KR20190004728A - 교체 가능 프린트헤드 카트리지를 갖는 모듈형 프린터용 프린트 모듈 - Google Patents

교체 가능 프린트헤드 카트리지를 갖는 모듈형 프린터용 프린트 모듈 Download PDF

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빌리 에스와이
길버 알마나
크리스토퍼 히바드
롬멜 바라라
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Abstract

프린트 모듈이, 공급 모듈과 해제 가능하게 결합된 프린트헤드 카트리지를 포함한다. 공급 모듈은 전력 및 데이터를 프린트헤드 카트리지의 프린트헤드에 공급하기 위한 전자 회로망을 수용하는 본체; 및 본체의 대향 측면들에서 본체의 측면을 구성하는 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈을 포함한다. 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈의 각각은, 프린트헤드 카트리지의 상보적인 유입구 및 배출구 커플링과 결합된 각각의 잉크 커플링을 갖는다.

Description

교체 가능 프린트헤드 카트리지를 갖는 모듈형 프린터용 프린트 모듈
본 발명은 모듈형 프린터에 관한 것이다. 본 발명은, 규칙적인 프린트헤드 교체, 프린트헤드 유지보수, 그리고 각각의 프린트헤드에 대한 신뢰 가능한 전력, 데이터 및 잉크 공급을 필요로 하는, 다수의 프린트 모듈을 가지는 디지털 잉크젯 프레스의 수요 충족을 위해서 개발되었다.
Memjet® 기술을 이용하는 잉크젯 프린터가, 소형-사무실-가정-사무실("SOHO") 프린터, 라벨 프린터 및 와이드포맷(wideformat) 프린터를 포함하는, 많은 수의 상이한 프린팅 포맷을 위해서 상업적으로 이용될 수 있다. Memjet® 프린터는 전형적으로, 사용자-교체 가능한, 하나 이상의 정지적 잉크젯 프린트헤드 카트리지를 포함한다. 예를 들어, SOHO 프린터는 단일 사용자-교체 가능 다수-컬러 프린트헤드 카트리지를 포함하고, 고속 라벨 프린터는 매체 공급 방향을 따라 배열된 복수의 사용자-교체 가능 단색 프린트헤드 카트리지를 포함하며, 와이드포맷 프린터는 와이드포맷 페이지폭을 가로질러 걸쳐지도록 엇갈려 중첩된 배열의 복수의 사용자-교체 가능 프린트헤드 카트리지를 포함한다.
상용 웹-기반 프린팅에서, 상이한 고객들이 상이한 프린팅 요건들(예를 들어, 프린트 폭, 프린트 속력, 잉크 컬러의 수)을 갖는다. 그에 따라, 고객의 특별한 요구에 맞는 프린팅 시스템을 설계할 수 있게 하는 유연성을 고객에게 제공하는 것이 바람직하다. 상용 페이지폭 프린팅 시스템은, 매체 경로에 걸쳐 N 개의 중첩 프린트헤드들 및 매체 공급 방향을 따른 M 개의 정렬된 프린트헤드들을 갖는 프린트헤드의 N × M의 2차원적인 어레이로서 간주될 수 있다. 모듈 형의 비용-효과적인 설계로 N × M 어레이의 프린트헤드의 치수 및 수를 선택할 수 있는 유연성을 고객에게 제공하는 것은, 오프셋 프린팅 시스템에 의해서 통상적으로 제공되는 더 넓은 범위의 상용 디지털 프린팅 시장에 대한 접근을 제공할 수 있을 것이다.
그러나, 다수의 잉크젯 프린트헤드를 갖는 웹-기반 프린터는 많은 설계 상의 난제를 제시한다. 프린트헤드 유지보수를 위해서, 유지보수 개입 중에 매체의 웹을 파괴하지 않는 것이 바람직하다. 전형적으로, 이는, 유지보수 작업(예를 들어, 닦기 및 캡핑(capping))이 실시될 수 있도록, 프린트헤드를 웹으로부터 멀리 들어 올리는 것 그리고 프린트헤드 아래의 유지보수 샤시를 활주시키는 것을 필요로 한다(예를 들어, 내용이 본원에 참조로 포함되는 US 8,616,678 참조). 또한, 매체 경로 주위로 반경방향으로 배열된 프린트헤드를 이용한 웹-기반 프린팅에서 웹 장력을 제어하기 위해서, 곡선형 매체 공급 경로가 바람직하다. 모듈형 및 확장과 축소가 가능한(scalable) 웹-기반 프린팅 시스템은 각각의 프린트헤드를 어레이로 유지하는 것과 관련된 설계 상의 난제를 해결하여야 한다.
매체 공급 경로의 폭에 걸친 정지적 프린트헤드의 엇갈린 중첩 배열은, 중첩되는 프린트헤드들로부터의 프린트 결함을 최소화하기 위해서, 매체 공급 방향으로 프린트 구역의 길이를 최소화할 것을 요구한다. 서로 상충되는, 각각의 프린트헤드의 유지 요건 및 프린트 구역의 길이 최소화 요건은 콤팩트한(compact) 유지보수 배열을 필요로 한다.
잉크젯 프린트헤드는 유한한 수명을 가지고, 웹-기반 프린터에서 규칙적인 교체를 필요로 한다. 디지털 프레스의 중단 시간을 최소화하기 위해서, 프린트헤드의 교체를 단순화하는 것이 바람직하다.
확장 및 축소 가능성을 위해서, 각각의 프린트헤드가, 잉크, 전력 및 데이터를 프린트헤드에 공급하는, 독립형 모듈 내에 교체 가능하게 수용되는 것이 바람직하다. 매체 공급 방향을 따른 프린트 구역의 길이에 영향을 미치지 않고 모듈이 중첩 배열로 적층될 수 있도록, 각각의 모듈은 가능한 한 콤팩트하여야 한다. 또한, 발열 전자 구성요소가 냉각될 필요가 있고, 잉크 연무(mist)로부터 보호될 필요가 있다.
제1 양태에서, 프린터가 제공되고, 그러한 프린터는:
매체 공급 경로를 형성하는 매체 지지부; 및
매체 공급 경로를 따라 공급되는 매체 상에 프린트하기 위한 페이지폭 프린팅 유닛으로서:
매체 공급 경로 위에 고정적으로 배치되고, 유지보수 모듈이 고정적으로 장착된, 유지보수 샤시를 포함하는, 페이지폭 프린팅 유닛;
유지보수 샤시에 이동 가능하게 장착되고, 프린트헤드를 갖는 프린트 모듈을 포함하는 프린트 바 샤시(print bar chassis); 및
프린트 바 샤시를 유지보수 위치와 프린팅 위치 사이에서 유지보수 샤시에 대해서 상승 및 하강시키기 위한 승강 메커니즘을 포함하고,
프린트헤드는 프린팅 위치 및 유지보수 위치 각각에서 유지보수 모듈에 의해서 형성된 공간을 통해서 연장되고 후퇴된다.
제1 양태에 따른 프린터는 프린트 바 샤시를 고정된 유지보수 샤시 상에 유리하게 배치한다. 이러한 배열은, 프린트헤드 유지보수 중에, 요구되는 프린트 바 샤시 및 유지보수 구성요소의 이동을 최소화하여, 프린터의 풋프린트(footprint)를 최소화하고 각각의 유지보수 개입에서 부피가 큰 프린트 바 및 유지보수 샤시의 정렬 필요성을 제거한다. 또한, 이러한 배열은 곡선형 매체 공급 경로에 적합한데, 이는 프린트 바 샤시의 이동이, 그 자체가 매체 공급 경로 위에 고정적으로 배치되는 유지보수 샤시에 대한 것이기 때문이다. 또한, 각각의 프린팅 유닛은 독립형이고, 그에 따라 필요한 프린팅 유닛의 수를 선택하는 것에 의해서 고객이 프린팅 시스템을 설계할 수 있게 한다.
바람직하게, 프린트 바 샤시는 매체 경로의 폭에 걸친 엇갈린 중첩 배열의 복수의 프린트 모듈을 포함하고, 유지보수 샤시는 상응하는 복수의 유지보수 모듈을 포함하고, 각각의 유지보수 모듈은 각각의 프린트헤드를 유지한다.
바람직하게, 매체 공급 경로가 일반적으로 궁형이고, 이는 프린팅 중에 웹 장력을 최적화하는데 있어서 바람직하다. 본원에서 사용된 바와 같이, "전반적으로 궁형"이라는 용어는 궁형 경로에 접근하는 매체 공급 경로를 포함하나, 엄격한 수학적 의미에서 궁형인 것은 아니다. 예를 들어, 웹이 궁형으로 배열된 복수의 롤러에 걸쳐 장력화될 수 있다. 그러나, 이웃하는 롤러의 쌍들 사이에서, 교시된 웹은, 전반적으로 궁형 경로를 형성하는, 복수의 직선형의 편평한 섹션으로서 구성될 것이다. 그러한 배열이 "전반적으로 궁형"이라는 용어의 범위 내에 포함된다는 것이 이해될 것이다.
바람직하게, 각각의 프린트 바 샤시는 전반적으로 궁형인 매체 공급 경로에 대해서 반경방향으로 승강될 수 있다.
일 실시예에서, 유지보수 샤시의 일부가 프린팅 위치에서 프린트 바 샤시를 위한 기준을 형성한다. 예를 들어, 프린트 바 샤시가 프린팅 위치에서 유지보수 샤시의 상부 표면 상에 안착될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 프린트 바 샤시는 매체 지지부의 부분에 대해서 기준화될 수 있다.
바람직하게, 각각의 유지보수 모듈은 개구부를 형성하는 고정된 프레임을 포함하고, 프레임은 하나 이상의 이동 가능 유지보수 구성요소를 수용한다.
바람직하게, 프린팅 위치 및 유지보수 위치 모두에서 각각의 프린팅 유닛의 풋프린트는 유지보수 샤시의 둘레에 의해서 규정된다.
바람직하게, 프레임은 긴 다리부 및 짧은 다리부를 가지는 L-형상이고, 개구부는 긴 다리부와 짧은 다리부에 의해서 부분적으로 둘러싸인 공간에 의해서 형성된다.
바람직하게, 각각의 유지보수 모듈은: 와이퍼 및 캡퍼(capper) 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게, 캡퍼는 프린트헤드에 대해서 측방향으로 그리고 매체 공급 방향과 평행하게 이동되도록 구성된다.
바람직하게, 와이퍼는 프린트헤드에 대해서 길이방향으로 그리고 매체 공급 방향에 수직으로 이동되도록 구성된다.
바람직하게, 이웃하는 프린트헤드들의 와이퍼들은 반대되는 길이방향들로 이동되도록 구성된다.
바람직하게, 각각의 프린트 모듈은 프린트 바 샤시에 고정된 슬리브 내에 활주 가능하게 수용된다.
바람직하게, 각각의 프린트 모듈은 공급 모듈 및 교체 가능 프린트헤드 카트리지를 포함하고, 프린트헤드 카트리지는 프린트헤드를 포함한다.
바람직하게, 공급 모듈은, 각각의 프린트헤드를 제어하기 위한 프린터 제어기 칩을 갖는 적어도 하나의 PCB를 수용한다.
바람직하게, 공급 모듈은 잉크를 프린트헤드 카트리지로 공급하고 그로부터 잉크를 수용하기 위한 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈을 포함한다.
관련 양태에서, 복수의 프린트헤드를 유지하는 방법이 제공되고, 그러한 방법은:
매체 공급 경로 위에 배치된 유지보수 샤시를 매체 지지부에 대해서 고정된 관계로 제공하는 단계로서, 유지보수 샤시가 복수의 유지보수 모듈을 포함하는, 단계;
유지보수 샤시에 배치된 프린트 바 샤시를 제공하는 단계로서, 프린트 바 샤시가 복수의 프린트헤드를 지지하고, 각각의 프린트헤드는 각각의 유지보수 모듈을 가지고, 각각의 프린트헤드는 그 각각의 유지보수 모듈에 의해서 형성된 개구부를 통해서 연장되는, 단계;
각각의 프린트헤드가 각각의 개구부로부터 후퇴되도록, 프린트 바 샤시를 프린팅 위치로부터 유지보수 위치로 유지보수 샤시에 대해서 상승시키는 단계; 및
각각의 유지보수 모듈의 캡퍼 또는 와이퍼를 각각의 프린트헤드와의 결합으로 이동시키는 단계를 포함한다.
다른 관련 양태에서, 매체 공급 경로 위에 장착하고 매체 상으로 프린트하기 위한 페이지폭 프린팅 유닛이 또한 제공되고, 그러한 프린팅 유닛은:
매체 공급 경로 위에 고정적으로 장착하기 위한 유지보수 샤시로서, 고정적으로 장착된 유지보수 모듈을 포함하는 유지보수 샤시;
유지보수 샤시에 이동 가능하게 장착되고, 프린트헤드를 갖는 프린트 모듈을 포함하는 프린트 바 샤시; 및
프린트 바 샤시를 유지보수 위치와 프린팅 위치 사이에서 유지보수 샤시에 대해서 상승 및 하강시키기 위한 승강 메커니즘을 포함하고,
프린팅 위치에서, 프린트헤드가 유지보수 모듈에 의해서 형성된 공간을 통해서 연장된다.
제2 양태에서, 프린터가 제공되고, 그러한 프린터는:
매체 공급 경로를 따라 공급되는 매체 상으로 프린트하기 위한 프린트헤드를 가지는 프린트 모듈; 및
프린트헤드를 유지하기 위한 유지보수 모듈로서, 프린트헤드의 길이방향 축과 평행하게 연장되는 긴 아암 및 짧은 아암을 가지는 L-형상 프레임을 포함하는, 유지보수 모듈을 포함하고,
긴 아암은 프린트헤드를 캡핑하기 위한 캡퍼를 포함하고; 그리고
짧은 아암은 프린트헤드를 와이핑하기 위한 와이퍼를 포함한다.
유리하게, L-형상의 유지보수 모듈은 프린트 모듈 및 유지보수 모듈을 배열하고 바둑판화하는(tessellating) 콤팩트한 수단을 제공한다. 유지보수 모듈의 콤팩트한 모듈형 설계로 인해서, 전술한 프린팅 유닛은 임의 수의 프린트 모듈로 용이하게 제조될 수 있다. 또한, 각각의 프린트헤드에 대해서 각각의 유지보수 모듈을 가짐으로써, 프린트헤드 유지보수 작업이 복수의 프린트 모듈을 포함하는 전체 프린팅 유닛에 대해서 동시에 실시될 수 있다.
바람직하게, 프린터는 복수의 승강 가능 프린트 모듈을 포함하고, 각각의 프린트 모듈은 각각의 프린트헤드를 포함한다.
바람직하게, 각각의 L-형상 유지보수 모듈은 각각의 프린트 모듈 주위를 부분적으로 둘러싼다.
바람직하게, 프린트헤드는 매체 공급 경로의 폭을 가로질러 엇갈린 중첩 배열로 배치된다.
바람직하게, 프린터는 매체 공급 경로에 걸쳐 행(row)으로 정렬된 복수의 프린트헤드를 포함하고, 행 내의 제1 프린트헤드를 위한 L-형상 유지보수 모듈은 그러한 제1 프린트헤드 및 행 내의 제2의 인접한 프린트헤드 사이에 개재된 그 짧은 아암을 갖는다.
바람직하게, 프린터는 매체 공급 방향에 대한 하류 프린트헤드의 상류에 배치된 상류 프린트헤드를 포함하고, 상류 프린트헤드를 위한 제1 L-형상 유지보수 모듈은 하류 프린트헤드를 위한 제2 L-형상 유지보수 모듈에 대해서 180도만큼 회전된다.
바람직하게, 제1 및 제2 L-형상 유지보수 모듈이 서로 동일하다.
바람직하게, 상류 및 하류 프린트헤드가 서로 비교적 근접한다.
바람직하게, 제1 및 제2 L-형상 유지보수 모듈의 제1 및 제2 캡퍼는 각각의 상류 및 하류 프린트헤드의 대향되는 상류측 및 하류측에 배치되고, 제1 및 제2 캡퍼는 캡핑 중에 그 각각의 상류 및 하류 프린트헤드를 향해서 반대되는 방향들로 이동된다.
바람직하게, 제1 및 제2 L-형상 유지보수 모듈의 제1 및 제2 와이퍼는 각각의 제1 및 제2 프린트헤드의 대향되는 길이방향 단부들에 배치되고, 제1 및 제2 와이퍼는 와이핑 중에 그 각각의 제1 및 제2 프린트헤드를 따라서 반대되는 길이방향들로 이동된다.
바람직하게, 제1 및 제2 와이퍼가 동일하고, 그 폭에 걸쳐 제1 및 제2 와이핑 영역을 가지는 와이핑 재료의 웹을 포함하며, 제1 와이핑 영역은 제1 프린트헤드를 와이핑하고, 제2 와이핑 영역은 제2 프린트헤드를 와이핑한다.
바람직하게, 캡퍼는 복수의 연결 아암을 통해서 L-형상 프레임의 긴 측벽에 연결되고, 캡퍼는 긴 측벽과 평행하게 연장되며, 연결 아암은 캡퍼를 긴 측벽에 대해서 측방향으로 이동시킨다.
관련 양태에서, 매체 공급 경로에 걸쳐 엇갈린 중첩 배열로 배치된 프린트헤드들의 어레이를 와이핑하는 방법이 제공되고, 그러한 방법은:
각각의 프린트헤드에 대해서 각각의 유지보수 모듈을 제공하는 단계로서, 각각의 유지보수 모듈은 매체 공급 방향에 수직인 방향으로 각각의 프린트헤드를 따라 길이방향으로 와이핑하기 위한 와이퍼를 포함하는, 단계; 및
어레이 내의 하나 이상의 프린트헤드를 와이핑하는 단계를 포함하고,
어레이 내의 이웃하는 중첩 프린트헤드들을 위한 와이퍼는 반대되는 길이방향들로 그 각각의 프린트헤드를 와이핑한다.
다른 관련 양태에서, 프린트헤드를 유지하기 위한 유지보수 모듈이 제공되고, 유지보수 모듈은 긴 아암 및 짧은 아암을 가지는 L-형상 프레임을 포함하고,
긴 아암은 프린트헤드를 캡핑하기 위한 캡퍼를 포함하고; 그리고
짧은 아암은 프린트헤드를 와이핑하기 위한 와이퍼를 포함한다.
바람직하게, 캡퍼는 복수의 연결 아암을 통해서 L-형상 프레임의 긴 측면 판에 연결되고, 캡퍼는 긴 측면 판과 평행하게 연장되며, 연결 아암은 캡퍼를 긴 측면 판에 대해서 측방향으로 이동시킨다.
바람직하게, 캡퍼는 긴 측면 판으로부터 먼 캡핑 위치까지 측방향으로 연장될 수 있고, 긴 측면 판에 근접한 정박 위치까지 후퇴될 수 있다.
와이퍼는 와이퍼 운반체를 포함하고, 와이퍼 운반체는 길이방향으로 그리고 L-형상 프레임의 긴 아암에 평행하게 이동될 수 있다.
바람직하게, 와이퍼 운반체는 프린트헤드를 와이핑하기 위한 와이핑 재료의 웹을 포함한다.
바람직하게, 와이퍼 운반체는, 긴 측면 판의 안내 레일 내에 활주 가능하게 수용된 적어도 하나의 오버헤드 아암(overhead arm)을 통해서 L-형상 프레임의 긴 측면 판에 연결된다.
바람직하게, 오버헤드 아암은 프린트헤드의 와이핑 중에 캡퍼 위에 걸쳐진다(bridge over).
제3 양태에서, 공급 모듈과 결합된 프린트헤드 카트리지를 포함하는 프린트 모듈이 제공되고, 공급 모듈은:
전력 및 데이터를 프린트헤드 카트리지의 프린트헤드에 공급하기 위한 전자 회로망을 수용하는 본체; 및
본체의 대향 측면들에서 본체의 측면을 구성하는(flanking) 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈로서, 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈의 각각은 프린트헤드 카트리지의 상보적인 유입구 및 배출구 커플링과 결합된 각각의 잉크 커플링을 가지는, 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈을 포함한다.
제3 양태에 따른 프린트 모듈은, 유리하게, 프린트헤드 카트리지의 용이한 제거 및 교체를 가능하게 한다.
바람직하게, 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈은, 공급 모듈 및 프린트헤드 카트리지의 커플링 및 디커플링(decoupling)을 위해서 프린트헤드 카트리지를 향해서 그리고 그로부터 멀리 본체에 대해서 활주 가능하게 이동될 수 있다.
바람직하게, 공급 모듈은 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈의 활주 이동 방향에 대해서 수직으로 연장되는 하나 이상의 위치결정 핀을 포함하고, 각각의 위치결정 핀은 프린트헤드 카트리지의 각각의 정렬 개구부 내에 수용될 수 있다.
바람직하게, 위치결정 핀은 클램프 판으로부터 연장되고, 클램프 판은 전력 및 데이터를 프린트헤드에 공급하기 위한 전기 콘택의 길이방향 행을 포함한다.
바람직하게, 공급 모듈은, 프린트헤드 카트리지를 클램프 판에 대해서 클램핑하기 위한 이동 가능 클램프(예를 들어, 경첩형 클램프)를 더 포함한다.
바람직하게, 클램프는, 클램프를 위치결정 핀에 해제 가능하게 체결하기 위한 그리고 그에 의해서 프린트헤드 카트리지를 공급 모듈에 고정하기 위한 체결부를 포함한다.
바람직하게, 잉크 유입구 모듈은 잉크 저장용기로부터 잉크를 수용하기 위한 유입구 포트를 가지며, 잉크 배출구 모듈은 잉크 저장용기로 잉크를 복귀시키기 위한 배출구 포트를 갖는다.
바람직하게, 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈은 하나 이상의 구성요소를 수용하고, 그러한 하나 이상의 구성요소는: 프린트헤드 카트리지 내의 잉크 압력을 제어하기 위한 제어 밸브; 잉크 압력 센서; 잉크 압력 센서로부터 피드백을 수신하고 제어 밸브를 제어하기 위한 제어기; 공기 유입구; 공기 유입구에 연결된 공기 밸브; 정지 밸브; 유동 제한부; 및 잉크 압력 요동을 감쇠시키기 위한 컴플라이언스(compliance)로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된다.
바람직하게, 전자 회로망은 하나 이상의 인쇄회로기판을 포함하고, 인쇄회로기판은:
프린트헤드 카트리지에 의해서 지지된 프린트헤드로 프린트 데이터를 공급하기 위한 마이크로프로세서; 및
프린트헤드 카트리지에 의해서 지지된 프린트헤드에 전력을 공급하기 위한 구동 트랜지스터, 중 적어도 하나를 갖는다.
바람직하게, 공급 모듈은 프린트헤드 카트리지 상의 상보적인 전기 콘택과의 전기적 연결을 위한 전기 콘택을 포함한다.
관련 양태에서, 전술한 바와 같은 복수의 프린트 모듈을 포함하는 모듈형 프린터가 제공되고, 각각의 프린트 모듈은 공통 잉크 저장용기에 연결된다.
관련 양태에서, 교체 가능 프린트헤드 카트리지를 위한 공급 모듈이 제공되고, 공급 모듈은:
전력 및 데이터를 프린트헤드 카트리지의 프린트헤드에 공급하기 위한 전자 회로망을 수용하는 본체; 및
본체의 대향 측면들에서 본체의 측면을 구성하는 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈로서, 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈의 각각은 프린트헤드 카트리지의 상보적인 유입구 및 배출구 커플링과 결합된 각각의 잉크 커플링을 가지는, 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈을 포함한다.
프린트 모듈의 바람직한 양태는, 물론, 관련된 경우에, 공급 모듈에도 동일하게 적용될 수 있다.
관련 양태에서, 프린트헤드 카트리지와 공급 모듈을 커플링시키는 방법이 제공되고, 공급 모듈은 전력 및 데이터 신호를 프린트헤드 카트리지에 공급하기 위한 전자 회로망을 수용하는 본체; 및 본체의 양 측면을 구성하는 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈을 포함하고, 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈의 각각은 각각의 잉크 커플링을 가지며, 그러한 방법은:
공급 모듈의 잉크 유입구 커플링 및 잉크 배출구 커플링이 프린트헤드 카트리지의 각각의 단부에 위치된 상보적인 유입구 커플링 및 배출구 커플링과 정렬되도록, 프린트헤드 카트리지를 공급 모듈에 대해서 배치하는 단계;
잉크 유입구 모듈의 잉크 커플링을 프린트헤드 카트리지의 상보적인 유입구 커플링과 결합시키도록, 잉크 유입구 모듈을 본체에 대해서 활주시키는 단계; 및
잉크 배출구 모듈의 잉크 커플링을 프린트헤드 카트리지의 상보적인 배출구 커플링과 결합시키도록, 잉크 배출구 모듈을 본체에 대해서 활주시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 배치하는 단계는, 프린트헤드 카트리지 내의 정렬 개구부가 공급 모듈로부터 연장되는 위치결정 핀을 활주 가능하게 수용하도록, 프린트헤드 카트리지를 공급 모듈을 향해서 이동시키는 것을 포함하고, 위치결정 핀은 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈의 활주 방향에 수직인 방향으로 연장된다.
바람직하게, 방법은 클램프를 프린트헤드 카트리지에 대해서 이동시키고 프린트헤드 카트리지를 클램프 판에 대해서 클램핑시키는 단계를 더 포함하고, 위치결정 핀은 클램프 판으로부터 연장된다.
바람직하게, 방법은, 프린트헤드 카트리지를 정렬된 위치에서 고정하기 위해서, 클팸프를 위치결정 핀에 대해서 체결하는 단계를 더 포함한다.
제4 양태에서, 프린트 모듈이 제공되고, 그러한 프린트 모듈은:
제1 및 제2 대향 인쇄회로기판(PCB)을 수용하는 본체로서, 제1 및 제2 PCB의 각각이 발열 전자 구성요소를 가지는, 본체;
본체의 상부 부분을 향해서 배치된 공기 유입구 및 공기 배출구;
공기 유입구와 공기 배출구 사이에서 연장되는 공기 경로;
복수의 히트싱크(heatsink)로서, 각각의 히트싱크가 발열 구성요소 중 하나에 열적으로 커플링되고 공기 경로 내로 연장되는 냉각 핀(fin)의 어레이를 가지는, 복수의 히트싱크; 및
제1 및 제2 PCB 중 적어도 하나로부터 전력 및 프린트 데이터를 수신하는 잉크젯 프린트헤드를 포함하고,
잉크젯 프린트헤드가 프린트 모듈의 하부 부분을 향해서 배치된다.
제4 양태에 따른 프린트 모듈은, 유리하게, 프린트헤드로부터 비교적 먼 공기 유입구를 통해서 비교적 청정하고 저온인 공기로 냉각되는, PCB의 콤팩트한 배열을 제공한다.
바람직하게, 잉크 액적의 토출 방향은 공기 배출구를 통한 공기 유동이 방향에 반대이다.
바람직하게, 발열 전자 구성요소가 제1 및 제2 PCB의 대향 표면들 상에 장착된다.
바람직하게, 각각의 히트싱크는 발열 전자 구성요소 중 하나와 열적으로 접촉되는 기부를 포함하고, 각각의 히트싱크를 위한 냉각 핀의 어레이가 기부로부터 공기 경로 내로 연장된다.
바람직하게, 제1 히트싱크가, 제1 PCB의 제1 발열 전자 구성요소와 열적으로 접촉되는 제1 기부, 및 제1 기부로부터 공기 경로 내로 연장되는 제1 냉각 핀을 포함하고; 제2 히트싱크가, 제2 PCB의 제2 발열 전자 구성요소와 열적으로 접촉되는 제2 기부, 및 제2 기부로부터 공기 경로 내로 연장되는 제2 냉각 핀을 포함하고,
제1 및 제2 냉각 핀은 그 각각의 제1 및 제2 히트싱크 기부로부터 반대 방향들로 연장된다.
바람직하게, 공기 경로가 공기 유입구와 공기 배출구 사이에서 연장되는 공기 도관에 의해서 형성된다.
바람직하게, 공기 도관은 공기 경로를 제1 및 제2 PCB로부터 격리시킨다.
바람직하게, 공기 도관은, 냉각 핀의 제1 및 제2 어레이를 각각 냉각하기 위해서, 공기 유동을 공기 유입구를 통해서 제1 및 제2 공기 유동으로 분할하기 위한 협착부를 포함한다.
바람직하게, 공기 도관은 그 각각의 측면에 형성된 적어도 하나의 개구를 가지며, 각각의 히트싱크는 상보적인 각각의 개구부 내에 적어도 부분적으로 수용된다.
바람직하게, 프린트 모듈은 공기 경로를 통해서 공기 유동을 생성하기 위한 팬을 더 포함한다.
바람직하게, 팬은 공기 유입구 또는 공기 배출구에 배치된다.
바람직하게, 제1 PCB는, 전력을 잉크젯 프린트헤드에 공급하는 하나 이상의 구동 트랜지스터를 포함하는 전력 PCB이다.
바람직하게, 제2 PCB는, 프린트 데이터를 잉크젯 프린트헤드에 공급하는 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함하는 로직 PCB이다.
바람직하게, 제1 및 제2 PCB는 하나 이상의 전기 연결부를 통해서 연결된다.
바람직하게, 프린트 모듈은 교체 가능 프린트헤드 카트리지와 결합된 공급 모듈을 포함하고, 공급 모듈은 본체, 및 잉크젯 프린트헤드를 포함하는 프린트헤드 카트리지를 포함한다.
제5 양태에서, 프린트헤드 캡핑 시스템이 제공되고; 프린트헤드 캡핑 시스템은:
고정된 판;
고정된 판을 따라서 활주 가능하게 이동될 수 있는 제1 및 제2 활주부;
캡퍼가 위에 장착된 장착 브래킷; 및
장착 브래킷 및 각각의 제1 및 제2 활주부를 상호 연결하는 제1 및 제2 아암을 포함하고,
제1 및 제2 활주부의 서로를 향한 이동이 고정된 판으로부터 멀어지는 캡퍼의 측방향 이동을 유발하고, 서로로부터 멀어지는 제1 및 제2 활주부의 이동은 고정된 판을 향한 캡퍼의 측방향 이동을 유발한다.
제5 양태에 따른 캡핑 시스템은 캡퍼의 안정적 이동을 제공하고, 이는 고정된 판에 대한 캡퍼의 평행 배향을 유지한다.
바람직하게, 제1 아암은 제1 활주부에 경첩식으로 연결된 근위 단부 및 장착 브래킷에 경첩식으로 연결된 대향된 원위 단부를 가지며, 제2 아암은 제2 활주부에 경첩식으로 연결된 근위 단부 및 장착 브래킷에 경첩식으로 연결된 대향된 원위 단부를 갖는다.
바람직하게, 제1 및 제2 아암의 각각의 원위 단부가 서로 맞물린 기어들을 통해서 서로 결합된다.
바람직하게, 제1 및 제2 활주부 각각이, 고정된 판에 부착된 안내 막대에 활주 가능하게 장착된다.
바람직하게, 캡핑 시스템은 고정된 판에 회전 가능하게 장착된 풀리의 쌍들 사이에서 장력화되는 무한 벨트를 더 포함하고, 제1 활주부는 벨트의 상부 부분과 결합되고 제2 활주부는 벨트의 하부 부분과 결합되며, 그에 따라 벨트의 이동은 제1 및 제2 활주부의 반대 방향 이동을 유발한다.
바람직하게, 풀리 중 하나는 양방향 구동 모터에 동작 가능하게 연결된 구동 풀리이다.
바람직하게, 캡퍼는 장착 브래킷 상에 탈착 가능하게 장착된다.
바람직하게, 장착 브래킷은, 각각의 제1 및 제2 아암과의 경첩 연결을 위한 제1 및 제2 샤프트를 포함한다.
바람직하게, 제1 및 제2 아암은, 제1 및 제2 샤프트 주위에 회전 가능하게 장착된 상호 맞물린 제1 및 제2 기어를 통해서 서로 결합되고, 제1 및 제2 기어는 그 각각의 제1 및 제2 아암에 대해서 고정적으로 배치된다.
바람직하게, 샤프트 중 적어도 하나가 배액(drain) 샤프트이고, 배액 샤프트는 캡퍼로부터 배액되는 유체를 수용하기 위한 중공형 코어를 갖는다.
바람직하게, 캡퍼는 배액 샤프트에 유체적으로 연결된 배액 포트를 갖는 지지 기부를 포함한다.
바람직하게, 유체를 캡퍼로부터 이송하기 위해서, 가요성 튜브가 배액 샤프트에 연결된다.
제6 양태에서, 프린트헤드 캡핑 시스템이 제공되고; 프린트헤드 캡핑 시스템은:
고정된 샤프트를 포함하는 장착 브래킷;
장착 브래킷에 장착된 캡 조립체; 및
샤프트에 경첩식으로 연결된 아암으로서, 캡 조립체를 캡핑 위치와 프린팅 위치 사이에서 이동시키는, 아암을 포함하고,
샤프트는 캡 조립체로부터 배액된 유체를 수용하기 위한 배액 샤프트이다.
제6 양태의 바람직한 양태가 제5 양태와 관련하여 언급되어 있다.
제7 양태에서, 프린트헤드 유지보수 시스템이 제공되고; 프린트헤드 유지보수 시스템은:
유지보수 모듈을 가지는 유지보수 샤시로서, 유지보수 모듈은 측방향으로 이동 가능한 캡퍼를 포함하는, 유지보수 샤시;
유지보수 샤시에 이동 가능하게 장착되고, 프린트헤드 및 캡퍼를 위한 커버를 갖는 프린트 모듈을 포함하는 프린트 바 샤시;
프린트 바 샤시를 캡핑 위치와 프린팅 위치 사이에서 유지보수 샤시에 대해서 상승 및 하강시키기 위한 승강 메커니즘; 및
캡핑 위치와 프린팅 위치 사이에서 캡퍼를 측방향으로 연장 및 후퇴시키기 위한 후퇴 메커니즘을 포함하고,
프린트헤드는 캡핑 위치에서 캡퍼와 결합되고; 그리고
커버는 프린팅 위치에서 캡퍼와 결합된다.
바람직하게, 유지보수 모듈은 고정된 판을 포함하고, 캡퍼는 하나 이상의 아암을 통해서 판에 연결되며, 캡퍼는 아암의 이동을 통해서 판에 대해서 측방향으로 이동될 수 있다.
바람직하게, 커버는 프린트 바 샤시 상에서 프린트헤드보다 비교적 더 높게 배치된다.
바람직하게, 프린트 바 샤시는 유지보수 위치에서 유지보수 샤시에 비해서 상승된다.
바람직하게, 커버는 프린트헤드와 평행하다.
바람직하게, 캡퍼는 캡핑 위치에서 고정된 판에 비해서 연장되고, 프린팅 위치에서 고정된 판에 비해서 후퇴된다.
바람직하게, 캡퍼는 둘레 밀봉부를 포함하고, 커버는 둘레 밀봉부와 밀봉 가능하게 결합되기에 충분한 길이를 갖는다.
바람직하게, 커버는 둘레 밀봉부와의 밀봉 결합을 위한 밀봉 판을 포함한다.
바람직하게, 커버는 프린트 바 샤시의 일부에 고정적으로 부착된다.
제8 양태에서, 매체 공급 경로 위에 장착하고 매체 상으로 프린트하기 위한 페이지폭 프린팅 유닛이 제공되고, 그러한 프린팅 유닛은:
프린트헤드를 가지는 프린트 모듈;
캡퍼 및 와이퍼를 지지하기 위한 고정된 프레임을 가지는 유지보수 모듈로서, 프린트 모듈이 고정된 프레임에 대해서 이동 가능한, 유지보수 모듈; 및
프린트 모듈을 고정된 프레임에 대해서 유지보수 위치와 프린팅 위치 사이에서 상승 및 하강시키기 위한 승강 메커니즘을 포함하고,
고정된 프레임은 유지보수 위치 및 프린팅 위치 모두에서 동일한 고정 위치에 있고, 캡퍼 및 와이퍼 각각은 고정된 프레임에 대해서 독립적으로 이동 가능하다.
제9 양태에서, 모듈형 프린터가 제공되고, 그러한 모듈형 프린터는:
매체 공급 경로를 형성하는 매체 지지부; 및
매체 공급 경로의 매체 공급 방향을 따라 이격된 복수의 페이지폭 프린팅 유닛으로서, 각각의 프린팅 유닛이:
매체 공급 경로 위에 고정적으로 배치된 유지보수 샤시; 및
유지보수 샤시 상에 안착된 프린트 바 샤시로서, 프린트 바 샤시는 매체 공급 경로의 폭에 걸쳐 연장되는 하나 이상의 프린트 모듈을 지지하고, 각각의 프린트 모듈은 각각의 프린트헤드를 가지는, 프린트 바 샤시를 포함하는, 프린팅 유닛;
프린트 바 샤시를 유지보수 샤시에 대해서 상승 및 하강시키기 위한 승강 메커니즘을 포함하고,
각각의 프린트 바 샤시는, 프린트 바 샤시가 유지보수 샤시 상에 안착되는 프린팅 위치로부터, 프린트 바 샤시가 유지보수 샤시 상에 안착되지 않는 유지보수 위치로 독립적으로 승강될 수 있고,
그리고, 프린팅 위치 및 유지보수 위치 모두에서 각각의 프린팅 유닛의 풋프린트는 유지보수 샤시의 둘레에 의해서 규정된다.
본원에서 사용된 바와 같이 "잉크"라는 용어는, 잉크젯 프린트헤드로부터 프린팅될 수 있는 임의의 프린팅 유체를 의미하기 위한 것이다. 잉크는 착색제를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 따라서, "잉크"라는 용어는 통상적인 안료-기반 또는 색소 기반 잉크, 적외선 잉크, 정착제(fixative)(예를 들어, 예비-코트 및 마감제), 3D 프린팅 유체 및 기타를 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, "장착된"이라는 용어는 직접적인 장착 및 개입 부분을 통한 간접적인 장착 모두를 포함한다.
이제, 단지 예로서 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 프린터의 사시도이다.
도 2는 하나의 프린팅 유닛이 유지보수 위치에 있는, 도 1에 도시된 프린터의 사시도이다.
도 3은 프린팅 위치에 있는 개별적인 프린팅 유닛의 전방 사시도이다.
도 4는 유지보수 위치에 있는 프린팅 유닛의 후방 사시도이다.
도 5는 유지보수 위치에 있는 프린팅 유닛의 단부 부분의 확대된 전방 사시도이다.
도 6은 프린팅 위치에 있는 프린팅 유닛의 저면 사시도이다.
도 7은, 하나의 프린트헤드가 와이핑되는, 유지보수 위치에 있는 프린팅의 저면 사시도이다.
도 8은 하나의 프린트 모듈이 제거된 프린팅 유닛의 전방 사시도이다.
도 9는 프린트헤드 와이핑 중의 유지보수 모듈의 상면 사시도이다.
도 10은 프린트헤드 캡핑 중의 유지보수 모듈의 상면 사시도이다.
도 11은 프린트헤드 캡핑 중의 다른 유지보수 모듈의 상면 사시도이다.
도 12는 프린팅 중의 다른 유지보수 모듈의 상면 사시도이다.
도 13은 캡퍼의 측방향 이동을 제어하기 위한 가위 메커니즘의 상면 사시도이다.
도 14는 장착 브래킷을 갖는 가위 메커니즘의 상면 사시도이다.
도 15는 가위 메커니즘의 저면 사시도이다.
도 16은 가위 메커니즘의 상호 맞물린 기어 휠들의 확대도이다.
도 17은 캡 조립체의 상면 사시도이다.
도 18은 캡 조립체의 저면 사시도이다.
도 19는 캡 조립체의 일 단부의 확대도이다.
도 20은 유체 배액 샤프트의 절취 사시도이다.
도 21은 프린트 바 샤시 및 캡퍼의 저면 사시도이다.
도 22는 정렬되고 캡 커버와 결합된 캡퍼의 확대도이다.
도 23은 캡 커버로부터 오프셋된 캡퍼의 저면 사시도이다.
도 24는 프린트 모듈의 전방 사시도이다.
도 25는, 프린트 카트리지가 공급 모듈로부터 커플링 해제된, 도 23에 도시된 프린트 모듈의 전방 사시도이다.
도 26은 커버가 제거된 잉크 유입구 모듈을 도시한다.
도 27은 PCB 배열체(arrangement)의 사시도이다.
도 28은 도 26에 도시된 PCB 배열체의 원근적 단면도이다.
도 29는 공기 도관 및 제2 PCB의 사시도이다.
도 30은 제2 PCB의 사시도이다.
도 31은 제1 PCB의 사시도이다.
모듈형 프린팅 시스템
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 프린터(10)가 도시되어 있다. 프린터(10)는, 디지털 잉크젯 프레스와 같은, 웹-기반 프린팅 시스템으로서 이용되도록 구성된다. 프린터는, 프린트 매체의 웹(16)을 위한 궁형 매체 공급 경로를 형성하는 일련의 롤러(14)를 포함하는 매체 지지 구조물(12)을 포함한다. 웹(16)은 입력 롤러로부터 공급될 수 있고 당업계에 알려진 바와 같은 웹-공급 메커니즘(미도시)을 이용하여 출력 롤러 상으로 권취될 수 있다.
프린터(10)는 매체 공급 경로를 따라서 정렬된 4개의 페이지폭 프린팅 유닛(15)을 포함한다. 각각의 프린팅 유닛(15)은 매체 공급 경로의 전체 폭에 걸쳐 연장되고, 한번의 통과에서 프린트 매체의 웹(16) 상으로 프린팅하도록 구성된다. 전형적으로, 각각의 프린팅 유닛(15)은 하나의 잉크 컬러를 프린팅하도록 구성된다. 도 1에 도시된 배열에서, 각각의 프린팅 유닛(15)이 전체 컬러 프린팅을 위해서 시안, 마젠타, 황색 및 흑색 잉크 중 하나를 프린트한다. 그러나, 하나 이상의 프린팅 유닛(15)의 다른 배열이 본 발명의 범위에 포함된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 스폿 컬러(예를 들어, 오렌지) 또는 정착제를 프린트하기 위해서 부가적인 프린팅 유닛(15)이 이용될 수 있거나, 단색 프린팅을 위해서 더 적은 프린팅 유닛이 이용될 수 있다.
각각의 프린팅 유닛(15)은 매체 공급 경로 위에 고정적으로 배치된 유지보수 샤시(100) 및 유지보수 샤시 상에 안착된 프린트 바 샤시(200)를 포함한다. 각각의 프린팅 유닛(15)은, 고속 프린팅 중에 발생되는 잉크 연무 및 다른 미립자를 수집하기 위해서 프린트 바 샤시(200)의 하류에 배치된 에어로졸 수집기(18)를 부가적으로 포함할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 수집기(18)가 프린팅 유닛(15)과 별개로 프린터(10) 내에 설치될 수 있다. 각각의 에어로졸 수집기(18)는 상이한 길이의 에어로졸 수집기가 용이하게 제조될 수 있게 하는 모듈형일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 수집기(18)는 세장형 진공 튜브(18A) 및 진공 튜브 내로 슬롯 장착된(slotted) 복수의 모듈형 노즐 유닛(18B)을 포함할 수 있다(도 6 참조).
이제 도 2를 참조하면, 각각의 프린트 바 샤시(200)가 그 각각의 유지보수 샤시(100)로부터 독립적으로 승강될 수 있다. 단지 하나의 프린트 바 샤시(200)가 도 2에서 상승되었지만, 하나 초과 또는 모든 프린트 바 샤시(200)가 프린트헤드 유지보수의 실시를 위해서 상승될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 프린트 바 샤시(200)가 유지보수 샤시(100) 상에 안착되면, 프린팅 유닛(15)은 웹(16) 상의 프린팅을 위한 프린팅 위치로 구성되고; 프린트 바 샤시(200)가 유지보수 샤시(100)로부터 탈착되면(unseated), 프린팅 유닛(15)은 프린트헤드 유지보수 작업(예를 들어, 와이핑 또는 캡핑)을 실시하기 위한 전이 위치 또는 유지보수 위치로 구성된다. 일반적으로, 프린트 바 샤시(200)는, 프린팅 위치로부터 유지보수 위치로 그리고 그 반대로 전이될 때, 그 가장 높은 전이 위치까지 상승된다.
매체 공급 경로가 일반적으로 궁형이고 각각의 유지보수 샤시(100)가 매체 지지부(12)에 대해서 고정되기 때문에, 각각의 프린트 바 샤시(200)는, 그 각각의 유지보수 샤시로부터 상승될 때, 궁형 매체 공급 경로로부터 반경방향 외향으로 이동된다.
도 3 및 도 4는 개별적인 프린팅 유닛(15)을 프린팅 위치 및 유지보수 위치 각각에서 도시한다. 명료함을 위해서, 에어로졸 수집기(18)를 도 4에서 제거하였다.
프린트 바 샤시(200)는, 다양한 프린트 바 구성요소를 장착하기 위한 강성 샷시를 함께 형성하는, 길이방향 프린트 바 샤시 측벽(203)의 쌍을 통해서 연결된 프린트 바 샤시 단부 벽(201)의 쌍을 포함한다. 마찬가지로, 유지보수 샤시(100)는, 다양한 유지보수 구성요소를 장착하기 위한 강성 샷시를 함께 형성하는, 길이방향 유지보수 샤시 측벽(103)의 쌍을 통해서 연결된 유지보수 샤시 단부 벽(101)의 쌍을 포함한다. 유지보수 샤시(100)는 일반적으로 프린트 바 샤시(200)보다 더 넓다.
도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 케이블 트레이(219)가 프린트 바 샤시(200)의 하나의 측벽에 부착되어 전기 케이블(미도시) 및 유체 튜브(미도시)의 번들을 지지한다.
프린트 바 샤시(200)는 프린팅 유닛(15)의 각 단부에 하나씩 배치된 승강 메커니즘(202)의 쌍에 의해서 승강될 수 있다. 각각의 승강 메커니즘(202)은 프린트 바 샤시(200)의 각각의 단부 벽(201)에 장착된 승강 하우징(204) 및 승강 하우징으로부터 연장 및 후퇴될 수 있는 승강 막대(206)의 쌍을 포함한다. 승강 막대(206)는 유지보수 샤시(100)의 각각의 단부 벽(101)으로부터 연장되는 고정된 반응 판(208)과 결합된다. 도 3 및 도 4로부터, 승강 하우징(204)으로부터의 승강 막대(206)의 연장이 프린트 바 샤시(200)를 유지보수 샤시(100)로부터 멀리 유지보수 위치 내로 상승시킨다는 것; 그리고 승강 막대(206)의 승강 하우징(204) 내로의 후퇴가 프린트 바 샤시(200)를 유지보수 샤시(100) 상으로 하강시킨다는 것이 용이하게 이해될 것이다. 승강 막대(204)의 연장 및 후퇴를 위해서, 임의의 적합한 메커니즘, 예를 들어 랙-및-피니언 메커니즘, 공압 메커니즘 등이 이용될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 유지보수 샤시(100) 및 프린트 바 샤시(200)가 상보적인 상부 및 하부 표면을 각각 가지며, 이는 프린트 바 샤시가 도 3에 도시된 프린팅 위치에서 유지보수 샤시 상에 안착될 수 있게 한다. 특히, 그리고 이제 도 5를 참조하면 프린트 바 샤시(200)의 각각의 단부 벽(201)으로부터 하향 돌출되는 설부(tongue)(210)가, 프린트 바 샤시가 프린팅 위치 내로 하강될 때, 유지보수 샤시(100)의 단부 단부 벽(101) 내에 형성된 상보적인 함몰부(110) 내에 결합되도록 구성된다. 함몰부(110)는, 설부(210)가 접경 표면과 결합될 때, 프린트 바 샤시(200)를 위한 기준을 형성하는 접경 표면(112)을 갖는다. 그에 따라, 매체 지지부(12)에 대해서 고정된 유지보수 샤시(100)는 프린팅 위치에서 펜-종이-간격(PPS)을 제어하기 위한 프린트 바 샤시를 위한 기준을 제공한다. 다른 기준화 배열이 또한 본 발명의 범위 내에 포함된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 프린트 바 샤시(200)는 매체 지지부(12)의 고정된 부분에 대해서 기준화될 수 있다.
도 3 및 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 프린트 바 샤시(200)는, 매체 공급 경로의 전체 폭에 걸쳐 연장되도록 엇갈린 중첩 배열로 배치된 프린트 모듈(215)의 모듈형 어레이를 지지한다. 도시된 실시예에서, 프린트 바 샤시(200)는 3개의 프린트 모듈(215A, 215B 및 215C)을 지지하지만, 프린트 바 샤시가 프린트되는 매체의 폭에 따라 임의 수의 프린트 모듈(215)을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 각각의 프린트 모듈(215)은 프린트 매체 상에 프린팅하기 위한 각각의 잉크젯 프린트헤드(216)을 포함하고, 각각의 프린트헤드(216)는 당업계에 알려진 바와 같이 다수의 프린트헤드 칩을 포함할 수 있다.
프린트 모듈(215)은, 프린팅 위치에서 유지보수 샤시(100)에 의해서 형성된 내부 공동(217)을 통해서 연장되도록 프린트 바 샤시(200) 내에 장착된다. 따라서, 프린팅 위치에서, 각각의 프린트헤드(216)가 프린트 매체로부터 적절히 이격되어 배치되고 유지보수 샤시(100)의 하부 표면 아래로 약간 돌출된다.
도 8을 참조하면, 각각의 프린트 모듈(215)은 프린트 바 샤시(200) 상에 고정적으로 장착된 각각의 슬리브(218) 내에 활주 가능하게 수용된다. 각각의 슬리브(218)는 각각의 프린트 모듈(215)을 프린트 바 샤시(200)에 해제 가능하게 그리고 확실하게 장착하기 위한 수단을 제공한다. 따라서, 프린트 모듈(215)은 프린트헤드 카트리지(252)의 교체를 위해서 또는 전체 프린트 모듈의 교체를 위해서 사용자에 의해서 용이하게 제거될 수 있다. 프린트 바 샤시(200)를 가로질러 연장되는 공통 기준 판(미도시)은, 각각의 프린트 모듈이 그 각각의 슬리브(218) 내로 록킹될(locked) 때, 각각의 프린트 모듈(215)이 프린트 바 샤시에 대한 알려진 고정 위치를 갖도록 보장한다. 마찬가지로, 각각의 프린트 모듈(216)이 슬리브(218)의 고정된 기준(미도시)과 결합된다.
유지보수 모듈
도 6 및 도 7을 다시 참조하면, 유지보수 샤시(100)는, 개별적인 제1, 제2 및 제3 프린트 모듈(215A, 215B 및 215C)(집합적으로 "프린트 모듈(215)")의 각각에 대해서 하나씩, 제1, 제2 및 제3 유지보수 모듈(115A, 115B 및 115C)(집합적으로 "유지보수 모듈(115)")을 지지한다. 유지보수 모듈(115)은 유지보수 샤시(100)에 고정적으로 장착되고, 그 각각은, 각각의 프린트 모듈(215)이 통과하여 프린팅 위치와 유지보수 위치 사이에서 각각 연장 및 후퇴될 수 있는 공간 또는 개구부를 형성한다. 도시된 실시예에서, 각각의 유지보수 모듈(115)은, 그 각각의 프린트 모듈(215)의 2개의 측면 주위를 둘러싸도록 배열된, 전반적으로 L-형상인 프레임(120)을 갖는다. L-형상 프레임(120)은 프린트 모듈(215)의 길이 치수와 평행하게 연장되는 긴 다리부(117) 및 프린트 모듈의 폭 치수와 평행하게 연장되는 짧은 다리부(119)를 갖는다.
각각의 유지보수 모듈(115)의 L-형상 프레임(120)은, 2개의 평행한 행으로 배치된, 엇갈려 중첩된 프린트 모듈(215)을 위한 유지보수 모듈의 콤팩트한 배열을 가능하게 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제3 유지보수 모듈(115C)의 짧은 다리부(119)는 동일한 행 내에 정렬된 인접한 제1 및 제3 프린트 모듈(215A 및 215C) 사이에 개재된다. 동일한 행 내에서 2개 초과의 프린트 모듈(215)을 가지는 더 넓은 프린트 바로, 하나의 행 내의 프린트 모듈의 모든 인접한 쌍이 그 사이에 배치된 유지보수 모듈의 짧은 다리부(119)를 가질 것임이 이해될 것이다.
도 6을 계속 참조하면, 오프셋된 제2 프린트 모듈(215B)을 위해서 제2 유지보수 모듈(115B)이 반전될(180도 만큼 회전될) 수 있다는 것; 즉, 제2 유지보수 모듈(115B)의 긴 다리부(119)가 제1 및 제3 유지보수 모듈(115A 및 115C)의 긴 다리부로부터 비교적 멀리 위치된다는 것이 확인될 수 있다. 이는, 제2 프린트 모듈(215B)이 매체 공급 방향과 관련하여 제1 및 제3 프린트 모듈(215A 및 215C)에 밀접하게 배치될 수 있게 한다. 따라서, 매체 공급 방향을 따른 프린트 구역의 폭이 최소화되고, 이는 양호한 프린트 품질을 유지하는데 있어서 최적이다. 유지보수 모듈(115) 및 프린트 모듈(215)의 콤팩트한 팩킹 배열은, 각각의 프린팅 유닛(15)에 대한 유연한 설계 접근방식을 가능하게 하고, 그에 따라 많은 수의 프린트 모듈(215)은, 프린팅 유닛 내의 각각의 프린트헤드(216)의 효율적인 유지보수를 여전히 허용하면서, 넓은 매체 폭에 걸쳐 엇갈려 위치될 수 있다. 따라서, 각각의 프린팅 유닛(15)은, 임의의 프린팅 폭으로 용이하게 확장될 수 있는 설계를 가지는 진정한 모듈형이 된다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 개별적인 유지보수 모듈(115)이 사시도로 도시되어 있다. 유지보수 모듈(115)의 L-형상 프레임(120)은 기부 판(118A)를 포함하고, 짧은 측면 판(118B) 및 긴 측면 판(118C)이 기부 판으로부터 상향 연장된다. 짧은 다리부(119)는 짧은 측면 판(118B) 및 기부 판(118A)의 상응 부분을 포함하고, 긴 다리부(117)는 긴 측면 판(118C) 및 기부 판(118A)의 상응 부분을 포함한다. L-형상 프레임(120)은 각각의 프린트헤드(216)를 와이핑하기 위한 와이퍼(122) 및 프린트헤드를 캡핑하기 위한 캡퍼(130)를 수용한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 와이퍼(122)는 그 홈(home) 또는 정박 위치 내에 있고, 그에 의해서 와이퍼는 L-형상 프레임(120)의 짧은 다리부(119) 내에 배치된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 캡퍼(130)는 그 홈 또는 정박 위치 내에 있고, 그에 의해서 캡퍼는 L-형상 프레임(120)의 긴 다리부(117) 내에 배치된다.
와이퍼(122)는, 프린트헤드(216)를 와이핑하기 위해서 프린트 모듈(215)의 길이를 따라서 길이방향으로 이동되는 운반체(124) 상에 장착된 (도 11에 도시된) 와이핑 재료(123)를 가지는 유형이다. 운반체(124)는, 긴 측면 판(118C)에 고정된 안내 레일(126)과 활주 가능하게 결합되고 프레임(120)의 긴 아암(119)을 따라서 연장되는, 하나 이상의 오버헤드 아암(125)에 의해서 지지된다. 도 10에서, 운반체(124)는 그 홈 위치로부터 이동되었고, 길이방향 와이핑 작업을 통한 중간 지점에 있다. 오버헤드 아암(125)이, 운반체(124)의 와이핑 이동 중에 그 정박 위치에서 캡퍼(130) 위에 걸쳐진다는 것이 확인될 수 있다. 양방향 운반체 모터(128) 및 벨트 구동 메커니즘(129)에 의해서 구동되는 제1 무한 벨트(127)가 운반체(124)를 횡단한다. 와이핑 재료의 웹을 이송하는 운반체를 가지는 유형의 프린트헤드 와이퍼가 예를 들어 US 4,928,120에서 설명된다.
캡퍼(130)는, 적절한 후퇴 메커니즘에 의해서 프린트헤드(216)에 의해서 점유된 공간 내로 그리고 그로부터 멀리 캡퍼를 측방향으로 연장 및 후퇴시키는, 경첩형 아암(132)의 쌍을 통해서 L-형상 프레임(120)의 긴 측면 판(118C)에 장착된, 통상적인 둘레 캡퍼를 포함한다. 캡퍼(130)는, 양 아암(132)이 연장된 상태로, 도 9에서 그 캡핑 위치에 도시되어 있다.
캡핑 작업을 위해서, 프린트 바 샤시(200)가 유지보수 샤시(100)로부터 탈착되고 프린팅 위치로부터 전이 위치로 상승되며, 각각의 캡퍼(130)가 연장되며, 이어서 각각의 프린트헤드(216)가 그 각각의 캡퍼의 둘레 밀봉 캡(176)에 의해서 캡핑되도록 프린트 바 샤시(200)가 부드럽게 하강된다. 반대되는 프로세스는, 프린팅 위치로 복귀되는 프린팅 유닛(15)을 구성한다.
유사하게, 와이핑 작업을 위해서, 프린트 바 샤시(200)가 유지보수 샤시(100)로부터 탈착되고 프린팅 위치로부터 전이 위치로 상승되며, 그리고 이어서 각각의 프린트헤드(216)가 그 각각의 와이퍼(122)와 결합되도록 부드럽게 하강된다. 전형적으로, 와이핑 재료(123)가 탄성적으로 장착되어, 프린트 바 샤시(200)가 하강될 때, 여유 있는 공차를 허용한다. 와이퍼(122)가 프린트헤드(216)와 결합되면, 운반체(124)가 프린트헤드를 따라 길이방향으로 횡단되어, 프린트헤드의 노즐 표면으로부터 잉크 및/또는 파편을 와이핑한다. 도 7은 유지보수 위치 내의 그 각각의 와이퍼에 의해서 와이핑되는 하나의 프린트헤드(216)를 도시한다.
도 6 및 도 7에 도시된 유지보수 모듈(115)의 배열에서, 반전된 제2 유지보수 모듈(115B)의 운반체(124)가 제1 및 제2 유지보수 모듈(115A 및 115C)의 운반체에 대한 반대되는 길이방향 와이핑 방향으로 이동된다는 것이 이해될 것이다. 제조 관점에서 모든 유지보수 모듈(115)이 동일한 것이 편리하기 때문에, 그리고 프린트헤드(216)가 전형적으로 그 프린트 모듈(215)에 대해서 비대칭적으로 배치되기 때문에, 와이핑 재료(123)의 상이한 영역들(또는 스트립들)이 와이핑 방향에 따라 상이한 유지보수 모듈들에서 이용될 수 있다. 실제로, 와이핑 재료(123)는 양 방향으로 프린트헤드(216)를 와이핑할 수 있을 정도로 충분히 넓다.
도 11 및 도 12는, 후퇴 메커니즘이 캡퍼(130)를 연장 및 후퇴시키기 위한 가위 메커니즘(140) 형태를 취하는 유지보수 모듈(115)의 대안적인 실시예를 도시한다. 관련된 경우에, 유사한 참조 번호를 이용하여 유지보수 모듈(115)의 각각의 실시예의 유사한 특징을 나타냈다.
가위 메커니즘(140)은, 프린트헤드(216)에 대한 캡퍼의 평행 배향을 유지하면서, L-형상 프레임(120)의 긴 측면 판(118C)으로부터 멀어지는 그리고 이를 향한 캡퍼(130)의 안정적인 측방향 이동을 달성한다. 도 11에서, 캡퍼(130)는 그 연장(캡핑) 위치에 있고, 도 12에서 캡퍼는 그 후퇴(정박) 위치에 있다.
이제 도 13 및 도 14를 참조하면, 가위 메커니즘(140)은, L-형상 프레임(120)의 긴 측면 판(118C) 상에 고정적으로 장착된, 안내 막대(144) 상에 활주 가능하게 장착된 제1 및 제2 활주부(142A 및 142B)를 포함한다. 제1 및 제2 활주부(142A 및 142B)는 안내 막대(144)의 길이방향 축을 따라 반대 방향들로 활주 가능하게 이동될 수 있다. 따라서, 활주부(142A 및 142B)는 서로를 향해서 또는 서로로부터 멀리 이동된다.
활주부(142A 및 142B)의 이동은, 긴 측면 판(118C)을 따라 루프로 연장되는 제2 무한 벨트(145)에 의해서 제어된다. 제2 무한 벨트(145)는 긴 측면 판(118C)에 회전 가능하게 장착되고 긴 측면 판의 길이방향 축에 수직인 회전 축을 가지는 풀리(147)의 쌍(구동 풀리(147A) 및 아이들러 풀리(147B)) 사이에서 장력화된다. 제1 활주부(142A)는 제2 무한 벨트(145)의 상부 벨트 부분(145A)과 결합되는 반면, 제2 활주부(142B)는 하부 벨트 부분(145B)과 결합된다. 제2 무한 벨트(145)는, 제2 무한 벨트(145)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는, 구동 풀리(147A)에 동작 가능하게 연결된 양방향 캡퍼 구동 모터(148)에 의해서 구동된다.
제1 활주부(142A)는 제1 아암(146A)의 근위 단부에 경첩식으로 연결되고, 제1 아암의 대향되는 원위 단부는 장착 브래킷(150)에 경첩식으로 연결된다. 마찬가지로, 제2 활주부(142B)는 제2 아암(146B)의 근위 단부에 경첩식으로 연결되고, 제2 아암의 대향되는 원위 단부는 장착 브래킷(150)에 경첩식으로 연결된다. 각각의 아암(146)이 굽혀져 그 각각의 활주부(142)에 근접한 관절 부분을 갖는다. 도 13 및 도 14에 도시된 실시예에서, 장착 브래킷(150)은, 상부 장착 부분(150B)에 고정된 하부 브래킷 부분(150A)을 가지는 2 부분 브래킷이다.
장착 브래킷(148), 제1 및 제2 아암(146A 및 146B), 그리고 제1 및 제2 활주부(142A 및 142B)는 긴 측면 판(118C)을 향해서 그리고 그로부터 멀리 측방향으로 캡퍼(130)를 이동시키기 위한 가위 메커니즘(140)을 함께 형성한다. 이러한 실시예에서, 무한 벨트(145)의 시계방향 회전은 활주부들(142)을 서로를 향해서 이동시키고, 그에 따라, 캡퍼(130)를 긴 측면 판(118C)으로부터 멀리 측방향으로 캡핑 위치 내로 연장시킨다. 무한 벨트(145)의 반시계방향 회전은 활주부들(142)을 서로로부터 멀리 이동시키고, 그에 따라, 캡퍼(130)를 긴 측면 판(118C)을 향해서 측방향으로 프린팅을 위한 정박 위치 내로 내로 후퇴시킨다.
아암(146)의 대칭적 이동 그리고, 결과적으로, 긴 측면 판(118C)에 대한 캡퍼(130)의 평행 이동이, 제1 및 제2 아암(146A 및 146B)의 원위 단부와 상호 결합되는 기어 배열체에 의해서 보장된다. 이제 도 15 및 도 16을 참조하면, 장착 브래킷(150)에 고정된 각각의 제1 및 제2 샤프트(149A 및 149B)를 수용하기 위해서, 제1 및 제2 아암(146A 및 146B)의 원위 단부가 각각 저어널 연결된다(journaled). 따라서, 아암(146A 및 146B)의 원위 단부는 제1 및 제2 샤프트(149A 및 149B)를 통해서 장착 브래킷(150)에 경첩식으로 연결된다. 제1 기어 휠(152A)이, 제1 기어 휠과 결합된 제1 아암의 제1 도그 돌출부(first dog projection)(154A)에 의해서 제1 아암(146A)에 대해서 록킹된 배향으로 제1 샤프트(149A)를 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 유사하게, 제2 기어 휠(152B)이, 제2 기어 휠과 결합된 제2 아암의 제2 도그 돌출부(154B)에 의해서 제2 아암(146B)에 대해서 록킹된 배향으로 제1 샤프트(149B)를 중심으로 장착된다. 제1 및 제2 기어 휠(152A 및 152B)이 서로 맞물려, 제1 및 제2 아암(146A 및 146B)의 이동을 거울-대칭 이동으로만 구속한다. 그에 따라, 가위 메커니즘(140)은, WO2011/143699에서 설명된 썰매형(sled) 배열체와 같은, 부피가 큰 썰매형 배열체 또는 기타를 필요로 하지 않고, 프린트헤드(216)와의 정렬을 위한 매우 양호하게 제어되는 캡퍼(130)의 연장 및 후퇴를 제공한다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 캡 조립체(170)가 강성 기부(172)에 탄성적으로 장착되는 캡 지지부(174)를 포함한다. 캡퍼(130)는 캡 지지부(174) 및 둘레 밀봉 캡(176)을 포함하고, 둘레 밀봉 캡은 프린트헤드(216)와의 밀봉 결합을 위해서 유연한 재료(예를 들어, 고무)를 포함한다. 정렬/기준 특징부(177)가, 각각의 프린트 모듈(215)이 삽입되는 슬리브(218)의 하부 표면 상의 상보적인 기준 특징부(미도시)와의 결합을 위해서, 캡 지지부(174)의 각각의 단부로부터 상향 연장된다.
캡퍼(130)는, 프린트헤드가 캡핑될 때, 프린트헤드(216)를 위한 습한 환경을 유지한다. 흡수성 재료(178)의 길이가 둘레 밀봉 캡(176)의 경계 내에서 길이방향으로 배치된다. 흡수성 재료(178)는 프린트헤드(216)로부터의 범람 잉크를 수용할 수 있고 및/또는 캡핑 중에 프린트헤드 노즐로부터 흘러나오는 잉크를 수용하기 위한 수용부(spittoon)로서 작용한다.
캡 조립체(170)는 유지보수 모듈(115)의 사용자-교체 가능 구성요소로서 설계되고, 강성 기부(172)는 장착 브래킷(150)에 해제 가능하게 부착되도록 구성된다. 도 14 및 도 18을 참조하면, 기부(172) 및 상부 장착 부분(150B)은 캡 조립체(170)와 장착 브래킷(150)의 정렬 및 스냅-록킹 결합(snap-locking engagement)을 위한 특징부를 포함한다. 특히, 상부 장착 부분(150B)의 상보적인 스냅-록 체결부(182)와의 결합을 위해서, 스냅-록 러그(180)의 쌍이 기부(172)로부터 하향 돌출된다. 또한, 상부 장착 부분(150B)의 정렬 핀(184)은 기부(172)의 상보적인 정렬 개구부(185)와의 결합을 위해서 구성된다. 정렬 핀(184) 및/또는 상보적인 정렬 개구부(185)가 키 결합되어(keyed), 캡 조립체(170)가 각각의 유지보수 모듈(115)을 위한 정확한 배향으로 피팅되게 보장한다.
캡 지지부(174)는, 기부 및 캡 지지부로부터 각각 상향 및 하향 돌출되는 복수의 상보적인 활주 가능 결합 다리부에 의해서 기부(172)를 향해서 그리고 그로부터 멀리 이동될 수 있다. 도 19의 실시예에서, 캡 지지부(174)의 각각의 하향 돌출 다리부(186)는 기부(172)의 각각의 상향 돌출 다리부(187)의 핀(미도시)과의 활주 결합을 위한 홈(미도시)을 갖는다. 그러나, 기부(172) 및 캡 지지부(174)의 임의의 적합한 기계적 결합을 이용하여 필요한 상대적인 이동을 제공할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 캡 지지부(174)는, 캡 지지부와 기부 사이에 결합된 복수의 압축 스프링(188)에 의해서, 기부(172)로부터 멀리 탄성적으로 편향된다. 따라서, 캡 지지부(174)는, 캡핑 중에 둘레 밀봉 캡(176)과의 결합으로 이동될 때, 프린트 모듈(215)의 하향력에 부드럽게 저항할 수 있다. 이러한 방식으로, 가위 메커니즘(140) 및 특히 아암(146) 상의 기계적 변형이 캡핑 중에 최소화된다.
도 18을 다시 간단히 참조하면, 기부(172)의 하부측은 흡수성 재료(178)와 유체 연통되는 배액 포트(190)를 포함한다. 흡수성 재료(178)에 의해서 수용된 임의 유체가 중력 및/또는 모세관 작용 하에서 배액될 수 있고 캡 조립체(170)를 통해서 배액 포트(190)를 향해서 흐를 수 있다. 캡 조립체(170)가 장착 브래킷(150)에 피팅될 때, 배액 포트(190)는, 배액 샤프트로서 기능하는, 중공형 제2 샤프트(149B)에 정렬되도록 그리고 유체적으로 연결되도록 구성된다. 배액 포트(190)는, 배액 포트(190)가 배액 샤프트에 연결되었을 때만 유체 유동을 허용하는, 적하-방지 밸브 연결부(non-drip valve connector)를 포함할 수 있다. 따라서, 캡 조리체(170)의 교체 중의 어떠한 잉크 유출도 최소화될 수 있다.
도 20은 배액 샤프트(149B)를 통한 유체 유동 경로를 구체적으로 도시한다. 유체는, 배액 샤프트의 유입구 단부(192)에 안착된 펼쳐진 유연한 연결부(191)를 통해서 배액 포트(190)로부터 수용된다. 유체는 배액 샤프트(149B)를 통해서 아래로 그리고, 누름-피팅 연결(push-fit connection)을 통해서 가요성 배액 튜브(194)에 연결된 배액 배출구(193) 내로 유동된다. 배액 튜브(194)는, 필요에 따라, 흡입 하에서 캡 조립체(170)로부터 유체를 주기적으로 제거할 수 있는, 진공원에 연결된다.
흡수성 재료(178)의 모세관 현상을 유지하기 위해서 그리고 배액 포트(190)로의 신뢰 가능한 유체 유동 경로를 유지하기 위해서, 흡수성 재료가 항상 젖은 상태로 유지되어야 한다. 이는, 침착된 건조 색소 입자가 흡수성 재료(178)를 막을 수 있는 색소-계 잉크에서 특히 중요하다. 긴 기간 동안 중단 없이(즉, 유지보수 개입이 없이) 프린팅되는 동안, 캡퍼(130)는 긴 기간 동안 대기에 노출될 수 있고 흡수성 재료(178)가 건조되기 시작할 수 있다.
이제 도 21 내지 도 23을 참조하면, 복수의 캡 커버(209)가 프린트 바 샤시(200)의 측벽(203)의 하부 표면에 고정된다. 각각의 캡 커버(209)는 각각의 캡퍼(130)에 상응하고, 프린팅 작업 중에 둘레 밀봉 캡(176)과의 밀봉 결합을 위해서 배치되고 구성된다. 따라서, 캡퍼(130)가 덮인 상태에서, 프린트헤드 캡핑을 위해서 이용되지 않는 때에도, 습한 환경이 캡퍼 내측에서 유지된다. 따라서, 흡수성 재료(178)가 항상 젖어 있는 상태로 유지되고, 그에 따라 필요할 때 캡퍼로부터의 유체의 효율적인 배액을 가능하게 한다.
캡 커버(209)는 임의의 적합한 강성 재료(예를 들어, 플라스틱, 금속 등)를 포함할 수 있고, 둘레 밀봉 캡(176)과의 밀봉 결합을 위한 균일한 표면을 단순히 나타낸다.
비록 도 3에서 확인될 수 없지만, 프린팅 구성의 프린팅 유닛(15)에서, 각각의 캡퍼(130)가 후퇴되고 프린트 바 샤시(200)의 각각의 캡 커버(209)와 결합된다. 도 22는, 명료함을 위해서 유지보수 샤시(100) 및 프린트 모듈이 제거된 상태에서, 그 각각의 캡 커버(209)와 결합된 개별적인 캡(130)을 도시한다. 프린트 바 샤시(200)의 측벽(203)은, 캡퍼가 그 정박(후퇴) 위치에 있을 때, 캡 커버(209)와 캡퍼(130)의 정렬을 위해서 적절히 배치된다. 또한, 예를 들어 도 4 및 도 5로부터 용이하게 이해될 수 있는 바와 같이, 캡 커버(209)는 프린트헤드(216)의 높이 위에 고정 배치된다. 따라서, 프린트 바 샤시(200)가 그 프린팅 위치 내로 하강될 때, 각각의 프린트헤드(216)는 프린팅을 위해서 각각의 유지보수 모듈(115)의 하부 표면 아래로 돌출되고, 캡 커버(209)는 동시에 그 각각의 캡퍼(130)에 대해서 밀봉한다. 도 23에 도시된 바와 같이, 프린팅 유닛(15)이 그 유지보수 위치(도 4)에 있고 각각의 캡퍼(130)가 그 캡핑 위치 내로 측방향으로 연장될 때, 캡퍼는 캡 커버(209)와 더 이상 정렬되지 않고; 오히려, 각각의 측방향으로 연장된 캡퍼(130)가 그 프린트헤드(216)의 캡핑을 위해서 각각의 프린트 모듈(215)과 정렬된다.
프린트 모듈
이제, 도 24 내지 도 31을 참조하여 프린트 모듈(215)을 더 구체적으로 설명할 것이다. 먼저 도 24 및 도 25를 참조하면, 프린트 모듈(215)은, 프린트헤드(216)를 포함하는, 교체 가능한 프린트헤드 카트리지(252)와 결합된 공급 모듈(250)을 포함한다. 프린트헤드 카트리지(252)는, 예를 들어, 기재 내용이 본원에서 참조로 포함되는, 본원의 양수인의 공통-출원으로서 2016년 8월 19일에 출원된 미국 가출원 제62/377,467호 및 2016년 5월 2일자로 출원된 제62/330,776호에서 설명된 유형일 수 있다.
공급 모듈(250)은 프린트헤드(216)에 전력 및 데이터를 공급하기 위한 전자 회로망을 수용하는 본체(254)를 포함한다. 사용자에 의한 제거 및 프린트 바 샤시(200)의 슬리브(218) 중 하나 내로의 삽입을 돕기 위해서, 핸들(255)이 본체(254)의 상부 부분으로부터 연장된다.
본체의 대향 측벽들에 배치된 잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258)에 의해서 본체(254)의 측면이 구성된다. 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈의 각각은, 프린트헤드 카트리지(252)의 상보적인 유입구 및 배출구 커플링(261 및 263)과 결합된 각각의 잉크 커플링(257 및 259)을 갖는다. 프린트헤드 카트리지(252)에는 잉크 유입구 모듈(256)을 통해서 잉크 전달 시스템(미도시)로부터 잉크가 공급되고, 프린트헤드 카트리지(252)는 잉크 배출구 모듈(258)을 통해서 잉크 전달 시스템으로 잉크를 역으로 순환시킨다.
잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258)은 프린트헤드 카트리지(252)를 향해서 그리고 그로부터 멀리 본체(254)에 대해서 각각 독립적으로 활주 가능하게 이동될 수 있다. 잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258)의 활주 이동은, 공급 모듈(250)에 대한 프린트헤드 카트리지(252)의 유체적 커플링 및 디커플링을 가능하게 한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258) 모두가 하강되고, 프린트헤드 카트리지(252)는 공급 모듈(250)에 유체적으로 커플링된다. 잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258)의 각각은, 활주 이동을 위해서 모듈을 언록킹하는 각각의 수동 누름 가능 버튼(265)을 갖는다. 도 25에 도시된 바와 같이, 잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258) 모두가 상승되고, 프린트헤드 카트리지(252)는 공급 모듈(250)로부터 유체적으로 디커플링된다.
여전히 도 25를 참조하면, 공급 모듈(250)은 본체(254)의 하부 부분으로부터 연장되는 클램프 판(266)을 갖는다. 본체(254)의 하부 부분은 부가적으로, 프린트헤드 카트리지가 공급 모듈(250)에 커플링될 때 프린트헤드 카트리지(252) 상의 상보적인 콘택의 행(미도시)을 통해서 프린트헤드(216)에 전력 및 데이터를 공급하기 위한 전기 콘택(267)의 행을 갖는다.
위치결정 핀(268)의 쌍이 잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258)의 활주 이동 방향에 대해서 수직으로 클램프 판(266)으로부터 연장된다. 프린트헤드 카트리지(252)를 설치하기 위해서, 각각의 위치결정 핀(268)이 프린트헤드 카트리지(252) 내에 형성된 상보적인 개구부(270)와 정렬되고 그 내부에 수용된다. 프린트헤드 카트리지(252)는 클램프 판(266)을 향해서 위치결정 핀(268)의 방향으로 수동으로 활주된다. 프린트헤드 카트리지(252)가 클램프 판(266)과 결합되면, 경첩(271)을 통해서 본체(254)에 연결된, 경첩형 클램프(270)가 하향 선회되어 프린트헤드 카트리지(252)를 클램프 판에 대해서 클램핑한다. 프린트헤드 카트리지(252)는, 위치결정 핀(268)(도 24)과 교합되는, 경첩형 클램프(270) 상의 체결부(272)에 의해서 제 위치에서 록킹된다. 마지막으로, 잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258)은, 프린트헤드 카트리지(252)를 공급 모듈(250)에 유체적으로 커플링시키기 위해서 하향 활주된다. 프린트헤드 카트리지(252)를 공급 모듈(252)로부터 제거하기 위해서 반대 프로세스가 이용된다. 전술한 바와 같은, 수동적 제거 및 삽입 프로세스는, 몇 분 이내에 그리고 디지털 프레스의 최소의 중단 시간 손실로, 사용자에 의해서 용이하고 깔끔하게 실시될 수 있다.
잉크 공급 모듈(256)은 잉크 전달 시스템(미도시)의 유입구 라인으로부터 조절된 압력으로 잉크를 수용하도록 구성된다. 본 발명에서 이용되는 프린트 모듈(215)과 함께 이용하기 위한 적합한 잉크 전달 시스템이, 기재 내용이 본원에서 참조로 포함되는, 2016년 5월 2일자로 출원되고 명칭이 "Ink Delivery System for Supplying Ink to Multiple Printheads at Constant Pressure"인 본 양수인의 미국 가출원 제62/330,785호에 설명되어 있다. 잉크 유입구 모듈(256)은 유입구 라인(275)을 통해서 잉크 저장용기(미도시)로부터 잉크를 수용하기 위한 유입구 포트(274)를 가지는 한편, 잉크 배출구 모듈(258)은 배출구 라인(277)을 통해서 잉크를 잉크 저장용기로 복귀시키기 위한 배출구 포트(276)를 갖는다.
잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258)은 프린트헤드(216)에서 국소적인 압력 조절을 제공하기 위한, 잉크 압력 요동을 감쇠시키기 위한, 프린트헤드 마중물 붓기 및 마중물-제거(de-priming) 작업을 가능하게 하기 위한, 운송을 위해서 프린트헤드를 격리시키기 위한 여러 가지 구성요소를 독립적으로 수용한다. 도 26에서, 잉크 유입구 모듈의 특정 구성요소를 노출시키기 위해서 커버를 제거한 상태로, 잉크 유입구 모듈(256)이 도시되어 있다. 예를 들어, 프린트헤드(216)에서 국소적인 압력을 제어하기 위해서 제어 밸브(279)에 피드백을 제공하는, 잉크 압력 센서 및 마이크로프로세서를 가지는 제어 PCB(278)가 도시되어 있다. 기재 내용이 본원에서 참조로 포함되는, 2016년 5월 2일자로 출원된 본원 양수인의 미국 가출원 제62/330,785호로부터, 이러한 그리고 다른 구성요소가 잉크 유입구 모듈(256) 및 잉크 배출구 모듈(258) 내에 수용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이제 도 27을 참조하면, 공급 모듈(250)의 본체(254) 내에 수용되는 PCB 배열체가 도시되어 있다. PCB 배열체는 제1 PCB(281) 및 제1 PCB에 대향되는 제2 PCB(282)를 포함하고, 그 각각의 전자 구성요소들이 서로 대면된다. 도시된 실시예에서, 제1 PCB(281)는 화상 프로세싱 및 프린트 데이터 생성을 위한 제어 칩을 포함하는 로직 PCB이고, 제2 PCB(282)는 프린트헤드(216)에 전력을 공급하는 구동 FET를 포함하는 전력 PCB이다. 제1 및 제2 PCB(281 및 282)는 전기 연결부(299)를 통해서 함께 전기적으로 커플링된다. 데이터 및 전력은 제1 PCB의 상부 부분에 배치된 일련의 전기 입력 포트(283)을 통해서 수신된다. 도 24 및 도 25를 간략히 다시 참조하면, 입력 리드(284)가 적절한 연결부(285)를 통해서 입력 포트(283)에 연결된다. 각각의 프린트 모듈(215)의 입력 리드(284)의 적어도 일부가, 프린트된 화상의 각각의 단색 부분을 생성하기 위해서 프린터(10)의 각각의 프린트 모듈을 조율하는, 관리 프로세서(미도시)에 연결된다.
도 27을 다시 참조하면, 제2 PCB(282)의 하부 부분은, 데이터 및 전력을 프린트헤드(216)에 공급하는 전기 콘택(267)의 행, 및 프린트헤드 카트리지의 설치 중에 프린트헤드 카트리지(252)를 클램프 판(266)(도 27에 미도시) 상으로 안내하는 위치결정 핀(268)의 쌍을 갖는다.
제1 및 제2 PCB(281 및 282)의 대향된 배열은, 유리하게, 전력 전달에 유리하게 구동 전자기기를 프린트헤드(216)에 인접 배치하는 것을 가능하게 하면서, 프린트 모듈(215)의 콤팩트한 설계를 가능하게 한다. 또한, 도 28 내지 도 31을 참조하여 이제 설명하는 바와 같이, 대향된 제1 및 제2 PCB(281 및 282)는 각각의 PCB 상의 발열 전자 구성요소의 효율적인 냉각을 가능하게 한다.
공기 도관(286)이 제1 및 제2 PCB(281 및 282) 사이에 개재되고, 프린트 모듈(215)의 상부 표면에 배치되는, 공기 유입구(287)와 공기 배출구(288) 사이의 적어도 하나의 공기 유동 경로를 형성한다. 팬(289)이 유입구(287)에 배치되어, 공기를 끌어 들이고 공기 도관(286)을 통한 그리고 공기 배출구(288) 외부로의 공기 유동을 생성한다. 공기 유입구(288)를 프린트 모듈(215)의 상부 단부에 배치하는 한편 프린트헤드(216)를 프린트 모듈의 대향 하부 단부에 배치하는 것은, 유리하게, 프린트헤드에 의해서 생성된 임의의 잉크 연무를 공기 유입구로부터 분리한다. 그에 따라, 공기 유입구(287)는 비교적 깨끗하고, 저온인 공기를 공기 도관(286) 내로 끌어 들이기만 한다. 또한, 공기 도관(286)은 공기 유동 경로를 제1 및 제2 PCB(281 및 282)로부터 격리시키고, 그에 따라 유입구(288) 내로 진입한 어떠한 잉크 에어로졸도 민감한 전자 구성요소에 심각하게 유해한 효과를 미치지 않는다.
제1 및 제2 PCB(281 및 282)의 각각은, 공기 도관(286)을 통한 공기 유동에 의한 냉각을 필요로 하는 발열 구성요소를 포함한다. 제1 및 제2 PCB(281 및 282)의 각각의 발열 구성요소에 열적으로 커플링되는 히트싱크는, 공기 도관의 대향 측면들로부터 공기 도관(286)의 공기 경로 내로 연장되는 복수의 냉각 핀을 각각 갖는다.
도 31에 도시된 바와 같이, 제1 PCB(281)는 제1 히트싱크(290)의 쌍을 가지며, 각각의 히트싱크는 각각의 마이크로프로세서(292)와 열적으로 접촉되는 제1 기부(291) 및 제1 기부로부터 멀리 연장되는 제1 냉각 핀(293)을 갖는다. 유사하게, 그리고 도 30에 도시된 바와 같이, 제2 PCB(282)는 제2 히트싱크(294)를 포함하고, 그러한 히트싱크는 구동 FET(미도시)와 열적으로 접촉되는 제2 기부(295) 및 제2 기부로부터 멀리 연장되는 제2 냉각 핀(296)을 포함한다.
제1 및 제2 냉각 핀(293 및 296)은 공기 도관(286)의 측벽 내에 형성된 각각의 개구 내에 수용된다. 도 29는, 제1 히트싱크(290)의 쌍의 냉각 핀(293)을 수용하기 위한, 공기 도관(286)의 일 측면 내에 형성된 제1 개구(297)의 쌍을 도시한다. 도 28로부터, 제2 히트싱크(294)의 냉각 핀(296)이 공기 도관(286)의 대향 측면 내에 형성된 상응하는 제2 개구 내에 수용되는 것이 확인될 수 있다.
여전히 도 28을 참조하면, 공기 도관(286)은 협착부(298)를 가지며, 그러한 협착부는 공기 도관을, 제1 및 제2 냉각 핀(293 및 296)을 수용하는 분리된 공동으로 분할한다. 협착부(298)는, 제1 냉각 핀(293) 및 제2 냉각 핀(296) 모두가 대략적으로 동일하게 냉각 공기 유동을 수용하도록, 공기 유입구(287)로부터의 공기 유동을 분할하는 역할을 한다. 이는, 예를 들어, 제2 냉각 핀(296)이 냉각 공기를 우선적으로 수용하고 온난한 공기를 냉각 핀(293)의 제1 세트 상으로 전달하는 것을 방지한다.
공기 도관(286)을 통한 공기 유동을 대향 PCB들로부터 연장되는 냉각 핀들 사이에서 공유함으로써, 비교적 좁은 프린트 구역 내에서 페이지폭에 걸쳐 다수 어레이로 배열될 수 있는, 콤팩트한 독립형 프린트 모듈(215)이 제공된다.
물론, 본 발명이 단지 예로서 설명되었다는 것 그리고 첨부된 청구범위에서 규정된 본 발명의 범위 내에서 상세 부분에 관한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 공급 모듈과 해제 가능하게 결합된 프린트헤드 카트리지를 포함하는 프린트 모듈로서, 상기 공급 모듈은:
    전력 및 데이터를 상기 프린트헤드 카트리지의 프린트헤드에 공급하기 위한 전자 회로망을 수용하는 본체; 및
    상기 본체의 대향 측면들에서 상기 본체의 측면을 구성하는 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈로서, 상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈의 각각은 상기 프린트헤드 카트리지의 상보적인 유입구 및 배출구 커플링과 결합된 각각의 잉크 커플링을 가지는, 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈을 포함하는, 프린트 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈은, 상기 공급 모듈 및 상기 프린트헤드 카트리지의 커플링 및 디커플링을 위해서 상기 프린트헤드 카트리지를 향해서 그리고 그로부터 멀리 상기 본체에 대해서 활주 가능하게 이동될 수 있는, 프린트 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공급 모듈은 상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈의 활주 이동 방향에 대해서 수직으로 연장되는 하나 이상의 위치결정 핀을 포함하고, 각각의 위치결정 핀은 상기 프린트헤드 카트리지의 각각의 정렬 개구부 내에 수용될 수 있는, 프린트 모듈.
  4. 제4항에 있어서,
    상기 위치결정 핀은 클램프 판으로부터 연장되고, 상기 클램프 판은 전력 및 데이터를 상기 프린트헤드에 공급하기 위한 전기 콘택의 길이방향 행을 포함하는, 프린트 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공급 모듈은, 상기 프린트헤드 카트리지를 상기 클램프 판에 대해서 클램핑하기 위한 이동 가능 클램프를 더 포함하는, 프린트 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 클램프는, 상기 클램프를 상기 위치결정 핀에 해제 가능하게 체결하기 위한 그리고 그에 의해서 상기 프린트헤드 카트리지를 상기 공급 모듈에 고정하기 위한 체결부를 포함하는, 프린트 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 유입구 모듈은 잉크 저장용기로부터 잉크를 수용하기 위한 유입구 포트를 가지며, 상기 잉크 배출구 모듈은 상기 잉크 저장용기로 잉크를 복귀시키기 위한 배출구 포트를 가지는, 프린트 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈은:
    상기 프린트헤드 카트리지 내의 잉크 압력을 제어하기 위한 제어 밸브;
    잉크 압력 센서;
    상기 잉크 압력 센서로부터 피드백을 수신하고 상기 제어 밸브를 제어하기 위한 제어기;
    공기 유입구;
    상기 공기 유입구에 연결된 공기 밸브;
    정지 밸브;
    유동 제한부; 및
    잉크 압력 요동을 감쇠시키기 위한 컴플라이언스;로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되는 하나 이상의 구성요소를 수용하는, 프린트 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전자 회로망은 하나 이상의 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 인쇄회로기판은:
    상기 프린트헤드 카트리지에 의해서 지지된 프린트헤드로 프린트 데이터를 공급하기 위한 마이크로프로세서; 및
    상기 프린트헤드 카트리지에 의해서 지지된 프린트헤드에 전력을 공급하기 위한 구동 트랜지스터, 중 적어도 하나를 가지는, 프린트 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공급 모듈은 상기 프린트헤드 카트리지 상의 상보적인 전기 콘택과의 전기적 연결을 위한 전기 콘택을 포함하는, 프린트 모듈.
  11. 제1항에 따른 복수의 프린트 모듈를 포함하는 모듈형 프린터로서, 각각의 프린트 모듈이 공통 잉크 저장용기에 연결되는, 모듈형 프린터.
  12. 교체 가능 프린트헤드 카트리지를 위한 공급 모듈로서:
    전력 및 데이터를 상기 프린트헤드 카트리지의 프린트헤드에 공급하기 위한 전자 회로망을 수용하는 본체; 및
    상기 본체의 대향 측면들에서 상기 본체의 측면을 구성하는 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈로서, 상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈의 각각은 상기 프린트헤드 카트리지의 상보적인 유입구 및 배출구 커플링과 결합된 각각의 잉크 커플링을 가지는, 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈을 포함하는, 공급 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈이 상기 본체의 각각의 대향 측면들에 대해서 활주 가능하게 이동될 수 있는, 공급 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈은, 상기 공급 모듈 및 상기 프린트헤드 카트리지의 커플링 및 디커플링을 위해서 상기 프린트헤드 카트리지를 향해서 그리고 그로부터 활주 가능하게 이동될 수 있는, 공급 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 공급 모듈은 상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈의 활주 이동 방향에 대해서 수직으로 연장되는 하나 이상의 위치결정 핀을 포함하고, 각각의 위치결정 핀은 상기 프린트헤드 카트리지의 각각의 정렬 개구부 내에 수용될 수 있는, 공급 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 위치결정 핀이 클램프 판으로부터 연장되고, 상기 공급 모듈은, 상기 프린트헤드 카트리지를 상기 클램프 판에 대해서 클램핑하기 위한 이동 가능 클램프를 더 포함하는, 공급 모듈.
  17. 프린트헤드 카트리지와 공급 모듈을 커플링시키는 방법으로서, 상기 공급 모듈은 전력 및 데이터 신호를 상기 프린트헤드 카트리지에 공급하기 위한 전자 회로망을 수용하는 본체; 및 상기 본체의 양 측면을 구성하는 잉크 유입구 모듈 및 잉크 배출구 모듈을 포함하고, 상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈의 각각은 각각의 잉크 커플링을 가지는, 방법으로서:
    상기 공급 모듈의 상기 잉크 유입구 커플링 및 상기 잉크 배출구 커플링이 상기 프린트헤드 카트리지의 각각의 단부에 위치된 상보적인 유입구 커플링 및 배출구 커플링과 정렬되도록, 상기 프린트헤드 카트리지를 상기 공급 모듈에 대해서 배치하는 단계;
    상기 잉크 유입구 모듈의 잉크 커플링을 상기 프린트헤드 카트리지의 상보적인 유입구 커플링과 결합시키도록, 상기 잉크 유입구 모듈을 상기 본체에 대해서 활주시키는 단계; 및
    상기 잉크 배출구 모듈의 잉크 커플링이 상기 프린트헤드 카트리지의 상보적인 배출구 커플링과 결합되도록, 상기 잉크 배출구 모듈을 상기 본체에 대해서 활주시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 배치하는 단계는, 상기 프린트헤드 카트리지 내의 정렬 개구부가 상기 공급 모듈로부터 연장되는 위치결정 핀을 활주 가능하게 수용하도록, 상기 프린트헤드 카트리지를 상기 공급 모듈을 향해서 이동시키는 것을 포함하고, 상기 위치결정 핀은 상기 잉크 유입구 모듈 및 상기 잉크 배출구 모듈의 활주 방향에 수직인 방향으로 연장되는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 클램프를 상기 프린트헤드 카트리지에 대해서 이동시키고 상기 프린트헤드 카트리지를 클램프 판에 대해서 클램핑시키는 단계를 더 포함하고, 상기 위치결정 핀은 상기 클램프 판으로부터 연장되는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프린트헤드 카트리지를 정렬된 위치에서 고정하기 위해서, 상기 클팸프를 상기 위치결정 핀에 대해서 체결하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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