用于噴墨打印系統(tǒng)的打印頭單元組件的制作方法
【專利說明】用于噴墨打印系統(tǒng)的打印頭單元組件
[0001]本發(fā)明申請是于2013年5月10日提交的發(fā)明名稱為“用于噴墨打印系統(tǒng)的打印頭單元組件”、申請?zhí)枮?01310170573.4的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關(guān)串請的交叉引用
本申請要求均以2013年3月15日為提交日的美國專利申請N0.13/839，993和國際申請N0.PCT/US13/32451的優(yōu)先權(quán)。本申請要求于2012年5月11日提交的美國臨時(shí)申請N0.61/646，159的權(quán)益，并且另外還要求于2012年9月6日提交的美國臨時(shí)申請N0.61/697,479的權(quán)益。在本文列出的全部這些交叉引用申請以引用的方式全文結(jié)合到本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本教導(dǎo)的領(lǐng)域涉及用于工業(yè)噴墨薄膜打印系統(tǒng)的可更換的打印頭單元組件。
【背景技術(shù)】
[0004]根據(jù)本教導(dǎo)，打印頭單元組件的各種實(shí)施方式可包括打印頭單元、安裝和夾持組件以及接口組件。對于根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元組件的各種實(shí)施方式，與歧管連通的每個(gè)部件(例如但不局限于，與端口連通的歧管、閥、儲存器、真空源、諸如惰性氣體源的氣源、噴墨打印頭組件等)可安裝在歧管上，并且可利用0形環(huán)密封件來密封，由此排除使用管道系統(tǒng)連接件。由此，本教導(dǎo)的歧管組件的各種實(shí)施方式可最小化不想要的死區(qū)容積，以及通過避免對于各種管道系統(tǒng)和管道系統(tǒng)連接件來說常見的失效模式來增加打印頭單元的穩(wěn)健性。對于本教導(dǎo)的打印頭單元組件的各種實(shí)施方式，打印頭單元以及安裝和夾持組件可提供打印頭單元在打印系統(tǒng)中的可重復(fù)的無應(yīng)力的定位。在本教導(dǎo)的打印頭單元組件的各種實(shí)施方式中，打印頭單元和接口組件可具有能使各種打印頭單元與打印系統(tǒng)具有迅速更換性(ready interchangeability)的特征。提供打印頭單元在打印系統(tǒng)中的無應(yīng)力的可重復(fù)的定位的迅速更換性(ready)實(shí)現(xiàn)了形成目標(biāo)薄膜處理的靈活性以及可靠的高生產(chǎn)能力的打印。
【附圖說明】
[0005]圖1是根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的打印頭單元的框圖，該圖描繪了相關(guān)氣動控制和廢墨組件。
[0006]圖2是根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的打印頭單元的透視圖。
[0007]圖3A至圖3C是根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的打印頭單元的分解圖。
[0008]圖4A至圖4D描繪了根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的流體歧管塊的各種視圖。
[0009]圖5是根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的打印頭單元的透視圖。
[0010]圖6是根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種歧管組件的透視圖。
[0011]圖7是根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的各種歧管組件的分解透視圖。
[0012]圖8是根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的用于防止氣泡被截留在墨傳輸管線中的流體設(shè)計(jì)的示意圖。
[0013]圖9是穿過根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的各種歧管組件的截面圖。
[0014]圖10是穿過根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的墨歧管組件的放大截面圖。
[0015]圖11是包括多個(gè)打印頭的打印頭組件的示意圖。
[0016]圖12A和圖12B是描繪包括多個(gè)打印頭的打印頭組件的透視圖。
[0017]圖13A是根據(jù)各種實(shí)施方式的打印頭組件和底座組件的分解圖。圖13B是根據(jù)各種實(shí)施方式的安裝在底座組件中的打印頭單元的俯視圖。圖13C是根據(jù)各種實(shí)施方式的打印頭組件的仰視圖。
[0018]圖14是根據(jù)各種實(shí)施方式的安裝并夾持在底座組件中的打印頭單元的透視圖。
[0019]圖15是根據(jù)各種實(shí)施方式的噴墨打印系統(tǒng)的接口組件的透視圖，描繪到打印頭單元的附接。
[0020]圖16是根據(jù)各種實(shí)施方式的打印頭單元保護(hù)站(capping stat1n)的透視圖。
[0021]圖17是打印系統(tǒng)的透視圖，所述打印系統(tǒng)可利用根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的各種打印頭單元。
[0022]圖18是可容納打印系統(tǒng)的氣封組件和系統(tǒng)的示意圖，所述打印系統(tǒng)可利用根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式的各種打印頭單元。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本教導(dǎo)公開了用于可用于各種打印處理的工業(yè)噴墨薄膜打印系統(tǒng)中的打印頭單元組件的實(shí)施方式。本教導(dǎo)的打印頭單元組件的各種實(shí)施方式可包括打印頭單元、安裝和夾持組件、以及接口組件。根據(jù)本教導(dǎo)，本文所公開的裝置、設(shè)備、系統(tǒng)和方法可用于但不限于例如開發(fā)各種打印處理以及用于有效生產(chǎn)規(guī)模打印。
[0024]在這方面，構(gòu)想到的是，用于例如但不限于利用噴墨打印處理來制造0LED面板基板的打印頭單元組件的有利特征可包括:提供在打印處理期間用于將具有各種配方的各種墨有效順序打印在基板上的終端用戶靈活性。然而，雖然期望在打印處理期間實(shí)現(xiàn)多種墨的順序打印，但是多種墨和墨配方的交叉污染是不想要的。如此，執(zhí)行具有各種配方的各種墨的有效順序打印的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)附加地消除交叉污染。
[0025]關(guān)于不斷地移入和移出打印系統(tǒng)的打印頭單元的定位，期望的是，安裝和夾持提供打印頭單元的無應(yīng)力、可重復(fù)的定位以及提供完全自動的打印頭更換。如本文所使用的，無應(yīng)力是指顯著地減少(如果不是基本消除的話)會導(dǎo)致打印頭單元在安裝和夾持組件中的不適當(dāng)移位的橫向力。關(guān)于打印頭單元進(jìn)出打印系統(tǒng)的靈活運(yùn)動，從打印系統(tǒng)到打印頭單元所需的互連的類型(例如，電氣、氣動、流體式)能導(dǎo)致在提供各種打印頭單元的快速且有效更換方面的問題。假定可不斷地移入和移出打印系統(tǒng)的打印頭單元的數(shù)量，提供每個(gè)打印頭單元的標(biāo)識及其操作信息可被用于防止在自動更換打印頭單元期間的選擇錯誤。此夕卜，打印頭單元組件的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)提供打印頭單元在使用期間的穩(wěn)健性，以及便于維護(hù)以便避免顯著的停工時(shí)間。
[0026]因此，在構(gòu)想的特征和挑戰(zhàn)中，本教導(dǎo)的打印頭單元組件和系統(tǒng)的各種實(shí)施方式可包括:獨(dú)立打印頭單元；用于將打印頭單元安裝到打印系統(tǒng)上以提供可重復(fù)的無應(yīng)力的打印頭單元定位的安裝和夾持組件；以及提供快速且自動的電氣和氣動互連的接口組件。這樣的部件被設(shè)計(jì)成提供用于薄膜的噴墨打印(例如但不限于有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)薄膜的噴墨打印)的有效且可靠的打印處理。此外，本教導(dǎo)的打印頭單元組件和系統(tǒng)的各種實(shí)施方式能夠提供對打印頭單元的標(biāo)識和跟蹤，并且便于維護(hù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式。
[0027]對于本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式來說，每個(gè)打印頭單元可以是獨(dú)立組件，其多個(gè)獨(dú)立打印頭單元在打印處理期間可被迅速地更換到打印系統(tǒng)中。獨(dú)立打印頭單元的各種實(shí)施方式可具有流體系統(tǒng)，所述流體系統(tǒng)可包括:氣動歧管塊組件；流體歧管塊組件；以及主分配儲存器，所述主分配儲存器可與氣動歧管以及流體歧管流體連通。打印頭單元的各種實(shí)施方式可具有這樣的流體系統(tǒng)，該流體系統(tǒng)還包括可與主分配儲存器流體連通的散裝墨儲存器。散裝墨儲存器的各種實(shí)施方式可具有入口端口和通風(fēng)口，所述通風(fēng)口可允許填充該散裝墨儲存器。填充散裝墨儲存器可以手動或自動模式來進(jìn)行。在各種實(shí)施方式中，填充散裝墨儲存器可這樣進(jìn)行:借助經(jīng)由物理連接器結(jié)合到散裝墨儲存器入口端口上的供應(yīng)端口，將墨從外部供應(yīng)源定期地供應(yīng)到所述散裝墨(bulk ink)儲存器中，所述物理連接器在這種再填充之前被可撤銷地附接并且在這種再填充之后被拆除。在各種實(shí)施方式中，填充散裝墨儲存器可這樣進(jìn)行:借助在入口端口附近的供應(yīng)端口，將墨從外部供應(yīng)源定期地供應(yīng)到所述散裝墨儲存器中，墨可從外部供應(yīng)源被引導(dǎo)通過所述供應(yīng)端口而不使用將供應(yīng)端口和入口端口結(jié)合的物理連接器。
[0028]獨(dú)立打印頭單元的各種實(shí)施方式可具有散裝墨儲存器，所述散裝墨儲存器可具有的容積在打印處理的過程中足以提供至主分配儲存器的連續(xù)墨供應(yīng)。至主分配儲存器的連續(xù)墨供應(yīng)可維持主分配儲存器中的恒定體積，在打印期間該主分配儲存器可與打印頭流體連通。如此，主分配儲存器中的恒定容積可提供在打印頭中的多個(gè)打印頭噴嘴處的墨的壓力的可忽略變化。在這方面，打印頭單元的各種實(shí)施方式包括至少一個(gè)液位指示器，所述液位指示器用于維持主分配儲存器的限定填充液位，使得在打印期間來自散裝墨儲存器的墨連續(xù)地補(bǔ)充主分配儲存器至所述限定填充液位。在各種實(shí)施方式中，可在維護(hù)位置中在打印操作之間發(fā)生墨從外部供應(yīng)源至散裝墨儲存器的定期供應(yīng)。因此，并不需要與打印頭單元外部的用于供應(yīng)墨的墨源進(jìn)行管道系統(tǒng)連接的獨(dú)立打印頭單元能排除在更換各種打印頭單元期間麻煩的管道系統(tǒng)斷開和再連接的需要，并且還可排除在活動打印操作期間被提供給打印頭的笨重管道系統(tǒng)管線的需要。
[0029]本教導(dǎo)的歧管組件的各種實(shí)施方式可具有:在歧管組件內(nèi)部制造的多個(gè)通道；以及設(shè)置用于例如但不限于在所述通道與提供流體控制的多個(gè)閥之間的流體連通的多個(gè)端口。如此，本教導(dǎo)的歧管組件的各種實(shí)施方式可提供流體分布和控制。對于根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元組件的各種實(shí)施方式，與歧管連通的每個(gè)部件(例如但不限于，與端口連通的歧管、閥、儲存器、真空源、諸如惰性氣體源的氣源、噴墨打印頭組件等)可安裝在歧管上，并且可利用0形環(huán)密封件來密封，由此排除使用管道系統(tǒng)連接件。如此，本教導(dǎo)的歧管組件的各種實(shí)施方式可最小化不想要的死區(qū)容積，以及通過避免對于各種管道和管道連接件來說常見的失效模式來增加打印頭單元的穩(wěn)健性。
[0030]在打印頭單元的各種實(shí)施方式中，多個(gè)可更換打印頭單元每一個(gè)可具有唯一標(biāo)識或識別碼。對于各種實(shí)施方式，標(biāo)識或識別碼可被物理地標(biāo)明在打印頭單元上，以及與每個(gè)打印頭單元電子相關(guān)。對于打印頭單元的各種實(shí)施方式，標(biāo)識或識別碼可將每個(gè)單元與用于每個(gè)打印頭單元的唯一操作信息組相關(guān)。例如但不限于，唯一操作信息可包括在維護(hù)模型中打印頭單元的唯一位置、被盛裝在打印頭單元中的墨配方、以及打印頭標(biāo)定數(shù)據(jù)。這種唯一操作信息可被存儲在存儲裝置上。對于各種實(shí)施方式，存儲裝置可以是隨每個(gè)打印頭單元移動的機(jī)載(on-board)存儲裝置。
[0031]打印頭單元的各種實(shí)施方式可包括快聯(lián)電氣接口板，其與打印系統(tǒng)的接口組件匹配以準(zhǔn)備用于更換到安裝和夾持組件中以及從該安裝和夾持組件換出。安裝和夾持組件的各種實(shí)施方式可被固定到打印系統(tǒng)，作為用于控制打印頭單元相對于基板的位置的運(yùn)動系統(tǒng)的一部分。此外，根據(jù)本教導(dǎo)的打印頭單元的各種實(shí)施方式可具有毗鄰流體歧管塊的適配板歧管塊組件。本教導(dǎo)的適配板歧管塊組件的各種實(shí)施方式可提供流體歧管塊與打印頭之間的流體連通，以及提供打印頭組件到適配板歧管塊組件的附接。此外，適配板歧管塊組件的各種實(shí)施方式可包括用于將打印頭單元安裝到安裝和夾持組件中的配合表面。在工業(yè)噴墨薄膜打印系統(tǒng)的實(shí)施方式中，安裝和夾持組件可提供打印頭單元至工業(yè)噴墨薄膜打印系統(tǒng)的運(yùn)動安裝(kinematic mounting),以及提供無應(yīng)力夾持。在這方面，安裝和夾持組件的各種實(shí)施方式包括無接觸空氣軸承組件，其用于在安裝和夾持處理期間在工業(yè)噴墨薄膜打印系統(tǒng)中穩(wěn)定地夾持打印頭單元。因此，本教導(dǎo)的打印頭單元組件的安裝和夾持組件的各種實(shí)施方式提供打印頭單元到打印系統(tǒng)中的無應(yīng)力且可重復(fù)的定位。
[0032]圖1是示意圖，其描繪了根據(jù)本教導(dǎo)的獨(dú)立打印頭單元的各種實(shí)施方式的一些方面。圖1描繪了根據(jù)各種實(shí)施方式的打印頭單元I;與諸如真空和惰性氣體的氣動輸入(標(biāo)明為外部系統(tǒng)II)的關(guān)系；以及與例如本地廢墨組件和外部廢墨組件的流體輸出(標(biāo)明為外部系統(tǒng)III)的關(guān)系。對于獨(dú)立打印頭單元I的各種實(shí)施方式，氣動歧管塊組件IA能夠有能力證明例如但不限于在主分配儲存器1C與需要?dú)鈩涌刂频母鞣N外部源(例如，惰性氣體源IIA和真空源IIB)之間的流體分配和控制。在根據(jù)本教導(dǎo)的獨(dú)立打印頭單元的各種實(shí)施方式中，氣動歧管塊組件IA可例如通過閥PMAVjP PMAV 2提供主分配儲存器1C與各種氣動源之間的控制。根據(jù)獨(dú)立打印頭單元I的各種實(shí)施方式，流體歧管塊組件IB能夠有能力證明對例如但不限于主分配儲存器1C以及散裝墨儲存器ID的流體分配和控制。在根據(jù)本教導(dǎo)的獨(dú)立打印頭單元的各種實(shí)施方式中，流體歧管塊組件IB可例如通過閥FMAV:來控制主分配儲存器1C與打印頭IE之間的流體連通。根據(jù)本教導(dǎo)的獨(dú)立打印