상인 방울들사이의 부정적 상호작용 때문에, 한 번의 패스 프린팅에서 프린팅 품질의 현저한 감소를 초래할 수 있다.
그러므로, 종래 기술이 가지는 적어도 한 개의 문제점들을 극복하기 위해 프린팅 유닛과 프린팅 장치를 개선해야 한다.
특히, 한번 통과시 높은 해상도의 이미지들, 즉 저해상도 이미지를 프린팅하는 두 번의 통과에 의해 구해질 수 있는 이미지 해상도와 동등한 해상도를 가진 이미지들을 프린팅 할 수 있는 프린팅 유닛과 프린팅 장치를 제공해야 한다.
또한, 도 1a 및 도 1b에 도시된 다이아그램에서 확인할 수 있듯이, 종래 기술의 프린팅 유닛(A)들이 이용될 때, 상기 광선(R)은 프린팅 평면(P)에 의해 불리하게 반사되고 프린팅 헤드의 일부분은 상기 프린팅 표면(C)과 직접 충돌한다.
상기 설명과 같이, 프린팅 표면(C)에 상기 자외선 광선의 입사에 의해 잉크는 경화되고 결과적으로 상기 노즐(D)들의 오리피스를 막게 된다.
이것은 상기 프린트 헤드(B)를 부적절한 시기에 교체해야 하므로 불리하다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 공지 기술은 두 개의 서로 다른 주요 해결방법들을 제안한다.
공지된 제 1 해결방법에 의하면, 상기 프린트 헤드(B)는 프린팅 표면(C)위에 특수 천을 문질러서 기계적으로 그리고 수동으로 청소된다.
이 과정에 의해 상기 프린팅 표면(C)으로부터 누적된 잉크들이 효과적으로 제거될 수 있다.
그러나, 상기 자외선 반응 잉크는 강한 마모성분을 가지기 때문에 이러한 특성과 상기 문지르는 작업의 조합은 상기 프린팅 표면(C)으로부터 표면에 도포되어 표면의 표면장력을 제거하는 소위 "반 습윤(anti- wetting)" 특수 재료를 제거하게 되어 불리하다.
상기 설명과 같이, 표면장력이 감소되면 프린팅 품질이 향상될 수 있다.
그러므로, 상기 기술이 상기 프린팅 표면(C)에 고형화된 잉크가 존재하여 야기되는 문제점을 해결하더라도, 상기 프린팅 표면(C)에서 표면장력의 증가는 프린팅 품질을 급속하고 상당하게 악화시켜서 결국 상기 프린트 헤드(B)를 부적절한 시간에 교체해야 한다.
공지된 제 2 해결방법에 의하면, 프린팅 시스템은 도면들에 도시되지 않고 일반적으로 상기 프린팅 평면(P) 측면에 배열되며 프린팅 작업과 연속적인 프린팅 작업사이의 규칙적인 시간 간격동안 상기 프린트 헤드(B)의 프린팅 표면(C)으로부터 과도한 잉크를 제거하도록 구성된 크리닝 스테이션(cleaning station)을 가진다.
일반적으로, 상기 잉크 제거 작업은, 상기 프린팅 표면(C)에 공기 흡인을 발생시키도록 구성된 흡인 요소에 의해 수행된다.
그러나, 상기 흡인 청소 기술이 상기 프린팅 표면(C)에 존재하는 잉크엥 ml해 야기되는 문제를 해결하는 것처럼 보이더라도 어쨌든 종래 기술을 따르는 상기 프린팅 유닛(A)의 프린팅 품질은 빠르고 급진적으로 회복할 수 없게 악화된다.
그러므로, 상기 종래 기술의 제 2 해결방법이 채택되는 종래 기술의 프린팅 시스템을 위해서 상기 프린트 헤드(B)를 부적절한 시기에 교체해야 하므로 불리하다.
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하는 것이다.
실시예에 의하면, 기질위에 잉크젯 프린팅을 위해 구성된 프린팅 유닛이 제공된다. 상기 프린팅 유닛은, 제 1 프린트 헤드, 제 2 프린트 헤드, 상기 제 1 프린트 헤드 및 제 2 프린트 헤드사이에 위치한 자외선 피닝 광원 및 상기 제 1 프린트 헤드 및 제 2 프린트 헤드 중 한 개 또는 다른 한 개의 외측부에 자외선 경화 광원을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 의하면, 상기 자외선 경화 광원은 상기 제 2 프린트 헤드의 외측부에 배열된다.
또 다른 실시예에 의하면, 각각의 제 1 프린트 헤드와 제 2 프린트 헤드는 잉크젯을 위해 구성된 한 개이상의 노즐 열들을 가진다.
또 다른 실시예에 의하면, 프린팅 장치가 제공된다. 상기 프린팅 장치는 기질위에 잉크젯 프린팅하도록 구성된 프린팅 유닛을 포함한다.
인쇄 회로 기판의 표면들에 프린팅하기 위해 액상 잉크를 이용하는 형태의 프린팅 장치가 또한 제공된다. 상기 프린팅 유닛은, 제 1 프린트 헤드, 제 2 프린트 헤드, 상기 제 1 프린트 헤드 및 제 2 프린트 헤드사이에 위치한 자외선 피닝 광원 및 상기 제 1 프린트 헤드 및 제 2 프린트 헤드 중 한 개 또는 다른 한 개의 외측부에 자외선 경화 광원을 포함할 수 있다. 상기 프린팅 장치는 프린팅 과정 동안 상기 기질을 지지하도록 구성된 프린팅 기질 지지부를 추가로 포함한다.
또 다른 실시예에 의하면, 상기 프린팅 장치는 상기 프린팅 유닛과 상기 기질을 서로에 대해 이동시키도록 구성된 한 개이상의 작동 부재를 포함한다.
또 다른 실시예에 의하면, 기질 위에 잉크젯 프린팅하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 기질 위에 제 1 프린팅 작업을 수행하고 다음에 자외선 피닝을 수행하고 다음에 제 2 프린팅 작업을 수행하며 다음에 자외선 경화를 수행한다.
또 다른 실시예에 의하면, 기질 위에 잉크젯 프린팅하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는, 프린팅 유닛, 상기 기질을 지지하도록 구성된 프린팅 기질 지지부, 시스템 제어기 및, 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 메모리 내부에 저장될 수 있고 상기 시스템 제어기에 의해 수행될 때 기질상에 제 1 프린팅 작업을 수행하고 다음에 자외선 피닝을 수행하며 다음에 제 2 프린팅 작업을 수행하고 다음에 자외선 경화(curing)작업을 수행하는 단계를 포함하며 기질 상에 잉크젯 프린팅을 위한 방법에 관한 실시예의 수행을 결정하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함한다.
또 다른 실시예는, 발명자들이 서로 다른 작업 조건에서 여러 가지 시험을 수행한 후에, 상기 크리닝 스테이션의 이용에 의해 프린팅 표면(C)에 누적된 잉크가 프린팅 표면에서 완전히 제거되는 것으로 보일지라도, 상기 잉크에 포함되고 상당한 정도의 중합상태를 가지는 입자들의 -현미경으로 보이지 않는- 층이 아직도 존재한다는 것을 발견했다는 사실로부터 제시된다.
실시예들에 의하면 입자들이 충분한 중합 에너지를 가진 자외선 광선들과 충돌하면 상기 입자들은 프린팅 표면(C)위에서 중합되는 경향을 가지며 상기 프린팅 표면(C)에 존재하는 상기 재료의 반 습윤(anti- wetting) 작용을 완전히 비효과적으로 만들 때까지 연속적인 프린팅 사이클에 의해 입자들의 누적은 점진적으로 증가한다는 것이 발명자들에 의해 발견되었다.
따라서, 상기 반 습윤 효과가 감소됨에 따라 이 경우 상기 프린팅 표면(C)의 표면 장력은 증가하고 그 결과 프린팅 품질은 급속히 감소한다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 당업자가 채택한 가장 간단하고도 분명한 해결방법은, 상기 광원(E)을 상기 프린트 헤드(B)로부터 멀어져 이동시키고 따라서 프린팅 평면(P)에 의해 반사된 자외선 광선이 상기 프린팅 표면(C)에 도달할 때 충분한 중합 에너지를 가질 수 있는 가능성을 감소시키는 것이다.
그러나 불리하게도, 상기 광원(E)을 상기 프린트 헤드(B)로부터 멀리 이동시키는 것은 프린팅 품질의 악화를 초래하여 다수의 적용예들, 특히 인쇄 회로 기판에 프린팅할 때에 허용될 수 없다. 그러므로, 프린팅 표면에서 상당히 중합화될 수 있는 입자들의 누적뿐만 아니라 중합화를 회피할 수 있고 결과적으로 동일한 작업 조건에서 종래 기술의 해결방법과 비교하여 더 긴 시간동안 높은 프린팅 품질을 유지할 수 있는 프린팅 유닛을 제공해야 한다.
동시에, 높은 프린팅 정밀도를 유지할 수 있는 프린팅 유닛을 제공해야 한다.
특히, 또 다른 실시예에 의하면, 상기 프린팅 유닛은 프린트 헤드의 프린팅 표면에 놓이고 덮는 덮개 요소를 포함하고, 상기 덮개 요소의 크기와 형상은, 복수 개의 노즐들을 통해 잉크가 상기 프린팅 평면을 향해 분사될 수 있도록 정해진다. 동시에, 상기 덮개 요소의 크기는 상기 광원에 의해 방출되고 상기 프린팅 평면에 의해 반사되는 광선들이 상기 프린팅 평면과 직접 충돌하는 것을 방지하도록 정해진다.
유리하게도, 덮개 요소는 상기 프린팅 평면과 돌발적인 기계적인 접촉으로부터 상기 프린팅 평면을 보호할 수 있다. 상기 목적들은, 여기서 설명되는 실시예들을 따르는 프린팅 유닛을 포함한 프린팅 장치 및, 덮개 요소가 여기서 설명되는 실시예들에 따라 프린팅 유닛의 프린팅 표면에 놓이고 덮도록 구성된 상기 덮개 요소의 이용에 의해 달성된다.
여기서 설명되는 실시예들을 따르는 프린팅 유닛의 또 다른 특징들이 본 공개내용에 설명된다.
특히, 상기 덮개 요소가 연결 부재들을 통해 상기 프린팅 표면에 놓이도록 덮개 요소가 분리가능하게 배열된다는 특징에 의하면, 상기 덮개 요소를 용이하게 교체할 수 있고 또한 모든 청소 작업은 상기 프린팅 표면위에서 편안하게 수행될 수 있어서 유리하다.
또한, 프레임에 의해 형성되는 연결 부재들 및 상기 덮개 요소의 특수한 형상에 관한 특징에 의하면, 상기 덮개 요소와 프린팅 표면사이에서 최적의 연결이 구해질 수 있다. 동시에, 상기 구성에 의하면, 상기 덮개 요소를 가지지 않은 프린팅 유닛들과 비교하여 상기 프린팅 표면과 프린팅 평면사이에 형성되는 거리를 변하지 않게 유지할 수 있어서 유리하다.
사실상, 상기 거리가 짧을수록 프린팅 정밀도는 높아진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 프린팅 유닛이 제공된다. 상기 프린팅 유닛은 프린팅 표면위에 배열되고 액체 잉크를 방출하도록 구성된 복수 개의 노즐들을 가진 프린트 헤드 및, 상기 프린트 헤드와 일체로 연결된 적어도 한 개의 광원을 포함하고, 상기 프린팅 유닛은 프린팅 작업이 수행되는 프린팅 평면으로부터 미리 정해진 거리에 상기 프린팅 유닛이 배열될 수 있도록 구성되며, 상기 프린팅 표면과 적어도 한 개의 광원은 상기 프린팅 평면을 향한다. 상기 프린팅 유닛은 또한, 상기 프린팅 표면에 놓이고 덮는 내부 표면을 가지며 배열되고 상기 액체 잉크가 상기 복수 개의 노즐들을 통해 상기 프린팅 평면을 향해 방출되도록 형성된 한 개이상의 구멍들을 가진 덮개 요소를 포함한다. 상기 덮개 요소와 상기 구멍들의 크기는, 상기 적어도 한 개의 광원에 의해 방출되고 상기 프린팅 평면에 의해 반사되는 광선이 상기 구멍을 통과하는 것을 방지하고 상기 프린팅 표면과 직접 충돌하는 것을 방지하도록 정해진다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 덮개 요소는 두께를 가진 판 형상의 요소를 포함하고 상기 판형상의 요소내에 제공된 상기 한 개이상의 구멍들은 폭을 가지며, 상기 프린팅 유닛이 상기 프린팅 평면으로부터 미리 정해진 거리에 배열될 때, 상기 덮개 요소의 외부 표면과 상기 프린팅 평면 사이에 거리가 형성되고, 또한 상기 프린팅 평면상에서 상기 프린트 헤드와 가장 근접한 상기 광선들의 입사위치 및 상기 적어도 한 개의 광원과 가장 근접한 한 개이상의 구멍들의 단부사이에 거리가 형성되며, 상기 두께와 상기 폭의 크기는 이들의 비율이 상기 비율보다 크도록 정해진다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 프린팅 유닛은 적어도 두 개의 광원들을 포함하고 각각의 광원을 위해 상기 거리가 형성되며, 상기 두께와 폭은 상기 비율이 적어도 두 개의 상기 광원들의 비율들 중 가장 큰 비율보다 크도록 정해진다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 프린팅 유닛은 단일 광원을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 프린팅 표면은 사실상 종 방향을 따라 연장되고, 상기 복수 개의 노즐들은 상기 종 방향과 평행하고 서로 평행한 한 개이상의 열들을 따라 상기 프린팅 표면상에 분포되며, 상기 덮개 요소는 상기 프린팅 표면에 형성된 상기 복수 개의 노즐 열들의 갯수와 동일한 갯수를 가지고 사실상 종 방향으로 형성된 구멍들을 가져서 상기 잉크는 상기 복수 개의 노즐들을 통해 상기 프린팅 평면을 향해 방출될 수 있고 상기 광선이 상기 프린팅 평면과 직접 충돌하는 것을 방지하게 된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 덮개 요소는 상기 프린트 헤드와 가역적으로(reversibly) 연결되기 적합한 연결 부재들을 통해 상기 프린팅 표면상에 놓이고 덮도록 덮개 요소가 분리가능하게 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 연결 부재는 프레임을 포함하고 상기 프레임은 프레임 내부에서 윈도우를 형성하며 상기 윈도우내에서 상기 덮개 요소가 분리가능하게 조립되고, 상기 프레임은 상기 프린트 헤드내에 형성된 하우징내에 분리가능하게 조립될 수 있도록 상기 프레임이 구성되어 내부 표면을 가진 상기 덮개 요소는 상기 프린팅 표면상에 놓이고 덮는다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 프레임과 상기 프린트 헤드사이에서 분리가능한 연결은 자석 부재들에 의해 구해질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 자석 부재가 상기 프린트 헤드내에 형성된 상기 하우징내에 배열되고, 상기 프레임은 강자성 재료로 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 외부 표면의 측부에서 상기 윈도우에 형성된 두 개의 짧은 측부들에서 상기 프레임은 상기 덮개 요소의 두 개의 짧은 측부들 중 한 개를 수용하도록 형성된 요홈을 가질 수 있고, 상기 프레임은 또한 상기 외부 표면에서 상기 윈도우에 형성된 두 개의 긴 측부들에 두 개의 돌출부들을 포함하며, 상기 돌출부들은 상기 윈도우의 내부를 향하고 상기 외부 표면에 대해 마주보게 배열된 측부에 위치하고 상기 외부표면에 의해 형성된 평면을 지나 상기 덮개 요소가 연장되는 것을 제한하도록 구성된 기준표면들을 형성한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 덮개 요소는 긴 측부들을 따라 상기 프레임의 상기 돌출부들과 연결되기 적합한 두 개의 요홈들을 가질 수 있다. 상기 요홈들과 상기 돌출부의 크기는, 상기 덮개 요소가 상기 프레임내에 조립될 때, 해당 돌출부를 가진 각 요홈에 의해 형성된 총 두께가 상기 덮개 요소의 두께와 사실상 동일하도록 정해진다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 인쇄 회로 기판의 표면들에 프린팅하기 위한 액체 잉크를 이용하는 형태의 프린팅 시스템이 제공된다. 상기 프린팅 장치는 본 발명의 모든 실시예들을 따르는 프린팅 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 상기 설명에서 간단하게 요약된 본 발명의 더욱 구체적인 설명이 실시예들을 참고하여 제공된다. 첨부된 도면들은 본 발명의 실시예들에 관한 것이고 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 프린팅 유닛의 측면도.
도 1c는 기질위에 도달한 잉크 방울을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 기질 위에 프린팅하기 위한 프린팅 유닛의 실시예들을 개략적으로 도시한 평면도.
도 3은 기질위에 프린팅하기 위한 프린팅 유닛의 또 다른 실시예들을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 기질위에 프린팅하기 위한 프린팅 유닛의 또 다른 실시예들을 개략적으로 도시한 도면.
도 4a는 기질위에 프린팅하기 위한 프린팅 유닛의 실시예들을 세부적으로 도시한 도면.
도 5는 기질위에 프린팅하기 위한 프린팅 유닛의 실시예들을 도시한 사시도.
도 6은 기질위에 프린팅하기 위한 프린팅 유닛의 실시예들을 도시한 또 다른 사시도.
도 7 및 도 8은 적용예의 실시예들을 따르는 프린팅 유닛을 도시한 측면도.
도 9는 실시예들을 따르는 덮개 요소가 부착된 프린트 헤드를 도시한 입체도.
도 10은 실시예들을 따르는 덮개 요소 및 프린트 헤드를 도시한 입체 분해도.
도 11은 실시예들을 따르는 프린팅 유닛의 프린팅 표면을 도시한 정면도.
도 12는 실시예들을 따르는 프린팅 유닛의 덮개 요소를 도시한 정면도.
도 13은 실시예들을 따르는 프린팅 유닛의 프레임의 외부 표면을 도시한 입체도.
도 14는 도 13을 이용하여 설명되는 프레임의 내부표면을 도시한 입체도.
도 15는 도 13을 이용하여 설명되고 실시예들에 따라 마스크와 연결된 프레임을 도시한 횡단면 입체도.
도 16은, 도 15를 이용하여 설명되고 실시예에 따라 마스크와 연결되며 프레임의 종 방향 축(α)와 평행한 평면을 따르는 프레임을 도시한 횡단면도.
도 17은, 도 15를 이용하여 설명되고 실시예에 따라 마스크와 연결되며 프레임의 종 방향 축과 직교하는 평면을 따르는 프레임을 도시한 횡단면도.
도 18은, 도 7을 이용하여 설명되는 실시예에 대한 또 다른 실시예들을 따르는 프린팅 유닛을 도시한 측면도.
적용예의 다양한 실시예들을 상세하게 설명하고 한 개이상의 예들이 도면들에 도시된다. 도면에 관한 하기 설명에서 동일한 도면부호는 동일한 부품들을 표시한다. 일반적으로 개별 실시예들에 관한 단지 차이가 설명된다. 각각의 예는 현재 공개내용에 관한 설명이 제공되며 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 예를 들어, 한 실시예의 일부분으로서 도시되고 설명된 특징들은 또 다른 실시예를 구성하기 위해 다른 실시예들과 함께 이용될 수 있다. 본 공개내용은 상기 수정예들과 변형예들을 포함한다. 여기서 설명되는 실시예들은 특히 기질(100)위에 잉크젯 프린팅 하기 위한 프린팅 유닛(1) 및 상기 프린팅 유닛(1)을 포함한 프린팅 장치(60)에 관한 것이다.
여기서 설명되는 또 다른 실시예들은 기질(100)에 프린팅 하기 위한 방법, 특히 기질(100)위에 잉크젯 프린팅하기 위한 방법에 관한 것이다.
여기서 설명되는 실시예들에서 이용되는 기질은: 전자적 기질, 패널, 적층(laminate), 시트, 전도성 금속 시트, 비전도성 지지부에 적층된 전도성 금속 시트, 인쇄회로 기판(PCB), 단일 층(FPD), 예를 들어, PCB, FPD를 형성하기 위한 전도성 재료, 실리콘 또는 알루미나 기초의 전도성 재료, 판(plate), 웨이퍼, 포일(foil), 반도체 웨이퍼 및 유사한 제품 또는 아이템, 그린 테이프(green- tape) 전자회로 등으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 한 개의 요소일 수 있다. 예를 들어, PCBs 또는 FPDs는 기질로서 제공될 수 있다. 그러므로, 여기서 설명되는 일부 실시예들은 예를 들어, PCBs 또는 FPDs를 프린트하기 위해 이용될 수 있다.
본 공개내용의 실시예들은 한 개이상의 하기 적용예들에서 기질(100)위에 프린트하기 위해 이용될 수 있다:
- 인쇄 회로 기판(PCB), 특히 강성 또는 가요성 인쇄 회로 기판위에 레전드(legend) 및 마킹(marking)(예를 들어, 직렬화(serialization), 바코드, 데이터 매트릭스, 불량(not good) 표시 및 다른 유사 정보),
- 인쇄 회로 기판, 스마트 카드, 안테나, 포일 히터(foil heaters) 및 유사 제품을 위한 에치 레지스트(etch resist),
- 인쇄 회로 기판 및 집적회로(IC) 기질을 위한 납땜 레지스트,
- 집적회로 기질을 위한 언더필 댐(underfill dam),
- 집적회로 기질위에 몰딩하기 위한 댐(dam),
- 발광 다이오드(LEDs)를 위한 댐,
- 집적회로들 및 집적회로 몰딩위에 레전드 및 마킹(직렬화, 바코드, 데이터 매트릭스, 불량 표시 및 다른 유사 정보),
- 금속 에칭.
특히, 여기서 설명된 일부 실시예들은, 한 번의 통과(pass)로 프린트되는 고해상도의 이미지들, 즉 프린트 헤드를 한 번 통과시켜서 인쇄되는 저해상도의 이미지들을 두 번 통과시켜서 구해질 수 있는 이미지와 동등한 해상도를 가진 이미지들을 프린트할 수 있는 프린팅 유닛과 프린팅 장치로서 이용될 수 있다.
일반적으로 본 공개내용에 의하면, 한 개의 단일 프린트 헤드에 의해 수행되고 세 번, 네 번, 다섯 번 또는 5회보다 많은 통과에 의해 구해지는 이미지와 동등한 고해상도의 이미지를 프린팅할 수 있는 프린팅 헤드 및 프린팅 장치 및 관련 프린팅 방법이 제공될 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치를 수용하는 기질(100)의 표면은 도면부호 100으로 표시될 수 있고 프린팅 평면(P)을 형성하며, 즉 상기 프린팅 평면을 따라 프린팅 작업이 수행될 수 있다. 특히, 일련 번호를 가진 바코드 또는 텍스트와 같은 가변 데이터를 포함한 레전드가 종종 부품 지정기(designators), 스위치 세팅, 검사지점 및 인쇄 회로 기판의 조립, 검사 및 보수하기 위한 다른 표시들을 포함한 인쇄 회로 기판의 한쪽 또는 양쪽 측부들에 인쇄될 수 있다. 여기서 설명되는 일부 실시예들은 예를 들어, 인쇄 회로 기판에 레전드(들)을 인쇄하기 위해 이용될 수 있다.
그러므로, 여기서 설명되는 실시예들은 예를 들어, 인쇄 회로 기판과 같은 기질(100)상에 레전드를 형성하기 위해 프린팅 장치 및 프린팅 장치의 작동 방법을 제공할 수 있다.
도 2는, 여기서 설명되는 모든 실시예들과 조합될 수 있고 본 공개내용을 따르는 적어도 한 개의 프린팅 유닛(1)을 포함하며 기질(들)(100)을 위한 프린팅 장치(60)에 관한 복수 개의 실시예들을 설명하기 위해 이용된다.
실시예들에 의하면, 상기 프린팅 장치(60)는 인쇄되어야 하는 기질(100)을 지지하도록 구성되고 상기 프린팅 평면(P)을 형성하기 위한 프린팅 기질 지지부(59)를 포함할 수 있다(도 2 및 도 3을 참고).
예를 들어, 모든 실시예에 대해 국한되지 않는 프린팅 기질 지지부(59)가 프린팅과정동안 상기 기질을 지지하기 위해 이용될 수 있다. 여기서 설명되는 실시예들에서 이용되는 기질 지지부는 평평한 판, 전달 시스템의 일부분, 기질 홀더, 상기 기질을 지지하기 위한 받침대 또는 다른 지지부일 수 있다.
따라서 상기 프린팅 기질 지지부(59)는: 전달 기구, 작동 부재(들)(102a,102b), 일회용 기질 수용 표면, 기질 수용 표면의 공급 기구, 구동 기구, 광학적으로 투명한 기질 수용 표면, 예를 들어, 클램프와 같은 기질 고정부, 가압(underpressure) 유닛, 진공 흡인 장치, 예를 들어, 적어도 한 개이상의 프린팅 공정 작업들을 수행하는 동안 프린팅 기질 지지부(59)위에 상기 기질(100)을 고정/유지하기 위한 접이식(retractable) 고정장치 등 중 적어도 한 개를 포함할 수 있다.
전형적인 실시예에 의하면, 상기 기질(100)의 프린팅 영역을 완전히 평평하게 하여 다양한 패널 두께에 대해 최고 품질의 프린팅을 보장하기 위해 진공, 클램프 및 접이식 브릿지(retractable bridge)들의 조합이 이용될 수 있다.
상기 프린팅 유닛(1) 및/또는 상기 기질(100)의 운동 즉 상기 기질(100)에 대한 프린팅 유닛(1)의 상태 운동, 특히 프린팅 평면(P)과 평행한 평면을 따라 두 개의 조합 선형 운동들의 결과일 수 있는 선형 운동을 수행하도록 구성될 수 있는 작동 부재(들)(102a,102b)이 제공될 수 있다(예를 들어, 도 2를 참고).
전형적으로, 작동 부재(들)(102a,102b)은 예를 들어, 상기 프린팅 유닛(1) 및/또는 상기 기질(100)을 점진적으로, 단계적으로, 연속적으로 또는 준연속적으로(quasi continuously) 이동시키도록 구성될 수 있다. 전형적으로, 여기서 설명되는 실시예들을 구성할 때 이용되는 작동 부재(들)는 수평면에서 상기 프린팅 유닛(1) 및/또는 상기 기질(100)의 X-Y 운동을 즉 예를 들어, 서로 직교하는 한 쌍의 축을 따라 수행하도록 구성될 수 있다. 가능한 실시예를 따르는 상기 작동 부재(들)는 선형 액추에이터와 같은 액추에이터(들)일 수 있다. 여기서 설명되는 실시예들에서 이용되는 선형 액추에이터들은, 전기 모터 공압 모터, 유압 피스톤, 압전 액추에이터로 구성된 군으로부터 선택되는 한 개의 모터를 포함할 수 있다. 일반적으로 여기서 설명되는 모든 실시예들과 조합하여 이용되는 선형 액추에이터는 본질적으로 선형 운동 액추에이터이거나 원운동을 선형운동으로 변환하도록 구성도리 수 있다. 상기 변환은 흔히: 스크류 잭(screw jack)과 같은 스크류 액추에이터들, 볼 스크류 및 롤러 스크류 액추에이터들 또는 휠 및 액슬 예를 들어, 드럼, 기어, 풀리 또는 샤프트, 케이블 호이스트, 윈치, 랙과 피니온 조립체, 체인 구동체, 벨트 구동체와 같은 액추에이터들, 강성 체인 및 강성 벨트 액추에이터들로 구성된 군으로부터 선택된 형태의 기구에 의해 형성될 수 있다.
상기 기질(100)은 프린팅 기질 지지부(59)상에서 공급 방향(도 2의 화살표(F), 예를 들어, Y 축을 참고)을 따라 삽입될 수 있다. 상기 기질(100)의 삽입은 점진적이거나 연속적이거나 준 연속적이거나 단계적으로 수행될 수 있다. 가능한 실시예에서, 프린팅 유닛(1)은, 전형적으로 상기 공급 방향(F)에 대해 횡 방향 예를 들어, 직교하는 방향인 프린팅 방향(도 2의 화살표(G), 예를 들어, X축을 참고)을 따라 운동할 수 있도록 구성될 수 있다. 전형적으로, 상기 프린팅 유닛(1)은 제 1 운동에서 프린팅 개시 위치로부터 프린팅 종료 위치까지 상기 프린팅 방향(G)을 따라 예를 들어, 좌측으로부터 우측으로 이동하여 프린팅 작업 또는 과정을 수행할 수 있다. 다음에, 프린팅 유닛(1)은 제 2 운동에서 귀환 방향(도 2에서 화살표(R)를 참고)으로 돌아가서 다시 프린팅 개시 위치에 도달하고 상기 과정을 반복할 수 있다.
전형적으로, 상기 기질(100)이 상기 프린팅 기질 지지부(59)속으로 원하는 크기 만큼 삽입되면, 상기 프린팅 유닛(1)은 상기 프린팅 방향(G)을 따라 상기 기질(100)의 일부분 예를 들어, 밴드(band)를 따라 프린팅 작업을 수행하기 위해 이동할 수 있다. 상기 부분 또는 밴드의 프린팅 작업 동안, 상기 기질(100)은 정지상태에 있게 되고 이때 상기 프린팅 유닛(1)은 상기 프린팅 방향(G)을 따라 횡 방향으로 병진 운동할 수 있다. 상기 기질(100)의 일부분 또는 밴드를 따라 프린팅 작업이 완료되면, 프린팅 유닛은 상기 귀환 방향(R)을 따라 되돌아 이동하고, 상기 기질(100)은 공급 방향(F)을 따라 상기 프린팅 기질 지지부(59) 내부로 더욱 전진하며, 전체 프린팅 작업이 상기 기질(100)상에 수행될 때까지 상기 프린팅 작업이 반복된다.
실시예들에 의하면, 상기 프린팅 유닛(1)은 상기 기질(100) 상에서 상기 프린팅 평면(P)에 대해 예를 들어, 정해진 거리 또는 높이에서 상기 프린팅 평면(P) 위에 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 프린팅 유닛(1)과 상기 프린팅 평면(P)사이의 고정거리는 0.5 내지 2mm 범위내에서 선택될 수 있다.
서로 다른 실시예들에 의하면, 상기 프린팅 유닛(1)은 상기 기질(100) 상에서 상기 프린팅 평면(P)에 대하여 예를 들어, 0.5 내지 2mm 범위내에서 가변적이거나 조정가능한 거리 또는 높이에서 상기 프린팅 평면(P)위에 배열될 수 있다.
일부 가능한 실시예들에서, 상기 프린팅 유닛(1)에 대해 예를 들어, X-Y 축을 따르는 수평 운동을 제공하는 상기 작동 부재(102b)들은 또한, 예를 들어, 상기 X 및 Y 축과 직교하는 Z 축을 따르는 운동과 같이 상기 프린팅 평면(P)에 대해 거리 또는 높이를 변화시키기 위해 상기 프린팅 유닛(1)에 대해 수직운동을 제공하도록 구성될 수 있다.
또 다른 가능한 실시예에서, 상기 기질(100)에 대해 예를 들어, X-Y 축을 따르는 수평 운동을 제공할 수 있는 상기 작동 부재(102a)들은 또한, 예를 들어, 상기 X 및 Y 축과 직교하는 Z 축을 따르는 운동과 같이 상기 프린팅 유닛(1)에 대해 거리 또는 높이를 변화시키기 위해 상기 기질(100)에 대해 수직운동을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 본 발명을 따르는 프린팅 유닛(1)의 실시예들을 설명하기 위해 이용된다.
실시예들에 의하면, 상기 프린팅 유닛(1)은 두 개의 프린트 헤드들 특, 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52)를 포함할 수 있다.
가능한 실시예들 및/또는 여기서 설명되는 실시예들의 일반화에 따르면, 본 발명의 프린팅 유닛(1)은, 한 개의 단일 프린트 헤드에 의해 수행되는 세 번, 네 번, 다섯 번 또는 심지어 다섯 번보다 많은 횟수의 프린팅 통과운동에 의해 구해질 수 있는 이미지와 동등한 고해상도의 이미지를 프린트하기 위해, 두 개보다 많은 예를 들어, 세 개, 네 개, 다섯 개 또는 다섯 개보다 많은 갯수의 프린트 헤드를 포함할 수 있다.
여기서 설명되는 가능한 실시예들에 의하면, 프린트 헤드들, 예를 들어, 본 발명에 따라 이용될 수 있는 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52)는 잉크젯 프린트 헤드들 즉, 잉크젯을 위해 구성된 복수 개의 노즐(51)들을 가진 프린트 헤드들일 수 있다. 예를 들어, 각각의 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52)는 잉크가 분사(jet)될 수 있는 한 개이상의 노즐(51)들의 열을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 열의 노즐들은 잉크 분사를 위해 구성된 수십 개 또는 수 백개의 노즐들 또는 잉크젯 노즐들, 예를 들어, 512개의 노즐들을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 프린트 헤드들에 의해 분사될 수 있는 잉크는 자외선(UV) 경화 잉크 또는 자외선 감응 잉크 또는 자외선 잉크이다.
본 발명에 의하면, 상기 프린팅 유닛(1)은 상기 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52)사이에 삽입된 자외선 피닝 광원(54)을 포함한다. 다시 말해, 상기 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52)와 같이 두 개의 인접한 프린트 헤드들사이에, 자외선 피닝 광원(54)이 삽입된다. 상기 자외선 피닝 광원(54)은 잉크 방울이 상기 제 2 프린트 헤드(52)로부터 도달하기 전에 상기 제 1 프린트 헤드(50)로부터 잉크 방울의 피닝(pinning)을 제공하도록 구성된다.
상기 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52)사이에 상기 자외선 피닝 광원(54)이 제공되면, 두 개의 잉크 방울이 하나의 커다란 방울로 합쳐지는 역효과가 방지되고 제 1 방울이 변형되어 정확한 위치로부터 벗어나 이동하고 제 2 방울도 동일하게 거동하는 것이 방지될 수 있다.
사실상, 예를 들어, 제 1 프린트 헤드(50)에 의해 분사되는 잉크 방울의 피닝, 즉 상기 제 2 프린트 헤드(52)로부터 또 다른 오버랩핑 잉크 방울이 도달하기 전에 상전이를 수행하도록 충분한 자외선 에너지로 상기 제 1 잉크 방울에 노출시키면 표면상의 상기 제 1 잉크 방울은 확산될 시간을 가지기 전에 상기 제 1 잉크방을 "냉각(freeze)"시키고 즉 "겔(gel)"로 만드는 효과가 생긴다. 이렇게 하여, 두 개의 방울들은 최초의 형상과 위치를 유지할 수 있다.
그러므로, 자외선 피닝은 방울 크기와 이미지 일체성(image integrity)의 관리를 향상시키고 방울들의 불필요한 혼합을 최소화하며 최고의 가능한 이미지 품질 및 가장 샤프(sharpest)한 색상 렌더링(colour rendering)을 제공한다.
잉크 방울들의 피닝은 방울들이 확산(spreading)되는 것을 정지시키지만, 잉크는 다른 잉크 방울들에 대한 적절한 인터 코트 접착(inter- coat adhesion) 및 또 다른 핸들링을 위한 충분한 가요성 및 유연성을 남기게 된다. 완전하거나 충분한 경화작업은 공정의 종료시 발생되고 잉크를 요구되는 최종 표면 특성을 가진 더욱 강한 필름으로 변환시킨다. 일반적으로, 피닝된 모든 잉크들은 아직까지 최종 경화 자외선 공급원 아래로 통과하여 완전히 경화되어야 한다.
여기서 설명되는 실시예들의 일반화 및/또는 가능한 실시예에 의하면, 본 발명의 프린팅 유닛(1)은 두 개이상 예를 들어, 상기 설명과 같이 세 개, 네 개, 다섯 개 또는 다섯 개보다 많은 갯수의 프린트 헤드들을 포함할 수 있고 또한 복수 개의 각 자외선 피닝 광원을 포함하며, 각 광원은 각 쌍의 인접한 프린트 헤드들사이에 배열되고, 즉 자외선 광원은 제 1 프린트 헤드 및 제 2 프린트 헤드사이에 배열되고 또 다른 자외선 광원이 제 2 프린트 헤드 및 제 3 프린트 헤드사이에 배열되며, 또 다른 자외선 광원이 제 3 프린트 헤드 및 제 4 프린트 헤드사이에 배열되고, 또 다른 자외선 광원이 제 4 프린트 헤드 및 제 5 프린트 헤드사이에 배열되며 이렇게 계속된다. 이러한 구조는 상기 설명과 같이 한 개의 단일 프린트 헤드에 의해 수행되는 3회, 4회, 5회 또는 5회보다 많은 횟수의 프린팅 통과에 의해 구해지는 이미지와 동등한 고해상도 이미지를 프린트할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 프린팅 유닛(1)은 상기 제 1 프린트 헤드(50)와 제 2 프린트 헤드(52) 중 한 개 또는 다른 한 개의 외측부에 배열된 자외선 경화 광원(56)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 자외선 경화 광원(56)은 상기 제 2 프린트 헤드(52)의 외측부에 배열될 수 있다.
여기서 설명되는 실시예들의 일반화 및/또는 가능한 실시예들에 의하면, 자외선 경화 광원(56)은, 두 개이상의 프린트 헤드들, 예를 들어, 세 개, 네 개, 다섯 개 또는 다섯 개보다 많은 수의 프린트 헤드들을 가지고 각 쌍의 인접한 프린트 헤드들사이에 배열된 복수 개의 각 자외선 피닝 광원들을 가진 프린팅 유닛을 위한 일련의 프린트 헤드들 및 프린트 헤드들사이에 배열된 상기 각 자외선 피닝 광원들의 하류위치 또는 단부에 배열될 수 있다.
여기서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 실시예들은 예를 들어, 프린팅 장치(60)를 이용하여 수행될 수 있고 기질(100)상에 프린팅을 위한 방법을 제공할 수 있다. 여기서 설명되는 일부 실시예들에 의하면, 상기 방법은 우선 상기 기질(100)위에 프린팅 작업을 수행하고 다음에 자외선 피닝을 수행하며 제 2 프린팅 작업을 수행하고 다음에 자외선 경화를 수행하는 것을 포함한다.
일부 가능한 실시예들에 있어서, 자외선 피닝 광원(54) 또는 자외선 경화 광원(56)으로서 이용될 수 있는 자외선 광원은, 예를 들어, 형광등(fluorescent lights), 형광 불가시광선 등(fluorescent black lights), 단파 자외선 등(short wave ultraviolet lamps), 레이저(laser), 자외선 레이저(ultraviolet laser), 자외선 가스 레이저(ultraviolet gas laser), 예를 들어, 질소가스레이저(nitrogen gas laser) 또는 엑시머 레이저(excimer laser), 자외선 레이저 다이오드(UV laser diodes), 자외선 고체 레이저(UV solid-state lasers)와 같은 고출력 가스 레이저(high power gas laser), 전자빔(electron beam), 조명기(illuminator), 모노크롬 광원(monochromatic light source), 발광다이오드(LED), 발광다이오드 배열(LED array), 자외선 발광다이오드(ultraviolet LEDs), 가스 방출등(gas discharge lamps), 아르곤 및 중수소 램프(argon and deuterium lamps), Hg-Cd 램프, 아크 램프, 전기 아크 램프, 플래쉬 램프, 제논 또는 할로겐 램프 또는 다른 적합한 공급원으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있고 자외선 범위(즉 10nm 내지 420nm)의 광선을 방출하도록 제조된 광원 또는 방사원일 수 있다.
여기서 설명되는 실시예들의 서로 다른 예들에 의하면, 자외선 램프 장치는 예를 들어, 발광다이오드들, 배열, 광학장치 및 가능한 냉각 시스템을 포함하는 자외선 광원 또는 자외선 램프의 예일 수 있다.
가능한 실시예에 의하면, 상기 자외선 피닝 광원(54) 및 자외선 경화 광원(56)은, 피닝을 각각 수행하도록 적합하게 구성될 수 있는 자외선 발광다이오드 장치들, 즉 자외선 피닝 발광다이오드 장치 및 경화 즉 자외선 경화 장치일 수 있다.
여기서 설명되는 실시예들의 가능한 예들에 의하면, 적합한 자외선 피닝 발광다이오드 장치는 총 자외선 출력, 즉 0.1W/cm2 내지 6W/cm2, 특히 0.5W/cm2 and 2W/cm2, 예를 들어, 0.5W/cm2, 0.75W/cm2, 1W/cm2, 1.5W/cm2 및 2W/cm2 또는 더 큰 출력의 자외선 방출 범위(window)로 방사를 가질 수 있다.
여기서 설명되는 실시예들의 가능한 예들에 따라, 적합한 자외선 피닝 발광다이오드 장치는 2 mm 내지 20 mm, 예를 들어, 2.5 mm, 5 mm, 7.5 mm, 10 mm, 15 mm 또는 더 큰 폭의 능동 방출 범위(54a)를 가진 폭(BB)을 가질 수 있다(도 4a를 참고).
여기서 설명되는 실시예들의 가능한 예들에 따라, 적합한 자외선 피닝 발광다이오드 장치는, 365-420nm, 예를 들어 365-405 nm의 파장을 가지고 395 nm에서 피크(peak)를 가지거나 365-405 nm에서 피크를 가지거나 예를 들어, 서로 다른 발광다이오드 이미터(emitter)들의 조합을 이용하여 365-405 nm에서 다중 피크를 가지는 작동 자외선 파장 범위의 자외선 출력 또는 순수 자외선 출력을 가질 수 있다.
가능한 예시적인 실시예들에 의하면, 적합한 자외선 피닝 발광다이오드 장치는 하기 특징들을 가질 수 있다: 1W/cm2의 자외선 방출 범위를 가지는 방사, 75x5mm의 방출 범위, 3.75W에 이르는 총 자외선 출력 및 380-420nm의 자외선 출력.
다른 실시예에 의하면, 또 다른 자외선 피닝 발광다이오드 장치는 하기 특징들을 가질 수 있다: 2W/cm2의 자외선 방출 범위를 가지는 방사, 75x10mm 또는 110x10의 방출 범위, 22W에 이르는 총 자외선 출력 및 380-420nm의 자외선 출력.
여기서 설명되는 가능한 실시예에 의하면, 상기 자외선 피닝 광원(54)은 5 mm 내지 50 mm, 예를 들어, 10 mm를 가지는 상기 제 1 프린트 헤드(50)로부터의 거리에 배열될 수 있다. 상기 자외선 피닝 광원(54)과 제 1 프린트 헤드(50)사이의 거리는 상기 프린트 헤드의 노즐 덮개 판의 내측 변부 및 상기 자외선 피닝 광원(54)의 방출 윈도우(emitting window)(54a)의 외측 변부로부터 측정된 거리(AA)(도 4a를 참고)로서 간주될 수 있다는 것을 주목한다.
시장에서 용이하게 구입할 수 있는 자외선 피닝 광원의 예는 예를 들어, 포센 테크놀로지, 인코포레이티드(Phoseon Technology, Inc.)에서 제조된 자외선 피닝 발광다이오드 장치, 예를 들어, FireEdgeTM series, 예를 들어, FireEdgeTM FE200 또는 FireEdgeTM FE300, 또는 인티그레이션 테크놀로지 리미티드(Integration Technology Ltd.)의 LEDZero series, 예를 들어, Pincure, Pincure Plus, VTwin, VTwin plus이다.
여기서 설명되는 가능한 실시예에 의하면, 상기 자외선 피닝 광원(54)은 선택적으로 각도 감소 기술(Angle Reduction Technology)(ART) 광학장치를 가질 수 있고, 상기 광학장치에 의해 예를 들어, 특정 적용 피닝 또는 경화 성능을 제공된다. 한 개이상의 시준 렌즈(58)들(도 3을 참고)은 ART 광학장치들의 예가 될 수 있다. 예를 들어, 수정 막대와 같은 ART 막대 또는 ART 막대 렌즈는 시준렌즈(58) 또는 원통형 시준렌즈 또는 원통형 렌즈들의 또 다른 예일 수 있다. ART 막대는 방출 각을 감소시켜서 자외선 미광(stray UV light)의 효과를 최소화시킬 수 있다. ART 막대 렌즈들은 예를 들어, 5 내지 10mm의 작업 거리에서 유리 표면으로부터 떨어져 피크 방사(peak irradiance)를 최대화하도록 구성될 수 있고 최고의 피크 방사를 발생시킨다.
일부 가능한 실시예들에서, 상기 ART 광학장치 예를 들어, 상기 한 개이상의 시준 렌즈(58)들은 전형적으로 상기 자외선 피닝 광원(54) 아래에 즉 상기 자외선 피닝 광원(54)과 프린팅 지지부(59)사이에 배열된다. 이용시, 상기 ART 광학장치는, 상기 기질(100)의 표면(100a)에 의해 형성되는 프린팅 평면(P) 및 상기 자외선 피닝 광원(54)사이에 배열된다.
자외선 잉크를 피닝(pinning)할 때, 피크 방사, 총 에너지(분량) 및 침투시간(dwell time)은 피닝과정에 영향을 줄 수 있다. 자외선 광원으로부터 재료 표면까지 작업 거리는 최적 결과를 보장하도록 고려되어야 하기 때문에, 여기서 설명되는 실시예들에 의하면, 상기 시준 렌즈(58)의 하측 변부는 전형적으로 약 1mm의 허용치를 가지며 상기 제 1 프린트 헤드(50)의 하부표면과 동일한 높이에 배열될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에 의하면, 상기 자외선 피닝 광원(54) 따라서 상기 시준 렌즈(58)들은 예를 들어, 50mm보다 높은 위치까지 상기 제 1 프린트 헤드(50)의 하부표면보다 높은 위치에 배열된다. 여기서 설명되는 가능한 실시예들에 의하면, 적합한 자외선 경화 발광다이오드 장치는 3W/cm2 내지 10W/cm2, 특히 4W/cm2 내지 5W/cm2, 예를 들어, 3W/cm2, 3.5W/cm2, 4W/cm2, 4.5W/cm2 and 5W/cm2 또는 더 큰 값을 가지는 자외선 방출 범위(UV emitting window)를 가지는 방사를 가질 수 있다.
여기서 설명되는 가능한 실시예들에 의하면, 적합한 자외선 경화 발광다이오드 장치는, 15 mm 내지 60 mm, 특히 20 mm 내지 55 mm, 특히 25 mm 내지 50 mm, 예를 들어, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm 또는 더 큰 값을 가지는 폭을 가질 수 있다.
도 5 및 도 6을 이용하여 설명되는 가능한 실시예에 의하면, 상기 자외선 경화 광원(56)뿐만 아니라 상기 자외선 피닝 광원(54)은 데이터 및 직류전원 커넥터(53)를 가질 수 있다. 상기 자외선 피닝 광원(54)은 또한 예를 들어, 공기 유입구(57a), 배출 공기 유출구(57b)를 포함한 공기 냉각 시스템일 수 있는 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 실시예에 의하면, 상기 자외선 피닝 광원(54)은 상기 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52)와 근접하게 장착되어, 예를 들어, 상기 자외선 피닝 광원(54)내에 제공된 장착 구멍들 또는 다른 유사한 장착 부재들의 세트와 같은 장착시스템을 이용하여 제 1 프린트 헤드 및 제 2 프린트 헤드와 양쪽 측부들에서 접촉하게 된다. 유사하게, 상기 자외선 경화 광원(56)은 상기 제 2 프린트 헤드(52)의 외측부에 인접하게 장착될 수 있다.
프린팅 운동과정 동안 상기 프린팅 유닛(1)이 상기 기질(100)과 우연히 충돌하는 경우에 상기 프린팅 유닛(1)의 다른 부품들이 기계적 손상을 입는 것으로부터 보호하기 위한 보호 부재(55)가 제공될 수 있다 (도 5와 도 6을 참고). 상기 보호부재(55)는 예를 들어, 상기 제 1 프린트 헤드(50)의 외측부에 장착될 수 있다.
가능한 실시예들에서, 각각의 제 1 프린트 헤드(50), 제 2 프린트 헤드(52), 자외선 피닝 광원(54), 자외선 경화 광원(56) 및 가능한 보호 부재(55)는 독립적으로 장착되고 (도면에 도시되지 않은) 프린팅 유닛(1)의 후방 플레이트에 고정될 수 있고, 다음에 수직 연결 요소 즉 Z 축 연결요소와 같은 연결요소에 의해 상기 장치(60)에 부착될 수 있다.
도 3은 여기서 설명되는 또 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또 다른 실시예들을 설명하기 위해 이용되고, 상기 프린팅 장치(60)는 시스템 제어기(110) 예를 들어, 제어 유닛을 포함할 수 있다.
시스템 제어기(110) 예를 들어, 제어 유닛의 가능한 실시예들은 전체 프린팅 장치(60)의 자동화 및 제어를 용이하게 하기 위해 이용될 수 있고, (도면에 도시되지 않은) 중앙 처리 유닛(CPU), (도면에 도시되지 않은) 메모리 및 (도면에 도시되지 않은) 지원 회로(또는 I/O)을 포함한 군으로부터 선택된 적어도 한 개의 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 CPU는, 다양한 챔버 공정 및 (예를 들어, 컨베이어, 광학적 검사 조립체들, 모터들, 유체 전달 하드웨어 등과 같은) 하드웨어를 제어하기 위한 산업적 설비에서 이용될 수 있고 (예를 들어, 기질 위치, 공정 시간, 감지기 신호등과 같은) 시스템과 챔버 공정을 감시하는 모든 형태의 컴퓨터 프로세서들 중 한 개일 수 있다. 상기 메모리는 상기 CPU에 연결될 수 있고 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 매쓰 메모리(mass memory), 플래시 메모리(flash memory) 또는 다른 형태의 디지털 저장기, 로컬 또는 원격 예를 들어, 클라우드(cloud) 데이터 저장기와 같이 용이하게 이용할 수 있는 메모리일 수 있다. 소프트웨어 명령 및 데이터는 예를 들어, 상기 CPU에 명령하기 위한 메모리내에 코드화되고 저장될 수 있다. 상기 지원 회로들은 또한 종래 기술에 따라 상기 프로세서를 지원하기 위한 CPU에 연결될 수 있다. 상기 지원 회로들은 예를 들어, 캐쉬(cache), 전원공급, 클록(clock) 회로, 입력/출력 회로, 서브시스템들 등 중에서 적어도 한 개를 포함할 수 있다. 상기 시스템 제어기(110)에 의해 판독되는 프로그램( 또는 컴퓨터 명령들)은 기질위에 수행될 수 있는 작업을 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 프로그램은 상기 시스템 제어기(110)에 의해 판독될 수 있는 소프트웨어이다. 상기 시스템 제어기(110)는, 예를 들어, 프린팅 유닛(1) 및/또는 기질(100) 및/또는 프린팅 기질 지지부(59) 및 다른 해당 조합과 같은 다양한 제어 부품들의 운동 시퀀스, 적어도 한 개의 위치정보를 발생시키고 저장하기 위한 코드를 포함한다.
여기서 설명되는 것처럼 기질위에 프린팅하기 위한 방법의 실시예들이 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 수단내에 기억될 수 있는 컴퓨터 프로그램내에 포함될 수 있고 상기 수단은 상기 시스템 제어기(110)에 의해 수행될 때 프린팅 장치(60)에 의해 프린팅 방법의 수행을 결정하는 명령을 포함한다.
도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14, 도 15, 도 16 및 도 17은, 본 발명을 따르고 여기서 설명되는 모든 실시예들과 조합될 수 있고 프린팅 표면(3)을 가진 한 개의 프린트 헤드(2)를 포함한 프린팅 유닛(1)의 또 다른 실시예들을 설명하기 위해 이용되고, 상기 프린트 헤드는 전형적으로 방울 형태로 잉크가 분사되는 복수 개의 노즐(4)들을 포함한다.
그러나, 적용예의 다른 실시예에서 상기 프린팅 유닛(1)은 한 개이상의 프린트 헤드(2)를 포함하는 것을 고려할 수 있다.
상기 적용예의 실시예들에 의하면, 도 11에 도시된 것처럼, 프린팅 표면(3)은 사실상 종 방향(β)으로 연장되고 복수 개의 노즐(4)들은 상기 종 방향(β)과 평행한 두 개의 평행한 열(row)들에 분포될 수 있다.
여기서 도시되지 않은 적용예의 프린팅 유닛(1)에 관한 다른 실시예에 의하면, 복수 개의 노즐(4)들이 상기 프린팅 표면(3)의 종 방향(β)과 평행한 단일 열내에 분포된다.
그러나, 적용예의 선택적 실시예에서, 상기 복수 개의 노즐(4)들은, 상기 두 개의 실시예들에서 제공된 것과 다른 방식으로 상기 프린팅 표면(3)에 배열될 수 있다른 것을 고려할 수 있다.
도 7에서 알 수 있듯이, 상기 적용예의 프린팅 유닛(1)은 또한 상기 프린트 헤드(2)와 일체로 연결된 한 개의 광원(5)을 포함할 수 있다.
그러나, 이 경우에서도, 상기 적용예의 선택적 실시예에서 상기 프린팅 유닛(1)은 한 개이상의 광원(5)을 포함하는 것을 고려할 수 있다.
상기 적용예의 실시예들에 의하면, 상기 광원(5)은 자외선 파장에서 광선(R)을 방출하고 즉, 상기 프린트 헤드(2)의 복수 개의 노즐(4)들에 의해 방출된 자외선 감응 잉크를 중합할 수 있도록 광원이 구성될 수 있다.
상기 적용예의 실시예들에 의하면, 상기 광원(5)은 광선(R)들이 예를 들어, 프린팅 예를 들어, IR 소결(sintering)을 위해 이용된 액상 잉크를 고체화하는 한, 상기 광원(5)은 자외선 파장과 다른 파장으로 광선을 방출하도록 광원이 구성될 수 있다.
일반적으로 상기 적용예의 프린팅 유닛(1)과 관련하여, 도 7에 도시되고 앞서 설명한 것처럼, 상기 프린팅 표면(3)과 광원(5)이 상기 프린팅 평면(P)을 향할 때 프린팅 작업이 수행되는 상기 프린팅 평면(P)으로부터 미리 정해진 거리를 두고 상기 프린팅 유닛(1)이 배열될 수 있도록 프린팅 유닛이 구성될 수 있다.
또한, 상기 프린팅 유닛(1)은, 서로 직교하고 상기 프린팅 평면(P)과 평행한 두 개의 방향(X,Y)을 따라 상기 프린팅 평면(P)에 대해 이동하도록 구성될 수 있다.
(도 7 및 도 8을 참고할 때) 여기서 설명되는 실시예들에 의하면, 상기 프린팅 유닛(1)은 내부 표면(62)을 가진 덮개 요소(6)를 포함할 수 있고, 상기 내부표면은 상기 프린트 헤드(2)의 프린팅 표면(3)에 놓이고 덮는다. 예를 들어, 여기서 설명되는 실시예들에서 이용되는 덮개 요소는 0.1 내지 0.5mm 특히, 0.2 내지 0.4mm 예를 들어, 0.3mm의 두께를 가질 수 있다.
그러나, 프린팅 유닛(1)은 한 개이상의 프린트 헤드(도 3, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 18을 참고)를 가지는 적용예의 다른 실시예들에 의하면, 상기 프린팅 유닛(1)이 한 개이상의 덮개 요소(6)를 포함하고, 각각의 덮개 요소는 상기 프린트 헤드들 중 한 개의 프린팅 표면(3)에 놓이고 덮는 내부표면(62)을 가지는 것을 고려할 수 있다.
또한, 프린팅 유닛(1)은 한 개이상의 프린트 헤드를 가지는 적용예의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 프린팅 유닛(1)은 상기 프린트 헤드(2)의 프린팅 표면(3)들을 덮는 한 개의 단일 덮개 요소(6)를 포함하는 것을 고려할 수 있다.
도 12에 도시되고 여기서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에서, 상기 덮개 요소(6)는 복수 개의 노즐(4)들과 구멍(7)들을 통해 상기 프린팅 평면(P)을 향해 잉크가 분사될 수 있도록 형성된 두 개의 구멍(7)들을 가질 수 있다.
특히, 상기 적용예의 실시예들에 의하면, 두 개의 구멍(7)들은 종 방향으로 연장되고 예를 들어, 서로 평행하게 배열되어 도 8 및 도 9에 도시된 것처럼 상기 덮개 요소(6)가 상기 프린팅 표면(3)상에 놓이도록 상기 덮개 요소가 배열될 때 두 개의 열을 이루는 복수 개의 노즐(4)들에 대해 겹쳐져 배열(superimposed)된다.
또 다른 실시예들에서 프린팅 시스템은 본 발명을 따르는 프린팅 유닛(1) 및 예를 들어, 공지된 형태의 크리닝 스테이션(cleaning station)을 포함할 수 있는 것이 유리하다. 상기 실시예들을 따르는 일부 예들에서, 두 개의 구멍(7)들이 가지는 형상에 의해 상기 크리닝 스테이션은 프린팅 표면(3)위에서 충분한 공기 흡인작용을 형성하여 상기 덮개 요소(6)가 존재하는 데도 불구하고 복수 개의 노즐(4)들을 효과적으로 청소할 수 있다.
그러나, 적용예의 또 다른 실시예들에서 상기 구멍(7)의 갯수와 형상은, 상기 구멍(7)들이 상기 복수 개의 노즐(4)들을 통해 상기 잉크를 상기 프린팅 평면(P)을 향해 분사시킬 수 있도록 상기 구멍들이 형성되는 한, 도 12에 도시된 선호되는 실시예의 구멍과 다를 수 있다는 것을 고려할 수 있다.
예를 들어, 도 8에 개략적으로 도시된 또 다른 실시예에 의하면, 상기 덮개 요소(6)와 구멍(7)들의 크기는, 상기 광원(5)에 의해 방출되고 상기 프린팅 평면(P)에 의해 반사되는 광선(R)들이 상기 구멍(7)을 통과하는 것을 방지하고 상기 프린팅 표면(3)과 직접 충돌하는 것을 방지하도록 정해질 수 있다.
특히, 여기서 설명되는 실시예들의 가능한 예들에 의하면, 상기 덮개 요소(6)를 구성하는 판 형상의 요소(61) 또는 노즐 덮개 판 또는 노즐 판의 두께(X1) 및 상기 구멍(7)의 폭(Y1)의 크기는 하기 설명과 같이 상기 광선(R)이 상기 프린팅 표면(3)과 충돌하는 것을 방지하도록 정해진다.
가능한 실시예들에 의하면, 우선 프린팅 시스템을 설정하는 동안 상기 시스템의 전체 작동 사이클에 대해 사실상 일정하게 유지되는 상기 프린팅 유닛(1)과 프린팅 평면(P)의 상호 위치와 관련된 일부 거리를 확인할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 사실상 상기 적용예의 프린팅 유닛(1)이 상기 프린팅 평면(P)으로부터 미리 정해진 거리에 배열될 때, 상기 덮개 요소(6)의 외부 표면(63) 및 상기 프린팅 평면(P)사이에 제 1 고정 거리(X2) 및, 도 7에 도시된 것처럼, 상기 프린팅 평면(P)상에서 상기 프린팅 헤드(2)와 가장 근접한 광선(R)의 입사위치(P1)와 상기 구멍(7)의 광원(5)에 대해 가장 가까워서 상기 광원(5)과 가장 가까운 단부(71)사이에 제 2 고정거리(Y2)를 형성할 수 있다.
상기 적용예의 실시예들에 의하면, 상기 두께와 폭의 비율(X1/Y1)이 상기 제 1 거리(X2)와 제 2 거리(Y2)사이의 비율값보다 크도록 상기 두께(X1)와 폭(Y1)의 크기가 정해진다.
따라서 상기 덮개 요소(6)의 구조에 의하면, 도 8에 개략적으로 도시된 것처럼 상기 프린팅 평면(P)에 의해 반사된 광선들이 복수 개의 노즐(4)들이 배열된 프린팅 표면(3)에 도달하는 것이 방지될 수 있다.
복수 개의 노즐(4)들이 상기 프린팅 표면(3)상에 다르게 배열되고 그 결과 상기 구멍(7)들의 갯수와 형상이 지금까지 설명한 것과 다른 적용예의 실시예들에 대하여, 상기 덮개 요소(6)가 가지는 치수들 사이의 비율과 상기 프린팅 평면(P)에 대한 프린팅 유닛(1)의 위치는 유효하게 유지될 수 있다.
또한, 상기 프린팅 유닛(1)이 한 개이상의 프린트 헤드(2) 예를 들어, 한 개이상의 덮개 요소(6)를 포함하거나 한 개이상의 광원(5)을 포함하는 적용예의 실시예들에 대해서도, 상기 덮개 요소(6)가 가지는 치수들 사이의 비율과 상기 프린팅 평면(P)에 대한 프린팅 유닛(1)의 위치는 유효하게 유지될 수 있다.
특히, 프린팅 유닛(1)이 두 개의 광원(51 ,52) 및 단지 한 개의 프린트 헤드(2)를 포함하는 실시예들에서, X2/Y21이 광원(51)에 대한 거리들의 비율이고 X2/Y22 가 광원(52)에 대한 비율이면, 상기 덮개 요소(6)의 두께(X1)와 폭(Y1)의 비율(X1/Y1)이 비율들(X2/Y21 및 X2/Y22.)들사이에서 가장 큰 것보다 크도록 상기 두께(X1)와 폭(Y1)이 정해진다.
예를 들어, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 18을 이용하여 설명된 것처럼, 프린팅 유닛(1)이 두 개의 프린트 헤드(21,22)를 포함하고 상기 프린트 헤드들이 예를 들어, 두 개의 각 덮개 요소(61,62)를 가질 수 있고 또한 프린팅 유닛(1)이 두 개의 광원(51,52)을 포함할 수 있는 실시예들에서, 제 1 덮개 요소(61)의 두께(X11) 및 폭(Y11 )의 비율(X11/Y11)의 값이 가장 큰 값(X21/Y211)을 가진 비율보다 크고 따라서 비율(X21/Y212)보다 크도록 두께(X11) 및 폭(Y11)이 정해지며, 제 1 덮개 요소(62)의 두께(X12) 및 폭(Y12)의 비율(X12/Y12)의 값이 가장 큰 값(X22/Y222)을 가진 비율보다 크고 따라서 비율(X22/Y221)보다 크도록 두께(X12) 및 폭(Y12)이 정해진다.
이러한 개념은 도 3, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 18을 참고하여 설명한 것과 관련하여 모든 갯수의 프린트 헤드(2i) 및 모든 갯수의 광원(5j)에 대해 일반화할 수 있다: 각 덮개 요소(6i)를 위한 두께(X1i) 및 폭(Y1i)의 비율(X2i/Y2ij)의 값은 X2i/Y2ij, 비율들 중 가장 큰 값보다 크도록 상기 두께 및 폭이 정해지며, 여기서 Y2ij 는 i 번째의 덮개 요소(6)의 단부(71) 및 J 번째 광원(5)의 광선(R)이 가지는 입사점(P1)사이의 거리이다.
각 덮개 요소(6i)의 상기 구멍(7)과 상기 구멍(7)의 단부(71)는 항상 광원(5j )에 대해 가장 근접하고 프린트 헤드(2i)에 대해 항상 가장 근접해야 하는 입사점(P1)에도 동일하게 적용되도록 상기 구멍과 단부는 우측 또는 좌측에서 선택되어야 한다.
적용예의 실시예들에 의하면, 상기 덮개 요소(6)는 상기 프린트 헤드(2)와 가역적으로 연결되도록 구성된 연결 부재(8)를 통해 상기 프린팅 표면(3)상에 분리될 수 있게 놓이고 덮이도록 배열되는 것이 선호되지만 반드시 그럴 필요는 없다.
특히, 도 13 및 도 14를 참고하여 예를 들어 설명한 적용예의 실시예에 의하면, 연결 부재(8)는 프레임(81)을 포함할 수 있고, 상기 프레임은 프레임내부에 윈도우(window)(9)를 형성하며 상기 윈도우 속으로 덮개 요소(6)가 삽입되도록 분리가능하게 즉 구속해제될 수 있게 삽입될 수 있다.
상기 프레임(81)은 도 9 및 도 10에 도시된 것처럼 상기 목적을 위해 프린트 헤드(2)내에 형성된 하우징(21)속에 분리가능하게 조립될 수 있도록 구성될 수 있어서, 내부 표면(62)을 가진 덮개 요소(6)는 프린팅 표면(3)상에 놓이고 덮도록 덮개요소가 배열된다.
상기 구조에 의해 두 가지 중요한 장점이 구해질 수 있다.
제 1 장점에 의하면, 앞서 설명한 것처럼 상기 프린팅 표면(3)으로부터 덮개 요소(6)를 분리할 수 있어서, 주어진 시간이 경과한 후에 상기 덮개 요소가 교체될 수 있고 상기 프린팅 표면(3)에 대해 추가로 청소작업을 수행할 수 있다.
상기 구조로부터 구해지는 제 2 장점에 의하면, 상기 프린팅 표면(3)에 놓인 상기 덮개 요소(6)가 최적상태로 연결된다. 따라서, 상기 프린팅 표면(3)과 프린팅 평면(P)사이의 거리는 변하지 않는 상태로 유지될 수 있다. 상기 특징은, 원하는 프린팅 정밀도가 상기 거리에 의존하기 때문에 기본적으로 중요할 수 있다.
특히, 적용예의 실시예들에 의하면, 상기 장점들은 도 13 및 도 14를 참고하여 예를 들어 설명한 프레임(81)의 특수 구조에 의해 구해질 수 있다. 상기 실시예에 의하면, 상기 프레임의 외부 표면(811)의 측부에서 상기 윈도우(9)의 짧은 측부(91)들에서 상기 프레임(81)은 요홈(10)을 포함하여, 상기 요홈은 도 15와 도 16을 참고하여 예를 들어 설명한 것처럼 덮개 요소(6)에 형성된 두 개의 짧은 측부(64)들 중 한 개를 수용할 수 있다. 도 16은, 여기서 설명되는 모든 실시예들과 조합될 수 있고 도 15를 참고하여 설명된 프레임(81)의 종 방향 축(α)과 평행한 횡단 평면을 따라 상기 덮개 요소(6)가 프레임(81)내에 설치되는 실시예들을 설명하기 위해 이용된다.
도 15 및 도 16을 참고하여 설명되는 실시예에서, 외부 표면(811)은 상기 프린트 헤드(2)의 하우징(21)의 표면을 향하도록 구성된 상기 프레임(81)의 내부 표면(812)에 대해 마주보는 측부에 배열된다.
특히, 도 16을 참고하여 설명할 때, 두 개의 요홈(10)들이 가지는 두 개의 마주보는 단부(101)들사이의 거리는 사실상 상기 덮개 요소(6)의 길이(X4)와 동일하고 상기 윈도우(9)의 길이(X5)는 상기 길이(X4)보다 짧도록 상기 요홈(10)들의 구조 및 크기가 정해질 수 있다. 그러므로, 상기 덮개 요소(6)의 짧은 측부(64)들을 상기 프레임(81)의 내부 표면(812) 측부로부터 상기 요홈(10)속으로 삽입할 수 있도록, 우선 상기 덮개 요소(6)를 구부리고 다음에 구속해제하여 덮개 요소가 본래의 구조와 길이를 다시 가지는 것이 필요하다.
또한, 상기 프레임(81)은 도 13 및 도 14를 참고하여 설명한 실시예들에 따라 프레임의 외부 표면(811) 측부에서 상기 윈도우(9)의 긴 측부(92)들에서 상기 윈도우(9)의 내부를 향하는 돌출부(11)를 포함한다.
도 15 및 도 17에서 예를 들어 도시된 것처럼, 상기 두 개의 돌출부(11)들은 다음에 상기 외부 표면(811)에 대해 마주보는 측부에 위치한 기준 표면(12)을 형성하여 상기 덮개 요소(6)가 윈도우(9)내에 배열되면 상기 외부 표면(811)에 의해 혀성되는 평면을 지나 연장되는 것을 제한하게 된다.
도 17은, 여기서 설명되는 실시예들과 조합될 수 있고 도 15에서 예를 들어 설명한 상기 프레임(81)의 종 방향 축(α)과 직교하는 횡단 평면을 따라 상기 덮개 요소(6)가 프레임(81)내에 설치되는 실시예들을 설명하기 위해 이용된다.
다시 말해, 돌출부(11)이 구성되면 상기 덮개 요소(6)는 예를 들어, 상기 외부 표면(811)과 완전히 공면을 이룰 수 있는 사실상 평평한 위치를 가질 수 있고, 상기 돌출부(11)와 요홈(10)의 조합에 의해 상기 덮개 요소(6)는 상기 프레임(81)으로부터 돌발적으로 떨어져나오는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 프레임(81)의 외부 표면(811)과 덮개 요소(6)사이에 형성되는 공면구조(coplanarity)를 개선하기 위해 이용될 수 있는 일부 실시예들에서, 상기 덮개 요소(6)의 긴 측부(65)들은 도 15 및 도 17에서 예를 들어 도시된 것처럼 상기 프레임(81)의 돌출부(11)와 연결되기 적합한 두 개의 요홈(66)들을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 17을 이용해 설명된 일부 실시예들에서, 상기 덮개 요소(6)가 상기 프레임(81)과 연결될 때 관련 돌출부(11)들과 함께 각각의 요홈(66)에 의해 형성된 전체 두께(X6)는 상기 덮개 요소(6)의 두께(X1)와 사실상 동일하도록 상기 요홈(66)과 돌출부(11)의 크기가 정해질 수 있다.
그러나, 다른 실시예들에서 상기 프레임(81)은 다르게 구성될 수 있다는 것을 고려할 수 있다.
다른 실시예들에서 상기 프레임(81)과 덮개 요소(6)는 단일체로 구성될 수 있다.
적용예의 실시예들에 의하면, 상기 프린트 헤드(2)의 하우징(21)과 상기 프레임(81)사이에서 자석 부재(13)에 의해 분리가능한 연결이 구해질 수 있다.
특히, 도 10에서 예를 들어 도시된 자석 부재(13)는 상기 하우징(21)내에 배열될 수 있고, 상기 프레임(81)은 강자석(ferromagnetic) 재료로 제조되어 상기 자석 부재(13)의 자기장 작용에 의해 제 위치에 고정될 수 있다.
그러나, 다른 실시예들에서, 상기 덮개 요소(6)를 상기 프린팅 표면(3)과 분리가능하게 연결하기 위해 이용된 연결 요소(8)들은 상기 프레임(81)과 다른 형태를 가지는 것을 고려할 수 있다.
또한, 도 10을 참고하여 설명되고 본 발명을 따르는 프린팅 유닛(1)의 다른 선택적 실시예들에서, 상기 덮개 요소(6)는 상기 프린팅 표면(3)과 영구적으로 연결될 수 있다는 것을 고려할 수 있다.
또한, 적용예의 실시예들에 의하면 특히 인쇄 회로 기판(PCBs)의 표면들에 레전드들을 인쇄하기 위해 여기서 설명되는 프린팅 유닛(1)을 포함한 잉크젯 프린팅 시스템(100)이 추가로 제공된다.
또한, 본 발명은 한 개이상의 구멍(7)들을 가진 덮개 요소(6)가 프린팅 유닛(1)의 프린팅 표면(3)에 놓이고 덮어서 상기 프린팅 표면(3)에 구성된 복수 개의 노즐(4)들을 통해 상기 프린팅 평면(P)을 향해 잉크가 분사되도록 배열된 덮개 요소의 이용에 관한 것이다. 또한, 상기 프린팅 유닛(1)에 속하는 광원(5)에 의해 방출되고 상기 프린팅 평면(P)에 의해 반사되는 광선(R)들이 상기 구멍(7)들을 통과하는 것을 방지하고 상기 프린팅 표면(3)과 직접 충돌하는 것을 방지하도록 상기 덮개 요소(6)와 구멍(7)들의 크기가 정해진다.
따라서 상기 설명에 의하면, 적용예의 프린팅 유닛 및 적용예의 프린팅 장치는 설정된 모든 목표를 달성하는 것으로 이해될 수 있다.
예로서, 약 65μm의 스폿 크기로 변환되는 12 pl 체적의 방울을 각각 발생시키는 두 개의 프린트 헤드들이 여기서 설명되는 실시예들의 가능한 예에서 이용될 수 있다. 각각의 프린트 헤드는 예를 들어, 360 DPI의 고유 해상도를 가질 수 있고, 두 개의 프린트 헤드들의 조합은 총 720 DPI의 프린팅 유닛 프린팅 해상도를 제공한다.
특히, 본 발명은, 두 개의 프린트 헤드들 중 한 개가 다른 한 개에 대해 절반 그리드 스텝(half grid step) 만큼 전환(shifted)되는 상기 두 개의 프린트 헤드들 및 상기 두 개의 프린트 헤드들사이에 자외선 피닝 광원을 설치하여 한번 통과하는 프린팅 공정에 따라 프린팅 해상도를 예를 들어, 720 DPI까지 증가시킬 수 있는 프린팅 유닛을 제공하는 목적을 달성한다. 예를 들어, 상기 예를 참고할 때, 조합된 프린팅 그리드는 35 μm의 스텝을 가질 수 있고 65 μm 직경을 가진 방울들은 거의 50% 오버랩핑된다. 제 2 프린트 헤드는 제 1 프린트 헤드에 대해 절반 해상도 그리드 스텝만큼 전환되고 자외선 피닝 광원보다 훨씬 더 출력이 강한 자외선 경화 광원이 뒤따른다. 본 발명을 따르는 프린팅 유닛과 장치에 의해 구해지는 최종 결과에 의하면, 한 번의 단일 통과에 의해 예를 들어, 360 DPI 이미지와 같은 제 1 이미지가 제 1 프린트 헤드에 의해 프린트될 수 있고 자외선 피닝 광원에 의해 즉시 피닝되며 제 2 프린트 헤드에 의해 예를 들어, 360 DPI의 이미지와 같은 제 2 이미지가 뒤따르며 상기 제 2 이미지는 다음에 자외선 경화 광원에 의해 경화된다. 그러므로, 본 발명에 의하면 예를 들어, 360 DPI와 같은 두 개의 개별 저 해상도 프린팅 통과들과 완전히 동등한 720 DPI와 같은 단일 고해상도 프린팅 통과가 허용된다.
또한, 본 발명은 프린팅 표면에 상당히 중합될 수 있는 입자들의 누적과 중합을 회피할 수 있고 따라서 동일한 작업조건에서 종래 기술의 방법과 비교하여 더 긴 시간동안 높은 프린팅 품질을 유지할 수 있는 프린팅 유닛을 제공하는 목적을 달성한다.
본 발명은 또한, 높은 프린팅 정밀도를 유지할 수 있는 프린팅 유닛을 제공하는 목적을 달성한다.
상기 설명은 여기서 설명되는 실시예들에 관한 것이며, 또 다른 실시예들이 상기 설명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 구성될 수 있고 상기 범위는 하기 청구범위에 의해 정해진다.
1....프린팅 유닛,
50....제 1 프린트 헤드,
52....제 2 프린트 헤드,
56....자외선 경화 광원.

Claims (14)

  1. 기질위에 잉크젯 프린팅을 위해 구성된 프린팅 유닛(1)에 있어서,
    제 1 프린트 헤드(50),
    제 2 프린트 헤드(52),
    상기 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52)사이에 위치한 자외선 피닝 광원(54) 및
    상기 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52) 중 한 개 또는 다른 한 개의 외측부에 자외선 경화 광원(56)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자외선 경화 광원(56)은 상기 제 2 프린트 헤드(52)의 외측부에 배열되는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 피닝 광원(54)과 자외선 경화 광원(56)은, 형광등, 형광 불가시광선등, 단파 자외선등, 레이저, 자외선 레이저, 자외선 가스 레이저, 고출력 가스 레이저, 자외선 레이저 다이오드, 자외선 고체 레이저, 전자빔, 조명기, 모노크롬 광원, 발광다이오드, 발광다이오드 배열, 자외선 발광다이오드, 가스 방출등, 아르곤 및 중수소 램프, Hg-Cd 램프, 아크 램프, 전기 아크 램프, 플래쉬 램프, 제논 또는 할로겐 램프를 포함한 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 피닝 광원(54)은 0.1W/cm2 내지 6W/cm2 의 총 출력을 가진 자외선 피닝 발광다이오드 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 피닝 광원(54)은 2mm 내지 20mm의 능동 발광 윈도우(54a)의 폭(BB)을 가진 자외선 피닝 발광다이오드 장치인 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 피닝 광원(54)은 365 내지 420nm의 자외선 출력을 가진 자외선 피닝 발광다이오드 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 피닝 광원(54)은 상기 제 1 프린트 헤드(50)로부터 5mm 내지 50mm의 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 피닝 광원(54)은 각도 감소 기술(ART) 광학장치(들)를 가지는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 각도 감소 기술(ART) 광학장치들은 한 개이상의 시준렌즈(58)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 경화 광원(56)은 3W/cm2 내지 10W/cm2 의 자외선 방출 범위를 가진 방사를 가진 자외선 경화 발광다이오드 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 경화 광원(56)은 15mm 내지 60mm 폭을 가진 자외선 경화 발광다이오드 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각의 제 1 프린트 헤드(50)와 제 2 프린트 헤드(52)는 잉크젯을 위해 구성된 한 개이상의 노즐(51) 열들을 가지는 것을 특징으로 하는 프린팅 유닛.
  13. 기질위에 잉크젯 프린팅을 위해 구성된 프린팅 유닛(1)을 포함하는 프린팅 장치(60)로서, 상기 프린팅 유닛(1)이,
    제 1 프린트 헤드(50),
    제 2 프린트 헤드(52),
    상기 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52)사이에 위치한 자외선 피닝 광원(54) 및
    상기 제 1 프린트 헤드(50) 및 제 2 프린트 헤드(52) 중 한 개 또는 다른 한 개의 외측부에 자외선 경화 광원(56)을 포함하고,
    상기 프린팅 장치는 프린팅과정 동안 상기 기질(100)을 지지하도록 구성된 프린팅 기질 지지부(59)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 프린팅 장치(60)는 상기 프린팅 유닛(1)과 상기 기질(100)을 서로에 대해 이동시키도록 구성된 한 개이상의 작동 부재(102a,102b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
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