CN101115622A - 打印机结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种打印机结构及其制造方法。一种使用箔片(60)将打印机部件安装到支撑件(30)上的安装结构，该箔片包括多个安装孔(50)，销(40)插入到安装孔中以提供对齐。销(40)在孔(50)中的接合导致箔片(60)发生局部变形，所产生的力用于使销(40)以比制造箔片(60)的精度高的精度对齐。

Description

打印机结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及打印机器，具体但非排他地涉及使用多个打印头的打印机器，这些打印头例如为可控制式(drop-on-demand)的、具有用于液滴喷射的喷嘴阵列的喷墨类型的打印头。
背景技术
经常会希望在进行可控制式打印时，使多个打印机部件(通常是打印头)对齐，从而提供连续的打印行。这种对齐必须非常精确地进行以使得被打印基片上的可视误差最小。例如，WO 01/60627公开了一种使用锥形螺杆装置对齐打印头的方法。然而，现有技术的对齐方法耗时而且/或者需要极高公差制造的零件。
发明内容
本发明寻求提供一种改进的用于打印机部件的安装结构和方法。
因此根据本发明的第一方面，提供一种用于将打印机部件安装到大致刚硬的基底部件上的安装结构，所述结构包括连接到所述打印机部件或所述基底部件的其中一个上的箔片元件，所述箔片包括一个或多个安装孔，一个或多个安装销连接到所述打印机部件或所述基底部件的另一个上，所述销适于与所述孔接合，其中所述安装销与所述安装孔的接合导致所述箔片产生局部变形，所述变形在所述销上提供定位力，从而促使所述打印机部件在与所述箔片基本平行的平面内与所述基底部件对齐。
所述箔片的厚度优选在0.1mm到0.5mm之间，更优选为0.25mm厚。所述箔片可以由任何提供期望变形性质的材料制成，但优选是金属，优选为铍铜合金或青铜。
本发明的第二方面提供一种用于将第一打印机部件安装到支撑件上的方法，所述方法包括：将具有一个或多个安装孔的箔片连接到所述打印机部件或所述支撑件的其中一个上，在所述打印机部件或所述支撑件的另一个上设置适于与所述安装孔接合的一个或多个安装销，将所述安装销插入所述安装孔，从而使所述箔片产生局部变形，使得所述局部变形将所述部件定位在与所述插入方向垂直的平面内，从而将所述打印机部件刚性地固定到所述支撑件上。
第二打印机部件可以以基本相同的方式安装到所述支撑件上，从而将所述第一部件和第二部件以固定的空间关系固定。在优选的实施方式中，可从所述支撑件卸下打印机部件，而将相同、或更有用的是将替换部件安装在该位置，所述替换部件相对于原始部件以高精度对齐，该精度优选是+/-5μm，更优选是+/-2μm，再更优选是+/-1μm的精度。在所述部件是安装在打印杆上的打印头的实施方式中，打印头能够以足够的精度被更换以使得能够不用进一步调整而进行打印。该方法允许打印头被快速且容易地更换，无需复杂的对齐步骤。
本发明的第三方面提供一种用于制造支撑件的方法，该支撑件用于支撑一个或多个打印机部件，所述方法包括如下步骤：将一个或多个箔片元件设在所述支撑件上，各箔片元件包括用于与至少一个打印机部件接合的一个或多个安装孔；将安装销插入在各所述箔片上的至少一个安装孔中，所述安装销适于与所述孔接合；将所述一个或多个箔片定位，从而将所述销以期望的空间构形对齐；和将所述箔片固定在所述支撑件上。
附图说明
以下仅借助相对于附图的实施例描述本发明，在附图中：
图1显示了安装到打印杆上的打印头；
图2是图1的分解视图；
图3是图2的结构的另选实施方式；
图4是安装销的细节视图；
图5表示了箔片的偏转；
图6表示了箔片的孔和构形；
图7是图1的结构的另选视图。
具体实施方式
参见图1，打印头10连接到安装板20，安装板20又形成了打印机(未示出)的一部分。板20可以具有多个打印头安装部，如附图标记30所示，这些安装部被精确隔开以确保由各打印头打印的行都正确对齐。
期望的是能够将打印头10从安装部30卸下并更换另一个打印头，而不必进行将更换打印头与在该安装板中的其它打印头重新对齐的单独过程。
图2显示了为了实现这一点的一个实施方式的分解立体图。打印头10设有至少两个销组件40，销组件40与形成在箔片60中的相应孔50’接合。在箔片中还形成有用于与第二打印头的销组件接合的类似的孔50”，这两对孔相对于彼此精确定位。这些精确定位特征例如使用诸如光刻蚀刻的光学方法在箔片中制造比在安装板中制造更容易也更便宜。销组件40例如通过螺栓被带入孔50中的适当位置，所述螺栓经过销的中心并与形成在安装板(有利地是，附图标记80表示的插入件)中的螺纹接合。
当考虑到销或箔片中的孔的公差时，箔片的弹性偏转、以及造成的定位力提供了比可能期望的精度更高精度的对齐。该效果可在图3所示的结构中发现。
在图3所示的另选实施方式中，安装板设有两个或更多个分开的箔片60a和60b，而不是单个整体箔片。各箔片包括用于单个打印头的安装孔。为了确保打印头相对于彼此的精确定位，销接合在安装孔中，而后在箔片固定到安装板之前销被精确对齐成期望的构形。用于该对齐步骤的销可以是打印头的一部分，在这种情况下喷嘴或甚至是打印头的打印行可被用于确定对齐，或者销可以是对齐工具的一部分。而后箔片通过诸如粘合的适当方法刚性固定到安装板。
应理解的是，可以利用两个或更多的分离箔片来实施上述实施方式的组合，各箔片适于安装超过一个的打印头。
图4示出了销组件的细节。锥形套管90与箔片中的孔50接合，从而将销精确定位在与销轴线100垂直的平面中，以下将更加详细地说明。如图5中虚线所示，箔片60由于锥体90变形，所产生的大致与箔片的平面平行作用的力将销定心于孔50中。这些定位力能够足以压碎可能原本会导致不对齐的污物或灰尘。从图5可以看出，打印杆20不与套管90接触，且充分凹进以允许箔片自由变形。
精确定位在套管顶部下方距离A处的凸台95确保箔片不会变形超过其弹性极限。套管90的锥度T一般为5度，导致箔片的一般偏转为0.2到0.3mm。打印杆的厚度一般为10mm。
已经发现在如上所述的柔性箔片中的销的接合可产生精度为正负2μm的对齐，且在某些情况下达到正负1μm或更小的精度。换句话说，利用这种接合安装到基底的部件能够以小于2μm，或在某些情况下1μm的位置误差被拆卸并重复地再安装。
只要干涉配合足以导致箔片局部变形而这又导致产生垂至于运动方向的定位力，那么即使箔片和销本身以较低公差制造也可以获得上述精度。
例如，如果箔片中的孔的直径为5.80mm+/-0.10mm，为确保干涉，则销的直径应至少为5.90mm。因此销的直径可以规定为5.95+/-0.05mm。用于这种部件的合适的制造方法可以是蚀刻，因为它比较容易给被蚀刻零件提供+/-0.050mm的公差。已经发现上述示例性尺寸和公差可以提供精度大约为+/-5μm或+/-0.005mm的对齐。因此可以看出，本发明提供了一种联接结构，该结构提供了打印机部件和基底部件之间的对齐，且精度比该结构的单独部件的形成精度高大约10倍。
考虑到安装孔的形状和构形，从图6可以看出，尽管大致圆形孔602优选用于提供两维(或自由度)的横向对齐，但其它形状也是可以的，例如三叶形结构604。
还如图6所示，用于提供单个自由度对齐的第二孔优选呈细长槽606的形式。该形状与圆或三叶形结合使用可以使得部件在箔片平面中的旋转受到约束而不会对已经由圆孔限定的横向定位过约束，如附图标记610所示。
本发明的另一个优点在于销和箔片接合结构不会在插入方向，即大致垂直于箔片的方向上对部件进行约束。这使得通过凸台95与箔片的抵靠来约束其它自由度，而不会由于销而产生过约束。
因此，定位在例如打印头喷嘴阵列110的两端(如图7所示)处的两个这样的销40将打印头例如相对于其它打印头安装部30精确定位在垂直于销轴线100和打印头喷嘴轴线的平面内。
另外，只要箔片不变形超过其塑性极限，这种定位就是可重复的，从而打印头可被卸下且替换件以非常高的精度安装在相同位置，如上所述。如果所有的打印头都这样制造，即相同的喷嘴例如利用本发明的对齐机构相对于对齐销定位，则由替换打印头打印的行也会相对于由其它打印头打印的行精确定位，从而保持图像质量。
应理解，本发明不只是如上所述可应用于将打印头安装在打印杆20中，而是还可以用在将多个打印杆安装在打印机中及类似应用中。

Claims (24)

1.一种用于将打印机部件安装到大致刚硬的基底部件上的安装结构，所述结构包括：
连接到所述打印机部件或所述基底部件的其中一个上的箔片元件，所述箔片包括一个或多个安装孔，
连接到所述打印机部件或所述基底部件的另一个上的一个或多个安装销，所述销适于与所述孔接合，
其中所述安装销与所述安装孔的接合导致所述箔片产生局部变形，所述变形在所述销上提供定位力，从而促使所述打印机部件在与所述箔片基本平行的平面内与所述基底部件对齐。
2.根据权利要求1所述的结构，其中所述箔片的厚度在0.1mm到0.5mm之间。
3.根据权利要求1或2所述的结构，其中所述箔片是金属。
4.根据上述权利要求中任一项所述的结构，其中所述箔片中的所述安装孔通过光学处理形成。
5.根据上述权利要求中任一项所述的结构，所述结构包括至少两个销和两个孔。
6.根据权利要求5所述的结构，其中第一销与所述支撑件结合提供两个自由度的对齐。
7.根据权利要求6所述的结构，其中所述第二销与所述支撑件结合提供第三自由度的对齐。
8.根据上述权利要求中任一项所述的结构，其中所述销是锥形的。
9.根据上述权利要求中任一项所述的结构，其中所述打印机部件和所述基底部件之间的对齐精度比所述安装孔的形成精度高至少十倍。
10.根据上述权利要求中任一项所述的结构，其中所述打印机部件和所述基底部件之间的对齐精度是比所述安装销的形成精度高十倍的级别。
11.根据上述权利要求中任一项所述的结构，该结构提供所述打印机部件和所述基底部件之间正负2μm精度的对齐。
12.根据上述权利要求中任一项所述的结构，其中所述打印机部件是打印头。
13.根据权利要求12所述的结构，其中单个安装结构适于以固定的空间关系安装两个或更多个打印头。
14.根据权利要求12或13所述的结构，其中所述安装结构以大于或等于所述打印头的喷嘴间隔的精度使所述打印头对齐。
15.根据上述权利要求中任一项所述的结构，其中所述局部变形是弹性变形。
16.一种用于将第一打印机部件安装到支撑件上的方法，所述方法包括：
将具有一个或多个安装孔的箔片连接到所述打印机部件或所述支撑件的其中一个上，
在所述打印机部件或所述支撑件的另一个上设置适于与所述安装孔接合的一个或多个安装销，
将所述安装销插入所述安装孔，从而使所述箔片局部变形，
使得所述局部变形将所述部件定位在与所述插入方向垂直的平面内，以及
将所述打印机部件刚性地固定到所述支撑件上。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述箔片中的所述安装孔通过蚀刻形成。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述方法以垂直于所述插入方向正负2μm的精度定位所述打印机部件。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，该方法还包括将第二打印机部件安装到所述支撑件上，从而将所述第一打印机部件和第二打印机部件以固定的空间关系固定。
20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，该方法还包括从所述支撑件卸下所述打印机部件，并重复所述方法以插入并固定替换的打印头部件。
21.一种用于制造支撑件的方法，该支撑件用于支撑一个或多个打印机部件，所述方法包括如下步骤：
提供一个或多个箔片元件，各箔片元件包括用于与至少一个打印机部件接合的一个或多个安装孔，
将安装销插入在各所述箔片上的至少一个安装孔中，所述安装销适于与所述孔接合，
将所述一个或多个箔片相对于所述支撑件定位，从而将所述销以期望的空间构形对齐，和
将所述一个或多个箔片固定在所述支撑件上。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述安装销与所述安装孔的接合导致所述箔片发生局部变形。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中以低于所述销的所需对齐精度的精度制造所述箔片。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的方法，其中以比制造所述箔片的精度高至少十倍的精度对齐所述销。
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