專利名稱：可印刷的基底和噴嘴對準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及到壓電式微沉積(PMD)設(shè)備，并且更具體地涉及到適于PMD設(shè)備的打 印頭對準(zhǔn)組件。
背景技術(shù)：
在本部分中的陳述僅僅提供涉及到本發(fā)明的背景信息，并且可不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。在工業(yè)PDM的應(yīng)用中，滴墨放置精度是非常重要的。滴墨放置的不精確是由各種 各樣的原因造成的。這些原因可能包括在一個(gè)陣列內(nèi)的打印頭之間的不對準(zhǔn)，以及在其上 打印的基底的不對準(zhǔn)。打印頭和/或基底的手動(dòng)調(diào)整是昂貴的、費(fèi)時(shí)的，而且仍可能導(dǎo)致錯(cuò) 誤。因此，存在著對滴墨放置誤差的可能來源進(jìn)行有效的解決和糾正的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，打印機(jī)設(shè)備可包括一個(gè)構(gòu)造成在其上能支撐基底的卡盤，安裝位置 遠(yuǎn)離卡盤的一軌道，一個(gè)和軌道連接且包含一個(gè)打印頭小車機(jī)殼(機(jī)殼內(nèi)包含至少一個(gè)打 印頭)的打印頭小車機(jī)架，一套構(gòu)造成捕獲打印頭的圖像數(shù)據(jù)并將圖像數(shù)據(jù)提供給計(jì)算機(jī) 的第一攝像機(jī)組件，和用來接收來自第一攝像機(jī)組件的圖像數(shù)據(jù)并設(shè)置成確定打印頭的理 想位置和打印頭的實(shí)際位置之間偏差的一臺計(jì)算機(jī)。通過本文的描述，將會(huì)明確進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)該理解描述和特定例子只是為 了達(dá)到解釋說明的目的，而并不意旨限制本發(fā)明的范圍。


在此所述的附圖只是為了解釋說明的目的，而并不意旨以任何方式來限制本發(fā)明 的范圍。圖1為根據(jù)本發(fā)明的壓電式微沉積(PMD)設(shè)備的透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的打印頭機(jī)殼組件的透視圖；圖3為包括打印頭對準(zhǔn)組件的圖2所示打印頭機(jī)殼組件的局部透視圖；圖4為自圖2打印頭機(jī)殼組件的打印頭組件的透視圖；圖5為圖3驅(qū)動(dòng)組件和圖4打印頭組件的分解圖；圖6為圖5驅(qū)動(dòng)組件和打印頭組件的附加的更充分的分解圖；圖7為圖3所示的驅(qū)動(dòng)組件的透視圖；圖8為圖7所示驅(qū)動(dòng)組件的另一透視圖9為圖7所示驅(qū)動(dòng)組件的局部分解圖；圖10為圖7所示驅(qū)動(dòng)組件的另一局部分解圖；圖11為打印頭對準(zhǔn)的示意圖；圖12為打印頭相位未對準(zhǔn)的示意圖；圖13為打印頭螺距未對準(zhǔn)和打印頭螺距對準(zhǔn)的示意圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明的打印頭小車機(jī)架的透視圖；圖15為圖14所示打印頭小車機(jī)架的頂視平面圖；圖16為圖14所示打印頭小車機(jī)架的分解透視圖；圖17為圖14所示打印頭小車機(jī)架拆除打印頭機(jī)殼后的透視圖；圖18為根據(jù)本發(fā)明的替換打印頭小車機(jī)架的透視圖；圖19為圖18所示打印頭機(jī)殼調(diào)整組件的分解透視圖；圖20為圖19所示打印頭機(jī)殼調(diào)整組件的另一局部分解透視圖；圖21為圖20所示耦合元件的透視圖；圖22為圖19所示打印頭機(jī)殼調(diào)整組件的另一局部分解透視圖；圖23為處于驅(qū)動(dòng)位置的圖18所示打印頭機(jī)殼調(diào)整組件的透視圖；圖24為圖18所示部分打印頭機(jī)殼調(diào)整組件的透視圖；圖25為替換打印頭機(jī)殼調(diào)整組件的示意圖；圖26為替換打印頭小車機(jī)架的透視圖；圖27為圖26所示打印頭小車機(jī)架的頂視平面圖；圖28為圖26所示打印頭小車機(jī)架的分解透視圖；圖29為圖26所示的打印頭小車機(jī)架的剖面圖；圖30為根據(jù)本發(fā)明一替換打印頭小車機(jī)架的透視圖；圖31為圖30所示打印頭小車機(jī)架的另一透視圖；圖32為圖30所示打印頭小車機(jī)架的部分透視圖；圖33為不相鄰的打印頭陣列的示意圖；圖34為根據(jù)本發(fā)明的可替換的打印頭陣列可變螺距設(shè)備的示意圖；圖35為圖34所示的打印頭陣列可變螺距設(shè)備的部分示意圖；圖36為圖34所示打印頭陣列可變螺距設(shè)備的另一部分示意圖；圖37為圖1所示校準(zhǔn)攝像機(jī)組件的透視圖；以及圖38為圖1所示機(jī)器視覺攝像機(jī)組件的透視具體實(shí)施例方式以下描述只是在本質(zhì)上進(jìn)行的示范性描述，而并不意旨限制本發(fā)明的公開、應(yīng)用 或用途。在本文中定義的術(shù)語“流體制造材料”("fluid manufacturingmaterial")和“流 體物質(zhì)”(“fluid material")可廣義上詮釋為包括能夠呈現(xiàn)一種低粘度的形式并且適合于 被沉積(例如從PDM頭沉積到基底上從而形成微觀結(jié)構(gòu))的任何物質(zhì)。流體制造材料可包 括但不限于可用來形成高分子發(fā)光二極管顯示器件(PLED，PolyLED)的發(fā)光聚合物(LEP)。 流體制造材料也可包括塑料，金屬，蠟，焊料，焊錫膏，生物醫(yī)學(xué)制品，酸，光致抗蝕劑，溶劑，粘合劑和環(huán)氧樹脂。術(shù)語“流體制造材料”在此可互換地稱為“流體物質(zhì)”。如在此所定義的術(shù)語“沉積”一般是指流體物質(zhì)的單個(gè)液滴沉積到基底上的過程。 例如具體參照從PMD頭的流體物質(zhì)的沉積，術(shù)語“液滴”，“流出”，“模式”，“沉積”在此可互 換使用。術(shù)語“液滴”和“滴墨”也是可以互換使用的。如在此所定義的術(shù)語“基底”可廣義詮釋為具有在制造過程中(例如PMD)適于接 受流體物質(zhì)的一表面的任何材料?；装ǖ幌抻诓ＡО澹汗芄杵?，瓷磚，剛性和柔 性塑料和金屬片和輥。在特定實(shí)施例中，沉積的流體物質(zhì)本身可以形成一個(gè)基底，因?yàn)橹T 如象形成三維微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，流體物質(zhì)也差不多包括在制造過程中適于接受流體物質(zhì)的一表如在此所定義的術(shù)語“微觀結(jié)構(gòu)”一般是指能夠形成高準(zhǔn)確度并且尺寸適配于基 底上的結(jié)構(gòu)。因?yàn)椴煌椎某叽缈赡軙?huì)有所變動(dòng)，所以術(shù)語“微觀結(jié)構(gòu)”的定義不應(yīng)被限 制于任何特定尺寸并且可以和術(shù)語“結(jié)構(gòu)”互換使用。微觀結(jié)構(gòu)可能包括單滴的流體物質(zhì)， 液滴的任意組合，或通過在基底上沉積一個(gè)或多個(gè)液滴而形成的任何結(jié)構(gòu)，諸如兩維層，三 維結(jié)構(gòu)，以及其它任意理想的結(jié)構(gòu)。本文涉及到的PMD系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶定義的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令來執(zhí)行將流體物 質(zhì)沉積到基底上的過程。在本文中又名“程序模塊”或“模塊”的術(shù)語“計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令” 一般包括程序指令，程序，對象，組成，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或類似于能夠?qū)崿F(xiàn)特殊的抽象數(shù)據(jù)類型或 執(zhí)行特殊的任務(wù)，諸如但不限于為實(shí)現(xiàn)PMD過程而執(zhí)行電腦數(shù)值控制。程序模塊可以存儲 于任何的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，這些可讀介質(zhì)包括但不限于隨機(jī)存取存儲器(RAM)，只讀存取 存儲器(ROM)，電可擦除只讀存儲器(EEPR0M)，光盤驅(qū)動(dòng)器(CD-ROM)或其他光盤存儲器，磁 盤存儲器或其他磁性存儲設(shè)備，而且還包括能夠儲存指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并能夠被一般用途或 特殊用途的計(jì)算機(jī)存取的任何其它的介質(zhì)。如圖1所示，壓電式微沉積設(shè)備10可能包括車架12，打印頭車臺機(jī)架14，以及真 空卡盤16和視覺系統(tǒng)17。車架12可支持在其上打印的基底18。車架12可包括安裝在其 上的一個(gè)x-臺架20和一個(gè)y-臺架22。x-臺架20可包括通常彼此互相平行并延伸過車 架12寬度的第一和第二軌道24、26，并且通常確定打印軸。Y-臺架22通?？裳刂嚰?2 的長度延伸并且通常垂直于x-臺架20。y_臺架22可通常確定一個(gè)基底軸。打印頭小車 機(jī)架14可位于第一和第二軌道24，26之間且與軌道形成可滑動(dòng)的連接，以能夠沿著打印軸 位移，通常準(zhǔn)備在基底18上打印。參考另一附圖2，打印頭小車機(jī)架14可包括一個(gè)具有底板28的打印頭機(jī)殼15，頂 板30和側(cè)壁32，34，36，38。動(dòng)態(tài)的打印頭對準(zhǔn)組件40可與底板28相連。如圖3所示，間 隙槽42可位于毗鄰打印頭對準(zhǔn)組件40的底板28上。開口 44可位于通常位于打印頭對準(zhǔn) 組件40上邊的頂板30上。打印頭組件46 (在圖4更詳盡地顯示)可經(jīng)過開口 44并可以 和打印頭對準(zhǔn)組件40相連。然而以上描述僅僅涉及到了單個(gè)打印頭組件46和打印頭對準(zhǔn) 組件40，但是應(yīng)該理解并如圖2所示，打印頭機(jī)殼15可包括多個(gè)打印頭組件46和打印頭對 準(zhǔn)組件40，進(jìn)而形成一個(gè)打印頭陣列。另外參考圖5，打印頭組件46可包括一個(gè)主體48，主體48具有一個(gè)可移動(dòng)連接到 其的基準(zhǔn)塊50。使用精密粘合過程可使打印頭52和基準(zhǔn)塊50緊密配合在一起，并且打印 頭52可包括一系列的噴嘴53，這些噴嘴一般以排設(shè)置(圖11-13示意所示)。
如圖6所示，打印頭52和基準(zhǔn)塊50由于彈簧偏置機(jī)構(gòu)54可導(dǎo)致與其余的打印頭 組件46和打印頭對準(zhǔn)組件40相分離。彈簧偏置機(jī)構(gòu)54可包括安裝板56，安裝板56通過 四個(gè)彈簧58與打印頭組件主體48相連。每個(gè)彈簧58可以是具有第一和第二末端60，62 的壓縮彈簧。每個(gè)彈簧58的第一末端60可以與打印頭組件主體48相連，并且每個(gè)彈簧58 的第二末端62與安裝板56相連。因此，安裝板56通?？上鄬τ诖蛴☆^組件主體48移動(dòng)， 大約有6個(gè)自由度?；鶞?zhǔn)塊50和安裝板56相連進(jìn)而形成一個(gè)打印頭附件塊，并且使得基 準(zhǔn)塊50有自由度來運(yùn)動(dòng)地接觸基準(zhǔn)表面坐落，這將在下文討論，并相對于其進(jìn)行調(diào)整。
如上文所述，并在圖3中更詳細(xì)的顯示，打印頭對準(zhǔn)組件40可和底板28相連接。 底板28除了為打印頭對準(zhǔn)組件40提供一個(gè)安裝面外，還可為陣列(在25微米/米內(nèi))內(nèi) 的所有打印頭52 (相對其基準(zhǔn)塊50)在垂直方向上提供了一個(gè)共同的主要參考基準(zhǔn)。一旦 基底28中的許多間隙槽42正確對準(zhǔn)以執(zhí)行打印功能，基底28中的許多間隙槽42可通常 允許打印頭52從其中伸出。打印頭組件46并且由此打印頭52可通常平行于彼此設(shè)置，并 且與相應(yīng)的打印軸成一個(gè)任意沖角?？筛鶕?jù)矩陣所期望的打印分辨率來設(shè)定該角度。每個(gè)打印頭對準(zhǔn)組件40可包括插口 63。插口 63可包括致動(dòng)組件64和閉鎖機(jī)構(gòu) 66。另外參考圖7-10，致動(dòng)組件64可包括具有第一和第二腿部68，70的L-形構(gòu)件67。第 一腿部的自由端72可具有一個(gè)通孔74并可與底板28樞轉(zhuǎn)聯(lián)接。致動(dòng)組件64可進(jìn)一步包 括一個(gè)相位調(diào)整組件76和螺距調(diào)整組件78。相位調(diào)整組件76可位于第一腿部68附近。相位調(diào)整組件76可包括壓電陶瓷 (PZT)驅(qū)動(dòng)器80，調(diào)整機(jī)構(gòu)82，樞轉(zhuǎn)臂84，樞轉(zhuǎn)組件86，第二基準(zhǔn)塊88以及第一和第二回 動(dòng)彈簧90，91。壓電陶瓷(PZT)驅(qū)動(dòng)器80可與第二腿部70相連并且沿著第二腿部70的 長度朝著第一腿部68和樞轉(zhuǎn)臂84延伸。壓電陶瓷(PZT)驅(qū)動(dòng)器80可與樞轉(zhuǎn)臂84的第一 末端92相連。第一腿部68可包括一個(gè)凹進(jìn)部分94，凹進(jìn)部分94罩住其中的樞轉(zhuǎn)臂84。 樞轉(zhuǎn)組件86可包括一個(gè)樞軸96，樞軸96穿過第一腿部68上的孔98，99和樞轉(zhuǎn)臂84上的 孔100，并且將樞轉(zhuǎn)臂84和第一腿部68樞轉(zhuǎn)地連接?；貏?dòng)彈簧90可是一個(gè)具有第一末端 101和第二末端102的壓縮彈簧，第一末端101與第一腿部68相連且第二末端102與樞轉(zhuǎn) 臂84相連。因此，回動(dòng)彈簧90通常迫使樞轉(zhuǎn)臂84朝著第一腿部68轉(zhuǎn)動(dòng)。第二基準(zhǔn)塊88 可通過樞軸105與第一腿部68可旋轉(zhuǎn)地連接，同時(shí)還和樞轉(zhuǎn)臂84的第二末端103相嚙合， 在下面討論?；貏?dòng)彈簧91可是一個(gè)具有第一末端107和第二末端109的壓縮彈簧，第一末 端107和第二基準(zhǔn)塊88相連并且第二末端109和樞轉(zhuǎn)臂84相連。回動(dòng)彈簧91通常迫使 第二基準(zhǔn)塊88朝著樞轉(zhuǎn)臂84轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整機(jī)構(gòu)82可包括一個(gè)球形構(gòu)件95和一個(gè)調(diào)整螺釘 97。球形構(gòu)件95通?？山佑|樞轉(zhuǎn)臂84和第二基準(zhǔn)塊88的傾斜表面93坐落。調(diào)整螺釘可 沿著傾斜表面93改變球形構(gòu)件的垂直程度以控制第二基準(zhǔn)塊88繞樞軸105的最初取向。螺距調(diào)整組件78可包括固定在底板28上的線性驅(qū)動(dòng)器104和與L形構(gòu)件67的 第二腿部70相連的第三基準(zhǔn)塊106。線性驅(qū)動(dòng)器104可位于第三基準(zhǔn)塊106附近并在第二 腿部70的自由端108附近選擇性地與其相嚙合。樞軸110 (見圖3)可設(shè)在L形構(gòu)件67的 孔74中，并且當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)器104在自由端108作用時(shí)，上述通常就允許樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這些將在 下文討論。螺距調(diào)整組件78還可包括一個(gè)回動(dòng)彈簧112以促進(jìn)第三基準(zhǔn)塊106與線性驅(qū) 動(dòng)器104嚙合?；貏?dòng)彈簧112可以是一個(gè)具有第一末端114和第二末端116的壓縮彈簧， 其中第一末端114與底板28相連且第二末端116與L形構(gòu)件67相連。
如圖3所示，鎖定機(jī)構(gòu)66可包括位于L形構(gòu)件67內(nèi)的磁夾鉗機(jī)構(gòu)118。磁夾鉗機(jī) 構(gòu)118可提供一個(gè)作用于基準(zhǔn)塊50的磁力，將會(huì)在下文討論。因此，基準(zhǔn)塊50可由順磁材 料諸如430SS構(gòu)成。 三點(diǎn)找平系統(tǒng)(沒有顯示)在兩個(gè)水平上都可使用并設(shè)定一個(gè)磁夾鉗機(jī)構(gòu)的工作 間隙。設(shè)定這個(gè)間隙的目的是使永久磁體不能接觸基準(zhǔn)塊。因此，間隙可允許打印頭相對 目標(biāo)物質(zhì)的Z位置由保持磁夾鉗機(jī)構(gòu)118的底板28上的主要基準(zhǔn)點(diǎn)決定。這通常能夠使 所有的打印頭52可在同一 Z維空間內(nèi)，并且打印頭彼此的間距在大約25微米內(nèi)。此外，當(dāng) 使用一個(gè)單一的表面吸墨站時(shí)，如果所有的打印頭52與吸墨布有不同的關(guān)系那么它們可 能不會(huì)適當(dāng)?shù)奈?。如果空氣間隙過大，那么磁性固位力就會(huì)以距離平方的速度下降。因 此，為了停留在磁性夾緊曲線的強(qiáng)力區(qū)域且金屬與金屬之間不接觸，優(yōu)選的距離是25至50 微米之間。在操作過程中，當(dāng)決定一個(gè)打印頭52從其目標(biāo)位置偏移時(shí)，使用上文描述的特征 來進(jìn)行調(diào)整。打印頭52的一個(gè)目標(biāo)位置一般可定義為在彼此相關(guān)的打印頭陣列中打印頭 52之間的一種理想的相對對準(zhǔn)(如圖11所示)。具體地說，基準(zhǔn)塊50 —般可延長超過磁 夾鉗機(jī)構(gòu)118，并通?？舌徑拥诙偷谌鶞?zhǔn)塊88，106。一個(gè)打印頭52的相位未對準(zhǔn)(在 圖12中示意顯示)可以使用相位調(diào)整組件76給予修正。當(dāng)一排打印頭噴嘴53從目標(biāo)位置 線性偏移時(shí)，就會(huì)發(fā)生相位未重合現(xiàn)象。關(guān)于確定一個(gè)未重合的細(xì)節(jié)將在下文中討論。一 個(gè)打印頭52可由相位調(diào)整組件76線性移動(dòng)(正如在圖11中箭頭顯示)，正如下文所論。磁夾鉗機(jī)構(gòu)118可導(dǎo)致釋放基準(zhǔn)塊50。更具體地說，可以通過補(bǔ)償線圈電流的脈 寬調(diào)制使力能夠從高達(dá)80磅到0磅變化，來改變作用在每個(gè)打印頭52 (基準(zhǔn)塊)上的磁性 固位力。磁夾鉗機(jī)構(gòu)118中的補(bǔ)償磁場允許打印頭的釋放，進(jìn)而將打印頭從插口 63拆除或 使打印頭52復(fù)位。一旦釋放，壓電陶瓷啟動(dòng)器80可以和樞轉(zhuǎn)臂84的第一末端90相連，進(jìn)而造成樞 轉(zhuǎn)臂84圍繞樞紐96旋轉(zhuǎn)。樞轉(zhuǎn)臂84的第二末端103可與第二基準(zhǔn)塊88相連，以造成第 二基準(zhǔn)塊88的移動(dòng)，而與基準(zhǔn)塊50連接，進(jìn)而又導(dǎo)致基準(zhǔn)塊50的線性移動(dòng)。更具體地說，從樞軸96的中心到與樞轉(zhuǎn)臂84的第一末端92相連的壓電陶瓷啟動(dòng) 器80之間的距離(dl)可能比從樞軸96的中心到樞轉(zhuǎn)臂84的第二末端103和第二基準(zhǔn)塊 88的連接位置之間的距離(d2)短。這樣，當(dāng)其應(yīng)用于第二基準(zhǔn)塊88時(shí)，通常由壓電陶瓷啟 動(dòng)器80造成的位移一般可以被擴(kuò)大。在目前的例子中，dl —般可為d2的四倍，進(jìn)而造成 由壓電陶瓷啟動(dòng)器80造成的位移大約被放大4倍。當(dāng)打印頭52 (和相應(yīng)的基準(zhǔn)塊50)達(dá)到了一個(gè)修正的相位位置(如圖11所示) 時(shí)，磁夾鉗機(jī)構(gòu)118可以重新啟動(dòng)并且鎖定基準(zhǔn)塊50在其修正的位置。更具體地說，一旦 達(dá)到這個(gè)位置，就要將磁夾鉗機(jī)構(gòu)118中的電流切斷，進(jìn)而使磁夾鉗機(jī)構(gòu)118重新夾緊打印 頭52。由于磁夾鉗機(jī)構(gòu)118使用電永磁材料，所以夾持力是“故障安全”。也就是說，如果 PMD的電源被切斷，打印頭52仍能被鉗位在其位置。此外，一旦打印頭正確對準(zhǔn)，為鎖定打 印頭52的位置而使用一種電永磁卡盤，這種卡盤的應(yīng)用可以消除在機(jī)械夾具或鎖具中常 見的機(jī)械畸變，應(yīng)變，和滯后。此外，磁夾鉗機(jī)構(gòu)118的磁性夾持力可以自動(dòng)地和動(dòng)態(tài)地變 動(dòng)。以這種方式，一旦打印頭52在其位置，對其位置進(jìn)行調(diào)整和重新應(yīng)用的同時(shí)，可在瞬間 去除夾持力。
打印頭52螺距未對準(zhǔn)(如圖13所示)可使用螺距調(diào)整組件78予以修正。當(dāng)一 排打印頭噴嘴53旋轉(zhuǎn)地從目標(biāo)位置偏移時(shí)，就會(huì)發(fā)生螺距未對準(zhǔn)現(xiàn)象。關(guān)于螺距未對準(zhǔn)系 統(tǒng)的細(xì)節(jié)將會(huì)在下文進(jìn)行討論。為了修正螺距未對準(zhǔn)，使用螺距調(diào)整組件78使得打印頭52 進(jìn)行如圖13種箭頭所示的旋轉(zhuǎn)，這將在下面討論。如上文所述，磁夾鉗機(jī)構(gòu)118可造成基準(zhǔn)塊50的釋放。一旦基準(zhǔn)塊獲釋，就要延 伸線性驅(qū)動(dòng)器104以連接第二腿部70的自由端108。當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)器104和自由端108相連 時(shí)，將會(huì)造成L形構(gòu)件67圍繞樞軸110轉(zhuǎn)動(dòng)。第二和第三基準(zhǔn)塊88，106和基準(zhǔn)塊50相連 并在其上引起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)打印頭52 (和相應(yīng)的基準(zhǔn)塊50)達(dá)到了一個(gè)修正的螺距位置時(shí)(如 圖13所示)，磁夾鉗機(jī)構(gòu)118就可以重新啟動(dòng)和鎖定基準(zhǔn)塊50在其修正位置，如上文所述。 上述的相位和螺距調(diào)整是可自動(dòng)進(jìn)行，這將會(huì)在下文進(jìn)行討論。 重新參考圖2，打印頭機(jī)殼15可進(jìn)一步包括中板136。中板136可包括三個(gè)懸臂 安裝部分148，150，152和兩個(gè)閉鎖構(gòu)件151，153 (見圖15)。懸臂安裝部分148，150，152可 具有與之相連的空氣軸承橡膠圓盤154，156，158?？諝廨S承橡膠圓盤154，156，158可進(jìn)行 高度調(diào)整以使打印機(jī)殼15相對打印頭小車機(jī)架14在同一個(gè)水平面。閉鎖構(gòu)件151，153可 包括有色金屬鋼質(zhì)圓盤且可能具有磁性。中板136應(yīng)具有足夠的厚度以支撐打印機(jī)殼15。如前所述，打印頭小車機(jī)架14可含有其內(nèi)的打印頭機(jī)殼15。另外參考圖14-17， 打印頭小車機(jī)架14可包括一個(gè)具有上表面161和四壁162，164，166，168的基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu) 160。上表面161可包括空氣軸承旋轉(zhuǎn)表面172，174，176和閉鎖構(gòu)件175。壁162，164，166， 168 —般可設(shè)于打印頭機(jī)殼15的側(cè)壁32，34，36，38的周圍。壁164可包括從其延伸的臂 178，180。閉鎖構(gòu)件175可以是電磁鐵并可選擇性地和閉鎖構(gòu)件151，153進(jìn)行結(jié)合且與閉 鎖構(gòu)件151，153發(fā)生閉鎖。閉鎖構(gòu)件175可在每個(gè)閉鎖構(gòu)件151，153上作用一個(gè)磁性固位力，其可以自動(dòng)變 化通過補(bǔ)償線圈電流的脈寬調(diào)制，這種調(diào)制可使力從高達(dá)80磅到0磅變化。在閉鎖構(gòu)件 175內(nèi)的補(bǔ)償磁場允許閉鎖構(gòu)件151，153的釋放。打印頭機(jī)殼調(diào)整組件182與壁162的上表面161結(jié)合，并可與打印頭機(jī)殼15嚙合。 打印頭機(jī)殼調(diào)整組件182可包括嚙合構(gòu)件184，第一和第二鏈接組件186，188和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)190。嚙合構(gòu)件184可包括沿側(cè)壁34延伸并分別部分圍繞側(cè)壁32，36的臂192，194。驅(qū) 動(dòng)臂196可以在臂192，194間延伸并且其內(nèi)可包括一個(gè)凹進(jìn)部分198。凹進(jìn)部分198可罩 住其內(nèi)的懸臂安裝部分148。每個(gè)第一和第二鏈接組件186，188可包括在其第一末端206，208和第二末端210， 212處的具有球形軸承204的鏈接構(gòu)件200，202。球形軸承204可與嚙合構(gòu)件184和打印 頭小車機(jī)架14相連，以形成在鏈接構(gòu)件200，202和嚙合構(gòu)件184與打印頭小車機(jī)架14間 的樞軸結(jié)合。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190可包括線性驅(qū)動(dòng)器214和偏置彈簧216。線性驅(qū)動(dòng)器214可與壁164 的上表面161相連。線性驅(qū)動(dòng)器214可包括一個(gè)可與嚙合構(gòu)件致動(dòng)臂196的第一側(cè)220旋 轉(zhuǎn)結(jié)合的臂218，并且可在通常與偏置彈簧216相反的方向上收縮，如圖14的箭頭221所 示。臂218和致動(dòng)臂196之間的旋轉(zhuǎn)結(jié)合可包括具有第一末段和第二末端的h印haist軸 承219，其中第一末端與臂218結(jié)合，并且第二末端與致動(dòng)臂196結(jié)合。線性驅(qū)動(dòng)器214也 可通過h印haist軸承223與基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)160構(gòu)成可旋轉(zhuǎn)的結(jié)合。偏置彈簧216可能是一個(gè)具有第一末端222和第二末端226的拉伸彈簧，它的第一末端222與嚙合構(gòu)件致動(dòng)臂196的第二側(cè)面224相連，且第二末端226和固定于打印頭小車機(jī)架14上的柱228相結(jié)合。在操作中，打印頭機(jī)殼15可使用上述的特征進(jìn)行調(diào)整。更具體地說，打印頭機(jī)殼 15的螺距可通過致動(dòng)機(jī)構(gòu)190旋轉(zhuǎn)打印頭機(jī)殼15來進(jìn)行調(diào)整。在線性驅(qū)動(dòng)器214驅(qū)動(dòng)后， 臂218朝著線性驅(qū)動(dòng)器214的方向拉動(dòng)致動(dòng)臂196。當(dāng)移動(dòng)致動(dòng)臂196時(shí)，鏈接構(gòu)件200， 202可圍繞球面軸承204樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而引起嚙合構(gòu)件184的旋轉(zhuǎn)，嚙合構(gòu)件184將旋轉(zhuǎn)傳 遞給打印頭機(jī)殼15，如圖14箭頭229所示。更具體地說，當(dāng)臂218收縮時(shí)，鏈接構(gòu)件200的 第一末端206可圍繞第二末端210以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，且鏈接構(gòu)件202的第一末端208可 圍繞第二末端212旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而引起打印頭機(jī)殼15的旋轉(zhuǎn)和線性平移。由于聯(lián)動(dòng)設(shè)置，打印 頭機(jī)殼15的位移并不單純是旋轉(zhuǎn)。打印頭機(jī)殼15的位移可包括一些χ和y偏移，且這些 偏移可通過調(diào)整機(jī)構(gòu)182產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行預(yù)測。位移可通過基底18和打印頭機(jī)殼15的 協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行計(jì)算。在打印頭機(jī)殼15的運(yùn)動(dòng)期間，空氣軸承橡膠圓盤154，156，158可允許打印頭機(jī)殼 15在空氣軸承旋轉(zhuǎn)表面172，174，176上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)獲得一個(gè)理想的位置時(shí)，空氣軸承橡膠圓 盤154，156，158就會(huì)將打印機(jī)殼15鎖定至空氣軸承旋轉(zhuǎn)表面172，174，176。在圖18-24所示的替換例子中，打印頭小車機(jī)架300內(nèi)可設(shè)有打印頭機(jī)殼302，并 可以相似于上文關(guān)于打印頭小車機(jī)架14所述方式與PMD設(shè)備10相連。打印頭機(jī)殼302通 ?？梢允且粋€(gè)具有一系列側(cè)壁304，306，308，310的矩形構(gòu)件。打印頭機(jī)殼302通常可與打 印頭機(jī)殼15相同，并可包括打印頭對準(zhǔn)組件40 (如圖2所示)。打印頭機(jī)殼調(diào)整組件312 可固定在打印頭小車機(jī)架300上，并且其內(nèi)可設(shè)有打印頭機(jī)殼302，進(jìn)而將打印頭機(jī)殼302 與打印頭小車機(jī)架300連接。特別地參考圖19，20，22和23，打印頭機(jī)殼調(diào)整組件312可包括車架組件314和致 動(dòng)組件316。車架組件314可包括外架318，內(nèi)架320，以及結(jié)合元件322。外架318可通過 打印頭機(jī)殼安裝板324固定在打印頭小車機(jī)架300上，并通?？砂ㄒ粋€(gè)長方體，該長方體 具有通?？蓮钠湎蛏涎由斓牡谝缓偷诙?cè)壁326，328。外架318可進(jìn)一步包括一個(gè)從第一 側(cè)壁326延伸至第二側(cè)壁328的頂板330和一個(gè)形成空氣軸承表面的下表面332。第一和 第二側(cè)壁 326，328 可包括通孔 334，336，338，340，342，344。內(nèi)架320其內(nèi)可設(shè)有打印頭機(jī)殼302。內(nèi)架320可位于頂板330，下表面332和第 一和第二側(cè)壁326，328之間。內(nèi)架320可包括通常與孔334，336，338，340，342，344相對應(yīng) 的孔346，348，350，352，354，356。內(nèi)架320可有一個(gè)通常的長方體，該長方體具有通常開放 的中心部分358，其內(nèi)設(shè)有打印頭機(jī)殼302。內(nèi)架320的下表面359可包括用來依托在外框 架下表面332上的空氣軸承墊357，以及為防止內(nèi)架320和外架318之間相對運(yùn)動(dòng)的真空墊 361。參考圖20 和 21，連接元件 322 可位于孔 334，336，338，340，342，344和孔 346，348， 350，352，354，356內(nèi)，并通常將內(nèi)框320與外架318連接。更具體地說，每個(gè)連接元件322 可包括一個(gè)具有w型構(gòu)造的彎曲元件360。彎曲元件360可由高疲勞強(qiáng)度金屬薄片形成， 并可包括具有一個(gè)基礎(chǔ)部分363，基礎(chǔ)部分363具有內(nèi)部腿362和從其延伸的兩個(gè)外部腿 364，366?；A(chǔ)部分363可以固定外架318。外部腿364，366可連接在一起，以及固定到外 架318上。內(nèi)部腿362可以固定在內(nèi)架320上，從而在內(nèi)架320和外架318之間形成一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的連接關(guān)系。參考圖22，致動(dòng)組件316可包括線性驅(qū)動(dòng)器368，370，殼構(gòu)件372，374和嚙合塊 376。殼構(gòu)件372，374可與外架318相連。線性驅(qū)動(dòng)器368，370可通常彼此相對設(shè)置，并且 與殼元件372，374相連，因此進(jìn)而與外架318相連。嚙合塊376可以固定在內(nèi)架320上。彈 簧377可在第一末端379處與內(nèi)架320相連，并且可固定在殼構(gòu)件372，374上，因此也在第 二末端381處固定在外架318上。彈簧377可是一個(gè)拉伸彈簧，并且通常可提供一個(gè)力以 迫使線性驅(qū)動(dòng)器368，370與嚙合塊376結(jié)合。線性編碼器375可與通常位于嚙合塊376上 的頂板330相連。在操作中，當(dāng)空氣軸承墊357正 處于"開"狀態(tài)，它們通常可在內(nèi)架320和外架 318之間提供相對運(yùn)動(dòng)。在這種狀況下，線性驅(qū)動(dòng)器368，370可作用于嚙合塊376上。嚙合 塊376可將應(yīng)用的力施加于內(nèi)架320上，從而造成相對外架318的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖23所示。應(yīng) 該指出的是，為了說明目的而將在圖23中顯示的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行放大。內(nèi)架320的實(shí)際旋轉(zhuǎn)通常 可以是相對外架318旋轉(zhuǎn)1.5度。由于打印頭機(jī)殼302安裝于內(nèi)架320內(nèi)，當(dāng)內(nèi)架320轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，也會(huì)引起打印頭機(jī)殼302旋轉(zhuǎn)。更具體地說，可使得彎曲元件360呈八字形張開猶如 一個(gè)"叉形桿"，進(jìn)而提供一個(gè)偏置力反作用于內(nèi)架320的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的固定中心可由線 性驅(qū)動(dòng)器368，370作為一個(gè)力偶來維持。這個(gè)力偶可通過線性驅(qū)動(dòng)器368，370的準(zhǔn)確就位來得到，所以應(yīng)使用相等的和方 向相反的力。但是，由于在制造操作中所表現(xiàn)出來的變化，為了位置誤差它可能需要調(diào)整線 性驅(qū)動(dòng)器368，370。為了補(bǔ)償位置誤差，線性驅(qū)動(dòng)器368，370可提供彼此不同的力。使用位 于嚙合塊376上的線性編碼器375，指令旋轉(zhuǎn)可涉及一些行進(jìn)的直線距離。在臺架運(yùn)動(dòng)控制 器的設(shè)置過程中，臺架的旋轉(zhuǎn)是可被監(jiān)測和繪制的。接著可確定角度旋轉(zhuǎn)和編碼器位置之 間的關(guān)系。隨著位置的反饋，可自動(dòng)確定作用力矩。一旦達(dá)到一個(gè)理想的位置，空氣軸承墊 357就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)椤P(guān)〃，且真空墊361轉(zhuǎn)變?yōu)椤ㄩ_〃，進(jìn)而相對外架318將內(nèi)架320鎖定。線性驅(qū)動(dòng)器368，370可轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)架使其"飛起來"。在這一模式下，在無論是打印 頭陣列臺架或基底臺架平移運(yùn)動(dòng)中，可能有必要用小的旋轉(zhuǎn)來修正不精確性。造成打印頭 陣列和基底18之間角度未對準(zhǔn)的誤差被稱為偏航誤差。偏航誤差可存在于打印頭與基底 臺架中。對印刷軸(即打印頭小車機(jī)架14沿其平移的軸)以及基底軸(基底18沿其平移 的軸)進(jìn)行測繪。對垂直中心線相對PMD設(shè)備10的偏航角進(jìn)行測量并儲存在計(jì)算機(jī)922 內(nèi)作為一張運(yùn)動(dòng)圖?？梢允褂迷O(shè)備如激光干涉儀對這些測量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。對精密的x-y臺架而言典型的誤差數(shù)值可在20-40弧秒范圍內(nèi)。在PMD設(shè)備10 內(nèi)(圖1)，這個(gè)誤差范圍可能導(dǎo)致40至80微米的打印位置誤差。在一個(gè)角度方式下，通過 打印頭陣列的旋轉(zhuǎn)可以消除這一誤差。旋轉(zhuǎn)量可以是印刷軸沿X臺架20的旋轉(zhuǎn)誤差與基 底18以某一特定的距離沿Y臺架22的旋轉(zhuǎn)誤差之和。對每個(gè)軸使用繪圖，計(jì)算機(jī)922將 會(huì)動(dòng)態(tài)地對已計(jì)算的誤差進(jìn)行求和，并命令打印頭旋轉(zhuǎn)以彌補(bǔ)誤差。該打印頭校正角度可 以0.02弧秒小的角度遞增。在每秒大約2000次的間隔下應(yīng)用修正，也就是說當(dāng)以1米/ 秒的速度印刷時(shí)，基底每行進(jìn)0. 5mm就在打印頭陣列中進(jìn)行一次角度修正。利用這一方法， 打印頭陣列位置可以調(diào)整以解決在PMD設(shè)備10中的結(jié)構(gòu)不規(guī)則。具體來說，在χ和y臺架 20，22相對理想方向的偏差可以解決。參考圖25，一個(gè)替換的打印頭陣列旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)400可在支撐軌道402，404(類于如圖1所示的軌道)處與一個(gè)PMD設(shè)備的x臺架401相連。打印頭陣列旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)400可包括線 性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器406，408，其內(nèi)設(shè)有打印頭組件412的打印頭機(jī)殼410，和連接機(jī)構(gòu)414，416。 線性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器406，408可與支撐軌道402，404結(jié)合且能沿支撐軌道402，404移動(dòng)。連接 機(jī)構(gòu)414，416可與打印頭機(jī)殼410在第一末端418，420處相連接，且在第二末端422，420 處與線性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器406，408相連。在操作中，在確定樞轉(zhuǎn)誤差之后，線性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器406，408可通常以彼此相反的 方向沿著支撐軌道402，404移動(dòng)。由于線性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器406，408相對彼此移動(dòng)，連接機(jī)構(gòu) 414，416發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從而造成打印頭機(jī)殼410相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦達(dá)到了一個(gè)理想的位置，就 要關(guān)閉線性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器306，308，且將打印頭機(jī)殼302固定在這個(gè)位置。另外參考圖26-29，一臺替換的打印頭小車機(jī)架514可罩住其內(nèi)設(shè)有打印頭組件 516的打印頭機(jī)殼515。打印頭小車機(jī)架514可以類似于有關(guān)打印頭小車機(jī)架14所述方式 與PMD設(shè)備10相連。打印頭機(jī)殼515可包括一個(gè)環(huán)形體518，環(huán)形體518在豎直方向上由 第一套空氣軸承520支撐且徑向由安裝在打印頭小車機(jī)架514上的第二套空氣軸承522支 撐。打印頭小車機(jī)架514可包括致動(dòng)組件524，以便可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)打印頭小車機(jī)架 515，進(jìn)而能夠進(jìn)行打印頭機(jī)殼515的螺距調(diào)節(jié)。致動(dòng)組件524可包括電機(jī)繞組526，磁塞 528，制動(dòng)器530，和一個(gè)光學(xué)編碼器532。電機(jī)繞組526可安裝在打印頭小車機(jī)架514上， 且磁塞528可安裝在由電機(jī)繞組526驅(qū)動(dòng)的環(huán)形體518的頂部。制動(dòng)器530可與打印頭小 車機(jī)架514相連且可通常在環(huán)形體518上延伸，進(jìn)而限制打印頭機(jī)殼515行進(jìn)通過制動(dòng)器 530與磁塞528間的嚙合。打印頭機(jī)殼環(huán)形體518可包括其內(nèi)設(shè)有打印頭組件516的插槽532，534，536。更 具體地說，打印頭組件516可包含在延伸至插槽532，534，536的機(jī)箱538，540，542內(nèi)。機(jī)箱 538，540，542可與線性軸承544，546，548滑動(dòng)地結(jié)合。插槽532，534，536可以進(jìn)一步包括 其內(nèi)的線性驅(qū)動(dòng)器550，552，554，線性驅(qū)動(dòng)器550，552，554是用來驅(qū)動(dòng)機(jī)箱538，540，542沿 插槽532，534，536的移動(dòng)，進(jìn)而進(jìn)行打印頭組件516的相位調(diào)節(jié)。此外，由于組件的變化或 任何其他的原因而導(dǎo)致的任何初步偏移可利用下文描述的視覺系統(tǒng)以參考打印頭機(jī)殼515 下表面上的基準(zhǔn)點(diǎn)來解決。另外參考圖30和31，一個(gè)替換的打印頭小車機(jī)架614可罩住其內(nèi)設(shè)有打印頭組 件46的打印頭機(jī)殼628 (如圖4中顯示)。打印頭小車機(jī)架614以類似于關(guān)于打印頭小車 機(jī)架14的所述方式與PMD設(shè)備10(圖1)相連。打印頭機(jī)殼628可與打印頭小車機(jī)架614 可旋轉(zhuǎn)地連接。更具體地說，打印頭小車機(jī)架614可包括前壁和后壁組件632，634和側(cè)壁 組件636，638，這些組件共同形成打印頭陣列可變螺距調(diào)整設(shè)備，將在下文討論。另外參考圖32，前壁組件632可包括一個(gè)壁元件640和一個(gè)調(diào)整組件642。壁元 件640可能包括頂部644和底部646。頂部644可包括在末端652，654處的滑塊部分648， 650?；瑝K部分650可進(jìn)一步包括調(diào)平機(jī)構(gòu)656，以調(diào)整第二末端654的垂直方向，進(jìn)而因此 導(dǎo)致前壁組件632的角度調(diào)整。此外，滑塊部分648還可以包括調(diào)平機(jī)構(gòu)(未顯示)以使 前壁組件632可以在兩個(gè)末端652，654處進(jìn)行豎直調(diào)整。底部646可包括用來支撐調(diào)整組 件642 —部分的架子658，這將在下面討論。調(diào)整組件642可包括線性滑動(dòng)軸承660，軌道662，滑動(dòng)組件664，樞轉(zhuǎn)組件666，打
12印頭機(jī)殼安裝組件668和鎖定組件670。線性滑動(dòng)軸承660可沿架子658延伸。軌道662 通常可沿壁元件640的大部分長度延伸，且可位于線性滑動(dòng)軸承660之上?；瑒?dòng)組件664 可包括由之間的中間部分676相連的第一和第二末端部分672，674，位于第一末端部分672 和中間部分676之間的第一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器678，和位于第二末端部分674和中間部分676之間 的第二電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器680。 每個(gè)第一和第二末端部分672，674可包括安裝于其底部的支撐元件686，688。支 撐元件686，688可滑動(dòng)地與線性滑動(dòng)軸承660相連。中間部分676可包括一個(gè)可滑動(dòng)地 連接于軌道662上的臂689。樞轉(zhuǎn)組件666可包括樞轉(zhuǎn)元件690，692，樞轉(zhuǎn)元件690，692 具有相對彼此可旋轉(zhuǎn)的第一末端694，696和第二末端698，700。樞轉(zhuǎn)元件690，692可采取 h印haist軸承的形式，并可含有與滑動(dòng)組件第一和第二末端部分672，674的頂部相連的第 一末端694，696。打印頭機(jī)殼安裝組件668可包括安裝塊702，704，以便將調(diào)整組件642連 接到打印頭機(jī)殼628。安裝塊702，704可與樞轉(zhuǎn)元件的第二末端698，700連接，進(jìn)而允許打 印頭機(jī)殼628相對壁元件640旋轉(zhuǎn)。閉鎖構(gòu)件670可與中間部分676連接，并可包括用來 相對壁元件640固定調(diào)整組件642的夾緊螺栓705，706，707。夾緊螺栓706可收緊以在整 個(gè)范圍內(nèi)保護(hù)滑動(dòng)組件664，同時(shí)通常允許通過驅(qū)動(dòng)器678，680的驅(qū)動(dòng)對第一和第二末端 部分672，674相對彼此進(jìn)行微調(diào)。夾緊螺栓705，707可收緊以相對彼此固定第一和第二末 端部分672，674。再次參考圖30和31，后壁組件634可包括一個(gè)壁元件708和一個(gè)樞轉(zhuǎn)組件710。 壁元件708可固定在側(cè)壁元件636，638上。樞轉(zhuǎn)組件710可包括具有第一末端(未顯示) 和第二(未顯示)末端且相對彼此可旋轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)元件712，714。樞轉(zhuǎn)元件712，714可采取 h印haist軸承的形式即使第一末端(不顯示)固定到臂元件708上。安裝塊724，726可與 第二末端(不顯示)和打印頭機(jī)殼628連接，進(jìn)而允許打印頭機(jī)殼628相對壁元件708旋 轉(zhuǎn)。每個(gè)側(cè)壁組件636，638可包括在其上表面的具有找平軌道732，734的壁元件728， 730。壁元件640的滑塊部分648，650可與找平軌道732，734可滑動(dòng)的嚙合，一般允許壁元 件640沿找平軌道732，734的長度方向行進(jìn)。在操作中，當(dāng)確定打印頭機(jī)殼628從其目標(biāo)位置偏移時(shí)，可使用上文描述的特征 對它進(jìn)行調(diào)整。具體來說，當(dāng)一個(gè)打印頭機(jī)殼628發(fā)生螺距未對準(zhǔn)時(shí)(如圖13所示)，可利 用調(diào)整組件642進(jìn)行修正。更具體地說，可調(diào)整打印頭52以修正由打印頭機(jī)殼628繞樞轉(zhuǎn) 元件712，714旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的螺距。通過使用調(diào)整組件642而使打印頭機(jī)殼圍繞樞轉(zhuǎn)元件712，714旋轉(zhuǎn)。滑動(dòng)組件 664可通過釋放閉鎖機(jī)構(gòu)670而允許其沿軌道662延伸。通過松動(dòng)夾緊螺栓705，706, 707 而釋放閉鎖機(jī)構(gòu)670。一旦閉鎖機(jī)構(gòu)670被釋放，第一和第二電動(dòng)啟動(dòng)器678，680可將滑動(dòng) 組件66 4沿軌道662的長度方向驅(qū)動(dòng)至一個(gè)理想的位置以進(jìn)行螺距修正。當(dāng)滑動(dòng)組件664沿軌道662滑動(dòng)時(shí)，打印頭機(jī)殼628圍繞樞轉(zhuǎn)元件712，714從第 一位置(圖30)旋轉(zhuǎn)至第二位置(圖31)。由于打印頭機(jī)殼628是旋轉(zhuǎn)的，所以它們在壁元 件640，708間進(jìn)行有角度的布置。為了適應(yīng)打印頭機(jī)殼628的角位移，當(dāng)打印頭機(jī)殼628 旋轉(zhuǎn)時(shí)，壁元件640沿找準(zhǔn)軌道732，734移動(dòng)。通過調(diào)整指揮電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器移進(jìn)或退出的電壓信號可完成滑動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)。關(guān)于打印頭噴嘴理想位置的信息可通過視覺系統(tǒng)獲得，描述如下。打印頭陣列可構(gòu)造成連續(xù)或非連續(xù)的陣列。非連續(xù)的陣列可包括在打印頭52間 的打印長列間的間隙。非連續(xù)陣列的簡要表現(xiàn)在圖33中顯示。由所使用的打印頭52強(qiáng)加 的物理尺寸限制可能會(huì)造成一個(gè)非連續(xù)的陣列。打印頭52需要間隙以能夠在某一特定的 空間內(nèi)達(dá)到噴射陣列預(yù)期的數(shù)目。間隙可能要求在印刷方法上的變化，這種變化改變了打 印頭陣列相對基底的運(yùn)動(dòng)以確?；姿械拿娣e都被打印。該定位的方法通常不會(huì)受到這 種安排的影響。圖34-36簡要地顯示了一臺替換的打印頭機(jī)殼調(diào)整設(shè)備800。打印頭機(jī)殼調(diào)整設(shè)備800可包括第一和第二打印頭機(jī)殼802，804，一個(gè)橫梁806和一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件808。第一打 印頭機(jī)殼802可固定在橫梁806的第一面上且第二打印頭機(jī)殼804可滑動(dòng)地與橫梁806的 第二面連接，且安裝方向通常與第一打印頭機(jī)殼802相反。驅(qū)動(dòng)裝置808可包括一個(gè)空氣軸承組件810，一個(gè)樞轉(zhuǎn)組件812，和第一和第二驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)814，815?？諝廨S承組件810可在靠近第一打印頭機(jī)殼802的第一末端附近與橫梁 806的第一末端相連。樞紐組件812可包括h印haist軸承816，這個(gè)軸承與打印頭機(jī)殼調(diào) 整設(shè)備800的底板818和橫梁806在第一打印頭組件802的第二末端附近相連，進(jìn)而在兩 者之間提供一個(gè)旋轉(zhuǎn)連接。第一驅(qū)動(dòng)裝置814可包括線性驅(qū)動(dòng)器820，可動(dòng)鏈接構(gòu)件822?？蓜?dòng)鏈接構(gòu)件822 與在打印頭陣列可變螺距設(shè)備的底板818上的導(dǎo)向槽824相連。線性驅(qū)動(dòng)器820可包括 與第一打印頭機(jī)殼802相連的第一臂821，并且可包括與可動(dòng)鏈接構(gòu)件822相連的第二臂 823。鏈接構(gòu)件822可手動(dòng)操作圍繞槽824運(yùn)動(dòng)或通過各種方法來實(shí)現(xiàn)橫梁806的粗略旋 轉(zhuǎn)調(diào)整。第一臂821可以延長或收縮以實(shí)現(xiàn)橫梁806的精細(xì)調(diào)整。第二驅(qū)動(dòng)裝置815可包括線性驅(qū)動(dòng)器817。線性驅(qū)動(dòng)器817可與第二打印頭機(jī)殼 804和橫梁806結(jié)合。線性驅(qū)動(dòng)器817通常可滑動(dòng)地驅(qū)動(dòng)第二打印頭機(jī)殼804沿橫梁806 運(yùn)動(dòng)。在操作中，第一和第二打印頭802，804的螺距可通過驅(qū)動(dòng)裝置808進(jìn)行調(diào)整。更 具體地說，當(dāng)可動(dòng)鏈接構(gòu)件822沿導(dǎo)向槽824移動(dòng)時(shí)，臂821，823會(huì)在第一打印頭機(jī)殼802 上起作用，進(jìn)而造成第一和第二打印頭機(jī)殼802，804和橫梁806的旋轉(zhuǎn)。線性驅(qū)動(dòng)器820 可通過臂821的延伸或收縮而進(jìn)一步完善橫梁806的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)橫梁806轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二打印 頭機(jī)殼804可由一個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器817來驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而獲得第二打印頭機(jī)殼804相對第一打印 頭機(jī)殼802的合適相位。通過使用視覺系統(tǒng)可使這個(gè)過程自動(dòng)完成，這將在下文進(jìn)行討論。 可使系統(tǒng)來記錄第一打印頭機(jī)殼802和第二打印頭機(jī)殼804的關(guān)系，并通過線性驅(qū)動(dòng)器817 驅(qū)動(dòng)第二打印頭機(jī)殼804運(yùn)動(dòng)。如上文所述，在鏈接構(gòu)件822完成運(yùn)動(dòng)后，打印頭陣列的粗略螺距調(diào)整也就完成 了。在這時(shí)，線性驅(qū)動(dòng)器820可與視覺系統(tǒng)結(jié)合使用以旋轉(zhuǎn)橫梁806至最終精密角度的調(diào) 整，這個(gè)調(diào)整實(shí)現(xiàn)了打印頭在0. 5微米內(nèi)的螺距精度。一旦獲得適宜的螺距，打印頭機(jī)殼調(diào) 整設(shè)備800可被固定以便打印。參考圖35和36，應(yīng)該指出的是，打印頭機(jī)殼802，804可對準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)彼此間的同 相。更具體地說，在每個(gè)打印頭機(jī)殼802，804內(nèi)的打印頭(未顯示)可對準(zhǔn)以至于它們在 同一個(gè)區(qū)域內(nèi)打印進(jìn)而造成了更大的打印沉積濃度，如打印沉積區(qū)的830，832簡要顯示的那樣。 再次參考圖1，PMD設(shè)備10的視覺系統(tǒng)17包括校準(zhǔn)攝像機(jī)組件900和機(jī)器視覺 攝像機(jī)組件902。另外參考圖37，校準(zhǔn)攝像機(jī)組件900可包括校準(zhǔn)攝像機(jī)904和安裝結(jié)構(gòu) 906。安裝結(jié)構(gòu)906可包括第一和第二部分908，910。第一部分908可以固定在真空卡盤16上且第二部分910可滑動(dòng)地與第一部分908 連接。安裝結(jié)構(gòu)906可進(jìn)一步包括一臺發(fā)動(dòng)機(jī)，這臺發(fā)動(dòng)機(jī)用來相對第一部分908驅(qū)動(dòng)第 二部分910運(yùn)動(dòng)(未顯示)。安裝結(jié)構(gòu)906還可包括一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)912用來協(xié)調(diào)校準(zhǔn)攝像機(jī) 組件900和機(jī)器視覺攝像機(jī)組裝902，這將在下文討論。校準(zhǔn)攝像機(jī)904可以固定在第二部 分910上，并且因此可能會(huì)在垂直真空卡盤16上表面的方向上相對真空卡盤16運(yùn)動(dòng)。機(jī)器視覺攝像機(jī)組件902可包括低分辨率攝像機(jī)914，高分辨率攝像機(jī)916和一個(gè) 安裝構(gòu)件918。低分辨率攝像機(jī)914與高分辨率攝像機(jī)916相比可能會(huì)具有一個(gè)更大的視 野。更具體地說，低分辨率攝像機(jī)914可能有約10毫米X 10毫米的視野。這個(gè)范圍可足夠 容納基底18的額外誤差。安裝結(jié)構(gòu)918可包括一個(gè)托槽920和用來將托槽920可移動(dòng)地 安裝于第二軌道26上的第一和第二發(fā)動(dòng)機(jī)(未顯示)。第一發(fā)動(dòng)機(jī)可提供沿第二軌道26 的軸向移動(dòng)，以及第二電動(dòng)機(jī)可提供安裝托槽920相對于第二軌道26的豎直移動(dòng)。校準(zhǔn)攝 像機(jī)904，低分辨率攝像機(jī)914，高分辨率攝像機(jī)916都可以與PMD設(shè)備10上的計(jì)算機(jī)922 進(jìn)行通訊。在操作中，校準(zhǔn)攝像機(jī)904可以決定打印頭的位置。校準(zhǔn)攝像機(jī)904可關(guān)注于陣 列中的任何一個(gè)打印頭52(圖4)以確定打印頭52之間的相對位置。校準(zhǔn)攝像機(jī)904可能 產(chǎn)生圖像，并將圖像傳送給計(jì)算機(jī)922以確定打印頭52之間的位置誤差。如果發(fā)現(xiàn)誤差， 就可以調(diào)整打印頭52，如上文所述。在打印頭位置修正過程中，校準(zhǔn)攝像機(jī)904可提供位置 反饋。如上所述，校準(zhǔn)攝像機(jī)組件900也可包括基準(zhǔn)點(diǎn)912?；鶞?zhǔn)點(diǎn)912可由機(jī)器視覺攝 像機(jī)組件902觀看到以調(diào)節(jié)校正攝像機(jī)組件900和機(jī)器視覺攝像機(jī)組件902。一旦校準(zhǔn)攝 像機(jī)組件900和機(jī)器視覺攝像機(jī)組件902之間的相對位置已知，打印頭52，校準(zhǔn)攝像機(jī)組件 900，機(jī)器視覺攝像機(jī)組裝902之間的相對位置可由計(jì)算機(jī)922決定且可用于打印頭52和 打印頭機(jī)殼的調(diào)整，正如上文所述。此外，視覺攝像機(jī)組件902與打印頭小車機(jī)架14間的 相對位置可通過使用常見的光帶923得知。這通?？墒沟糜?jì)算機(jī)922確定基底18和打印 頭52之間的相對位置并確定它們之間任意位置誤差，這將在下文討論。如上所述，機(jī)器視覺攝像機(jī)組裝902可確定基底18與打印頭機(jī)殼之間的位置誤 差。更具體地說，低分辨率攝像機(jī)914可獲取基底18的初始圖像以確定基準(zhǔn)點(diǎn)924的位置。 基準(zhǔn)點(diǎn)924很小，例如約1平方毫米，因而有可能采取蝕刻鉻標(biāo)識的形式。一旦基準(zhǔn)點(diǎn)924 的總體位置已經(jīng)確定，移動(dòng)機(jī)器視覺攝像機(jī)組件902和基底18以至于高分辨率攝像機(jī)916 可以為計(jì)算機(jī)922提供一個(gè)詳細(xì)的圖像，以通過使用一種機(jī)器視覺算法來確定基底18的取 向。雖然基準(zhǔn)點(diǎn)924在圖1中用X表示，但它可包括各種形式。分析基準(zhǔn)點(diǎn)924的圖像以 確定基底18的旋轉(zhuǎn)方向以及基底18沿基底主軸的位置。另外一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)926可位于基底 18上以協(xié)助確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向。基準(zhǔn)點(diǎn)924，926 —般可設(shè)在彼此相對的角落。高分辨率攝像機(jī) 916可用于定位基準(zhǔn)點(diǎn)926而不用基于基準(zhǔn)點(diǎn)924取向的低分辨率攝像機(jī)914的協(xié)助。一旦確定了基底18的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，上文描述的打印頭機(jī)殼可具有各自的方向，調(diào)整這些方向以解決上文論述過的各種不同形式的位置誤差。此外，機(jī)器視覺攝像機(jī)組件902可定期為計(jì)算機(jī)922提供基準(zhǔn)點(diǎn)924，926的圖象以確定PMD設(shè)備10整個(gè)操作過程中的位 置誤差。舉例來說，可分析基準(zhǔn)點(diǎn)以確定基底18的任何熱增長。這可能是由基準(zhǔn)點(diǎn)924， 926的大小和/或之間的距離變化來決定的。 計(jì)算機(jī)922可使各種攝像系統(tǒng)及調(diào)整組件的使用自動(dòng)成為一個(gè)伺服閉環(huán)控制系 統(tǒng)。這可以消除人為誤差的可能來源。它也可允許對準(zhǔn)調(diào)整"飛起來"以能夠自動(dòng)調(diào)整 由熱膨脹或收縮引起的打印頭位置的變化，或它允許已負(fù)載于該系統(tǒng)上的打印物質(zhì)的熱膨脹。
權(quán)利要求
一種打印設(shè)備，其包括卡盤，其設(shè)計(jì)成用來支撐其上的基底；與所述卡盤間隔的軌道；打印頭小車機(jī)架，其與所述軌道連接并且具有其內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)打印頭的打印頭機(jī)殼；第一攝像機(jī)組件，其連接到所述卡盤并構(gòu)造成捕獲所述打印頭的圖像數(shù)據(jù)并將所述圖像數(shù)據(jù)提供給計(jì)算機(jī)；以及計(jì)算機(jī)，用來接收來自所述第一攝像機(jī)組件的所述圖像數(shù)據(jù)并構(gòu)造成確定所述打印頭的理想位置和所述打印頭的實(shí)際位置之間的偏差；其中所述計(jì)算機(jī)控制所述打印頭至少之一的觸發(fā)，并且基于所述偏差控制所述卡盤和所述打印頭小車機(jī)架之間的相對運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備，其中所述第一攝像機(jī)組件通常指向所述打印頭。
3.如權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備，其中所述打印頭小車包括至少兩個(gè)打印頭，所述第 一攝像機(jī)組件構(gòu)造成用來捕獲所述至少兩個(gè)打印頭的圖像數(shù)據(jù)并且將所述圖像數(shù)據(jù)提供 給所述計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成用來確定所述至少兩個(gè)打印頭相對彼此之間的實(shí)際位置 與所述至少兩個(gè)打印頭相對彼此之間的理想位置之間的偏差。
4.如權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備，其中所述第一攝像機(jī)組件構(gòu)造成在通常垂直于所述 卡盤上表面的方向上可移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備，還進(jìn)一步包括與所述軌道可移動(dòng)地連接的第二攝像 機(jī)組件。
6.如權(quán)利要求5所述的打印設(shè)備，其中所述第二攝像機(jī)組件構(gòu)造成捕獲所述基底的圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的打印設(shè)備，其中所述計(jì)算機(jī)基于所述基底的所述圖像確定所述 基底的取向。
8.如權(quán)利要求5所述的打印設(shè)備，進(jìn)一步包括連接到所述卡盤的由所述第一和第二攝 像機(jī)組件可視的基準(zhǔn)點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求5所述的打印設(shè)備，其中所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成確定所述第一攝像機(jī)組件、 所述第二攝像機(jī)組件、所述打印頭和所述基底之間的相對位置。
10.如權(quán)利要求9所述的打印設(shè)備，其中所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成基于來自所述第一和第二 攝像機(jī)組件至少之一的輸入來自動(dòng)調(diào)整所述打印頭和所述基底間的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的打印設(shè)備，其中所述打印頭小車罩住若干打印頭，并且其中 所述自動(dòng)調(diào)整包括所述若干打印頭至少之一的單一調(diào)整。
12.如權(quán)利要求10所述的打印設(shè)備，其中所述打印頭機(jī)殼可旋轉(zhuǎn)地與所述打印頭小車 機(jī)架連接，所述自動(dòng)調(diào)整包括所述打印頭機(jī)殼相對所述基底的旋轉(zhuǎn)。
13.一種打印設(shè)備，其包括卡盤，其構(gòu)造成用來支撐其上的基底； 與所述卡盤間隔的軌道；打印頭小車機(jī)架，其與所述軌道連接并且內(nèi)部設(shè)有打印頭； 第一攝像機(jī)組件，其構(gòu)造成捕獲所述打印頭的圖像數(shù)據(jù)；第二攝像機(jī)組件，其構(gòu)造成捕獲所述基底的圖像數(shù)據(jù)；以及 計(jì)算機(jī)，其與所述第一和第二攝像機(jī)組件進(jìn)行通訊。
14.如權(quán)利要求13所述的打印設(shè)備，其中所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成確定所述打印頭的理想位 置與所述打印頭的實(shí)際位置間的偏移。
15.如權(quán)利要求13所述的打印設(shè)備，其中所述打印頭機(jī)殼罩住其內(nèi)設(shè)有的至少兩個(gè)打 印頭，所述第一攝像機(jī)組件構(gòu)造成捕獲所述至少兩個(gè)打印頭的圖像數(shù)據(jù)，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造 成用來確定所述打印頭相對彼此的理想位置與所述打印頭相對彼此的實(shí)際位置間的偏移。
16.如權(quán)利要求13所述的打印設(shè)備，其中所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成用來確定所述基底的取向。
17.如權(quán)利要求13所述的打印設(shè)備，其中所述第一和第二攝像機(jī)組件的其中之一包括 由所述第一和第二攝像機(jī)組件可視的基準(zhǔn)點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求13所述的打印設(shè)備，其中所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成用來確定所述第一攝像機(jī) 組件、所述第二攝像機(jī)組件、所述打印頭小車機(jī)架和所述基底之間的相對位置。
19.如權(quán)利要求13所述的打印設(shè)備，其中所述第一攝像機(jī)組件構(gòu)造成在通常垂直于所 述卡盤上表面的方向上可移動(dòng)。
20.如權(quán)利要求13所述的打印設(shè)備，其中所述第二攝像機(jī)組件與所述軌道可移動(dòng)地連接。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，一打印設(shè)備(10)可包括設(shè)計(jì)成用來支撐其上的基底的一卡盤(16)，遠(yuǎn)離所述卡盤(16)的軌道(24，26)，一與所述軌道(24，26)連接并且具有其內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)打印頭(40)的打印頭機(jī)殼的打印頭小車機(jī)架(14)，設(shè)計(jì)成捕獲所述打印頭(40)的圖像數(shù)據(jù)并將所述圖像數(shù)據(jù)提供給一臺計(jì)算機(jī)的第一攝像機(jī)組件(17)，以及一臺用來接收來自所述第一攝像機(jī)組件(17)的圖像數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)成確定所述打印頭(40)的理想位置和所述打印頭(40)的實(shí)際位置之間的偏差的計(jì)算機(jī)。
文檔編號B41J2/07GK101863163SQ201010156410
公開日2010年10月20日 申請日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者D·阿爾伯塔利, P·韋斯特, R·D·?？怂? R·G·小貝姆 申請人:株式會(huì)社愛發(fā)科