專利名稱：液滴噴射裝置對(duì)準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液滴噴射裝置，更具體而言涉及液滴噴射裝置的對(duì)準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
液滴噴射裝置的例子包括噴墨打印機(jī)。噴墨打印機(jī)通常包括從供墨源到打印頭模塊中的噴嘴路徑的墨水路徑。噴嘴路徑終止于打印頭模塊的表面中的噴嘴口中，墨滴從該噴嘴口中噴出。通過用致動(dòng)器對(duì)墨水路徑中的墨加壓來(lái)控制墨滴噴射，該致動(dòng)器可以是例如壓電偏轉(zhuǎn)件、熱發(fā)泡式噴射發(fā)生器或靜電偏轉(zhuǎn)元件。典型的打印頭模塊具有帶有相應(yīng)噴嘴口和相關(guān)致動(dòng)器的墨水路徑陣列，并且可以獨(dú)立地控制從各噴嘴口發(fā)出的墨滴噴射。在按需噴墨打印頭模塊中，在打印頭模塊和打印基材彼此相對(duì)移動(dòng)時(shí)，各致動(dòng)器被啟動(dòng)以在特定的圖像像素位置選擇性地噴射墨滴。在高性能打印頭模塊中，噴嘴口通常具有50微米或更小的直徑，例如約為25微米；并且噴嘴口以對(duì)應(yīng)于100-600噴嘴/英寸或更大的間距(pitch)；具有100至600dpi或更大的分辨率；且提供尺寸約為1至70皮升(pl)或更小的墨滴。墨滴噴射頻率通常為10千赫茲或更大。
Hoisington等的US5265315描述了一種具有半導(dǎo)體打印頭模塊本體和壓電致動(dòng)器的打印頭模塊，該專利文獻(xiàn)的所有內(nèi)容在此都通過援引并入本申請(qǐng)。該打印頭模塊本體由硅制成，其被蝕刻以形成墨腔。噴嘴口由連接在硅本體上的單獨(dú)的噴嘴板限定。該壓電致動(dòng)器具有壓電材料層，其可以根據(jù)所施加的電壓而發(fā)生幾何變形或彎曲。壓電層的彎曲將墨壓入沿墨水路徑設(shè)置的泵送室(pumping chamber)中。
打印精度受很多因素的影響，包括打印頭中的噴嘴噴出的墨滴的尺寸和速度的均勻性，以及打印頭相對(duì)于打印基材的對(duì)準(zhǔn)精度。在利用多個(gè)打印頭模塊的打印機(jī)中，由于打印頭模塊之間或打印頭模塊和液滴噴射裝置的其它部件之間的對(duì)準(zhǔn)誤差可能會(huì)導(dǎo)致相對(duì)于從不同打印頭模塊中噴出的墨滴產(chǎn)生誤差的墨滴位置，除此之外還可能會(huì)導(dǎo)致相對(duì)于基材產(chǎn)生錯(cuò)誤的墨滴位置，所以打印頭對(duì)準(zhǔn)精度對(duì)打印精度非常關(guān)鍵。
在許多應(yīng)用中，尤其是在利用多個(gè)打印頭模塊的液滴沉積裝置中，打印頭模塊通過這樣的方式進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，即，或者通過直接光學(xué)檢查打印頭模塊或者通過打印并檢查一測(cè)試圖像來(lái)反復(fù)地調(diào)準(zhǔn)打印頭模塊的位置并檢查噴嘴位置。每次移動(dòng)或更換打印頭模塊時(shí)，都得重復(fù)該程序。

發(fā)明內(nèi)容
整體上，在第一方案中，本發(fā)明以用于將打印頭模塊安裝到用以在基材上沉積液滴的裝置中的組件為特征。該組件包括框架，該框架具有開口，所述開口延伸通過該框架并且配置為露出安裝在該組件中的打印頭模塊的表面；以及彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件適用于在打印頭模塊被安裝在該組件中時(shí)將打印頭模塊彈性地壓靠在開口邊緣上。
該組件的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征和/或本發(fā)明其它方案的特征。打印頭模塊的表面可包括噴嘴陣列，液滴通過該噴嘴陣列被噴射；且彈性構(gòu)件可適用于通過沿垂直于液滴噴射方向的方向向打印頭模塊施加機(jī)械力將打印頭模塊彈性地壓靠在框架上。該彈性構(gòu)件可以包括柔性件。該框架可包括形成為具有所述開口和所述柔性件的板。該板可以是金屬板。該板可由不銹鋼、鎳鐵合金或氧化鋁形成。該柔性件可借助于例如螺釘、螺栓、銷或鉚釘?shù)木o固件連接在板上。在一些實(shí)施例中，該彈性構(gòu)件包括盤簧。該框架可包括板和可連接在板上的盤簧。框架中的開口的邊緣可包括對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)(alignment datum)，所述對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)用以將安裝在組件中的液滴噴射裝置相對(duì)于該組件沿一軸線精確地定位。彈性構(gòu)件可位于所述開口的、與對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)相對(duì)的一側(cè)上。對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可包括在該液滴噴射裝置被安裝在組件中時(shí)與打印頭模塊接觸的精確面(precision surface)。該精確面可偏離開口邊緣的其它部分。該框架還可包括一個(gè)或多個(gè)延伸通過框架的附加開口，各開口被構(gòu)造成用以容納相應(yīng)的打印頭模塊。該組件還可包括一個(gè)或多個(gè)附加的彈性構(gòu)件，其各自對(duì)應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)附加開口，且各自適用于在相應(yīng)的打印頭模塊被安裝在組件中時(shí)，將相應(yīng)的打印頭模塊彈性壓靠在各個(gè)開口邊緣上。該組件可包括該打印頭模塊。
在另一方案中，本發(fā)明以包括該組件和基材支架的液滴沉積系統(tǒng)為特征，其中該基材支架被構(gòu)造成相對(duì)于該組件定位該基材，使得打印頭模塊可將液滴沉積在基材上。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以用于在組件和基材沿加工方向相對(duì)移動(dòng)期間向基材上沉積液滴的組件為特征。該組件包括第一打印頭模塊和與第一打印頭模塊接觸的第二打印頭模塊，各個(gè)打印頭模塊包括一具有噴嘴陣列的表面，所述打印頭模塊可通過該噴嘴陣列噴射液滴，其中第一打印頭模塊噴嘴陣列中的各噴嘴相對(duì)于第二打印頭模塊噴嘴陣列中的相應(yīng)噴嘴在垂直于加工方向的方向上偏離。
該組件的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征和/或本發(fā)明其它方案的特征。第一打印頭模塊噴嘴陣列中的各噴嘴偏離的距離小于該噴嘴陣列中的相鄰噴嘴的間距。第一打印頭模塊可包括至少一個(gè)與第二打印頭模塊上的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)接觸的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。第一打印頭模塊的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可包括偏離該第一打印頭模塊的相鄰區(qū)域的精確面。第一和第二打印頭模塊的所述表面中的噴嘴陣列可各包括成排的、規(guī)則間隔的噴嘴。該組件還可包括一個(gè)或多個(gè)附加的打印頭模塊，各附加的打印頭模塊借助于夾緊件連接在第一和第二打印頭模塊上。各附加的打印頭模塊可與至少一個(gè)其它的打印頭模塊接觸。在一些實(shí)施例中，該組件還可包括流體供應(yīng)部，該流體供應(yīng)部構(gòu)造成用以向第一和第二打印頭模塊提供液體。該組件可包括框架，該框架具有延伸通過框架并構(gòu)造成在打印頭模塊被安裝在框架中時(shí)露出所述第一和第二打印頭模塊的開口。該組件可包括將第一打印頭模塊緊固在第二打印頭模塊上的夾緊件。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以用于在裝置和基材沿加工方向彼此相對(duì)移動(dòng)時(shí)向基材上沉積液滴的組件為特征，該組件包括第一打印頭模塊和第二打印頭模塊，各打印頭模塊包括具有噴嘴陣列的表面，所述打印頭模塊可通過該噴嘴陣列噴射液滴，所述第一和第二打印頭模塊設(shè)置成使得第一打印頭模塊噴嘴陣列中的各噴嘴相對(duì)于第二打印頭模塊噴嘴陣列中的相應(yīng)噴嘴在垂直于加工方向的方向上偏離，各打印頭模塊還包括至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，其中所述第一打印頭模塊的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)與所述第二打印頭模塊的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)接觸。該組件的實(shí)施例可包括本發(fā)明其它方案的特征。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以將打印頭模塊安裝在用以在基材上沉積液滴的裝置中的組件為特征，該組件包括框架，該框架具有延伸通過框架并構(gòu)造成露出安裝在該組件中的打印頭模塊的表面的開口，其中所述表面包括噴嘴陣列，打印頭模塊可通過該噴嘴陣列噴射液滴；以及夾緊件，該夾緊件連接在框架上并且適合于在打印頭模塊被安裝在組件中時(shí)將所述打印頭模塊壓靠在開口的邊緣上。
該組件的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征和/或本發(fā)明其它方案的特征。夾緊件可沿噴嘴陣列的方向?qū)⒋蛴☆^模塊壓靠在開口邊緣上。夾緊件可以沿垂直于噴嘴陣列的方向?qū)⒋蛴☆^模塊壓靠在開口邊緣上?？蚣芸砂ㄐ纬捎兴鲩_口的板，且所述夾緊件借助于緊固件緊固在該板上。該板可以是金屬板。該板可由不銹鋼或鎳鐵合金或氧化鋁形成。該夾緊件可包括機(jī)械致動(dòng)器，其中調(diào)整該機(jī)械致動(dòng)器來(lái)改變所述夾緊件將打印頭模塊壓靠在開口邊緣上的力。該框架中的開口的邊緣可包括至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，所述對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)將所述安裝在組件中的打印頭模塊相對(duì)于所述組件沿一軸線精確地定位。該夾緊件可在所述開口的、與所述對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)相對(duì)的一側(cè)連接至框架。對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可包括精確面，當(dāng)液滴噴射裝置被安裝在組件中時(shí)所述精確面與液滴噴射裝置接觸。該精確面可偏離開口邊緣的其它部分。框架可包括一個(gè)或多個(gè)延伸通過框架的附加開口，各開口被構(gòu)造成用以容納相應(yīng)的打印頭模塊。該組件還可包括一個(gè)或多個(gè)連接在框架上的附加的夾緊件，各夾緊件對(duì)應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)附加開口，且當(dāng)所述相應(yīng)的打印頭模塊被安裝在組件中時(shí)，各夾緊件適合于將相應(yīng)的打印頭模塊壓靠在各個(gè)開口邊緣上。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以一種用于在組件和基材沿加工方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間向基材上沉積液滴的組件為特征，其中該組件包括打印頭模塊，其包括具有噴嘴陣列的表面，所述打印頭模塊可通過該噴嘴陣列噴射液滴；框架，其具有延伸通過框架并構(gòu)造成露出包括所述噴嘴陣列的打印頭模塊的表面的開口；壓電致動(dòng)器，其機(jī)械地連接在所述框架和打印頭模塊上；以及與所述壓電致動(dòng)器電連通的電子控制器，所述電子控制器被構(gòu)造成用以促使壓電致動(dòng)器改變開口中的打印頭模塊相對(duì)于所述裝置的軸線的位置。
該組件的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征和/或本發(fā)明其它方案的特征。該軸線可以垂直于加工方向。該軸線可以平行于噴嘴陣列。該壓電致動(dòng)器可包括疊置的壓電材料層。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以一種用于在基材上沉積液滴的裝置為特征，其包括液滴噴射裝置，該液滴噴射裝置包括具有多個(gè)噴嘴的表面，液滴可通過該噴嘴噴射出，并且該液滴噴射裝置還包括一不平行于該表面的第一表面，該第一表面包括偏離所述第一表面的主要部分的第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，其中該第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)在與該裝置的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)接觸時(shí)，使噴嘴相對(duì)于該裝置的第一軸線對(duì)準(zhǔn)。
該裝置的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征和/或本發(fā)明其它方案的特征。該第一表面的主要部分可以是基本平坦的。所述的多個(gè)噴嘴可包括沿該第一軸線延伸的噴嘴陣列。該裝置可包括第二表面，該第二表面包括偏離第二表面的主要部分的第二對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，其中當(dāng)打印頭模塊安裝成使得第二對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)與該裝置的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)接觸時(shí)，該第二對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)使噴嘴相對(duì)于第二軸線對(duì)準(zhǔn)。該第二軸線可垂直于第一軸線。該第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可從本體的第一表面上突出。可選擇地，該第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可從本體的第一表面上凹入。第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可包括平面。該平面可限定出基本垂直于第一軸線的平面。該平面可基本平行于第一表面。該平面的Ra可小于主體的第一表面的Ra。該平面的Ra可約為10微米或更小(例如約8微米或更小，約5微米或更小，約4微米或更小，約3微米或更小，約2微米或更小)。該第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可包括柱狀部。該液滴噴射裝置可以是打印頭模塊(例如噴墨打印頭模塊)。該打印頭模塊可包括壓電致動(dòng)器和與噴嘴中之一連通的泵送室，且壓電致動(dòng)器被構(gòu)造成用以向泵送室內(nèi)的墨施加壓力。該裝置可以被構(gòu)造成以約300dpi或更大(例如500dpi或更大，600dpi或更大，700dpi或更大，800dpi或更大，900dpi或更大，1000dpi或更大)的最大分辨率打印圖像。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以一種用于將液滴噴射裝置安裝到用以在基材上沉積液滴的裝置中的框架為特征，該框架包括延伸通過框架、用以容納打印頭模塊的開口；以及偏離該開口的邊緣的第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，其中第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)在與液滴噴射裝置的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)接觸時(shí)，使液滴噴射裝置相對(duì)于該裝置的第一軸線對(duì)準(zhǔn)。
該框架的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征和/或本發(fā)明其它方案的特征。該框架還可包括偏離開口邊緣的第二對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，其中該第二對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)在與液滴噴射裝置的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)接觸時(shí)，使液滴噴射裝置相對(duì)于裝置的第二軸線對(duì)準(zhǔn)。該第一軸線可以垂直于第二軸線。該第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可從開口邊緣突出。該第一對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可包括平面。該平面可限定出基本垂直于第一軸線的平面。該平面的Ra約為10微米或更小(例如約8微米或更小，約5微米或更小，約4微米或更小，約3微米或更小，約2微米或更小)。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以一種用于將液滴噴射裝置安裝到用以在基材上沉積液滴的裝置中的框架為特征，該框架包括延伸通過框架、用以容納液滴噴射裝置的開口；以及當(dāng)該液滴噴射裝置被安裝到框架中時(shí)，用于將該液滴噴射裝置彈性地壓靠在開口邊緣的第一部分上的彈性構(gòu)件。
該框架的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征和/或本發(fā)明其它方案的特征。該彈性構(gòu)件可適用于沿與液滴裝置噴射液滴的方向相垂直的方向彈性地壓載液滴噴射裝置。開口邊緣的第一部分可包括對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。該對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)在與液滴噴射裝置的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)接觸時(shí)，可使液滴噴射裝置中的噴嘴相對(duì)于裝置的第一軸線對(duì)準(zhǔn)。該對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可從開口邊緣的第一部分上偏離。不同于第一部分的開口邊緣的第二部分可包括彈性構(gòu)件。開口邊緣的第二部分可與第一部分相對(duì)。彈性構(gòu)件可連接到框架表面上。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以一種用于在基材上沉積液滴的裝置為特征，其包括液滴噴射裝置；具有開口的框架，該開口延伸通過框架并用以容納該液滴噴射裝置；將液滴噴射裝置連接到框架上的致動(dòng)器；以及連接在該致動(dòng)器上的電子控制器，其中在運(yùn)行期間，該電子控制器促使致動(dòng)器改變開口中的液滴噴射裝置相對(duì)于裝置的一個(gè)軸線的位置。
該裝置的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征和/或本發(fā)明其它方案的特征。該軸線可垂直于液滴噴射裝置噴射液滴的方向。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以一種包括第一和第二液滴噴射裝置的裝置為特征，所述兩個(gè)液滴噴射裝置各自包括從各自液滴噴射裝置的表面偏離的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，其中第一液滴噴射裝置的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)接觸第二液滴噴射裝置的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。
該裝置的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征和/或本發(fā)明其它方案的其他特征。液滴在基材上形成具有一定分辨率的圖像，且振動(dòng)的幅度小于該分辨率的像素尺寸。噴射可在基材相對(duì)于液滴噴射裝置的單程移動(dòng)中完成。該液滴噴射裝置可借助于一致動(dòng)器連接到一框架上，所述致動(dòng)器使液滴噴射裝置相對(duì)于框架移動(dòng)以產(chǎn)生所述振動(dòng)。
總體上，在另一方案中，本發(fā)明以一種方法為特征，該方法包括在使基材相對(duì)于液滴噴射裝置沿第一方向移動(dòng)的同時(shí)，從液滴噴射裝置向基材上噴射液滴；以及使液滴噴射裝置的位置沿垂直于第一方向的方向進(jìn)行振動(dòng)。該方法的實(shí)施例可包括本發(fā)明的其它方案的特征。
本發(fā)明的實(shí)施例可提供下列一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
在一些實(shí)施例中，可只需要很少的調(diào)整或不需要調(diào)整而將打印頭模塊安裝在打印裝置中，并精確地對(duì)齊打印頭模塊。這可以減少或除去反復(fù)對(duì)準(zhǔn)的需要。還可簡(jiǎn)化打印頭模塊對(duì)準(zhǔn)，從而減少在裝置維修期間需要專業(yè)技術(shù)人員來(lái)調(diào)整打印裝置或重新對(duì)準(zhǔn)打印頭模塊。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可減少打印裝置在維修或更換打印頭模塊時(shí)的停機(jī)時(shí)間。一些實(shí)施例可減少由于打印頭模塊或框架的熱膨脹引起對(duì)準(zhǔn)變化而相伴產(chǎn)生的打印誤差。
這些實(shí)施例可提供打印頭模塊位置沿打印裝置的一個(gè)或多個(gè)軸線的自動(dòng)和/或快速(on-the-fly)調(diào)整。這可在不需要打印機(jī)停機(jī)很長(zhǎng)時(shí)間的情況下糾正打印頭模塊的對(duì)準(zhǔn)誤差。在打印期間，通過改變打印頭模塊的位置，可以減少由于打印頭模塊不對(duì)準(zhǔn)或由于打印頭模塊內(nèi)的噴嘴缺陷而引起的系統(tǒng)的打印誤差。
在一些實(shí)施例中，打印頭模塊可以緊湊地布置，這減小了打印裝置的尺寸。緊湊的結(jié)構(gòu)可減少不同打印頭模塊之間的熱差異，進(jìn)而可減少熱膨脹差異和相關(guān)的打印誤差。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)將在下面的附圖和說明中給出。本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將從說明書、附圖和權(quán)利要求書中得以體現(xiàn)。


圖1是一連續(xù)的卷筒紙印刷機(jī)(web printing press)的示意圖。
圖2是在該連續(xù)的卷筒紙印刷機(jī)中相對(duì)于紙幅設(shè)置的打印桿(print bar)的透視圖。
圖3A和圖3B是一打印框架(print frame)中的打印頭模塊的分解圖和透視圖。
圖4A是該框架的平面圖。
圖4B是打印頭模塊的透視圖。
圖4C和圖4D是安裝在該框架中的打印頭模塊的平面圖。
圖5A是安裝在框架中的打印頭模塊的另一實(shí)施例的平面圖。
圖5B是安裝在框架中的打印頭模塊的又一實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖6A是安裝在框架中的打印頭模塊的另一實(shí)施例的平面圖。
圖6B是框架的另一實(shí)施例的平面圖。
圖7是安裝在框架中的打印頭模塊的又一實(shí)施例的平面圖。
圖8A是打印頭模塊另一實(shí)施例的透視圖。
圖8B是圖8A中所示的打印頭模塊安裝在框架中的側(cè)視圖。
圖9是用于安裝四個(gè)打印頭模塊的框架的透視圖。
圖10是與帶有致動(dòng)器的框架相連的打印頭模塊的示意圖。
圖11A是包括多個(gè)打印頭模塊的組件的示意圖。
圖11B和圖11C是對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的實(shí)施例的示意圖。
圖11D是示出了位于包括有多個(gè)打印頭模塊的組件的一部分中的噴嘴間隔(nozzle spacing)示意圖。
各附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，一連續(xù)卷筒紙印刷機(jī)布置10包括一系列用于在移動(dòng)的紙幅14上打印不同顏色的打印站(station)或打印塔(printing tower)12。紙幅14從臺(tái)架16上的供紙輥15被傳至依次經(jīng)過打印站12的紙路上。四個(gè)打印站限定了打印區(qū)域18，墨水在該打印區(qū)域內(nèi)被施加給基材。在最后的打印站之后可以放置可選的干燥器17。打印之后，紙幅被切成堆疊在工作站19處的紙張。為了打印例如報(bào)紙之類的寬版式紙幅，打印站通常要容納約25-30英寸或更大的紙幅寬度。在US5365843中還描述了一種可適用于噴墨打印的膠印平版印刷術(shù)(offset lithographic printing)的總體布置，該專利文獻(xiàn)中的全部?jī)?nèi)容通過援引并入本申請(qǐng)。
另外參見圖2，各打印站包括打印桿24。該打印桿24是打印頭模塊30的安裝結(jié)構(gòu)，打印頭模塊30呈陣列設(shè)置，且墨水從打印頭模塊30噴出，以在紙幅14上形成所需的圖像。打印頭模塊30安裝在打印桿插孔21中，使得打印頭模塊噴墨的一面(圖2中未示出)從打印桿24的下表面露出。打印頭模塊30可以布置為陣列形式，且使噴嘴口偏離(offset)，從而提高打印分辨率或打印速度。在打印狀態(tài)下，打印桿24布置在紙幅路徑之上，以使打印頭模塊30和紙幅14適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)并在兩者之間提供均勻的間隔距離。
打印頭模塊30可以是各種類型的，包括帶有微間隔、小噴嘴口陣列的、按需噴墨的壓電式噴墨打印頭模塊。在Hoisington的US5265315、Fishbeck等的US4825227、Hine的US4937598、Bibl等于2002年7月3日提交的、名稱為“打印頭(PRINTHEAD)”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/189,947，和Chen等于2003年10月10日提交的、名稱為“具有薄膜的打印頭模塊(PRINTHEAD MODULE WITH THIN MEMBRANE)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/510,459中均描述有壓電式噴墨打印頭模塊的例子，所有這些文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容都通過援引并入本申請(qǐng)。也可使用其它類型的打印頭模塊，例如利用加熱墨水來(lái)實(shí)施噴射的熱噴墨打印頭模塊。也可以使用依靠連續(xù)墨滴流偏轉(zhuǎn)的連續(xù)噴墨頭。在典型的配置中，紙幅路徑和打印桿之間的間隔距離約為0.5至1毫米之間。
為了使噴墨位置誤差最小化，打印頭模塊相對(duì)于彼此并相對(duì)于紙幅要精確對(duì)準(zhǔn)。除了具有適當(dāng)?shù)慕嵌热∠蛲?，適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的打印頭模塊30還具有相對(duì)于紙幅的三個(gè)平移自由度適當(dāng)設(shè)置的噴嘴。這些自由度由圖2所示的笛卡爾坐標(biāo)系的x、y和z方位表示。紙幅沿y方向(加工方向)前進(jìn)，并且所述間隔距離對(duì)應(yīng)于噴嘴沿z軸的位置。
理想情況下，各噴嘴位于標(biāo)稱位置，由此，無(wú)缺陷的打印頭模塊產(chǎn)生的圖像無(wú)噴墨位置誤差。不過在實(shí)際中，打印頭模塊與其噴嘴可能是在噴嘴標(biāo)稱位置的一定范圍內(nèi)對(duì)準(zhǔn)，不過仍能提供足夠的噴墨位置精度。打印頭模塊對(duì)準(zhǔn)的精確公差(exact tolerances)取決于特定的應(yīng)用場(chǎng)合，且可能因不同的自由度而變化。例如，在一些實(shí)施例中，x軸的位置公差應(yīng)當(dāng)小于z和/或y軸的位置公差。例如，對(duì)于不同打印頭模塊的噴嘴互相交錯(cuò)以增大分辨率的應(yīng)用場(chǎng)合，打印頭模塊在x方向上相對(duì)對(duì)準(zhǔn)的約束(constraint)比y方向和z方向的約束更嚴(yán)格。在一些實(shí)施例中，噴嘴應(yīng)當(dāng)位于它們的x方向標(biāo)稱位置的約0.5像素內(nèi)(例如約0.2像素內(nèi))，此時(shí)使噴嘴在其y方向標(biāo)稱位置的約1-2像素內(nèi)對(duì)準(zhǔn)可以提供足夠的噴墨位置精度。在具有600dpi分辨率的應(yīng)用場(chǎng)合中，例如，一個(gè)像素約等于40微米。因此，在一個(gè)方向上需要對(duì)準(zhǔn)精度在0.5像素內(nèi)的應(yīng)用場(chǎng)合中，600dpi系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使其打印頭模塊對(duì)準(zhǔn)到其標(biāo)稱位置約20微米內(nèi)。
參見圖3A和圖3B，在一些實(shí)施例中，打印桿包括框架310和其它支撐元件330、340和350。在框架310中設(shè)置有多個(gè)開口360(在本實(shí)施例中為12個(gè)開口)，打印頭模塊320安裝在所述開口中。圖3A和圖3B中還示出了連接至供墨源(未示出)的入口孔370和出口孔372。
同樣參見圖4A，各開口360的邊緣包括對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)410、420和430，這些基準(zhǔn)從開口邊緣401A和401B上形成平面突起。此外，框架310包括使框架310相對(duì)于相鄰框架或打印桿的其它元件對(duì)齊的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)440、442和444。
另外參見圖4B、圖4C和圖4D，打印頭模塊450包括打印頭模塊框架451，該打印頭模塊框架451中安裝有包括成排的噴嘴475的噴嘴板470。打印頭模塊框架451包括對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)455、460和465，這些對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)從打印頭模塊框架451的邊緣突出，并且各自包括平面(planar surface)。當(dāng)打印頭模塊450適當(dāng)?shù)匕惭b在開口360中時(shí)，框架310中的各對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)410、420和430的平面與打印頭模塊上的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)455、465和460的相應(yīng)平面接觸。對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)410和455使打印頭模塊450在x方向上配準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)420、430、460和465使打印頭模塊450在y方向配準(zhǔn)。因此，一旦打印頭模塊450安裝在框架310中，且相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)表面彼此接觸時(shí)，打印頭模塊便相對(duì)于框架在x方向和y方向?qū)?zhǔn)。假定該框架適當(dāng)?shù)匕惭b在打印桿上，則打印頭模塊無(wú)需額外調(diào)整即可準(zhǔn)備噴墨。
由于打印頭模塊對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的平面和孔之間的間距充分地接近至一預(yù)定間距，從而使孔與框架的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)精確地偏離，所以對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)提供了打印頭模塊和框架的精確配準(zhǔn)。例如，特別參見圖4D，孔475A與對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)455的平面455A間隔預(yù)定間距X475A。類似地，孔475與對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)465的平面465A間隔預(yù)定間距Y475。因此，當(dāng)打印頭模塊470被安裝在框架中時(shí)，孔475A在x方向上與對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)410的表面410A偏移間距X475A，且在y方向上與對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)420的表面420A偏移Y475。當(dāng)框架對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的位置具有類似的精確度時(shí)，可以使框架中的打印頭模塊相對(duì)于彼此精確對(duì)準(zhǔn)。類似地，框架在打印裝置內(nèi)的精確定位使得框架中的所有打印頭模塊都相對(duì)于基材對(duì)準(zhǔn)。
對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的平面(也稱為“精確面”)應(yīng)當(dāng)足夠光滑，以使得無(wú)論打印頭模塊對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的平面的哪一部分與相應(yīng)的框架對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的平面接觸，都足以維持打印頭模塊沿一軸線與框架配準(zhǔn)。換句話說，所述平面應(yīng)當(dāng)足夠光滑，以使得由于例如打印頭模塊和/或框架的熱膨脹而引起打印頭模塊位置在一個(gè)方向上小漂移時(shí)，不會(huì)使噴嘴的取向或噴嘴的位置相對(duì)于正交方向發(fā)生顯著變化。
通常，打印頭模塊框架制造為使得對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的平面部分比打印頭模塊框架的表面的相鄰部分更光滑。這樣可減少制造時(shí)間和制造的復(fù)雜性，這是因?yàn)閷?duì)于打印頭模塊框架的特定表面，只有形成打印頭模塊表面一部分的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)表面需要制造為高精度。例如，對(duì)于表面在一個(gè)方向上延伸幾厘米或幾十厘米的打印頭模塊，只有該表面的一小部分(例如幾毫米)需要精確地制造，以提供對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。
在一些實(shí)施例中，所述平面被制作為具有約為20微米或更小(例如約15微米或更小、約10微米或更小、約5微米或更小)的算術(shù)平均粗糙度(Ra)。可用表面光度儀來(lái)測(cè)量表面的Ra，該表面光度儀例如可以是一光學(xué)表面光度儀(例如Wyko NT系列表面光度儀，可以從美國(guó)亞利桑那州圖森市的VeecoMetrology Group購(gòu)買獲得)或者是一針式表面光度儀(例如Dektak 6M表面光度儀，可以從美國(guó)加利福尼亞州圣塔巴巴拉市的Veeco Metrology Group購(gòu)買獲得)。
對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可以通過這樣的方式制造，即，將打印頭模塊框架坯料(例如單件打印頭模塊框架坯料)置于精加工裝置(例如劃片機(jī)或計(jì)算機(jī)數(shù)控銑床)上，并從打印頭模塊框架坯料上除去材料，以形成對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。在利用常規(guī)加工方法不容易以低成本控制打印頭模塊的至少一個(gè)軸線的場(chǎng)合，這種制造方式特別有用?？蛇x擇地，或者附加地，可將包括精確面的附件結(jié)合到打印頭模塊框架上。
該框架也可用精密制造方法來(lái)制造，例如線切割電火花加工(EDM)、夾具磨削、激光切割、計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)銑削或化學(xué)銑削。該框架應(yīng)當(dāng)由硬的、足夠穩(wěn)定的且具有低熱膨脹系數(shù)的材料制成。例如，該框架可由鐵鎳合金(invar)、不銹鋼或氧化鋁制成。
在本實(shí)施例中，通過將各噴射組件滑入相應(yīng)的開口中，使得相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)彼此接觸來(lái)對(duì)準(zhǔn)這些噴射組件。一旦打印頭模塊插入開口中，則它就被夾在框架上。通常，會(huì)利用夾緊件通過將打印頭模塊壓靠在框架上或壓靠在該夾緊件的相對(duì)部分上來(lái)將打印頭模塊固定到框架上。通常，該夾緊件會(huì)一直將打印頭模塊夾持在框架中，直到將其松開或釋放為止。
用于固定打印頭模塊的夾緊件的類型可以變化。一種可利用的夾緊件類型為C型夾(c-clamp)。在一些實(shí)施例中，可利用能調(diào)節(jié)的緊固件(例如螺釘)將夾緊件固定在框架上。圖5A中示出了夾緊件的一個(gè)例子。夾緊件530將打印頭模塊520固定在框架510的開口501中。夾緊件530包括與打印頭模塊520接觸并將該模塊壓靠在夾緊件的其它部分(圖5A中未示出)上的部分532。夾緊件530借助于緊固件531固定在框架510上。當(dāng)被固定時(shí)，打印頭模塊520上的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)521、522和523分別與框架510上的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)511、512和513接觸，從而將打印頭模塊與框架配準(zhǔn)?？蚣?10還包括在圖5A中示出的開口502、503和504。
在一些實(shí)施例中，可利用一個(gè)或多個(gè)螺釘將打印頭模塊夾持到框架上。可以通過設(shè)置合適的夾緊件從打印頭模塊上消除由于旋緊螺釘而相伴產(chǎn)生的扭矩。這種夾緊件的一個(gè)例子為圖5B中所示的托架。利用夾緊托架570將打印頭模塊550夾持在框架560上。打印頭模塊550包括與框架560中的開口邊緣上的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)561接觸的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)551。利用螺釘575將夾緊托架570固定在框架560上，該螺釘575通過托架570中的孔572插入框架560中的螺紋孔565。在夾持期間施加給螺釘575的扭矩借助托架570從打印頭模塊550上消除，且基本上不會(huì)影響打印頭模塊的對(duì)準(zhǔn)。
在一些實(shí)施例中，打印頭模塊的不同部分可以不同的力夾持。例如，如果熱應(yīng)力較大，則對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)附近的位置的夾持力可以大于其它位置的夾持力。這種結(jié)構(gòu)可以使得任何例如由于熱膨脹引起的滑移以可預(yù)測(cè)的/可控制的方式、且以不會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)分離的方式發(fā)生。
可選擇地，或者附加地，為了將各打印頭模塊固定在框架上，可利用例如一個(gè)或多個(gè)彈性構(gòu)件將各打印頭模塊加載緊靠在框架上。彈性構(gòu)件是指將打印頭模塊彈性地壓靠在框架上的元件。彈性構(gòu)件的例子包括盤簧和柔性件。參見圖6A，其示出了一個(gè)柔性件的例子?？蚣?10包括四個(gè)開口601、602、603和604，各開口都具有兩個(gè)柔性件(例如，開口601中的柔性件640和642)。在該例子中，柔性件是沿y方向彈性壓載打印頭模塊(例如打印頭模塊620)的懸臂梁。柔性件640和642將打印頭模塊620上的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)621和622分別壓靠在框架基準(zhǔn)611和612上。打印頭模塊620還包括與框架對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)613接觸從而使打印頭模塊沿x方向配準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)623。夾緊件630將打印頭模塊620固定在框架610上。
參見圖6B，在另一個(gè)實(shí)施例中，框架710包括開口701、702、703和704，所述開口具有用以沿x方向和y方向壓載打印頭模塊的彈性構(gòu)件。例如，開口701包括將打印頭模塊壓靠在對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)713上的柔性件730，其使得打印頭模塊沿x方向配準(zhǔn)。此外，框架710包括將打印頭模塊壓靠在對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)711和712上、用于y方向配準(zhǔn)的柔性件720和722。
在圖6A和圖6B所示的前述實(shí)施例中，彈性構(gòu)件結(jié)合在框架中。不過，彈性構(gòu)件也可是連接在框架上的分立元件。例如，參見圖7，在一些實(shí)施例中，可利用分立盤簧770和772將打印頭模塊750彈性壓靠在框架760的開口761的邊緣上。盤簧770和772分別借助于螺栓771和773連接在框架760上，且沿y方向彈性地壓載打印頭模塊750。各盤簧具有通過孔777和778連接到框架760上的臂(即臂775和776)。各盤簧施加給打印頭模塊750的力可以通過改變與其臂連接的孔來(lái)調(diào)整。柔性件780沿x方向?qū)⒋蛴☆^模塊750彈性地壓靠在框架760上。
利用彈性構(gòu)件將打印頭模塊安裝在框架中是有利的，因?yàn)閺椥詷?gòu)件可適應(yīng)例如由于熱膨脹引起的打印頭模塊相對(duì)于框架開口的體積變化，且基本上不會(huì)改變施加給打印頭模塊的力。相反，在打印頭模塊緊緊地夾持在框架上的情況下，夾持力可能會(huì)由于熱膨脹引起的打印頭模塊的尺寸增加增加，從而會(huì)導(dǎo)致在打印頭模塊上產(chǎn)生不希望的應(yīng)力。
在包括對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的前述實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)是平面。但是總的來(lái)說，對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)也可以采取其它形式。總體上，對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可采取能提供打印頭模塊與框架在至少一個(gè)自由度上精確配準(zhǔn)的任何形式。對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)還應(yīng)當(dāng)足夠大和堅(jiān)固，以便于不會(huì)由于機(jī)械安裝產(chǎn)生變形。
在一些實(shí)施例中，一些對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可以制成凹部(例如鉆孔的形式)，且可與相應(yīng)的突起配合。例如，參見圖8A和圖8B，打印頭模塊800可包括柱狀部830和832形式的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，所述柱狀部830和832插入框架840中的相應(yīng)孔841和842中。這些對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)使打印頭模塊800關(guān)于x軸和y軸配準(zhǔn)。柱狀部830和832可在打印頭模塊800的組裝期間進(jìn)行調(diào)整，以使得它們相對(duì)于噴嘴板810中的噴嘴820正確地定向。
而且，雖然前述實(shí)施例包括用以使打印頭模塊沿x和y方向配準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，但是也可利用使打印頭模塊沿z方向配準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。仍參見圖8B，例如，框架840包括分別與打印頭模塊800上的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)852和854接觸的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)853和855。這些對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)使得打印頭模塊沿z方向與框架偏移，從而將噴嘴820置于離基材(未示出)理想的間隔。
圖9中示出了框架的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，框架1100具有四個(gè)用于安裝打印頭模塊的開口1101-1104?？蚣?100是層狀結(jié)構(gòu)并包括配準(zhǔn)板1110和1130以及間隔件1120。配準(zhǔn)板1110包括用以將安插到開口1101中的打印頭模塊沿x和y方向配準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1111、1112和1113。特別地，對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1113提供了打印頭在x方向上的配準(zhǔn)，同時(shí)基準(zhǔn)1111和1112提供了打印頭在y方向的配準(zhǔn)。配準(zhǔn)板1110包括用于將打印頭沿x和y方向?qū)R到開口1102-1104中的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。
配準(zhǔn)板1130包括用于將插入開口1101中的打印頭沿z方向配準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1114。配準(zhǔn)板1130包括位于開口1101內(nèi)、與對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1114相對(duì)一側(cè)上的另一個(gè)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)(由于是透視圖，所以圖9中未示出)。而且，配準(zhǔn)板1130包括用于將打印頭沿z方向配準(zhǔn)到開口1102-1104中的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。
而且，框架1100包括用以與其它框架配準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。在配準(zhǔn)板1130的邊緣上的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1131和1132使框架與另一框架沿y方向配準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1135和1136使框架與另一框架沿x方向配準(zhǔn)。配準(zhǔn)板1130還包括孔1141-1143，用以將框架通過螺栓連接至打印桿上，或者連接至打印系統(tǒng)的安裝所述框架的其它結(jié)構(gòu)上。
框架1100可以相對(duì)較薄(即在z方向上)。例如，框架1100可具有約2厘米或更小的厚度(例如，約1.5厘米或更小，約1厘米或更小)。
在這些實(shí)施例中，配準(zhǔn)板1110和1130可由例如包括一種或多種金屬的材料(例如合金，比如鐵鎳金屬)的剛性材料制成。該材料的熱力學(xué)性能(例如熱膨脹系數(shù)(CET))可與形成打印頭的材料相類似。例如，形成配準(zhǔn)板的材料在打印頭通常的運(yùn)行溫度區(qū)間(即從約20℃至約150℃)的熱膨脹系數(shù)可以在約20％或更小(例如約10％或更小，約5％或更小)的范圍內(nèi)。
配準(zhǔn)板1110和1130可由金屬板加工方法形成，例如壓制和/或電火花加工。配準(zhǔn)板1110和1130上的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)例如可通過刨削和/或電火花加工形成。
間隔件1120可由熱力學(xué)性能與用于形成配準(zhǔn)板1110和1130的材料類似的材料形成。在一些實(shí)施例中，間隔件1120可由具有高熱導(dǎo)率的材料形成，且間隔件1120可用作熱節(jié)點(diǎn)(thermal node)?？蛇x擇地，或者附加地，形成間隔件1120的材料可具有比較低的熱膨脹。而且，間隔件1120可由具有高等級(jí)的化學(xué)惰性的材料形成，以減少間隔件與框架中的其他材料和/或周圍環(huán)境發(fā)生任何不希望的化學(xué)反應(yīng)。在一些實(shí)施例中，間隔件1120可由具有高導(dǎo)電性的材料形成。高導(dǎo)電性可減小靜電荷在框架上的累積。
作為一個(gè)例子，間隔件1120可由液晶聚合物(LCP)(例如可從美國(guó)羅得島州的沃里克市的Cool Polymers Inc.購(gòu)買獲得的CoolPolyE2)制成。
在一些實(shí)施例中，間隔件1120通過噴射成型?？蛇x擇地，間隔件可由板材坯料加工形成。
間隔件1120可包括連接到框架1100其它層中(例如配準(zhǔn)板中)的相應(yīng)特征(feature)上的配準(zhǔn)部件，使各層中的孔對(duì)準(zhǔn)以形成開口1101-1104.
配準(zhǔn)板1110和1130固定(例如粘結(jié)或用螺釘栓接)在間隔件1120的兩側(cè)。在一些實(shí)施例中，使用環(huán)氧樹脂(例如B級(jí)環(huán)氧樹脂)將配準(zhǔn)板1110和1130粘結(jié)到間隔件1120上。
在一些實(shí)施例中，框架1110的層狀結(jié)構(gòu)中還可包括附加的層。作為一個(gè)例子，框架1100可包括一加熱層。該加熱層可粘結(jié)到配準(zhǔn)板1110或配準(zhǔn)板1130的表面上。加熱層例如可由Kapton柔性電路形成。
雖然前述實(shí)施例涉及由于使用了對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的配準(zhǔn)而不需要沿各種自由度調(diào)整的打印頭模塊，但是在其它一些實(shí)施例中，打印頭模塊可包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)調(diào)節(jié)打印頭模塊的位置進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)自由度調(diào)節(jié)的致動(dòng)器。例如，參見圖10，框架910包括與框架開口901中的打印頭模塊920的表面960連接的致動(dòng)器940。打印頭模塊920包括具有孔930的陣列的孔板925。在運(yùn)行過程中，致動(dòng)器940按照需要調(diào)節(jié)打印頭模塊920在x方向上的位置。打印頭模塊920還包括與相應(yīng)的框架對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)911和912接觸的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)921和922。
致動(dòng)器940可以是電子-機(jī)械致動(dòng)器，例如壓電或靜電致動(dòng)器。壓電致動(dòng)器的例子包括疊層壓電致動(dòng)器，該致動(dòng)器包括多層疊在一起的壓電材料，以與單層壓電材料相比增加致動(dòng)器的動(dòng)態(tài)范圍。疊層壓電致動(dòng)器可購(gòu)買獲得(例如從美國(guó)馬薩諸塞州奧本市的PI(Physik Instrumente)L.P.公司購(gòu)買)。
致動(dòng)器的最小移動(dòng)范圍應(yīng)當(dāng)與圖像像素間距相當(dāng)。例如，疊層壓電致動(dòng)器可具有約5至300微米的動(dòng)態(tài)范圍。
致動(dòng)器940響應(yīng)來(lái)自于電子控制器950的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在一些實(shí)施例中，控制器950響應(yīng)于來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)970(例如包括CCD攝像機(jī)的光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng))的信號(hào)促使致動(dòng)器940調(diào)節(jié)打印頭模塊920在x方向上的位置。監(jiān)控系統(tǒng)970監(jiān)測(cè)利用打印頭模塊940打印出的圖像(即測(cè)試圖像)，以檢測(cè)由于打印頭模塊940在x方向上的未對(duì)準(zhǔn)而出現(xiàn)的噴墨位置誤差。當(dāng)檢測(cè)到噴墨位置誤差時(shí)，電子控制器950確定導(dǎo)致產(chǎn)生這種誤差的打印頭模塊未對(duì)準(zhǔn)的大小和方向。根據(jù)確定結(jié)果，控制器向致動(dòng)器940發(fā)送信號(hào)。致動(dòng)器改變打印頭模塊的位置，以便減小或消除由于打印頭模塊的未對(duì)準(zhǔn)而產(chǎn)生的誤差。
在一些實(shí)施例中，致動(dòng)器940可在打印期間沿x方向前后高頻振動(dòng)打印頭模塊920。這樣可以通過將可掩飾誤差的受控噪音引入圖像而減少由于x軸對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)生的噴墨位置誤差對(duì)圖像質(zhì)量的影響。優(yōu)選地，打印頭模塊應(yīng)當(dāng)被振動(dòng)幾分之一像素(例如約1/2像素或約1/4像素)。振動(dòng)頻率可以是變化的或固定的。優(yōu)選地，振動(dòng)頻率應(yīng)當(dāng)?shù)陀趪娚漕l率(例如約為噴射頻率的0.1倍、0.05倍、0.01倍)。但是，在振動(dòng)頻率與噴射頻率相當(dāng)或高于噴射頻率的實(shí)施例中，振動(dòng)頻率不應(yīng)當(dāng)處于噴射頻率或其諧頻的位置處。
在多個(gè)打印頭模塊交錯(cuò)排列的實(shí)施例中，各打印頭模塊均可以由致動(dòng)器進(jìn)行調(diào)節(jié)。除了(或者可選地)將各打印頭模塊的x方向的對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)為減小的對(duì)準(zhǔn)誤差以外，所述致動(dòng)器還可調(diào)節(jié)打印頭模塊的交錯(cuò)模式。所述致動(dòng)器可使交錯(cuò)間距和/或模式迅速且可靠地變化。因此，在打印期間(例如在圖像之間)無(wú)需停止印刷機(jī)即可調(diào)整交錯(cuò)模式。
盡管在前述實(shí)施例中，打印頭模塊的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)使得打印頭模塊直接與框架對(duì)準(zhǔn)，但是在其它實(shí)施例中，可利用對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)來(lái)將打印頭模塊直接與其它打印頭模塊對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于許多場(chǎng)合，特別是那些基材相對(duì)于噴射組件單次通過即完成打印的場(chǎng)合，多個(gè)打印頭模塊沿加工方向(即y方向)設(shè)置，以獲得理想打印質(zhì)量的必需空間密度。為了減少加工變化對(duì)圖像質(zhì)量的不利影響，打印頭模塊應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地在加工方向上被置非?？拷卦O(shè)置在一起。
參見圖11A，在一些實(shí)施例中，通過將多個(gè)打印頭模塊疊置在一起形成二維噴射陣列1000來(lái)獲得緊密的打印頭模塊間距。盡管噴射陣列1000包括六個(gè)打印頭模塊(即打印頭模塊1010、1020、1030、1040、1050和1060)，但是總體上噴射陣列中的打印頭模塊數(shù)量可以隨意地變化。相鄰的打印頭模塊通過對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)在y方向上配準(zhǔn)。例如，打印頭模塊1010具有對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1013和1014，所述對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1013和1014通過對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1021和1022使打印頭模塊1010和打印頭模塊1020配準(zhǔn)。此外，打印頭模塊1010包括對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1011和1012，所述對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1011和1012使得打印頭模塊沿y方向與框架(未示出)配準(zhǔn)。一旦打印頭模塊通過相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)疊置后，夾緊件1090便將該組件一起夾持住(例如使用c型夾緊件)。噴射陣列1000中的打印頭模塊可以共用公共的供墨源和溫度控制系統(tǒng)。
相鄰打印頭模塊中的相應(yīng)噴嘴可沿x軸偏離，以增加噴射陣列的打印分辨率。例如，參見圖11D，噴射陣列1200包括三個(gè)疊置在一起的打印頭模塊1210、1220和1230。打印頭模塊1210和1220中的相應(yīng)噴嘴偏離約等于d/n的距離，其中d是噴嘴陣列中相鄰噴嘴之間(例如噴嘴1211A和1211B之間，1221A和1221B之間，1231A和1231B之間)的間距，n是疊置在噴射陣列中的打印頭模塊的數(shù)量。類似地，打印頭模塊1220和1230中的相應(yīng)噴嘴也在x方向上偏離d/n。因此，噴射組件的x方向上的打印分辨率增加n倍。作為一個(gè)例子，具有約50微米分辨率的噴射陣列可由六個(gè)各自具有約300微米的單獨(dú)分辨率的打印頭模塊組裝形成。
在一些實(shí)施例中，打印頭模塊上的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)可包括可使打印頭模塊在x方向?qū)R以提供所需噴射間距的特征。例如，參見圖11B，突出的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1050和1060可各自包括多個(gè)精確面，所述精確面使打印頭模塊在x和y方向都相對(duì)于彼此配準(zhǔn)。在本實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1050包括精確面1051、1052和1053。類似地，對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1060包括精確面1061、1062和1063。表面1051和1061使打印頭模塊沿x方向配準(zhǔn)，同時(shí)表面1052、1053、1062和1063使打印頭模塊沿y方向配準(zhǔn)。
在圖11C中示出了另一個(gè)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的例子，所述對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)使打印頭模塊相對(duì)于兩個(gè)自由度配準(zhǔn)。在該例子中，突出的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1070安插在凹入的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1080中。突出的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1070包括精確面1071和1072。表面1071接觸對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1080的表面1081，使得打印頭模塊沿x方向配準(zhǔn)。類似地，表面1072接觸對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)1080的表面1082，使得打印頭模塊沿y方向配準(zhǔn)。
將打印頭模塊疊置成一個(gè)緊湊的二維噴射陣列可以減少任何給定部分中必須維持其精度的尺寸。由于陣列是模塊化的且可共用公共的墨口和溫度控制，所以相對(duì)于那些單獨(dú)的噴射組件各自具有自己的供墨源、溫度控制器和/或單獨(dú)安裝的系統(tǒng)，本系統(tǒng)的尺寸、成本和復(fù)雜性可以減少。而且，如果單獨(dú)的打印頭模塊出現(xiàn)故障了，可以單獨(dú)地更換它們，而不必更換一個(gè)陣列。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改。因此，其它實(shí)施例落入在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將打印頭模塊安裝在用于使液滴沉積于基材上的組件，所述組件包括框架，其具有開口，所述開口延伸通過所述框架并構(gòu)造成露出安裝于所述組件中的打印頭模塊的表面；以及彈性構(gòu)件，其適用于在所述打印頭模塊安裝于所述組件中時(shí)，對(duì)所述打印頭模塊彈性地加載并使其抵靠所述開口的邊緣。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述打印頭模塊的所述表面包括噴嘴陣列，通過所述噴嘴噴射液滴；并且所述彈性構(gòu)件適用于通過沿與液滴噴射方向垂直的方向?qū)λ龃蛴☆^模塊施加機(jī)械力，從而對(duì)所述打印頭模塊彈性地加載并使其抵靠所述框架。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述彈性構(gòu)件包括柔性件。
4.如權(quán)利要求3所述的組件，其中所述框架包括形成有所述開口和柔性件的板。
5.如權(quán)利要求3所述的組件，其中所述板為金屬板。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其中所述板由不銹鋼形成。
7.如權(quán)利要求5所述的組件，其中所述板由鎳鐵合金形成。
8.如權(quán)利要求5所述的組件，其中所述板由氧化鋁形成。
9.如權(quán)利要求3所述的組件，其中所述柔性件通過緊固件連接至所述板。
10.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述彈性構(gòu)件包括盤簧。
11.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述框架包括板并且盤簧連接至所述板。
12.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述框架中的所述開口的邊緣包括對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，所述對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)用于將安裝于所述組件中的液滴噴射裝置相對(duì)于所述組件沿一軸線準(zhǔn)確地定位。
13.如權(quán)利要求12所述的組件，其中所述彈性構(gòu)件位于所述開口的、與所述對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)相對(duì)的一側(cè)上。
14.如權(quán)利要求13所述的組件，其中所述對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)包括精確面，當(dāng)所述液滴噴射裝置安裝于所述組件上時(shí)，所述精確面與所述打印頭模塊接觸。
15.如權(quán)利要求14所述的組件，其中所述精確面偏離所述開口的邊緣的其它部分。
16.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述框架還包括一個(gè)或多個(gè)延伸通過所述框架的附加開口，各所述附加開口均構(gòu)造成用于容置相應(yīng)的打印頭模塊。
17.如權(quán)利要求16所述的組件，其中所述組件還包括一個(gè)或多個(gè)附加的彈性構(gòu)件，各所述附加的彈性構(gòu)件與所述的一個(gè)或多個(gè)附加開口相對(duì)應(yīng)，并且當(dāng)相應(yīng)的打印頭模塊安裝于所述組件中時(shí)，各所述附加的彈性構(gòu)件均適于對(duì)所述相應(yīng)的打印頭模塊進(jìn)行彈性地加載并使其抵靠相應(yīng)開口的邊緣。
18.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述組件還包括打印頭模塊。
19.一種液滴沉積系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求18所述的組件；以及基材支架，所述基材支架構(gòu)造成使所述基材相對(duì)于所述組件定位，從而所述打印頭模塊能將液滴沉積于所述基材上。
全文摘要
總體上，在第一方案中，本發(fā)明的特征在于用于將打印頭模塊安裝在用于使液滴沉積于基材上的設(shè)備中的組件。所述組件包括框架，其具有開口，所述開口延伸穿過所述框架并且構(gòu)造成露出安裝于組件中的打印頭模塊的表面；以及彈性構(gòu)件，其適于在將打印頭模塊安裝于組件中時(shí)，對(duì)打印頭模塊彈性地加載使其抵靠所述開口的邊緣。
文檔編號(hào)B41J2/21GK1984780SQ200580019821
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者安德烈亞斯·比布爾, 約翰·A·希金森, 艾倫·梅納德, 桑德拉·格雷夫森 申請(qǐng)人:富士膠片戴麥提克斯公司