ES2901248T3 - Método de alineación de componentes para su uso en aplicaciones de impresión por chorro de tinta - Google Patents

Abstract

Método que comprende: instalar una estructura de impresora (102) sobre un dispositivo de replicación (100) haciendo coincidir una característica estructural de la estructura de impresora (102) con una primera característica estructural del dispositivo de replicación (100), y un componente de superficie de contacto mecánica (104) sobre el dispositivo de replicación (100) al hacer coincidir una característica estructural del componente de superficie de contacto mecánica con una segunda característica estructural del dispositivo de replicación, en el que el dispositivo de replicación (100) mantiene la estructura de impresora (102) y el componente de superficie de contacto mecánica (104) en una disposición predeterminada, en el que la disposición predeterminada establece un hueco entre la estructura de impresora (102) y el al menos un componente de superficie de contacto mecánica (104); y llenar el hueco entre la estructura de impresora (102) y el al menos un componente de superficie de contacto mecánica (104) con medios de conexión; curar los medios de conexión para formar una estructura de montaje de cabezal de impresión a partir de la estructura de impresora y el componente de superficie de contacto mecánica; retirar la estructura de montaje de cabezal de impresión del dispositivo de replicación; e instalar un cabezal de impresión dentro de la estructura de montaje de cabezal de impresión haciendo coincidir una característica estructural del cabezal de impresión con la característica estructural de la estructura de impresora o la característica estructural del componente de superficie de contacto mecánica.

Description

DESCRIPCIÓN

Método de alineación de componentes para su uso en aplicaciones de impresión por chorro de tinta

Referencia cruzada a aplicaciones relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad y el beneficio de la solicitud de patente estadounidense n.° 15/597.433 presentada el 17 de mayo de 2017 y la solicitud de patente estadounidense n.° 62/340.977 titulada “Replication Alignment for an Inkjet Print Head Mounting” y presentada el 24 de mayo de 2016.

Campo relacionado

Diversas realizaciones se refieren a la fabricación de componentes usados en aplicaciones de impresión por chorro de tinta. Más específicamente, diversas realizaciones se refieren a estructuras para replicar con precisión la alineación durante la fabricación de componentes usados en aplicaciones de impresión por chorro de tinta.

Antecedentes

La impresión por chorro de tinta es un tipo de impresión por ordenador que recrea una imagen digital depositando gotitas de tinta sobre un sustrato, tal como papel o plástico. Muchas impresoras de chorro de tinta contemporáneas utilizan tecnología de goteo bajo demanda (DOD) para hacer que las gotitas de tinta se desplacen desde un depósito a través de una boquilla sobre el sustrato. En consecuencia, el montaje y la colocación del depósito y la boquilla (entre otros componentes) es vital para depositar con precisión las gotas de tinta en la posición deseada. En conjunto, estos componentes forman un cabezal de impresión (también denominado “conjunto de cabezal de impresión”).

Las impresoras de chorro de tinta deben colocar gotitas de tinta individuales con alta precisión y exactitud con el fin de generar imágenes de calidad aceptable. Sin embargo, a menudo, resulta difícil lograr una precisión y exactitud suficientes usando técnicas de fabricación convencionales, que a menudo dan como resultado una colocación inconsistente de los componentes de la impresora y una calidad de impresión deficiente.

Existen muchas fuentes de error posibles que pueden contribuir a una colocación inexacta y/o imprecisa de las gotitas. Por ejemplo, un contribuyente clave es la posición física de cada cabezal de impresión con respecto a los seis grados de libertad cuando se monta dentro de un alojamiento de impresora de chorro de tinta o mecanismo de impresión. La posición física normalmente se controla mediante componentes mecanizados de tolerancia ajustada, un mecanismo de ajuste o ambos. Además, incluso pequeños errores pueden dar como resultado una calidad de impresión deficiente, en particular, si se combinan múltiples fuentes de error pueden afectar negativamente a la colocación de las gotitas en el sustrato.

Los documentos JP2003159804, WO2015/082508, EP2969570 dan a conocer estructuras y métodos de alineación aplicados a aparatos de impresora de chorro de tinta.

Sumario

En el presente documento, se describen técnicas para replicar de manera más precisa y eficaz la alineación de uno o más componentes de impresora (por ejemplo, cabezales de impresión) con respecto a otro(s) componente(s) de impresora (por ejemplo, una estructura de impresora o un componente de superficie de contacto mecánica). Dicho de otra manera, podrían usarse dispositivos de replicación para alinear las características críticas de los componentes mecánicos de impresora en relación con otros componentes mecánicos de impresora.

La replicación se logra mediante el uso de un dispositivo y medios de conexión (por ejemplo, una resina epoxi, que también se denomina simplemente “epoxi”) para crear una réplica casi exacta de las características del dispositivo o para mantener temporalmente múltiples componentes en posición mientras se endurece una capa de unión de los medios de conexión. Algunas realizaciones de dispositivos de replicación son tan sencillas como mantener una pequeña placa plana en posición con respecto a una estructura y, a continuación, unir las dos piezas entre sí usando medios de conexión.

El dispositivo de replicación representa una superficie de contacto de montaje mecánica que influye en la posición de un componente de impresora dentro de un alojamiento de impresora o mecanismo de impresión. Por ejemplo, podría usarse un dispositivo de replicación para fijar de manera segura un cabezal de impresión (o un conjunto de cabezales de impresión) dentro de un alojamiento de impresora o mecanismo de impresión.

La unión de componentes de impresora de tal manera no añade ni cambia las tensiones dentro de los componentes de impresora individuales, a diferencia de los métodos tradicionales que utilizan elementos de sujeción (por ejemplo, tornillos) o soldadura. En cambio, puede formarse un acoplamiento mecánico estable que no requiera operaciones posteriores, tales como el alivio de tensiones. De hecho, pueden fabricarse muchos conjuntos de impresora usando un único dispositivo de replicación, y todo ello con la tolerancia casi exacta del dispositivo de replicación. Dependiendo de los requisitos de aplicación específicos, las técnicas de ensamblaje de replicación pueden cumplir con todos o la mayoría de los requisitos de tolerancia de posición sin el uso de mecanismos de alineación. Esto maximiza la precisión y la exactitud del ensamblaje, al tiempo que minimiza los costes y la complejidad.

Medios de conexión, tales como epoxi, pueden usarse para llenar un hueco establecido intencionadamente entre los cuerpos o componentes de conexión que se mantienen en una posición predeterminada mediante un dispositivo de replicación. La exactitud y la precisión del dispositivo de replicación pueden ser mucho más altas que las que son posibles con los propios componentes porque el dispositivo de replicación puede estar realizado de un material muy estable, tal como granito, acero normalizado, cerámica, etc.

Los dispositivos de replicación también pueden usarse para producir características de superficie críticas directamente desde los medios de conexión. Por ejemplo, podría crearse una superficie plana de precisión aplicando un agente de liberación en un dispositivo de replicación (por ejemplo, una placa de superficie) y expulsando los medios de conexión entre el dispositivo de replicación y el componente mecánico que tiene precisión de rumbo. Los componentes mecánicos que tienen precisión de rumbo (por ejemplo, superficies irregulares o inconsistentes) se producen a menudo a bajo coste. Una vez que los medios de conexión se han solidificado, el dispositivo de replicación puede retirarse fácilmente, dejando de este modo un componente mecánico con una superficie formada por los medios de conexión que coincide sustancialmente con la superficie de precisión del dispositivo de replicación. Una técnica de este tipo puede resultar útil para crear características de superficie altamente exactas/precisas que pueden usarse para alinear, guiar, soportar, etc., otras características/componentes.

Breve descripción de los dibujos

Una o más realizaciones de la presente divulgación se ilustran a modo de ejemplo y no de limitación en las figuras de los dibujos adjuntos, en los que referencias similares indican elementos similares.

La figura 1 representa un dispositivo de replicación que puede usarse para fabricar de manera más precisa un conjunto de impresora que incluye una estructura de impresora y uno o más componentes de superficie de contacto mecánica (entre otros componentes).

La figura 2 representa cómo puede usarse un dispositivo de replicación para mantener intencionadamente un hueco predeterminado entre cuerpos o componentes de conexión que se mantienen en una posición predeterminada.

La figura 3 representa cómo una estructura de montaje de cabezal de impresión puede unirse de manera precisa y eficaz a un cabezal de impresión.

La figura 4 es una vista lateral de un cabezal de impresión que se ha instalado dentro de una estructura de montaje de cabezal de impresión, que incluye una estructura de impresora fijada de manera segura a uno o más componentes de superficie de contacto mecánica mediante una capa epoxi.

La figura 5 representa un procedimiento para fabricar un dispositivo de replicación que puede usarse para fabricar conjuntos de impresora.

La figura 6 representa un procedimiento para instalar un cabezal de impresión dentro de una estructura de montaje de cabezal de impresión que incluye una estructura de impresora y uno o más componentes de superficie de contacto mecánica.

Descripción detallada

Las técnicas convencionales para fabricar componentes mecanizados de tolerancia ajustada para una impresora (por ejemplo, una impresora de chorro de tinta) requieren equipos caros y tiempos de procesamiento largos. Sin embargo, la tolerancia alcanzable por estas técnicas se ve limitada por el tamaño de los componentes mecanizados y la estabilidad del material durante el procesamiento. Por ejemplo, los componentes grandes suelen ser más difíciles de fabricar con alta precisión. Esto da como resultado que los componentes tengan altos costes y tiempos de entrega largos, y que ni siquiera sean posibles de fabricar con las tolerancias requeridas para la impresión de alta resolución.

El uso de uno o más mecanismos de ajuste para alinear la posición de un componente/característica de impresora también plantea una serie de desafíos. Por ejemplo, el/los mecanismo(s) de ajuste debe(n) tener una resolución muy fina y la posición resultante debe medirse con gran precisión. Además, muchos mecanismos de ajuste incluyen partes o superficies que se deslizan una contra otra o que se fijan entre sí (por ejemplo, usando elementos de sujeción o tornillos). Este enfoque limita la resolución alcanzable debido a la fricción de las superficies opuestas que se deslizan una contra otra. La sobrerestricción inherente de dos superficies coincidentes con un error de planicidad inevitable también da como resultado cambios en la posición cuando los elementos de sujeción, tornillos, etc. se aflojan y vuelven a apretarse. Los mecanismos de ajuste normalmente requieren más partes físicas y tiempo para realizar una alineación.

En consecuencia, en el presente documento, se describen técnicas para replicar de manera más precisa y eficaz la alineación de uno o más componentes/características de impresora con respecto a otro(s) componente(s)/característica(s) de impresora (por ejemplo, una estructura de impresora o un componente de superficie de contacto mecánica). Aunque se han descrito determinadas realizaciones en el contexto de la alineación del cabezal o cabezales de impresión con los componentes de impresora, tales como estructuras de impresora y componentes de superficie de contacto mecánica, los expertos en la técnica reconocerán que las técnicas de replicación descritas en el presente documento pueden usarse para disponer/fijar con precisión casi cualquier combinación de componentes/características de impresión. La replicación se logra mediante el uso de un dispositivo y medios de conexión (por ejemplo, un epoxi) para crear una réplica casi exacta de las características del dispositivo o para mantener temporalmente múltiples componentes en posición mientras se endurece una capa de unión de los medios de conexión. El dispositivo de replicación representa una superficie de contacto de montaje mecánica que puede influir en la posición del componente/característica de impresora (por ejemplo, un cabezal de impresión o un conjunto de cabezales de impresión) dentro de un alojamiento de impresora o un mecanismo de impresión.

Un enfoque de este tipo proporciona varios beneficios. Por ejemplo, el dispositivo de replicación no se limita a las mismas restricciones de diseño que el producto final (por ejemplo, el conjunto de impresora). Por tanto, los métodos de selección y fabricación de materiales pueden adaptarse y optimizarse para el diseño del dispositivo, mientras que los componentes que se replican (por ejemplo, el cabezal de impresión, los componentes de superficie de contacto mecánica y la estructura de impresora) pueden producirse a partir de materiales de menor coste usando métodos de fabricación de tolerancia relativamente baja. Esto permite crear fácilmente conjuntos de impresora a partir de componentes que están compuestos por diferentes tipos de materiales (por ejemplo, materiales compuestos y metales) o crearse usando diferentes tipos de diseño de fabricación (por ejemplo, chapa metálica, mecanizados, extruidos, moldeados, etc.).

La unión de componentes de impresora diferentes de tal manera no añade ni cambia las tensiones dentro de los componentes de impresora individuales, a diferencia de los métodos tradicionales que utilizan elementos de sujeción (por ejemplo, tornillos) o soldadura. En cambio, puede formarse un acoplamiento mecánico estable que no requiera operaciones posteriores, tales como el alivio de tensiones. Pueden fabricarse muchos conjuntos de impresora usando un único dispositivo de replicación, y todo ello con la tolerancia casi exacta del dispositivo de replicación. Dependiendo de los requisitos de aplicación específicos, las técnicas de ensamblaje de replicación pueden cumplir con todos o la mayoría de los requisitos de tolerancia de posición sin el uso de mecanismos de alineación. Esto maximiza la precisión y la exactitud del ensamblaje, al tiempo que minimiza los costes y la complejidad.

Medios de conexión, tales como epoxi, pueden usarse para llenar un hueco establecido intencionadamente entre los cuerpos o componentes de conexión que se mantienen en una posición predeterminada mediante un dispositivo de replicación. La exactitud y la precisión del dispositivo de replicación pueden ser mucho más altas que las que son posibles con los propios componentes porque el dispositivo de replicación puede estar realizado de un material muy estable, tal como granito, acero normalizado, cerámica, etc. El dispositivo también puede incluir un conjunto de muchas partes más pequeñas y de alta precisión que están alineadas y fijadas de manera segura entre sí. Los componentes de impresora que van a conectarse entre sí pueden fabricarse con tolerancias relativamente bajas, con la excepción de unas pocas características de precisión que ubican cada componente dentro del dispositivo de replicación. Un ejemplo de esto es un pasador de precisión de bajo coste.

Las realizaciones de la tecnología descrita en el presente documento proporcionan una precisión y una colocación mejoradas de un cabezal de impresión con respecto a otro componente de impresora (por ejemplo, una estructura de impresora o un componente de superficie de contacto mecánica), dando como resultado de este modo una calidad de imagen mejorada. Otros beneficios incluyen la capacidad de incorporar fácilmente múltiples materiales que se adaptan a los requisitos específicos del diseño de impresora, una reducción o eliminación de la necesidad de diferentes mecanismos de alineación (dando como resultado de este modo una estandarización mejorada de la salida del producto), mejoras en la capacidad de fabricación y la capacidad de servicio de la instalación y el reemplazo del cabezal de impresión, reducciones en el nivel de habilidad laboral requerido para producir o fabricar conjuntos de impresora precisos y exactos, reducciones en los costes de conjuntos de impresora muy precisos y exactos, y la capacidad de crear conjuntos de impresora mecánica estables sin añadir ni cambiar las tensiones experimentadas por los componentes de impresora individuales.

Pueden obtenerse beneficios adicionales tanto en la construcción del conjunto de impresora como en el componente de impresora, así como en la construcción del dispositivo de replicación, que utiliza materiales con un bajo coeficiente de expansión térmica (CTE). La CTE es una propiedad del material que se relaciona con la magnitud del cambio dimensional geométrico que se produce debido a la variación de temperatura. Por ejemplo, muchas aleaciones de aluminio tienen una CTE de ~22 ppm/°C. Esto significa que una barra de aluminio que tiene una longitud de 1 m cambiaría aproximadamente 0,001 mm por cada °C de cambio de temperatura. Se considera que el aluminio tiene una CTE relativamente alta en comparación con muchos otros materiales comúnmente usados en el diseño de impresoras de chorro de tinta. Algunos ejemplos de materiales de baja CTE incluyen Invar®, cerámica y fibra de carbono. La CTE es muy importante cuando se diseñan componentes, ensamblajes y dispositivos de alta precisión y alta exactitud, y la CTE escala linealmente con el tamaño de los componentes. En consecuencia, la CTE se vuelve especialmente importante en diseños de impresoras y/o dispositivos de chorro de tinta grandes, ya que los componentes pueden tener un tamaño de muchos metros, pero requieren cambios de dimensión mínimos en un amplio intervalo de temperaturas. El uso de materiales de baja CTE en los diseños de componentes de impresora y dispositivos de replicación reduce su sensibilidad dimensional a las fluctuaciones de temperatura, maximizando, por tanto, la posible precisión y exactitud que puede lograrse. Por tanto, el/los componente(s) de impresora y/o los dispositivos de replicación pueden estar compuestos por materiales con baja CTE.

Terminología

A continuación se proporcionan breves definiciones de términos, abreviaturas y frases usadas en la totalidad de la solicitud.

La referencia en esta memoria descriptiva a “una realización” significa que una característica, estructura o rasgo particular descrito en relación con la realización se incluye en al menos una realización de la divulgación. Las apariciones de la frase “en una realización” en diversos lugares de la memoria descriptiva no se refieren todas necesariamente a la misma realización, ni son realizaciones independientes o alternativas que sean necesariamente excluyentes de manera mutua de otras realizaciones. Además, se describen diversas características que pueden mostrarse en algunas realizaciones y no en otras. De manera similar, se describen diversos requisitos que pueden ser requisitos para algunas realizaciones y no para otras realizaciones.

A menos que el contexto indique claramente lo contrario, en la totalidad de la descripción y las reivindicaciones, las palabras “comprender”, “que comprende” y similares deben interpretarse en un sentido inclusivo, en oposición a un sentido exclusivo o exhaustivo; es decir, en el sentido de “que incluye, pero no se limita a”. Tal como se usa en el presente documento, los términos “conectado”, “acoplado”, o cualquier variante de los mismos, significan cualquier conexión o acoplamiento, ya sea directo o indirecto, entre dos o más elementos; el acoplamiento o la conexión entre los elementos puede ser física, lógica o una combinación de las mismas. Por ejemplo, dos componentes pueden acoplarse directamente entre sí o mediante uno o más canales o componentes intermedios. Como otro ejemplo, los dispositivos pueden estar acoplados de tal manera que los dispositivos no compartan una conexión física entre sí.

Adicionalmente, las palabras “en el presente documento”, “anteriormente”, “a continuación” y palabras de importancia similar, cuando se usan en esta solicitud, se referirán a esta solicitud en su totalidad y no a ninguna parte particular de esta solicitud. Cuando el contexto lo permita, las palabras de la descripción detallada que usan el número singular o plural también pueden incluir el número plural o singular respectivamente. La palabra “o”, en referencia a una lista de dos o más elementos, abarca todas las siguientes interpretaciones de la palabra: cualquiera de los elementos de la lista, todos los elementos de la lista y cualquier combinación de los elementos de la lista.

Si la memoria descriptiva establece que un componente o característica “puede” o “podría” incluirse o tener una característica, no se requiere que ese componente o característica particular esté incluido o tenga la característica.

La terminología usada en la descripción detallada está destinada a interpretarse de la manera más amplia y razonable, aunque se use junto con determinados ejemplos. Los términos usados en esta memoria descriptiva generalmente tienen sus significados ordinarios en la técnica, en el contexto de la divulgación, y en el contexto específico en donde se usa cada término. Por motivos de conveniencia, pueden resaltarse determinados términos, por ejemplo, usando mayúsculas, cursiva y/o comillas. El uso de elementos de resalte no influye en el alcance ni en el significado de un término; el alcance y el significado de un término son los mismos, en el mismo contexto, esté o no resaltado. Se apreciará que un elemento o característica puede describirse de más de un modo.

En consecuencia, pueden usarse lenguaje y sinónimos alternativos para uno cualquiera o más de los términos analizados en el presente documento, y no debe darse un significado especial a si un término se elabora o se analiza en el presente documento o no. Se proporcionan sinónimos para determinados términos. Una enumeración de uno o más sinónimos no excluye el uso de otros sinónimos.

El alcance de la invención se define por las reivindicaciones adjuntas.

Descripción general del sistema

La figura 1 representa un dispositivo de replicación 100 que puede usarse para fabricar de manera más precisa un conjunto de impresora que incluye una estructura de impresora 102 (por ejemplo, un cabezal de impresión, una placa de cabezal de impresión, tal como una placa de chorro o una barra de impresión, un conjunto de viga de riel, una estructura de carrito, una estructura de armazón, etc.) y uno o más componentes de superficie de contacto mecánica 104 (entre otros componentes). Aunque se han usado determinados componentes (por ejemplo, cabezales de impresión) en algunas realizaciones con fines ilustrativos, los expertos en la técnica reconocerán que las técnicas de replicación descritas en el presente documento podrían aplicarse a muchas áreas dentro de una impresora de chorro de tinta, que incluyen cabezal(es) de impresión, placas de cabezal de impresión tales como placas de chorro o barras de impresión, estructuras de carrito/alojamiento, estructuras de armazón, conjuntos de viga de riel (por ejemplo, para alineación o creación), rodillos (por ejemplo, para alineaciones de geometría o montaje), mesas de vacío (por ejemplo, para garantizar la planicidad de la superficie), mesas de transporte (por ejemplo, para garantizar la planicidad de la superficie), etc.

El dispositivo de replicación 100 representa una herramienta que incluye restricciones dimensionales particulares y una disposición geométrica particular de características (por ejemplo, cavidades y protuberancias) que permite que un conjunto de impresora se fabrique con mayor precisión. Más específicamente, las restricciones dimensionales y la disposición geométrica de las características permiten que determinados componentes de impresora (por ejemplo, la estructura de impresora 102 y los componentes de superficie de contacto mecánica 104) se conecten de manera más precisa entre sí.

Tal como se muestra en el presente documento, el dispositivo de replicación 100 puede incluir una superficie sustancialmente plana (por ejemplo, una superficie plana 106) diseñada para coincidir con la(s) superficie(s) de montaje 108 del/de los componente(s) de superficie de contacto mecánica 104. El dispositivo de replicación incluye características primera y segunda que son capaces de mantener temporalmente la estructura de impresora 102 y el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica 104 en su sitio mientras se endurece una capa de epoxi que une esos componentes. Por ejemplo, el dispositivo de replicación 100 puede incluir orificios 110 capaces de recibir pasador(es) 112 dispuesto(s) a lo largo de la superficie de montaje 108 de cada componente de superficie de contacto mecánica 104 y/o a lo largo de la parte inferior de la estructura de impresora 102.

Estas características permiten que el dispositivo de replicación 100 mantenga el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica 104 y la estructura de impresora 102 en una disposición predeterminada. Por ejemplo, la disposición predeterminada puede representar la posición final del cabezal de impresión o del conjunto de cabezales de impresión. Tal como se muestra en la figura 1, estas características pueden incluir pasador(es) 112, orificio(s) 110 y superficie(s) de montaje 108. Sin embargo, un experto en la técnica reconocerá que también podrían usarse otras características estructurales (por ejemplo, hendiduras/muescas, bridas, posiciones cinemáticas, superficies de precisión, ranuras, rebordes, etc.) para mantener de manera consistente una disposición específica de los componentes de impresora.

Debido a que el dispositivo de replicación 100 no tiene las mismas restricciones (por ejemplo, debido al coste o al peso) que los componentes de impresora, el dispositivo de replicación 100 puede fabricarse a partir de uno o más materiales estables, tales como granito, fibra de carbono, cerámica, metal o aleación metálica (por ejemplo, acero), etc. En cambio, la selección de material puede adaptarse y optimizarse para el diseño del dispositivo, mientras que los componentes que se fijan entre sí (por ejemplo, el cabezal de impresión, los componentes de superficie de contacto mecánica y la estructura de impresora) pueden producirse a partir de materiales de menor coste usando métodos de fabricación de tolerancia relativamente baja. En consecuencia, la capacidad de repetición del dispositivo de replicación 100 puede producir de manera consistente conjuntos de impresora con una precisión y tolerancia aceptables.

La figura 2 representa cómo puede usarse un dispositivo de replicación 200 para mantener intencionadamente un hueco predeterminado entre los cuerpos o componentes de conexión que se mantienen en una posición predeterminada. En este caso, por ejemplo, el dispositivo de replicación 200 mantiene un hueco entre la estructura de impresora 202 y el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica 204 que posteriormente se rellenan con un medio de conexión, tal como un epoxi. El dispositivo de replicación 200 puede fijar diversos componentes de estructura de soporte de una impresora (por ejemplo, placa de chorro, barra, viga, carrito/alojamiento, etc.) en posición con un hueco de llenado de epoxi intencionado.

Una vez que el/los componente(s) de impresora está(n) fijado(s) al dispositivo de replicación 200, el hueco se llena con los medios de conexión. Tal como se describe adicionalmente a continuación, el hueco puede llenarse con los medios de conexión a través de diversos métodos, tales como cepillado, pulverización, inyección, etc. Tal como se indicó anteriormente, la exactitud y la precisión del dispositivo de replicación 200 pueden ser mucho más altas que las que son posibles con los propios componentes de impresora. De hecho, pueden ser aceptables variaciones significativas en el hueco, lo que permite que las características de los componentes de impresora tengan tolerancias generosas.

En conjunto, la estructura de impresora 202 y el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica 204 forman una estructura de montaje de cabezal de impresión que puede usarse para montar de manera más precisa un cabezal de impresión dentro de una impresora. Una vez que los medios de conexión se han curado completamente, la estructura de montaje de cabezal de impresión se retira del dispositivo de replicación 200 como una única pieza, y la posición resultante de los componentes de impresora vitales es casi tan precisa como el dispositivo de replicación 200. La unión de los componentes de impresora de tal manera no añade ni cambia las tensiones dentro de los componentes de impresora individuales, a diferencia de los métodos tradicionales que utilizan elementos de sujeción (por ejemplo, tornillos) o soldadura. En cambio, el dispositivo de replicación 200 permite que se forme un acoplamiento mecánico estable que no requiere operaciones posteriores, tales como el alivio de tensión. El acoplamiento mecánico estable también puede dar como resultado una estabilidad a largo plazo y una precisión geométrica del conjunto.

La figura 3 representa una posible manera en la que una estructura de montaje de cabezal de impresión puede fijarse de manera precisa y eficaz a un cabezal de impresión 308. La estructura de montaje de cabezal de impresión puede incluir una estructura de impresora 302 y uno o más componentes de superficie de contacto mecánica 304 (entre otros componentes) que se fijan entre sí mediante un epoxi 306.

Debido a que la estructura de montaje de cabezal de impresión se ha fabricado usando un dispositivo de replicación, pueden colocarse fácilmente uno o más cabezales de impresión 308 dentro de la estructura de montaje de cabezal de impresión con precisión y exactitud mejoradas. Por ejemplo, un cabezal de impresión 308 puede incluir una serie de superficies y/o características que están diseñadas para coincidir fácilmente con los componentes de la estructura de montaje de cabezal de impresión.

En este caso, por ejemplo, el cabezal de impresión 308 incluye orificio(s) 310 que puede(n) instalarse en el/los pasador(es) 312 que se dispone(n) a lo largo de la superficie de montaje de la estructura de impresora 302 y/o el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica 304. De manera similar, el cabezal de impresión 308 puede incluir determinadas características/rasgos dimensionales o geométricos que permiten que el cabezal de impresión 308 se acople fácilmente a la estructura de montaje de cabezal de impresión. En este caso, por ejemplo, el cabezal de impresión 308 incluye bridas que tienen superficies planas 314 que se disponen sustancialmente alineadas con las superficies de montaje del/de los componente(s) de superficie de contacto mecánica 304.

La figura 4, mientras tanto, es una vista lateral de un cabezal de impresión 408 que se ha instalado dentro de una estructura de montaje de cabezal de impresión, que incluye una estructura de impresora 402 fijada de manera segura a uno o más componentes de superficie de contacto mecánica 404 mediante una capa epoxi 406. En conjunto, el cabezal de impresión 408 y la estructura de montaje de cabezal de impresión forman un conjunto de impresora que puede disponerse dentro de un carrito de impresora (también denominado “alojamiento”) o conectarse a algún otro componente de impresora estructural.

Dependiendo de los requisitos de aplicación específicos, las técnicas de ensamblaje de replicación descritas en el presente documento pueden cumplir todos o la mayoría de los requisitos de tolerancia de posición del conjunto de impresora sin el uso de mecanismos de alineación convencionales. Tales técnicas maximizan la precisión y exactitud del ensamblaje de impresora, al tiempo que minimizan los costes y la complejidad.

La figura 5 representa un procedimiento 500 para fabricar un dispositivo de replicación que puede usarse para fabricar conjuntos de impresora. Inicialmente, se adquiere un bloque no formado de material estable (etapa 501). Alternativamente, podría formarse un dispositivo de replicación por una colección de múltiples componentes, bloques, etc. El material estable podría incluir, por ejemplo, granito, fibra de carbono, cerámica, acero o alguna combinación de los mismos. La selección del/de los material(es) que tiene(n) una propiedad de CTE baja reducirá la sensibilidad dimensional a las variaciones de temperatura. La alta estabilidad garantiza que el dispositivo de replicación pueda usarse repetidamente para producir conjuntos de impresora que tengan las tolerancias requeridas para la impresión de alta resolución.

El dispositivo de replicación se forma entonces a partir del bloque (o colección de componentes/bloques) de material estable (etapa 502). Por ejemplo, el dispositivo de replicación puede producirse usando máquinas herramienta muy precisas, rectificado de plantilla, rectificado de superficie, lapeadora manual, etc. Debido a que estas herramientas y procedimientos son costosos, normalmente tales técnicas se evitan cuando se producen partes de producción (por ejemplo, componentes de impresora individuales). Sin embargo, tales técnicas son deseables cuando se fabrica el dispositivo de replicación, que está destinado a usarse repetidamente durante un periodo de tiempo más largo. De nuevo, pueden seleccionarse materiales de CTE baja para maximizar la posible exactitud y precisión que pueden lograrse.

Entonces se forman una o más características (por ejemplo, cavidades y protuberancias) en el dispositivo de replicación (etapa 503). Esta(s) característica(s) permite(n) que los conjuntos de impresora se fabriquen con mayor precisión. Más específicamente, la(s) característica(s) puede(n) usarse para mantener múltiples componentes de impresora en una disposición predeterminada dentro del dispositivo de replicación (también denominado “plantilla”) mientras se endurecen los medios de conexión (por ejemplo, epoxi) entre esos componentes de impresora. Alternativamente, el dispositivo de replicación puede ser un conjunto de múltiples partes más pequeñas y de alta precisión que se alinean y fijan de manera segura entre sí. Debido a que el dispositivo de replicación se ha diseñado y fabricado con unos estándares tan altos, los componentes de impresora que van a conectarse entre sí pueden fabricarse con tolerancias ligeramente más bajas/más sueltas.

La figura 6 representa un procedimiento 600 para instalar un cabezal de impresión dentro de una estructura de montaje de cabezal de impresión que incluye una estructura de impresora y uno o más componentes de superficie de contacto mecánica.

Una estructura de impresora y uno o más componentes de superficie de contacto mecánica se instalan inicialmente dentro de un dispositivo de replicación (etapas 601 y 602). Tal como se indicó anteriormente, el dispositivo de replicación puede incluir una superficie plana que está diseñada para coincidir con las superficies de montaje de la estructura de impresora y/o el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica. Además, el dispositivo de replicación puede incluir una o más características que están dispuestas para mantener temporalmente la estructura de impresora y el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica en una disposición predeterminada. Por ejemplo, el dispositivo de replicación puede incluir una serie de orificios (por ejemplo, tres o cuatro orificios independientes) que están configurados para recibir pasador(es) dispuesto(s) a lo largo de una superficie exterior de cada componente de superficie de contacto mecánica y/o la estructura de impresora. Sin embargo, ha de observarse que el dispositivo de replicación también podría incluir otras características, tales como hendiduras/muescas, bridas, posiciones cinemáticas, ranuras, rebordes, etc.

La disposición predeterminada de características provoca que exista un hueco entre algunos de los componentes de impresora. Por ejemplo, el dispositivo de replicación de las figuras 1-2 provoca que se deje intencionadamente un hueco entre la estructura de impresora y el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica. Este hueco se llena con medios de conexión que unen de manera fija estos componentes de impresora entre sí (etapa 603). Por ejemplo, en algunas realizaciones, los medios de conexión es un epoxi que garantiza una replicación muy precisa de la colocación de los componentes de un conjunto de impresora.

Pueden usarse diferentes tipos de epoxi, que incluyen mezclas de dos partes, mezclas rellenas, mezclas sin rellenar, etc. El epoxi también puede curarse usando aire, calor, radiación ultravioleta (UV), etc. En general, se desean epoxis que estén muy llenos (por ejemplo, rellenos en más del 95% con un material que tenga propiedades similares a las de la superficie de unión). Por ejemplo, si la estructura de impresora y el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica están hechos de acero, entonces puede usarse un epoxi que se rellena con un polvo de acero. Un diseño de este tipo garantiza que los epoxis contiguos tengan un coeficiente de expansión similar al de uno o ambos cuerpos que se unen (por ejemplo, la estructura de impresora y/o el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica). Como otro ejemplo, si la estructura de impresora y/o el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica están compuestos por un material a base de cerámica o mineral (por ejemplo, granito o fibra de carbono), puede usarse un epoxi que se llena con un material a base de mineral. Una técnica de este tipo garantiza que la estructura de impresora y el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica se unan de manera fija entre sí mediante el epoxi, mientras que la estructura de montaje de cabezal de impresión sigue siendo fácilmente desmontable del dispositivo de replicación.

Después, los medios de conexión se curan o se dejan solidificar (etapa 604). Aunque los medios de conexión son, a menudo, una resina epoxi líquida, los medios de conexión también podrían ser una resina epoxi sólida (por ejemplo, aplicada como un recubrimiento en polvo). Por tanto, tal como se indicó anteriormente, esto puede requerir que se permita que expire un periodo de tiempo suficiente o que se lleve a cabo alguna otra acción (por ejemplo, exponer el epoxi a un conjunto de curado que incluye una o más fuentes de luz ultravioleta, ventiladores, calentadores, etc.). Además, puede permitirse que los medios de conexión se “solidifiquen” aunque puedan cambiar de estado de líquido a semisólido a sólido a través de múltiples mecanismos. En consecuencia, los medios de conexión podrían ser flexibles, compatibles o capaces de adaptarse en su estado inicial.

En conjunto, la estructura de impresora y el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica se combinan para formar una estructura de montaje de cabezal de impresión. Después de que el epoxi se haya endurecido, la estructura de montaje de cabezal de impresión se retira del dispositivo de replicación (etapa 605) y se instala un cabezal de impresión dentro de la estructura de montaje de cabezal de impresión (etapa 606). Por ejemplo, el cabezal de impresión puede incluir características (por ejemplo, orificios o hendiduras) que están diseñadas para coincidir con las características correspondientes de la estructura de montaje de cabezal de impresión (por ejemplo, pasadores o protuberancias dispuestos a lo largo de la superficie exterior de la estructura de impresora y/o el/los componente(s) de superficie de contacto mecánica).

A menos que sea contrario a la posibilidad física, se contempla que las etapas descritas anteriormente puedan realizarse en diversas secuencias y combinaciones. También podrían incluirse otras etapas en algunas realizaciones. Por ejemplo, el cabezal de impresión podría instalarse dentro de la estructura de montaje de cabezal de impresión mientras que la estructura de montaje de cabezal de impresión sigue estando conectada de manera extraíble al dispositivo de replicación.

Observaciones

El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

El lenguaje usado en la memoria descriptiva se ha seleccionado principalmente con fines de legibilidad e instrucción, y puede que no se haya seleccionado para delinear o circunscribir la materia inventiva. Por tanto, se pretende que el alcance de la invención se vea limitado no por esta descripción detallada, sino más bien por cualquier reivindicación que se emita en una solicitud basada en la presente memoria. Por consiguiente, la divulgación de diversas realizaciones pretende ser ilustrativa, pero no limitativa, del alcance de las realizaciones, que se expone en las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Método que comprende:

instalar una estructura de impresora (102) sobre un dispositivo de replicación (100) haciendo coincidir una característica estructural de la estructura de impresora (102) con una primera característica estructural del dispositivo de replicación (100), y un componente de superficie de contacto mecánica (104) sobre el dispositivo de replicación (100) al hacer coincidir una característica estructural del componente de superficie de contacto mecánica con una segunda característica estructural del dispositivo de replicación, en el que el dispositivo de replicación (100) mantiene la estructura de impresora (102) y el componente de superficie de contacto mecánica (104) en una disposición predeterminada,

en el que la disposición predeterminada establece un hueco entre la estructura de impresora (102) y el al menos un componente de superficie de contacto mecánica (104); y

llenar el hueco entre la estructura de impresora (102) y el al menos un componente de superficie de contacto mecánica (104) con medios de conexión;

curar los medios de conexión para formar una estructura de montaje de cabezal de impresión a partir de la estructura de impresora y el componente de superficie de contacto mecánica;

retirar la estructura de montaje de cabezal de impresión del dispositivo de replicación; e

instalar un cabezal de impresión dentro de la estructura de montaje de cabezal de impresión haciendo coincidir una característica estructural del cabezal de impresión con la característica estructural de la estructura de impresora o la característica estructural del componente de superficie de contacto mecánica.

2. Método según la reivindicación 1, en el que los medios de conexión son una resina epoxi.

3. Método según la reivindicación 2, en el que la resina epoxi incluye un material de relleno que tiene un coeficiente de expansión sustancialmente similar a un coeficiente de expansión de la estructura de impresora (102), el componente de superficie de contacto mecánica (104), o ambos.

4. Método según la reivindicación 1, en el que dicho curado de los medios de conexión comprende realizar al menos uno de:

exponer los medios de conexión a una fuente de luz ultravioleta;

exponer los medios de conexión a una fuente de calor;

exponer los medios de conexión a un elemento de secado; o

permitir que transcurra un periodo de tiempo específico.

5. Método según la reivindicación 1, en el que las características estructurales primera y segunda del dispositivo de replicación incluyen una disposición geométrica de cavidades, protuberancias o ambas.

6. Método según la reivindicación 1, en el que la estructura de impresora (102) incluye una placa de chorro, una barra, una viga de soporte, un carrito, una estructura de carrito, una estructura de armazón, un conjunto de viga de riel, una característica conectada a uno o más rodillos, una mesa de vacío, una mesa de transporte o alguna combinación de los mismos.