TWM488827U - 印刷單元以及用於印刷電路板之表面之噴墨印刷裝置 - Google Patents

Description

印刷單元以及用於印刷電路板之表面之噴墨印刷裝置

本新型係關於印刷單元以及用於印刷電路板之表面之噴墨印刷裝置。

第1圖顯示當前已知技術之一種印刷單元A之示意圖。

已知該類型之印刷單元A係用於噴墨印刷裝置上，該等噴墨印刷裝置被設置成印刷圖例(字母、數字、及/或幾何形狀)於各種材料(例如印刷電路板或PCB)上。

印刷單元A包含一印刷頭B，印刷頭B設置有複數個噴嘴D，該等噴嘴D分佈於一噴嘴板C上。

噴嘴D噴出滴狀墨水，以印刷該圖例於一PCB上之一印刷平面上。

通常，印刷頭B可根據一預定印刷平面而在該印刷平面上方沿彼此正交之二方向x及y移動。

亦已知，為隨時間之推移保證高品質及高解析度之印刷結果，需要保持印刷頭B之噴嘴板C始終清潔。

實際上，為隨時間之推移達成一高印刷品質，保持由噴嘴D所噴出之每一滴墨水在噴嘴板C上具有一恆定之表面張力係極為重要的。

此外，在其中已積聚於噴嘴板C上之墨水(通常為紫外光敏感(UV-sensitive)型墨水)未被移除之情形中，墨水趨於發生聚合，因此會阻塞該等噴嘴D之孔口，且因此阻礙墨滴自噴嘴中出來。此種現象可導致需要過早地更換印刷頭B。

為解決此種問題，如第1圖所示，先前技術之印刷單元A通常包含一清潔站E，清潔站E通常配置於印刷平面側且設置有一清潔表面F，清潔表面F上具有一清潔元件，清潔元件被設置成自印刷頭B之噴嘴板C移除過剩墨水。在第1圖所示之印刷單元上，該清潔元件係為一抽吸元件G，被設置成自清潔表面F之外側對空氣產生抽吸。

具體而言，該抽吸元件G包含一噴嘴H，噴嘴H之孔口配置於由清潔表面F所界定之平面上且在相對側上連接至一文丘裏(Venturi)真空幫浦I，以朝內側吸入存在於該清潔表面F上方之空氣，如第1圖中之箭頭N所示。

為清潔噴嘴板C，印刷頭B在一印刷操作與下一印刷操作之間以固定之時間間隔配置於清潔站E上方，俾該印刷頭B之噴嘴板C與清潔站E之清潔表面F以一預定距離L彼此面對。

接著，清潔操作包含清潔站E相對於印刷頭B自一第一清潔位置平移至一第二位置，在該第一清潔位置上，抽吸元件G疊加至噴嘴板C之一第一端，而在該第二位置上，該抽吸元件G疊加於噴嘴板C之一第二端上，該第二端與噴嘴板C之第一端相對。

第1圖顯示清潔站E相對於印刷頭B平移之軸線α。

接著，清潔操作包含清潔站E沿相反方向(即自第二位置至 該第一位置)之平移。

在沿該二方向運動期間，抽吸元件G逐漸地抽吸沿噴嘴板C分佈之各噴嘴D下方之空氣，藉此自該等噴嘴D移除過剩之墨水。

本新型係關於一種改良印刷頭清潔操作之品質及精度之改良型印刷單元。

本新型亦係關於一種藉由一改良印刷單元來執行印刷頭清潔操作之方法。

本新型更係關於一種具有一改良印刷單元之噴墨印刷裝置。

然而，先前技術之該印刷單元A會造成一系列缺點。

首先，應著重強調者，在清潔操作期間，噴嘴板C與清潔表面F間之距離L對噴嘴D之清潔品質以及因此對隨後執行之印刷操作之品質起到重要作用。

已知，實際上，為達成高品質清潔結果，該二表面間之理想距離L小於300微米，且較佳地係為250微米。

先前技術之印刷單元A所造成之一第一缺點在於，該距離L係由專業人員利用適宜之設定器具僅在印刷裝置之安裝及設定時進行設定及精確控制。

在該設定步驟之後，先前技術之印刷單元A不能精確地確定該距離L之值以及辨識該距離之任何變化。實際上，在印刷裝置運作期間，距離L可由於若干因素而發生改變。

舉例而言，距離L可由於印刷裝置周圍環境之氣候變化而改 變，特別會由於環境溫度以及因此印刷單元A之各組件之溫度降低及升高而改變。

此外，距離L可由於對印刷單元A進行之常規維護操作而意外地發生改變。

距離L之變化亦可由該印刷裝置或配置於該印刷裝置附近之裝置所產生之振動而引起。

由於以上原因，可存在二重要之缺點。

若距離L過大，則將不能適當地清潔噴嘴D，乃因由抽吸元件G所產生之空氣抽吸將不足以吸走積聚於噴嘴板C上之所有墨水。

因此，該並非最佳之清潔會導致印刷品質劣化，甚至導致過剩墨水發生聚合，而此又會導致需要更換印刷頭B。

另一方面，若該距離L過小，則在該平移期間，印刷頭B及清潔站E可能會相互接觸且甚至對彼此造成損傷。

決定對噴嘴板C執行之清潔操作之品質之另一參數係為清潔站E相對於印刷頭B平移之速度。

實際上，速度值之選擇會相應地決定抽吸元件G在噴嘴板C之該等噴嘴D中每一各別噴嘴D下方執行抽吸操作之持續時間。

具體而言，眾所習知，可達成高品質清潔結果及充分短之清潔時間之最佳速度值係為約30mm/s。

不利地，已知類型之印刷單元A無法將該速度值設定為隨時間保持恆定。

先前技術之印刷單元A之另一缺點在於，極難在清潔品質與 總系統通量(清潔時間)之間達成折衷。

本新型旨在克服上文中所列出之缺點。

具體而言，本新型之目的在於提供一種印刷單元，該印刷單元能夠隨時間流逝而保證噴嘴板具有一較先前技術之印刷單元更高之清潔品質。

本新型之目的亦在於提供一種可隨時間流逝而保證一高印刷品質之印刷單元。

為此，本新型之目的在於提供一種能夠控制用於清潔噴嘴板之最佳條件以及能夠隨時間流逝而保持該等條件恆定之印刷單元。

本新型之另一目的在於提供一種能夠避免印刷頭與清潔站在執行清潔操作期間發生意外撞擊之印刷單元。

本新型之目的亦在於提供一種較先前技術之印刷單元更容易在清潔品質與總系統通量之間達成最佳折衷之印刷單元。

上述目的係藉由一種具有如主請求項中所述特性之印刷單元達成。

該等目的亦藉由一種藉由該印刷單元執行印刷頭清潔操作之方法達成。

此外，該等目的亦藉由一種如請求項13所述之包含該印刷單元之印刷裝置達成。

有利地，在清潔操作期間始終知曉印刷頭與清潔站間之距離之精確值可顯著降低由於發生意外撞擊而使印刷單元受損之風險，藉此可減少對印刷單元之各組件之維護及更換。

因此，減少專業人員之干預能夠降低維護成本。

亦有利地，在某些情形中，持續及精確地量測該距離之值會使印刷單元能夠執行對印刷頭及/或清潔站之位置之自動設定，以復原該距離之值並使其在一預設值間隔內保持恆定。

最後，有利地且出乎意料地，由於可以一精確方式改變及調整清潔站相對於印刷頭之平移速度，故可發現該平移是否減速至一約3mm/s至5mm/s之值，由抽吸元件所執行之抽吸操作使得亦可以一最佳且自動之方式自噴嘴板移除所謂之「霧」，「霧」係指當一墨滴自噴嘴板之噴嘴噴出時所產生之微滴雲狀物。

實際上，該等微滴所具有之一半徑較印刷墨滴之半徑小十倍以上，且微滴之一重量甚至較一印刷墨滴之重量輕一千倍。不利地，由於該等物理特性及紫外光之效應，該等微滴趨於在噴嘴板C上沈積及聚合。

目前，為避免該聚合，即使先前技術之印刷單元A具有一清潔站E，亦需要每4至8小時停止印刷裝置來手動地自噴嘴板C移除該「霧」。

若未執行此種專門之手動清潔操作，則將需要對印刷頭B進行更換。

因此，顯而易見地，由於可執行該所謂之「慢速」清潔，故可有利地避免由於霧積聚於噴嘴板上而造成之缺點。

在本新型較佳實施例之說明中，將結合附圖更詳細地闡述上述目的及優點，該等較佳實施例僅提供作為一說明性、非限制性實例。

A‧‧‧印刷單元

B‧‧‧印刷頭

C‧‧‧噴嘴板

D‧‧‧噴嘴

E‧‧‧清潔站

F‧‧‧清潔表面

G‧‧‧抽吸元件

H‧‧‧噴嘴

I‧‧‧文丘裏真空幫浦

L‧‧‧預定距離

N‧‧‧箭頭

α‧‧‧軸線

β‧‧‧縱向軸線

γ‧‧‧縱向軸線

1‧‧‧印刷單元

2‧‧‧印刷頭

3‧‧‧噴嘴

4‧‧‧清潔站

5‧‧‧抽吸元件

6‧‧‧預定距離

7‧‧‧運動致動器構件

8‧‧‧近接感測器構件

21‧‧‧噴嘴板

21a‧‧‧第二端

21b‧‧‧第一端

41‧‧‧清潔表面

41a‧‧‧端

41b‧‧‧端

71‧‧‧NC電動機

81‧‧‧發射器元件

82‧‧‧量測元件

91‧‧‧永久磁鐵

92‧‧‧永久磁鐵

93‧‧‧永久磁鐵

94‧‧‧永久磁鐵

95‧‧‧霍爾效應近接感測器

96‧‧‧霍爾效應近接感測器

- 第1圖顯示根據先前技術之一種印刷單元之側視圖；- 第2圖顯示根據本新型一實施例之印刷單元之側視圖；- 第3圖及第4圖顯示根據本新型之印刷單元之一第一實施例之噴嘴板及清潔表面；- 第5圖及第6圖顯示根據本新型之印刷單元之一第二實施例之噴嘴板及清潔表面；以及- 第7圖及第8圖分別顯示根據本新型一實施例之印刷單元處於第一位置及第二位置上。

本新型之印刷單元整體例示於第2圖中，且被標識為1。

如第2圖所示，印刷單元1包含一可移動之印刷頭2，印刷頭2設置有一噴嘴板21，噴嘴板21具有複數個噴嘴3，印刷墨水通常以滴狀自該等噴嘴3噴出。

根據本新型之一較佳實施例，噴嘴3係排列於一單個列中，該單個列平行於噴嘴板21之縱向軸線β，如第3圖所示。

根據另一實施例，噴嘴3係排列於相互平行且平行於噴嘴板21之該縱向軸線β之二列中，如第5圖所示。

然而，不可排除地，在本新型之替代實施例中，噴嘴3係以不同於上述二實施例之方式沿噴嘴板21排列。

如上所述，印刷頭2可沿彼此正交之二方向x及y在例如配置有一印刷電路板之一印刷平面(第2圖至第8圖中未示出)上方移動。

如第2圖所示，印刷單元1亦包含一清潔站4，清潔站4設置有 一清潔表面41。清潔站4在印刷裝置中通常位於印刷平面旁。

如第4圖所示，根據本新型之一較佳實施例，清潔表面41包含一單個抽吸元件5，抽吸元件5被設置成自清潔表面41之外側產生空氣抽吸。

根據本新型之另一替代實施例，如第6圖所示，清潔表面41包含二抽吸元件5，該二抽吸元件5沿正交於清潔表面41之縱向軸線γ之一方向並排排列，俾在清潔操作期間，各該抽吸元件5被設置成自第5圖所示第二實施例之該二列噴嘴3其中之一列抽吸過剩之墨水。

當印刷頭2被配置成至少部分地交疊清潔站4時，對噴嘴板21執行清潔操作，俾使噴嘴板21與清潔表面41以一預定距離6至少部分地彼此面對。

較佳地但未必一定地，距離6係處於150微米與300微米之間。

根據本新型之一較佳實施例，距離6係為250微米。

印刷頭2與清潔站4較佳地但未必一定完全疊加至彼此，因 此，噴嘴板21與清潔表面41完全彼此面對，如第7圖所示。

當印刷頭2疊加至清潔站4時，清潔站4藉由印刷單元1之運動致動器構件7而相對於印刷頭2自一第一位置平移至一第二位置，在該第一位置上，抽吸元件5疊加至噴嘴板21之一第一端21b，而在該第二位置上，抽吸元件5疊加至該噴嘴板21的與第一端21b相對之一第二端21a，該二位置分別如第7圖及第8圖所示。

清潔操作亦包括清潔站4沿相反方向(即自第二位置至第一位置)之連續平移。

在此等平移運動期間，抽吸元件5逐漸吸走在噴嘴板21上存在於噴嘴3附近之過剩墨水。

根據本新型之一實施例，噴嘴板21及清潔表面41設置有能夠量測距離6之值之近接感測器構件8。

具體而言，根據本新型之一較佳實施例，該等近接感測器構件8係設置成在清潔操作期間在上文所界定之第一位置之高度處以及在該第二位置之高度處量測該距離6，如第7圖及第8圖所詳示。

如此一來，可理解距離6在該二位置上較初始設定值是否無變化、距離6是否在該二位置其中之一上發生變化、抑或距離6之值在該二位置上皆發生變化。

自操作觀點而言，本新型之印刷單元1可確定印刷頭2以及清潔站4之相互位置，且在其中距離6相較於初始設定值發生變化之情形中，本新型之印刷單元1進行干預並經由適宜之警報系統或藉由一適宜之回饋控制自動更改印刷頭2及/或清潔站4之位置以將該異常告知操作者，進而復原該距離6至設定步驟中所設定之值。

此二種類型之干預係取決於距離6變化之類型及程度，因此取決於該變化之起因。

根據第2圖、第3圖、及第4圖所示本新型之較佳實施例，該近接感測器構件8包含二發射器元件81及一量測元件82，該二發射器元件81排列於清潔表面41之二相對端41a及41b上，量測元件82排列於噴嘴板21之端上，以在上文中所界定之第一位置及第二位置之高度處量測該距離6之值。

具體而言，根據本新型之一較佳實施例，該等發射器元件81係為二永久磁鐵91及92，而量測元件82係為一霍爾效應(Hall effect)近接感測器95，如第2圖、第3圖、及第4圖所示。

在一替代實施例中，該二發射器元件81、具體而言該二永久磁鐵91及92可排列於噴嘴板21之而該二相對的第二端21a及第一端21b上，而量測元件82、具體而言霍爾效應近接感測器95可排列於清潔表面41之端41b上，其限制條件為可在該二位置上量測距離6之值。

根據第5圖及第6圖所示本新型之一第二實施例，近接感測器構件8包含四個發射器元件81、具體而言包含四個永久磁鐵91、92、93、及94，該四個永久磁鐵排列於清潔表面41之四個隅角上，近接感測器構件8更包含二量測元件82、具體而言包含二霍爾效應近接感測器95及96，該二霍爾效應近接感測器排列於噴嘴板21之第二端21a之二隅角上。

如此一來，可在空間中於四個點處量測該距離6之值，藉此容許本新型之印刷單元1亦量測噴嘴板21相對於清潔表面41之側傾角(side inclination)以及清潔表面41相對於噴嘴板21之側傾角。

然而，不可排除地，在本新型之替代實施例中，本新型之印刷單元1之近接感測器構件8可包含一感應式近接感測器、一超音波近接感測器、或一任何其他類型之近接感測器。

需注意者，使用近接感測器構件8(例如霍爾效應近接感測器或例如感應式近接感測器)可有利地在清潔操作之設定步驟及量測步驟二者期間極為精確地量測印刷頭2與清潔站4間之距離6。

此外，亦不可排除地，本新型之替代實施例不同於上文中所 述之處在於：近接感測器構件8被設置成在噴嘴板21的沿噴嘴板21之縱向軸線β方向相互間隔開之至少兩個不同點處同時量測距離6。

根據本新型之一實施例，運動致動器構件7係可操作地與清潔站4相關聯，以使清潔站4相對於印刷頭2平移。

作為另一選擇，運動致動器構件7可能可操作地與印刷頭2相關聯，以使印刷頭2相對於清潔站4平移。

在上述二情形中，當運動致動器構件7係由NC電性致動器構件、特別係一NC電動機71構成時，可達成距離6之量測精度之進一步提高。

具體而言，有利地，使用一NC電動機71可在設定步驟及量測步驟二者中精確地確定印刷頭2與清潔站4所呈現之相互位置。

因此可使量測距離6之條件具有高度可重複性，藉此可精確地確定在設定步驟中所設定之該距離6之值與清潔操作期間所量測者之值間之任何變化。

此外，如上所述，本新型之新型人在隨後之測試中已發現，使用一NC電動機71可有利地顯著減小清潔站4之平移速度，同時保持速度均勻。

由於以上原因，本新型之新型人發現，在一減小之平移速度下、特別係在3mm/s與5mm/s之間，抽吸元件5所確保之抽吸亦能夠以一最佳方式自噴嘴板21移除該「霧」。

然而，不可排除地，在本新型之印刷單元1之替代實施例中，運動致動器構件7之一類型可不同於一NC電動機71，限制條件為其可精確地確定印刷頭2與清潔站4所呈現之相互位置。

本新型亦係關於一種用於藉由本新型之印刷單元1執行印刷頭清潔操作之方法。

具體而言，該方法包含如下步驟：將印刷頭2配置成至少部分地交疊清潔站4，俾使噴嘴板21與清潔表面41以一預定距離6至少部分地彼此面對。

隨後，本新型設想執行印刷頭2及清潔站4自一第一位置相對平移至一第二位置，在該第一位置上，抽吸元件5疊加至噴嘴板21之一第一端21b，而在該第二位置上，抽吸元件5疊加至噴嘴板21的與該第一端21b相對之一第二端21a，反之亦然，以執行該清潔操作。

根據本新型，該方法包含如下步驟：在該清潔操作期間在該第一位置及該第二位置上量測距離6。

最後，本新型亦係關於一種噴墨式印刷裝置(圖未示出)，該噴墨式印刷裝置包含本新型之印刷單元1，以用於印刷圖例於印刷電路板之表面上。

因此顯然，綜上所述，本新型之印刷單元、方法及印刷裝置能達成所有所設定之目的。

具體而言，本新型達成如下目的：提供一種印刷單元，該印刷單元能夠隨時間流逝而保證噴嘴板較先前技術之印刷單元具有一更高清潔品質。

因此，本新型亦達成如下目的：提供一種可隨時間流逝而保證一高印刷品質之印刷單元。

本新型更達成如下目的：提供一種能夠在清潔噴嘴板期間控 制印刷頭與清潔站間之距離且能夠使該距離隨時間保持恆定之印刷單元。

本新型亦達成如下目的：提供一種能夠以一隨時間流逝而恆定之特定速度執行印刷頭與清潔站間之相對平移之印刷單元。

本新型亦達成如下目的：提供一種能夠避免印刷頭與印刷站在執行清潔操作期間發生意外撞擊之清潔單元。

最後，本新型亦達成如下目的：提供一種較先前技術之印刷單元更容易在清潔品質與總系統通量之間達成最佳折衷之印刷單元。

1‧‧‧印刷單元

2‧‧‧印刷頭

3‧‧‧噴嘴

4‧‧‧清潔站

5‧‧‧抽吸元件

6‧‧‧預定距離

7‧‧‧運動致動器構件

8‧‧‧近接感測器構件

21‧‧‧噴嘴板

21a‧‧‧第二端

21b‧‧‧第一端

41‧‧‧清潔表面

41a‧‧‧端

41b‧‧‧端

71‧‧‧NC電動機

81‧‧‧發射器元件

82‧‧‧量測元件

91‧‧‧永久磁鐵

92‧‧‧永久磁鐵

95‧‧‧霍爾效應近接感測器

Claims (13)

1. 一種印刷單元，包含：一可移動之印刷頭，設置有一噴嘴板，該噴嘴板上具有複數個噴嘴，該等噴嘴被設置以噴出液體墨水；一清潔站，包含一清潔表面，該清潔表面設置有至少一個抽吸元件，該至少一個抽吸元件被設置以產生對空氣之抽吸，該清潔站在該印刷頭被配置成至少部分地交疊該清潔站時清潔該印刷頭之該等噴嘴，俾使該噴嘴板與該清潔表面以一預定距離至少部分地彼此面對；運動致動器構件，被設置以執行該印刷頭及該清潔站自一第一位置相對平移至一第二位置，在該第一位置上，該抽吸元件疊加至該噴嘴板之一第一端，而在該第二位置上，該抽吸元件疊加至該噴嘴板的與該第一端相對之一第二端，反之亦然，以執行一清潔操作，其特徵在於，該噴嘴板及該清潔表面設置有近接感測器構件，該近接感測器構件被設置以量測該預定距離。
2. 如請求項1所述之印刷單元，其中該近接感測器構件被設置以在該清潔操作期間在該第一位置及該第二位置上量測該預定距離。
3. 如請求項2所述之印刷單元，其中該近接感測器構件包含至少二發射器元件及至少一個量測元件，該至少二發射器元件排列於該噴嘴板之該第一端及該第二端上，該至少一個量測元件則排列於該清潔表面之一端上。
4. 如請求項2所述之印刷單元，其中該近接感測器構件包含至少二發射器元件及至少一個量測元件，該至少二發射器元件排列於該 清潔表面之二相對端上，該至少一個量測元件則排列於該噴嘴板之該第二端上。
5. 如請求項3或4所述之印刷單元，其中該至少二發射器元件係為二永久磁鐵，且該至少一個量測元件係為一霍爾效應(Hall effect)近接感測器。
6. 如請求項3或4所述之印刷單元，其中該至少二發射器元件係由四個永久磁鐵構成，該四個永久磁鐵排列於該清潔表面之四個隅角上，以在該噴嘴板與該清潔表面之間進行選擇，且該至少一個量測元件係由二霍爾效應近接感測器構成，該二霍爾效應近接感測器排列於該噴嘴板之該第二端之二隅角上，以在該清潔表面與該噴嘴板之間進行選擇。
7. 如請求項1至4中任一項所述之印刷單元，其中該近接感測器構件包含一感應式近接感測器。
8. 如請求項1至4中任一項所述之印刷單元，其中該近接感測器構件包含一超音波近接感測器。
9. 如請求項1至4中任一項所述之印刷單元，其中該近接感測器構件被設置以在該噴嘴板的沿該噴嘴板之縱向軸線方向相互間隔開之至少兩個不同點處同時量測該預定距離。
10. 如請求項1至4中任一項所述之印刷單元，其中該運動致動器構件係可操作地與該清潔站相關聯，以執行該清潔站相對於該印刷頭自該第一位置至該第二位置之平移。
11. 如請求項1至4中任一項所述之印刷單元，其中該運動致動器構件係為NC電性運動致動器構件。
12. 如請求項11所述之印刷單元，其中該NC電性運動致動器構件係由 一NC電動機構成。
13. 一種用於印刷電路板之表面之噴墨印刷裝置，其特徵在於，包含一如請求項1至4中任一項所述之印刷單元。