JP5511096B2 - 流体吐出モジュールを取り付ける方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体吐出モジュールのプリント枠への取付に関する。インクジェットプリンタは、通常、インク供給部からノズルを備えたインクノズルアセンブリまでのインク流路を有し、ノズルからはインク液滴が吐出される。インク液滴の吐出は、圧電変位素子、サーマルバブルジェット発生素子、又は静電変位素子等のアクチュエータによりインク流路内のインクを加圧することによって制御されることができる。通常のプリントヘッドモジュールは、インク流路及び関連するアクチュエータの対応するアレイを備えたノズルの列又はアレイを有し、各ノズルからの液滴の吐出は、独立して制御されることができる。いわゆる「ドロップ・オン・デマンド式」のプリントヘッドモジュールでは、各アクチュエータは、液滴を媒体上の特定の位置に選択的に吐出するように駆動される。プリント動作中、プリントヘッドモジュールと媒体とは、互いに対して移動することができる。

一例では、プリントヘッドモジュールは、半導体プリントヘッド本体と圧電アクチュエータとを有することができる。プリントヘッド本体はシリコン製であってもよく、ポンプ室を画成するようにエッチングされている。ノズルは、プリントヘッド本体に取り付けられている別個の基板によって画成されることができる。圧電アクチュエータは、圧電材料の層を有しており、それは、印加電圧に応じて形状が変化、即ち撓曲する。圧電層の撓曲により、インク流路に沿って位置するポンプ室内のインクが加圧される。

プリント精度は、複数の要因によって影響を受け得る。精密なプリントには、媒体に対するノズルの精密な位置決めが必要となり得る。複数のプリントヘッドを使用して同時にプリントする場合には、プリントヘッドに含まれるノズルの互いに対する精密な整列もまた、精密なプリントにとって重要となり得る。整列及び取付を行う間、及びその後に、プリントヘッドの整列状態を維持することが重要となり得る。

本発明は、流体吐出モジュールの枠への取付に関する。一態様において、本明細書に開示されているシステム及び方法は、取付面を有する取付部品を備えた流体吐出モジュールを取り付けるように構成された枠を特徴とする。一つ又は複数のコネクタが、プリント枠に着脱自在に取り付けるように構成され、枠と流体吐出モジュールの取付面との間に位置決めされる。対応する流体吐出モジュールの取付面に隣接して位置決めされたコネクタの合わせ面の一部が、取付面と直接接触する。流体吐出モジュールの取付面又はコネクタの合わせ面の少なくとも一方に一つ又は複数の凹部が形成され、一つ又は複数の凹部は実質的に均一な厚さを有し、接着剤で充填されている。接着剤は、一つ又は複数の凹部内に形成された実質的に均一な層であり、流体吐出モジュールを枠に対して整列させた後に硬化される。

別の態様では、本明細書に開示されているシステム及び方法は、コネクタの第１面を枠に取り付け、流体吐出モジュールの取付面をコネクタの反対側の第２面に隣接して位置決めすることを特徴とする。取付面又はコネクタの反対側の第２面の少なくとも一方が、接着剤で充填された一つ又は複数の凹部を有している。流体吐出モジュールを枠に対して整列させ、流体吐出モジュールの整列後、取付面とコネクタの第２面との間に位置決めされた接着剤を硬化させると、それにより流体吐出モジュールがコネクタに固定される。流体吐出モジュールの取付面の一部とコネクタの第２面の一部とは直接接触し、接着剤は、硬化中の接着剤の実質的に全ての収縮が取付面と垂直に起こるように位置決めされる。

別の態様では、本明細書に開示されているシステム及び方法は、一つ又は複数のＭＥＭＳデバイスアセンブリを取り付けるように構成された枠を特徴とする。一つ又は複数のＭＥＭＳデバイスアセンブリの各々は、取付面を有する取付部品を有している。一つ又は複数のコネクタが、枠に着脱自在に取り付けるように構成され、枠と一つ又は複数のＭＥＭＳデバイスアセンブリの取付面との間に位置決めされる。コネクタの合わせ面の一部が、対応するＭＥＭＳデバイスアセンブリの取付面に隣接して位置決めされ、取付面と直接接触する。一つ若しくは複数のＭＥＭＳデバイスアセンブリの取付面又は一つ若しくは複数のコネクタの合わせ面の少なくとも一方に、一つ又は複数の凹部が形成される。一つ又は複数の凹部は実質的に均一な厚さを有し、接着剤で充填されている。接着剤は、一つ又は複数の凹部内に形成された実質的に均一な層を含み、ＭＥＭＳデバイスアセンブリに対応する接着剤は、ＭＥＭＳデバイスアセンブリを枠に対して整列させた後に硬化される。

別の態様では、本明細書に開示されているシステム及び方法は、一つ又は複数の流体吐出モジュールを取り付けるように構成された枠と、一つ又は複数の流体吐出モジュールと、を特徴とする。各流体吐出モジュールは、第１取付面と第２取付面とを有する取付部品を有している。一つ又は複数のコネクタが、枠に着脱自在に取り付けるように構成される。各流体吐出モジュールについて、第１コネクタが枠と第１取付面との間に位置決めされ、第２コネクタが枠と第２取付面との間に位置決めされる。一つ若しくは複数の流体吐出モジュールの第１取付面及び第２取付面又は一つ若しくは複数のコネクタの合わせ面の少なくとも一方に、一つ又は複数の凹部が形成される。一つ又は複数の凹部は実質的に均一な厚さを有し、接着剤で充填されている。接着剤は、一つ又は複数の凹部内に形成された実質的に均一な層を含む。各流体吐出モジュールについて、第１取付面と第１コネクタとの間の接合面にある接着剤は、流体吐出モジュールを枠に対して第１方向に整列させた後に硬化され、第２取付面と第２コネクタとの間の接合面にある接着剤は、流体吐出モジュールを枠に対して第２方向及び第３方向に整列させた後に硬化される。

本発明の実施態様は、以下の特徴のうちの一つ又は複数を有することができる。ねじが、コネクタを枠に着脱自在に取り付けることができる。コネクタの少なくとも一部は光透過性材料を含み、コネクタの光透過性部分を透過する光に露光することにより、接着剤を硬化させることができる。一つ又は複数の流体吐出モジュールは、一つ又は複数の流体吐出モジュールを枠に対して整列させるための基準を有することができる。接着剤は、硬化中の接着剤の実質的に全ての収縮が取付面と垂直に起こるように位置決めされることができる。取付部品は、取付部品とコネクタとの間の接合面に第２接着剤を受け入れるように構成された一つ又は複数の開口部を有することができる。一つ又は複数のＭＥＭＳデバイスアセンブリの各々は、アクチュエータ、センサ、又はその双方を有することができる。システムはまた、第１合わせ面と第２合わせ面とを有するブラケットを有してもよく、第１合わせ面は第１コネクタにより枠に取り付けられ、第２合わせ面は第２コネクタにより取付部品に取り付けられる。

以下の更なる特徴のうちの一つ又は複数も有することができる。流体吐出モジュールを枠に対して整列させることは、流体吐出モジュールを、枠に取り付けられた一つ又は複数の流体吐出モジュールに対して整列させることを含むことができる。接着剤を硬化させることは、コネクタの光透過部分を通じて接着剤を紫外光に露光することを含むことができる。流体吐出モジュールを整列させることは、マスクを枠に対して整列させることと、第１カメラ対をマスク上の基準に対して整列させることと、流体吐出モジュールを、第１カメラ対と固定された関係にある第２カメラ対と整列させることとを含むことができる。流体吐出モジュールを整列させることは、キャリブレーションマスクを使用して第１カメラ対と第２カメラ対とを較正することを含むことができる。

本発明の実施態様は、以下の利点のうちの一つ又は複数を実現することができる。コネクタは着脱自在であってもよく、そのため接着剤が硬化した後に流体吐出モジュールをプリント枠から取り外すことができる。取り外しは、コネクタとプリント枠との間の接着ボンドを破壊することなしに行うことができ、他の流体吐出モジュール及びプリント枠に損傷を与える可能性が軽減又は防止される。接着剤はコネクタと取付部品との間に位置決めされてもよく、接着剤のほとんどの収縮又は縮み（それがある場合）は、ノズルフェイスと垂直な方向に起こり得る。この方向への収縮は、流体吐出モジュールの整列に対して他の方向への収縮ほど大きい影響を有しないため、整列の向上を得ることができる。透明なコネクタを使用することにより、紫外光によって硬化される接着剤を使用することが可能となる。かかる接着剤は、以下の利点のうちのいずれも提供しないか、一部又は全てを提供することができる。部品の熱膨張によって流体吐出モジュールの整列のずれが引き起こされ得るが、紫外光は、接合される構成要素に対してほとんど又は全く熱を与えず、したがって硬化中に熱膨張はほとんど又は全く起こらない。かかる接着剤はまた、他の接着剤より作用時間が長い場合もあり、それにより流体吐出モジュールが適切に整列している時間をより長くすることが可能となる。かかる接着剤はまた、他のタイプの接着剤より速く硬化し得るため、流体吐出モジュールのより短時間での取付が促進される。二次接着剤を使用する実施態様では、二次接着剤が接着強さの向上をもたらす間に、紫外光によって硬化する接着剤が流体吐出モジュールの正確な整列を維持することができる。

本発明の一つ又は複数の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明において示す。本発明の他の特徴、目的及び利点は、説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。

プリント枠に取り付けられた例示的な流体吐出モジュールの斜視図である。 プリント枠に取り付けられた複数の流体吐出モジュールの斜視図である。 例示的な流体吐出モジュールをプリント枠に取り付ける例示的な方法を示すフローチャートである。 例示的なアライメント装置の斜視図である。 図３Ａに示すアライメント装置の一部の斜視図である。 アライメントマスクの概要図である。 基準の概要図である。 キャリブレーションマスクの概要図である。 アライメントマスク及びノズルフェイスの概要図である。 プリント枠に取り付けられた流体吐出モジュールの例の断面斜視図である。 図４Ａの線Ｂ−Ｂに沿った概要断面斜視図である。 図４Ｂに示す断面の一部の概要断面平面図である。 図３Ａに示す装置を使用して流体吐出モジュールの整列及び取付を行う例示的な方法を示すフローチャートである。 プリント枠に取り付けられた例示的な流体吐出モジュールの概要断面図である。

それぞれの図面における同様の参照符号は同様の要素を示す。

流体吐出モジュールを枠（本明細書では「枠」又は「プリント枠」と称する）に取り付ける方法、装置、及びシステムについて説明する。正確な流体吐出、例えばプリントには、流体吐出モジュールの精密な整列が望ましい。プリントのために二つ以上の流体吐出モジュールを組み合わせる場合、プリント精度のため、各流体吐出モジュールを他の流体吐出モジュールに対して精密に整列させなければならない。本明細書に記載されている方法、装置、及びシステムは、有利には、流体吐出モジュールをプリント枠に取り付けるときの流体吐出モジュールの精密な整列を提供し、その一方で、また、例えば流体吐出モジュールの修理又は交換のための、単一の流体吐出モジュールの容易な取り外しも提供する。

コネクタの第１面がプリント枠に接続される。コネクタは、少なくとも一部分は、光の透過を可能にする材料から形成されることができ、例えばコネクタの少なくとも一部は透明又は半透明であってもよい。一例では、コネクタはガラスから形成される。プリント枠は、一つ又は複数の流体吐出モジュールを取り付けるように構成される。流体吐出モジュールの取付面が、コネクタの反対側の第２面に隣接して位置決めされる。次に流体吐出モジュールをプリント枠及び／又はプリント枠に取り付けられた一つ又は複数の流体吐出モジュールに対して整列される。流体吐出モジュールの整列後、取付面とコネクタの第２面との間に位置決めされた接着剤４８５（図４Ｂ参照）が硬化され、それにより流体吐出モジュールをコネクタに固定することができる。それにより流体吐出モジュールがプリント枠に結合される。好ましくは、コネクタはプリント枠に着脱自在に接続され、したがって流体吐出モジュールを取り外さなくてはならない場合、コネクタをプリント枠から分離することができる。

図１Ａは、プリント枠１４０に取り付けられた例示的な流体吐出モジュール１００を示す。図１Ａでは、いくつかの隠れた機構を破線で示す。実施態様によっては、流体吐出モジュール１００は、複数の流体吐出装置、例えばプリントヘッドを備える流体吐出システムに含まれることができる。各流体吐出装置は、流体吐出モジュール、例えば流体吐出モジュール１００を有することができる。流体吐出モジュール１００は、矩形の板形状のプリントヘッドモジュールを有することができ、これは、半導体加工技術を用いて製造された基板であってもよい。各流体吐出モジュール１００はまた、プリントヘッドモジュールを支持するハウジングを、外部プロセッサからデータを受け取りプリントヘッドモジュールに駆動信号を提供するフレックス回路等の他の構成要素と共に、有することができる。プリントヘッドモジュールは基板を有することができ、基板には複数の流体流路が形成されている。プリントヘッドモジュールはまた、流体を流路から選択的に吐出させる複数のアクチュエータも有している。したがって、各流路が、その関連するアクチュエータと共に、個々に制御可能な微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）流体吐出装置を提供する。基板は、流路体とノズル層と膜層とを有することができる。流路体、ノズル層、及び膜層は、各々がシリコン、例えば単結晶シリコンであってもよい。流体流路は、流体入口と、上昇部と、膜層に隣接するポンプ室と、ノズル層を通じて形成されたノズルで終端となる下降部と、を有することができる。アクチュエータの作動により膜がポンプ室内に変位し、ノズルから流体が押し出される。

更に図１Ａにおいて、図示される例示的な流体吐出モジュール１００はプリントヘッドケーシング１０５を有している。流体吐出モジュール１００はまた、取付面１２０を有する取付部品１１０も有している。流体吐出モジュール１００とプリント枠１４０との間の取付面１２０上に、コネクタ１３０が位置決めされる。コネクタ１３０は透明か、或いは半透明であってもよい。コネクタ１３０は、ねじ１３５を使用してプリント枠１４０に取り付けられ、ねじ１３５は図１Ａでは破線で示される。或いは、単一のねじ１３５が使用されてもよく、又は他の固着技法、例えばピン又はリベットが用いられてもよい。上記で考察したように、後にプリント枠１４０に損傷を与えることなく比較的容易に取り外すことが可能であるように、好ましくはコネクタ１３０はプリント枠１４０と着脱自在に取り付けられる。コネクタ１３０は、プリント枠１４０の反対側に合わせ面１３２を有することができる。流体吐出モジュール１００の取付部品１１０は、コネクタ１３０に（例えばコネクタ１３０の合わせ面１３２に）、例えば接着剤４８５によって接着される。取付部品１１０は、ねじ１３５の取り外しを可能にし、それにより流体吐出モジュール１００のプリント枠１４０からの取り外しを可能にするように構成された開口（図４Ｂ参照）を有することができる。

流体吐出モジュール１００は、流体入口１７０と、流体出口１８０と、流体の液滴を吐出するように構成された基板１９０とを有している。流体は、例えば、化学物質、生物学的物質、又はインクであってもよい。他の実施態様では、流体吐出モジュール１００は流体出口１８０（これは任意にプリント流体の再循環スキームを提供することができる）を含まない。

図１Ｂは、プリント枠１４０に取り付けられた複数の流体吐出モジュール１００を示す。各流体吐出モジュール１００は取付部品１１０を有している。各取付部品１１０とプリント枠１４０との間にコネクタ１３０が位置決めされ、図示しているプリント枠１４０は、任意の上部分１４１を備える。流体入口１７０が各流体吐出モジュール１００に流体を供給し、任意の流体出口１８０が各流体吐出モジュール１００に流体回収路を提供する。以下で更に詳細に考察するとおり、本明細書に記載されている方法、装置、及びシステムにより、流体吐出モジュール１００の精密な整列が、プリント枠１４０に対してのみならず、一つ又は複数の他の流体吐出モジュール１００に対しても同様に可能となる。

図２は、流体吐出モジュール１００をプリント枠１４０に取り付ける例示的な方法２００を示すフローチャートである。説明のため、方法２００は図１Ａに示す例示的な流体吐出モジュール１００を例示的なプリント枠１４０に取り付けることに関連して記載するものとするが、しかしながら、方法２００を実行することにより、異なる構成の流体吐出モジュール１００を、同じ、又は異なる構成のプリント枠１４０に取り付けることができる、ということは理解されなければならない。

コネクタ１３０がプリント枠１４０に取り付けられる（ステップ２１０）。先述のとおり、好ましくはコネクタ１３０はプリント枠１４０に着脱自在に取り付けられ、後にプリント枠１４０に損傷を与えることなく比較的容易に取り外すことが可能である。一実施態様では、コネクタ１３０は、プリント枠１４０内に形成された、ねじ切りされた開口部１４５（図３Ｂ参照）の中に受け入れられる一つ又は複数のねじによってプリント枠１４０に取り付けられる。

接着剤４８５、又は硬化させると接着剤となる何らかの材料が、コネクタ１３０の表面、取付部品１１０の取付面１２０、又はその双方に塗布される。取付面１２０がコネクタ１３０と向かい合うようにして、流体吐出モジュール１００がコネクタ１３０に隣接して位置決めされる（ステップ２２０）。次に流体吐出モジュール１００が、プリント枠１４０に対して、又は一つ若しくは複数の隣接する流体吐出モジュール１００に対して、又はその双方に対して整列される（ステップ２３０）。接着剤４８５は、未硬化のとき、流体吐出モジュール１００とコネクタ１３０との間の互いに対する移動が可能な材料から形成されてもよく、それにより整列プロセスが容易となる。整列が達成されると、次に接着剤４８５が硬化され、流体吐出モジュール１００がコネクタ１３０に固着される（ステップ２４０）。接着剤４８５が硬化すると、流体吐出モジュール１００とコネクタ１３０との互いの大幅な移動は不可能となる。

図３Ａは、プリント枠１４０と流体吐出モジュール１００とを支持する例示的なアライメント装置３００を示す。アライメント装置３００は、上記の整列ステップ２３０を実現するために使用することのできるデバイスの一例である。しかしながら、他の構成のアライメント装置３００を使用することができ、記載される装置は一例に過ぎない、ということは理解されなければならない。説明のため、アライメント装置３００は、流体吐出モジュール１００をプリント枠１４０に対して整列させることに関連して記載するが、アライメント装置３００を使用して、異なる構成の流体吐出モジュール１００を、同じ、又は異なる構成のプリント枠１４０に対して整列させることができる、ということは理解されなければならない。

この実施態様では、アライメント装置３００はベース３０５を有している。ベース３０５にカメラ支持レール３１５が取り付けられ、カメラ支持体３２５が、そのカメラ支持レール３１５に取り付けられ、かつそれに沿って移動するように構成される。カメラ支持体３２５は、カメラアセンブリ３５０を支持する。プリント枠支持体３３０もまた、ベース３０５に取り付けられる。プリント枠支持体３３０は、プリント枠１４０と、マスクホルダ３３５とを支持する。マスクホルダ３３５は、アライメントマスク３４０を支持する。以下で更に詳細に考察するように、アライメントマスク３４０をカメラアセンブリ３５０と共に使用して、一つ又は複数の流体吐出モジュール１００をプリント枠１４０に対して整列させることができる。マニピュレータアセンブリ３５５が、マニピュレータベース３４５とマニピュレータレール３４７とによってベース３０５に取り付けられる。マニピュレータアセンブリ３５５は、流体吐出モジュール１００をプリント枠に対して移動させるように構成される。マニピュレータベース３４５は、マニピュレータレール３４７に沿って移動するように構成される。

図３Ｂは、アライメント装置３００の一部の拡大図である。流体吐出モジュール１００がプリント枠１４０に位置決めされる。コネクタ１３０が取付部品１１０とプリント枠１４０との間に位置決めされ、コネクタ１３０がプリント枠１４０に取り付けられる。マスクホルダ３３５がアライメントマスク３４０を支持し、アライメントマスク３４０は、以下で更に詳細に考察する基準３４１を有している。マニピュレータアセンブリ３５５はマニピュレータプレート３８０を有し、これは、マニピュレータプレート３８０の移動によって流体吐出モジュール１００のプリント枠１４０に対する移動が生じるように構成されている。

この実施態様では、カメラアセンブリ３５０は二つの低倍率カメラ３６０と四つの高倍率カメラ３７０とを有しているが、より多い、又はより少ないカメラを使用してもよい。以下で更に詳細に考察するように、高倍率カメラは、キャリブレーションマスク３４４（図３Ｅ参照）を使用して較正されることができる。光エミッタ３９０が、コネクタ１３０に光を送るように構成される。この実施態様では、光エミッタ３９０は紫外光を発するように構成される。

図３Ｃは、アライメントマスク３４０の実施態様の概要図である。アライメントマスク３４０は、基準３４１の一つの行を有している。基準３４１は、流体吐出モジュール１００を整列させるための参照マークとして使用することができる。

図３Ｄは、基準３４１の実施態様の概要図である。この実施態様では、基準３４１は、基準点３４３の周りに配置された誘目性の特徴（ｃｏｎｓｐｉｃｕｉｔｙ ｆｅａｔｕｒｅ）３４２を含む。誘目性の特徴３４２により、高倍率カメラ３７０による基準点３４３の位置特定が容易になる。本開示において基準３４１との整列というとき、それは基準点３４３との整列を指すことができる。すなわち、例えば高倍率カメラ３７０を基準３４１と整列させることは、高倍率カメラ３７０を基準点３４３と整列させることを含み得る。誘目性の特徴３４２は、低倍率カメラ３６０、拡大倍率のないカメラ、又は人間の目にとって誘目性の高いサイズであってもよい。

図３Ｅは、キャリブレーションマスク３４４の実施態様の概要図である。キャリブレーションマスクは、第１行３３８と第２行３３９とに配列された基準３４１を有している。基準３４１は、四つの高倍率カメラ３７０の各々が特定の基準３４１と整列したとき、四つの高倍率カメラ３７０が適切に位置決めされるように構成される。高倍率カメラ３７０は、高倍率カメラ３７０の視野の中心、又は高倍率カメラ３７０の視野内にある他の何らかの参照点が基準３７１と整列したとき、基準３７１と整列する。例えば、高倍率カメラ３７０を、図３Ｅの破線の円内に示される四つの基準３４１と整列させることにより較正することができる。この実施態様では、第１行３３８の基準３４１間の間隔Ｓは、第２行３３９の基準３４１間の間隔Ｓに等しい。第１行３３８と第２行３３９とは互いに平行で、距離Ｄだけ離れている。実施態様によっては、較正されると、再び較正が行われない限り、及びそのときまで、四つの高倍率カメラ３７０は、互いに整列後の固定された関係に維持される。

図３Ｆは、アライメントマスク３４０と基板１９０との実施態様の概要図である。基板１９０は、二つ又はそれより多くの基準３４１（この例では二つの基準）を有することができるノズルフェイス１９５を有する。ノズルフェイス１９５上の基準３４１は、ノズルフェイス１９５が適切に整列すると、かかる基準３４１によって画定されるラインが、アライメントマスク３４０上の基準３４１によって画定されるラインと平行になるように位置決めされる。基板１９０は流体吐出モジュール１００に取り付けられているため、基板１９０のノズルフェイス１９５の適切な整列は、流体吐出モジュール１００の適切な整列を意味する。

図３Ｆでは、四つの高倍率カメラ３７０の視野を破線の円として示す。視野の各々は、図３Ｆでは説明のため十字線によって表される中心を有する。高倍率カメラ３７０の第１対の視野の中心は、第１ライン３７８を画定する。高倍率カメラ３７０の第２対の視野の中心は、第２ライン３７９を画定する。図示される高倍率カメラ３７０は、上述したように、キャリブレーションマスク３４４によって較正されているため、第１ライン３７８と第２ライン３７９とは互いに平行で、距離Ｄだけ離れている。高倍率カメラ３７０の第１対３７１を、アライメントマスク３４０上の基準３４１のうちの二つに対して整列させることができる。高倍率カメラ３７０の第２対３７２を、流体吐出モジュール１００のノズルフェイス１９５上に位置決めすることができる。第１ライン３７８と第２ライン３７９とは平行であるため、ノズルフェイス１９５が適切に整列したならば、ノズルフェイス１９５上の基準３４１によって画定されるラインは、アライメントマスク３４０上の基準３４１によって画定されるラインと平行となる。ノズルフェイス１９５が高倍率カメラ３７０の第２対３７２に対して整列すると、ひいては所望の整列が実現される。

図４Ａは、プリント枠１４０に取り付けられた例示的な流体吐出モジュール１００の断面を示す。コネクタ１３０が、プリント枠１４０と取付部品１１０の取付面１２０との間にある。コネクタ１３０は、ねじ１３５によってプリント枠１４０に固着され、取付部品１１０は、接着剤４８５によってコネクタ１３０、例えばプリント枠１４０の反対側にあるコネクタ１３０の合わせ面１３２に接合される。流体吐出モジュール１００は、コネクタ１３０によってプリント枠１４０に取り付けることのできる流体吐出モジュール１００の一例に過ぎない。他の構成の流体吐出モジュールもまた、コネクタ１３０を使用してプリント枠１４０に取り付けることができる。説明のため、例示的な流体吐出モジュール１００について以下に更に詳細に説明する。

コネクタ１３０の反対側にある取付部品１１０の表面に、任意のカバー４７６を取り付けることができる。カバー４７６は、ねじ１３５の取り外し等のために、ねじ１３５にアクセスすることを可能にするように構成された開口４７８（図４Ｂ参照）を備えることができる。カバー４７６は、取付部品１１０内の任意の開口部又は凹部に流体が溜まるのを防止するように構成されることができる。実施態様によっては、カバー４７６は、取付部品がコネクタ１３０に取り付けられた後に、取付部品１１０に取り付けられてもよい。二次接着剤が、例えば以下で更に考察するような開口部４７２を介して塗布される例では、カバー４７６は、二次接着剤の塗布後に取り付けられる。カバー４７６は、接着、スナップ取付具、ファスナ（例えば、ねじ、リベット、ピン）、又は他の何らかの好適な機構によって取付部品１１０に取り付けられることができる。

流体は、流体入口１７０から（図１Ａ参照）流体吐出モジュール１００の上部供給チャンバ４１０に入ることができる。流体は、上部供給チャンバ４１０から供給フィルタ４１５を通過して下部供給チャンバ４２０に至ることができる。下部供給チャンバ４２０から、流体はインターポーザ４３０を通過して基板１９０に至ることができる。基板１９０は、一つの流体通路１９２又は複数の通路１９２と、ノズルフェイス１９５上に形成された一つ又は複数のノズル（図示せず）とを有することができる。ノズルのいずれを通じても吐出されない流体は、基板１９０を出て下部回収チャンバ４５０に至ることができる。流体は、下部回収チャンバ４５０から回収フィルタ４５５（任意）を通過して上部回収チャンバ４６０に至ることができる。流体は、上部回収チャンバ４６０から流体出口１８０（図１Ａ参照）に至ることができる。

実施態様によっては、流体吐出モジュール１００を通過する流体の一部は基板１９０に入るのではなく、基板１９０を迂回して、直接下部供給チャンバ４２０から下部回収チャンバ４５０に通ることができる。このバイパス流により、流体吐出モジュール１００を通じる流体の全体的な流速をより高くなるよう促進することができ、それにより、例えば流体吐出モジュール１００から混入物を取り除いたり、流体吐出モジュール１００の温度制御を促進したりすることができる。

図４Ｂは、図１Ａ及び図４Ａに示す線４Ｂ−４Ｂに沿った、図４Ａに示すアセンブリの一部の断面の概要図である。この実施態様では、取付面１２０は、コネクタ１３０、例えばコネクタ１３０の取付面に接触する接触領域４７０を有している。取付部品１１０はまた、接着剤４８５を受け入れるように構成された一つ又は複数の凹部４８０も有している。したがって、コネクタ１３０と取付面１２０とは、接触領域４７０で直接接触し、かつ一つ又は複数の凹部４８０の領域内で接着剤４８５により接合される。他の実施態様では、コネクタ１３０は、取付部品１１０の取付面１２０にある一つ又は複数の凹部４８０に加えて、又はそれに代えて、接着剤を受け入れるように構成された一つ又は複数の凹部を有している。複数の凹部４８０を有する実施態様では、凹部４８０の全てが同じ深さであってもよい。凹部４８０に均一な深さを提供することにより、コネクタ１３０全体にわたり、かつ特定の流体吐出モジュール１３０を取り付けるために使用される複数のコネクタ１３０間で均一な厚さの接着剤４８５をもたらすことができる。この均一な厚さの接着剤４８５により、硬化中の流体吐出モジュール１００の捩れ等によって整列のずれが起こる可能性を低下させることができる。

不均一な厚さの接着剤は望ましくないことがある。例えば、ノズルフェイス１９５をｚ方向と直交させることを意図する場合、不均一な厚さの接着剤４８５により、この所望の直交関係が損なわれる結果となり得る。接着剤４８５が硬化中に収縮し、その収縮によって流体吐出モジュール１００が動く場合、不均一な厚さの接着剤４８５により、流体吐出モジュール１００のある部分が他の部分より大きく動く結果となり得る。凹部４８０がない場合、少なくとも取付部品１１０とコネクタ１３０との間に直接の接触がないことが理由となって、接着剤４８０の厚さを制御することは困難であり得る。接着剤４８５の膨張又は収縮が、流体吐出モジュール１００の全ての部分において等しい影響を有し、それらが互いに打ち消し合う場合、均一な厚さの接着剤４８５によって硬化中の整列のずれを防止することができる。したがって、凹部４８０は、接着剤４８５の厚さを制御することにより流体吐出モジュールの適切な整列を促進する。

上記で考察したように、接触領域４７０でコネクタと直接接触した取付面１２０を有することは、特に接着剤４８５が硬化中に収縮する場合、コネクタ１３０と取付部品１１０とのｚ方向における所望の相対位置を維持することに役立つ。接触領域４７０は、「データム」又は「データム機構」と称することができる。これは、接触領域４７０が、流体吐出モジュールとコネクタとの間に、かかる機構なしに達成され得るであろうものより高い正確さ及び精度で所望の関係を構築することができるためである。例えば取付部品１１０が圧縮又は他の変形に対して抵抗性を有するならば、コネクタ１３０と接触領域４７０との間の直接接触により、コネクタ１３０と取付部品１１０とがｚ方向に互いに対して移動することを軽減又は防止することができる。したがって、取付部品１１０は、変形に抵抗性を有する材料から構成することができる。例えば、取付部品１１０は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から構成することができる。

接触領域４７０は、取付部品１１０の製造中に、取付部品１１０とコネクタ１３０との間の接触に所望のレベルの正確さ及び精度をもたらすような方法で形成されることができる。例えば、接触領域４７０は、取付部品１１０とコネクタ１３０との間の接触の不均一性を最小限に抑えるよう、取付部品１１０の取付面１２０にわたって所望の平坦度で製造されることができる。例えば、接触領域４７０は、取付部品１１０にわたり、全ての接触領域４７０のコネクタ１３０との接触を促進する平坦度で製造されることができる。すなわち、接着剤４８５の硬化前、硬化中、又は硬化後のコネクタ１３０、取付部品１３０、又はその双方の反りを回避するため、全接触領域４７０がコネクタ４３０と接触することが望ましい場合もある。接触領域４７０はまた、ノズルフェイス１９５及び同じ流体吐出モジュール１００の他の取付部品１１０上の接触領域４７０と所望の平行度で形成されることができる。

任意に、取付部品１１０は、二次接着剤を取付部品１１０とコネクタ１３０との間の接合面に塗布するための一つ又は複数の開口部４７２（図４Ａ及び図４Ｂ参照）を有することができる。二次接着剤は、紫外線硬化タイプではなくてもよく、実施態様によっては、取付部品１１０とコネクタ１３０との間に更なる接着強さを提供し得る。二次接着剤は、紫外線接着剤が硬化した後に硬化させることができる。二次接着剤は、例えばエポキシ系接着剤であってもよい。二次接着剤は、開口部４７２を通じて補助凹部４８２（図４Ｂ参照）に導入することができる。任意のカバー４７６によって開口部４７２を覆うことができる。

この実施態様では、取付部品１１０は、ねじ１３５又は他のかかる連結手段の取り外しを可能にする開口４９０を有している。コネクタ１３０をプリント枠１４０に取り付けている全てのねじ１３５を取り外すと、プリント枠１４０に損傷を与えることなくコネクタ１３０をプリント枠１４０から切り離して取り外すことが可能となる。したがって、ねじ１３５を取り外すことにより、コネクタ１３０と共に流体吐出モジュール１００を取り外すことができる。

図５は、流体吐出モジュール１００をプリント枠１４０に取り付ける別の方法５００を示すフローチャートである。流体吐出モジュール１００を整列させて取り付けるため、マスクホルダ３３５にキャリブレーションマスク３４４が置かれる（ステップ５０５）。そのキャリブレーションマスク３４４を用いて四つの高倍率カメラ３７０が較正される（ステップ５１５）。次にマスクホルダ３３５からキャリブレーションマスク３４４が取り外され、マスクホルダ３３５にアライメントマスク３４０が置かれる（ステップ５２５）。アライメントマスク３４０をプリント枠１４０に対して整列させる（ステップ５３５）。次にコネクタ１３０がプリント枠１４０に取り付けられる（ステップ５４５）。凹部４８０を少なくとも部分的に塞ぐように、取付部品１１０に接着剤が塗布される（ステップ５５５）。コネクタ１３０の表面が取付部品１１０の取付面１２０上の接触領域４７０に接触するように、流体吐出モジュール１００がプリント枠１４０内に位置決めされる（ステップ５６５）。次に高倍率カメラ３７０の第１対３７１を、アライメントマスク３４０上の基準３４１と整列させる（ステップ５７５）。マニピュレータプレート３８０を流体吐出モジュール１００と接触させて置くことにより、マニピュレータアセンブリ３５５を流体吐出モジュール１００と係合する。次に、マニピュレータアセンブリ３５５が流体吐出モジュール１００を操作することにより、ノズルフェイス１９５上の基準３４１が高倍率カメラ３７０の第２対３７２と整列することができる（図３Ｆ参照）（ステップ５８５）。次に光エミッタ３９０がコネクタ１３０に光を当てる（ステップ５９５）。この実施態様では、光は紫外光である。コネクタ１３０は、この実施態様では透明であるため、光はコネクタ１３０を通じて進み、接着剤に到達する。この実施態様では、接着剤は、紫外光に露光されると硬化するタイプである。光エミッタ３９０は、接着剤を硬化させるのに十分な時間にわたり光を当てる。更なる流体吐出モジュール１００を同様にプリント枠１４０と整列させて、そこに取り付けることができる。

或いは、接着剤はコネクタ１３０に塗布されてもよく、取付部品１２０の取付面１２０が接触領域４７０と接触した状態になると、接着剤が流れて凹部４８０を少なくとも部分的に塞ぐことができる。また、高倍率カメラ３７０の第１対３７１をアライメントマスク３４０上の基準３４１と整列させるのは、コネクタ１３０をプリント枠１４０に固着する前であっても、取付部品１１０に接着剤を塗布する前であっても、流体吐出モジュール１００をプリント枠１４０内に置く前であっても、又は他の何らかの時点であってもよい。

実施態様によっては、アライメント装置３００は、マニピュレータアセンブリ３５５を制御するように構成されたマニピュレータアクチュエータを有している。アライメント装置３００は、高倍率カメラ３７０の二つの対から入力を受け取ってマニピュレータアクチュエータを制御する信号を提供するようにプログラムされたマイクロプロセッサを更に有することができる。装置は、可動カメラ支持体３２５を制御するアクチュエータを更に有することができる。一実施態様では、マイクロプロセッサは、高倍率カメラ３７０の二つの対から入力を受け取り、カメラ支持体３２５のアクチュエータとマニピュレータアクチュエータとを制御するようにプログラムされる。

図６は、流体吐出モジュール１００を取り付けるシステムの別の実施態様の概要断面図である。この実施態様では、流体吐出モジュール１００のプリント枠に対する位置を三つの次元で調節することができるように、第１コネクタ５３２と第２コネクタ５３６とが用いられる。図示される特定の例には、第１合わせ面５５２と第２合わせ面５５６とを有するブラケット５５０が含まれる。ブラケット５５０は、第１合わせ面５５２と第２合わせ面５５６とが互いに対して直角をなすように形成されることができる。第１コネクタ５３２は、プリントヘッドケーシング１０５に近接したプリント枠１４０の表面にねじ１３５によって取り付けられる。ブラケット５５０の第１合わせ面５５２は、プリント枠１４０の反対側にある第１コネクタ５３２の表面に近接して配置される。このように配置されると、第２合わせ面５５６は、プリント枠１４０と反対側のブラケット５５０の側面となる。ブラケット５５０は、ブラケット５５０の第１合わせ面５５２の第１凹部５８２にある接着剤４８５によって、第１コネクタ５３２に取り付けられる。第２コネクタ５３６は、ねじ１３５によってブラケット５５０の第２合わせ面５５６に取り付けられる。流体吐出モジュール１００は、取付部品１１０の取付面１２０が、ブラケット５５０の第２合わせ面５５６の反対側にある第２コネクタ５３６の表面に近接するように配置される。取付部品１１０は、取付部品１１０の取付面１２０に形成された第２凹部５８６にある接着剤４８５によって、第２コネクタ５３６に取り付けられる。したがって、流体吐出モジュール１００は、第１コネクタ５３２と、ブラケット５５０と、第２コネクタ５３６とによってプリント枠に取り付けられる。

ブラケット５５０を使用することにより、流体吐出モジュールの位置をプリント枠に対してｘ、ｙ及びｚ方向に調節することができる。例えば、ブラケット５５０は、第２合わせ面５５６がｚ方向に所望の位置にあるように位置決めされることができる。或いは、第２コネクタ５３６が既にブラケット５５０に取り付けられていてもよく、ブラケット５５０を、第２コネクタ５３６がｚ方向に所望の位置にあるように位置決めすることができる。更に、プリント枠１４０又は他の構成要素の妨げとなって制限を受けることのない範囲で、ブラケット５５０をｙ方向の周りに回転させて、所望の角度位置を実現することができる。次に第１凹部５８２の接着剤４８５を硬化させてブラケット５５０の位置を固定することができる。

次に、第２コネクタ５３６上に流体吐出モジュール１００を位置決めし、ｘ方向及びｙ方向に適宜整列させることができる。次に第２凹部５８６の接着剤４８６を硬化させて流体吐出モジュールを第２コネクタ５３６に取り付けることができる。したがって、この実施態様は、流体吐出モジュール１００の位置を三つの次元で調節することが可能である。複数の流体吐出モジュール１００をプリント枠１４０に取り付けて整列させる場合、複数のブラケット５５０を使用することができる。例えば、ブラケット５５０の一部又は全てを、第２合わせ面５５６又は第２コネクタ５３６の一部又は全てがｚ方向に共通の位置にあるように位置決めすることができる。この調節自在性により、ｚ方向における流体吐出モジュール１００の正確な整列が可能となり、例えば、取付部品１１０の厚さにおける、又は取付部品１１０と、基板１９０等の流体吐出モジュール１００の他の構成要素との間の関係における製造上のばらつきを補償することができる。

二つのコネクタを使用して流体吐出モジュールの位置を調節する上記の例は、ブラケットを使用しているが、他の構成も可能である。流体吐出モジュールを、プリント枠との連結に用いられる一つ又は複数のコネクタと固着された状態になる前に三つの方向に調節することができる限り、あらゆるコネクタ及び他の構成要素（例えばブラケット）を使用することができる。

本明細書に図示及び説明される実施態様では、コネクタ１３０は、全体が光の透過を可能にする材料から形成された実質的に矩形の構成要素として構成される。しかしながら、他の構成のコネクタ１３０も可能である。例えば、コネクタ１３０は、一つの一体部品ではなく、二つ又はそれより多くの別個の構成要素から形成されることができる。コネクタ１３０は、感光性（例えば紫外光感受性）接着剤を硬化させるため光を透過させることが可能な少なくとも一部分がある限り、透明でない、又は半透明の部分を含んでもよい。他の実施態様では、コネクタ１３０は不透明であってもよい。また、実施態様によっては、接着剤は、光以外による方法、例えば、時間、温度、化学反応、又は他の何らかの過程、特徴、若しくは特性による方法で硬化可能なタイプであってもよい。コネクタ１３０は実質的に矩形の形状に構成される必要はなく、例えば流体吐出モジュール１００の異なる構成の取付部品に適合するように、異なる形で構成されてもよい。上述したように、一例では、コネクタ１３０はガラスから形成される。しかしながら、他の実施態様では、コネクタ１３０は、流体吐出モジュール１００及びプリント枠１４０と同様の熱膨張率を有する材料から形成されてもよい。例えば、コネクタ１３０は、シリコン、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、炭化ケイ素、石英、又は他の何らかの好適な材料から構成されることができる。実施態様によっては、本明細書に記載されている構成要素、例えば、取付部品１１０、コネクタ１３０、及びプリント枠１４０は、熱膨張率が低い材料から形成されることができる。

上記の方法及び装置は、流体吐出モジュールのプリント枠との連結に関連している。しかしながら、この方法及び装置は、他の用途に用いられてもよい。例えば、記載されるコネクタ及び接合技法は、ＭＥＭＳデバイス、例えばアクチュエータ又はセンサが流体吐出モジュール１００の基板に形成されるＭＥＭＳデバイスアセンブリで用いることができる。これにより、複数のＭＥＭＳデバイスアセンブリの互いに対する精密な整列が可能となる。

流体吐出モジュール１００及び流体吐出モジュール用の取付部品１１０について上記に説明している。流体吐出モジュール１００によって滴下される例示的な流体は、インクである。しかしながら、例えば、発光ディスプレイの製造に用いられるエレクトロルミネセンス材料、回路基板製造に用いられる液体金属、又は生物学的流体等、他の流体を使用することができる、ということは理解されなければならない。

本明細書及び特許請求の範囲全体を通じた「前」、「後」、「上」、及び「下」等の用語の使用は、流体吐出モジュール及び本明細書に記載されている他の要素の様々な構成要素間を区別して説明するために過ぎない。「前」、「後」、「上」、及び「下」の使用は、流体吐出モジュールの特定の向きを含意するものではない。同様に、本明細書全体を通じた要素について記載するための水平方向及び垂直方向の使用は、記載する実施態様に関するものである。他の実施態様では、同じ、又は類似した要素が、場合によって水平方向又は垂直方向以外の向きであり得る。

本発明の複数の実施形態について説明した。しかしながら、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができる、ということが理解されよう。したがって、他の実施形態は以下の特許請求の範囲の内にある。

Claims (3)

1. 流体吐出モジュールを枠に取り付ける方法であって、
   コネクタの第１面を前記枠に取り付けるステップと、
   前記流体吐出モジュールの取付面を、前記コネクタの反対側の第２面に隣接して位置決めするステップであって、前記取付面又は前記コネクタの前記反対側の第２面の少なくとも一方が、接着剤で充填された一つ又は複数の凹部を備える、ステップと、
   前記流体吐出モジュールを前記枠に対して整列させるステップと、
   前記流体吐出モジュールを整列させた後、前記取付面と前記コネクタの前記第２面との間に位置決めされた前記接着剤を硬化させるステップであって、それにより前記流体吐出モジュールを前記コネクタに固定する、ステップと、
   を含み、
   前記流体吐出モジュールの前記取付面の一部と前記コネクタの前記第２面の一部とが直接接触し、前記接着剤が、硬化中の前記接着剤の実質的に全ての収縮が前記取付面と垂直に起こるように位置決めされる、方法であって、
   前記流体吐出モジュールを整列させるステップが、
   マスクを前記枠に対して整列させるステップと、
   第１カメラ対を前記マスク上の基準に対して整列させるステップと、
   前記流体吐出モジュールを、前記第１カメラ対と固定された関係にある第２カメラ対と整列させるステップと、
   を含む、方法。
2. 前記流体吐出モジュールを整列させるステップが、キャリブレーションマスクを用いて前記第１カメラ対及び前記第２カメラ対を較正するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 一つ又は複数の流体吐出モジュールを取り付けるように構成された枠と、
   前記一つ又は複数の流体吐出モジュールであって、各々が取付部品を備える、前記流体吐出モジュールと、
   前記枠に着脱自在に取り付けられる第１コネクタと、
   第１合わせ面と第２合わせ面とを有するブラケットであって、前記第１合わせ面が、前記第１コネクタと接触するように位置決めされる、ブラケットと、
   前記ブラケットに着脱自在に取り付けられ、かつ前記取付部品と接触する第２コネクタと、
   前記ブラケットの前記第１合わせ面及び前記第２合わせ面又は前記一つ若しくは複数のコネクタの合わせ面の少なくとも一方に形成された一つ又は複数の凹部であって、実質的に均一な厚さを有し、かつ接着剤で充填された一つ又は複数の凹部と、
   前記一つ又は複数の凹部内に形成された実質的に均一な層を含む前記接着剤であって、各流体吐出モジュールについて、前記ブラケットを前記枠に対して第１方向に整列させた後、前記第１合わせ面と前記第１コネクタとの間の接合面にある前記接着剤が硬化され、及び前記流体吐出モジュールを前記枠に対して第２方向及び第３方向に整列させた後、前記第２取付面と前記第２コネクタとの間の接合面にある前記接着剤が硬化される、前記接着剤と、
   を含む、システム。

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