專利名稱：打印頭安裝組件及將打印頭安裝到支座框架上的方法
打印頭安裝組件及將打印頭安裝到支座框架上的方法 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種將打印頭安裝并定位到打印頭支座框架(camage frameWork)上的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種安裝組件，用于將 噴墨打印頭精確地安裝到不太精確的打印頭支座框架上。
背景技術(shù)：
在工業(yè)打印應(yīng)用中，打印輸出量是打印裝置的重要特性。在使 用往復(fù)式打印頭配置的數(shù)字打印機(jī)中，比如在寬幅噴墨打印機(jī)中， 決定打印輸出量的其中 一 個(gè)參數(shù)為打印頭梭子(shuttle)尺寸。打印頭 梭子越寬，則打印介質(zhì)上可借助打印頭梭子穿越打印介質(zhì)的單次打 印行程或單次通過而被打印的區(qū)域越寬。當(dāng)在數(shù)字打印機(jī)配置中使 用較大的打印頭梭子時(shí)，引起了多個(gè)問題。當(dāng)打印頭梭子變的更大 時(shí)，它們變的更重，其對梭子的快速及精確的移動(dòng)產(chǎn)生困擾。當(dāng)打 印頭梭子變的更大時(shí)，梭子在打印機(jī)構(gòu)架的左右鄰接處產(chǎn)生分叉， 并且梭子結(jié)構(gòu)變的更易于彎曲及扭曲。當(dāng)打印頭梭子變的更大時(shí)， 單次打印行程的打印寬度增加，并且投射距離(throw-distance),定義 為打印頭的打印元件(比如噴墨噴嘴)與打印介質(zhì)的打印表面之間的距 離，在整個(gè)打印行程中變得更難以控制在可接受的誤差內(nèi)。當(dāng)打印 頭梭子變的更大時(shí)，它們承載更多的打印頭，并且打印頭在梭子的 整個(gè)寬度上的定位變得更加困難。
當(dāng)將現(xiàn)有的打印頭梭子概念擴(kuò)展到用于工業(yè)類型的打印設(shè)備 時(shí)，這些問題僅為所引起問題的一部分。
考慮到上述問題，擁有一種將打印頭安裝到梭子上的方法將是 有利的，該方法緩和了梭子的制造誤差，而沒有放棄打印頭相互之
間的相對安裝精度及打印頭相對于打印表面的安裝精度。 發(fā)明概要
上述目標(biāo)通過具有描述于權(quán)利要求1中的特定特征的打印頭安
裝組件及描述于權(quán)利要求10中的打印頭安裝方法而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用根
據(jù)本發(fā)明的打印頭安裝組件時(shí)，打印頭支座框架的制造誤差可被縮 減到 一 個(gè)范圍內(nèi)，該范圍適于使用已知的打印頭定位裝置而精確地 將打印頭定位。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的特定特征描述于從屬權(quán)利要求中。 依據(jù)下列描述及附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)及實(shí)施例將變得明顯。
附圖簡述視圖。
圖2展示了與本發(fā)明結(jié)合的打印頭梭子的透視圖。 圖3A展示了打印頭梭子框架的透視圖。 圖3B展示了打印頭梭子框架的截面圖。 圖4展示了打印頭在打印頭梭子上的位置的備選實(shí)施例。 圖5A展示了與打印頭梭子框架一起使用的打印頭定位系統(tǒng)的截 面圖。
圖5B展示了打印頭定位系統(tǒng)透視圖。
圖6A展示了用于打印頭梭子框架的冷卻通道的位置。
圖6B展示了位于打印頭梭子框架的截面圖上的冷卻通道位置。
圖6C展示了基板冷卻通道位置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖6D展示了橋冷卻通道的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明詳迷
當(dāng)理解并不意味著本發(fā)明局限于那些實(shí)施例。
體現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)字打印機(jī)的 一個(gè)示例性實(shí)施例


圖1展示了體現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)字打印機(jī)。數(shù)字打印機(jī)1包括用于 在數(shù)字打印過程中支撐打印介質(zhì)3的打印臺2。打印臺基本上平坦， 并且能夠支撐具有低至幾十微米的厚度的柔性片狀介質(zhì)(比如紙、透
明箔片、粘性PVC片等)，以及能夠支撐具有高達(dá)幾厘米的厚度的堅(jiān) 硬基質(zhì)(比如硬紙板、PVC、紙孝反等)。包括一個(gè)或多個(gè)打印頭的打印 頭梭子4設(shè)計(jì)成用于在快掃描方向FS上穿越打印臺而前后往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，并且用于在垂直于快掃描方向的慢掃描方向SS上穿越打印臺而 再定位。打印是在打印頭梭子在快掃描方向上的往復(fù)運(yùn)行過程中而 進(jìn)行的?？蛇x的打印頭梭子再定位是在打印頭梭子的往復(fù)運(yùn)行之間 進(jìn)行的，以便將打印頭梭子定位至與打印介質(zhì)的非打印區(qū)域或僅僅 局部打印的區(qū)域相符。在打印頭梭子設(shè)置成在單一快掃描運(yùn)行中對 全寬度打印介質(zhì)進(jìn)行打印的情況下，沒有必要對打印頭梭子進(jìn)行再 定位。在打印的過程中，打印臺以及支撐于其上的打印介質(zhì)保持于 固定的位置。在打印頭梭子的往復(fù)運(yùn)行過程中，支撐構(gòu)架5對其進(jìn) 行導(dǎo)向并支撐。打印介質(zhì)傳送系統(tǒng)可以沿著紙張供給方向FF而將單 獨(dú)的打印紙供給數(shù)字打印機(jī)，該紙張供給方向FF基本上垂直于打印 頭梭子的快掃描方向，如圖1所示。打印介質(zhì)傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)成穿過 數(shù)字打印機(jī)的"隧道"或"導(dǎo)向通道"("guide through"),即它可以 從打印機(jī)的一邊(圖1中的輸入端)供給介質(zhì)，將紙張定位于打印臺上， 以便打印，并且將紙張從打印^L的相對側(cè)(圖1中的輸出端)移去。
除了可使用基于紙張的介質(zhì)傳送系統(tǒng)外，比如圖1所示的、從 自動(dòng)平面絲網(wǎng)印刷才幾(automated flat bed screen printing presses)可知道 的夾持棒(gnpper bar)傳送系統(tǒng)6,數(shù)字打印機(jī)也可以與基于巻筒紙 (web)的介質(zhì)系統(tǒng)一起使用。打印介質(zhì)傳送可以在數(shù)字打印機(jī)的輸入 端處的收巻狀態(tài)(roll-off)到數(shù)字打印機(jī)的輸出端處的鋪開狀態(tài)(roll-on) 之間，將巻筒紙介質(zhì)(web media)供給到數(shù)字打印機(jī)。在數(shù)字打印機(jī)
的內(nèi)部，巻筒紙沿著打印臺而傳送，該打印臺用于在打印過程中支 撐打印介質(zhì)。在特定情況下，即基于巻筒紙的介質(zhì)在與慢掃描方向 相同的打印介質(zhì)供給方向上被傳送，打印頭梭子沿著慢掃描的方向 再定位，可被巻筒紙?jiān)诠┙o方向上的再定位替換。然后，打印頭梭 子僅在快掃描方向上穿越巻筒紙而前后往復(fù)運(yùn)行。
本發(fā)明也可以用于單次通過的打印系統(tǒng)中，在此，打印頭被固 定并且打印介質(zhì)沿著打印頭而移動(dòng)。在該備選打印機(jī)配置中，展示 于圖1中的梭子被固定地安裝于支撐構(gòu)架上的打印頭支座所替換。
紙張介質(zhì)或巻筒紙介質(zhì)在被固定的打印頭支座構(gòu)架下沿著方向FS而
供給，并且在單次通過中被打印。 梭子結(jié)構(gòu)
如圖1所示，數(shù)字打印機(jī)的示例性實(shí)施例中的打印頭梭子被支 撐構(gòu)架導(dǎo)向并支撐。支撐構(gòu)架基本上為雙梁構(gòu)造，其在每個(gè)端部并
且在快掃描移動(dòng)的整個(gè)長度上支撐打印頭梭子。圖2展示了可用于 圖1所示的數(shù)字打印機(jī)內(nèi)的打印頭梭子。打印頭梭子4具有位于左 支撐端部42與右支撐端部43之間的中央橋41。打印頭支座44懸桂 于橋41的下方。打印頭支座劃分為前部45與后部46。支座上設(shè)置 有打印頭位置49，用于安裝總共64個(gè)表現(xiàn)為4x16矩陣形式的打印 頭，即在快掃描方向或y方向上互相前后設(shè)置的4個(gè)打印頭，以及 沿著慢掃描方向或x方向互相靠近設(shè)置的16個(gè)打印頭。64個(gè)打印頭 位置在支座的前部與后部上平均地劃分。在快掃描方向上的打印頭 位置，即4個(gè)成直線排列的位置，可用于在打印頭梭子單個(gè)的快掃 描移動(dòng)中同時(shí)打印四種顏色，比如通過同時(shí)打印青色、紅色、黃色 及黑色而在單次通過中打印全部處理顏色。沿著慢掃描方向而互相' 靠近的16個(gè)打印頭位置，允許打印頭梭子跨越打印介質(zhì)的整個(gè)寬度。 展示于圖2中的梭子的打印頭支座沿著x方向的寬度大約為2 米，并被選擇，以便沿著x方向而覆蓋打印臺的寬度。因此，打印
紙可在整個(gè)寬度上^^皮打印。打印頭支座沿著y方向的深度大約為0.5 米。打印頭梭子支座(未包括橋)的高度大約也為0.5米。
梭子構(gòu)造
整個(gè)打印頭梭子可設(shè)計(jì)成片狀金屬零件的框架或骨架。片狀金 屬零件可利用成對的筆狀件(pen)與凹槽零件而定位于框架內(nèi)，并與
該框架焊接在 一起。片狀金屬零件具有通常比機(jī)械加工的零件輕的
優(yōu)點(diǎn)。此外，片狀金屬技術(shù)容易形成具有插入件的框架結(jié)構(gòu)，并且
它允許插入件設(shè)計(jì)成增加框架^t氐抗彎曲、扭曲、震動(dòng)等的綜合強(qiáng)度。
圖3A展示了增加結(jié)構(gòu)的綜合強(qiáng)度的梭子框架的一些細(xì)節(jié)。在圖 中，已將一些外部零件移去，以便看到內(nèi)部結(jié)構(gòu)。隨后的圖3B為圖 3A穿過所示平面A的截面圖。
圖3A展示了打印頭梭子的支撐端部，該支撐端部設(shè)置有兩個(gè)用 于安裝線性滑塊的安裝基體47。安裝基體中的其中一個(gè)用虛線繪制， 因?yàn)樗趫D3A中的視圖中看不到。安裝基體安裝在框架的研磨表面 上。在這些位置上，框架通過使用片狀金屬零件的正交構(gòu)造51而得 以加強(qiáng)。這些片狀金屬零件產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)牢固地將線性滑 塊固定到打印頭梭子的整個(gè)框架上。
在打印頭梭子的支撐端部與打印頭支座側(cè)壁之間，使用額外的 對角片狀零件52來加強(qiáng)框架邊角的強(qiáng)度。邊角的強(qiáng)度在以下方面起 著重要的作用將打印頭框架圍繞x軸線的扭矩傳遞到梭子與打印 頭構(gòu)架的鄰接處，而在鄰接處沒有引入水平剪切分量。因此，邊角 的強(qiáng)度是重要的先決條件。
垂直于x軸線而定向并且沿著x軸在MJ'J距離處定位的垂直隔 板53提供了抵抗打印頭支座彎曲的額外抵抗性。這些隔板在yz平面 內(nèi)，從支座前部45延伸到支座后部46，并且在xz平面內(nèi)附接于打 印頭支座的基本上為垂直定向的多個(gè)片狀零件上。它們形成額外的 基本上正交的結(jié)構(gòu)，以便增加打印頭梭子的綜合強(qiáng)度。
在打印頭支座高度的中間處，基本上水平地定向的帶狀物54在
打印頭梭子的整個(gè)寬度上而附接于基本上垂直地定向的支座壁55
上。帶狀物為支座的相對較高的垂直壁提供了額外的強(qiáng)度，并且通 過將自由壁表面劃分為兩個(gè)而增加了這些壁的本征頻率。
在打印頭支座底部的打印頭位置行之間，矩形梁56在x方向內(nèi) 沿著打印頭支座整個(gè)寬度而安裝，以便為支座的底部區(qū)域提供額外 的彎曲與扭曲抵抗性。如圖3B所示，矩形梁通過板50而互相連接 起來。這是安裝打印頭的區(qū)域，因此該區(qū)域的強(qiáng)度是非常重要的。 考慮到打印頭位置誤差及方向誤差，保持片狀金屬框架的該區(qū)域內(nèi) 的直線度是重要的。這是通過使用這些矩形梁來增加片狀金屬框架 的該區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)的。
打印頭梭子框架的示例性實(shí)施例產(chǎn)生了重量大約為200千克的 片狀金屬框架，該打印頭梭子框架的示例性實(shí)施例的一些方面已詳 細(xì)討論過，并且此前給出了其尺寸。包括64個(gè)打印頭，以及需要與 打印頭 一起往復(fù)移動(dòng)的所有必要源的完全裝載的打印頭梭子的重量 至少為300千克。很明顯打印頭梭子的這種尺寸與重量產(chǎn)生與彎 曲、扭曲、震動(dòng)等有關(guān)的特殊問題。上面討論的設(shè)計(jì)特征提供了這 些問題的答案。
在展示于圖2中的實(shí)施例中，16個(gè)打印頭可以互相靠近地定位， 以便跨越打印介質(zhì)的整個(gè)寬度。能夠使用16個(gè)打印頭的單次快掃描 移動(dòng)而被打印的16個(gè)條帶(swath),可以跨越打印介質(zhì)的整個(gè)寬度， 但在單次快掃描移動(dòng)中沒有提供全寬度打印的圖像，因?yàn)榇蛴l帶 沒有沿著x方向連接起來。為了在打印頭梭子的單次通過中，或者 備選地，在打印介質(zhì)經(jīng)過固定的打印頭配置的單次通過中，能夠打 印全寬度圖像，并且因此能夠減小打印時(shí)間并增加輸出量與生產(chǎn)率， 打印頭梭子的備選實(shí)施例上可設(shè)置有交錯(cuò)的打印頭位置。交錯(cuò)可被 實(shí)現(xiàn)，從而使得由交錯(cuò)的打印頭打印的條帶互相連接起來。圖4展 示了一個(gè)例子，其中，6個(gè)打印頭49沒有沿著x方向而定位于一條
直線上，而是沿著X方向交錯(cuò)成兩行。這種交錯(cuò)允許打印頭的打印
條帶47連接成單一全寬度打印圖像。在圖2中的打印頭梭子實(shí)施例 中，沿著x方向的16個(gè)打印頭位置選擇成在打印介質(zhì)上提供打印的 條帶，打印條帶之間互相分開一定距離，該距離基本上與打印條帶 的寬度相等。這種設(shè)置具有優(yōu)點(diǎn)直接交錯(cuò)技術(shù)可用于填充非打印 條帶，這種填充通過沿著慢掃描方向、在一定距離上并在打印頭梭 子的兩個(gè)快掃描移動(dòng)之間移動(dòng)打印頭梭子而實(shí)現(xiàn)，該距離基本上與 打印條帶的寬度相等。
在到目前為止描述的實(shí)施例中，整體打印頭梭子由片狀金屬零 件框架制造而成，從而提供輕巧并堅(jiān)固的構(gòu)造。其它打印頭梭子構(gòu) 造或使用其它材料也可以提供類似的特性。 一個(gè)備選的例子可以為 由機(jī)械加工的鋁零件與片狀金屬零件結(jié)合的框架。機(jī)械加工的鋁零 件可以實(shí)現(xiàn)片狀金屬難以實(shí)現(xiàn)的特征?？蚣芤部梢园ê铣刹牧?， 該合成材料重量輕，并且可能增加強(qiáng)度。貫穿于這些實(shí)施例中的思 路是打印頭梭子構(gòu)造的基本零件為框架。
打印頭定位
如上所述，具有打印頭梭子尺寸的片狀金屬框架的平面度精度 典型地僅僅為幾毫米。然而，打印頭在打印頭梭子內(nèi)的三維定位需 要在幾微米及幾毫弧度內(nèi)，以便獲得可接受的滴粒降落位置精度以 及與其相關(guān)的打印質(zhì)量。滴粒降落在噴墨打印中是關(guān)鍵的，因?yàn)閿?shù) 字圖像是作為單個(gè)像素而打印在預(yù)定的光柵上的。任何偏離光柵的 像素偏離屬于打印錯(cuò)誤并且可^皮人眼看到。
數(shù)字打印機(jī)通常使用多個(gè)打印頭，所有打印頭安裝在單個(gè)梭子 上或支座上。它們可以利用打印頭定位裝置而安裝到梭子或支座的 公共基板上?；蹇梢詾楸热?，上面描述的打印頭梭子的片狀金屬 零件，并且基板在每個(gè)打印頭位置處具有切口(cutout)。打印頭定位 裝置的例子已描述于R.Ison等的美國專利第6,796,630號中，及歐洲 專利申請第04106837.0號中，這些專利通過引用而結(jié)合于此。打印 頭定位裝置可以包括一些特征，這些特征用于調(diào)節(jié)打印頭相對于一 些基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的位置，這些基準(zhǔn)數(shù)據(jù)位于基板本身上，或者位于打印 機(jī)構(gòu)架的一部分上。這些位置調(diào)節(jié)特征'設(shè)計(jì)的非常精確，但受制于 它們的調(diào)節(jié)范圍。該范圍通常不足以補(bǔ)償制造誤差，比如基板的平 面度，該制造誤差對于大型構(gòu)造來說，可能位于毫米范圍內(nèi)。
安裝板比如打印頭梭子框架的片狀金屬基板的平面度，與打印 頭在三維空間內(nèi)的位置精度之間的規(guī)格不兼容問題，通過提供圖5A 和5B所示的安裝組件而得以解決。圖5A為上述打印頭支座一部分 的截面圖。該圖僅僅展示了一個(gè)打印頭位置。如圖5A中的坐標(biāo)系所 示，圖5A中的底部面向打印介質(zhì)。圖5B為位于打印頭支座內(nèi)的一 系列打印頭位置的透視圖，該透視圖為從打印介質(zhì)邊向打印頭支座 觀察的透視圖。圖5A和5B所示的安裝組件包括用于每個(gè)打印頭位 置的額外打印頭安裝瓦片58。因此，在包含64個(gè)打印頭位置的打印 頭梭子內(nèi)，提供了 64個(gè)瓦片。每個(gè)單獨(dú)的瓦片具有安裝的功能，并 且具有用于相應(yīng)的打印頭定位裝置且相對于基板57的安裝基準(zhǔn)。每 個(gè)瓦片通過定位機(jī)構(gòu)而安裝到基板上，該定位機(jī)構(gòu)可在三維空間內(nèi) 被控制，從而使得基板上的較大制造誤差可減小至瓦片上的狹小位 置誤差。因此，瓦片的定位機(jī)構(gòu)允許在瓦片自身上設(shè)置狹小的位置 誤差，從而使得根據(jù)噴墨打印流程的規(guī)格的精確打印頭定位，在打 印頭定位裝置的運(yùn)行范圍內(nèi)是可行的。
瓦片58可由不銹鋼板或任何其它合適的材料制造而成。瓦片具 有與基板57內(nèi)的切口對齊的切口 60，打印頭可穿過切口 60而定位。 瓦片58可以可移動(dòng)地固定到基板57上，這種固定利用裝有彈簧的 調(diào)節(jié)螺釘63，以及使用位于瓦片58與基板57上的機(jī)械基準(zhǔn)數(shù)據(jù)而 實(shí)現(xiàn)。在特定實(shí)施例中，瓦片的xy位置由兩個(gè)套管61所確定，其 中一個(gè)套管與位于瓦片上的V形溝槽類型的基準(zhǔn)線配合，而另一個(gè) 套管與位于瓦片上的直線基準(zhǔn)線配合。瓦片通過彈簧62而相對于這
些套管固定。在圖5B所示的實(shí)施例中，兩個(gè)瓦片使用相同的套管， 并且使用相同的彈簧固定?；迳习惭b套管的位置已被研磨，以便 允許套管在z方向內(nèi)具有基本上豎直的位置。套管的這種豎直位置確 保了瓦片正確的Xy位置，并獨(dú)立于瓦片沿著套管的Z位置。瓦片相
對于基板的平面位置可使用三個(gè)裝有彈簧的螺釘63而被調(diào)節(jié)。螺釘 可從安裝組件的兩邊，即從打印頭的底邊或打印邊，以及從打印頭 的頂邊或供應(yīng)邊操作。套管61與瓦片上的協(xié)同運(yùn)行的機(jī)械數(shù)據(jù)、彈 簧62以及螺釘63，允許瓦片在三維空間內(nèi)定位，從而使得基板57 上的機(jī)械安裝基準(zhǔn)被傳遞到瓦片58上，并且使得基板57的制造誤 差被縮減為瓦片58的位置誤差，該位置誤差位于打印頭定位裝置59 的位置調(diào)節(jié)特征的范圍內(nèi)，該打印頭定位裝置59用于精確地調(diào)整容 納于打印頭定位裝置59內(nèi)的打印頭64的位置。
打印頭定位裝置59可移動(dòng)地安裝在每個(gè)瓦片58上。打印頭定 位裝置59相對于瓦片58的位置可借助兩個(gè)裝有彈簧的調(diào)節(jié)螺釘65 而調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)是在與瓦片58的安裝表面共面的平面內(nèi)發(fā)生的，該 安裝表面上安裝有打印頭定位裝置59。在圖5A中，這種安裝表面 與所示坐標(biāo)系的xy平面平行。安裝表面可利用如上所述的三個(gè)裝有 彈簧的螺釘63而設(shè)置成平行于xy平面。通過調(diào)平系統(tǒng)(圖未示)，第 一螺釘65用于沿著x方向調(diào)節(jié)打印頭定位裝置的位置，而第二螺釘 65用于在xy平面內(nèi)調(diào)節(jié)打印頭定位裝置的角度位置。隨著打印頭定 位裝置59在瓦片58上的定位以及間接地在基板57上的定位，容納 并固定于打印頭定位裝置59內(nèi)的打印頭64的位置也得以確定。打 印頭定位裝置的位置調(diào)節(jié)可能性的細(xì)節(jié)，可在歐洲專利申請第 04106837.0號中發(fā)現(xiàn)，該專利申請通過引用而結(jié)合于此。螺釘65可 乂人相對邊，即從打印頭的底邊或打印邊，以及/人打印頭的頂邊或供 應(yīng)邊進(jìn)行操作。
上述安裝組件的特定實(shí)施例可按照下列情況來使用。在第 一步 驟中，打印頭安裝瓦片(tile)58安裝到打印頭支座框架44的基板57
上。其位置被調(diào)節(jié)，從而使得瓦片58的安裝表面與基準(zhǔn)打印表面齊 平(level)，該安裝表面上將安裝有打印頭定位裝置。這個(gè)基準(zhǔn)打印表 面可以為數(shù)字打印機(jī)1的打印臺2的表面?；鶞?zhǔn)打印表面也可以在 脫機(jī)情況下通過以機(jī)械基準(zhǔn)47為基準(zhǔn)而建立，即在打印頭支座框架 44沒有安裝在打印系統(tǒng)1內(nèi)的時(shí)候建立，該機(jī)械基準(zhǔn)47用于將打印 頭支座框架44安裝到數(shù)字打印機(jī)1的支撐構(gòu)架5上。打印頭支座框 架44也可以安裝在校準(zhǔn)臺上，在這種情況下，校準(zhǔn)臺的表面可作為 基準(zhǔn)打印表面而使用。在圖中，基準(zhǔn)打印表面平行于坐標(biāo)系的xy平 面。瓦片58與基準(zhǔn)打印表面共面的位置，通過套管61、瓦片上的機(jī) 械數(shù)據(jù)以及彈簧62而得以控制。在一個(gè)特定實(shí)施例中，瓦片與基準(zhǔn) 打印表面共面的xy位置的位置精度可在0.2毫米內(nèi)，而其相對于基 準(zhǔn)打印表面的水平度則在20微米內(nèi)。
打印頭定位裝置59然后安裝到打印頭安裝瓦片58上。其位置 通過與調(diào)節(jié)螺釘65有關(guān)的定位機(jī)構(gòu)(比如上述調(diào)平系統(tǒng))的分辨率 (resolution)而得以調(diào)節(jié)，該位置相對于瓦片的安裝表面，并且與該瓦 片的安裝表面共面，并且因此而平行于基準(zhǔn)打印表面。在一個(gè)特定 的實(shí)施例中，打印頭定位裝置可以以相對于打印頭支座44上的固定 基準(zhǔn)、或相對于鄰近的打印頭定位裝置以大約為3微米的分辨率及 大約為±5微米的精度而定位。在公開于歐洲專利申請第04106837.0 號中的打印頭定位裝置的特定實(shí)施例中，打印頭的打印表面(比如噴 墨噴嘴板)傳承了瓦片58的水平度及打印頭定位裝置59的位置。打 印頭的打印表面小于20微米的水平度，以及打印頭優(yōu)于士3到±-5 微米的xy的位置精度，對于高質(zhì)量的噴墨打印是足夠的。
如果打印頭定位裝置59的螺釘65的調(diào)節(jié)范圍，不足補(bǔ)償打印 頭安裝瓦片58在基板57或在打印頭支座44上的位置不精確，那么 打印頭的打印表面無法被定位，以便提供可接受的打印質(zhì)量。然后， 需要額外的定位機(jī)構(gòu)，該定位^14勾將基板57與打印頭的打印表面之 間或打印頭支座框架44與打印頭的打印表面之間的誤差差距橋沖妻
(bridge)起來。在噴墨打印中，額外的定位機(jī)構(gòu)可通過改變噴墨打印 頭內(nèi)的噴墨打印噴嘴可用范圍內(nèi)的可運(yùn)行噴墨打印噴嘴的范圍而提 供。如果，比如噴墨打印頭具有以陣列形式排列于其內(nèi)的764個(gè)噴 嘴，并且噴嘴之間的距離(噴嘴間隔)為17360英寸，那么可借助764 個(gè)噴嘴中的一組連續(xù)的720個(gè)可運(yùn)行噴嘴而獲得2英寸的打印寬度。 可通過打印頭控制電路內(nèi)的軟件或固件而對連續(xù)組進(jìn)行選擇。以一 個(gè)噴嘴進(jìn)行的選擇的改變產(chǎn)生另一組連續(xù)的720個(gè)可運(yùn)行噴嘴，該 組噴嘴的x位置改變了 1/360英寸，而沒有對打印頭定位裝置59或 安裝瓦片58進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，如果不是噴墨打印頭內(nèi)的全部噴嘴在 打印過程中運(yùn)行的話，那么對一組可運(yùn)行噴嘴的適當(dāng)選擇，提供了 位于打印介質(zhì)上最終像素的額外的位置調(diào)節(jié)，即多個(gè)噴嘴間隔針對 打印介質(zhì)上的打印像素的位置調(diào)節(jié)。對打印頭內(nèi)的一組可運(yùn)行噴嘴 的適當(dāng)選擇，可以將打印頭定位裝置在x方向內(nèi)所需要的位置調(diào)節(jié) 范圍減小至一個(gè)噴嘴間隔距離，即從-1/2噴嘴間隔到+1/2噴嘴間隔之 間。在需要較高位置精度及較寬調(diào)節(jié)范圍的情形下，這種方法尤其 有利。
可以考慮到打印頭安裝與定位方法及組件的其它實(shí)施例，其將 不精確的片狀金屬框架與非常精確的打印頭位置規(guī)格之間的差距靠 攏起來。在沒有脫離原理的情況下，即在沒有脫離使用中間瓦片和/ 或打印頭定位裝置來增加打印頭位置精度并最終地增加打印于打印 介質(zhì)上的像素位置的情況下，使用于實(shí)施例中的多個(gè)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)， 比如在多個(gè)方向內(nèi)作用，并且在組件的單個(gè)零件之間控制多個(gè)相對 位置的螺釘、套管及彈簧可被其它位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)所替換，該位置調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)為業(yè)界所知或在組件的其它零件之間運(yùn)行。
熱穩(wěn)定性
在現(xiàn)有技術(shù)中，這是已知的即在噴墨打印過程中，熱熔墨水 或紫外線固化墨水的墨水溫度是決定打印質(zhì)量與打印可靠性的重要
參數(shù)。已經(jīng)描述了多種方法，以便在這些噴墨打印過程中，同時(shí)控 制墨水源及噴墨打印頭內(nèi)的墨水溫度。這在現(xiàn)在技術(shù)中也是已知的 由對噴墨打印頭的單個(gè)噴墨腔室進(jìn)行活化而產(chǎn)生的局部熱量可以對 熱量管理產(chǎn)生干擾，并且影響打印過程，比如，滴粒尺寸可能改變。
已經(jīng)提供了大量的方案，以便在墨水源層次(level)以及在打印頭層次 控制將被噴墨打印頭噴射的墨水的溫度。
未被現(xiàn)有技術(shù)普遍地解決的噴墨打印機(jī)內(nèi)的熱穩(wěn)定性問題是 安裝構(gòu)架或噴墨打印頭梭子的熱穩(wěn)定性，尤其是構(gòu)架或梭子上的基 準(zhǔn)(reference)的熱穩(wěn)定性，該基準(zhǔn)用于對打印頭進(jìn)行精確的定位。機(jī) 械結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度差異引起了導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸不穩(wěn)定性的應(yīng)力。在安裝 或打印頭梭子框架內(nèi)，機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度差異可通過墨水供應(yīng)系統(tǒng) 的一部分而引入，該墨水供應(yīng)系統(tǒng)在上升的溫度中運(yùn)行，比如紫外 線固化墨水在45攝氏度供應(yīng)，或者熱熔墨水在大約100攝氏度或更 高的溫度下供應(yīng)。溫度差異也可以通過輻射固化或千燥單元的運(yùn)行 而引入，該輻射固化或干燥單元與打印頭梭子內(nèi)的打印頭一起前后 往復(fù)運(yùn)行，或同時(shí)前后往復(fù)運(yùn)^f亍，以便在噴射之后立刻對墨水進(jìn)行 固化或干燥。這是已知的比如，紫外線固化系統(tǒng)不僅輻射紫外線， 而且輻射大量的紅外線。紅外線圍繞包括打印頭梭于框架在內(nèi)的周 邊結(jié)構(gòu)而散射，并且對其進(jìn)行加熱。對打印頭梭子框架的加熱可以 導(dǎo)致框架的打印頭定位基準(zhǔn)的位置漂移。通過在某些位置有效地冷 卻梭子框架而提供了針對位置漂移的解決辦法，這些位置對打印頭 定位基準(zhǔn)的尺寸穩(wěn)定性具有貢獻(xiàn)。圖6A展示了可在上述打印頭梭子 的片狀金屬框架內(nèi)設(shè)置有效冷卻通道的位置。在該圖中，打印頭梭 子本身顯示為透明模型，其上繪制有有效冷卻通道的位置。三個(gè)基 板冷卻通道70靠近打印頭支座的底部而定位，并且與基板之間保持 熱接觸?；逋ǖ揽商峁├鋮s，以便抵抗由固化單元的散射紅外線
個(gè)橋冷卻通道71在安裝有實(shí)用棒(utility bar)的位置附接于橋上，該
實(shí)用棒用于將加熱后的墨水分布和/或收集到噴墨打印頭內(nèi)。通道71 定位于實(shí)用棒與橋之間，并且防止熱量從實(shí)用棒傳遞到橋的片狀金
屬框架上。圖6B展示了圖6A中的打印頭梭子垂直于x軸線的截面 圖。圖6C和6D展示了冷卻通道的細(xì)節(jié)。圖6C展示了基板冷卻通 道70的位置截面圖，該位置為沿著打印頭梭子的尾部46內(nèi)的一列 打印頭位置的位置。圖6C中的視圖與圖5A中的視圖類似?；?7 展示為其上安裝有打印頭安裝瓦片58及打印頭定位裝置59。冷卻通 道70以與基板57熱接觸的形式而設(shè)置于打印頭行的任一側(cè)上。它 們通過支架72而附接起來。再次參考圖6A中的視圖，在打印頭梭 子的前部45處的第一行打印頭位置的前面、在第一行打印頭位置與 第二行打印頭位置之間、以及在第二行打印頭位置之后，設(shè)置有冷 卻通道70。打印頭梭子的尾部46處設(shè)置有類似的配置。圖6D展示 了橋冷卻通道71的位置截面圖。冷卻通道71通過支架73而安裝到 橋41的片狀金屬板74上。在打印頭梭子冷卻通道的這個(gè)特定的實(shí) 施例中，使用內(nèi)徑為8毫米的銅管。然而，冷卻通道也可以通過備 選概念而實(shí)施。這些備選可以包括機(jī)械加工的矩形通道或擠壓零件， 其固定到打印頭支座的片狀金屬零件上，以便將片狀金屬零件夾設(shè) 在冷卻通道之間。橋冷卻構(gòu)件可定位于橋的內(nèi)部或安裝在外部。冷 卻通道也可以由其它材料而不是銅來制造。
可以使用為業(yè)界所知的任何類型的冷卻流體，包括水。不言而 喻，冷卻通道應(yīng)當(dāng)連接到冷卻流體源上，以便將熱能從打印頭梭子 上對結(jié)構(gòu)的尺寸穩(wěn)定性至關(guān)重要的位置排出。優(yōu)選地，供應(yīng)器系統(tǒng) 為閉環(huán)循環(huán)系統(tǒng)，其包括用于將熱量從冷卻流體中吸出的熱交換器。 循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的冷卻流體的流率可被調(diào)節(jié)。假定打印頭梭子內(nèi)的冷卻 回路通過機(jī)械方式來實(shí)施，那么熱交換器設(shè)置及冷卻流體的流率可 用于控制冷卻效率，并且因此而控制打印頭梭子框架的溫度。
在大多數(shù)應(yīng)用中，打印頭梭子將需要有效的冷卻，以便在多個(gè) 位置控制其溫度。然而，冷卻回路也可用于在沿著冷卻回路的位置
處對打印頭梭子進(jìn)行加熱。這是重要的打印頭梭子的大量位置的 溫度可被控制，以便維持框架及打印頭梭子的尺寸穩(wěn)定性。
打印頭梭子的安裝
參考圖2,打印頭梭子的一個(gè)支撐端部大于另一個(gè)支撐端部。在 打印頭梭子的左支撐端部的底部，打印頭梭子包括在圖2中看不到 的安裝基體，用于安裝在慢掃描方向內(nèi)定向的兩個(gè)線性滑塊。在右 支撐端部的底部，打印頭梭子包括標(biāo)示為安裝基體47的一個(gè)安裝基 體，用于安裝在慢掃描方向內(nèi)定向的單個(gè)線性滑塊。線性滑塊允許 打印頭梭子在慢掃描方向內(nèi)移動(dòng)。打印頭梭子在慢掃描方向內(nèi)的移 動(dòng)可被線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其優(yōu)選地連接到線性滑塊的其中之一上。
線性滑塊依次可安裝到快掃描驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，以便在快掃描方向 內(nèi)移動(dòng)包括慢掃描線性滑塊在內(nèi)的整體打印頭梭子。優(yōu)選地，該連 接使用球形接頭，以便允許打印頭梭子在移動(dòng)過程中的有限搖動(dòng)或 偏斜，而沒有在快掃描驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)引入應(yīng)力，或在打印頭梭子框架 內(nèi)引入變形。
移動(dòng)及慢掃描移動(dòng)。
已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，那些熟悉本領(lǐng)域的才支 術(shù)人員現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)明白在沒有脫離限定于附加權(quán)利要求內(nèi)的本發(fā)明 的范圍的情況下，可以做出大量的修改。
權(quán)利要求
1.一種打印頭安裝組件，用于將打印頭(64)安裝并定位于打印頭支座框架(44)上，所述打印頭支座框架(44)適于安裝在打印系統(tǒng)(1)內(nèi)，所述打印頭安裝組件包括用于容納打印頭(64)的打印頭定位裝置(59)；打印頭安裝瓦片(58)，其具有用于將所述打印頭定位裝置(59)安裝于其上的安裝表面；其特征在于所述打印頭定位裝置(59)可調(diào)節(jié)地安裝在所述打印頭安裝瓦片(58)上，而所述打印頭安裝瓦片(58)自身則可調(diào)節(jié)地安裝到所述打印頭支座框架(44)上。
2. 如權(quán)利要求1所述的打印頭安裝組件，其特征在于，所述打 印頭支座框架(44)包括機(jī)械基準(zhǔn)(61)，用于將所述打印頭安裝瓦片(58) 相對于所述打印頭支座框架(44)而定位。
3. 如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的打印頭安裝組件，其特征 在于，還包括調(diào)平機(jī)構(gòu)(63)，用于調(diào)節(jié)所述打印頭安裝瓦片(58)相對 于所述打印頭支座框架(44)的位置，從而使得當(dāng)所述打印頭支座框架 (44)安裝在所述打印系統(tǒng)(1)內(nèi)時(shí)，所述打印頭安裝瓦片(58)的所述安 裝表面與基準(zhǔn)打印表面(2)齊平。
4. 如權(quán)利要求3所述的打印頭安裝組件，其特征在于，所述調(diào) 平機(jī)構(gòu)(63)包括至少一個(gè)設(shè)置于所述打印頭安裝瓦片(58)與所述打印 頭支座框架(44)之間的裝有彈簧的螺釘。
5. 如權(quán)利要求3或4中任何一項(xiàng)所述的打印頭安裝組件，其特 征在于，所述打印頭安裝瓦片(58)的所述安裝表面與所述基準(zhǔn)打印表 面(2)在20微米的范圍內(nèi)齊平。
6. 如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的打印頭安裝組件，其特征 在于，還包括定位機(jī)構(gòu)(65)，用于調(diào)節(jié)所述打印頭定位裝置(59)在所 述打印頭安裝瓦片(58)的所述安裝表面上的定位。
7. 如權(quán)利要求6所述的打印頭安裝組件，其特征在于，所述打印頭定位裝置(59)以3微米或更小的分辨率，并且相對于安裝在所述 打印頭支座框架(44)上的另一個(gè)打印頭安裝組件的另一個(gè)打印頭定位 裝置以5微米或更小的精度而定位。
8. —種打印頭梭子(4),其包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所 述的打印頭安裝組件，其中，所述打印頭梭子(4)用于穿越與所述基 準(zhǔn)打印表面(2)共面地定位的打印介質(zhì)(3)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
9. 一種打印系統(tǒng)(l),其包括根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)所述 的打印頭安裝組件。
10. —種將打印頭(64)安裝到打印頭支座框架(44)上的方法，包 括步驟提供用于容納打印頭(64)的打印頭定位裝置(59),并將所述打印 頭(64)安裝到所述打印頭定位裝置(59)內(nèi)；提供打印頭安裝瓦片(58),其具有用于將所述打印頭定位裝置(59) 安裝于其上的安裝表面；其特征在于所述方法還包括將所述打印頭定位裝置(59)可調(diào)節(jié) 地安裝在所述打印頭安裝瓦片(58)上的步驟，以及將所述打印頭安裝 瓦片(58)可調(diào)節(jié)地安裝到所述打印頭支座框架(44)上的步驟。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述可調(diào)節(jié)地安 裝所述打印頭安裝瓦片(59)的步驟包括將所述打印頭安裝瓦片(59)的 所述安裝表面調(diào)平，從而使得當(dāng)所述打印頭支座框架(44)安裝在打印面(2)齊平。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述可調(diào)節(jié)地安 裝所述打印頭定位裝置(59)的步驟包括將所述打印頭定位裝置(59)定 位在所述打印頭安裝瓦片(58)的所述安裝表面上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種打印頭安裝組件及用于將打印頭(64)安裝并定位于打印頭支座框架(44)上的方法，該打印頭支座框架(44)適于安裝在打印系統(tǒng)(1)內(nèi)。該打印頭安裝組件包括用于容納打印頭(64)的打印頭定位裝置(59)；以及打印頭安裝瓦片(58)，其具有用于將該打印頭定位裝置(59)安裝于其上的安裝表面上。打印頭安裝瓦片(58)可調(diào)節(jié)地安裝到該打印頭支座框架(44)上，從而使它為打印頭定位裝置(59)提供了安裝表面，當(dāng)該打印頭支座框架(44)安裝在該打印系統(tǒng)(1)內(nèi)時(shí)，該安裝表面與基準(zhǔn)打印表面(2)齊平。該打印頭定位裝置(59)可調(diào)節(jié)地安裝在該打印頭安裝瓦片(58)上，從而使得容納于打印頭定位裝置(59)內(nèi)的打印頭(64)精確地定位于打印頭安裝瓦片(58)的安裝表面上。
文檔編號B41J25/304GK101184627SQ200680018840
公開日2008年5月21日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者A·布拉爾斯, B·弗林登, B·弗霍斯特, W·范德文克爾 申請人:愛克發(fā)印藝公司