KR20230145916A - 유지보수 회로를 포함하는 프린트 헤드 및 코팅 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅될 물체에 코팅 제품을 도포하기 위한 프린트 헤드(print head)(1)에 관한 것으로서, 상기 프린트 헤드 몸체(10)를 포함하며, 상기 몸체(10)에는, 각각 토출구(ejection hole)(112)와 상기 토출구(112)를 통해 코팅 제품을 토출하기 위해 토출 구역(ejection zone)(2) 내부로 개방된 출구 채널(outlet channel)(111)을 포함하는 복수의 노즐들(11) 및 상기 노즐(11)에 연결된 코팅 제품 피더 회로(feeder circuit)(12)가 배치된다. 상기 프린트 헤드는 상기 몸체(10) 내부에서 상기 노즐(11)의 토출 구역(2)까지 연장되어 유지보수 유체를 이송하기 위한 유지보수 회로(maintenance circuit)(13)를 더 포함한다. 상기 유지보수 회로는, 각각 제1 내부 채널(131)과 연관된 단일의 노즐(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방되는 복수의 제1 내부 채널들(131)을 포함한다. 상기 제1 내부 채널들(131)의 수는 상기 노즐들(11)의 수와 동일하다.

Description

유지보수 회로를 포함하는 프린트 헤드 및 코팅 설비{PRINT HEAD COMPRISING A MAINTENANCE CIRCUIT AND COATING INSTALLATION}

본 발명의 기술 분야는 코팅될 물체에 인쇄에 의해 코팅 제품을 도포하는 분야이다.

본 발명은 보다 구체적으로 코팅될 물체에 코팅 제품을 도포하기 위한 프린트 헤드(print head) 및 프린트 헤드를 포함하는 코팅 설비(coating installation)에 관한 것이다.

물체들에 부착된 장식들과 코팅들의 맞춤화(customization)는 점점 더 빈번해지고 있다. 예를 들어, 자동차 산업에서 차체 코팅을 위한 경우이다. 단색, 투 톤(two-tone) 또는 다색 페인트의 코팅이 있을 수 있다. 또한, 특정 기하구조를 가진 패턴들의 생산은 다른 시장들에서, 특히 그 목적 또는 제조에 따라 2개의 제품들을 시각적으로 차별화하는 데 관심이 있다. 이러한 맥락에서, 코팅 산업은 최근 분무기(sprayer)로 페인트를 분무하는 대신에 프린트 헤드(print head)를 사용하여 페인트를 "인쇄(printing)"하는 솔루션을 모색했다.

인쇄에 의해 코팅을 생성하는 데 사용되는 페인트들은 50 내지 200 밀리파스칼-초(MPAs) 정도의 점도를 가지며 1 마이크로미터 정도의 치수를 가지는 안료 입자들을 함유하고 있다. 이러한 페인트들을 도포하기 위해서, 일반적으로 다수의 노즐들이 장착된 프린트 헤드가 사용된다. 프린트 헤드는 예를 들어 다축 로봇의 아암에 장착된다. 각각의 노즐은 일반적으로 100㎛ 내지 200㎛ 정도의 작은 직경의 토출구(ejection hole)를 통해 외부로 개방되는 출구 채널(outlet channel)을 포함하며, 이 직경은 분무기 출구 구멍(일반적으로 800㎛보다 큼)의 치수보다 훨씬 작다.

노즐 토출구들의 작은 직경을 고려하면, 노즐들이 페인트 잔류물들로 막힐 위험이 있다. 따라서, 노즐 막힘을 방지하고 우수한 인쇄 품질을 유지하기 위해 인쇄 단계들 사이에 노즐 세정 작업이 수행된다.

또한, 경제적 및 실용적인 이유로, 동일한 프린트 헤드가 일반적으로 다른 색상들의 페인트들을 도포하는 데 사용된다. 따라서, 페인트의 교체 중에 각각의 노즐이 세정되어야 한다.

특허 출원 EP3725421A1은 한 세트의 노즐들과 노즐 세정 스테이션이 장착된 프린트 헤드를 포함하는 코팅 제품을 도포하기 위한 설비를 설명한다. 세정 스테이션은 세정 유체를 노즐들의 토출구들을 통해 출구 채널들 내부로 주입함으로써 복수의 노즐들을 동시에 세정하도록 설계된 복수의 인젝터들(injectors)을 포함한다.

노즐들을 세정할 필요가 있을 때, 예를 들어, 페인트 색상의 변화의 예상 시에, 프린트 헤드는 다축 로봇에 위해 세정 스테이션 위에 위치하도록 이동된다.

인쇄 시간을 최대화하여 생산 속도를 높이기 위해서는, 다축 로봇의 아암에 프린트 헤드와 함께 세정 스테이션을 장착하는 것이 유리할 것이다. 그러나, EP3725421A1 문서의 세정 스테이션은 너무 커서 프린트 헤드와 함께 장착될 수 없으며 짧은 인쇄 거리, 즉 노즐들과 코팅될 물체 사이의 거리와 호환되지 않는다.

US5877788A로부터 모든 노즐 토출구들에 공통인 채널들에 의해 이송되는 유체로 프린트 헤드의 노즐들을 세정하는 방법이 알려져 있다. 채널들의 출구 가까이에 위치한 토출구들은 상기 출구로부터 멀리 위치한 토출구들보다 먼저 더 깨끗한 유체로 세정된다. 따라서, 노즐 토출구들의 세정이 균일하지 않다.

따라서, 프린트 헤드가 인쇄를 위한 위치에, 즉, 코팅될 물체의 부근에 있을 때 프린트 헤드의 상이한 노즐들을 균일하게 세정할 수 있는 것이 필요하다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 이러한 필요성은 코팅될 물체에 코팅 제품을 도포하기 위한 프린트 헤드(print head)를 제공함으로써 충족되는 경향이 있으며, 상기 프린트 헤드는 몸체를 포함하며, 상기 몸체는:

- 복수의 노즐들로서, 각각의 노즐은 토출구(ejection hole)와 상기 토출구를 통해 코팅 제품의 토출 구역(ejection zone) 내부로 개방된 출구 채널(outlet channel)을 포함하는, 복수의 노즐들; 및

- 상기 노즐에 연결된 코팅 제품용 피더 회로(feeder circuit);를 구비하고,

상기 프린트 헤드는 유지보수 유체를 이송하기 위한 유지보수 회로(maintenance circuit)를 더 포함하며, 상기 유지보수 회로는 상기 몸체 내부에서 상기 노즐의 토출 구역까지 연장되고, 적어도 하나의 노즐의 토출 구역 내부로 개방되는 제1 내부 채널을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 유지보수 회로는 복수의 제1 내부 채널들을 포함하고, 각각의 제1 내부 채널은 상기 제1 내부 채널과 연관된 단 하나의 노즐의 토출 구역 내부로 개방되며, 상기 제1 내부 채널들의 수는 상기 노즐들의 수와 동일하다.

상기 유지보수 회로는 유지보수 유체를 각각의 노즐의 토출 구역으로 이송하거나 반대로 토출 구역으로부터 유지보수 유체를 배출하며, 이에 따라 노즐들의 토출구들을 개별화되고 균일한 방식으로 세정한다. 따라서, 상기 유지보수 회로는 프린트 헤드에 통합되고, 종래 기술의 솔루션과 달리 부피가 크지 않으며, 더 효율적인 세정 솔루션을 제공한다. 따라서, 프린트 헤드가 인쇄 위치에 있을 때 세정이 수행될 수 있다.

상기 프린트 헤드의 일 실시예에서, 상기 유지보수 회로는 복수의 제2 내부 채널들을 더 포함하며, 각각의 제2 내부 채널은 제1 내부 채널과 연관되고 상기 제1 내부 채널과 연관된 단 하나의 노즐의 토출 구역 내부로 개방된다. 이러한 실시예는 실용성(많은 가능한 유지보수 작업들)과 세정 성능을 결합한다.

상기 실시예의 개량에 따르면, 각각의 제2 내부 채널은 상기 제2 내부 채널이 개방된 상기 토출 구역에서 상기 노즐의 토출구에 대해 상기 연관된 제1 내부 채널 반대편에 위치한다. 이러한 제1 및 제2 내부 채널들의 배치는 토출구의 세정을 향상시키고 유지보수 유체의 흐름을 용이하게 한다.

전술한 개량과 호환되는 다른 개량에 따르면, 각각의 제1 내부 채널 및 연관된 제2 내부 채널은 동일한 방향을 따라서 배향된다. 이러한 배치는 유지보수 유체의 흐름을 더욱 용이하게 한다.

다른 실시예에서, 상기 유지보수 회로는 제1 유지보수 유체 저장 챔버를 포함하며, 상기 제1 저장 챔버는 제1 개구를 통해 노즐 토출 구역과 연통된다.

제3 실시예의 개량에 따르면, 상기 프린트 헤드는 상기 피더 회로에 연결된 복수의 노즐들을 포함하며, 각각의 노즐은 토출구 및 토출 구역 내부로 개방되는 출구 채널을 포함하고, 상기 유지보수 유체용 제1 저장 챔버는 복수의 제1 개구들을 통해 복수의 노즐들(바람직하게는 모든 노즐들)의 토출 구역과 연통된다.

전술한 개량과 호환되는 다른 개량에 따르면, 상기 유지보수 회로는 유지보수 유체를 저장하기 위한 제2 챔버를 더 포함하며, 상기 제2 저장 챔버는 하나 또는 복수의 제2 개구들을 통해 상기 노즐 또는 복수의 노즐들(바람직하게는 모든 노즐들)의 토출 구역과 연통된다.

이전 단락들에서 방금 언급된 특징들에 더하여, 본 발명의 제1 측면에 따른 프린트 헤드는 개별적으로 또는 기술적으로 가능한 모든 조합들로 고려되는 다음의 특징들 중 하나 또는 복수의 보완적인 특징들을 가질 수 있다:

- 상기 제1 내부 채널은 노즐 토출구를 향해 지향되며;

- 상기 프린트 헤드는 상기 노즐 토출구가 형성된 토출면(ejection face)을 포함하며;

- 상기 제1 내부 채널은 유지보수 유체가 상기 토출면과 접촉하여 흐르도록 배치되며;

- 상기 제1 내부 채널은 상기 토출면에 평행하게 배향되며;

- 상기 제1 내부 채널은 상기 노즐 토출구를 향해 상기 토출면에 대해 경사지며;

- 상기 제1 내부 채널은 상기 프린트 헤드의 토출면상에 배치된 플레이트 내에 배치되며;

- 상기 제1 내부 채널은 상기 토출 구역으로 개방되고 상기 노즐의 토출구로부터 1mm 이하의 거리에 위치한 단부를 가지며;

- 상기 유지보수 회로는 유지보수 유체를 저장하기 위한 제1 챔버를 포함하며, 상기 제1 저장 챔버는 상기 제1 내부 채널들 중 하나를 통해 각각의 노즐의 토출 구역과 연통되고, 상기 제1 내부 채널의 길이는 0.5mm 내지 10mm 사이이며;

- 상기 유지보수 회로는 제1 유지보수 유체 저장 챔버를 더 포함하며, 상기 제1 내부 채널은 상기 유지보수 유체용 제1 저장 챔버를 상기 노즐 토출 구역에 연결하며;

- 상기 제1 내부 채널들 또는 개구들은 상기 제1 저장 챔버와 노즐 토출 구역들을 분리시키는 상기 몸체의 내벽을 관통하여 연장되며;

- 상기 제1 내부 채널들은 상기 노즐들의 토출구들이 제공된 상기 몸체의 토출면상에 배치된 외부 유지보수 플레이트 내에 제공되며;

- 상기 제1 내부 채널은 상기 유지보수 유체용 제1 저장 챔버와 상기 노즐 토출 구역을 분리시키는 내벽을 관통하여 연장되며;

- 상기 제1 내부 채널들은 0.5mm 이하, 바람직하게는 0.25mm 이하의 특성 치수들을 가진 단면을 가지며;

- 상기 제2 내부 채널은 상기 노즐 토출구를 향해 지향되며;

- 상기 제2 내부 채널은 유지보수 유체가 상기 토출면과 접촉하여 흐르도록 배치되며;

- 상기 제2 내부 채널은 상기 토출면에 평행하게 배향되며;

- 상기 제2 내부 채널은 상기 노즐 토출구를 향해 상기 토출면에 대해 경사지며;

- 상기 제2 내부 채널은 상기 프린트 헤드의 토출면상에 배치된 플레이트 내에 배치되며;

- 상기 제2 내부 채널은 상기 토출 구역으로 개방되고 상기 노즐의 토출구로부터 1mm 이하의 거리에 위치한 단부를 가지며;

- 상기 유지보수 회로는 유지보수 유체를 저장하기 위한 제2 저장 챔버를 더 포함하며, 상기 제2 내부 채널은 상기 제2 저장 챔버를 상기 노즐의 토출 구역에 연결하며;

- 상기 제2 내부 채널은 상기 유지보수 유체용 제2 저장 챔버와 상기 노즐 토출 구역을 분리시키는 내벽을 관통하여 연장되며;

- 상기 제2 내부 채널은 상기 유지보수 유체용 제2 저장 챔버 내부로 부분적으로 더 연장되며;

- 상기 코팅 제품 피더 회로는 코팅 제품용 저장 챔버 및 상기 코팅 제품용 저장 챔버를 상기 노즐들에 연결하는 복수의 분배 채널들을 포함한다.

본 발명의 제2 측면은 코팅 설비(coating installation)에 관한 것으로서, 상기 코팅 설비는:

- 본 발명의 제1 측면에 따른 프린트 헤드;

- 상기 프린트 헤드의 적어도 하나의 입구에 연결된, 유지보수 유체용 주입 회로(injection circuit); 및

- 상기 프린트 헤드(1)의 적어도 하나의 출구에 연결된, 유지보수 유체용 흡입 회로(suction circuit);를 포함한다.

유리하게는, 상기 흡입 회로는:

- 진공 발생기;

- 상기 프린트 헤드의 제1 출구와 상기 진공 발생기에 연결된 제1 흡입 밸브; 및

- 상기 프린트 헤드의 제2 출구와 상기 진공 발생기에 연결된 제2 흡입 밸브;를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 프린트 헤드의 제1 출구는 상기 유지보수 회로의 제1 입구-출구와 병합되고, 상기 프린트 헤드의 제2 출구는 상기 피더 회로의 공급 입구와 병합된다.

변형 실시예에서, 상기 프린트 헤드의 제1 출구는 상기 유지보수 회로의 제1 입구-출구와 병합되고, 상기 프린트 헤드의 제2 출구는 상기 유지보수 회로의 제2 입구-출구와 병합된다.

유리하게는, 상기 주입 회로는:

- 세정 유체(cleaning fluid)를 담고 있는 제1 가압 탱크;

- 습윤액(wetting liquid)을 담고 있는 제2 가압 탱크;

- 상기 프린트 헤드의 제1 입구와 상기 제1 및 제2 가압 탱크들에 연결된 제1 주입 밸브; 및

- 상기 프린트 헤드의 제2 입구와 상기 제1 및 제2 가압 탱크들에 연결된 제2 주입 밸브;를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 프린트 헤드의 제1 입구는 상기 유지보수 회로의 제1 입구-출구와 병합되고, 상기 프린트 헤드의 제2 입구는 상기 피더 회로의 공급 입구와 병합된다.

변형 실시예에서, 상기 프린트 헤드의 제1 입구는 상기 유지보수 회로의 제1 입구-출구와 병합되고, 상기 프린트 헤드의 제2 입구는 상기 유지보수 회로의 제2 입구-출구와 병합된다.

본 발명의 다른 특징들과 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 비제한적 예로서 아래에 주어진 설명으로부터 명백해질 것이다:
- 도 1a와 1b는 본 발명의 제1 측면에 따른 프린트 헤드의 제1 실시예를 보여주며;
- 도 2는 도 1a-1b에 도시된 프린트 헤드의 노즐 및 노즐과 연관된 유지보수 채널을 확대하여 보여주며;
- 도 3은 본 발명의 제1 측면에 따른 프린트 헤드의 제2 실시예를 보여주며;
- 도 4는 도 3에 도시된 프린트 헤드의 노즐 및 노즐과 연관된 2개의 유지보수 채널들을 확대하여 보여주며;
- 도 5는 본 발명의 제1 측면에 따른 프린트 헤드의 제3 실시예를 보여주며;
- 도 6은 본 발명의 제2 측면에 따른 코팅 설비의 제1 실시예를 개략적으로 나타내며;
- 도 7은 본 발명의 제2 측면에 따른 코팅 설비의 제2 실시예를 개략적으로 보여준다.
더 명확하게 하기 위해, 동일하거나 유사한 요소들은 모든 도면들에서 동일한 참조 부호들에 의해 식별된다.

도 1a와 도 1b는 제1 실시예에 따른 프린트 헤드(1)의 부분 3차원 도면이다. 도 1a에 도시된 도면은 횡방향 평면 및 제1 길이방향 평면을 따른 프린트 헤드(1)의 단면으로부터 얻어진다. 도 1b에 도시된 부분도는 제1 길이방향 평면에 평행한 제2 길이방향 평면을 따른 프린트 헤드(1)의 단면으로부터 얻어진다. 따라서, 상기 도면들은 상기 프린트 헤드(1)의 내부 요소들을 보여준다.

상기 프린트 헤드(1)는 몸체(body)(10) 및 상기 몸체(10) 내부에 위치한 복수의 노즐들(11)을 포함한다. 바람직하게는, 상기 노즐들(11)은 하나 또는 복수의 열들(rows)로 배치된다. 단순화를 위해, 단지 하나의 열의 노즐들(11)이 도 1a(상기 열의 노즐들을 통과하는 제1 길이방향 단면)에 도시되어 있다. 각각의 열에 있는 노즐들(11)의 수는 2 내지 500개 사이일 수 있다.

상기 프린트 헤드(1)는 코팅될 물체, 예를 들어 자동차의 차체 위에 코팅 제품을 도포하기 위한 것이다. 바람직하게는, 상기 프린트 헤드(1)는 드롭 온 디맨드(DOD: Drop On Demand) 기술에 따라 작동한다. 각각의 노즐(11)은 코팅 제품을 한 방울씩 증착하도록 구성된다. 이를 위해, 각각의 노즐(11)은 개방 또는 폐쇄를 위해 그리고 코팅 제품이 노즐(11)을 통해 흐르는 것을 각각 허용하거나 방지하도록 제어되는 밸브를 구비할 수 있다. 상기 노즐들(11)의 밸브들은 예를 들어 각각 제어될 수 있는 멤브레인을 포함하는 공압 밸브들이다. 이러한 밸브는 (예를 들어, 압축 공기를 사용하여) 공압식으로 제어된다. 상기 노즐들(11)의 밸브들은 또한 솔레노이드 밸브들일 수 있다.

대안으로서, 상기 프린트 헤드는 연속 제트 프린트 헤드이며, 즉 영구적으로 개방된 회로들을 가진다. 이 경우, 상기 노즐들(11)은 밸브들을 가지지 않는다.

이하에서, 예로서 취해진 코팅 제품은 페인트이지만, 프라이머(primer), 바니시, 또는 접착제 또는 퍼티(putty)와 같은 보다 점성이 있는 제품일 수도 있다.

도 2는 프린트 헤드(1)의 A 부분의 확대 단면도로서, A 부분은 노즐(11) 둘레에 위치한다(도 1a 참조). 도 2는 도 1a 및 1b와 함께 설명될 것이다.

각각의 노즐(11)은 출구 채널(outlet channel)(111)과 토출구(ejection hole)(112)를 포함한다. 상기 출구 채널(111)은 페인트 토출 구역(paint ejection zone)(2)에서 토출구(112)를 통해 상기 몸체(10)의 외부로 개방된다. 따라서, 각각의 노즐(11)은 토출 구역(2)과 연관되며, 이 토출 구역(2)은 노즐(11)의 출구 채널(111)이 연속된 방향으로 연장된다.

상기 노즐(11)의 출구 채널(111)과 토출구(112)는 프린트 헤드(1)의 몸체(10) 내에 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 토출구(112)는 몸체(10)의 토출면(ejection face)(100)에 형성된다. 상기 토출구(112)는 100㎛와 500㎛ 사이에 포함될 수 있는 직경, 예를 들어, 150㎛와 동일한 직경을 가진다. 상기 토출면(100)은 토출 구역들(2)을 부분적으로 한정한다. 상기 토출구(112)의 축으로서 정의되는, 각각의 노즐(11)의 토출 축(z)은 바람직하게는 토출면(100)에 대해 수직으로 배향된다.

상기 프린트 헤드(1)는 몸체(10) 내부에 형성된 2개의 내부 유체 회로들을 더 포함하며, 이 내부 유체 회로들은:

- 상기 노즐들(11)에 연결되고 페인트를 이송하도록 의도된 피더 회로(feeder circuit)(12);

- 유지보수 유체를 이송하도록 의도된 유지보수 회로(maintenance circuit)(13);를 포함한다.

상기 피더 회로(12)의 기능은 페인트를 노즐들(11) 내부로 공급하는 것이다. 상기 피더 회로(12)는 소위 공급 입구(121)를 포함하고 몸체(10) 내부에서 상기 공급 입구(121)로부터 노즐들(11)까지 연장된다. 상기 공급 입구(121)는 이를 통해 페인트가 프린트 헤드(1)로 들어가는 입구이다. 상기 피더 회로(12)는 또한 소위 퍼지(purge) 또는 재순환 출구(122)(도 1b 참조)를 포함할 수 있다. 상기 퍼지 출구(122)는 이를 통해 페인트가 프린트 헤드(1)로부터 배출될 수 있는(그리고 회수 및 처리 매니폴드 또는 공급 탱크로 이송될 수 있는) 출구이다. 상기 퍼지 출구(122)는, 예를 들어, 페인트 색상을 변경할 때, 피더 회로(12)를 퍼지하기 위해 사용된다. 상기 피더 회로(12)는 또한 페인트를 공급 입구(121)로부터 퍼지 출구(122)까지(그러나 노즐들(11)을 통하지 않고) 순환시킴으로써 프라이밍될 수 있으며, 즉 인쇄 단계 전에 페인트로 채워질 수 있다. 상기 공급 입구(121)와 퍼지 출구(122)는 몸체(10)의 외벽에 형성된다.

도 1a-1b에 도시된 바와 같이, 상기 피더 회로(12)는 공급 입구(121)에 연결된 (페인트용) 저장 챔버(123)와, 상기 저장 챔버(123)를 노즐들(11)에 연결하는 (페인트용) 복수의 분배 채널들(124)을 더 포함할 수 있다. 유리하게는, 상기 저장 챔버(123)는 퍼지 출구(122)에 추가로 연결된다. 동일한 유체 회로의 2개의 요소들(또는 2개의 상이한 유체 회로들에 속하는 2개의 요소들)은 이들이 유체 연통될 때 연결되는 것으로 간주된다.

각각의 분배 채널(124)은 저장 챔버(123)를 하나 또는 복수의 노즐들(11), 예를 들어, 그 열 내의 2개의 연속된 노즐들(11)에 연결할 수 있다. 바람직하게는, 상기 분배 채널들(124)의 수는 노즐들(11)의 수와 동일하며, 각각의 분배 채널(124)은 오직 하나의 노즐(11)에만 작용한다.

상기 저장 챔버(123)와 분배 채널들(124)은 몸체(10) 내에 형성된다. 상기 공급 입구(121)와 퍼지 출구(122)는 저장 챔버(123) 내부로 직접 개방되거나, 또는 소위 입구 및 출구 도관들에 의해 저장 챔버(123)에 각각 연결될 수 있다.

상기 유지보수 회로(13)는 상기 노즐들(11)의 적어도 몇몇의, 바람직하게는 모든 노즐들(11)의 토출 구역(2)까지 몸체(10) 내부로 연장된다. 상기 유지보수 회로(13)는 상기 노즐들(11) 중 적어도 몇몇의 토출 구역(2)으로 유지보수 유체(maintenance fluid)를 이송하도록 및/또는 상기 노즐들(11) 중 적어도 몇몇의(바람직하게는 모든 노즐들(11)의) 토출 구역(2)으로부터 유지보수 유체를 배출하도록 구성된다.

이러한 제1 실시예에서, 상기 유지보수 회로(13)는 유지보수 채널들로 불리는 복수의 제1 내부 채널들(131)을 포함한다. 하나 또는 복수의 노즐들(11)은 각각의 제1 내부 채널(131)과 연관된다. 각각의 제1 내부 채널(131)은 제1 내부 채널(131)과 연관된 노즐(들)의 토출 구역(2) 내부로 개방된다.

상기 유지보수 회로(13)는 유리하게는 유지보수 유체가 적어도 하나의 제1 내부 채널(131)을 통해 각각의 토출 구역(2) 내부로 유입되거나 각각의 토출 영역(2)으로부터 배출될 수 있도록 구성된다. 따라서, 상기 프린트 헤드(1)의 모든 노즐들(11)은 정비될 수 있다.

유리하게는, 제1 내부 채널들(131)의 수는 노즐들(11)의 수와 동일하고 각각의 제1 내부 채널(131)은 단 하나의 노즐(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방된다(다시 말해서, 각각의 제1 내부 채널(131)은 단 하나의 노즐(11)과 연관된다). 따라서, 모든 노즐들에 대해 동일한 방식으로 최상의 성능 수준으로 유지보수가 수행된다.

상기 제1 내부 채널들(131)에 추가하여, 상기 유지보수 회로(13)는 유지보수 유체를 위한 제1 저장 챔버(132)와 제1 입구-출구(133)를 포함한다. 여기에서 입구-출구는 프린트 헤드(1) 내의 유지보수 유체를 위한 입구 및/또는 출구 구멍을 지칭한다. 상기 제1 입구-출구(133)는 제1 저장 챔버(132) 내부로 직접 개방될 수 있거나 도관에 의해 제1 저장 챔버(132)에 연결될 수 있다. 상기 제1 입구-출구(133)는 몸체(10)의 외벽에 형성된다. 상기 제1 저장 챔버(132)(유지보수 유체용 제1 분배 챔버라고도 함)는 제1 내부 채널들(131)에 의해 토출 구역들(2)에 연결된다.

따라서, 여기에서 유지보수 회로(13)는 제1 입구-출구(133)로부터 노즐들(11)의 토출 영역들(2)까지 연장된다.

각각의 제1 내부 채널(131)은 제1 저장 챔버(132)와 토출 구역들(2)을 노즐들(11)로부터 분리시키는 내벽을 관통하여 연장된다. 각각의 제1 내부 채널(131)은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 저장 챔버(132) 내부로 부분적으로 더 연장될 수 있다.

상기 유지보수 회로(13)는 프린트 헤드(1)에 대한 유지보수 작업을 수행할 수 있게 한다. 제1 실시예에서, 가능한 유지보수 작업은 다음과 같다:

- 세정 유체(cleaning fluid)를 사용하여 노즐들(11)의 적어도 일부 및 피더 회로(12)의 적어도 부분의 세정 작업(또는 헹굼(rinsing)); 및

- 비휘발성 액체를 사용하여 노즐들(11)의 적어도 일부의 습윤(wetting) 작업.

따라서, 유지보수 유체의 특성은 원하는 유지보수 작업에 따라 달라진다.

이러한 작업들은 프린트 헤드(1)의 모든 노즐들(11)의 동시 유지보수의 바람직한 경우에서 더 상세하게 설명된다.

상기 노즐들(11) 및 피더 회로(12)의 적어도 부분을 세정하는 작업은 노즐들(11)(일반적으로 출구 채널(111) 및 토출구(112))과 피더 회로(12) 내에 위치한 페인트 잔류물들을 제거하는 것으로 구성된다.

세정 유체는 유지보수 회로(13)의 제1 내부 채널(131)에 의해 노즐들(11)의 토출 구역(2) 내부로 유입될 수 있으며, 그 다음에 노즐들(11)과 피더 회로(12)를 통과함으로써 배출될 수 있다(도 2 참조). 그러면, 세정 유체는 정상 흐름 방향으로도 불리는 페인트의 흐름 방향과 반대 방향으로 노즐들(11)을 통해 흐른다. 이와 반대로, 세정 유체는 피더 회로(12)에 의해 노즐들(11)을 통과함으로써 토출 구역(2) 내부로 유입될 수 있으며, 그 다음에 유지보수 회로(13)의 제1 내부 채널(131)에 의해 토출 구역(2)으로부터 배출될 수 있다. 그러면, 세정 유체는 정상 흐름 방향으로 노즐들(11)을 통해 흐른다. 세정 유체는 액체(휘발성 여부에 관계없음), 기체(예를 들어, 공기), 또는 액체와 기체의 혼합물일 수 있다. 세정 유체는 유리하게는 (건조한 페인트 잔류물을 "용해"하기 위해) 용매(solvent), 바람직하게는 페인트의 조성물 내에 사용된 용매와 동일한 용매를 포함한다.

이러한 작업은 막힌 노즐들(11)을 뚫고 최적의 작업을 회복하기 위해 (특히 반복 가능한 액적 궤적들(drop trajectories)을 보장하기 위해) 수행될 수 있다. 이러한 작업은 물체를 인쇄하는 2개의 단계들 사이에서, 페인트의 색상의 변경 중에, 또는 프린트 헤드의 장기간 정지 후에도 수행될 수 있다. 상기 피더 회로(12)는 유리하게는 이러한 작업 전에 비워진다.

상기 노즐들(11)의 습윤 작업은 인쇄의 장기간 정지 중에 페인트가 건조되어 노즐들(11)을 막는 것을 방지하기 위해 노즐들(11)의 토출구(112)의 레벨에서 비휘발성 액체의 막을 형성하는 것으로 구성된다. 상기 비휘발성 액체는 습윤액 또는 정지액으로도 불리며, 인쇄 단계의 끝에서 제1 내부 채널들(131)을 통해 노즐들(11)의 토출구(112)로 유입될 수 있으며, 다음 인쇄 단계가 시작되기 전에 피더 회로(12) 또는 제1 내부 채널들(131)을 통해 배출될 수 있다. 대안으로서, 습윤액은 피더 회로(12)를 통해 노즐들(11)의 토출구(112)로 유입될 수 있으며, 그 다음에 피더 회로(12) 또는 제1 내부 채널(131)을 통해 배출될 수 있다.

따라서, 상기 유지보수 회로(13)는 페인트와 유지보수 유체를 수용할 수 있는 피더 회로(12)와 달리 단지 하나 또는 복수의 유지보수 유체들(세정 유체 및/또는 습윤액)을 운반한다.

상기 유지보수 유체는 노즐들(11)의 토출 구역(2) 내에 흡입되어 이로부터 배출된다. 따라서, 상기 제1 내부 채널들(131)(또는 노즐들(11)과 피더 회로(12))은 부압(negative pressure)을 받는다. 상기 부압은 바람직하게는 0.1bar 내지 0.8bar 사이에 포함되며, 예를 들어 0.5 bar와 동일하다. 유지보수 유체는 0.1bar 내지 1bar 사이에 포함될 수 있는 압력으로 프린트 헤드(1) 내부로 주입된다.

압력 및 부압의 값들은 원하는 작업의 유형과 유지보수 유체의 특성에 의존한다. 예를 들어, 세정 작업의 경우, 토출 구역에서 유체를 신속하게 순환시켜 높은 압력/부압 값을 가지는 것이 유리하다. 노즐 습윤 작업의 경우, 습윤액은 노즐을 폐쇄할 습윤막을 형성하기 위해 토출 구역 내부로 천천히 유입된다.

상기 제1 저장 챔버(132)는 바람직하게는 인쇄 헤드(1)를 따라서 동일한 압력/부압을 제공하고 이에 따라 모든 노즐들(11)에 대해 동일한 작동을 보장하도록 배치된다.

상기 노즐들(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방되는 제1 내부 채널들(131) 덕분에, 유지보수 작업은, 프린트 헤드(11)가 인쇄를 위한 위치에 있을 때, 즉 코팅될 물체의 바로 근처에 있을 때, 외부로의 흐름 없이 수행될 수 있다. 그러면, 회수 트레이(recovery tray)를 생략할 수 있게 된다.

도 2를 참조하면, 상기 제1 내부 채널(131)은 유지보수 유체가 토출면(100)과 접촉하여 흐르도록 배치될 수 있다. 따라서, 토출면(100)은 세정될 수 있으며 제1 내부 채널(131)의 단부와 연관된 노즐(들)의 토출구(112) 사이의 페인트 잔류물이 제거될 수 있다. 상기 제1 내부 채널(131)은 바람직하게는, 도시된 바와 같이, 토출면(100)과 평면을 형성하는 벽을 포함한다. 상기 제1 내부 채널(131)은, 예를 들어, 토출면(100)에 평행하게 배향된다.

도면들에 도시되지 않은 다른 구성에서, 상기 제1 내부 채널(131)은 제1 내부 채널(131)과 연관된 노즐(들)의 토출구(112)를 향해 토출면(100)에 대하여 경사진다.

상기 제1 내부 채널(131)은 토출구(112)의 축(z)으로부터 거리(d)에서 토출 구역(2) 내부로 개방되며, 이 거리(d)는 바람직하게는 1mm 이하이며, 예를 들어, 0.25mm와 동일하다. 상기 제1 내부 채널(131)의 단부와 토출구(112) 사이의 작은 거리(d)는 (유체의 제트의 분산을 제한함으로써) 토출구의 세정 또는 습윤을 향상시키며 유지보수 유체의 흡입을 용이하게 한다.

상기 제1 내부 채널(131)은 0.5mm 이하, 바람직하게는 0.25mm 이하의 특성 치수들을 가진 단면을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 단면은 예를 들어 원형(0.5mm 이하의 직경) 또는 직사각형(0.5mm 이하의 높이와 폭)이다.

상기 제1 내부 채널(131)의 길이는 0.5mm 내지 10mm 사이일 수 있다. 이러한 길이는 토출 구역(2)으로 유지보수 유체의 적절한 "안내"를 가능하게 한다.

바람직하게는, 상기 유지보수 회로(13)의 모든 제1 내부 채널들(131)은 동일한 구성 및 동일한 치수들을 가진다. 다시 말해서, 상기 제1 내부 채널들(131)은 동일하다.

상기 제1 내부 채널들(131)은 바람직하게는 외부 유지보수 플레이트라고 불리며 토출면(100) 상에 배치된 플레이트(또는 층)(101) 내에 배치된다. 상기 외부 유지보수 플레이트(101)는 매우 작은 두께, 예를 들어, 0.1mm 내지 1mm 사이에 포함되는 두께를 가지며, 따라서 프린트 헤드(1)의 부피를 크게 증가시키지 않는다.

도 3은 제2 실시예에 따른 프린트 헤드(1)의 부분 3차원 도면이다. 이 도면은 횡방향 평면을 따른 프린트 헤드(1)의 단면으로부터 얻어진다.

제2 실시예(도 3)에 따른 프린트 헤드(1)는 본질적으로 유지보수 회로(13)의 구성에서 제1 실시예(도 1a-1b)에 따른 프린트 헤드(1)와 상이하다.

제2 실시예에서, 상기 유지보수 회로(13)는 제1 내부 채널들(131)에 더하여 제2 내부 채널들(135)을 포함한다. 각각의 제2 내부 채널(135)은 제1 내부 채널(131)과 연관되며 상기 제1 내부 채널(131)과 연관된 노즐(들)(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방된다.

상기 제1 내부 채널들(131)과 마찬가지로, 상기 제2 내부 채널들(135)은 유지보수 유체를 토출 구역(2)으로 이송하거나 토출 구역(2)으로부터 유지보수 유체를 배출하는 역할을 한다.

유리하게는, 제2 내부 채널들(135)의 수는 노즐들(11)의 수와 동일하고 각각의 제2 내부 채널(135)은 단지 하나의 노즐(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방된다(다시 말해서, 각각의 제2 내부 채널(135)은 단 하나의 노즐(11)과 연관된다).

상기 유지보수 회로(13)는 유지보수 유체를 위한 제2 저장(또는 분배) 챔버(136)와 상기 제2 저장 챔버(136)에 연결된 제2 입구-출구(137)를 더 포함한다. 상기 제2 입구-출구(137)는 상기 몸체(10)의 외벽에 형성될 수 있으며, 제2 저장 챔버(136) 내부로 직접 개방되거나 도관에 의해 제2 저장 챔버(136)에 연결될 수 있다. 상기 제2 저장 챔버(136)는 바람직하게는 프린트 헤드(1)를 따라서 동일한 압력/부압을 제공하고 이에 따라 모든 노즐들(11)에 대해 동일한 작동을 보장하도록 배치된다.

여기에서 유지보수 회로(13)는 제1 입구-출구(133)로부터 노즐들(11)의 토출 구역들(2)까지 그리고 토출 구역들(2)로부터 제2 입구-출구(137)까지 연장된다.

상기 제2 내부 채널들(135)은 제2 저장 챔버(136)를 노즐들(11)의 토출 구역들(2)에 연결한다. 각각의 제2 내부 채널(135)은 노즐들(11)로부터 제2 저장 챔버(136)와 토출 구역들(2)을 분리시키는 내벽을 관통하여 연장된다. 각각의 제2 내부 채널(135)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 저장 챔버(136) 내부로 부분적으로 더 연장될 수 있다.

도 4는 프린트 헤드(1)의 B 부분의 확대 단면도로서, B 부분은 노즐(11) 둘레에 위치한다(도 3 참조). 상기 도면은 제1 내부 채널(131) 및 연관된 제2 내부 채널(135)의 바람직한 배치를 보여준다.

상기 제2 내부 채널(135)은 노즐(11)의 토출구(112)에 대해 연관된 제1 내부 채널(131) 반대편에 위치한다. 상기 제2 내부 채널(135)은, 제1 내부 채널(131)(도 2)과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 유지보수 유체가 토출면(100)과 접촉하여 흐르도록 배치될 수 있다. 이러한 구성에서, 상기 제1 내부 채널(131)과 제2 내부 채널(135)은 유리하게는 동일한 방향을 따라서 배향된다.

대안으로서, 상기 제2 내부 채널(135)은 토출구(112)를 향해 토출면(100)에 대하여 경사질 수 있다.

상기 제2 내부 채널(135)은 토출구(112)의 축(z)으로부터 거리(d')에서 토출 구역(2) 내부로 개방되며, 이 거리(d')는 바람직하게는 1mm 이하이며, 예를 들어, 0.25mm와 동일하다. 상기 제2 내부 채널(135)의 단부와 토출구(112)의 축(z) 사이의 거리(d')는 바람직하게는 제1 내부 채널(131)의 단부와 토출구(112)의 축(z) 사이의 거리(d)와 동일하다.

상기 제2 내부 채널(135)은 0.5mm 이하, 바람직하게는 0.25mm 이하의 특성 치수들을 가진 단면을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 단면은 예를 들어 원형(0.5mm 이하의 직경) 또는 직사각형(0.5mm 이하의 높이와 폭)이다. 상기 제2 내부 채널(135)의 길이는 0.5mm 내지 10mm 사이일 수 있다.

상기 제1 내부 채널(131)과 제2 내부 채널(135)은 노즐(11)의 토출구(112)에 대하여 대칭으로 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 유지보수 회로(13)의 모든 제2 내부 채널들(135)은 동일한 구성 및 동일한 치수들을 가진다. 따라서, 상기 제2 내부 채널들(135)은 동일하다.

상기 제2 내부 채널들(135)은 유리하게는 제1 내부 채널들(131)과 동일한 외부 유지보수 플레이트(101) 내부에 형성된다.

제2 실시예에 따른 프린트 헤드(1)로 다음의 유지보수 작업들이 가능하다:

- 세정 유체(cleaning fluid)를 사용하여 노즐들(11)의 적어도 일부 및 피더 회로(12)의 적어도 부분을 세정하는 작업;

- 비휘발성 액체를 사용하여 노즐들(11)의 적어도 일부의 습윤(wetting) 작업; 및

- 세정 유체를 사용하여 토출면(100) 및 노즐들(11)의 적어도 일부의 토출구를 세정하는 작업.

상기 노즐들(11)의 적어도 일부 및 피더 회로(12)의 적어도 부분을 세정하는 작업 및 습윤 작업은 위에서 설명되었다. 상기 제2 내부 채널(135)은 제1 내부 채널(131)과 동일한 기능(즉, 유지보수 유체의 흡입 또는 주입)을 수행할 수 있다. 상기 제2 내부 채널(135)은, 예를 들어, 유지보수 유체가 피더 회로(12)와 노즐들(11)을 통해 순환된 후에 토출 구역들(2)로부터 유지보수 유체를 배출하기 위해 사용될 수 있다. 대안으로서, 상기 제2 내부 채널들(135)은 제1 내부 채널들(131)의 기능과는 상이한 기능을 수행할 수 있다. 일 예로서, 제1 내부 채널들(131)은 습윤액을 토출 구역들(2)로 가져오는 역할을 한 반면에 상기 제2 내부 채널들(135)은 습윤액을 흡입하는 역할을 할 수 있다.

상기 토출면(100)과 노즐들(11)의 토출구를 세정하는 작업은 제1 내부 채널들(131)을 통해 세정 유체를 토출 구역들(2)로 이송하고 제2 내부 채널들(135)을 통해 세정 유체를 배출하는 것을 포함하거나, 또는 그 반대를 포함한다. 따라서, 이러한 작동 중에, 세정 유체는 오직 유지보수 회로(13)(제1 및 제2 입구-출구(133, 137) 사이)를 통해서 그리고 토출면(100)과 접촉하여 토출 구역들(2) 내에서 순환한다.

상기 제1 내부 채널(131)과 제2 내부 채널(135)이 토출 구역(2)의 양측에 위치하기(그리고 바람직하게는 서로 대향하도록 위치하기) 때문에, 토출면(100)의 보다 철저한 세정이 얻어질 수 있다.

따라서, 제2 실시예에 따른 프린트 헤드(1)는 추가적인 유지 보수 작업을 수행하는 것을 가능하게 한다. 압력 및 부압의 값들은 이전에 표시된 값들과 유사하다. 유지보수는 공급과 완전히 관련이 없기 때문에 그 구현이 더 쉽다(회로로부터 밸브들이 제거됨)

도면에 도시되지 않은 프린트 헤드(1)의 또 다른 실시예에서, 상기 유지보수 회로(13)는 복수의 노즐들(11), 바람직하게는 모든 노즐들(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방되는 단일 제1 내부 채널(121)을 포함한다.

그러나, 복수의 제1 내부 채널들(131)을 포함하는 유지보수 회로(13)는 복수의 노즐들에 공통인 단지 하나의 제1 내부 채널을 가지는 유지보수 회로(1)보다 (예를 들어, 노즐들의 세정 측면에서) 더 나은 성능을 가진다. 따라서, 사실상, 유지보수 유체는 보다 정확한 방식으로 노즐 토출 구역(2)으로 이송되거나 노즐 토출 구역(2)으로부터 제거될 수 있다. 제1 내부 채널들(131)의 수를 증가시키면 이들의 크기가 감소되고 이에 따라 내부를 순환하는 유지보수 유체의 속도가 증가한다.

유사하게, 상기 유지보수 회로(13)는 (제1 내부 채널 또는 채널들(131)에 추가하여) 복수의 노즐들(11), 바람직하게는 모든 노즐들(11)의 토출 구역(2)에서 개방되는 단 하나의 제2 내부 채널(135)을 포함할 수 있다.

도 5는 프린트 헤드의 유지보수 회로(13)가 제1 내부 채널들(131)과 제2 내부 채널들(135)을 가지지 않는 제3 실시예를 도시한다. 상기 제1 저장 챔버(132)는 하나 또는 복수의 제1 개구들(138)을 통해 노즐들(11)의 적어도 일부의 토출 구역(2)과 연통된다.

바람직하게는, 상기 제1 저장 챔버(132)는 단일의 제1 개구(138)를 통해 상기 노즐들(11) 각각의 토출 구역(2)과 연통된다. 그러면, 제1 개구들(138)의 수는 노즐들(11)의 수와 동일하다.

상기 제1 개구들(138)은 제1 저장 챔버(132)와 토출 구역들(2)을 분리시키는 몸체(10)의 벽 내에 형성된다. 상기 제1 개구들(138)은 제1 저장 챔버(132)와 토출 구역들(2) 사이의 겹침으로 인해 (여기에서는 노즐들(11)의 출구 채널들(111)이 연속된 방향으로 직선형 실린더들의 형태로) 형성된다.

또한, 상기 제2 저장 챔버(136)는 하나 또는 복수의 제2 개구들(139)을 통해 노즐들(11)의 적어도 일부의 토출 구역(2)과 연통된다. 바람직하게는, 상기 제2 저장 챔버(136)는 단일의 제2 개구(139)를 통해 노즐들(11) 각각의 토출 구역(2)과 연통된다. 상기 제2 개구들(139)의 수는 노즐들(11)의 수와 동일하다.

상기 제2 개구들(139)은 제2 저장 챔버(136)와 토출 구역들(2)을 분리시키는 몸체(10)의 벽 내에 형성된다. 상기 제2 개구들(139)은 제2 저장 챔버(136)와 토출 구역들(2) 사이의 겹침으로 인해 형성된다.

따라서, 노즐(11)과 제1 개구(138)는 각각의 제2 개구(139)와 연관될 수 있다. 각각의 제2 개구(139)은 유리하게는 연관된 노즐(11)의 토출구(112)에 대해 연관된 제1 개구(138) 반대편에 위치한다. 다시 말해서, 제1 개구(138), 제2 개구(139), 및 토출구(112)의 단부는 정렬된다. 이러한 배치는 노즐(11)의 토출구(111)의 세정 및 습윤을 향상시킨다. 또한, 제1 및 제2 개구들(138-139)은 유리하게는 유지보수 유체가 토출면(100)과 접촉하여 흐르도록 배치된다.

제1 및 제2 실시예들(도 1a-1b, 2 및 도 3-4)을 비교하면, 상기 제1 및 제2 개구들(138-139)은 길이가 0인 (제1 및 제2) 내부 채널들로 간주될 수 있다.

도 5에 도시된 프린트 헤드(1)는 도 3에 도시된 프린트 헤드와 동일한 방식으로 작동하며, 언급되지 않은 다른 요소들은 동일하다.

이러한 제3 실시예의 변형예에 따르면, 상기 유지보수 회로는 제2 저장 챔버(136)를 가지지 않는다. 그러면, 프린트 헤드는 도 1a-1b에 도시된 프린트 헤드(1)와 동일한 방식으로 작동한다.

마지막으로, 또 다른 실시예에서, 프린트 헤드는 오직 하나의 노즐(11), 상기 노즐(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방되는 제1 내부 채널(131)(도 2와 관련하여 설명됨) 또는 제1 개구(138)를 포함하며, 유리하게는, 노즐(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방된 제2 내부 채널(132)(도 4와 관련하여 설명됨) 또는 제2 개구(139)를 포함한다. 그러면, 상기 피더 회로(12)는 저장 챔버(123)를 노즐(11)에 연결하는 오직 하나의 분배 채널(124)을 포함한다.

이제, 도 6과 7을 참조하여 코팅될 물체 위에 코팅 제품을 도포(또는 인쇄)하기 위한 설비를 설명한다. 도 6은 도 1a-1b(또는 제3 실시예의 변형예)에 도시된 프린트 헤드(1)를 포함하는 제1 실시예에 따른 코팅 설비(3)의 유체 다이어그램을 보여준다. 도 7은 도 3(또는 도 5)에 도시된 프린트 헤드(1)를 포함하는 제2 실시예에 따른 코팅 설비(3)의 유체 다이어그램을 도시한다.

두 실시예들 모두에서, 상기 코팅 설비(3)는 (프린트 헤드(1)에 더하여):

- 상기 프린트 헤드(1)의 (적어도) 하나의 입구에 연결되며 프린트 헤드(1) 내부로 유지보수 유체를 주입하도록 구성된 주입 회로(injection circuit)(31);

- 상기 프린트 헤드(1)의 (적어도) 출구에 연결되며 프린트 헤드(1)로부터 유지보수 유체를 흡입하도록 구성된 흡입 회로(suction circuit)(32); 및

- 상기 프린트 헤드(1)의 피더 회로(12)의 공급 입구(121)에 연결된 코팅 제품(예를 들어, 페인트)용 공급 회로(supply circuit)(33);를 포함한다.

상기 코팅 제품용 공급 회로(33)는 코팅 제품용 적어도 하나의 탱크(331) 및 상기 코팅 제품용 탱크(331)와 피더 회로(12)의 공급 입구(121)에 연결된 적어도 하나의 소위 충전 밸브(filling valve)(332)를 포함할 수 있다.

상기 주입 회로(31)(유지보수 유체용 공급 회로라고도 함)는 유지보수 유체를 담고 있는 적어도 하나의 가압 탱크(311) 및 상기 가압 탱크(311)와 프린트 헤드(1)의 입구에 연결된 적어도 하나의 소위 주입 밸브(312)를 포함한다. "가압"이란 탱크 내부의 압력이 대기압보다 높은 것을 의미한다. 상기 주입 회로(31)는 또한 유지보수 유체의 압력을 조절하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 이러한 조절 수단은 가압 탱크(311)와 주입 밸브(312) 사이에 배치될 수 있다. 상기 조절 수단은 예를 들어 가변 흐름 밸브(variable flow valve)(313)를 포함한다. 대안으로서, 압력은 가압 탱크(311)에서 또는 더 상류(압축 공기 공급원, 펌프, 등)에서 조절될 수 있다. 상기 주입 회로(31)는 유리하게는 가압 탱크(311)와 주입 밸브(312) 사이에 배치된 양방향 밸브(313)를 포함한다.

유리하게는, 상기 주입 회로(31)는:

- 세정 유체를 담고 있는 제1 가압 탱크(311a);

- 습윤액을 담고 있는 제2 가압 탱크(311b);

- 제1 및 제2 가압 탱크들(311a-311b)과 프린트 헤드(1)의 제1 입구에 연결된 제1 주입 밸브(312a); 및

- 제1 및 제2 가압 탱크들(311a-311b)과 프린트 헤드(1)의 제2 입구(제1 입구와 구별됨)에 연결된 제2 주입 밸브(312b);를 포함한다.

상기 유지보수 유체 압력을 조절하기 위한 수단은 제1 및 제2 가압 탱크들(311a-311b) 각각에 결합된 가변 흐름 제어 밸브(313)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 주입 밸브들(312a-312b)은 바람직하게는 양방향 밸브들(예컨대, 공압 밸브, 솔레노이드 밸브, 등)이다.

상기 흡입 회로(32)는 진공 발생기(321)(벤츄리 효과 시스템 또는 진공 펌프) 및 상기 진공 발생기(321)와 프린트 헤드(1)의 출구에 연결된 적어도 하나의 소위 흡입 밸브(322)를 포함한다. 또한, 상기 흡입 회로(32)는 유리하게는 상기 진공 발생기(321)에 연결되며 흡입된 유지보수 유체를 수집하도록 의도된 수집 용기(collection volume)(323)를 포함한다.

유리하게는, 상기 흡입 회로(32)는:

- 상기 진공 발생기(321)와 프린트 헤드(1)의 제1 출구에 연결된 제1 흡입 밸브(322a); 및

- 상기 진공 발생기(321)와 프린트 헤드(1)의 제2 출구(제1 출구와 구별됨)에 연결된 제2 흡입 밸브(322b);를 포함한다.

상기 제1 및 제2 흡입 밸브들(322a-322b)는 바람직하게는 양방향 밸브들(예컨대, 공압 밸브, 솔레노이드 밸브, 등)이다. 통상적으로, 상기 진공 발생기(321)는 이젝터(ejector), 압축 공기 버퍼 용기, 압력 게이지 및 진공 발생기(321)에 의해 생성된 부압을 조절하기 위한 수단을 포함하는 벤츄리 효과 시스템일 수 있다. 대안으로서, 상기 진공 발생기(321)는 수집 용기(323) 위에 배치된 진공 펌프를 포함할 수 있다.

제1 실시예(도 6)에서, 상기 제1 주입 밸브(312a)는 상기 유지보수 회로(13)의 제1 입구-출구(133)에 연결되며, 상기 제2 주입 밸브(312b)는 상기 피더 회로(12)의 공급 입구(121)(또는 피더 회로(12)의 퍼지 출구(122), 도 6에 도시되지 않음)에 연결된다.

또한, 상기 제1 흡입 밸브(322a)는 유지보수 회로(13)의 제1 입구-출구(133)에 연결되며, 제2 흡입 밸브(322b)는 피더 회로(12)의 공급 입구(121)(또는 피더 회로(12)의 퍼지 출구(122), 도 6에 도시되지 않음)에 연결된다.

다시 말해서, 상기 프린트 헤드(1)의 제1 출구와 프린트 헤드(1)의 제2 입구는 유지보수 회로(13)의 제1 입구-출구(133)와 병합된다. 상기 프린트 헤드(1)의 제2 출구와 프린트 헤드(1)의 제1 입구는 피더 회로(12)의 공급 입구(121)와 병합된다.

제2 실시예(도 7)에서, 상기 제1 주입 밸브(312a)는 상기 유지보수 회로(13)의 제1 입구-출구(133)에 연결되며, 제2 주입 밸브(312b)는 유지보수 회로의 제2 입구-출구(137)에 연결된다.

또한, 상기 제1 흡입 밸브(322a)는 유지보수 회로(13)의 제1 입구-출구(133)에 연결되며, 제2 흡입 밸브(322b)는 유지보수 회로(13)의 제2 입구-출구(137)에 연결된다.

다시 말해서, 상기 프린트 헤드(1)의 제1 출구와 프린트 헤드(1)의 제2 입구는 유지보수 회로(13)의 제1 입구-출구(133)와 병합된다. 상기 프린트 헤드(1)의 제2 출구와 프린트 헤드(1)의 제1 입구는 유지보수 회로(13)의 제2 입구-출구(137)와 병합된다.

상기 2개의 주입 밸브들(312a-312b)과 2개의 흡입 밸브들(322a-322b)은 전술한 많은 유지보수 작업들을 수행하기 위해 사용될 수 있다.

상기 제1 주입 밸브(312a)와 제1 흡입 밸브(322a)는 유리하게는 역위상(anti-phase)으로 제어된다. 다시 말해서, 하나가 개방된 때 다른 하나가 폐쇄되며, 그 반대도 마찬가지이다. 상기 제2 주입 밸브(312b)와 제2 흡입 밸브(322b)도 유리하게는 역위상으로 제어된다.

유리하게는, 상기 제1 주입 밸브(312a)는 제2 흡입 밸브(322b)가 개방될 때만 개방되고 제2 주입 밸브(312b)는 제1 흡입 밸브(322a)가 개방될 때만 개방된다. 따라서, 유지보수 유체의 주입은 항상 흡입과 동시에 발생한다.

특정 세정 모드에 따르면, 제1 흡입 밸브(322a)(제2 흡입 밸브(322b) 각각)는 영구적으로 개방되고(연속 흡입), 제2 주입 밸브(312b)(제1 주입 밸브(312a) 각각)는 세정 유체의 펄스를 생성하기 위해 간헐적으로 개방된다.

상기 2개의 주입 밸브들(312a-312b)과 2개의 흡입 밸브들(322a-322b)은 세정 유체가 프린트 헤드(1) 내부에서 양방향으로 흐르도록 허용하며, 이에 따라 세정 작업들을 향상시킨다. 예를 들어, 도 6에 도시된 실시예에서, 세정 유체는 먼저 제1 입구-출구(133)를 통해 주입되고 공급 입구(121)를 통해 흡입되며, 그 다음에 공급 입구(121)를 통해 주입되고 제1 입구-출구(133)를 통해 흡입될 수 있다(또는 반대 순서로도 가능하다).

실시예의 변형예에 따르면, 도 7에 도시된 코팅 설비(3)는 진공 발생기(321)와 공급 입구(121)에 연결된 제3 흡입 밸브, 및 가압 탱크들(311a-311b)과 공급 입구(121)에 연결된 제3 주입 밸브를 더 포함한다. 실시예의 이러한 변형예는 노즐들(11)과 피더 회로(12)의 적어도 부분을 세정하는 것을 가능하게 한다. 세정 유체는, 예를 들어, 공급 입구(121)를 통해 주입되고 제1 입구-출구(133)와 제2 입구-출구(137)를 통해 흡입될 수 있다(또는 그 반대도 가능하다).

(노즐들(11), 피더 회로(12), 및 유지보수 회로(13)를 포함하는) 프린트 헤드(1)의 몸체(10)는 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 금속 호일들의 확산 용접 또는 브레이징(brazing), 금속 분말의 선택적 레이저 소결, 미세-성형(micro-molding), 및 실리콘 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 제조 기술들이 있다.

상기 몸체는 또한 본딩(bonding) 또는 나사체결(threading)에 의해 조립되는 가공된 요소들로 구성될 수 있으며, 밀봉을 제공하기 위해 상이한 구성요소들 사이에 씨일(seal)이 설치될 수 있다.

상기 프린트 헤드(1)의 몸체(10)를 제조하기 위한 공정은:

- 노즐들(11), 피더 회로(12) 및 유지보수 회로(13)의 구성요소들(채널들, 챔버들, 도관들, 입구 및/또는 출구 구멍들, 등)의 전부 또는 일부가 형성된 복수의 플레이트들을 공급하는 단계; 및

- 상기 플레이트들을, 예를 들어, 용접, 브레이징 또는 본딩 기술에 의해 함께 조립하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 플레이트들은 바람직하게는 금속, 예를 들어, 스테인리스 강으로 만들어진다. 상기 플레이트들은, 예를 들어, 화학적 절단, 레이저 절단 또는 방전가공(EDM)에 의해, 노즐들(11), 피더 회로(12) 및 유지보수 회로(13)의 상이한 부분들을 형성하기 위해 가공된다. 상기 플레이트들("층"이라고도 함)은 바람직하게는 10㎛ 내지 100㎛ 사이에 포함되는 두께를 가진다.

제조 공정의 바람직한 실시예에서, 상기 금속 플레이트들은 확산 용접에 의해 조립된다. 그런 다음, 상기 조립 단계는:

- 상기 플레이트들을 스택을 형성하도록 접촉시키는 작업;

- 상기 스택을, 예를 들어, 300bar 내지 500bar 사이에서, 압력 구속(pressure constraining)시키는 작업; 및

- 상기 플레이트들 사이의 인터페이스들에서 금속 원자를 확산(또는 이동)시키기 위해 상기 압력-구속된 스택을 어닐링(annealing)(또는 열처리)하는 작업;을 포함한다.

상기 어닐링은 바람직하게는 0.6Tf 내지 0.8Tf 사이에 포함된 온도에서 수행되며, 여기에서 Tf는 금속의 용융 온도이다. 어닐링 시간은 1시간 내지 3시간 사이에 포함될 수 있다.

접촉하게 되는 상기 플레이트들의 표면들은 바람직하게는 낮은 표면 거칠기, 일반적으로 0.5㎛보다 낮은 표면 거칠기를 가진다. 거칠기 값은 평균 제곱근(Root-Mean-Square) 값으로 표현된다.

이러한 제조 공정은 정확하고 간단하며 신속하게 구현될 수 있다(따라서 저렴하다). 또한, 확산 용접 기술이 사용될 때, 생성된 몸체(10)는 최종적으로 단 하나의 조각으로 형성되기 때문에 견고하다(몸체가 일체형 외관을 가짐). 확산 용접 기술은 금속 플레이트들 사이의 인터페이스들에 어떠한 추가 재료(접착제, 용가재 등)도 요구하지 않는다는 점에서 유리하다.

상기 노즐들(11)(DOD 헤드의 경우)에 속하는 공압 밸브들의 멤브레인들은 유리하게는 몸체(10)의 제조 후에 형성된다.

Claims (17)

1. 코팅될 물체에 코팅 제품을 도포하기 위한 프린트 헤드(print head)(1)로서, 상기 프린트 헤드는 몸체(10)를 포함하며, 상기 몸체(10)는:
   - 복수의 노즐들(11)로서, 각각의 노즐(11)은 토출구(ejection hole)(112)와 상기 토출구(112)를 통해 코팅 제품의 토출 구역(ejection zone)(2) 내부로 개방된 출구 채널(outlet channel)(111)을 포함하는, 복수의 노즐들(11); 및
   - 상기 노즐(11)에 연결된 코팅 제품용 피더 회로(feeder circuit)(12);를 구비하고,
   상기 프린트 헤드는 유지보수 유체를 이송하기 위한 유지보수 회로(maintenance circuit)(13)를 더 포함하며, 상기 유지보수 회로(13)는 상기 몸체(10) 내부에서 상기 노즐(11)의 토출 구역(2)까지 연장되고, 적어도 하나의 노즐(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방되는 제1 내부 채널(131; 138)을 포함하며,
   상기 유지보수 회로(13)는 복수의 제1 내부 채널들(131; 138)을 포함하고, 각각의 제1 내부 채널(131; 138)은 상기 제1 내부 채널(131; 138)과 연관된 단 하나의 노즐(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방되며, 상기 제1 내부 채널들(131; 138)의 수는 상기 노즐들(11)의 수와 동일한 것을 특징으로 하는, 프린트 헤드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유지보수 회로(13)는 복수의 제2 내부 채널들(135)을 포함하며, 각각의 제2 내부 채널(135)은 제1 내부 채널(131)과 연관되고 상기 제1 내부 채널(131)과 연관된 단 하나의 노즐(11)의 토출 구역(2) 내부로 개방되는, 프린트 헤드.
3. 제2항에 있어서,
   각각의 제2 내부 채널(135)은 상기 제2 내부 채널(135)이 개방된 상기 토출 구역에서 상기 노즐(11)의 토출구(112)에 대해 상기 연관된 제1 내부 채널(131) 반대편에 위치하는, 프린트 헤드.
4. 제2항에 있어서,
   각각의 연관된 제1 내부 채널(131)과 제2 내부 채널(135)은 동일한 방향을 따라서 배향되는, 프린트 헤드.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐(11)의 토출구(112)가 형성된 토출면(ejection face)(100)을 포함하며, 상기 제1 내부 채널(131)은 유지보수 유체가 상기 토출면(100)과 접촉하여 흐르도록 배치되는, 프린트 헤드.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐(11)의 토출구(112)가 형성된 토출면(100)을 포함하며, 상기 제1 내부 채널(131)은 상기 프린트 헤드(1)의 토출면(100) 위에 놓인 플레이트(101) 내에 배치되는, 프린트 헤드.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 내부 채널(131)은 상기 토출 구역(2)으로 개방되고 상기 노즐(11)의 토출구(112)로부터 1mm 이하의 거리(d)에 위치한 단부를 포함하는, 프린트 헤드.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유지보수 회로(13)는 유지보수 유체용 제1 저장 챔버(132)를 포함하며, 상기 제1 저장 챔버(132)는 상기 제1 내부 채널들(131) 중 하나를 통해 각각의 노즐(11)의 토출 구역(2)과 연통되고, 상기 제1 내부 채널(131)의 길이는 0.5mm 내지 10mm 사이에 포함되는, 프린트 헤드.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 내부 채널들(131)은 상기 노즐들(11)로부터 상기 제1 저장 챔버(132)와 토출 구역들(2)을 분리시키는 상기 몸체(10)의 내벽을 관통하여 연장되는, 프린트 헤드.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지보수 회로(13)는 유지보수 유체용 제1 저장 챔버(132)를 포함하며, 상기 제1 저장 챔버(132)는 제1 개구(opening)(138)를 통해 각각의 노즐의 토출 구역들(2)과 연통되는, 프린트 헤드.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 개구들(138)은 상기 노즐들(11)로부터 상기 제1 저장 챔버(132)와 토출 구역들(2)을 분리시키는 상기 몸체(10)의 내벽을 관통하여 연장되는, 프린트 헤드.
12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내부 채널들(131)은 상기 노즐들(11)의 토출구들(112)이 제공된 상기 몸체(10)의 토출면(100) 위에 배치된 외부 유지보수 플레이트(101) 내에 제공되는, 프린트 헤드.
13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내부 채널들(131)은 0.5mm 이하의 특성 치수들을 가진 단면을 가지는, 프린트 헤드.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 내부 채널들(131)은 0.25mm 이하의 특성 치수들을 가진 단면을 가지는, 프린트 헤드.
15. 코팅 설비(coating installation)(3)로서:
    - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 프린트 헤드(1);
    - 상기 프린트 헤드(1)의 적어도 하나의 입구에 연결된, 유지보수 유체용 주입 회로(injection circuit)(31); 및
    - 상기 프린트 헤드(1)의 적어도 하나의 출구에 연결된, 유지보수 유체용 흡입 회로(suction circuit)(32);를 포함하는 코팅 설비.
16. 제15항에 있어서, 상기 흡입 회로(32)는:
    - 진공 발생기(321);
    - 상기 프린트 헤드(1)의 제1 출구와 상기 진공 발생기(321)에 연결된 제1 흡입 밸브(322a); 및
    - 상기 프린트 헤드(1)의 제2 출구와 상기 진공 발생기(321)에 연결된 제2 흡입 밸브(322b);를 포함하는, 코팅 설비.
17. 제15항에 있어서, 상기 주입 회로(33)는:
    - 세정 유체(cleaning fluid)를 담고 있는 제1 가압 탱크(311a);
    - 습윤액(wetting liquid)을 담고 있는 제2 가압 탱크(311b);
    - 상기 프린트 헤드(1)의 제1 입구와 상기 제1 및 제2 가압 탱크들(311a-311b)에 연결된 제1 주입 밸브(312a); 및
    - 상기 프린트 헤드(1)의 제2 입구와 상기 제1 및 제2 가압 탱크들(311a-311b)에 연결된 제2 주입 밸브(312b);를 포함하는, 코팅 설비.