專(zhuān)利名稱(chēng):動(dòng)態(tài)打印頭對(duì)準(zhǔn)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本申請(qǐng)涉及到壓電式微沉積(PMD)設(shè)備,并且更具體地涉及 到適于PMD設(shè)備的打印頭對(duì)準(zhǔn)組件。
背景技術(shù):
在本部分中的陳述僅僅提供涉及到本發(fā)明的背景信息,并且 可不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。在工業(yè)PDM的應(yīng)用中,滴墨放置精度是非常重要的。滴墨放 置的不精確是由各種各樣的原因造成的。這些原因可能包括在一個(gè)陣列 內(nèi)的打印頭之間的未對(duì)準(zhǔn),以及在其上打印的基底的未對(duì)準(zhǔn)。打印頭和/ 或基底的手動(dòng)調(diào)整是昂貴的、費(fèi)時(shí)的,而且仍可能導(dǎo)致錯(cuò)誤。因此,存 在著對(duì)滴墨放置誤差的可能來(lái)源進(jìn)行有效的解決和修正的需要。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明, 一臺(tái)打印機(jī)設(shè)備可包括 一個(gè)構(gòu)造成在其上 能支撐基底的卡盤(pán),遠(yuǎn)離卡盤(pán)的一鋼軌, 一個(gè)連接到鋼軌的打印頭小車(chē) 框架,以及連接到打印頭小車(chē)框架的打印頭小車(chē)。打印頭小車(chē)可包括打 印頭和驅(qū)動(dòng)組件。驅(qū)動(dòng)組件可連接到打印頭小車(chē),并且可選擇性地與打 印頭嚙合,以便使得打印頭相對(duì)于打印頭小車(chē)進(jìn)行選擇性的位移。通過(guò)本文的描述,將會(huì)明確進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)該理解 描述和特定例子只是為了達(dá)到解釋說(shuō)明的目的,而并不意旨限制本發(fā)明 的范圍。
附圖在此所述的附圖只是為了解釋說(shuō)明的目的,而并不意旨以任 何方式來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的壓電式微沉積(PMD)設(shè)備的透視圖;圖2為根據(jù)本發(fā)明的打印頭小車(chē)組件的透視圖;圖3為包括打印頭對(duì)準(zhǔn)組件的圖2所示打印頭小車(chē)組件的局 部透視圖;圖4為自圖2打印頭小車(chē)組件的打印頭組件的透視圖;圖5為圖3驅(qū)動(dòng)組件和圖4打印頭組件的分解1
圖6為圖5驅(qū)動(dòng)組件和打印頭組件的附加的更充分的分解
圖;圖7為圖3所示驅(qū)動(dòng)組件的透視圖;圖8為圖7所示驅(qū)動(dòng)組件的另一透視圖;圖9為圖7所示驅(qū)動(dòng)組件的局部分解圖;圖10為圖7所示驅(qū)動(dòng)組件的另一局部分解圖;圖11為打印頭對(duì)準(zhǔn)的示意圖;圖12為打印頭相位未對(duì)準(zhǔn)的示意圖;圖13為打印頭螺距未對(duì)準(zhǔn)和打印頭螺距對(duì)準(zhǔn)的示意圖;圖14為根據(jù)本發(fā)明的打印頭小車(chē)框架的透視圖;圖15為圖14所示打印頭小車(chē)框架的頂視平面圖;圖16為圖14所示打印頭小車(chē)框架的分解透視圖;圖17為圖14所示打印頭小車(chē)框架拆除打印頭小車(chē)后的透視
圖;圖18為根據(jù)本發(fā)明的替換打印頭小車(chē)框架的透視圖;
圖19為圖18所示打印頭小車(chē)調(diào)整組件的分解透視圖;
圖20為圖19所示打印頭小車(chē)調(diào)整組件的另一局部分解透視
圖;圖21為圖2 0所示耦合元件的透視圖;圖22為圖19所示打印頭小車(chē)調(diào)整組件的另一局部分解透視
圖;圖23為處于驅(qū)動(dòng)位置的圖18所示打印頭小車(chē)調(diào)整組件的透
視圖;圖24為圖18所示部分打印頭小車(chē)調(diào)整組件的透視圖;圖25為替換打印頭小車(chē)調(diào)整組件的示意圖;圖26為替換打印頭小車(chē)框架的透視圖;圖27為圖26所示打印頭小車(chē)框架的頂視平面圖;圖28為圖26所示打印頭小車(chē)框架的分解透視圖;圖29為圖26所示的打印頭小車(chē)框架的剖面圖;圖30為根據(jù)本發(fā)明的一替換打印頭小車(chē)框架的透視圖;圖31為圖30所示打印頭小車(chē)框架的另一透視圖;圖32為圖30所示打印頭小車(chē)框架的部分透視圖;圖33為不相鄰的打印頭陣列的示意圖;圖34為根據(jù)本發(fā)明的可替換的打印頭陣列可變螺距設(shè)備的 示意圖;圖35為圖34所示的打印頭陣列可變螺距設(shè)備的部分示意
圖;圖36為圖34所示打印頭陣列可變螺距設(shè)備的另 一部分示意
圖;圖37為圖1所示校準(zhǔn)攝像機(jī)組件的透視圖;以及圖38為圖1所示機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)組件的透視圖; 詳細(xì)描述以下描述只是在本質(zhì)上進(jìn)行的示范性描述,而并不意旨限制 本發(fā)明的公開(kāi)、應(yīng)用或用途。在本文中定義的術(shù)語(yǔ)"流體制造材料"("fluid manufacturing material")和"流體物質(zhì),,("fluid material")可 廣義上詮釋為包括能夠呈現(xiàn)一種低粘度的形式并且適合于被沉積(例如 從PDM頭沉積到基底上從而形成微觀結(jié)構(gòu))的任何物質(zhì)。流體制造材料 可包括但不限于可用來(lái)形成高分子發(fā)光二極管顯示器件(PLEDs, PolyLEDs)的發(fā)光聚合物(LEPs)。流體制造材料也可包括塑料,金屬, 蠟,焊料,焊錫膏,生物醫(yī)學(xué)制品,酸,光致抗蝕劑,溶劑,粘合劑和 環(huán)氧樹(shù)脂。術(shù)語(yǔ)"流體制造材料"在此可互換地稱(chēng)為"流體物質(zhì)"。如在此所定義的術(shù)語(yǔ)"沉積" 一般是指流體物質(zhì)的單個(gè)液滴 沉積到基底上的過(guò)程。例如具體參照從PMD頭的流體物質(zhì)的沉積,術(shù) 語(yǔ)"液滴,,,"流出,,,"模式","沉積"在此可互換使用。術(shù)語(yǔ)"液 滴"和"滴墨"也是可以互換使用的。如在此所定義的術(shù)語(yǔ)"基底"可廣義詮釋為具有在制造過(guò)程 中(例如PMD)適于接受流體物質(zhì)的一表面的任何材料?;装ǖ幌抻?玻璃板,吸液管硅片,乾磚,剛性和柔性塑料和金屬片和輥。在特定實(shí)
施例中,沉積的流體物質(zhì)本身可以形成一個(gè)基底,因?yàn)橹T如象形成三維 微觀結(jié)構(gòu)時(shí),流體物質(zhì)也差不多包括在制造過(guò)程中適于接受流體物質(zhì)的 一表面。如在此所定義的術(shù)語(yǔ)"微觀結(jié)構(gòu)" 一般是指能夠形成高準(zhǔn)確 度并且尺寸適配于基底上的結(jié)構(gòu)。因?yàn)椴煌椎某叽缈赡軙?huì)有所變 動(dòng),所以術(shù)語(yǔ)"微觀結(jié)構(gòu)"的定義不應(yīng)被限制于任何特定尺寸并且可以 和術(shù)語(yǔ)"結(jié)構(gòu)"互換使用。微觀結(jié)構(gòu)可能包括單滴的流體物質(zhì),液滴的 任意組合,或通過(guò)在基底上沉積一個(gè)或多個(gè)液滴而形成的任何結(jié)構(gòu),諸 如兩維層,三維結(jié)構(gòu),以及其它任意理想的結(jié)構(gòu)。本文涉及到的PMD系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶(hù)定義的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指 令來(lái)執(zhí)行將流體物質(zhì)沉積到基底上的過(guò)程。在本文中又名"程序模塊" 或"模塊"的術(shù)語(yǔ)"計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令" 一般包括程序指令,程序,對(duì) 象,組成,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),或類(lèi)似于能夠?qū)崿F(xiàn)特殊的抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型或執(zhí)行特 殊的任務(wù),諸如但不限于為實(shí)現(xiàn)PMD過(guò)程而執(zhí)行電腦數(shù)值控制。程序模 塊可以存儲(chǔ)于任何的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中,這些可讀介質(zhì)包括但不限于隨 機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM),只讀存取存儲(chǔ)器(ROM),電可擦除只讀存儲(chǔ)器 (EEPR0M),光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(CD-ROM)或其他光盤(pán)存儲(chǔ)器,磁盤(pán)存儲(chǔ)器或 其他磁性存儲(chǔ)設(shè)備,而且還包括能夠儲(chǔ)存指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并能夠凈皮一般 用途或特殊用途的計(jì)算機(jī)存取的任何其它的介質(zhì)。如圖1所示,壓電式微沉積設(shè)備10可能包括框架12,打印 頭小車(chē)框架14,以及真空卡盤(pán)16和視覺(jué)系統(tǒng)17。框架12可支撐在其 上打印的基底18??蚣?2可包括安裝在其上的一個(gè)X-臺(tái)架20和一個(gè)Y-臺(tái)架22。 X-臺(tái)架20可包括通常彼此互相平行并延伸過(guò)框架12寬度的第 一和第二鋼軌24、 26,并且通常確定打印軸。Y-臺(tái)架22通??裳刂?架12的長(zhǎng)度延伸并且通常垂直于X-臺(tái)架20。 Y-臺(tái)架22可通常確定一個(gè) 基底軸。打印頭小車(chē)框架14可位于第一和第二鋼軌24, 26之間且與鋼 軌形成可滑動(dòng)的連接,以能夠沿著打印軸位移,通常準(zhǔn)備在基底18上打 印。參考另一附圖2,打印頭小車(chē)框架14可包括一個(gè)具有底板28 的打印頭小車(chē)15,頂板30和側(cè)壁32, 34, 36, 38。動(dòng)態(tài)的打印頭對(duì)準(zhǔn) 組件40可與底板28相連。如圖3所示,間隙槽42可位于毗鄰打印頭 對(duì)準(zhǔn)組件40的底板28上。開(kāi)口 44可位于通常位于打印頭對(duì)準(zhǔn)組件40
之上的頂板30上。打印頭組件46 (在圖4更詳盡地顯示)可經(jīng)過(guò)開(kāi)口 44并可以和打印頭對(duì)準(zhǔn)組件40相連。然而以上描述僅僅涉及到了單個(gè)打 印頭組件46和打印頭對(duì)準(zhǔn)組件40,但是應(yīng)該理解并如圖2所示,打印頭 小車(chē)15可包括多個(gè)打印頭組件46和打印頭對(duì)準(zhǔn)組件40,進(jìn)而形成一個(gè) 打印頭陣列。另外參考圖5,打印頭組件46可包括一個(gè)主體48,主體48 具有一個(gè)可移動(dòng)連接到其的基準(zhǔn)塊50。使用精密粘合過(guò)程可使打印頭52 和基準(zhǔn)塊50緊密配合在一起,并且打印頭52可包括一系列的噴嘴53, 這些噴嘴一般以排設(shè)置(圖11-13示意所示)。如圖6所示,打印頭52和基準(zhǔn)塊50由于彈簧偏置機(jī)構(gòu)54 可導(dǎo)致與其余的打印頭組件46和打印頭對(duì)準(zhǔn)組件40相分離。彈簧偏置 機(jī)構(gòu)54可包括安裝板56,安裝板56通過(guò)四個(gè)彈簧58與打印頭組件主 體48相連。每個(gè)彈簧58可以是具有笫一和第二末端60, 62的壓縮彈簧。 每個(gè)彈簧58的第一末端60可以與打印頭組件主體48相連,并且每個(gè)彈 簧58的第二末端62與安裝板56相連。因此,安裝板56通常可相對(duì)于 打印頭組件主體48移動(dòng),大約有6個(gè)自由度?;鶞?zhǔn)塊50和安裝板56相 連進(jìn)而形成一個(gè)打印頭附件塊,并且使得基準(zhǔn)塊50有自由度來(lái)運(yùn)動(dòng)地接 觸基準(zhǔn)表面坐落,這將在下文討論,并相對(duì)于其進(jìn)行調(diào)整。如上文所述,并在圖3中更詳細(xì)的顯示,打印頭對(duì)準(zhǔn)組件40 可和底板28相連接。底板28除了為打印頭對(duì)準(zhǔn)組件40提供一個(gè)安裝面 外,還可為陣列(在25微米/米內(nèi))內(nèi)的所有打印頭52 (相對(duì)其基準(zhǔn)塊 50)在垂直方向上提供了一個(gè)共同的主要參考基準(zhǔn)。 一旦基底28中的許 多間隙槽42正確對(duì)準(zhǔn)以執(zhí)行打印功能,基底28中的許多間隙槽42可通 常允許打印頭52從其中伸出。打印頭組件46并且由此打印頭52可通常 平行于彼此設(shè)置,并且與相應(yīng)的打印軸成一個(gè)任意沖角??筛鶕?jù)矩陣所 期望的打印分辨率來(lái)設(shè)定該角度。每個(gè)打印頭對(duì)準(zhǔn)組件40可包括插口 63。插口 63可包括驅(qū)動(dòng) 組件64和閉鎖機(jī)構(gòu)66。另外參考圖7-10,驅(qū)動(dòng)組件64可包括具有第一 和第二腿部68, 70的L-形構(gòu)件67。笫一腿部的自由端72可具有一個(gè)通 孔74并可與底板28樞轉(zhuǎn)聯(lián)接。驅(qū)動(dòng)組件64可進(jìn)一步包括一個(gè)相位調(diào)整 組件76和螺距調(diào)整組件78 。相位調(diào)整組件76可位于第一腿部68附近。相位調(diào)整組件
76可包括壓電陶瓷(PZT)驅(qū)動(dòng)器80,調(diào)整機(jī)構(gòu)82,樞轉(zhuǎn)臂84,樞轉(zhuǎn)組件 86,第二基準(zhǔn)塊88以及第一和第二回動(dòng)彈簧90 ,91。壓電陶瓷(PZT) 驅(qū)動(dòng)器80可與第二腿部70相連并且沿著第二腿部70的長(zhǎng)度朝著第一腿 部68和樞轉(zhuǎn)臂84延伸。壓電陶乾(PZT)驅(qū)動(dòng)器80可與樞轉(zhuǎn)臂84的第一 末端92相連。第一腿部68可包括一個(gè)凹進(jìn)部分94,凹進(jìn)部分94罩住 其中的樞轉(zhuǎn)臂84。樞轉(zhuǎn)組件86可包括一個(gè)樞軸96,樞軸96穿過(guò)第一腿 部68上的孔98, 99和樞轉(zhuǎn)臂84上的孔100,并且將樞轉(zhuǎn)臂84和第一腿 部68樞轉(zhuǎn)地連接?;貏?dòng)彈簧90可是一個(gè)具有第一末端101和第二末端 102的壓縮彈簧,第一末端101與第一腿部68相連且第二末端102與樞 轉(zhuǎn)臂84相連。因此,回動(dòng)彈簧90通常迫使樞轉(zhuǎn)臂84朝著第一腿部68 轉(zhuǎn)動(dòng)。第二基準(zhǔn)塊88可通過(guò)樞軸105與第一腿部68可旋轉(zhuǎn)地連接,同 時(shí)還和樞轉(zhuǎn)臂84的第二末端103相嚙合,在下面討論。回動(dòng)彈簧91可 是一個(gè)具有第一末端107和第二末端109的壓縮彈簧,第一末端107和 第二基準(zhǔn)塊88相連并且笫二末端109和樞轉(zhuǎn)臂84相連?;貏?dòng)彈簧91通 常迫使第二基準(zhǔn)塊88朝著樞轉(zhuǎn)臂84轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整機(jī)構(gòu)82可包括一個(gè)球形 構(gòu)件95和一個(gè)調(diào)整螺釘97。球形構(gòu)件95通常可接觸樞轉(zhuǎn)臂84和笫二 基準(zhǔn)塊88的傾斜表面93坐落。調(diào)整螺釘可沿著傾斜表面93改變球形構(gòu) 件的垂直程度以控制第二基準(zhǔn)塊88繞樞軸105的最初取向。螺距調(diào)整組件78可包括固定在底板28上的線性驅(qū)動(dòng)器104 和與L形構(gòu)件67的第二腿部70相連的第三基準(zhǔn)塊106。線性驅(qū)動(dòng)器104 可位于第三基準(zhǔn)塊106附近并在第二腿部70的自由端108附近選擇性地 與其相嚙合。樞軸IIO (見(jiàn)圖3)可設(shè)在L形構(gòu)件67的孔74中,并且當(dāng) 線性驅(qū)動(dòng)器104在自由端108作用時(shí),上述通常就允許樞軸轉(zhuǎn)動(dòng),這些 將在下文討論。螺距調(diào)整組件78還可包括一個(gè)回動(dòng)彈簧112以迫使第三 基準(zhǔn)塊106與線性驅(qū)動(dòng)器104嚙合?;貏?dòng)彈簧112可以是一個(gè)具有第一 末端114和第二末端116的壓縮彈簧,其中笫一末端114與底板28相連 且第二末端116與L形構(gòu)件67相連。如圖3所示,鎖定機(jī)構(gòu)66可包括位于L形構(gòu)件67內(nèi)的磁夾 鉗機(jī)構(gòu)118。磁夾鉗機(jī)構(gòu)118可提供一個(gè)作用于基準(zhǔn)塊50的磁力,將會(huì) 在下文討論。因此,基準(zhǔn)塊50可由順磁材料諸如430 SS構(gòu)成。三點(diǎn)找平系統(tǒng)(未示出)在兩個(gè)水平上都可使用并設(shè)定一個(gè) 磁夾鉗機(jī)構(gòu)的工作間隙。設(shè)定這個(gè)間隙的目的是使永久磁體不能接觸基
準(zhǔn)塊。因此,間隙可允許打印頭相對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的z位置由保持磁夾鉗機(jī)
構(gòu)118的底板28上的主要基準(zhǔn)點(diǎn)決定。這通常能夠使所有的打印頭52 可在同一Z維空間內(nèi),并且打印頭彼此的間距在大約25微米內(nèi)。此外, 當(dāng)使用一個(gè)單一的表面吸墨站時(shí),如果所有的打印頭52與吸墨布有不同 的關(guān)系,那么它們可能不會(huì)適當(dāng)?shù)奈?。如果空氣間隙過(guò)大,那么磁性 固位力就會(huì)以距離平方的速度下降。因此,為了停留在磁性?shī)A緊曲線的 強(qiáng)力區(qū)域且金屬與金屬之間不接觸,優(yōu)選的距離是25至50微米之間。在操作過(guò)程中,當(dāng)決定一個(gè)打印頭52從其目標(biāo)位置偏移時(shí), 使用上文描述的特征來(lái)進(jìn)行調(diào)整。打印頭52的一個(gè)目標(biāo)位置一般可定義 為在彼此相關(guān)的打印頭陣列中打印頭52之間的一種理想的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)(如 圖11所示)。具體地說(shuō),基準(zhǔn)塊50—般可延長(zhǎng)超過(guò)磁夾鉗機(jī)構(gòu)118, 并通??舌徑拥诙偷谌鶞?zhǔn)塊88, 106。 一個(gè)打印頭52的相位未對(duì)準(zhǔn) (在圖12中示意顯示)可以使用相位調(diào)整組件76給予修正。當(dāng)一排打 印頭噴嘴53從目標(biāo)位置線性偏移時(shí),就會(huì)發(fā)生相位未重合現(xiàn)象。關(guān)于確 定一個(gè)未重合的細(xì)節(jié)將在下文中討論。 一個(gè)打印頭52可由相位調(diào)整組件 76線性移動(dòng)(正如在圖11中箭頭顯示),正如下文所論。磁夾鉗機(jī)構(gòu)118可導(dǎo)致釋放基準(zhǔn)塊50。更具體地說(shuō),可以通 過(guò)補(bǔ)償線團(tuán)電流的脈寬調(diào)制使力能夠從高達(dá)80磅到O磅變化,來(lái)改變作 用在每個(gè)打印頭52 (基準(zhǔn)塊)上的磁性固位力。磁夾鉗機(jī)構(gòu)118中的補(bǔ) 償磁場(chǎng)允許打印頭的釋放,進(jìn)而將打印頭從插口 63拆除或使打印頭52 復(fù)位?!┽尫?,壓電陶資啟動(dòng)器80可以和樞轉(zhuǎn)臂84的第一末端 90相連,進(jìn)而造成樞轉(zhuǎn)臂84圍繞樞紐96旋轉(zhuǎn)。樞轉(zhuǎn)臂84的第二末端 103可與第二基準(zhǔn)塊88相連,以造成第二基準(zhǔn)塊88的移動(dòng),而與基準(zhǔn) 塊50連接,進(jìn)而又導(dǎo)致基準(zhǔn)塊50的線性移動(dòng)。更具體地說(shuō),從樞軸96的中心到與樞轉(zhuǎn)臂84的第一末端92 相連的壓電陶乾啟動(dòng)器80之間的距離(dl)可能比從樞軸96的中心到 樞轉(zhuǎn)臂84的第二末端103和第二基準(zhǔn)塊88的連接位置之間的距離(d2) 短。這樣,當(dāng)其應(yīng)用于第二基準(zhǔn)塊88時(shí),通常由壓電陶瓷啟動(dòng)器80造 成的位移一般可以被擴(kuò)大。在目前的例子中,dl —般可為d2的四倍,進(jìn) 而造成由壓電陶瓷啟動(dòng)器80造成的位移大約被放大4倍。當(dāng)打印頭52 (和相應(yīng)的基準(zhǔn)塊50)達(dá)到了一個(gè)修正的相位位
置(如圖11所示)時(shí),磁夾鉗機(jī)構(gòu)118可以重新啟動(dòng)并且鎖定基準(zhǔn)塊50 在其修正的位置。更具體地說(shuō), 一旦達(dá)到這個(gè)位置,就要將磁夾鉗機(jī)構(gòu) 118中的電流切斷,進(jìn)而使磁夾鉗機(jī)構(gòu)118重新夾緊打印頭52。由于磁 夾鉗機(jī)構(gòu)118使用電永磁材料,所以?shī)A持力是"故障安全"。也就是說(shuō), 如果PMD的電源被切斷,打印頭52仍能被鉗位在其位置。此外, 一旦打 印頭正確對(duì)準(zhǔn),為鎖定打印頭52的位置而使用一種電永磁卡盤(pán),這種卡 盤(pán)的應(yīng)用可以消除在機(jī)械夾具或鎖具中常見(jiàn)的機(jī)械畸變,應(yīng)變,和滯后。 此外,磁夾鉗機(jī)構(gòu)118的磁性?shī)A持力可以自動(dòng)地和動(dòng)態(tài)地變動(dòng)。以這種 方式, 一旦打印頭52在其位置,對(duì)其位置進(jìn)行調(diào)整和重新應(yīng)用的同時(shí),
可在瞬間去除夾持力。打印頭52螺距未對(duì)準(zhǔn)(如圖13所示)可使用螺距調(diào)整組件 78予以修正。當(dāng)一排打印頭噴嘴53旋轉(zhuǎn)地從目標(biāo)位置偏移時(shí),就會(huì)發(fā) 生螺距未對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)象。關(guān)于螺距未對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的細(xì)節(jié)將會(huì)在下文進(jìn)行討論。 為了修正螺距未對(duì)準(zhǔn),使用螺距調(diào)整組件78可使得打印頭52進(jìn)行如圖 13種箭頭所示的旋轉(zhuǎn),這將在下面討論。如上文所述,磁夾鉗機(jī)構(gòu)118可造成基準(zhǔn)塊5 0的釋放。一 旦基準(zhǔn)塊獲釋?zhuān)鸵由炀€性驅(qū)動(dòng)器104以連接第二腿部70的自由端 108。當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)器104和自由端108相連時(shí),將會(huì)造成L形構(gòu)件67圍 繞樞軸110轉(zhuǎn)動(dòng)。第二和第三基準(zhǔn)塊88, 106和基準(zhǔn)塊50相連并在其 上引起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)打印頭52 (和相應(yīng)的基準(zhǔn)塊50)達(dá)到了一個(gè)修正的螺距 位置時(shí)(如圖13所示),磁夾鉗機(jī)構(gòu)118就可以重新啟動(dòng)和鎖定基準(zhǔn)塊 5 0在其修正位置,如上文所述。上述的相位和螺距調(diào)整是可自動(dòng)進(jìn)行, 這將會(huì)在下文進(jìn)行討論。重新參考圖2,打印頭小車(chē)15可進(jìn)一步包括中板136。中板 136可包括三個(gè)懸臂安裝部分148, 150, 152和兩個(gè)閉鎖構(gòu)件151, 153 (見(jiàn)圖15)。懸臂安裝部分148, 150, 152可具有與之相連的空氣軸承 橡膠圓盤(pán)154, 156, 158??諝廨S承橡膠圓盤(pán)154, 156, 158可進(jìn)行高度 調(diào)整以使打印小車(chē)15相對(duì)打印頭小車(chē)框架14在同一個(gè)水平面。閉鎖構(gòu) 件151, 153可包括有色金屬鋼質(zhì)圓盤(pán)且可能具有磁性。中板136應(yīng)具 有足夠的厚度以支撐打印小車(chē)15。如前所述,打印頭小車(chē)框架14可含有其內(nèi)的打印頭小車(chē)15。 另外參考圖14-17,打印頭小車(chē)框架14可包括一個(gè)具有上表面161和四壁162, 164, 166, 168的基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)160。上表面161可包括空氣軸 承旋轉(zhuǎn)表面172, 174, 176和閉鎖構(gòu)件175。壁162, 164, 166, 168 一般可設(shè)于打印頭小車(chē)15的側(cè)壁32, 34, 36, 38的周?chē)1?64可包 括從其延伸的臂178, 180。閉鎖構(gòu)件1"可以是電磁鐵并可選擇性地和 閉鎖構(gòu)件151, 153進(jìn)行結(jié)合且與閉鎖構(gòu)件151, 153發(fā)生閉鎖。閉鎖構(gòu)件175可在每個(gè)閉鎖構(gòu)件151, 153上作用一個(gè)磁性 固位力,其可以自動(dòng)變化通過(guò)補(bǔ)償線圈電流的脈寬調(diào)制,這種調(diào)制可使 力從高達(dá)80磅到O磅變化。在閉鎖構(gòu)件175內(nèi)的補(bǔ)償磁場(chǎng)允許閉鎖構(gòu)件 151, 153的釋放。打印頭小車(chē)調(diào)整組件182與壁162的上表面161結(jié)合,并可 與打印頭小車(chē)15嚙合。打印頭小車(chē)調(diào)整組件182可包括嚙合構(gòu)件184, 第一和笫二鏈接組件186, 188和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190。嚙合構(gòu)件184可包 括沿側(cè)壁34延伸并分別部分圍繞側(cè)壁32, 36的臂192, 194。驅(qū)動(dòng)臂l96 可以在臂192, 194間延伸并且其內(nèi)可包括一個(gè)凹進(jìn)部分198。凹進(jìn)部分 198可罩住其內(nèi)的懸臂安裝部分148。每個(gè)第一和第二鏈接組件186, 188可包括在其第一末端 206, 208和第二末端210, 212處的具有球形軸承204的鏈接構(gòu)件200, 202。球形軸承204可與嚙合構(gòu)件184和打印頭小車(chē)框架14相連,以形 成在鏈接構(gòu)件200, 202和嚙合構(gòu)件184與打印頭小車(chē)框架14間的樞軸 結(jié)合。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190可包括線性驅(qū)動(dòng)器214和偏置彈簧216。線性 驅(qū)動(dòng)器214可與壁164的上表面161相連。線性驅(qū)動(dòng)器214可包括一個(gè) 可與嚙合構(gòu)件驅(qū)動(dòng)臂196的第一側(cè)220旋轉(zhuǎn)結(jié)合的臂218,并且可在通 常與偏置彈簧216相反的方向上收縮,如圖14的箭頭221所示。臂218 和驅(qū)動(dòng)臂196之間的旋轉(zhuǎn)結(jié)合可包括具有第 一末段和第二末端的 hephaist軸承219,其中第一末端與臂218結(jié)合,并且第二末端與驅(qū)動(dòng) 臂196結(jié)合。線性驅(qū)動(dòng)器214也可通過(guò)hephaist軸承223與基礎(chǔ)框架 結(jié)構(gòu)160構(gòu)成可旋轉(zhuǎn)的結(jié)合。偏置彈簧216可能是一個(gè)具有第一末端222 和第二末端226的拉伸彈簧,它的第一末端222與嚙合構(gòu)件驅(qū)動(dòng)臂196 的第二側(cè)面224相連,且第二末端226和固定于打印頭小車(chē)框架l4上的 柱228相結(jié)合。在操作中,打印頭小車(chē)15可使用上迷的特征進(jìn)行調(diào)整。更具 體地說(shuō),打印頭小車(chē)15的螺距可通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190旋轉(zhuǎn)打印頭小車(chē)15 來(lái)進(jìn)行調(diào)整。在線性驅(qū)動(dòng)器214驅(qū)動(dòng)后,臂218朝著線性驅(qū)動(dòng)器214的 方向拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂196。當(dāng)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂196時(shí),鏈接構(gòu)件200, 202可圍繞 球面軸承204樞軸轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而引起嚙合構(gòu)件184的旋轉(zhuǎn),嚙合構(gòu)件184 將旋轉(zhuǎn)傳遞給打印頭小車(chē)15,如圖14箭頭229所示。更具體地說(shuō),當(dāng) 臂218收縮時(shí),鏈接構(gòu)件200的第一末端206可圍繞第二末端210以逆 時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),且鏈接構(gòu)件202的第一末端208可圍繞第二末端212旋 轉(zhuǎn),進(jìn)而引起打印頭小車(chē)15的旋轉(zhuǎn)和線性平移。由于聯(lián)動(dòng)設(shè)置,打印頭 小車(chē)15的位移并不單純是旋轉(zhuǎn)。打印頭小車(chē)15的位移可包括一些x和y 偏移,且這些偏移可通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)182產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。位移可 通過(guò)基底18和打印頭小車(chē)15的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。在打印頭小車(chē)15的運(yùn)動(dòng)期間,空氣軸承橡膠圓盤(pán)154, 156, 158可允許打印頭小車(chē)15在空氣軸承旋轉(zhuǎn)表面172, 174, 176上旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)獲得一個(gè)理想的位置時(shí),空氣軸承橡膠圓盤(pán)154, 156, 158就會(huì)將打 印小車(chē)15鎖定至空氣軸承旋轉(zhuǎn)表面172, 174, 176。在圖18-24所示的替換例子中,打印頭小車(chē)框架300內(nèi)可設(shè) 有打印頭小車(chē)302,并可以相似于上文關(guān)于打印頭小車(chē)框架14所述方式 與PMD設(shè)備10相連。打印頭小車(chē)302通常可以是一個(gè)具有一系列側(cè)壁 304, 306, 308, 310的矩形構(gòu)件。打印頭小車(chē)302通??膳c打印頭小 車(chē)15相同,并可包括打印頭對(duì)準(zhǔn)組件40 (如圖2所示)。打印頭小車(chē) 調(diào)整組件312可固定在打印頭小車(chē)框架300上,并且其內(nèi)可設(shè)有打印頭 小車(chē)302,進(jìn)而將打印頭小車(chē)302與打印頭小車(chē)框架300連接。特別地參考圖19, 20, 22和23,打印頭小車(chē)調(diào)整組件312 可包括框架組件314和驅(qū)動(dòng)組件316。框架組件314可包括外架318 , 內(nèi)架320,以及結(jié)合元件322。外架318可通過(guò)打印頭小車(chē)安裝板324 固定在打印頭小車(chē)框架300上,并通??砂ㄒ粋€(gè)長(zhǎng)方體,該長(zhǎng)方體具 有通??蓮钠湎蛏涎由斓牡谝缓偷诙?cè)壁326, 328。外架318可進(jìn)一步 包括一個(gè)從第一側(cè)壁326延伸至第二側(cè)壁328的頂板330和一個(gè)形成空 氣軸承表面的下表面332。第一和第二側(cè)壁326, 328可包括通孔334, 336, 338, 340, 342, 344。內(nèi)架320其內(nèi)可設(shè)有打印頭小車(chē)302。內(nèi)架320可位于頂板 330,下表面332和第一和第二側(cè)壁326, 328之間。內(nèi)架320可包括通 常與孔334, 336, 338, 340, 342, 344相對(duì)應(yīng)的孔346, 348, 350, 352,354, 356。內(nèi)架320可有一個(gè)通常的長(zhǎng)方體,該長(zhǎng)方體具有通常 開(kāi)放的中心部分358,其內(nèi)設(shè)有打印頭小車(chē)302。內(nèi)架320的下表面359 可包括用來(lái)依托在外框架下表面332上的空氣軸承墊357,以及為防止 內(nèi)架320和外架318之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的真空墊361。參考圖20和21,連接元件322可位于孔334, 336, 338, 340, 342, 344和孔346, 348, 350, 352, 354, 356內(nèi),并通常將內(nèi) 框320與外架318連接。更具體地說(shuō),每個(gè)連接元件322可包括一個(gè)具 有w型構(gòu)造的彎曲元件360。彎曲元件360可由高疲勞強(qiáng)度金屬薄片形 成,并可包括具有一個(gè)基礎(chǔ)部分363,基礎(chǔ)部分363具有內(nèi)部腿362和 從其延伸的兩個(gè)外部腿364, 366?;A(chǔ)部分363可以固定外架318。外 部腿364, 366可連接在一起,以及固定到外架318上。內(nèi)部腿362可以 固定在內(nèi)架320上,從而在內(nèi)架320和外架318之間形成一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的 連接關(guān)系。參考圖22,驅(qū)動(dòng)組件316可包括線性驅(qū)動(dòng)器368, 370,殼 構(gòu)件372, 374和嚙合塊376。殼構(gòu)件372, 374可與外架318相連。線 性驅(qū)動(dòng)器368, 370可通常彼此相對(duì)設(shè)置,并且與殼元件372, 374相連, 因此進(jìn)而與外架318相連。嚙合塊376可以固定在內(nèi)架320上。彈簧377 可在第一末端379處與內(nèi)架320相連,并且可固定在殼構(gòu)件372, 374 上,因此也在第二末端381處固定到外架318上。嚙合塊376可固定到 內(nèi)架320上。彈簧377可在第一末端379處固定到內(nèi)架320上,并可固 定到殼元件372, 374上,并且由此在第二末端381處固定到外架318 上。彈簧377可以是一個(gè)拉伸彈簧,并且通??商峁┮粋€(gè)力以迫使線性 驅(qū)動(dòng)器368, 370與嚙合塊376結(jié)合。線性編碼器375可與通常位于嚙合 塊376上的頂板330相連。在操作中,當(dāng)空氣軸承墊357正處于"開(kāi)"狀態(tài),它們通???在內(nèi)架320和外架318之間提供相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在這種狀況下,線性驅(qū)動(dòng)器 368, 370可作用于嚙合塊376上。嚙合塊376可將應(yīng)用的力施加于內(nèi)架 320上,從而造成相對(duì)外架318的轉(zhuǎn)動(dòng),如圖23所示。應(yīng)該指出的是, 為了說(shuō)明目的而將在圖23中顯示的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行放大。內(nèi)架320的實(shí)際旋轉(zhuǎn) 通??梢允窍鄬?duì)外架318旋轉(zhuǎn)1.5度。由于打印頭小車(chē)302安裝于內(nèi)架 320內(nèi),當(dāng)內(nèi)架320轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),也會(huì)引起打印頭小車(chē)302旋轉(zhuǎn)。更具體地說(shuō),可使得彎曲元件360呈八字形張開(kāi)猶如一個(gè)"叉形桿",進(jìn)而提供一 個(gè)偏置力反作用于內(nèi)架320的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的固定中心可由線性驅(qū)動(dòng)器 368, 370作為一個(gè)力偶來(lái)維持。這個(gè)力偶可通過(guò)線性驅(qū)動(dòng)器368, 370的準(zhǔn)確就位來(lái)得到,所 以應(yīng)使用相等的和方向相反的力。但是,由于在制造操作中所表現(xiàn)出來(lái) 的變化,為了位置誤差它可能需要調(diào)整線性驅(qū)動(dòng)器368, 370。為了補(bǔ)償 位置誤差,線性驅(qū)動(dòng)器368, 370可提供彼此不同的力。使用位于嚙合塊 376上的線性編碼器375,指令旋轉(zhuǎn)可涉及一些行進(jìn)的直線距離。在臺(tái)架 運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)置過(guò)程中,臺(tái)架的旋轉(zhuǎn)是可被監(jiān)測(cè)和繪制的。接著可確 定角度旋轉(zhuǎn)和編碼器位置之間的關(guān)系。隨著位置的反饋,可自動(dòng)確定作 用力矩。 一旦達(dá)到一個(gè)理想的位置,空氣軸承墊357就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?關(guān)", 且真空墊361轉(zhuǎn)變?yōu)?開(kāi)",進(jìn)而相對(duì)外架318將內(nèi)架320鎖定。線性驅(qū)動(dòng)器368, 370可轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)架使其"飛起來(lái)"。在這一模 式下,在無(wú)論是打印頭陣列臺(tái)架或基底臺(tái)架平移運(yùn)動(dòng)中,可能有必要用 小的旋轉(zhuǎn)來(lái)修正不精確性。造成打印頭陣列和基底18之間角度未對(duì)準(zhǔn)的 誤差被稱(chēng)為偏航誤差。偏航誤差可存在于打印頭與基底臺(tái)架中。對(duì)印刷 軸(即打印頭小車(chē)框架14沿其平移的軸)以及基底軸(基底18沿其平 移的軸)進(jìn)行測(cè)繪。對(duì)垂直中心線相對(duì)PMD設(shè)備10的偏航角進(jìn)行測(cè)量并 儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)922內(nèi)作為一張運(yùn)動(dòng)圖。可以使用設(shè)備如激光干涉儀對(duì)這 些測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。對(duì)精密的X - Y臺(tái)架而言典型的誤差數(shù)值可在20-40弧秒范 圍內(nèi)。在PMD設(shè)備IO內(nèi)(圖1 ),這個(gè)誤差范圍可能導(dǎo)致40至80微 米的打印位置誤差。在一個(gè)角度方式下,通過(guò)打印頭陣列的旋轉(zhuǎn)可以消 除這一誤差。旋轉(zhuǎn)量可以是印刷軸沿X臺(tái)架20的旋轉(zhuǎn)誤差與基底18以 某一特定的距離沿Y臺(tái)架22的旋轉(zhuǎn)誤差之和。對(duì)每個(gè)軸使用繪圖,計(jì)算 機(jī)922將會(huì)動(dòng)態(tài)地對(duì)已計(jì)算的誤差進(jìn)行求和,并命令打印頭旋轉(zhuǎn)以彌補(bǔ) 誤差。該打印頭校正角度可以0. 02弧秒小的角度遞增。在每秒大約2000 次的間隔下應(yīng)用修正,也就是說(shuō)當(dāng)以1米/秒的速度印刷時(shí),基底每行進(jìn) 0. 5mm就在打印頭陣列中進(jìn)行一次角度修正。利用這一方法,打印頭陣列 位置可以調(diào)整以解決在PMD設(shè)備IO中的結(jié)構(gòu)不規(guī)則。具體來(lái)說(shuō),在X和 Y臺(tái)架20, 22相對(duì)理想方向的偏差可以解決。參考圖25, 一個(gè)替換的打印頭陣列旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)400可在支撐鋼軌402, 404 (類(lèi)于如圖1所示的鋼軌)處與一個(gè)PMD設(shè)備的X臺(tái)架401 相連。打印頭陣列旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)400可包括線性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器406, 408,其內(nèi) 設(shè)有打印頭組件412的打印頭小車(chē)410,和連接機(jī)構(gòu)414, 416。線性運(yùn) 動(dòng)驅(qū)動(dòng)器406, 408可與支撐鋼軌402, 404結(jié)合且能沿支撐鋼軌4 02, 404移動(dòng),連接機(jī)構(gòu)414, 416可與打印頭小車(chē)410在第一末端418, 420 處相連接,且在第二末端422, 420處與線性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器406, 408相連。在操作中,在確定樞轉(zhuǎn)誤差之后,線性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器406, 408 可通常以彼此相反的方向沿著支撐鋼軌402, 404移動(dòng)。由于線性運(yùn)動(dòng)驅(qū) 動(dòng)器406, 408相對(duì)彼此移動(dòng),連接機(jī)構(gòu)414, 416發(fā)生旋轉(zhuǎn),從而造成 打印頭小車(chē)410相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 一旦達(dá)到了一個(gè)理想的位置,就要關(guān)閉線 性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器306, 308,且將打印頭小車(chē)302固定在這個(gè)位置。另外參考圖26-29, —臺(tái)替換的打印頭小車(chē)框架514可罩住 其內(nèi)設(shè)有打印頭組件516的打印頭小車(chē)515。打印頭小車(chē)框架514可以 類(lèi)似于有關(guān)打印頭小車(chē)框架14所述方式與PMD設(shè)備10相連。打印頭小 車(chē)515可包括一個(gè)環(huán)形體518,環(huán)形體518在豎直方向上由第一套空氣 軸承520支撐且徑向由安裝在打印頭小車(chē)框架514上的第二套空氣軸承 522支撐。打印頭小車(chē)框架514可包括驅(qū)動(dòng)組件524,以便可旋轉(zhuǎn)地驅(qū) 動(dòng)打印頭小車(chē)框架515,進(jìn)而能夠進(jìn)行打印頭小車(chē)515的螺距調(diào)節(jié)。驅(qū) 動(dòng)組件524可包_^電4幾繞組526,磁塞528,制動(dòng)器530,和一個(gè)光學(xué)編 碼器532。電機(jī)繞組526可安裝在打印頭小車(chē)框架514上,且磁塞528可 安裝在由電機(jī)繞組526驅(qū)動(dòng)的環(huán)形體518的頂部。制動(dòng)器530可與打印 頭小車(chē)框架514相連且可通常在環(huán)形體518上延伸,進(jìn)而限制打印頭小 車(chē)515行進(jìn)通過(guò)制動(dòng)器530與磁塞528間的嚙合。打印頭小車(chē)環(huán)形體518可包括其內(nèi)設(shè)有打印頭組件516的插 槽532, 534, 536。更具體地說(shuō),打印頭組件516可包含在延伸至插槽 532, 534, 536的才幾箱538, 540, 542內(nèi)。沖幾箱5 38, 540, 542可與 線性軸承544, 546, 548滑動(dòng)地結(jié)合。插槽532, 534, 536可以進(jìn)一步 包4舌其內(nèi)的線性驅(qū)動(dòng)器550, 552, 554,線性驅(qū)動(dòng)器550, 552, 554是 用來(lái)驅(qū)動(dòng)4;L箱538, 540, 542沿插槽532, 534, 536的移動(dòng),進(jìn)而進(jìn)行 打印頭組件516的相位調(diào)節(jié)。此外,由于組件的變化或任何其他的原因 而導(dǎo)致的任何初步偏移可利用下文描述的視覺(jué)系統(tǒng)以參考打印頭小車(chē)515下表面上的基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)解決。另外參考圖30和31, 一個(gè)替換的打印頭小車(chē)框架614可罩 住其內(nèi)設(shè)有打印頭組件46的打印頭小車(chē)628 (如圖4中顯示)。打印頭 小車(chē)框架614以類(lèi)似于關(guān)于打印頭小車(chē)框架14的所述方式與PMD設(shè)備IO (圖1 )相連。打印頭小車(chē)628可與打印頭小車(chē)框架614可旋轉(zhuǎn)地連接。 更具體地說(shuō),打印頭小車(chē)框架614可包括前壁和后壁組件632, 634和側(cè) 壁組件636, 638,這些組件共同形成打印頭陣列可變螺距調(diào)整設(shè)備,將 在下文討論。另外參考圖32,前壁組件632可包括一個(gè)壁元件640和一個(gè) 調(diào)整組件642。壁元件640可能包^舌頂部644和底部646。頂部644可包 括在末端652, 654處的滑塊部分648, 650?;瑝K部分650可進(jìn)一步包 括調(diào)平機(jī)構(gòu)656,以調(diào)整第二末端654的垂直方向,進(jìn)而因此導(dǎo)致前壁 組件632的角度調(diào)整。此外,滑塊部分648還可以包括調(diào)平機(jī)構(gòu)(未顯 示)以使前壁組件632可以在兩個(gè)末端652, 654處進(jìn)行豎直調(diào)整。底部 646可包括用來(lái)支撐調(diào)整組件642 —部分的架子658,這將在下面討論。調(diào)整組件642可包括線性滑動(dòng)軸承660,鋼軌662,滑動(dòng)組 件664,樞轉(zhuǎn)組件666,打印頭小車(chē)安裝組件668和鎖定組件670。線性 滑動(dòng)軸承660可沿架子658延伸。鋼軌662通常可沿壁元件640的大部 分長(zhǎng)度延伸,且可位于線性滑動(dòng)軸承660之上?;瑒?dòng)組件664可包括由 之間的中間部分676相連的第一和第二末端部分672, 674,位于第一末 端部分672和中間部分676之間的第一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器678,和位于第二末 端部分674和中間部分676之間的第二電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器680。每個(gè)第一和第二末端部分672, 674可包括安裝于其底部的支 撐元件686, 688。支撐元件686, 688可滑動(dòng)地與線性滑動(dòng)軸承660相 連。中間部分676可包括一個(gè)可滑動(dòng)地連接于鋼軌662上的臂689。樞 轉(zhuǎn)組件666可包括樞轉(zhuǎn)元件690, 692,樞轉(zhuǎn)元件690, 692具有相對(duì)彼 此可旋轉(zhuǎn)的第一末端694, 696和第二末端698, 700。樞轉(zhuǎn)元件690, 692 可采取hephaist軸承的形式,并可含有與滑動(dòng)組件第一和第二末端部分 672, 674的頂部相連的第一末端694, 696。打印頭小車(chē)安裝組件668 可包括安裝塊702 , 704,以便將調(diào)整組件642連接到打印頭小車(chē)628。 安裝塊702, 704可與樞轉(zhuǎn)元件的第二末端698, 700連接,進(jìn)而允許打 印頭小車(chē)628相對(duì)壁元件640旋轉(zhuǎn)。閉鎖構(gòu)件670可與中間部分676連接,并可包括用來(lái)相對(duì)壁元件640固定調(diào)整組件642的夾緊螺栓705, 706, 707。夾緊螺栓706可收緊以在整個(gè)范圍內(nèi)保護(hù)滑動(dòng)組件664,同 時(shí)通常允許通過(guò)驅(qū)動(dòng)器678, 680的驅(qū)動(dòng)對(duì)第一和第二末端部分672, 674 相對(duì)彼此進(jìn)行微調(diào)。夾緊螺栓705, 707可收緊以相對(duì)彼此固定第一和第 二末端部分672, 674。再次參考圖30和31,后壁組件634可包括一個(gè)壁元件708 和一個(gè)樞轉(zhuǎn)組件710。壁元件708可固定在側(cè)壁元件636, 638上。樞轉(zhuǎn) 組件710可包括具有第一末端(未顯示)和第二 (未顯示)末端且相對(duì) 彼此可旋轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)元件712, 714。樞轉(zhuǎn)元件712, 714可采取hephaist 軸承的形式即使第一末端(不顯示)固定到臂元件708上。安裝塊724, 726可與第二末端(不顯示)和打印頭小車(chē)628連接,進(jìn)而允許打印頭 小車(chē)628相對(duì)壁元件708旋轉(zhuǎn)。每個(gè)側(cè)壁組件636, 638可包括在其上表面的具有找平鋼軌 732, 734的壁元件728, 730。壁元件640的滑塊部分648, 650可與找 平鋼軌732, 734可滑動(dòng)的嚙合, 一般允許壁元件640沿找平鋼軌7 32, 734的長(zhǎng)度方向行進(jìn)。在操作中,當(dāng)確定打印頭小車(chē)628從其目標(biāo)位置偏移時(shí),可 使用上文描述的特征對(duì)它進(jìn)行調(diào)整。具體來(lái)說(shuō),當(dāng)一個(gè)打印頭小車(chē)628 發(fā)生螺距未對(duì)準(zhǔn)時(shí)(如圖13所示),可利用調(diào)整組件642進(jìn)行修正。更 具體地說(shuō),可調(diào)整打印頭52以修正由打印頭小車(chē)628繞樞轉(zhuǎn)元件712, 714旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的螺距。通過(guò)使用調(diào)整組件642而使打印頭小車(chē)圍繞樞轉(zhuǎn)元件712, 714旋轉(zhuǎn)?;瑒?dòng)組件664可通過(guò)釋放閉鎖才幾構(gòu)670而允i牛其沿鋼軌662 延伸。通過(guò)木>動(dòng)夾緊螺栓705, 706, 707而釋放閉鎖機(jī)構(gòu)670。 一旦閉 鎖機(jī)構(gòu)670被釋放,第一和第二電動(dòng)啟動(dòng)器678, 680可將滑動(dòng)組件66 4 沿鋼軌662的長(zhǎng)度方向驅(qū)動(dòng)至一個(gè)理想的位置以進(jìn)行螺距〗奮正。當(dāng)滑動(dòng)組件664沿鋼軌662滑動(dòng)時(shí),打印頭小車(chē)628圍繞樞 轉(zhuǎn)元件712, 714從第一位置(圖30)旋轉(zhuǎn)至第二位置(圖31)。由于 打印頭小車(chē)628是旋轉(zhuǎn)的,所以它們?cè)诒谠?40, 708間進(jìn)行有角度的 布置。為了適應(yīng)打印頭小車(chē)628的角位移,當(dāng)打印頭小車(chē)628旋轉(zhuǎn)時(shí), 壁元件640沿找準(zhǔn)鋼軌732, 734移動(dòng)。
〖00100]通過(guò)調(diào)整指揮電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器移進(jìn)或退出的電壓信號(hào)可完成滑
動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)。關(guān)于打印頭噴嘴理想位置的信息可通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)獲得, 描迷如下。打印頭陣列可構(gòu)造成連續(xù)或非連續(xù)的陣列。非連續(xù)的陣列可 包括在打印頭52間的打印長(zhǎng)列間的間隙。非連續(xù)陣列的簡(jiǎn)要表現(xiàn)在圖33 中顯示。由所使用的打印頭52強(qiáng)加的物理尺寸限制可能會(huì)造成一個(gè)非連 續(xù)的陣列。打印頭52需要間隙以能夠在某一特定的空間內(nèi)達(dá)到噴射陣列 預(yù)期的數(shù)目。間隙可能要求在印刷方法上的變化,這種變化改變了打印 頭陣列相對(duì)基底的運(yùn)動(dòng)以確?;姿械拿娣e都被打印。該定位的方法 通常不會(huì)受到這種安排的影響。圖34-36簡(jiǎn)要地顯示了一臺(tái)替換的打印頭小車(chē)調(diào)整設(shè)備 800。打印頭小車(chē)調(diào)整設(shè)備800可包括第一和第二打印頭小車(chē)802, 804, 一個(gè)橫梁806和一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件808。笫一打印頭小車(chē)802可固定在橫梁 806的第一面上且第二打印頭小車(chē)804可滑動(dòng)地與橫梁806的第二面連 接,且安裝方向通常與第一打印頭小車(chē)802相反。驅(qū)動(dòng)裝置808可包括一個(gè)空氣軸承組件810, —個(gè)樞轉(zhuǎn)組件 812,和第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)814, 815。空氣軸承組件810可在靠近第 一打印頭小車(chē)802的第一末端附近與橫梁806的第一末端相連。樞紐組 件812可包括hephaist軸承816,這個(gè)軸承與打印頭小車(chē)調(diào)整設(shè)備800 的底板818和橫梁806在第一打印頭組件802的第二末端附近相連,進(jìn) 而在兩者之間提供一個(gè)旋轉(zhuǎn)連接。第一驅(qū)動(dòng)裝置814可包括線性驅(qū)動(dòng)器820,可動(dòng)鏈接構(gòu)件 822??蓜?dòng)鏈接構(gòu)件822與在打印頭陣列可變螺距設(shè)備的底板818上的導(dǎo) 向槽824相連。線性驅(qū)動(dòng)器820可包括與第一打印頭小車(chē)802相連的第 一臂821,并且可包括與可動(dòng)鏈接構(gòu)件822相連的第二臂823。鏈接構(gòu)件 822可手動(dòng)操作圍繞槽824運(yùn)動(dòng)或通過(guò)各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)橫梁806的粗略 旋轉(zhuǎn)調(diào)整。第一臂821可以延長(zhǎng)或收縮以實(shí)現(xiàn)橫梁806的精細(xì)調(diào)整。第二驅(qū)動(dòng)裝置815可包括線性驅(qū)動(dòng)器817。線性驅(qū)動(dòng)器817 可與第二打印頭小車(chē)804和橫梁806結(jié)合。線性驅(qū)動(dòng)器817通??苫瑒?dòng) 地驅(qū)動(dòng)第二打印頭小車(chē)804沿橫梁806運(yùn)動(dòng)。在操作中,第一和第二打印頭802, 804的螺距可通過(guò)驅(qū)動(dòng) 裝置808進(jìn)行調(diào)整。更具體地說(shuō),當(dāng)可動(dòng)鏈接構(gòu)件822沿導(dǎo)向槽824移 動(dòng)時(shí),臂821, 823會(huì)在第一打印頭小車(chē)802上起作用,進(jìn)而造成第一和
第二打印頭小車(chē)802, 804和橫梁806的旋轉(zhuǎn)。線性驅(qū)動(dòng)器820可通過(guò)臂 821的延伸或收縮而進(jìn)一步完善橫梁806的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)橫梁806轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 第二打印頭小車(chē)804可由一個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器817來(lái)驅(qū)動(dòng),進(jìn)而獲得第二打 印頭小車(chē)804相對(duì)第一打印頭小車(chē)802的合適相位。通過(guò)使用視覺(jué)系統(tǒng) 可使這個(gè)過(guò)程自動(dòng)完成,這將在下文進(jìn)行討論??墒瓜到y(tǒng)來(lái)記錄笫一打 印頭小車(chē)802和第二打印頭小車(chē)804的關(guān)系,并通過(guò)線性驅(qū)動(dòng)器817驅(qū) 動(dòng)第二打印頭小車(chē)8(M運(yùn)動(dòng)。如上文所述,在鏈接構(gòu)件822完成運(yùn)動(dòng)后,打印頭陣列的粗 略螺距調(diào)整也就完成了。在這時(shí),線性驅(qū)動(dòng)器820可與視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)合使 用以旋轉(zhuǎn)橫梁806至最終精密角度的調(diào)整,這個(gè)調(diào)整實(shí)現(xiàn)了打印頭在0. 5 微米內(nèi)的螺距精度。 一旦獲得適宜的螺距,打印頭小車(chē)調(diào)整設(shè)備800可 被固定以便打印。參考圖35和36,應(yīng)該指出的是,打印頭小車(chē)802, 804可 對(duì)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)彼此間的同相。更具體地說(shuō),在每個(gè)打印頭小車(chē)802, 804內(nèi) 的打印頭(未顯示)可對(duì)準(zhǔn)以至于它們?cè)谕粋€(gè)區(qū)域內(nèi)打印進(jìn)而造成了 更大的打印沉積濃度,如打印沉積區(qū)的830, 832簡(jiǎn)要顯示的那樣。再次參考圖1, PMD設(shè)備10的視覺(jué)系統(tǒng)17包括校準(zhǔn)攝像機(jī) 組件900和機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)組件902。另外參考圖37,校準(zhǔn)攝像機(jī)組件 900可包括校準(zhǔn)攝像機(jī)904和安裝結(jié)構(gòu)906。安裝結(jié)構(gòu)906可包括第一和 第二部分908, 910。第一部分908可以固定在真空卡盤(pán)16上且第二部分910可 滑動(dòng)地與第一部分908連接。安裝結(jié)構(gòu)906可進(jìn)一步包括一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī), 這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)用來(lái)相對(duì)第一部分908驅(qū)動(dòng)第二部分910運(yùn)動(dòng)(未顯示)。 安裝結(jié)構(gòu)906還可包括一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)912用來(lái)協(xié)調(diào)校準(zhǔn)攝像機(jī)組件900和 機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)組裝902,這將在下文討論。校準(zhǔn)攝像機(jī)904可以固定 在第二部分910上,并且因此可能會(huì)在垂直真空卡盤(pán)16上表面的方向上 相對(duì)真空卡盤(pán)16運(yùn)動(dòng)。視覺(jué)攝像機(jī)組件902可包括低分辨率攝像機(jī)914,高分辨率 攝像機(jī)916和一個(gè)安裝構(gòu)件918。低分辨率攝像機(jī)914與高分辨率攝像 機(jī)916相比可能會(huì)具有一個(gè)更大的視野。更具體地說(shuō),低分辨率攝像機(jī) 914可能有約10毫米x IO毫米的視野。這個(gè)范圍可足夠容納基底18的 額外誤差。安裝結(jié)構(gòu)918可包括一個(gè)托槽920和用來(lái)將托槽920可移動(dòng)
地安裝于第二鋼軌26上的第一和第二發(fā)動(dòng)機(jī)(未顯示)。第一發(fā)動(dòng)機(jī)可 提供沿第二鋼軌26的軸向移動(dòng),以及第二電動(dòng)機(jī)可提供安裝托槽920相 對(duì)于第二鋼軌26的豎直移動(dòng)。校準(zhǔn)攝像機(jī)904,低分辨率攝像機(jī)914, 和高分辨率攝像機(jī)916都可以與PMD設(shè)備10上的計(jì)算機(jī)9 2 2進(jìn)行通訊(圖 1) B在操作中,校準(zhǔn)攝像機(jī)904可以決定打印頭的位置。校準(zhǔn)攝 像機(jī)904可關(guān)注于陣列中的任何一個(gè)打印頭52 (圖4)以確定打印頭52 之間的相對(duì)位置。校準(zhǔn)攝像機(jī)904可能產(chǎn)生圖像,并將圖像傳送給計(jì)算 機(jī)922以確定打印頭52之間的位置誤差。如果發(fā)現(xiàn)誤差,就可以調(diào)整打 印頭52,如上文所述。在打印頭位置修正過(guò)程中,校準(zhǔn)攝像機(jī)904可提 供位置反饋。如上所述,校準(zhǔn)攝像機(jī)組件900也可包括基準(zhǔn)點(diǎn)912?;鶞?zhǔn) 點(diǎn)912可由機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)組件902觀看到以調(diào)節(jié)校正攝像機(jī)組件900 和機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)組件902。
一旦校準(zhǔn)攝像機(jī)組件900和機(jī)器視覺(jué)攝像 機(jī)組件902之間的相對(duì)位置已知,打印頭52,校準(zhǔn)攝像機(jī)組件900,機(jī) 器視覺(jué)攝像機(jī)組裝902之間的相對(duì)位置可由計(jì)算機(jī)922決定且可用于打 印頭52和打印頭小車(chē)的調(diào)整,正如上文所述。此外,視覺(jué)攝像機(jī)組件902 與打印頭小車(chē)框架14間的相對(duì)位置可通過(guò)使用常見(jiàn)的光帶923得知。這 通??墒沟糜?jì)算機(jī)922確定基底18和打印頭52之間的相對(duì)位置并確定 它們之間任意位置誤差,這將在下文討論。如上所述,機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)組件902可確定基底18與打印 頭小車(chē)之間的位置誤差。更具體地說(shuō),低分辨率攝像機(jī)914可獲取基底 的初始圖像以確定基準(zhǔn)點(diǎn)924的位置?;鶞?zhǔn)點(diǎn)924很小,例如約1平方 毫米,因而有可能采取蝕刻鉻標(biāo)識(shí)的形式。 一旦基準(zhǔn)點(diǎn)924的總體位置 已經(jīng)確定,移動(dòng)機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)組件902和基底18以至于高分辨率攝像 機(jī)916可以為計(jì)算機(jī)9 2 2提供一個(gè)詳細(xì)的圖像,以通過(guò)使用 一種機(jī)器視 覺(jué)算法來(lái)確定基底18的取向。雖然基準(zhǔn)點(diǎn)924在圖1中用X表示,但它 可包括各種形式。分析基準(zhǔn)點(diǎn)924的圖像以確定基底18的旋轉(zhuǎn)方向以及 基底18沿基底主軸的位置。另外一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)926可位于基底上以協(xié)助確 定轉(zhuǎn)動(dòng)方向?;鶞?zhǔn)點(diǎn)924, 926 —般可設(shè)在彼此相對(duì)的角落。高分辨率4H 像機(jī)916可用于定位基準(zhǔn)點(diǎn)926而不用基于基準(zhǔn)點(diǎn)924取向的低分辨率 攝像機(jī)914的協(xié)助。—旦確定了基底18的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,上文描述的打印頭小車(chē)可 具有各自的方向,調(diào)整這些方向以解決上文論述過(guò)的各種不同形式的位 置誤差。此外,機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)組件902可定期為計(jì)算機(jī)922提供基準(zhǔn) 點(diǎn)924, 926的圖象以確定PMD設(shè)備10整個(gè)操作過(guò)程中的位置誤差。舉
例來(lái)說(shuō),可分析基準(zhǔn)點(diǎn)以確定基底18的任何熱增長(zhǎng)。這可能是由基準(zhǔn)點(diǎn) 924, 926的大小和/或之間的距離變化來(lái)決定的。計(jì)算機(jī)922可使各種攝像系統(tǒng)及調(diào)整組件的使用自動(dòng)成為 一個(gè)祠服閉環(huán)控制系統(tǒng)。這可以消除人為誤差的可能來(lái)源。它也可允許 對(duì)準(zhǔn)調(diào)整"飛起來(lái)"以能夠自動(dòng)調(diào)整由熱膨脹或收縮引起的打印頭位置的 變化,或它允許已負(fù)載于該系統(tǒng)上的打印物質(zhì)的熱膨脹。
權(quán)利要求
1.一種打印設(shè)備,其包括卡盤(pán),其設(shè)計(jì)成用來(lái)支撐其上的基底;遠(yuǎn)離所述卡盤(pán)的鋼軌;連接到所述鋼軌的打印頭小車(chē)框架;以及連接到所述打印頭小車(chē)框架的打印頭小車(chē),所述打印頭小車(chē)包括打印頭和驅(qū)動(dòng)組件,所述驅(qū)動(dòng)組件連接到所述打印頭小車(chē),并且可選擇性地與所述打印頭接合,以便使得所述打印頭相對(duì)于所述打印頭小車(chē)進(jìn)行選擇性的位移。
2. 權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備,其中所述驅(qū)動(dòng)組件包括設(shè)計(jì)成使得 所述打印頭線性位移的 一臂。
3. 權(quán)利要求2所述的打印設(shè)備,其中所述驅(qū)動(dòng)組件包括與所述臂嚙 合的線性驅(qū)動(dòng)器,并設(shè)計(jì)成提供所述打印頭的所述選擇性的線性位移。
4. 權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備,其中所述驅(qū)動(dòng)組件包括設(shè)計(jì)成使得 所述打印頭旋轉(zhuǎn)的一臂。
5. 權(quán)利要求4所述的打印設(shè)備,其中所述驅(qū)動(dòng)組件包括與所述臂的 第一末端部分嚙合的線性驅(qū)動(dòng)器,所述臂的第二末端部分樞軸地聯(lián)接到 所述打印頭小車(chē),所述線性驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)成提供所述臂繞所述樞軸的旋 轉(zhuǎn)。
6. 權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備,其中所述驅(qū)動(dòng)組件包括閉鎖元件, 其設(shè)計(jì)成相對(duì)于所述打印頭小車(chē)鎖定所述打印頭。
7. 權(quán)利要求4所述的打印設(shè)備,其中所述閉鎖元件包括磁性元件。
8. 權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備,進(jìn)一步包括一控制器,其設(shè)計(jì)成自 動(dòng)操作所述驅(qū)動(dòng)組件,以提供所需的打印頭取向。
9.一種打印設(shè)備,其包括 卡盤(pán),其設(shè)計(jì)成用來(lái)支撐其上的基底; 遠(yuǎn)離所述卡盤(pán)的鋼軌; 連接到所述鋼軌的打印頭小車(chē)框架;以及連接到所述打印頭小車(chē)框架的打印頭小車(chē),所述打印頭小車(chē)包括打 印頭和驅(qū)動(dòng)組件,所述驅(qū)動(dòng)組件包括樞軸地連接到所述打印頭小車(chē)的驅(qū) 動(dòng)臂,并且可選擇性地樞轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)所述打印頭的螺距和相位的至少之
10. 權(quán)利要求9所述的打印設(shè)備,其中所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與所述驅(qū) 動(dòng)臂嚙合的線性驅(qū)動(dòng)器,以提供其選擇性的位移。
11. 權(quán)利要求10所述的打印設(shè)備,其中所述線性驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)成調(diào)節(jié) 所述打印頭的相位。
12. 權(quán)利要求ll所述的打印設(shè)備,其中所述線性驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)成調(diào)節(jié) 所述打印頭的螺距。
13. 權(quán)利要求9所述的打印設(shè)備,其中所述驅(qū)動(dòng)組件包括閉鎖元件, 其設(shè)計(jì)成相對(duì)于所述打印頭小車(chē)鎖定所述打印頭。
14. 權(quán)利要求13所述的打印設(shè)備,其中所述閉鎖元件包括磁性元件。
15. 權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備,進(jìn)一步包括控制器,其設(shè)計(jì)成自 動(dòng)操作所述驅(qū)動(dòng)組件,以提供所需的打印頭取向。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明,一打印設(shè)備(10)可包括設(shè)計(jì)成用來(lái)支撐其上的基底(18)的一卡盤(pán)(16),遠(yuǎn)離所述卡盤(pán)(16)的鋼軌(24,26),一連接到鋼軌(24,26)的打印頭小車(chē)框架(14),以及連接到打印頭小車(chē)框架(14)的打印頭小車(chē)(15)。打印頭小車(chē)(15)可包括打印頭(46)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(64)。驅(qū)動(dòng)組件(64)可連接到打印頭小車(chē)(15),并且可選擇性地與打印頭(46)嚙合,以便使得打印頭(46)相對(duì)于打印頭小車(chē)(15)進(jìn)行選擇性的位移。
文檔編號(hào)B41J23/00GK101198476SQ200680021852
公開(kāi)日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者D·阿爾伯塔利, P·A·帕克斯, R·M·帕特森, S·D·斯拉德 申請(qǐng)人:里特雷克斯公司