KR20160086367A - 좁은 인쇄 구역을 갖는 모듈식 프린터 - Google Patents

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KR20160086367A
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Abstract

모듈식 프린터는 (a) 매체 공급 방향을 형성하는 매체 공급 경로; (b) 매체 공급 경로 위에 현수된 제1 프린터 모듈; 및 (c) 매체 공급 경로 위에 현수되며, 매체 공급 방향에서 제1 프린터 모듈을 적어도 부분적으로 중첩하는 제2 프린터 모듈을 포함한다. 제1 및 제2 프린터 모듈은 각각의 제1 및 제2 프린트헤드 및 유지보수 조립체들을 구비한다. 제1 및 제2 프린트헤드는 매체 공급 방향에 대해 서로 상대적으로 근접하며, 제1 및 제2 유지보수 조립체는 매체 공급 방향에 대해 서로로부터 상대적으로 멀리 떨어진다.

Description

좁은 인쇄 구역을 갖는 모듈식 프린터{MODULAR PRINTER HAVING NARROW PRINT ZONE}
본 발명은 프린터 모듈 및 이러한 프린터 모듈(들)을 하나 이상 포함하는 고속 프린터에 관한 것이다. 본 발명은 매체 웹들 상으로의 인쇄, 특히 오프셋 인쇄기에 설치된 기존의 웹 공급 기구들과 조합하여 사용되도록 개발되었다.
잉크젯 인쇄는 SOHO(소규모 사무실, 홈 오피스) 프린터 시장에 적합하다. 점점, 잉크젯 인쇄는 라벨 및 와이드포맷 인쇄와 같은 다른 시장으로 확대되고 있다. 고속 웹 인쇄는 잉크젯 인쇄 시장에 대한 중요한 상업적 분야가 되고 있다. 디지털 인쇄는 초기 설정 시간 및 오프셋 인쇄판의 제조 비용을 필요로 하지 않기 때문에, 고속 잉크젯 웹 인쇄는 상대적으로 짧은 인쇄 작업을 통해 전통적인 오프셋 인쇄기에 대해 특히 경쟁력이 있다. 디지털 잉크젯 웹 프린터에서는 예를 들어, 주문에 따라 수천 라벨을 인쇄할 수 있다.
지금까지, 본 출원인은 Memjet® 페이지폭 인쇄 기술을 채용하는 다수의 잉크젯 웹 프린터를 개시하고 있다. Memjet® 페이지폭 프린터들은 매체 웹와 같은 프린트 매체들이 프린트헤드(들)을 통해 연속적으로 공급되는 하나 이상의 고정식 프린트헤드(들)을 채용한다. 이러한 구성은 기존의 스캐닝 프린트헤드 기술들에 비해 인쇄 속도를 크게 증가시킨다.
(그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 편입된) US 2011/0279530호는 라벨 인쇄에 적합한 벤치탑 웹 프린터(benchtop web printer)를 개시한다. 벤치탑 프린터는 단일 다색 페이지폭 프린트헤드, 통합 웹 공급 기구 및 유지보수 스테이션을 포함한다. 유지보수 스테이션은 프린트헤드 유지보수를 수행하기 위해 매체 공급 경로를 가로지르는 개별 승강 모듈들을 포함한다. 이러한 구성의 단점은 프린트헤드 유지보수를 수행하기 위해서는 매체 웹을 분해해야 한다는 것이다. 따라서, 이러한 유지보수 과정은 인쇄 작업의 종류 및 길이에 대해 제한적으로 수행될 수 있다.
(그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 편입된) US 2012/0092419호는 매체 공급 방향으로 서로 정렬된 복수의 단색 페이지폭 프린트헤드로 구성된 산업용 웹 프린터를 개시한다. 프린트헤드(들)은 시저 리프트기구(scissor lift mechanism)에 연결된 공통 하우징에 장착된다. 시저 리프트기구는 프린트헤드들이 매체 웹에 대해 상승 및 하강되도록 한다. 프린트헤드 유지보수를 수행하기 위해, 프린트헤드들이 상승하고, 유지보수 조립체가 프린트헤드들의 아래로 측방향으로 슬라이딩하며, 프린트헤드들이 유지보수 조립체 상으로 하강한다. 이러한 방식으로, 프린트헤드 유지보수는 웹 매체를 절단하지 않고 수행될 수 있다. 그러나, US 2012/0092419호에 기술된 프린터의 단점은 상대적으로 높은 비용뿐만 아니라, 더 넓은 매체 폭 상으로 인쇄하기 위해 프린터를 확장시키는 것이 어렵다.
(그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 편입된) US 8,485,656호는 복수의 지그재그식으로 중접되는 프린트헤드를 포함하는 와이드 포맷 프린터를 개시한다. 각각의 프린트헤드는 그 각각의 프린트헤드에 대향하여 위치된 각각의 회전 가능한 유지보수 캐러셀(carousel)에 의해 유지된다. 각각의 캐러셀은 프린트헤드 유지보수를 수행하기 위해 매체 경로를 가로지르며, 이는 매체 웹을 절단하는 것을 필요로 한다.
프린트헤드 유지보수를 수행하기 위해 매체 웹을 절단하는 것을 요구하지 않는 비교적 저비용의 고속 잉크젯 웹 프린터를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 더 넓은 매체 폭(예를 들어, 약 210 mm 보다 큰 폭)으로 용이하게 확장할 수 있는 잉크젯 웹 프린터를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 오프셋 인쇄기에서 사용된 것과 같은 기존의 웹 공급 구성에 새롭게 장착될 수 있도록 조합가능한 고속 잉크젯 웹 프린터를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 새롭게 장착된 프린터는 다수의 오프셋 인쇄 라인을 갖는 상업용 인쇄기에 대한 매력적인 제안이며, 특히 상대적으로 낮은 비용으로 디지털 웹 인쇄의 활용을 촉진시킨다.
제1 양태에 있어서,
(a) 매체 공급 방향을 형성하는 매체 공급 경로;
(b) 제1 프린터 모듈로서, 매체 공급 경로 위에 현수되며,
ㆍ매체 공급 방향에 대해 횡방향으로 연장되는 제1 프린트헤드;
ㆍ매체 공급 방향에 대해 제1 프린트헤드의 제1 측면에 위치되며, 매체 공급 방향에 평행하게 제1 프린트헤드를 향하여 슬라이딩 가능한 제1 유지보수 슬레드(sled)를 포함하는, 제1 프린터 모듈;
(c) 제2 프린터 모듈로서, 매체 공급 경로 위에 현수되고, 매체 공급 방향에서 제1 프린터 모듈을 적어도 부분적으로 중첩하며,
ㆍ매체 공급 방향에 대해 횡방향으로 연장되며, 매체 공급 방향에서 제1 프린트헤드를 적어도 부분적으로 중첩하는 제2 프린트헤드; 및
ㆍ매체 공급 방향에 대해 제2 프린트헤드의 반대측의 제2 측면에 위치되며, 매체 공급 방향에 평행하게 제2 프린트헤드를 향하여 슬라이딩 가능한 제2 유지보수 슬레드를 포함하는, 제2 프린터 모듈;을 포함하며,
제1 및 제2 프린트헤드는 매체 공급 방향에 대해 서로 상대적으로 근접하며, 제1 및 제2 유지보수 조립체는 매체 공급 방향에 대해 서로로부터 상대적으로 멀리 떨어지는, 모듈식 프린터를 제공한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "프린트헤드"는 기다란 띠 모양(swathe)으로 인쇄하는 매체 경로를 가로질러 횡단하는 종래의 스캐닝 프린트헤드들과 달리, 일반적으로 인쇄 동안 고정식인 비-횡단 프린트헤드를 의미한다.
유리하게는, 제1 양태에 따른 모듈식 프린터는 제1 및 제2 프린터 모듈의 쉽게 확장 가능한 구성을 사용하여 비교적 넓은 매체 웹들 상으로 인쇄하는 것이 가능하다. 원칙적으로, 제1 및 제2 프린터 모듈을 매체 공급 경로를 가로질러 교호적으로 중첩되는 구성으로 위치시킴으로써 인쇄 가능한 매체 폭의 범위는 사실상 무한하다.
이러한 모듈식 구성에 있어서, 인쇄 구역의 폭은 프린트헤드들을 상대적으로 근접하여 위치시키고, 유지보수 스테이션들을 상대적으로 멀리 떨어져 위치시킴으로써 최소화된다. 이러한 구성은 인쇄 품질을 극대화하면서 다목적 유지보수 체계를 가능하게 한다. 통상적으로, 매체 공급 방향에서 제1 및 제2 프린트헤드 사이의 거리는 10 내지 200 mm 또는 20 내지 100 mm이다. 이에 대응하여, 인쇄 구역의 폭은 10 내지 200 mm 또는 20 내지 100mm 범위이다. 인쇄 구역의 폭은 매체 공급 방향에 평행한 방향으로 규정된다.
바람직하게는, 제1 및 제2 유지보수 조립체는 반대 방향, 즉 서로를 향하여 그리고 각각의 제1 및 제2 프린트헤드를 향하여 이동하도록 구성된다. 즉, 제1 유지보수 슬레드는 매체 공급 방향과 동일한 방향으로 이동할 수 있으며, 제2 유지보수 슬레드는 반대 방향으로 이동한다. 대안적으로, 제1 유지보수 슬레드는 매체 공급 방향에 반대 방향으로 이동할 수 있으며, 제2 유지보수 슬레드는 매체 공급 방향과 동일한 방향으로 이동한다.
바람직하게는, 제1 및 제2 프린트헤드는 사용자-교체 가능한 각각의 프린트헤드 카트리지 내에 각각 장착된다. 프린트헤드 카트리지는, 예를 들어 프린트헤드에 부가하여 잉크 커플링과 잉크 공급 장치를 포함할 수 있다. 프린트헤드들은 다색 프린트헤드 또는 단색 프린트헤드일 수 있다.
바람직하게는, 프린트헤드 카트리지들은 제1 및 제2 프린터 모듈의 각각에서 동일하며 교체 가능하다. 제1 및 제2 프린터 모듈에 동일하며 교체 가능한 프린트헤드 카트리지들을 제공하는 것은 프린트헤드 카트리지 제조 비용을 최소화하며 최종 사용자에게 편리하다.
제1 및 제2 프린터 모듈은 서로 동일하거나 또는 다를 수 있다. 동일한 제1 및 제2 프린터 모듈은 프린터 모듈들의 제조 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나, 동일한 제1 및 제2 프린터 모듈은 프린트헤드 카트리지 및 유지보수 스테이션의 동일한 상대 배향을 필요로 한다. 통상적으로, 프린트헤드들이 매체 공급 방향에 대해 비대칭 컬러 평면을 가지고 있기 때문에, 동일한 제1 및 제2 프린터 모듈은 "전방(forwards)"(예를 들어, CMYK) 인쇄를 위해 제1 프린터 모듈 내에 프린트헤드 카트리지들을 필요로 하며, "후방(backwards)"(예를 들어, KYMC) 인쇄를 위해 제2 프린터 모듈 내에 프린트헤드 카트리지들을 필요로 한다. 이러한 구성은 적절한 제어기 펌웨어를 사용하여 기술적으로 가능하지만, 실제로는, 일부 프린트헤드들이 "전방" 인쇄이고 일부 프린트헤드들이 "후방" 인쇄일 때, 매체 폭에 걸쳐 일관된 인쇄 품질을 유지하는 것이 곤란하다. 예를 들면, 오버프린팅 및 언더프린팅의 다른 효과들은 컬러 평면 순서가 반전될 때 보정하기 어렵다.
따라서, 프린트헤드 카트리지들은 매체 공급 방향에 대해 모두 동일하게 배향되는 것이 바람직하며, 이에 따라 모든 프린트헤드들은 동일한 컬러 평면 순서로 인쇄한다. 제1 및 제2 프린터 모듈이 제1 및 제2 프린터 모듈 내의 유지보수 조립체들에 대한 프린트헤드들의 다른 배향에 의해, 비-동일한 것이 바람직하다는 것은 당연한 귀결이다.
바람직하게는, 제1 및 제2 프린터 모듈은 매체 공급 경로에 대해 각각의 프린트헤드 카트리지를 승강시키는 각각의 승강 기구를 포함한다. 매체 공급 경로에 대한 프린트헤드 카트리지들의 승강은 프린트헤드들이 매체 웹을 절단하지 않고 유지되도록 한다.
바람직하게는, 제1 및 제2 프린터 모듈은 각각의 프린트 바 캐리지를 각각 포함하며, 프린트 바 캐리지는 하우징 내에 슬라이딩 가능하게 수용되며, 하우징에 대해 승강될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 프린트 바 캐리지는 각각의 프린트헤드 카트리지를 이송한다.
바람직하게는, 각각의 프린트 바 캐리지는 각각의 잉크 매니폴드를 이송하며, 잉크 매니폴드는 각각의 프린트헤드 카트리지와 결합하여 잉크를 공급하기 위한 적어도 하나의 커플링을 구비한다.
바람직하게는, 제1 양태에 있어서, 인쇄 구역은 216 mm보다 큰 길이 및 최대 약 2000 mm의 길이를 가지며, 인쇄 구역의 길이는 매체 공급 방향에 대해 횡방향으로 규정된다. 일부 실시예들에 있어서, 인쇄 구역은 300 mm보다 큰, 400 mm보다 큰 또는 500 mm보다 큰 길이를 갖는다. 따라서, 모듈식 프린터는 와이드포맷 매체, 즉 표준 A4 또는 US 레터-사이즈 매체보다 더 넓은 매체 상으로 인쇄할 수 있다.
제1 및 제2 프린터 모듈은, 예를 들어 매체 공급 경로 위에 현수된 갠트리에 고정식으로 장착될 수 있다. 통상적으로, 제1 및 제2 프린터 모듈은 매체 공급 경로 위에 프린터 모듈들을 장착하도록 구성된 강성 장착 빔들을 포함한다.
제2 양태에 있어서,
각각의 기준 슬롯을 각각 형성하는 한 쌍의 대향 측벽을 포함하는 하우징;
한 쌍의 제1 스토퍼로서, 각각의 제1 스토퍼는 하우징의 각각의 측벽에 형성된 각각의 기준 슬롯의 하단부를 향하여 위치되며, 각각의 제1 스토퍼는 제1 기준면을 형성하는, 한 쌍의 제1 스토퍼;
프린트 바 캐리지로서, 하우징 내에 슬라이딩 가능하게 수용되며,
ㆍ섀시;
ㆍ섀시에 의해 지지된 프린트헤드; 및
ㆍ한 쌍의 러그로서, 각각의 러그는 섀시의 대향 측면들로부터 외측으로 연장되며, 각각의 러그는 하우징의 각각의 기준 슬롯에 수용되며, 각각의 러그는 그 각각의 기준 슬롯 내에 슬라이딩 가능하게 이동될 수 있는, 한 쌍의 러그를 포함하는, 프린트 바 캐리지; 및
하우징에 대해 프린트 바 캐리지를 승강시키는 승강 기구를 포함하며,
제1 기준면들은 프린트 바 캐리지의 인쇄 위치를 규정하며, 프린트 바 캐리지는 각각의 러그가 그 각각의 제1 기준면과 접촉 맞물림할 때 인쇄 위치에 있는, 프린터 조립체를 제공한다.
유리하게는, 제2 양태에 따른 프린터 조립체는 승강 가능한 프린트 바 캐리지의 인쇄 위치가 프린트 바 캐리지가 슬라이딩 가능하게 수용되는 하우징을 참조하여 규정될 수 있다. 특히, 러그, 기준 슬롯 및 스토퍼들은 프린트헤드에 요구되는 어떤 특별한 수정 없이 컴팩트한 디자인을 제공한다. 제1 양태와 관련하여 기술된 프린터 모듈의 각각은 제2 양태에 따른 프린터 조립체를 포함할 수 있다.
통상적으로, 스토퍼들은 각각의 프린터 조립체에 대한 내부 액세스를 필요로 하지 않고 (예를 들어, 다른 매체 두께에 이용하기 위한) 인쇄 위치 높이를 사용자가 손쉽게 조정하는 것을 가능하게 하는 조절 가능한 높이를 갖는다. 프린터 조립체가 매체 공급 경로 위에 현수되는 것에 의해(예를 들어, 강성 오버헤드 캔틸레버 빔 또는 갠트리에 장착되는 것에 의해) 설치되면, 스토퍼들은 매체에 대한 인쇄 위치의 높이를 제어하기 위해 사용될 수 있으며, 이에 따라 토출된 잉크 방울들의 "펜-투-페이퍼 스페이싱(pen-to-paper spacing)(PPS)" 또는 "투사 거리(throw distance)"를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
바람직하게는, 프린트헤드는 섀시의 대향 측면 패널들 사이에 장착되며, 각각의 러그는 각각의 측면 패널로부터 외측으로 연장된다.
바람직하게는, 각각의 제1 스토퍼는 하우징의 각각의 측벽의 외측(외부)면에 장착된다. 외부에 장착된 스토퍼들은 프린트헤드를 유지하기 위해 프린트헤드에 대한 기준 참조(datum referencing)와 슬라이딩 유지보수 슬레드 사이의 어떠한 간섭을 회피한다. 또한, 외부에 장착된 스토퍼들은 프린터 조립체가 설치될 때 현장에서의 사용자 접근성을 용이하게 한다.
바람직하게는, 각각의 제1 스토퍼는 복수의 다른 인쇄 위치를 제공하도록 그 각각의 측벽에 대해 조정 가능하게 장착된다. 각각의 제1 스토퍼의 조정 가능한 장착을 제공하기 위한 적절한 수단은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들면, 슬라이더 기구 또는 나사 기구가 수동 스토퍼 높이 조정을 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 당해 분야에 공지된 바와 같이, 미리 결정된 스토퍼 높이의 범위는 슬라이더 기구와 조합되는 하나 이상의 멈춤쇠(detent)를 사용하여 제공될 수 있다.
바람직하게는, 하우징은 프린터 조립체가 매체 경로 위에 현수되도록 지지체 상에 프린터 조립체를 고정식으로 장착하기 위한 하나 이상의 상부 장착 플레이트 또는 빔을 포함한다.
바람직하게는, 승강 기구는 랙 및 피니언 기구를 포함한다.
바람직하게는 캐리지는 한 쌍의 랙을 포함하고, 샤프트는 하우징의 측벽들 사이에 회전 가능하게 장착되며, 한 쌍의 피니언이 샤프트에 대해 고정식으로 장착되며, 각각의 피니언은 각각의 랙과 맞물린다.
바람직하게는, 하우징은 캐리지의 일부와 맞물린 가이드 슬롯을 형성하며, 상기 가이드 슬롯은 하우징에 대한 캐리지의 이동을 제한한다.
바람직하게는 가이드 슬롯은 기준 슬롯들 중 하나로부터 측방향으로 이격되며, 기준 슬롯에 평행하게 연장된다.
바람직하게는, 하우징의 제1 측벽은 각각의 가이드 슬롯을 구비하며, 캐리지는 복수의 회전 가능하게 장착된 제1 베어링을 포함하며, 각각의 제1 베어링은 가이드 슬롯 내에서 이동한다.
바람직하게는, 복수의 제1 베어링은 섀시의 측면 패널에 고정된 브라켓에 회전 가능하게 장착된다.
바람직하게는, 제1 베어링들은 서로 정렬되어 랙들에 평행하다.
바람직하게는, 프린터 조립체는,
하우징에 고정되며, 기준 슬롯들에 대해 횡방향으로 연장되는 트랙;
트랙 상에 장착된 유지보수 슬레드;
트랙을 따라 유지보수 슬레드를 이송하는 이송 기구; 및
승강 기구와 이송 기구를 조정하기 위한 제어기를 더 포함하며,
제어기는,
ㆍ유지보수 슬레드가 프린트헤드와의 정렬로부터 측방향으로 변위되는 인쇄 위치; 및
ㆍ유지보수 슬레드의 적어도 일부분이 프린트헤드와 정렬되는 유지보수 위치를 제공하며,
프린트헤드는 인쇄 위치에 대한 상대적인 유지보수 위치로 상승된다.
프린터 조립체는 승강 기구를 사용하여 프린트 바를 상승시키고, 유지보수 슬레드를 프린트헤드를 향하여 매체 공급 방향과 평행하게 이송시키고, 그리고 프린트헤드가 적절한 유지보수 모듈(예를 들어, 캐퍼 또는 와이퍼)와 맞물리도록 프린트 바를 하강시키는 것에 의해 유지보수 위치(예를 들어, 캐핑 위치 또는 와이핑 위치)로 설정될 수 있다. 프린터 조립체는 승강 기구를 사용하여 프린트 바를 상승시키고, 유지보수 슬레드를 프린트헤드로부터 멀어지도록 이송시키고, 그리고 프린트헤드가 인쇄 위치에 있도록 프린트 바를 하강시키는 것에 의해 인쇄 위치로 설정될 수 있으며, 인쇄 위치는 유지보수 위치보다 아래에 있다.
바람직하게는, 유지보수 슬레드는,
ㆍ프린트헤드를 캐핑하기 위한 캐퍼 모듈; 및
ㆍ프린트헤드를 와이핑하기 위한 와이퍼 모듈
중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 캐퍼 모듈은 주변 캐퍼의 양 단부에 배치된 한 쌍의 제2 스토퍼를 포함하며, 각각의 제2 스토퍼는 제2 기준면을 형성한다.
바람직하게는, 랜딩 구역들은 캐핑 위치에서 제2 기준면들과의 접촉 맞물림을 위해 프린트헤드의 길이방향 양 단부에 형성된다.
그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 편입된 US 2011/0279524호에 개시된 바와 같이, 주변 캐퍼는 스피팅(spitting) 및/또는 프라이밍(priming) 동작 동안 잉크를 포착하기 위해 위치된 내부 심지 요소(internal wick element)를 포함할 수 있다. 심지 요소는 프린트헤드에 아주 근접하여 (그러나, 접촉하지는 않음) 정확하게 위치되며, 이에 따라 유체 브릿지(fluidic bridge)("잉크 브릿지(ink bridge)")가 프린트헤드와 심지 요소 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 제2 기준면과 랜딩 구역들은, 바람직하게는 US 2011/0279524호에 개시된 형태의 주변 캐퍼의 정확한 위치지정을 위해 채용된다.
바람직하게는, 와이퍼 모듈은 유지보수 슬레드 상에 탄성적으로 장착된다. 와이퍼 모듈의 탄성 장착은 와이핑 위치에서의 와이퍼에 대한 프린트헤드의 위치지정에서의 소정 허용오차를 허용한다. 통상적으로, 와이핑 위치는 캐핑 위치보다 덜 중요하며, 오히려 기준(datum)을 통하지 않고, 승강 기구에 적절한 센서 및/또는 타이머를 사용하여 제어될 수 있다.
바람직하게는, 와이퍼 모듈은 회전 가능하게 장착된 와이퍼 롤러를 포함하며, 와이퍼 롤러는 프린트헤드와 동일하게 연장된다. 와이퍼 롤러 및 주변 캐퍼를 포함하며, 본 발명의 프린터 조립체와 관련하여 사용하기에 적합할 수 있는 적절한 유지보수 슬레드는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 편입된 US 2012/0092419호에 개시되어 있다.
제3 양태에 있어서,
하우징으로서, 공칭 x-축을 따라 연장되는 한 쌍의 대향 제1 및 제2 측벽을 포함하며, 제1 측벽은 z-축을 따라 연장되는 가이드 슬롯을 구비하며, 가이드 슬롯은 대향하는 제1 지지면들 사이에 형성되는, 하우징;
측벽들 사이에 회전 가능하게 장착되며, y-축을 따라 연장되는 샤프트;
샤프트와의 회전을 위해 샤프트의 양 단부에 고정식으로 장착되는 제1 및 제2 피니언;
프린트 바 캐리지로서, 하우징 내에 슬라이딩 가능하게 수용되며,
ㆍ섀시;
ㆍ섀시에 고정되며, 각각이 랙-앤드-피니언 승강 기구를 형성하도록 각각의 피니언과 맞물리는 제1 및 제2 평행 랙;
ㆍ섀시의 제1 측면에 회전 가능하게 장착되며, 각각이 가이드 슬롯에 수용되는 한 세트의 제1 베어링; 및
ㆍ섀시에 의해 지지된 프린트헤드를 포함하는, 프린트 바 캐리지; 및
샤프트를 회전시키기 위해 샤프트에 작동식으로 연결되며, 이에 의해 랙-앤드-피니언 승강 기구를 통해 z-축을 따라 프린트 바 캐리지를 하우징에 대해 승강시키는 구동 모터를 포함하며,
프린트 바 캐리지의 슬라이딩 이동 동안, 제1 베어링 세트는 가이드 슬롯 내에서 이동하며, 프린트 바 캐리지의 회전 운동을 제한하도록 제1 가이드면들을 지지하는, 프린터 조립체를 제공한다.
유리하게는, 제3 양태에 따른 프린터 조립체는 매우 정확한 위치로 프린트 바 캐리지를 승강시키기 위한 강성 프레임워크를 제공한다. 특히, 제1 베어링들과 강성 하우징의 가이드 슬롯의 협력은 바람직하지 않은 프린트헤드 회전에 대해 훌륭한 제한을 제공한다. 제1 양태와 관련하여 기술된 제1 및 제2 프린터 모듈의 각각은 제3 양태에 따른 프린터 조립체를 포함할 수 있다.
프린트 바를 승강시키는 것은 승강 축에 대한 프린트 바의 고유 모멘트에 의해 상당한 회전력을 도입한다. 대조적으로, US 8,353,566호는 한 쌍의 브라켓이 상보적인 쌍의 가이드 포스트 상에 슬라이딩 가능하게 장착되는 랙-앤드-피니언 승강 기구를 개시한다. 각각의 브라켓은 랙과 맞물린 한 쌍의 피니언을 구비하는 샤프트의 회전을 통해 프린트 바가 승강되는 것을 가능하게 하는, 프린트 바에 연결된 랙을 구비한다. US 8,353,566호에 개시된 승강 기구의 단점은 가늘고 긴 가이드 포스트들이 프린트헤드 위치지정뿐만 아니라 승강 기구의 동작에 문제가 많은 정확한 평행성이 필연적으로 부족하다는 것이다. US 8,353,566호는 브래킷 마운팅에서의 어느 정도의 플레이를 허용하고, 상승/하강 동안의 θy(theta y)의 오정렬을 교정하기 위해 하강 위치에서의 기준에만 의존함으로써 이 문제를 해결하고자 한다. 그러나, 종래 기술의 구성은 승강 기구의 과도한 마모가 필연적으로 얻어지며, 더욱이 인쇄 위치에서의 프린트헤드의 정확한 위치지정을 보장하지 않는다. 제3 양태에 따른 프린터 조립체는 최소한의 마모 및 인쇄 위치에서의 정확한 프린트헤드 위치를 갖는 프린트헤드의 매끄러운 승강을 보장한다.
바람직하게는, 캐리지는 제2 측벽의 내부면에 회전 가능하게 장착된 제2 베어링을 포함하며, 제2 베어링은 프린트 바 캐리지의 제2 지지면을 지지하며, 상기 제2 지지면은 z-축을 따라 연장된다. 따라서, 제1 및 제2 베어링은 θz(theta z) 뿐만 아니라 θy(theta y)에서의 프린바 캐리지의 회전 운동을 제한하도록 협력한다.
바람직하게는, 제2 지지면은 제2 랙의 비-치형면(non-toothed)에 의해 형성된다. 통상적으로, 비-치형면은 제2 랙의 치형면에 대향하며, 치형면은 제2 피니언과 결합된다.
바람직하게는, 샤프트 및 피니언은 x-축에 대한 프린트 바의 회전 운동을 제한하도록 병렬 랙들과 협력한다. 따라서, 프린트 바 캐리지는 바람직하게는 승강 동안 θx, θy 및 θz에서 제한된다.
바람직하게는, 섀시는 제1 및 대향 제2 측면 패널을 포함하며, 제1 베어링의 세트는 섀시의 제1 측면 패널에 고정된 브라켓에 회전 가능하게 장착된다.
바람직하게는, 하우징은 기준 슬롯들에 대해 횡방향으로 연장되는 트랙을 포함하며, 프린터 조립체는,
트랙 상에 장착된 유지보수 슬레드;
트랙을 따라 유지보수 슬레드를 이송하는 이송 기구; 및
승강 기구와 이송 기구를 조정하기 위한 제어기를 더 포함하며,
제어기는,
ㆍ유지보수 슬레드가 프린트헤드와의 정렬로부터 측방향으로 변위되는 인쇄 위치; 및
ㆍ유지보수 슬레드의 적어도 일부분이 프린트헤드와 정렬되는 유지보수 위치를 제공하도록 구성되며,
프린트헤드는 인쇄 위치에 대한 상대적인 유지보수 위치로 상승된다.
바람직하게는, 이송 기구는 복수의 풀리에 대해 인장된 무한 구동 벨트를 포함하며, 유지보수 슬레드는 구동 벨트와의 이동을 위해 구동 벨트에 부착된다.
바람직하게는, 브라켓은 인쇄 위치에서 구동 벨트와의 접촉을 피하도록 구성된다. 바람직하게는, 브라켓은 L자형 또는 U자형이다.
바람직하게는, 하우징의 각각의 측벽은 한 쌍의 제1 스토퍼를 포함하며, 각각의 제1 스토퍼는 제1 기준면을 형성하며, 각각의 제1 스토퍼는 각각의 측벽에 형성된 각각의 기준 슬롯의 하단부를 향하여 위치되며, 각각의 기준 슬롯은 가이드 슬롯으로부터 측방향으로 이격되고 가이드 슬롯과 평행하며; 그리고
프린트 바 캐리지는 한 쌍의 러그를 포함하며, 각각의 러그는 섀시의 대향 측면들로부터 외측으로 연장되며, 각각의 러그는 하우징의 각각의 기준 슬롯에 수용되며, 각각의 러그는 그 각각의 기준 슬롯 내에서 슬라이딩 가능하게 이동 가능하고, 제1 기준면들은 프린트 바 캐리지의 인쇄 위치를 규정하며, 프린트 바 캐리지는 각각의 러그가 그 각각의 제1 기준면과 접촉 맞물림할 때 인쇄 위치에 있다.
바람직하게는, 프린트 바 캐리지는 대향 측면 패널들을 갖는 섀시를 포함하며, 프린트헤드는 측면 패널들 사이에 장착되며, 각각의 러그는 각각의 측면 패널로부터 외측으로 연장된다.
바람직하게는, 각각의 제1 스토퍼는 하우징의 각각의 측벽의 외부면에 장착된다.
바람직하게는, 각각의 제1 스토퍼는 복수의 다른 인쇄 위치를 제공하도록 그 각각의 측벽에 대해 조정 가능하게 장착된다.
바람직하게는, 유지보수 슬레드는 프린트헤드를 캐핑하기 위한 캐퍼 모듈; 및 프린트헤드를 와이핑하기 위한 와이퍼 모듈 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 캐퍼 모듈은 주변 캐퍼의 양 단부에 배치된 한 쌍의 제2 스토퍼를 포함하며, 각각의 제2 스토퍼는 제2 기준면을 형성한다.
바람직하게는, 랜딩 구역은 캐핑 위치에서 제2 기준면과의 접촉 맞물림을 위해 프린트헤드의 길이방향 양 단부에 형성된다.
바람직하게는, 와이퍼 모듈은 유지보수 슬레드 상에 탄성적으로 장착된다.
바람직하게는, 와이퍼 모듈은 회전 가능하게 장착된 와이퍼 롤러를 포함하며, 와이퍼 롤러는 프린트헤드와 동일하게 연장된다.
본 명세서에 기재된 바람직한 실시예 또는 다른 실시예들은 제1, 제2 및 제3 양태의 임의의 하나 또는 그 이상에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 실시예들은 첨부하는 도면들을 참조하여 예로서만 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 프린터 모듈의 사시도이다.
도 2는 장착 빔들이 제거된 프린터 모듈의 사시도이다.
도 3은 장착 빔들이 제거된 인쇄 위치에 구성된 프린터 모듈의 사시도이다.
도 4는 장착 빔들이 제거된 유지보수 위치에 구성된 프린터 모듈의 사시도이다.
도 5는 프린터 모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 프린트 바 캐리지의 사시도이다.
도 7은 프린트 바 캐리지의 분해 사시도이다.
도 8은 개략적인 시스템 제어 블록도이다.
도 9는 장착 빔, 하우징 측벽 및 프린트 바 섀시 측면패널들이 제거된 인쇄 위치에서의 프린터 모듈의 사시도이다.
도 10은 상승 위치에서의 제1 베어링들과 가이드 슬롯의 맞물림을 도시하는 측면도이다.
도 11은 인쇄 위치에서의 제1 베어링들과 가이드 슬롯의 맞물림을 도시하는 측면도이다.
도 12는 장착 빔들이 제거된 프린터 모듈의 평면도이다.
도 13은 장착 빔, 하우징 측벽 및 프린트 바 섀시 측면패널들이 제거된 유지보수 위치에서의 프린터 모듈의 사시도이다.
도 14는 프린트헤드 카트리지 및 유지보수 슬레드의 배면도이다.
도 15는 유지보수 슬레드의 사시도이다.
도 16은 유지보수 슬레드 및 이송 기구의 사시도이다.
도 17은 구동 벨트가 제거된 유지보수 슬레드 및 이송 기구의 사시도이다.
도 18은 본 발명에 따른 모듈식 프린터의 평면도이다.
프린터 모듈 개요
도 1을 참조하면, 제1 측벽(12) 및 대향하는 제2 측벽(14)을 갖는 하우징(10)을 포함하는 프린터 모듈(1) 형태의 프린터 조립체가 도시되어 있다. 제1 및 제2 측벽(12, 14)은 프린트 바 캐리지(100)와 유지보수 슬레드(200)(도 5 참조)로 구성된 인쇄 엔진을 수용하기 위한 강성 프레임워크를 제공하도록 상부 장착 빔(15, 17)과 하부 연결 빔(19, 21)들을 통해 연결된다. 각각의 장착 빔(15, 17)은 프린터 모듈(1)을 갠트리(gantry) 또는 캔틸레버(cantilever) 빔(도시되지 않음)에 장착하기 위한 장착 기구(18)들을 구비한다. 따라서, 프린터 모듈(1)은 인쇄 매체 경로 위에 현수되도록 구성된다. 매체 웹과 같은 인쇄 매체는, 예를 들어 당해 분야에 공지된 바와 같은 적절한 공급 롤러들을 사용하여 프린터 모듈(1)에 공급될 수 있다. 하우징(10)은 프린터 모듈(1) 하부로의 매체 웹의 공급을 용이하게 하기 위한 베이스는 구비하지 않는다.
프린트 바 캐리지(100)는 승강 기구를 사용하여 프린트 바 캐리지를 하우징(10)에 대해 승강시킬 수 있도록, 하우징(10) 내에 슬라이딩 가능하게 수용된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 프린트 바 캐리지(100)는 천이 위치(transition position)에서 상승되어 있고; 도 3에 도시된 바와 같이, 프린트 바 캐리지(100)는 인쇄 위치에서 하강되어 있으며; 도 4에 도시된 바와 같이, 프린트 바 캐리지(100)는 유지보수 위치에서 상승되어 있다.
도 6 및 도 7을 간략하게 참조하면, 프린트 바 캐리지(100)는 단일 경로에서 인쇄 매체 상으로 인쇄하기 위해 섀시(104)에 장착된, 잉크 매니폴드(101) 및 교체 가능한 Memjet® 프린트헤드 카트리지와 같은 프린트헤드 카트리지(102)를 포함한다. (프린트헤드 카트리지(102)의 상세한 설명은 그 전체 내용들이 본 명세서에 참조로 편입된 미국특허 제8,540,353호; 제8,025,383호 및 제7,845,778호를 참조한다.) 잉크 매니폴드(101)는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 편입된 US 8,540,353호에 개시된 커플링과 같은 한 쌍의 커플링을 통해 프린트헤드 카트리지(102)로 잉크를 공급하고 이로부터 잉크를 수용하도록 구성되어 있다. 잉크 매니폴드(101)는 프린트헤드(105)와 유체 연통하는 잉크 전달 시스템(도시되지 않음)의 일부를 형성한다. 프린트헤드 카트리지(102)는 그 하부면에 장착되며, 주기적인 유지보수를 요구하는 프린트헤드(105)를 포함한다(도 14 참조). 유지보수는 잉크 및 이물질이 없도록 노즐을 와이핑하거나, 잉크로 차단되기 시작하는 노즐들을 뚫거나, 또는 프린트헤드(105)를 캐핑하는 것에 의해 잉크의 증발을 최소화하는 것을 요구할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 유지보수 슬레드(200)는 이송 기구(후술함)를 사용하여 프린터 모듈(1)의 공칭 x-축을 따라 슬라이딩 가능하며, 이 x-축은 매체 공급 방향에 평행한 축으로서 정의된다. 캐퍼 모듈(capper module)(202) 및 와이퍼 모듈(wipper module)(204)의 형태인 유지보수 모듈은 프린트헤드에서의 각각의 캐핑 및 와이핑 동작을 수행하기 위해 유지보수 슬레드(200)에 장착된다.
캐핑 또는 와이핑 동작을 수행하기 위해, 프린트 바 캐리지(100)는 천이 위치로 상승되며(도 1 및 도 2 참조), 유지보수 슬레드는 프린트헤드(105) 아래에 위치하도록 x-축을 따라 이동되며, 프린트 바 캐리지는 캐퍼 모듈(202) 또는 와이퍼 모듈(204) 중 하나로 하강된다(도 4 참조). 물론, 프린트헤드(105)에 대한 유지보수 슬레드(200)의 정확한 위치지정은 캐핑 또는 와이핑 동작이 수행되고 있는지의 여부에 의존할 것이다. 일반적으로, 프린트헤드(105)는 휴지 기간 동안 캐핑된 상태로 유지된다.
인쇄를 수행하기 위해, 프린트 바 캐리지(100)는 그 천이 위치로 상승되고, x-축을 따라 유지보수 슬레드를 슬라이딩 가능하게 이동시킴으로써 유지보수 슬레드(200)는 프린트헤드(105)의 일측으로 횡방향으로 변위된다(도 1 및 도 2 참조). 유지보수 슬레드(200)가 프린트헤드(105)로부터 횡방향으로 변위되면, 프린트 바 캐리지(100)는 프린트 바 캐리지의 가장 낮은 위치인 인쇄 위치로 하강된다(도 3 참조).
도 8을 참조하면, 제어기(500)는 매체 공급 기구(501); 프린트헤드로 잉크를 전달하는 잉크 전달 시스템(502); 프린트 바 캐리지(100), 프린트헤드(105) 및 승강 기구를 포함하는 프린트 바 시스템(503); 및 유지보수 슬레드(200), 이송기구 및 유지보수 모듈을 포함하는 유지보수 시스템(504)의 각종 동작을 조정하기 위해 채용된다. 잉크 전달 시스템(502)은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 편입된 US 8,485,619호에 개시된 형태일 수 있다. 예를 들면, 잉크 전달 시스템(502)은 프린트헤드 카트리지(102)의 입구 포트(105)들로 잉크를 전달하며, 프린트헤드 카트리지의 출구 포트(107)들로부터 잉크를 수용하는 잉크 용기를 갖는 순환 시스템일 수 있다. 다양한 인쇄, 퍼징, 압력 프라이밍 및 디프라이밍 동작은 US 8,485,619호에 개시된 바와 같은 잉크 전달 시스템의 펌프와 밸브 장치를 통해 조정될 수 있다. 그러나, 당해 분야에 공지된 바와 같은 다른 잉크 전달 시스템들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 제어기(500)는 잉크 전달 시스템(502) 및 유지보수 시스템(504)뿐만 아니라 프린트 바 시스템(503) 및 매체 공급 기구(501)와의 적절한 신호 통신을 통해 모든 유지보수 및 인쇄 동작을 조정한다.
승강 기구
프린트 바 캐리지(100)는 랙-앤드-피니언 승강 기구를 사용하여 (공칭 z-축을 따라) 하우징(10)에 대해 슬라이딩 가능하게 승강될 수 있다. 도 7을 참조하면, 랙-앤드-피니언 승강 기구는 섀시(104)의 각각의 제1 및 제2 측면 패널(114, 116)에 고정식으로 장착된 제1 및 제2 치형 랙(110, 112)을 포함한다. 섀시(104)는 측면 패널들의 평행도를 보장하고, 이에 따라 측면 패널들에 장착된 랙(110, 112)들의 평행도를 보장하는 강성 프레임워크를 제공하도록 측면 패널(114, 116)들을 상호연결하는 단부 패널(118)과 베이스 패널(120)을 더 포함한다. 도 3, 도 5 및 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 샤프트(25)는 하우징(10)의 측벽(12, 14)들 사이에 회전가능하게 장착된다. 제1 및 제2 치형 피니언(26, 28)은 샤프트와 함께 회전하기 위해 그 대향 단부들에서 샤프트(25)에 대해 고정식으로 장착된다. 제1 및 제2 피니언(26, 28)은 랙-앤드-피니언 승강 기구를 제공하도록 각각의 제1 및 제2 랙(110, 112)과 결합된다.
샤프트(25)의 회전은 웜 기어장치를 통해 샤프트와 맞물리는 승강 모터(30)에 의해 구동된다. 웜 기어장치는 승강 모터(30)에 연결된 웜(32) 및 제2 피니언(28)에 인접하여 샤프트(25)에 장착된 교합 웜 휠(intermeshing worm wheel)(34)을 포함한다(도 9 참조). 따라서, 승강 모터(30)는 랙-앤드-피니언 승강 기구를 통해 프린트 바 캐리지(100)의 상승 또는 하강 중 어느 하나를 수행하도록 어느 한 방향으로 샤프트(25)를 회전시키는 데 사용된다.
프린트 바 캐리지 이동의 제한
전술한 바와 같이, 프린트 바 캐리지(100)는 랙-앤드-피니언 승강 기구에 작동식으로 연결된 승강 모터(30)의 작동에 의해 승강된다. 매끄럽고 신뢰성 있는 승강 기구를 제공하기 위해, 프린터 모듈(1)의 y-축에 대한 프린트 바 캐리지의 어떠한 회전 운동을 제한하는 것이 바람직하다. 도 10에 도시된 바와 같이, 프린트 바 캐리지(100)는 화살표 "W"로 나타낸 프린트 바 캐리지(100)의 중량에 의해 피니언(26)에 대해 시계방향 회전 편향력을 경험한다.
어떠한 회전 운동을 제한하기 위해, 한 쌍의 제1 베어링(150A, 150B)이 장착 브라켓(152)을 통해 섀시(104)의 제1 측면 패널(114)에 회전 가능하게 장착된다. 제1 베어링(150A, 150B)들은 하우징(10)의 제1 측벽(12)에 의해 형성된 가이드 슬롯(47) 및 제1 측벽(12)의 외부면에 고정된 가이드 브라켓(49) 내에 수용된다. 가이드 슬롯(47)은 프린터 모듈(1)의 z-축을 따라 연장되며, 이 가이드 슬롯과 평행하게 연장하는 기준 슬롯(referencing slot)(40)(후술함)으로부터 횡방향으로 변위되어 있다.
가이드 브라켓(49)은 가이드 슬롯(47)의 대향 길이방향 측면들을 따라 연장하는 한 쌍의 대향 제1 지지면(50A, 50B)을 형성한다. 제1 지지면(50A, 50B)들은 프린트 바 캐리지(100)의 고유 회전 편향(intrinsic rotational bias)에 대한 반력을 제공한다. 가이드 슬롯(47)에 병렬로 정렬된 제1 베어링(150A, 150B)들은 z-축을 따라 가이드 슬롯 내에서 이동하며, 프린트 바 캐리지(100)의 승강 동안 각각의 제1 지지면(50A, 50B)을 지지할 것이다. 실제로, 제1 베어링들과 제1 지지면들 사이의 클리어런스의 한계 정도(예를 들어, 0.01 내지 0.1 mm)는 프린트 바 캐리지(100)의 회전 편향에 대해 상부 제1 베어링(150A)이 우측 제1 지지면(50A)을 지지하도록 하며, 하부 제1 베어링(150B)이 좌측 제1 지지면(50B)을 지지하도록 한다(도 10 참조).
도 11은 프린트 바 캐리지(100)가 최하부 인쇄 위치에 있을 때의 제1 베어링(150)들과 가이드 슬롯(47)의 측면도이다. 프린트 바 캐리지(100)가 이 최하부 위치에서 제1 스토퍼(36)에 의해 지지되면, 프린트 바 캐리지의 회전 편향이 반전된다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 제2 베어링(60)은 장착 블록(62)을 통해 하우징(10)의 제2 측벽(14)의 내부면에 회전 가능하게 장착된다. 제2 베어링(60)은 제2 랙(112)의 비-치형면을 지지하도록 위치된다. 비-치형면은 제2 랙(112)의 치형면에 대향하며, 프린트 바 캐리지(100)의 승강 동안 지지하도록 제2 베어링(60)에 대한 제2 지지면(155)을 형성한다. 도 13은 제2 베어링(60)과 제2 지지면(155)의 맞물림을 더 명확하게 나타내기 위해 제거된 제2 측벽(14)과 제2 측면 패널(116)을 갖는다.
제1 베어링(150)들과 제2 베어링(60)은 승강 동안 y-축 및 z-축(θy 및 θz)에 대한 프린트 바 캐리지(100)의 회전 운동을 제한하도록 그들 각각의 제1 지지면(50)들 및 제2 지지면(155)과 협력한다. 이러한 회전 운동의 제한은 프린트 바 캐리지(100)의 반복적인 승강 시의 랙-앤드-피니언 기구의 어떠한 과도한 마모를 최소화한다.
기준 정렬(Datum Arrangements)
도 1 내지 도 4를 참조하면, 프린트 바 캐리지(100)의 인쇄 위치는 제1 및 제2 측벽(12, 14)의 외부면에 장착된 한 쌍의 제1 스토퍼(36)에 의해 규정된다. 각각의 제1 스토퍼(36)는 하우징(10)의 각각의 측벽(12, 14)에 형성된 각각의 기준 슬롯(40)의 하단부를 향하여 위치된다. 섀시(104)는 각각의 측면 패널(114, 116)로부터 외측으로 연장되는 한 쌍의 러그(130)를 구비하며, 이 러그들은 하우징(10)의 각각의 기준 슬롯(40)에 수용된다. 러그(130)들은 그들 각각의 기준 슬롯(40) 내에서 z-축을 따라 슬라이딩 가능하게 이동될 수 있다. 제1 스토퍼(36)들은 인쇄 위치(도 3 참조)에서의 각각의 러그(130)의 접촉 맞물림을 위한 각각의 제1 기준면(datum surface)(37)을 형성한다. 각각의 러그(130)가 하강하여 그 각각의 접촉면(37)과 접촉 맞물림되었을 때, 프린트 바 캐리지(100)는 인쇄 위치에 있다.
승강 동안, 프린트 바 캐리지(100)가 z-축으로 구부려져, 러그들 중 하나가 다른 러그에 앞서 그 각각의 접촉면과 맞물릴 수 있다. 프린트 바 캐리지(100)의 잠재적인 휘어짐을 수용하기 위해, 제어기(500)는 승강 모터(30)로부터의 피드백을 수신하며 - 승강 모터가 각각의 접촉면과 맞물리는 러그들 중 하나에 대응하는 저항의 급격한 증가를 경험하는 경우, 제어기는 다른 러그들이 각각의 접촉면과 또한 맞물리는 것을 보장하도록 미리 결정된 기간 동안 계속적으로 모터에 명령을 보낸다. 이러한 방식으로, 그 인쇄 위치에서의 프린트 바 캐리지(100)의 배치가 각각의 하강 동작으로 보장된다.
제1 스토퍼(36)들은 조정 가능한 인쇄 위치들을 제공하도록 각각의 측벽(12, 14)에 각각 슬라이딩 가능하게 장착된다. 따라서, 프린터 모듈(1)의 설치 후에, 사용자들은 예를 들어 다른 두께의 매체에 인쇄할 때, 인쇄 품질을 최적화하기 위해 프린트헤드의 인쇄 위치를 조정할 수 있다. 각각의 스토퍼(36)는 이 스토퍼의 슬라이딩 조정 후에, 각 쌍의 록킹 나사(45)를 통해 제 위치에 고정된다.
프린트 바 캐리지(100)의 인쇄 위치는 토출된 잉크 방울의 투사 거리(그 밖에, 당해 분야에서는 "펜-투-페이퍼 스페이싱(PPS)"으로 알려짐)를 제어하기 위해 중요하며, 전술한 바와 같이, 제1 기준면(37)들은 섀시(104)에 부착된 러그(130)들과 조합하여 이 거리의 정확한 제어를 제공한다.
캐퍼 모듈(202)은 일반적으로 내부 심지 요소(internal wick element)(도시되지 않음)를 포함하기 때문에, 캐핑 동안 프린트헤드(105)에 아주 근접하여 위치되어야 하지만 이를 접촉하지는 않아야 하며(그 전체 내용이 본 명세서에 편입된 US 2011/0279524호 참조), 프린트 바 캐리지(100)가 캐핑 위치에 위치될 때 프린트헤트-캐퍼 거리를 제어하는 것이 중요하다.
도 14를 참조하면, 캐퍼 모듈(202)은 프린트헤드(105)의 길이를 따라 연장되며, 내부 캐비티를 형성하는 탄성적으로 변형 가능한 측벽들을 갖는 주변 캐퍼(perimeter capper)(210)를 포함한다. 캐퍼 모듈(202)은 주변 캐퍼(210)의 양 단부에 위치된 한 쌍의 제2 스토퍼(212)를 더 포함한다. 제2 스토퍼(212)는 프린트헤드(105)의 양 단부에서 프린트헤드 카트리지(102)에 의해 형성된 각각의 랜딩 구역(215)과의 접촉 맞물림을 위한 제2 기준면(214)을 형성한다. 프린트 바 캐리지(100)가 캐핑 위치로 하강할 때(도 4 참조), 랜딩 구역(215)은 캐핑 위치를 형성하도록 제2 기준면(214)들과 접촉한다.
따라서, 프린트 바 캐리지(100)의 인쇄 위치는 러그(130)들과 제1 기준면(37)들의 접촉 맞물림에 의해 제어되며; 프린트 바 캐리지(100)의 캐핑 위치는 랜딩 구역(215)들과 제2 기준면(214)들의 접촉 맞물림에 의해 제어된다.
유지보수 슬레드 및 이송 기구
도 1 내지 도 4와 관련하여 전술한 바와 같이, 유지보수 슬레드(200)는 매체 공급 방향과 평행한 방향으로 프린트헤드(105)를 향하여 그리고 이로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩 가능하다. 도 15를 참조하면, 유지보수 슬레드는 캐퍼 모듈(202) 및 와이퍼 모듈(204)(이하, 총괄적으로 "유지보수 모듈"이라 함)이 장착되는 슬레드 프레임(201)을 포함한다.
전술한 바와 같이, 캐퍼 모듈(202)은 슬레드 프레임(201)에 고정식으로 장착되고, 와이퍼 모듈(204)은 코일 스프링(217)들을 통해 슬레드 프레임에 탄성적으로 장착되며, 이 코일 스프링들은 와이핑 동작 동안 와이퍼 모듈을 프린트헤드(105)를 향하여 편향시킨다. 와이퍼 모듈(204)은 마이크로섬유 표면을 갖는 와이퍼 롤러(218)를 포함하며, 이 와이퍼 롤러는 프린트헤드와 접촉하여 회전되거나 변환될 때 프린트헤드(105)로부터 잉크 및 이물질을 와이핑하도록 구성된다. 금속 전사 롤러(도 15에는 도시되지 않음)는 와이퍼 롤러로부터의 이물질 혼입 잉크를 수용하도록 마이크로섬유 와이퍼 롤러(218)와 영구 접촉한다. 와이퍼 모듈의 보다 상세한 설명은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 편입된 US 2012/0092419호를 참조한다.
와이핑 동안의 와이퍼 롤러(218)와 프린트헤드(105) 사이의 거리는 캐핑 거리보다 덜 중요하다. 따라서, 스프링(217)들을 통한 와이퍼 모듈(204)의 편향은 와이핑 동작 동안 프린트헤드 위치의 정확한 제어 없이 적절한 와이핑 힘을 제공하기에 충분하다.
유지보수 슬레드(200)는 프린터 모듈(1)의 x-축을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 하우징(10)의 측벽(12, 14)들 사이에 슬라이딩 가능하게 장착된다. 도 5를 간략하게 참조하면, 슬레드 가이드(65)는 제2 측벽(14)의 내부면에 고정식으로 장착되고, x-축을 따라 연장된다. 슬레드 가이드(65)는 슬레드 프레임(291)의 제2 측면에 회전 가능하게 장착된 한 세트의 슬레드 베어링(222)을 수용한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 레일(67)은 제1 측벽(12)의 내부면에 고정식으로 장착되고, x-축을 따라 연장된다. 슬레드 캐리지(69)는 레일을 따라 이동되도록 레일(67)에 슬라이딩 가능하게 장착된다. 슬레드 캐리지(69)는 슬레드 프레임(201)에 고정된 슬레드 마운트(224)에 연결된다. 따라서, 유지보수 슬레드(200)는 슬레드 가이드(65)와 레일(67)에 의해 형성된 트랙을 따라 슬라이딩 가능하다.
레일(67)을 따르는 슬레드 캐리지(69)의 이동은 구동 풀리(72)에 작동식으로 연결된 이송 모터(70), 및 구동 풀리(72)와 아이들러 풀리(74A, 74B, 74C) 사이에서 인장된 무한 구동 벨트(73)로 구성된 이송 기구에 의해 구동된다. 제1 아이들러 풀리(74A)는 레일(67)의 일단부에서 제1 측벽(12)에 장착되며, 제2 및 제3 아이들러 풀리(74B, 74C)는 레일(67)의 타단부에서 제1 측벽(12)에 장착된다. 아이들러 풀리(74A, 74B, 74C)들은 레일(67)의 양 단부 사이 및 구동 풀리(72) 주위의 구동 벨트(73)를 조종하는 역할을 한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 구동 벨트(73)는 슬레드 마운트(224)와 맞물린 치형 내부면을 구비한다. 따라서, 이송 모터(70)에 의해 구동되는 구동 벨트(73)의 이동은 유지보수 슬레드(200)를 프린트 바 캐리지(100)를 향하여 또는 이 캐리지로부터 멀어지는 방향으로 프린터 모듈(1)의 x-축을 따라 이동시킨다.
프린터 모듈의 어레이를 포함하는 모듈식 프린터
도 18을 참조하면, 전술한 프린터 모듈(1)이 지그재그식으로 중첩되는 어레이로 배치된 3개의 프린터 모듈(A, B, C)을 포함하는 모듈식 프린터(600)의 평면도를 도시한다. 프린터 모듈(A, B, C)들은 매체 웹(602) 위에 연장되는 갠트리(도시되지 않음)에 장착되며, 이에 따라 각각의 프린터 모듈은 웹 위에 현수된다. 매체 공급 방향은 화살표 "M"으로 표시된다. 이러한 지그재그식으로 중첩되는 구성에 의하면, 비교적 넓은 매체 폭에 인쇄할 수 있으며; 원칙적으로, 모듈식 프린터(600)는 예를 들어 2 내지 10 모듈의 임의 개수의 프린터 모듈을 포함할 수 있다.
각각의 프린터 모듈은 매체 공급 방향(M)에서 적어도 하나의 이웃하는 프린터 모듈과 중첩된다. 각각의 프린터 모듈에서의 노즐 점화의 적절한 타이밍 및 제어에 의해, 이미지는 각각의 중첩하는 모듈을 사용하여 웹(602)상에 균일하게 인쇄될 수 있다. 다른 유지보수 구성을 갖지만, 지그재그식으로 중첩되는 프린트헤드들의 유사 구성은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 편입된 US 8,485,656호에 개시되어 있다.
도 18에 도시된 모듈식 구성에 있어서, 프린터 모듈(A, B, C)들은 매체 공급 방향에 대해 프린트헤드 카트리지(102)들이 서로에 대해 상대적으로 근접하고, 유지보수 슬레드(200)들이 서로로부터 상대적으로 멀리 떨어지도록 배향된다. 즉, 중간 프린터 모듈(B)은 2개의 외측 프린터 모듈(A, C)에 비해 반전된 배향을 갖는다. 이 구성은 프린트헤드(105)들이 상대적으로 아주 근접하고, 이에 따라 인쇄 구역의 폭을 최소화하는 배치이다. (본 명세서에서 사용된 바와 같이, 인쇄 구역의 폭은 매체 공급 방향과 평행하게 규정되며, 인쇄 구역의 길이는 매체 공급 방향에 수직으로 규정된다). 따라서, 모든 프린터 모듈들의 유지보수를 동시에 수행하기 위해, 프린터 모듈(B)의 유지보수 슬레드(200)는 프린터 모듈(A, C)의 유지보수 슬레드(200)들에 대해 반대 방향으로 이동한다. 즉, 모든 유지보수 슬레드(200)들은 그들 각각의 프린트헤드(105)의 유지보수 작업을 수행하기 위해 인쇄 구역을 향하여 이동한다. 프린터 모듈들의 이러한 구성은 인쇄 구역의 폭을 최소화함으로써 고품질 인쇄가 가능하며, 또한 매체 웹(602)을 절단하지 않고 프린트헤드를 유지보수할 수 있다.
도 18을 더 참조하면, 프린터 모듈(B)은 프린터 모듈(A, C)들과 유사하지만 이들과 동일한 것은 아님을 유의해야 한다. 프린터 모듈(A, C)들은 전술한 프린터 모듈(1)과 동일하며, 도시된 바와 같이, 인쇄 위치에서 유지보수 슬레드(200)에 상대적으로 근접하는 잉크 매니폴드(101)를 구비한다. 그러나, 도시된 바와 같이, 프린터 모듈(B)의 잉크 매니폴드(101)가 인쇄 위치에서 유지보수 슬레드(200)로부터 상대적으로 멀리 떨어진 점을 고려하면, 프린터 모듈(B)은 프린터 모듈(A, C)들과 미묘하게 다르다. 이러한 미묘한 차이는 모든 프린트헤드 카트리지(102) 및 모든 프린트헤드(105)들이 매체 공급 방향(M)에 대해 동일하게 배향되도록 한다. 따라서, 컬러 채널의 미리 결정된 순서를 갖는 모든 프린트헤드(105)들은 컬러 채널들의 동일한 방향 검지와 동일한 점화 순서로 인쇄한다. 따라서, 다색 인쇄 시에 오버프린팅 또는 언더프린팅에 의해 발생하는 어떠한 인쇄 인공 결함이 최소화된다.
당연히, 본 발명은 단지 예로서 기술되었으며, 세부사항에 대한 변형들이 첨부하는 청구항들에서 정의되는 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 모듈식 프린터에 있어서,
    (a) 매체 공급 방향을 형성하는 매체 공급 경로;
    (b) 제1 프린터 모듈로서, 매체 공급 경로 위에 현수되며,
    ㆍ매체 공급 방향에 대해 횡방향으로 연장되는 제1 프린트헤드;
    ㆍ매체 공급 방향에 대해 제1 프린트헤드의 제1 측면에 위치되며, 매체 공급 방향에 평행하게 제1 프린트헤드를 향하여 슬라이딩 가능한 제1 유지보수 슬레드를 포함하는, 제1 프린터 모듈;
    (c) 제2 프린터 모듈로서, 매체 공급 경로 위에 현수되고, 매체 공급 방향에서 제1 프린터 모듈을 적어도 부분적으로 중첩하며,
    ㆍ매체 공급 방향에 대해 횡방향으로 연장되며, 매체 공급 방향에서 제1 프린트헤드를 적어도 부분적으로 중첩하는 제2 프린트헤드; 및
    ㆍ매체 공급 방향에 대해 제2 프린트헤드의 반대측의 제2 측면에 위치되며, 매체 공급 방향에 평행하게 제2 프린트헤드를 향하여 슬라이딩 가능한 제2 유지보수 슬레드를 포함하는, 제2 프린터 모듈;을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 프린트헤드는 매체 공급 방향에 대해 서로 상대적으로 근접하며, 상기 제1 및 제2 유지보수 조립체는 매체 공급 방향에 대해 서로로부터 상대적으로 멀리 떨어지는, 모듈식 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    지그재그식으로 중첩되는 구성으로 매체 경로를 가로질러 위치된 교호적인 제1 및 제2 프린터 모듈을 포함하는, 모듈식 프린터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유지보수 조립체는 각각의 제1 및 제2 프린트헤드를 향하여 반대 방향으로 이동하도록 구성되는, 모듈식 프린터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프린트헤드는 각각의 프린트헤드 카트리지에 각각 장착되는, 모듈식 프린터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프린트헤드 카트리지들은 동일하며, 각각의 제1 및 제2 프린터 모듈 내에서 교체 가능한, 모듈식 프린터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 프린트헤드 카트리지들은 매체 공급 방향에 대해 모두 동일하게 배향되는, 모듈식 프린터.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프린터 모듈은 매체 공급 경로에 대해 각각의 프린트헤드 카트리지를 승강시키기 위한 각각의 기구를 포함하는, 모듈식 프린터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프린터 모듈은 각각의 하우징 및 각각의 프린트 바 캐리지를 각각 포함하며,
    상기 프린트 바 캐리지는 상기 하우징 내에 슬라이딩 가능하게 수용되고, 상기 하우징에 대해 승강될 수 있는, 모듈식 프린터.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 프린트 바 캐리지는 각각의 프린트헤드 카트리지를 이송하는, 모듈식 프린터.
  10. 제9항에 있어서,
    각각의 프린트 바 캐리지는 각각의 잉크 매니폴드를 이송하며,
    상기 잉크 매니폴드는 각각의 프린트헤드 카트리지와 결합하여 잉크를 공급하기 위한 적어도 하나의 커플링을 구비하는, 모듈식 프린터.
  11. 제1항에 있어서,
    매체 공급 방향에서의 상기 제1 및 제2 프린트헤드 사이의 거리는 10 내지 100 mm인, 모듈식 프린터.
  12. 제1항에 있어서,
    프린터의 인쇄 구역은 10 내지 100 mm 범위의 폭을 가지며,
    상기 인쇄 구역의 폭은 매체 공급 방향에 평행한 방향으로 규정되는, 모듈식 프린터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 구역은 216 mm 보다 큰 길이를 가지며,
    상기 인쇄 구역의 길이는 매체 공급 방향에 대해 횡방향으로 규정되는, 모듈식 프린터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프린터 모듈은 매체 공급 경로를 가로질러 현수된 갠트리에 고정식으로 장착되는, 모듈식 프린터.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프린터 모듈의 각각은 매체 공급 경로 위에 프린터 모듈을 장착하기 위한 강성 장착 빔을 포함하는, 모듈식 프린터.
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