JP6228660B2 - 流体吐出モジュール装着 - Google Patents

Description

（技術分野）
以下の説明は、流体吐出モジュールを装着装置に装着することに関する。

（背景）
インクジェットプリンタは、典型的には、インク供給部からインクノズルアセンブリへのインク経路を含み、インクノズルアセンブリは、インク液滴が吐出されるノズルを含む。インク液滴吐出は、アクチュエータ、例えば、圧電デフレクタ、熱泡噴霧発生器、または静電的にたわまされた要素を用いて、インク経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。典型的印刷ヘッドは、インク経路および関連付けられたアクチュエータの対応するアレイを伴う、ノズルの線またはアレイを有し、各ノズルからの液滴吐出は、独立して、制御されることができる。いわゆる「ドリップオンデマンド」印刷ヘッドでは、各アクチュエータは、選択的に、液滴を媒体上の特定の場所に選択的に吐出するように発射される。印刷ヘッドおよび媒体は、印刷動作の間、相互に対して移動することができる。

一例として、印刷ヘッドは、半導体印刷ヘッド本体と、圧電アクチュエータとを含むことができる。印刷ヘッド本体は、ポンプチャンバを画定するようにエッチングされたシリコンから作製されることができる。ノズルは、印刷ヘッド本体に取着される別個の層によって画定されることができる。圧電アクチュエータは、印加された電圧に応答して、幾何学形状を変化させる、または曲げる、圧電材料の層を有することができる。圧電層の撓曲は、インク経路に沿って位置するポンプチャンバ内のインクを加圧する。

印刷精度は、いくつかの要因によって影響され得る。媒体に対してノズルを精密に位置付けることは、精密印刷のために必要であり得る。複数の印刷ヘッドが、同時に印刷するために使用される場合、印刷ヘッド内に含まれるノズルの相互に対する精密な整合もまた、精密な印刷のために重要であり得る。整合および装着の間ならびにその後の印刷ヘッドの整合の維持は、重要であり得る。

（概要）
一側面では、本明細書に開示されるシステム、装置、および方法は、流体吐出モジュール装着装置であって、水平部分および垂直部分を有するモジュールマウントと、モジュールマウントに装着される流体吐出モジュールと、陥凹部分、陥凹部分の壁に沿ったクランプ、クランプに結合され、クランプを開放位置から閉鎖位置に移動させるように構成されるレバーを含むクランプアセンブリとを含む装置を特徴とする。水平部分は、流体吐出モジュールを受け取るように構成される開口部を有し、垂直部分は、突出部分を有する。モジュールマウントの突出部分は、クランプアセンブリの陥凹部分と嵌合するように構成される。

装着装置内では、モジュールマウントはさらに、ｘ、ｙ、およびｚ方向における精密表面を含むことができ、精密表面は、クランプアセンブリ上のｘ、ｙおよびｚ方向における対応する整合接触点に接触する。

装着装置内では、クランプアセンブリはさらに、流体吐出モジュールをクランプアセンブリに対してθｚ方向に移動させるように構成されるθｚ調節機構を含むことができる。θｚ調節機構は、旋回あたり５０ミクロンまたはそれ未満移動させるように構成される差動ねじを含むことができる。θｚ調節機構は、クランプアセンブリの２つ以上の表面からアクセス可能であることができる。

装着装置内では、クランプアセンブリはさらに、流体吐出モジュールをクランプアセンブリに対してｘ方向に移動させるように構成されるｘ調節機構を含むことができる。ｘ調節機構は、角度αに傾斜されるカムを含むカムアセンブリを含むことができる。カムは、カムの１回転が流体吐出モジュールを１画素にわたってｘ−方向に移動させることに変換されるように、角度αに傾斜される。ｘ調節機構は、クランプアセンブリの２つ以上の表面からアクセス可能であることができる。

種々の実装では、以下の特徴のうちの１つまたは複数のものもまた、含まれてもよい。クランプは、ばねを含むことができる。クランプアセンブリはさらに、レバーおよびクランプに結合されるカムプレートを含むことができる。カムプレートは、ばねに結合されることができる。クランプアセンブリは、複数のクランプを含むことができる。クランプアセンブリは、フレームに装着されることができる。

種々の実装では、装着装置はさらに、複数の流体吐出モジュール、複数のモジュールマウント、および複数のクランプアセンブリを含むことができ、各流体吐出モジュールは、モジュールマウントに装着され、各モジュールマウントは、クランプアセンブリに装着される。装着装置はまた、フレームを含むことができ、クランプアセンブリは、フレームに装着される。

別の側面では、本明細書に開示されるシステム、装置、および方法は、複数のクランプアセンブリをフレームに緩く固着させることと、整合ジグを複数のクランプアセンブリに固着させることと、複数のクランプアセンブリをフレームにしっかりと固着させることと、整合ジグを複数のクランプアセンブリから除去することと、複数のモジュールマウントアセンブリを複数のクランプアセンブリに固着させることとを含む方法を特徴とする。整合ジグを複数のクランプアセンブリに固着させることは、整合ジグを複数のクランプアセンブリ内に配置することと、各クランプアセンブリ上のクランプが整合ジグをクランプアセンブリに固着するように、各クランプアセンブリ上のレバーを開放位置から閉鎖位置に移動させることとを含む。各モジュールマウントアセンブリは、モジュールマウントに装着される流体吐出モジュールを備える。

いくつかの実装は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。複数の流体吐出モジュールを複数のモジュールマウントに整合させることと、複数の流体吐出モジュールを複数のモジュールマウントに接合することにより、複数のモジュールマウントアセンブリを形成すること。複数の流体吐出モジュールを複数のモジュールマウントに整合させることは、対応するクランプアセンブリに対して流体吐出モジュール毎にｘ、ｙ、およびθｚ方向を設定することができる。少なくとも１つのモジュールマウントアセンブリは、ｘ調節機構を使用して、ｘ方向において、対応するクランプアセンブリに対して調節されることができる。少なくとも１つのモジュールマウントアセンブリは、θｚ調節機構を使用して、θｚ方向において、対応するクランプアセンブリに対して調節されることができる。

別の側面では、本明細書に開示されるシステム、装置、および方法は、複数の突出部分を有する整合ジグと、複数のクランプアセンブリとを含む装着装置を特徴とする。各クランプアセンブリは、陥凹部分であって、整合ジグの対応する突出部分は、陥凹部分と嵌合するように構成される、陥凹部分と、陥凹部分の壁に沿ったクランプと、クランプに結合され、クランプを開放位置から閉鎖位置に移動させるように構成されるレバーとを含む。

装着装置内では、各突出部分は、各クランプアセンブリの陥凹部分と摺動可能に接続することができる。装着装置はさらに、フレームを含むことができ、複数のクランプアセンブリは、フレームに装着される。

本発明（単数または複数）の実装は、以下の利点のうちの１つまたは複数を実現することができる。装着装置は、支持印刷フレームに対して流体吐出モジュールの精密な整合を達成するために提供される。装着装置は、例えば、デバイスの交換または修理のために、単一流体吐出モジュールの容易な取付および印刷フレームからの除去を促進することができる。整合プロセスは、整合ジグを使用して、複数のクランプアセンブリを印刷フレームに正確に整合させることができる。整合ジグを使用しない場合、個々のクランプアセンブリは、１度に１つずつ、個々に、整合されなければならない。整合ジグは、複数のクランプアセンブリの同時整合を促進する。加えて、整合ジグは、１００万分の１インチ以内で精密に機械加工されることができる。同一のジグを使用することによって、整合は、印刷バー毎に再現可能となり得る。ジグの使用はまた、単一流体吐出モジュールを１度に整合させるときに遭遇する整合誤差を除去することができる。クランプアセンブリは、クランプが一定のクランプ力を提供するように、ばね仕掛けクランプを含むことができる。ばね仕掛けクランプと異なり、他の固着手段（例えば、ねじ）は、可変力を有することができる。ばね仕掛けクランプのクランプ力はまた、クランプアセンブリ毎に再現可能であり得る。

本明細書に説明される主題の１つまたは複数の実装の詳細は、付随の図面および以下の説明に記載されている。主題の他の特徴、側面、および利点は、説明、図面、および請求項から明白となるであろう。

図１は、組み立てられた印刷バーの斜視図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、モジュールマウントおよびクランプアセンブリを含む、装着装置の斜視図である。 図３は、流体吐出モジュールを印刷フレームに装着するための例示的プロセスのフローチャートである。 図４は、モジュールマウントおよび流体吐出モジュールを含む、モジュールマウントアセンブリの斜視図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、モジュールマウントの斜視図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、モジュールマウントの斜視図である。 図６は、クランプアセンブリの斜視図である（構成要素の可視性のために、部分的に透明モードにされている）。 図７Ａは、整合装置の斜視図である。 図７Ｂは、整合装置の一部の拡大図である。 図７Ｃは、整合マスクの略図である。 図７Ｄは、基準の略図である。 図７Ｅは、較正マスクの略図である。 図７Ｆは、整合マスクおよび流体吐出モジュールの基板の略図である。 図８は、印刷バー内の整合ジグの（透明モードにおける）斜視図である。 図９Ａおよび図９Ｂは、クランプアセンブリおよび印刷フレームの（透明モードにおける）斜視図である。 図１０は、整合された印刷バーの斜視図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂは、集合印刷バーの斜視図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂは、集合印刷バーの斜視図である。 図１２は、クランプアセンブリの斜視図である。 図１３Ａおよび図１３Ｂは、クランプアセンブリ内にモジュールマウントを含む、装着装置の斜視図である。 図１３Ａおよび図１３Ｂは、クランプアセンブリ内にモジュールマウントを含む、装着装置の斜視図である。 図１４Ａおよび図１４Ｂは、整合ツールの斜視図である。

レベル、区分、および特徴の多くは、特徴、プロセスステップ、および結果をより良好に示すように誇張されている。種々の図面中の同様の参照番号および記号は、同様の要素を示す。

（詳細な説明）
流体吐出モジュールをプリンタシステムのフレーム（本明細書では、「印刷フレーム」と称され得る）に装着するための方法、装置、およびシステムが、説明される。典型的プリンタシステムは、１つまたはいくつかの流体吐出モジュールを含んでもよい。印刷システム内の２つまたはそれより多い流体吐出モジュールを組み合わせるとき、各モジュールは、印刷精度を達成するために、印刷フレームに対して、かつ相互に対して整合されることができる。

複数の流体吐出モジュールを有する印刷バーの場合に、単一モジュールが故障する場合、印刷バー全体ではなく、単一モジュールを交換することが望ましい。モジュールを交換可能にするために、各モジュールは、印刷バーに取り外し可能に固着されることができる。

図１は、複数の流体吐出モジュール１０２を含む、組み立てられた印刷バー１００を示し、各モジュール１０２は、モジュールマウント１０４に固着されている。各モジュールマウント１０４は、対応するクランプアセンブリ１０６に固着され、クランプアセンブリ１０６は、フレーム１０８に固着される。代替として、単一クランプアセンブリが、複数の流体吐出モジュールを保持し、クランプアセンブリは、フレームに装着され得る。別の構成では、フレームおよびクランプアセンブリは、単一部品であり得、モジュールは、フレーム／クランプアセンブリに装着され得る。熱膨張によって生じる不整合を防止するために、フレームおよびクランプアセンブリは、インバー、コバール、または炭化ケイ素等の低熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料から作製されることができる。モジュールマウントは、ステンレス鋼、コバール、または炭化ケイ素から作製されることができる。

図２Ａおよび図２Ｂは、モジュールマウント１０４に取着されたモジュール１０２を含む、クランプアセンブリ１０６に固着されたモジュールマウントアセンブリ２００を示す。流体吐出モジュール１０２は、半導体処理技法を使用して加工された半導体基板２０２（例えば、シリコン）を含むことができる。各流体吐出モジュール１０２はまた、データを外部プロセッサから受信し、駆動信号をモジュールに提供するためのフレキシブル回路（図示せず）等の他の構成要素とともに、基板２０２を支持するための筐体２０４を含むことができる。複数の流体流路が、流体の液滴を吐出するために、半導体基板２０２内に形成されることができる。流体は、例えば、化学化合物、生物学的物質、またはインクであることができる。

半導体基板はまた、流体を流路から選択的に吐出させるための複数のアクチュエータを含むことができる。したがって、その関連付けられたアクチュエータを伴う各流路は、個々に制御可能な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）流体吐出器を提供する。基板は、流路本体と、ノズル層と、膜層とを含むことができる。流路本体、ノズル層および膜層はそれぞれ、シリコン、例えば、単結晶シリコンであることができる。流体流路は、入口と、アセンダと、膜層に隣接するポンプチャンバと、ノズル層を通して形成されるノズル内で終端するディセンダとを含むことができる。アクチュエータの起動は、膜をポンプチャンバ内にたわませ、流体をノズルから押し出す。

流体入口２１２および流体出口２１４が、筐体２０４内に形成されることができる。他の実装では、流体吐出モジュールは、流体出口を含まない（随意に、印刷流体のための再循環方式を提供することができる）。

図２Ｂは、装着表面２０８を有する装着構成要素２０６を含む、例示的流体吐出モジュール１０２を示す。モジュールの装着表面２０８は、（例えば、室温エポキシ等の接着剤を使用して）モジュールマウント１０４の装着表面２１０に接合される。モジュールマウントの突出部分２１６（例えば、ありつぎ）が、クランプアセンブリ１０６と嵌合されることができる。例えば、突出部分２１６は、陥凹部分２１８と摺動可能に接続することができる。垂直に摺動可能（すなわち、半導体基板２０２の面に垂直）な突出部分を有することによって、これは、隣接する流体吐出モジュール１０２のノズル表面と整列するのに役立ち得る。加えて、垂直に摺動可能なマウントは、隣接するモジュール１０２に触れず、隣接するモジュール１０２を妨害しないようにするのに役立ち得る。

図３は、流体吐出モジュールを印刷フレームに装着するための例示的プロセス３００を示すフローチャートである。例証目的のために、プロセス３００は、例示的流体吐出モジュール１０２を例示的印刷フレーム１０８に装着する文脈において説明されるものとする。しかしながら、プロセス３００は、異なって構成された流体吐出モジュールを同一のまたは異なって構成された印刷フレームに装着するために実装されることができることを理解されたい。

流体吐出モジュール１０２は、モジュールマウント１０４に隣接して位置付けられ、装着表面２０８は、モジュールマウント１０４に面する。整合装置は、以下により詳細に論じられるように、整合マスクおよびノズル層上の基準マークを使用して、モジュール１０２をモジュールマウント１０４に整合させる（ステップ３１０）。第１の接着剤が、モジュールマウントの装着表面２１０に、流体吐出モジュールの装着表面２０８（図２Ａおよび図２Ｂ参照）に、または両方に塗布される。第１の接着剤は、流体吐出モジュールとモジュールマウントとの間の相対的移動を可能にすることにより整合プロセスを促進する材料から形成されることができる。例えば、第１の接着剤は、エポキシ、例えば、室温硬化性エポキシ（Ａｒａｌｄｉｔｅ(R)５８６３−Ａ／Ｂ、２０１１／Ａ、２０１３／Ａ等）、熱硬化性エポキシ、またはＵＶ硬化性エポキシであることができる。いったん整合が達成されると、高速硬化性であるが、必ずしも、強固な接着剤ではない、第２の接着剤（例えば、シアノアクリレート）が、第１の接着剤が硬化を終了する間、モジュールマウントアセンブリの両側に塗布され、流体吐出モジュールをモジュールマウントに固着させることができる（ステップ３２０）。いったん第１の接着剤が硬化されると、流体吐出モジュールおよびモジュールマウントの有意な相対的移動は、不可能である。

１つまたは複数のクランプアセンブリ１０６が、例えば、以下により詳細に論じられる、整合ジグを使用して、印刷フレーム１０８に整合および取着される（ステップ３３０）。クランプアセンブリは、例えば、印刷フレーム内に形成されるねじ山付き開口部９０２（図９参照）内に受け取られたねじによって、印刷フレームに取着されることができる。代替として、クランプアセンブリは、接着剤を用いて、フレームに接合されることができる。モジュールマウントアセンブリ２００は、次いで、クランプアセンブリの中に装填され、集合印刷バーを形成する（ステップ３４０）。前述のように、好ましくは、モジュールマウントは、印刷フレームに着脱可能に固着され、印刷フレームに損傷を及ぼさずに、後に比較的に容易な除去を可能にする。

図４は、流体吐出モジュールを印刷フレームに整合させる精密表面を含む、モジュールマウント１０４を示す。モジュールマウントの精密機械加工は、モジュールと印刷フレームとの間に３自由度（例えば、θｘ、θｙ、およびｚ）を設定することができる。例えば、ｘ精密表面は、θｙ方向を設定し、ｙ精密表面は、θｘ方向を設定し、ｚ精密表面は、ｚ方向（例えば、高さ）を設定する。

精密表面は、モジュールマウントの表面全体、あるいは隆起特徴または陥凹特徴である整合基準面等の表面の一部のみであることができる。精密表面は、精密研削を使用して機械加工されることができる。モジュールマウント上では、ｘおよびｙ精密表面は、例えば、±１０ミクロン以内において、ｚ精密表面に垂直に機械加工される。精密表面は、±１０ミクロンまたはそれ未満（例えば、±３ミクロン）内の表面プロファイルを有することができる。ノズル表面４２２は、ｘおよびｙ精密表面に対して、±２５ミクロン以内の直角度を有することができる。ノズル表面４２２から装着構成要素２０６の装着表面２０８までの距離は、±５０ミクロン以内であることができる。

図４は、２つのｘ基準面４１６と、３つのｙ基準面４１８と、１つのｚ基準面４２０とを含む、整合基準面を有するモジュールマウント１０６を示す。例えば、ｘ整合基準面４１６は、突出部分２１６の表面上の隆起特徴である。ｙ整合基準面４１８は、クランプアセンブリに接触するモジュールマウント１０４の裏面上の隆起特徴である。ｚ整合基準面４２０は、ｘ整合基準面およびｙ整合基準面に垂直なモジュールマウントの表面である。

図６は、対応するｘ、ｙ、およびｚ接触点、６０２、６０４、６０６を有する、クランプアセンブリ６００を示す。例えば、ｘ接触点６０２は、陥凹部分２１８の内部表面上に位置する。ｙ接触点６０４は、モジュールマウントに面するクランプアセンブリ上の外部表面上に位置する。ｚ接触点は、陥凹部分２１８の端部近傍に位置する。接触点は、調節可能である公称位置に設定されることができる。例えば、ｘおよびｙ接触点は、以下により詳細に論じられるように、それぞれ、ｘおよびθｚ方向に、モジュールをクランプアセンブリに対して調節することができる。接触点は、磁石を含むことができる。例えば、ｚ接触点は、磁石を含むことができる。磁石は、モジュールマウントをクランプアセンブリに固定する前に、モジュールマウントを定位置に保持することができる。モジュールマウントが、クランプアセンブリに固定されると、基準面および接触点の整合は、θｘ、θｙ、およびｚ方向において、モジュールを印刷フレームに整合させる。残りの自由度（すなわち、ｘ、ｙ、およびθｚ方向）は、モジュールがモジュールマウントに装着されるときに設定される。

モジュールは、整合装置を使用して、モジュールマウントに装着され、モジュールマウントアセンブリを形成する。図５Ａおよび図５Ｂは、水平部分５０２と、垂直部分５０４とを含む、Ｌ−形状を有するモジュールマウント１０４を示す。水平部分５０２は、流体吐出モジュールを受け取るための開口部５０６を有することができ、垂直部分５０４は、クランプアセンブリと嵌合する突出部分２１６（例えば、ありつぎ）を有することができる。流体吐出モジュールは、モジュールマウントの底部表面５１０から開口部５０６を通して挿入されることができる。モジュールの装着表面２０８は、接着剤（例えば、ＢＣＢ）またはねじ等を用いて、モジュールマウントの装着表面２１０に取着されることができる。図５Ｂは、接着剤を受け取るための溝５１２を有する、モジュールマウントの装着表面を示す。

図７Ａは、流体吐出モジュールをモジュールマウントに整合させるために使用され得る、例示的整合装置７００を示す。整合装置７００は、前述の整合ステップ３１０を達成するために使用され得るデバイスの一例である。しかしながら、整合装置７００の他の構成も使用されることができ、説明される装置は、一例にすぎないことを理解されたい。例証目的のために、整合装置７００は、流体吐出モジュールをモジュールマウントに整合させる文脈において説明されるが、整合装置７００は、異なって構成された流体吐出モジュールを同一のまたは異なって構成されたモジュールマウントに整合させるために使用されることができることを理解されたい。

本実装では、整合装置７００は、ベース７０２を含む。カメラ支持レール７０４は、ベース７０２上に装着され、カメラ支持体７０６は、カメラ支持レール７０４上に装着され、それに沿って移動するように構成される。カメラ支持体７０６は、カメラアセンブリ７０８を支持する。印刷フレーム支持体７１０もまた、ベース７０２上に装着される。印刷フレーム支持体７１０は、印刷フレーム７１２およびマスクホルダ７１４を支持する。マスクホルダ７１４は、整合マスク７１６を支持する。整合マスク７１６は、カメラアセンブリ７０８と併用され、流体吐出モジュールをモジュールマウントに整合させることができる。マニピュレータアセンブリ７１８は、マニピュレータベース７２０およびマニピュレータレール７２２によって、ベース７０２に装着される。マニピュレータアセンブリ７１８は、流体吐出モジュールをモジュールマウント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７２０は、マニピュレータレール７２２に沿って移動するように構成される。

図７Ｂは、整合装置７００の一部の拡大図である。流体吐出モジュール１０２は、モジュールマウント１０４内に配置される。モジュール１０２をモジュールマウント内に配置する前に、接着剤が、モジュールマウント、モジュール、または両方に塗布されることができる。モジュールマウントは、流体吐出モジュールと印刷フレームとの間に位置付けられる。マスクホルダ７１４は、整合マスク７１６を支持し、整合マスク７１６は、以下により詳細に論じられる基準７２４を含む。マニピュレータアセンブリ７１８は、マニピュレータプレート７２６を含み、マニピュレータプレート７２６は、マニピュレータプレート７２６の移動が、例えば、ｘ、ｙ、およびθｚ方向の、モジュールマウントに対する流体吐出モジュール１０２の移動をもたらすように構成される。

本実装では、カメラアセンブリ７０８は、２つの低倍率カメラ７２８および４つの高倍率カメラ７３０を含むが、より多いまたはより少ないカメラが、使用されることもできる。高倍率カメラ７３０は、以下により詳細に論じられるように、較正マスク７３２（図７Ｅ参照）を使用して較正されることができる。

図７Ｃは、整合マスク７３２の実装の略図である。整合マスクは、１行の基準７２４を含む。基準７２４は、流体吐出モジュールを整合させるための参照マークとして使用されることができる。例えば、基準７２４は、印刷フレーム７１２の縁と平行なｘ−方向における線に配列されることができる（図７Ｂに示される）。図７Ｄは、基準７２４の実装の略図である。本実装では、基準７２４は、基準点７３６の周囲に配列された目立つ特徴７３４を含む。目立つ特徴７３４は、高倍率カメラ７３０を用いた基準点７３６の位置特定を容易にする。本開示において、基準との整合という言及は、基準点との整合を指し得る。すなわち、例えば、高倍率カメラ７３０と基準７２４の整合は、高倍率カメラ７３０と基準点７３６を整合させることを含むことができる。目立つ特徴は、低倍率カメラ、倍率を伴わないカメラ、または肉眼に対して目立つようにサイズを合わせられることができる。

図７Ｅは、較正マスク７３２の実装の略図である。較正マスク７３２は、第１の行７３８および第２の行７４０に配列される基準７２４を含む。基準７２４は、４つの高倍率カメラ７３０がそれぞれ特定の基準と整合されるとき、４つの高倍率カメラ７３０が適切に位置付けられるように構成される。高倍率カメラ７３０は、高倍率カメラの視野の中心または高倍率カメラの視野内のいくつかの他の基準点が基準と整合されると、基準７２４と整合される。例えば、高倍率カメラ７３０は、図７Ｅにおける破線円形内に示される４つの基準７２４との整合によって較正されることができる。本実装では、第１の行７３８内の基準間の間隔Ｓは、第２の行７４０内の基準間の間隔Ｓと等しい。第１の行７３８および第２の行７４０は、相互に平行であり、距離Ｄだけ離される。いくつかの実装では、いったん較正されると、４つの高倍率カメラ７３０は、較正が再び行われない限り、および較正が再び行われるまで、整合後、相互に対して固定関係に維持される。

図７Ｆは、整合マスク７１６および基板２０２の実装の略図である。基板２０２は、２つまたはそれより多い基準７２４（本例では、２つの基準）を含むことができるノズル面７５２を有する。ノズル面７５２上の基準７２４は、ノズル面が適切に整合されると、そのような基準によって画定される線が、整合マスク上の基準によって画定される線と平行であるように位置付けられる。基板は、流体吐出モジュールに取着されるため、基板のノズル面の適切な整合は、流体吐出モジュールの適切な整合を示す。

４つの高倍率カメラ７３０の視野は、図７Ｆにおいて破線円形として示される。視野はそれぞれ、例証目的のために、図７Ｆにおいて十字線によって表される中心を有する。高倍率カメラ７３０の第１の対７４８の視野の中心は、第１の線７４４を画定する。高倍率カメラ７３０の第２の対７５０の視野の中心は、第２の線７４６を画定する。高倍率カメラ７３０は、前述のように、較正マスク７３２によって較正されたことを示されており、したがって、第１の線７４４および第２の線７４６は、相互に平行であり、距離Ｄだけ離されている。高倍率カメラの第１の対７４８は、整合マスク７１６上の基準７２４のうちの２つに整合されることができる。高倍率カメラの第２の対７５０は、流体吐出モジュールのノズル面７５２にわたって位置付けられることができる。第１の線７４４および第２の線７４６が平行であるため、ノズル面７５２上の基準７２４によって画定された線は、ノズル面が適切に整合される場合、整合マスク７１６上の基準によって画定された線と平行である。ノズル面と高倍率カメラの第２の対との整合は、したがって、残りの自由度、すなわち、ｘ、ｙ、およびθｚ方向の所望の整合を達成する。モジュールが整合された後、第２の接着剤が、モジュールとモジュールマウントとの間の両側に塗布され、第１の接着剤が硬化する間、部品をともに保持することができる（ステップ３２０）。

モジュールマウントを印刷フレームに固着させる前に、クランプアセンブリは、フレームに整合される（ステップ３３０）。例えば、図８は、クランプアセンブリ１０６を相互に整合させるために使用され得る、ありつぎジグ等の整合ジグ８００を示す。整合ジグ８００は、モジュールマウントの形状を表す精密な型である。整合ジグは、インバー、コバール、または炭化ケイ素等の低ＣＴＥを伴う材料から作製されることができる。ジグは、５０ミクロンまたはそれ未満（例えば、１ミクロンまたはそれ未満（例えば、１００万分の１インチ）等）の精度まで、ジグ研削またはワイヤＥＤＭを使用して精密に機械加工されることができる。整合ジグ８００は、クランプアセンブリをフレーム１０８および相互に整合させる。

図９Ａは、例えば、ねじ９０８を用いて、フレーム１０８に固着され得る、クランプアセンブリ１０６の裏側を示す。クランプアセンブリ１０６は、２つの後退可能クランプ９０７を含む。図９Ａは、印刷フレーム１０８に接触する精密装着表面９０４（例えば、隆起表面）を示す。この場合、６つの装着表面が存在する。クランプアセンブリは、例えば、ねじを部分的にのみ固着することによって、フレームにゆるく固着されることができる。図９Ｂは、フレーム１０８の裏側を示し、ねじ９０８が、ねじ山付き開口部９０２の中に挿入されることができる。他の固着手段も、使用されることができる。次に、整合ジグ８００は、図８に示されるように、クランプアセンブリの中に挿入されることができる。整合ジグ８００の突出部分８０６は、クランプアセンブリ１０６の陥凹部分８０８と嵌合することができる。ジグをクランプアセンブリの中に挿入後、クランプレバー８１０は、開放位置から閉鎖位置に移動される。クランプアセンブリ１０６は、次いで、例えば、ねじ９０８を緊締することによって、フレーム１０８にしっかりと固着される。クランプアセンブリをしっかりと固着した後、クランプレバー８１０は、開放され、整合ジグ８００は、除去され、図１０に示されるように、整合された印刷バー１０００を残す。個々のモジュールマウントアセンブリは、次いで、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるように、各クランプアセンブリ１０６内に装填され、集合印刷バー１１００を形成することができる（ステップ３４０）。

個々のモジュールマウントアセンブリを図１２に示されるクランプアセンブリ１０６の中に装填するために、レバー１２０６は、開放位置に移動される。モジュールを装填した後、レバー１２０６は、開放位置から閉鎖位置に移動される。クランプアセンブリ１０６は、陥凹部分１２０４の壁に沿って、クランプ１２０２を含むことができる。開放位置では、レバー１２０６は、クランプ１２０２を陥凹部分１２０４の中心１２０８から離れる方へ移動させることができる。閉鎖位置では、レバー１２０６は、クランプがモジュールマウントの突出部分をクランプアセンブリに固着させるように、クランプ１２０２を陥凹部分の中心１２０８の方へ移動させることができる。モジュールマウントを解放するために、クランプは、開放位置に移動される。

実装では、クランプアセンブリ１０６は、後退可能カムプレート１２１０に対してばね仕掛けされた少なくとも１つのクランプ１２０２（例えば、２つのクランプが、図１２に示される）を含むことができる。後退可能カムプレート１２１０は、レバー１２０６に対してばね仕掛けされることができる。ある実装では、開放位置において、レバー１２０６は、カムプレート１２１０がカムプレートばね１２１２を押し下げるように持ち上げられる。カムプレート１２１０は、開放位置において、クランプ１２０２を陥凹部分１２０４の中心１２０８から離れる方へ押す。閉鎖位置では、レバー１２０６は、押し下げられ、クランプばね１２１４がクランプ１２０２を陥凹部分の中心１２０８に向かって引っ張るように、カムプレート１２１０を解放する。閉鎖位置では、クランプ１２０２は、突出部分２１６（例えば、ありつぎ）に対して押し付けられ、図２Ａに示されるように、モジュールマウント１０４をクランプアセンブリ１０６内にしっかりと保持する。クランプ１２０２が、閉鎖されると、接触する唯一の表面は、ｘ、ｙ、およびｚ精密表面ならびに対応する接触点である。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、複数のクランプアセンブリに締結された複数のモジュールマウントアセンブリを含む、集合印刷バーを示す。整合プロセス３００は、ｘ−方向に±３０ミクロンおよびθｚ−方向に±１０ミクロンの位置精度を伴って、集合印刷バーを形成することができる。モジュールの整合は、図７Ａに示される整合装置と類似する（または、同じ）整合装置を使用してチェックされることができる。必要に応じて、微調整が、以下により詳細に論じられるように、ｘおよびθｚ調節を使用してモジュールマウントに行われることができる。

個々のモジュールを交換するために、クランプレバーは、クランプがモジュールマウントを解放するように、開放位置に移動される。新しいモジュールは、クランプアセンブリの中に摺動することができ、クランプレバーは、閉鎖位置に移動され、新しいモジュールを固着させる。任意の微調整が、以下に説明されるように、ｘおよびθｚ方向に行われることができる。

図１２は、微調整、例えば、それぞれ、ｘおよびｙ接触点１２３０、１２３２を移動させることができる、ｘおよびθｚ調節部１２１６、１２２８を示す。流体吐出モジュールをプリンタ内に統合する際、より順応性を提供するために、調節部は、１つまたは複数の表面からアクセス可能であることができる。例えば、ｘ調節機構１２１６は、クランプアセンブリ１０６の上部表面１２１８または底部表面１２２０のいずれかからアクセス可能であることができる。ｘ調節機構１２１６は、カウンタボア内に装着される１つまたは複数のボール軸受（例えば、２つが、図１２に示される）に係合する、カムアセンブリを含むことができる。ボール軸受は、ｘ接触点１２３０であることができる。カムアセンブリは、１つまたは複数のカム、例えば、上側カム１２２４および下側カム１２２５を含むことができる。カムは、カムアセンブリが、上部または底部１２１８、１２２０のいずれかから調節されるとき、ともに移動するように、ともに係止される。カムアセンブリは、クランプアセンブリ内のカウンタボアの内側に嵌ることができる。カムアセンブリは、カムアセンブリがカウンタボア内で上下に移動し得るように、カウンタボア内のねじ山付き区分またはねじ山付きナットと嵌合する、２つのカム１２２４、１２２５間のねじ山付き区分（図示せず）を有することができる。上側および下側カムは、ｚ−軸から角度αに傾斜される。傾斜は、規定されたｘ−方向における平行移動の量に応じて変動し得る。傾斜されたカム１２２４、１２２５が回転されると、カムアセンブリは、線形方向、例えば、右または左のいずれかにボール軸受を移動させる。カムの傾斜およびねじ山付き区分のピッチは、カムアセンブリの１回転が、モジュールを１画素にわたってｘ−方向に移動させることに変換されるように設計されることができる。

例えば、印刷解像度は、１２００ｄｐｉである場合、画素間の距離は、１／１２００インチ（約２１ミクロン）である。ねじ山付き区分が、４５０ミクロン（Δｙ）のピッチを有し、所望のｘ進行量が、２１ミクロン（Δｘ）である場合、カム１２２４、１２２５の角度αは、ａｒｃｔａｎ（Δｘ／Δｙ）であり、ａｒｃｔａｎ（２１ミクロン／４５０ミクロン）、すなわち、ｚ−軸から約２．６７°となる。したがって、カムアセンブリの１回転は、ボール軸受が、ｘ−方向に２１ミクロン、例えば、１画素移動することに変換される。

表１は、クランプアセンブリに対するモジュールマウントのｘ調節を要約する。表１は、カムアセンブリの回転（度）、旋回数、カムアセンブリが進行する垂直距離（ｍｍ）、およびボール軸受のｘ−方向進行量（ミクロン）を示す。例えば、カムアセンブリが回転し得る最大度数は、カムアセンブリの５．２６７旋回に等しい、１８９６°である。これは、２．３７ミリメートルのカムアセンブリの最大垂直進行量および１１１．４７８ミクロンのボール軸受の最大水平進行量に変換される。３６０°の単回旋回の場合、カムアセンブリは、垂直に０．４５ミリメートル進行し、ボール軸受は、２１．１６７ミクロン（例えば、１２００ｄｐｉの場合、約１画素）移動する。

図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すると、モジュールマウント１０４はまた、θｚ調節機構を使用して、クランプアセンブリ１０６に対してθｚ方向に調節されることができる。例えば、θｚ調節機構は、調節可能なクランプアセンブリ上のｙ接触点１３０８を含むことができる。他のｙ接触点１３０９（１つのみ図１３Ｂに示される）は、不動であることができる。ｙ接触点１３０８は、モジュールマウント１０４の垂直部分１３０４上のｙ整合基準面１３０２に接触する。ｙ接触点１３０８が線形方向に移動するにつれて、モジュールマウント１０４は、クランプアセンブリに対して半径方向に移動する。例えば、ｙ接触点１３０８は、モジュールマウントをｚ−軸まわりに、すなわち、θｚ方向に回転させる、ｙ−方向に前後に移動可能なねじであることができる。

図１４Ａは、ｙ−方向ねじ１４０２と嵌合し、微調整を行う、θｚ調節ツール１４００を示す。図１４Ｂは、正面１４０４からｙ−方向ねじ１４０２を調節するθｚツール１４００を示す。流体吐出モジュールをプリンタ内に統合する際、より順応性を提供するために、ｙ−方向ねじ１４０２は、正面１４０４（図１４Ｂ）および裏面１１０２（図１１Ｂ）等、２つ以上の表面からアクセス可能であることができる。図１１Ｂは、ｙ−方向ねじにアクセスするためのフレーム１０８内の開口部１１０４を示す。

例えば、ｙ−方向ねじ１４０２は、ねじの旋回あたりｙ−軸に沿って５０ミクロンまたはそれ未満（例えば、２５ミクロンまたはそれ未満、１０ミクロンまたはそれ未満）進行するように設計されることができる。これは、５０ミクロンまたはそれ未満（例えば、２５ミクロンまたはそれ未満、１０ミクロンまたはそれ未満）のピッチを有するねじを使用することによって行われることができる。しかしながら、これは、高価であり得るカスタムねじを作製することを要求する。代替として、差動ねじが、標準的ピッチを伴うねじを使用して、同一の微調整を達成するために使用されることができる。差動ねじは、差動ねじの正味移動が、外側ねじおよび内側ねじのピッチ間の差異であるように、第１のピッチを伴う外側ねじと、第２のピッチを伴う内側ねじとを含むことができる。例えば、５０ミクロンの正味移動を達成するために、外側ねじおよび内側ねじは、２つの間の差異が５０ミクロンであるように、それぞれ、０．５０ミリメートルおよび０．４５ミリメートルのピッチを有することができる。したがって、差動ねじの１旋回は、ｙ−軸に沿った５０ミクロンの進行量に等しい。差動ねじが、ｙ接触点を移動させるにつれて、モジュールは、ｚ−軸を中心として回転する。例えば、約３８ｍｍの枢動距離を伴うｙ−方向における５０ミクロンの移動は、約１．３２ミリラジアン（ｍｒ）のθｚ−方向における回転（すなわち、ａｒｃｔａｎ（ｙ進行量／枢動距離））に変換される。

表２は、クランプアセンブリ１０６に対するモジュールマウント１０４のθｚ調節を要約する。表２は、差動ねじの回転（度）、外側ねじの旋回数、ｙ方向における外側ねじの進行量（ｍｍ）、ｙ方向における差動ねじの進行量（ミクロン）、およびθｚ方向におけるモジュールマウントの回転（ｍｒ）を示す。例えば、差動ねじが回転し得る最大度数は、１８００°であり、これは、外側ねじの５旋回に等しい。これは、外側ねじの約２．５ｍｍの進行量および差動ねじの２５０ミクロンの進行量に変換される。これは、θｚ方向におけるモジュールマウントの約６．５８ｍｒの移動をもたらす。別の例では、３６０°の単回旋回の場合、外側ねじは、０．５ｍｍ進行することができる一方、差動ねじは、５０ミクロン移動し、θｚ方向におけるモジュールマウントの約１．３２ｍｒの移動をもたらす。表２は、１８０°、１５２．４°、９０°、７６．２°、４５°、２２．５°、１１．２５°、１０°、５°、および１°の場合の付加的計算も提供し、１５２．４°および７６．２°は、それぞれ、１２００ｄｐｉ印刷解像度の場合、１画素および半画素を表す。差動ねじの他の構成ならびにねじのピッチの他の組み合わせも、可能性として考えられる。

明細書および特許請求の範囲を通して「正面」、「背面」、「上部」、「底部」、「上」、「上方」、および「下方」等の専門用語の使用は、本明細書に説明されるシステム、印刷ヘッド、および他の要素の種々の構成要素の相対的位置を説明するためのものである。同様に、要素を説明するための任意の水平または垂直用語の使用は、本明細書に説明されるシステム、印刷ヘッド、および他の要素の種々の構成要素の相対的向きを説明するためのものである。別様に明示的に記載されない限り、そのような専門用語の使用は、地球の重力、または地球の地表面の方向、あるいはシステム、印刷ヘッド、および他の要素が、動作、製造、および輸送の間に置かれ得る、他の特定の位置または向きに対する、印刷ヘッドまたは任意の他の構成要素の特定の位置または向きを含意するものではない。

いくつかの本発明の実施形態が、説明された。なお、種々の修正が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、行われてもよいことを理解されるであろう。

Claims (24)

1. 流体吐出モジュール装着装置であって、前記装着装置は、
   水平部分および垂直部分を有するモジュールマウントであって、前記水平部分は、流体吐出モジュールを受け取るように構成された開口部を有し、前記垂直部分は、突出部分を有する、モジュールマウントと、
   前記モジュールマウントに装着される流体吐出モジュールと、
   クランプアセンブリと
   を備え、前記クランプアセンブリは、
   陥凹部分であって、前記モジュールマウントの前記突出部分は、前記陥凹部分と嵌合するように構成されている、陥凹部分と、
   前記陥凹部分の壁に沿ったクランプと、
   前記クランプに結合され、前記クランプを開放位置から閉鎖位置に移動させるように構成されたレバーと
   を備える、装着装置。
2. 前記モジュールマウントはさらに、ｘ、ｙ、およびｚ方向における精密表面を備え、前記精密表面は、前記クランプアセンブリ上のｘ、ｙおよびｚ方向における対応する整合接触点に接触する、請求項１に記載の装着装置。
3. 前記クランプアセンブリはさらに、前記流体吐出モジュールを前記クランプアセンブリに対してθｚ方向に移動させるように構成されたθｚ調節機構を備える、請求項１に記載の装着装置。
4. 前記θｚ調節機構は、旋回あたり５０ミクロンまたはそれ未満移動させるように構成されている差動ねじを備える、請求項３に記載の装着装置。
5. 前記θｚ調節機構は、前記クランプアセンブリの２つ以上の表面からアクセス可能である、請求項３に記載の装着装置。
6. 前記クランプアセンブリはさらに、前記流体吐出モジュールを前記クランプアセンブリに対してｘ方向に移動させるように構成されたｘ調節機構を備える、請求項１に記載の装着装置。
7. 前記ｘ調節機構は、角度αに傾斜されるカムを含むカムアセンブリを備える、請求項６に記載の装着装置。
8. 前記カムは、前記カムの１回転が、前記流体吐出モジュールを１画素にわたってｘ−方向に移動させることに変換されるように、角度αに傾斜される、請求項７に記載の装着装置。
9. 前記ｘ調節機構は、前記クランプアセンブリの２つ以上の表面からアクセス可能である、請求項５に記載の装着装置。
10. 前記クランプは、ばねを備える、請求項１に記載の装着装置。
11. 前記クランプアセンブリはさらに、前記レバーおよび前記クランプに結合されるカムプレートを備える、請求項１０に記載の装着装置。
12. 前記カムプレートは、ばねに結合される、請求項１１に記載の装着装置。
13. 前記クランプアセンブリは、複数のクランプを備える、請求項１に記載の装着装置。
14. フレームをさらに備え、前記クランプアセンブリは、前記フレームに装着される、請求項１に記載の装着装置。
15. 複数の流体吐出モジュール、複数のモジュールマウント、および複数のクランプアセンブリをさらに備え、各流体吐出モジュールは、モジュールマウントに装着され、各モジュールマウントは、クランプアセンブリに装着される、請求項１に記載の装着装置。
16. フレームをさらに備え、前記クランプアセンブリは、前記フレームに装着される、請求項１５に記載の装着装置。
17. 流体吐出モジュール装着装置を整合させる方法であって、前記方法は、
    複数のクランプアセンブリをフレームに緩く固着させることと、
    整合ジグを前記複数のクランプアセンブリに固着させることであって、
    前記整合ジグを前記複数のクランプアセンブリ内に配置することと、
    各クランプアセンブリ上のクランプが前記整合ジグを前記クランプアセンブリに固着させるように各クランプアセンブリ上のレバーを開放位置から閉鎖位置に移動させることと
    を含む、ことと、
    前記複数のクランプアセンブリを前記フレームにしっかりと固着させることと、
    前記整合ジグを前記複数のクランプアセンブリから除去することと、
    複数のモジュールマウントアセンブリを前記複数のクランプアセンブリに固着させることであって、各モジュールマウントアセンブリは、モジュールマウントに装着される流体吐出モジュールを備える、ことと
    を含む、方法。
18. 複数の流体吐出モジュールを複数のモジュールマウントに整合させることと、前記複数の流体吐出モジュールを前記複数のモジュールマウントに接合することにより、前記複数のモジュールマウントアセンブリを形成することとをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記複数の流体吐出モジュールを前記複数のモジュールマウントに整合させることは、対応するクランプアセンブリに対して流体吐出モジュール毎にｘ、ｙ、およびθｚ方向を設定する、請求項１８に記載の方法。
20. ｘ調節機構を使用して、ｘ方向において、対応するクランプアセンブリに対して少なくとも１つのモジュールマウントアセンブリを調節することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
21. θｚ調節機構を使用して、θｚ方向において、対応するクランプアセンブリに対して少なくとも１つのモジュールマウントアセンブリを調節することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
22. 装着装置であって、前記装着装置は、
    複数の突出部分を有する整合ジグと、
    複数のクランプアセンブリと
    を備え、前記複数のクランプアセンブリは、それぞれ、
    陥凹部分であって、前記整合ジグの対応する突出部分は、前記陥凹部分と嵌合するように構成されている、陥凹部分と、
    前記陥凹部分の壁に沿ったクランプと、
    前記クランプに結合され、前記クランプを開放位置から閉鎖位置に移動させるように構成されているレバーと
    を備える、装着装置。
23. 各突出部分は、各クランプアセンブリの陥凹部分と摺動可能に接続する、請求項２２に記載の装着装置。
24. フレームをさらに備え、前記複数のクランプアセンブリは、前記フレームに装着される、請求項２２に記載の装着装置。