(57)【要約】【課題】圧電マイクロデポジション（ＰＭＤ）装置において、無効なプリントヘッドを交換することによってもたらされる機械停止時間をできるだけ短くする。【解決手段】本発明は、工業用のプリント装置と組み合わせて使用するための一体型プリントヘッドアセンブリに関する。一体型プリントヘッドアセンブリは、迅速に取り外され、別のアセンブリと交換することができる内蔵型ユニットである。【選択図】  図１
2008539076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント装置に含まれる一体型プリントヘッドアセンブリであって、
ハウジングと、
内蔵型プリント流体リザーバと、
プリント流体の流れを制御するためのコンピュータを有するデータボードアセンブリと、
前記ハウジングの第１の端部から延在し、前記データボードアセンブリに電気的に接続される少なくとも１つのプリントヘッドを有する基準ブロックと
を具備する一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記内蔵型プリント流体リザーバは複数の流体チャネルを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記複数の流体チャネルは、プリント流体送出チャネル及び廃棄流体チャネルを含む
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記内蔵型プリント流体リザーバは、プリント流体レベルセンサを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記一体型プリントヘッドアセンブリを前記プリント装置に解放可能に連結するためのラッチアセンブリ
をさらに具備する一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項６】
請求項３に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記ラッチアセンブリは、可動ハンドルによって作動されるロックカム機構を有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記データボードアセンブリは、最大約１．５ギガバイトのオンボードＤＲＡＭを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記コンピュータは、オンボードＰＣ−１０４プロセッサである
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項９】
請求項１に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記ハウジングは、前記一体型プリントヘッドアセンブリを前記プリント装置に取り付けるための、外側に延在するガイドレールを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記データボードアセンブリは、基板の直線的な補正及び非直線的な補正の両方のために、前記プリントヘッドの発射データをリアルタイムに内部で処理する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記データボードアセンブリは、前記プリント装置の所定のパラメータを記憶する不揮発性メモリを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記パラメータは、前記プリントヘッドを発射させるための波形情報、メニスカス圧力設定、及び前記プリントヘッドの種類を含む
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１３】
プリント装置に含まれ、且つ、プリントヘッドキャリッジに挿入可能な一体型プリントヘッドアセンブリであって、
プリントヘッドキャリッジと係合する、外側に延在するガイドレールを有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置される内蔵型プリント流体リザーバと、
プリント流体の流れを制御するためのコンピュータを有する、前記ハウジング内に配置されるデータボードアセンブリと、
前記ハウジングの第１の端部から延び、前記データボードアセンブリに電気的に接続される少なくとも１つのプリントヘッドを有する基準ブロックと
を具備する一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記内蔵型プリント流体リザーバは、複数の流体チャネルを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記複数の流体チャネルは、プリント流体送出チャネル及び廃棄流体チャネルを含む
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１３に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記内蔵型プリント流体リザーバは、プリント流体レベルセンサを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１３に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記一体型プリントヘッドアセンブリを前記プリント装置に解放可能に連結するためのラッチアセンブリ
をさらに具備する一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記ラッチアセンブリは、可動ハンドルによって作動されるロックカム機構を有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記ロックカム機構は、前記ハンドルの動きを検知するマイクロスイッチを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記マイクロスイッチは、前記ハンドルが動くと、前記一体型プリントヘッドアセンブリの電源をオフにし、前記プリントヘッドキャリッジ内に位置する前記一体型プリントヘッドアセンブリを前記プリントヘッドキャリッジに固定する磁気クランプを解放する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項２１】
請求項１３に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記データボードアセンブリは、最大約１．５ギガバイトのオンボードＤＲＡＭを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項２２】
請求項１３に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記コンピュータは、オンボードＰＣ−１０４プロセッサである
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項２３】
請求項１３に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記ハウジングは、前記一体型プリントヘッドアセンブリを前記プリント装置に取り付けるための、外側に延在するガイドレールを有する
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【請求項２４】
請求項１３に記載の一体型プリントヘッドアセンブリであって、
前記基準ブロックは、前記基準ブロックが前記ハウジングに対して６自由度で動くことを可能にする複数のばねによって前記ハウジングに連結される
一体型プリントヘッドアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、個々のプリント装置において使用するための一体型プリントヘッドアセンブリに関する。
［関連出願の相互参照］
本願は、２００５年４月２５日付けで出願された米国仮特許出願第６０／６７４，５８４号、同第６０／６７４，５８５号、同第６０／６７４，５８８号、同第６０／６７４，５８９号、同第６０／６７４，５９０号、同第６０／６７４，５９１号、及び同第６０／６７４，５９２号の利益を主張するものである。上記出願の開示は、参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
圧電マイクロデポジション（ＰＭＤ）装置において、無効なプリントヘッドを交換することによってもたらされる機械停止時間は、できるだけ短くされるべきである。概して、プリントヘッドが故障すると、プリントヘッドを取り替えられるように、ＰＭＤのプリント作業全体を停止しなければならない。取り替えられると、プリントヘッドが動作可能であることを保証するために、ＰＭＤを生産作業に戻す前にプリントヘッドをオンラインで較正及びテストしなければならない。
【特許文献１】米国特許第６５６５１７７号明細書
【特許文献２】米国特許第７０３６９１７号明細書
【特許文献３】米国特許第６８６３３６４号明細書
【特許文献４】米国特許第６６７２６９６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、較正及びテストは通常、所望よりも時間がかかり、また、機械停止時間をさらに長くする一因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一体型プリントヘッドアセンブリは、イーサネット（登録商標）又は任意の他のデータ及び制御プロトコル、接続、電源、発射のためのメインプリントＸ−Ｙステージ及び液滴分析Ｘ−Ｙステージの両方からのエンコーダ信号、プリント流体材料、並びに真空／圧力を必要とする内蔵型プリンタモジュールであってもよい。各一体型プリントヘッドアセンブリはアレイ状に配置されてもよく、スループットが向上するか又は基板のサイズが大きくなるにつれてさらなるプリントヘッドが必要となるのに応じて、電気的なアーキテクチャ又はソフトウェアのアーキテクチャを設計し直すことなく、より多くの一体型プリントヘッドアセンブリを追加することができる。各一体型プリントヘッドアセンブリは、ユニットがプリントしている際に、すなわちリアルタイムで、液滴速度及び移動速度に基づいて発射位置を計算するのに十分な演算能力を有する。中央コンピュータはこの機能を実行し、そのデータをプリントヘッドに送信することができる。しかし、非限定的な例として、大型フラットパネルディスプレイの製造等、より大きな基板のサイズのために２０〜４０個のプリントヘッドが必要とされることが一般的になると、中央コンピュータのために必要とされる転送速度は実用的でなくなる可能性がある。
【０００５】
各プリントヘッドアセンブリにおいてデータを処理することにより、一体型プリントヘッドアセンブリは、基板の直線的な歪み及び非直線的な歪みを補正することができる。また、一体型プリントヘッドアセンブリの内部でＰＣとインタフェースすることができ、かつ、流体制御及び圧力制御を供給することもできる設備を用いることで、一体型プリントヘッドアセンブリをオフラインでテスト及び較正することができることにより、生産遅延を制限することができる。設備は、プリントヘッドから噴出された液滴を測定することができ、且つ速度、方向性及び容積を測定することができる光学系を有するであろう。補償アルゴリズムに基づき、これらの上記のパラメータについて必要とされる性能が達成されるまで、新たな駆動波形が一体型プリントヘッドアセンブリにダウンロードされるであろう。達成されると、製造番号、テストの日付、調整時の圧力レベル及び真空レベル、並びに任意の他の望まれる工程情報を付されて一体型プリントヘッドアセンブリ内に位置するデータボードアセンブリの不揮発性メモリに、駆動波形が記憶される。一体型プリントヘッドアセンブリは、ＰＭＤ製造工具が使用している一体型プリントヘッドの生産アレイ内の故障したプリントヘッドを迅速に交換するために、準備完了状態に維持されるであろう。この設備は、転送準備完了・待機状態に維持されている複数の一体型プリントヘッドアセンブリにサービス提供することができる、１つの液滴検査ユニットを含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の説明は、本質的に単なる例示に過ぎず、決して本教示、その用途及び使用を限定することを意図するものではない。
【０００７】
本明細書において定義する場合、用語「流体製造材料」及び「流体材料」は、低粘度の形態を想定することができ、且つ堆積される（例えば、微細構造を形成するためにＰＭＤヘッドから基板上に堆積される）のに適した、いかなる材料をも含むように広く解釈される。流体製造材料は、限定はしないが、ポリマー発光ダイオードディスプレイデバイス（ＰＬＥＤ、及びＰｏｌｙＬＥＤ）を形成するのに用いることができる発光ポリマー（ＬＥＰ）を含んでもよい。流体製造材料はまた、プラスチック、金属、蝋、はんだ、はんだペースト、生物医学製品、酸、フォトレジスト、溶剤、接着剤、及びエポキシを含んでもよい。用語「流体製造材料」は、本明細書において「流体材料」と交換可能に言及される。
【０００８】
本明細書において定義する場合、用語「堆積」(deposition)は概して、流体材料の個々の小液滴を基板上に堆積させる工程を指す。用語「放出する」、「吐出する」、「パターニングする」、及び「堆積させる」は、本明細書において、例えばＰＭＤヘッドからの流体材料の堆積を特に指して交換可能に使用される。用語「小液滴」及び「液滴」もまた、交換可能に使用される。
【０００９】
本明細書において定義する場合、用語「基板」は、ＰＭＤ等の製造工程中に流体材料を受けるのに適した表面を有するいかなる材料をも含むように広く解釈される。基板は、限定はしないが、ガラス板、ピペットシリコンウェーハ、セラミックタイル、硬質プラスチック及び軟質プラスチック並びに金属のシート及びロールを含む。いくつかの実施形態では、流体材料は、製造工程中（例えば３次元微細構造を形成する際等）に流体材料を受けるのに適した表面も含んでいるため、堆積された流体材料自体が基板を形成することがある。
【００１０】
本明細書において定義する場合、用語「微細構造」は概して、高度な精密さで形成され、基板上に適合する大きさにされた構造を指す。種々の基板の大きさは様々であり得るため、用語「微細構造」は特定の大きさに限定されるように解釈されるべきではなく、用語「構造」と交換可能に使用することができる。微細構造は、流体材料の単一の小液滴、小液滴の任意の組み合わせ、又は、２次元層、３次元構造体、及び任意の他の所望の構造等の、小液滴（複数可）を基板上に堆積させることにより形成される任意の構造を含んでもよい。
【００１１】
本明細書において言及されるＰＭＤシステムは、ユーザが規定したコンピュータ実行可能な命令に従って流体材料を基板上に堆積させることによって、工程を実行する。用語「コンピュータ実行可能な命令」は、本明細書において「プログラムモジュール」又は「モジュール」とも呼ばれ、概して、限定はしないが、ＰＭＤ工程を実施するのに必要なコンピュータ数値制御を実行する等のための、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等、又は、特定の抽象データ型を実施するもの若しくは特定のタスクを実行するものを含む。プログラムモジュールは、限定はしないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ若しくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶デバイス、又は命令若しくはデータ構造を記憶することができ、且つ汎用コンピュータ若しくは専用コンピュータによってアクセスすることができる任意の他の媒体を含む、任意のコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。
【００１２】
図１を参照すると、一体型プリントヘッドアセンブリ２０を組み込んだＰＭＤ装置１０が示されている。ＰＭＤ装置１０は、基板４をＰＭＤ装置１０の基板ステージ６上にロードするか又は基板ステージ６から下ろす一対のロボット２を有する。ロボット２の使用はさらに、パターニングされたインクが堆積される基板４の表面を、異物が妨害又は損傷しないように、基板４を清潔な状態に維持するのに役立つ。ＰＭＤ装置１０は、基板４がＰＭＤ装置１０において適切に位置合わせされていることを保証するのに役立つ、一対のカメラ３及び５を含む光学系も有する。
【００１３】
ＰＭＤ装置１０は、ＰＭＤ装置１０の動作を制御するシステム制御／電源モジュール８を有する。これに関して、インクパターン、吐出速度等の動作パラメータは、オペレータによって制御されてもよい。さらに、モジュール８は、ＰＭＤ１０のインクジェット装置１４及び液滴検査モジュール１６も制御する。インクジェット装置１４は、基板４上にインクを堆積させる種々の一体型プリントヘッドアセンブリのアレイ１２を有する。
【００１４】
種々のインクジェット装置１４によって堆積されるインクは、インク供給モジュール７によって装置１４に供給される。複数のモジュール７が提供されることで、多様な用途に適した種々の種類のインクを同時に貯蔵することができることを当業者は理解及び認識するであろう。ＰＭＤ装置１０には溶剤洗浄モジュール９も含まれる。溶剤洗浄モジュール９は、種々のインクジェット装置１４のプリントヘッドを洗浄するのに用いられる溶剤を、アレイ１２のプリントヘッドを洗浄し、且つそれを維持するのに役立つメンテナンスステーション１１に提供する。
【００１５】
プリントヘッドアレイ１２は、図２により明確に示され、概して複数の一体型プリントヘッドアセンブリ２０を含む。各一体型プリントヘッドアセンブリ２０は、インクジェット装置１４内に保持されたプリントヘッドキャリッジ２２に挿入される。キャリッジ２２は、上側プレート２１及び下側プレート２３を有する。上側プレート２１及び下側プレート２３は、それぞれの一体型プリントヘッドアセンブリ２０を受け入れる複数の対応したドッキングポート２５を備えている。これらのドッキングポート２５のそれぞれには、一体型プリントヘッドアセンブリ２０のそれぞれのハウジング２８に沿って外側に延びる対応するガイドレール部品２６と咬合する、ガイドレールアセンブリ２４も設けられている。図３Ａに示すように、ガイドレール部品２６はプリントヘッドハウジング２８の底部よりも長く延びており、それによりガイドレール部品２６の先端２６ａが、プリントヘッドキャリッジ２２の下側プレート２３上の孔（図示せず）内に着座する位置合わせ機構としての役割を果たすことが可能になる。
【００１６】
一体型プリントヘッドアセンブリ２０の個々の部品が、図３Ａ、図３Ｂ、及び図４に示されている。図４に示すように、プリントヘッドアセンブリ２０は、参照により本明細書に援用される「液滴分析システム」と題する同時係属中の米国特許出願第６０／６７４，５８９号に記載されているもの等の液滴分析システムを介して取得された未処理のプリント画像情報の一部を受信し且つ処理するためのデータボードアセンブリ３２及びオンボードＰＣ−１０４プロセッサ３４を有する。未処理の画像は、処理後のファイルと比較してサイズがはるかに小さく、そのため、そのベース画像を、非限定的な例としてイーサネット（登録商標）等の適切な接続を介して、各プリントヘッドアセンブリ２０に非常に迅速に送信することが可能である。オンボードプロセッサがその後、引き継いでプリント画像を形成する。
【００１７】
データボードアセンブリ３２は不揮発性メモリを有し、画像情報の処理を支援するのに十分な量、例えば１．５ギガバイトのオンボードダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）も有する。画像は、処理されながらオンボードＤＲＡＭに転送され、後にオンボードＤＲＡＭにプリントのために記憶される。その後、画像は印刷のために必要な回数だけＤＲＡＭから同期読み出しされる。データボードアセンブリには、駆動電子機器３８が付随しており、この駆動電子機器３８は、非限定的な例としてマルチポート流体駆動ボードを含んでもよい。
【００１８】
図５を参照すると、一体型プリントヘッドアセンブリ２０はまた、直接プリント流体送出用ノズル４３、及び溶剤洗浄廃棄流体除去用ノズル４５の、別個のチャネル又はノズル４４を有するオンボードプリント流体リザーバ４０を有する。リザーバ４０内の別個の流体経路４７及び４９が、小型リザーバ内に収容されているプリント流体を無駄にすることなく、プリントヘッドを溶剤で洗い流すことを可能にする。リザーバ４０内の流体は真空ライン（図示せず）によって加圧され、その圧力は、データボードアセンブリ３２の不揮発性メモリによって保持されている設定により変更することができる。このようにして、流体のメニスカスを変更して、プリントヘッド３０に送られる流体の量を制御することができ、それにより、プリントヘッド３０のノズルの噴射を制御する。すなわち、メニスカスの圧力設定は変更することができる。
【００１９】
プリントヘッド３０に空気を導入することなく、プリントヘッド３０を溶剤で洗浄することができ、これは、すべてのノズルがむらなく噴射するようにするためにも重要である。また、廃棄流体除去機構は、プリントヘッドマニホルドを通して流体を流すことを可能にし、ヘッド内の大部分の空気を迅速に除去することにより、ヘッドの準備時間を短縮する。リザーバ４０は、プリント流体及び／又は溶剤の液面が低い時にそれを通知する流体レベルセンサ４２を有することができる。
【００２０】
各一体型プリントヘッドアセンブリ２０は、データボードアセンブリ３２と、プロセッサ３４と、駆動電子機器３８と、それぞれのプリント流体リザーバ４０とを有する。このように、各アセンブリは内蔵型であり、各アセンブリが独立してデータを処理することができるため、他のプリントヘッドアセンブリ２０から分離することができる。１つのアセンブリ２０が何らかの理由で故障した場合、残りのアセンブリ２０を妨害することなく、そのアセンブリ２０をアレイ１２から取り除くことができる。さらに、一体型プリントヘッドアセンブリを使用することにより、オペレータが、動作不良のアセンブリ又は損傷したアセンブリと取り替えることができる予備のアセンブリを保管しておくことも可能になる。これらの個々に取り除くことが可能なアセンブリは、機械停止時間を短縮し、生産性を向上させる。
【００２１】
オフラインのメンテナンスステーションを診断ツールとして使用して、アセンブリが取り除かれるとアセンブリのそれぞれをテストし、動作不良なアセンブリの問題解決を支援することができる。オフラインのメンテナンスステーションはまた、データをアセンブリにアップロードするソフトウェアを装備されてもよい。例えば、ステーションは、アセンブリがアレイ１２に再び挿入される前に、堆積すべきインクパターンをアセンブリにアップロードすることができる。
【００２２】
流体リザーバ４０をアセンブリ２０に一体化することにより、インクを、他のアセンブリ２０に影響を与えることなくノズル４４を通って迅速且つ効率的にリザーバ内に補充することができる。アセンブリ２０が動作不良であるか、又はインク交換が必要であるかに関わりなく、ＰＭＤ１０は、個々のアセンブリを取り除くために電源を切る必要がない。特に、アセンブリ２０のうちの１つに、例えばプリントヘッドのノズル内に気泡が存在する、又は別の吐出の問題がある等の問題が生じたとき、ＰＭＤ装置１０の動作を制御するシステム制御／電源モジュール８に重大な警告が送信され、装置１０のオペレータに警告するであろう。その後、装置１０の電源を切るのではなく、残りのアセンブリが、約１０Ｈｚ等のより低い周波数で発射（すなわち、インクの吐出）を続けるようにされる。他の低い周波数が適していることもある。低い周波数で、最小限の量のインクが吐出されるが、発射を続けることにより他のアセンブリ２０のノズルの詰まりが防止され、それにより、動作不良なアセンブリ２０が取り除かれ交換される一方で、残りのアセンブリにさらなる整備が必要とされるのを防ぐことができる。
【００２３】
各プリントヘッド３０は、プリントヘッドのノズルが基準ブロック４６（図３Ｂ）を越えて延び、精研削された基準ブロック４６に接着される。それにより、参照により本明細書に援用される、「動的プリントヘッド位置合わせアセンブリ」と題する同時係属中の米国仮特許出願第６０／６７４，５９２号に記載されているビジョンシステムが、妨害なくノズルを視認することが可能になる。基準ブロック４６が接着固定具７０に取り付けられると、図６に示すように、加えられた力が、ブロック４６の１次基準面、２次基準面、及び３次基準面を密接させる。その後、プリントヘッド３０は接着固定具７０内にロードされ、可動リンクに取り付けられ、可動リンクはプリントヘッド３０を基準ブロック４６及び接着固定具７０内のビジョンシステムに対して位置付ける。
【００２４】
次に、固定具内の光学部品が各プリントヘッドの種類に応じて調整されて最初のノズル及び最後のノズルを位置付け、固定カメラがプリントヘッド３０の中心にあるノズルを位置付ける。固定具７０は、ソフトウェアの制御下で、最初のノズルに焦点を合わせているカメラと位置合わせされるようにプリントヘッド３０を動かし、且つ、最後のノズルが最初のノズルと同一線上になるようにプリントヘッドを回転させる。同時に、整合性を保証するために、プリントヘッドアレイの長さが測定される。その後、最初のノズル及び最後のノズルに対する位置合わせのために、プリントヘッドの中心が検査される。位置が合っていなかった場合、プリントヘッド調整アセンブリ７４内の機械的アクチュエータを介してプリントヘッドの中心が偏向され、位置が合わせられる。このようにして、プリントヘッドのいかなる湾曲も補正することができる。このことは、プリントヘッドのノズルは、製造公差のため、製造時に位置合わせされていることがほとんどないという点で重要である。
【００２５】
位置合わせが完了した後、速硬性接着剤がプリントヘッド３０と基準ブロック４６との間に注入され、それらをこの状態で固定する。接着固定具７０から取り外された後、温度、湿度及び衝撃条件下でプリントヘッド３０が基準ブロック４６に対して動いてしまうことを防ぐために、さらなる埋め込み用樹脂が塗布される。プリントヘッド３０を基準ブロック４６に接着した後、ねじ又はボルト等の締結具を使用して、プリントヘッド３０を基準ブロック４６にさらに固定することができる。完全に接着された状態を確立するために、接着固定具７０において光学マスタが使用される。これは、生産が長年にわたるとき、一体型プリントヘッドアセンブリの交換可能性を保証するために、時間経過によって変化してはならない。
【００２６】
接着固定具７０の基準面は、ＰＭＤマシンにおいて、設置された各アセンブリ２０について精密に複製され、それにより複数のアセンブリの精密な位置合わせが可能になる。接着固定具７０は、ＰＭＤマシンのヘッドアレイのネスト内の圧電調整器により、ノズルプレートの絶対的な「Ｚ」軸上の位置、ノズルプレートの基板に対する平行性、及びノズルアレイのＸ軸上の位置及びＹ軸上の位置がミクロン以下の精度で位置合わせ可能であることを保証する。これは、ＰＭＤ装置内の１〜無制限の数のプリントヘッドにわたって、±２ミクロンの正確な位置でノズルが配置されることを確実にする。
【００２７】
基準ブロック４６は、光学的に位置付けられ接着されたプリントヘッド３０と共にばね仕掛けの付勢アセンブリ４８に取り付けられ、付勢アセンブリ４８は、ブロック４６がＸ軸方向及びＹ軸方向に動き、且つ垂直軸を中心として回転することを可能にする。このアセンブリ４８は、第１の端部５０に沿って、ブロックがＺ軸方向に動き、且つその水平軸を中心として縦横に揺動することを可能にする対応した固定具５２を用いて、プリントヘッドアセンブリハウジング２８に連結される。基準ブロック４６は、一体型プリントヘッドアセンブリ２０の本体に対して浮動することができる。
【００２８】
上記のように、プリントヘッド３０及び基準ブロック４６は、ばね仕掛けの付勢アセンブリ４８によってプリントヘッドアセンブリ２０の残りの部分から分離することができ、付勢アセンブリ４８は、４つのばね６４によって一体型プリントヘッドアセンブリの本体６２に取り付けられた取り付けプレート６０を有することができる。各ばね６４は、第１の端部６６及び第２の端部６８を有する圧縮ばねであってもよい。各ばね６４の第１の端部６６は、一体型プリントヘッドアセンブリ２０の本体６２に取り付けられることができ、各ばね６４の第２の端部６８は据え付けプレート６０に取り付けられることができる。結果として、取り付けプレート６０は概して、本体６２に対しておよそ６自由度で移動可能であり得る。基準ブロック４６は取り付けプレート６０に取り付けられてプリントヘッド連結ブロックを形成することができ、基準ブロック４６が基準面を当接させて動けるように着座し、取り付けプレート６０に対して調整されることができるような自由度を与えられる。
【００２９】
プリントヘッドキャリッジ２２に挿入されると、この浮動アセンブリは、参照により本明細書に援用される、「動的プリントヘッド位置合わせアセンブリ」と題する米国仮特許出願第６０／６７４，５９２号に記載されているようなキャリッジ２２の底部において、１次基準面、２次基準面、及び３次基準面に対して移動し且つ整合することが可能になる。上記の浮動アセンブリは、再現可能な±５ミクロンの位置精度を実現することができる。
【００３０】
プリントヘッドアセンブリ２０は、電気的接続の切断を必要としないが、各一体型プリントヘッドアセンブリ２０は、ハウジング２８の第２の端部５６に沿って配置され且つプリントヘッドアレイのキャリッジ２２内のドッキングポート２５に連結されて、一体型プリントヘッドアセンブリ２０とアレイ１２との間の機械的な連結を提供するラッチアセンブリ５４（本明細書において、他の場合はブラインドメイトコネクタと呼ばれる）を有する。可動ハンドル８０が、上カバー２８ｃ上のロックカム機構５８に取り付けられる。ロックカム機構５８の端部に位置するマイクロスイッチ８２は、ハンドル８０が動かされたことを検知する。プリントヘッドアセンブリ２０が取り外され、マイクロスイッチ８２の接点が開放されると、関連するプリントヘッドアセンブリ２０に対する電力が遮断され、アレイネスト７８内の磁気クランプ７２を取り囲んでいる打ち消しコイル７６に電力が送達され、アレイ１２内のアセンブリ２０を保持する力が効率的にされる。プリントヘッドアセンブリ２０が挿入されて、ハンドル８０がラッチ位置まで下に動かされると、一体型電子部品に対する電力を復旧させ、且つ打ち消しコイル７６に対する電力を除去して、磁気クランプ７２が基準ブロック４６をアレイネスト７８の１次基準（図示せず）へと引張ることが可能になるようにソフトウェアがトリガされる。カム機構５８は、ブラインドメイト電気コネクタ５４の完全な接続を保証するために、最大約１８．１４ｋｇ（４０ポンド）の力を生成する。
【００３１】
プリントヘッドキャリッジ２２に完全に挿入されると、一体型プリントヘッドアセンブリ２０は、磁気クランプアセンブリ７２によってその位置に保持される。この磁気クランプアセンブリ７２は、図６に示され、且つ上記の「動的プリントヘッド調整アセンブリ」出願に記載されている動的プリントヘッド調整アセンブリ７４の一部である。磁気クランプアセンブリ７２は一対の磁石を有することができ、各磁石は、電流を流されると磁界を打ち消して一体型プリントヘッドアセンブリ２０を取り除くことを可能にする打ち消しコイル７６を有する。ハンドル８０上のマイクロスイッチ８２は、磁界を打ち消した時をシステムに通知する。
【００３２】
特許請求される本発明は、その精神及び本質的な特性から逸脱することなく、他の特定の形態で実施されてもよい。説明された実施形態は、あらゆる点で、限定的ではなく例示的なものとして見なされる。したがって、本発明の範囲は、上記の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等物の意味及び範囲内に入るすべての変更は、それらの範囲内に受け入れられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本開示の一体型プリントヘッドアセンブリを有する、圧電マイクロデポジション（ＰＭＤ）装置の斜視図である。
【図２】図１のＰＭＤ装置に付属するプリントヘッドアレイの上から見た斜視図である。
【図３Ａ】ＰＭＤ装置から取り外した、本発明の一体型プリントヘッドアセンブリの組立図である。
【図３Ｂ】ＰＭＤ装置から取り外した、本発明の一体型プリントヘッドアセンブリの組立図である。
【図４】本開示の一体型プリントヘッドアセンブリの部品の分解組立図である。
【図５】本開示のプリント流体リザーバの斜視図である。
【図６】動的プリントヘッド調整アセンブリに係合しようとしている、一体型プリントヘッドアセンブリの分解組立図である。
【図７】基準ブロック及びプリントヘッドを本開示の一体型プリントヘッドアセンブリに連結するために用いられる工程を記述しているフローチャートである。
【図１】
2008539076.tif 000003
【図２】
2008539076.tif 000004
【図３Ａ】
2008539076.tif 000005
【図３Ｂ】
2008539076.tif 000006
【図４】
2008539076.tif 000007
【図５】
2008539076.tif 000008
【図６】
2008539076.tif 000009
【図７】
2008539076.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月26日(2007.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリントヘッドキャリッジを有するプリント装置であって、該プリントヘッドキャリッジは、
前記プリントヘッドキャリッジに対して静止し、本体及び当該本体に柔軟に取り付けられたプリントヘッドを有するプリントヘッドアセンブリの、前記本体を堅固に保持するためのプリントヘッドアセンブリ受け入れ機構と、
前記プリントヘッドキャリッジに対して前記プリントヘッドを選択的に移動させるための位置合わせアセンブリと
を具備するプリント装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント装置であって、
基板に対して平行であり、複数の基準点を有するベースプレートをさらに具備し、
前記プリントヘッドは、前記基準点に対して整列する
プリント装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドアセンブリは、前記プリントヘッドを前記基準点に当接させて位置付ける可動連結器を、前記本体と前記プリントヘッドとの間に有する
プリント装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプリント装置であって、
前記可動連結器は複数のばねを含む
プリント装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプリント装置であって、
前記可動連結器は６自由度の動きを可能にする
プリント装置。
【請求項６】
請求項５に記載のプリント装置であって、
前記可動連結器は、据え付けプレート及び複数のばねを含む
プリント装置。
【請求項７】
請求項２に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは前記ベースプレートに据え付けられる
プリント装置。
【請求項８】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドキャリッジに対して前記プリントヘッドを選択的に固定するためのクランプ機構をさらに具備する
プリント装置。
【請求項９】
請求項８に記載のプリント装置であって、
前記クランプ機構は磁気性要素を含む
プリント装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のプリント装置であって、
前記磁気性要素は、永久磁石及び該永久磁石の磁界を選択的に打ち消すための打ち消しコイルを含む
プリント装置。
【請求項１１】
請求項８に記載のプリント装置であって、
前記クランプ機構は、前記プリントヘッドに対する締結力を自動的に変更する
プリント装置。
【請求項１２】
請求項８に記載のプリント装置であって、
前記クランプ機構は、前記位置合わせアセンブリが前記プリントヘッドを移動させている間、前記プリントヘッドを解放する
プリント装置。
【請求項１３】
請求項８に記載のプリント装置であって、
前記クランプ機構が据え付けられるベースプレートをさらに具備する
プリント装置。
【請求項１４】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記プリントヘッドのピッチを選択的に調整する
プリント装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記プリントヘッドを回転させるように構成されたアームを有する
プリント装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記アームの第１の端部分と係合する第１のリニアアクチュエータを有し、
前記アームの第２の端部分は、枢軸を介して前記プリントヘッドキャリッジに取り付けられ、
前記第１のリニアアクチュエータは、前記枢軸を中心として前記アームを回転させるように構成される
プリント装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記基板に対して垂直な平面において前記プリントヘッドを回転させて、前記ピッチを調整する
プリント装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記プリントヘッドの角度を制御する基準を有する枢動部材をさらに有する
プリント装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記枢動部材を選択的に移動させる第１のリニアアクチュエータをさらに有する
プリント装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載のプリント装置であって、
前記枢動部材はＬ字形である
プリント装置。
【請求項２１】
請求項１８に記載のプリント装置であって、
前記枢動部材は、前記プリントヘッドのフェーズを調整する可動基準を有する
プリント装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のプリント装置であって、
前記可動基準は前記プリントヘッドを前記枢動部材に対して横方向に移動させる
プリント装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記可動基準を選択的に移動させる第２のリニアアクチュエータをさらに有する
プリント装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載のプリント装置であって、
前記第２のリニアアクチュエータは、圧電トランスデューサを含む
プリント装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載のプリント装置であって、
前記第２のリニアアクチュエータは、前記圧電トランスデューサの動きを少なくとも４倍に増幅する
プリント装置。
【請求項２６】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記プリントヘッドのフェーズを選択的に調整する
プリント装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記プリントヘッドを直線的に移動させるように構成されたアームを有する
プリント装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記アームと係合し、且つ前記プリントヘッドを直線的に移動させるように構成された第２のリニアアクチュエータを有する
プリント装置。
【請求項２９】
請求項２６に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリは、前記プリントヘッドを横方向に移動させて前記フェーズを調整する
プリント装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドは、直線を画定するノズルの列を有し、
前記横方向の移動は前記直線に沿う
プリント装置。
【請求項３１】
請求項２９に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドを横方向に移動させる第２のリニアアクチュエータをさらに具備する
プリント装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載のプリント装置であって、
前記第２のリニアアクチュエータは、圧電トランスデューサを含む
プリント装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載のプリント装置であって、
前記第２のリニアアクチュエータは、前記圧電トランスデューサの動きを少なくとも４倍に増幅する
プリント装置。
【請求項３４】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記位置合わせアセンブリを自動的に操作して、前記プリントヘッドを所望の向きにさせるように構成されたコントローラをさらに具備する
プリント装置。
【請求項３５】
請求項１に記載のプリント装置であって、
上側プレートをさらに具備し、前記プリントヘッドアセンブリ受け入れ機構は、前記上側プレートにおいて開口を有する
プリント装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】一体型プリントヘッドアセンブリ
【技術分野】
【０００１】
本開示は、個々のプリント装置において使用するための一体型プリントヘッドアセンブリに関する。
［関連出願の相互参照］
本願は、２００５年４月２５日付けで出願された米国仮特許出願第６０／６７４，５８４号、同第６０／６７４，５８５号、同第６０／６７４，５８８号、同第６０／６７４，５８９号、同第６０／６７４，５９０号、同第６０／６７４，５９１号、及び同第６０／６７４，５９２号の利益を主張するものである。上記出願の開示は、参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
圧電マイクロデポジション（ＰＭＤ）装置において、無効なプリントヘッドを交換することによってもたらされる機械停止時間は、できるだけ短くされるべきである。概して、プリントヘッドが故障すると、プリントヘッドを取り替えられるように、ＰＭＤのプリント作業全体を停止しなければならない。取り替えられると、プリントヘッドが動作可能であることを保証するために、ＰＭＤを生産作業に戻す前にプリントヘッドをオンラインで較正及びテストしなければならない。
【特許文献１】米国特許第６５６５１７７号明細書
【特許文献２】米国特許第７０３６９１７号明細書
【特許文献３】米国特許第６８６３３６４号明細書
【特許文献４】米国特許第６６７２６９６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、較正及びテストは通常、所望よりも時間がかかり、また、機械休止時間をさらに長くする一因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一体型プリントヘッドアセンブリは、イーサネット又は任意の他のデータ及び制御プロトコル、接続、電源、発射のためのメインプリントＸ−Ｙステージ及び液滴分析Ｘ−Ｙステージの両方からのエンコーダ信号、プリント流体材料、並びに真空／圧力を必要とする内蔵型プリンタモジュールであってもよい。各一体型プリントヘッドアセンブリはアレイ状に配置されてもよく、スループットが向上するか又は基板のサイズが大きくなるにつれてさらなるプリントヘッドが必要となるのに応じて、電気的なアーキテクチャ又はソフトウェアのアーキテクチャを設計し直すことなく、より多くの一体型プリントヘッドアセンブリを追加することができる。各一体型プリントヘッドアセンブリは、ユニットがプリントしている際に、すなわちリアルタイムで、液滴速度及び移動速度に基づいて発射位置を計算するのに十分な演算能力を有する。中央コンピュータはこの機能を実行し、そのデータをプリントヘッドに送信することができる。しかし、非限定的な例として、大型フラットパネルディスプレイの製造等、より大きな基板のサイズのために２０〜４０個のプリントヘッドが必要とされることが一般的になると、中央コンピュータのために必要とされる転送速度は実用的でなくなる可能性がある。
【０００５】
各プリントヘッドアセンブリにおいてデータを処理することにより、一体型プリントヘッドアセンブリは、基板の直線的な歪み及び非直線的な歪みを補正することができる。また、一体型プリントヘッドアセンブリの内部でＰＣとインタフェースすることができ、かつ、流体制御及び圧力制御を供給することもできる設備を用いることで、一体型プリントヘッドアセンブリをオフラインでテスト及び較正することができることにより、生産遅延を制限することができる。設備は、プリントヘッドから噴出された液滴を測定することができ、且つ速度、方向性及び容積を測定することができる光学系を有するであろう。補償アルゴリズムに基づき、これらの上記のパラメータについて必要とされる性能が達成されるまで、新たな駆動波形が一体型プリントヘッドアセンブリにダウンロードされるであろう。達成されると、製造番号、テストの日付、調整時の圧力レベル及び真空レベル、並びに任意の他の望まれる工程情報を付されて一体型プリントヘッドアセンブリ内に位置するデータボードアセンブリの不揮発性メモリに、駆動波形が記憶される。一体型プリントヘッドアセンブリは、ＰＭＤ製造工具が使用している一体型プリントヘッドの生産アレイ内の故障したプリントヘッドを迅速に交換するために、準備完了状態に維持されるであろう。この設備は、転送準備完了・待機状態に維持されている複数の一体型プリントヘッドアセンブリにサービス提供することができる、１つの液滴検査ユニットを含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の説明は、本質的に単なる例示に過ぎず、決して本教示、その用途及び使用を限定することを意図するものではない。
【０００７】
本明細書において定義する場合、用語「流体製造材料」及び「流体材料」は、低粘度の形態を想定することができ、且つ堆積される（例えば、微細構造を形成するためにＰＭＤヘッドから基板上に堆積される）のに適した、いかなる材料をも含むように広く解釈される。流体製造材料は、限定はしないが、ポリマー発光ダイオードディスプレイデバイス（ＰＬＥＤ、及びＰｏｌｙＬＥＤ）を形成するのに用いることができる発光ポリマー（ＬＥＰ）を含んでもよい。流体製造材料はまた、プラスチック、金属、蝋、はんだ、はんだペースト、生物医学製品、酸、フォトレジスト、溶剤、接着剤、及びエポキシを含んでもよい。用語「流体製造材料」は、本明細書において「流体材料」と交換可能に言及される。
【０００８】
本明細書において定義する場合、用語「堆積」(deposition)は概して、流体材料の個々の小液滴を基板上に堆積させる工程を指す。用語「放出する」、「吐出する」、「パターニングする」、及び「堆積させる」は、本明細書において、例えばＰＭＤヘッドからの流体材料の堆積を特に指して交換可能に使用される。用語「小液滴」及び「液滴」もまた、交換可能に使用される。
【０００９】
本明細書において定義する場合、用語「基板」は、ＰＭＤ等の製造工程中に流体材料を受けるのに適した表面を有するいかなる材料をも含むように広く解釈される。基板は、限定はしないが、ガラス板、ピペット、シリコンウェーハ、セラミックタイル、硬質プラスチック及び軟質プラスチック並びに金属のシート及びロールを含む。いくつかの実施形態では、流体材料は、製造工程中（例えば３次元微細構造を形成する際等）に流体材料を受けるのに適した表面も含んでいるため、堆積された流体材料自体が基板を形成することがある。
【００１０】
本明細書において定義する場合、用語「微細構造」は概して、高度な精密さで形成され、基板上に適合する大きさにされた構造を指す。種々の基板の大きさは様々であり得るため、用語「微細構造」は特定の大きさに限定されるように解釈されるべきではなく、用語「構造」と交換可能に使用することができる。微細構造は、流体材料の単一の小液滴、小液滴の任意の組み合わせ、又は、２次元層、３次元構造体、及び任意の他の所望の構造等の、小液滴（複数可）を基板上に堆積させることにより形成される任意の構造を含んでもよい。
【００１１】
本明細書において言及されるＰＭＤシステムは、ユーザが規定したコンピュータ実行可能な命令に従って流体材料を基板上に堆積させることによって、工程を実行する。用語「コンピュータ実行可能な命令」は、本明細書において「プログラムモジュール」又は「モジュール」とも呼ばれ、概して、限定はしないが、ＰＭＤ工程を実施するのに必要なコンピュータ数値制御を実行する等のための、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等、又は、特定の抽象データ型を実施するもの若しくは特定のタスクを実行するものを含む。プログラムモジュールは、限定はしないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ若しくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶デバイス、又は命令若しくはデータ構造を記憶することができ、且つ汎用コンピュータ若しくは専用コンピュータによってアクセスすることができる任意の他の媒体を含む、任意のコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。
【００１２】
図１を参照すると、一体型プリントヘッドアセンブリ２０を組み込んだＰＭＤ装置１０が示されている。ＰＭＤ装置１０は、基板４をＰＭＤ装置１０の基板ステージ６上にロードするか又は基板ステージ６から下ろす一対のロボット２を有する。ロボット２の使用はさらに、パターニングされたインクが堆積される基板４の表面を、異物が妨害又は損傷しないように、基板４を清潔な状態に維持するのに役立つ。ＰＭＤ装置１０は、基板４がＰＭＤ装置１０において適切に位置合わせされていることを保証するのに役立つ、一対のカメラ３及び５を含む光学系も有する。
【００１３】
ＰＭＤ装置１０は、ＰＭＤ装置１０の動作を制御するシステム制御／電源モジュール８を有する。これに関して、インクパターン、吐出速度等の動作パラメータは、オペレータによって制御されてもよい。さらに、システム制御／電源モジュール８は、ＰＭＤ１０のインクジェット装置１４及び液滴検査モジュール１６も制御する。インクジェット装置１４は、基板４上にインクを堆積させる種々の一体型プリントヘッドアセンブリ２０のプリントヘッドアレイ１２を有する。
【００１４】
インクジェット装置１４によって堆積されるインクは、インク供給モジュール７によって供給される。モジュール７は、多様な用途に適した種々の種類のインクを同時に貯蔵することを可能とする。ＰＭＤ装置１０には溶剤洗浄モジュール９も含まれる。溶剤洗浄モジュール９は、種々のインクジェット装置１４のプリントヘッドを洗浄するのに用いられる溶剤を、プリントヘッドアレイ１２のプリントヘッドを洗浄し、且つそれを維持するのに役立つメンテナンスステーション１１に提供する。
【００１５】
プリントヘッドアレイ１２は、図２により明確に示され、概して複数の一体型プリントヘッドアセンブリ２０を含む。各一体型プリントヘッドアセンブリ２０は、インクジェット装置１４内に保持されたプリントヘッドキャリッジ２２に挿入される。キャリッジ２２は、上側プレート２１及び下側プレート２３を有する。上側プレート２１及び下側プレート２３は、それぞれの一体型プリントヘッドアセンブリ２０を受け入れる複数の対応したドッキングポート２５を備えている。これらのドッキングポート２５のそれぞれには、一体型プリントヘッドアセンブリ２０のそれぞれのハウジング２８に沿って外側に延びる対応するガイドレール部品２６と咬合する、ガイドレールアセンブリ２４も設けられている。図３Ａに示すように、ガイドレール部品２６はプリントヘッドハウジング２８の底部よりも長く延びており、それによりガイドレール部品２６の先端２６ａが、プリントヘッドキャリッジ２２の下側プレート２３上の孔（図示せず）内に着座する位置合わせ機構としての役割を果たすことが可能になる。
【００１６】
一体型プリントヘッドアセンブリ２０の個々の部品が、図３Ａ、図３Ｂ、及び図４に示されている。図４に示すように、プリントヘッドアセンブリ２０は、参照により本明細書に援用される「液滴分析システム」と題する同時係属中の米国特許出願第６０／６７４，５８９号に記載されているもの等の液滴分析システムを介して取得された未処理のプリント画像情報の一部を受信し且つ処理するためのデータボードアセンブリ３２及びオンボードＰＣ−１０４プロセッサ３４を有する。未処理の画像は、処理後のファイルと比較してサイズがはるかに小さく、そのため、その未処理の画像を、非限定的な例としてイーサネットネットワーク等の適切な接続を介して、各プリントヘッドアセンブリ２０に非常に迅速に送信することが可能である。オンボードプロセッサ１０４がその後、引き継いでプリント画像を形成する。
【００１７】
データボードアセンブリ３２は不揮発性メモリを有し、画像情報の処理を支援するのに十分な量、例えば１．５ギガバイトのオンボードダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）も有する。画像は、処理されながらオンボードＤＲＡＭに転送され、後にオンボードＤＲＡＭにプリントのために記憶される。その後、画像は印刷のために必要な回数だけＤＲＡＭから同期読み出しされる。データボードアセンブリには、駆動電子機器３８が付随しており、この駆動電子機器３８は、非限定的な例としてマルチポート流体駆動ボードを含んでもよい。
【００１８】
図５を参照すると、一体型プリントヘッドアセンブリ２０はまた、直接プリント流体送出用ノズル４３、及び溶剤洗浄廃棄流体除去用ノズル４５の、別個のチャネル又はノズル４４を有するオンボードプリント流体リザーバ４０を有する。リザーバ４０内の別個の流体経路４７及び４９が、小型リザーバ内に収容されているプリント流体を無駄にすることなく、プリントヘッドを溶剤で洗い流すことを可能にする。リザーバ４０内の流体は真空ライン（図示せず）によって加圧され、その圧力は、データボードアセンブリ３２の不揮発性メモリによって保持されている設定により変更することができる。このようにして、流体のメニスカスを変更して、プリントヘッド３０に送られる流体の量を制御することができ、それにより、プリントヘッド３０のノズルの噴射を制御する。すなわち、メニスカスの圧力設定は変更することができる。
【００１９】
プリントヘッド３０に空気を導入することなく、プリントヘッド３０を溶剤で洗浄することができ、これは、すべてのノズルがむらなく噴射するようにするために重要である。また、廃棄流体除去機構は、プリントヘッドマニホルドを通して流体を流すことを可能にし、ヘッド内の大部分の空気を迅速に除去することにより、プリントヘッドの準備時間を短縮する。リザーバ４０は、プリント流体及び／又は溶剤の液面が低い時にそれを示す流体レベルセンサ４２を有することができる。
【００２０】
各一体型プリントヘッドアセンブリ２０は、データボードアセンブリ３２と、プロセッサ３４と、駆動電子機器３８と、それぞれのプリント流体リザーバ４０とを有する。このように、各プリントヘッドアセンブリ２０は内蔵型であり、各プリントヘッドアセンブリ２０が独立してデータを処理することができるため、他のプリントヘッドアセンブリ２０から分離することができる。１つのプリントヘッドアセンブリ２０が何らかの理由で故障した場合、残りのプリントヘッドアセンブリ２０を妨害することなく、そのプリントヘッドアセンブリ２０をプリントヘッドアレイ１２から取り除くことができる。さらに、一体型プリントヘッドアセンブリを使用することにより、オペレータが、動作不良のプリントヘッドアセンブリ２０又は損傷したアセンブリと取り替えることができる予備のプリントヘッドアセンブリ２０を保管しておくことが可能になる。これらの個々に取り除くことが可能なプリントヘッドアセンブリ２０は、機械停止時間を短縮し、生産性を向上させる。
【００２１】
オフラインのメンテナンスステーションを診断ツールとして使用して、プリントヘッドアセンブリ２０が取り除かれるとプリントヘッドアセンブリ２０のそれぞれをテストし、動作不良なプリントヘッドアセンブリ２０の問題解決を支援することができる。オフラインのメンテナンスステーションはまた、データをプリントヘッドアセンブリ２０にアップロードするソフトウェアを装備されてもよい。例えば、ステーションは、プリントヘッドアセンブリ２０がプリントヘッドアレイ１２に再び挿入される前に、堆積すべきインクパターンをプリントヘッドアセンブリ２０にアップロードすることができる。
【００２２】
流体リザーバ４０をプリントヘッドアセンブリ２０に一体化することにより、インクを、他のプリントヘッドアセンブリ２０に影響を与えることなくノズル４４を通って迅速且つ効率的に流体リザーバ４０内で補充することができる。プリントヘッドアセンブリ２０が動作不良であるか、又はインク交換が必要であるかに関わりなく、ＰＭＤ装置１０は、個々のプリントヘッドアセンブリ２０を取り除くために電源を切る必要がない。特に、プリントヘッドアセンブリ２０のうちの１つに、例えばプリントヘッドのノズル内に気泡が存在する、又は別の吐出の問題がある等の問題が生じたとき、ＰＭＤ装置１０の動作を制御するシステム制御／電源モジュール８に重大な警告が送信され、ＰＭＤ装置１０のオペレータに警告するであろう。その後、ＰＭＤ装置１０の電源を切るのではなく、残りのプリントヘッドアセンブリ２０が、約１０Ｈｚ等のより低い周波数で発射（すなわち、インクの吐出）を続けるようにされる。他の低い周波数が適していることもある。低い周波数で、最小限の量のインクが吐出されるが、発射を続けることにより他のプリントヘッドアセンブリ２０のノズルの詰まりが防止され、それにより、動作不良なプリントヘッドアセンブリ２０が取り除かれ交換される一方で、残りのプリントヘッドアセンブリ２０にさらなる整備が必要とされるのを防ぐことができる。
【００２３】
各プリントヘッド３０は、プリントヘッド３０のノズルが基準ブロック４６（図３Ｂ）を越えて延び、精研削された基準ブロック４６に接着される。それにより、参照により本明細書に援用される、「動的プリントヘッド位置合わせアセンブリ」と題する同時係属中の米国仮特許出願第６０／６７４，５９２号に記載されているビジョンシステムが、妨害なくノズルを視認することが可能になる。基準ブロック４６が接着固定具７０に取り付けられると、図６に示すように、加えられた力が、ブロック４６の１次基準面、２次基準面、及び３次基準面を密接させる。その後、プリントヘッド３０は接着固定具７０内にロードされ、可動リンクに取り付けられ、可動リンクはプリントヘッド３０を基準ブロック４６及び接着固定具７０内のビジョンシステムに対して位置付ける。
【００２４】
次に、固定具内の光学部品が各プリントヘッドの種類に応じて調整されて最初のノズル及び最後のノズルを位置付け、固定カメラがプリントヘッド３０の中心にあるノズルを位置付ける。固定具７０は、ソフトウェアの制御下で、最初のノズルに焦点を合わせているカメラと位置合わせされるようにプリントヘッド３０を動かし、且つ、最後のノズルが最初のノズルと同一線上になるようにプリントヘッドを回転させる。同時に、整合性を保証するために、プリントヘッドアレイの長さが測定される。その後、最初のノズル及び最後のノズルに対する位置合わせのために、プリントヘッドの中心が検査される。位置が合っていなかった場合、プリントヘッド調整アセンブリ７４内の機械的アクチュエータを介してプリントヘッドの中心が偏向され、位置が合わせられる。このようにして、プリントヘッドのいかなる湾曲も補正することができる。このことは、プリントヘッドのノズルは、製造公差のため、製造時に位置合わせされていることがほとんどないという点で重要である。
【００２５】
位置合わせが完了した後、速硬性接着剤がプリントヘッド３０と基準ブロック４６との間に注入され、それらをこの状態で固定する。接着固定具７０から取り外された後、温度、湿度及び衝撃条件下でプリントヘッド３０が基準ブロック４６に対して動いてしまうことを防ぐために、さらなる埋め込み用樹脂が塗布される。プリントヘッド３０を基準ブロック４６に接着した後、ねじ又はボルト等の締結具を使用して、プリントヘッド３０を基準ブロック４６にさらに固定することができる。完全に接着された状態を確立するために、接着固定具７０において光学マスタが使用される。これは、生産が長年にわたるとき、一体型プリントヘッドアセンブリの交換可能性を保証するために、時間経過によって変化してはならない。
【００２６】
接着固定具７０の基準面は、ＰＭＤ装置１０において、設置された各プリントヘッドアセンブリ２０について精密に複製され、それにより複数のアセンブリの精密な位置合わせが可能になる。接着固定具７０は、ＰＭＤマシンのヘッドアレイのネスト内の圧電調整器により、ノズルプレートの絶対的な「Ｚ」軸上の位置、ノズルプレートの基板に対する平行性、及びノズルアレイのＸ軸上の位置及びＹ軸上の位置がマイクロメートル（ミクロン）以下の精度で位置合わせ可能であることを保証する。これは、ＰＭＤ装置内の１個〜無制限の数のプリントヘッドにわたって、±２マイクロメートル（ミクロン）の正確な位置でノズルが配置されることを確実にする。
【００２７】
基準ブロック４６は、光学的に位置付けられ接着されたプリントヘッド３０と共にばね仕掛けの付勢アセンブリ４８に取り付けられ、付勢アセンブリ４８は、基準ブロック４６がＸ軸方向及びＹ軸方向に動き、且つ垂直軸を中心として回転することを可能にする。このアセンブリ４８は、第１の端部５０に沿って、基準ブロック４６がＺ軸方向に動き、且つその水平軸を中心として縦横に揺動することを可能にする対応した固定具５２を用いて、プリントヘッドアセンブリハウジング２８に連結される。基準ブロック４６は、一体型プリントヘッドアセンブリ２０の本体に対して浮動することができる。
【００２８】
上記のように、プリントヘッド３０及び基準ブロック４６は、ばね仕掛けの付勢アセンブリ４８によってプリントヘッドアセンブリ２０の残りの部分から分離することができ、付勢アセンブリ４８は、４つのばね６４によって一体型プリントヘッドアセンブリの本体６２に取り付けられた取り付けプレート６０を有することができる。各ばね６４は、第１の端部６６及び第２の端部６８を有する圧縮ばねであってもよい。各ばね６４の第１の端部６６は、一体型プリントヘッドアセンブリ２０の本体６２に取り付けられることができ、各ばね６４の第２の端部６８は据え付けプレート６０に取り付けられることができる。結果として、取り付けプレート６０は概して、本体６２に対しておよそ６自由度で移動可能であり得る。基準ブロック４６は取り付けプレート６０に取り付けられてプリントヘッド連結ブロックを形成することができ、基準ブロック４６が基準面を当接させて動けるように着座し、取り付けプレート６０に対して調整されることができるような自由度を与えられる。
【００２９】
プリントヘッドキャリッジ２２に挿入されると、この浮動アセンブリは、参照により本明細書に援用される、「動的プリントヘッド位置合わせアセンブリ」と題する米国仮特許出願第６０／６７４，５９２号に記載されているようなキャリッジ２２の底部において、１次基準面、２次基準面、及び３次基準面に対して移動し且つ整合することが可能になる。上記の浮動アセンブリは、再現可能な±５マイクロメートル（ミクロン）の位置精度を実現することができる。
【００３０】
プリントヘッドアセンブリ２０は、電気的接続の切断を必要としない。各一体型プリントヘッドアセンブリ２０は、ハウジング２８の第２の端部５６に沿って配置され且つプリントヘッドアレイのキャリッジ２２内のドッキングポート２５に連結されて、一体型プリントヘッドアセンブリ２０とプリントヘッドアレイ１２との間の機械的な連結を提供するラッチアセンブリ５４（本明細書において、他の場合はブラインドメイトコネクタと呼ばれる）を有する。可動ハンドル６０が、上カバー２８ｃ上のロックカム機構５８に取り付けられる。ロックカム機構５８の端部に位置するマイクロスイッチ６２は、ハンドル６０が動かされたことを検知する。プリントヘッドアセンブリ２０が取り外され、マイクロスイッチ６２の接点が開放されると、関連するプリントヘッドアセンブリ２０に対する電力が遮断され、アレイネスト７８内の磁気クランプ７２を取り囲んでいる打ち消しコイル７６に電力が送達され、プリントヘッドアレイ１２内のプリントヘッドアセンブリ２０を保持する力が効率的にされる。プリントヘッドアセンブリ２０が挿入されて、ハンドル６０がラッチ位置まで下に動かされると、一体型電子部品に対する電力を復旧させ、且つ打ち消しコイル７６に対する電力を除去して、磁気クランプ７２が基準ブロック４６をアレイネスト７８の１次基準（図示せず）へと引張ることが可能になるようにソフトウェアがトリガされる。カム機構５８は、ブラインドメイト電気コネクタ５４の完全な接続を確実にするために、最大約１８．１４ｋｇ（４０ポンド）の力を生成する。
【００３１】
プリントヘッドキャリッジ２２に完全に挿入されると、一体型プリントヘッドアセンブリ２０は、磁気クランプアセンブリ７２によってその位置に保持される。この磁気クランプアセンブリ７２は、図６に示され、且つ上記の「動的プリントヘッド調整アセンブリ」出願に記載されている動的プリントヘッド調整アセンブリ７４の一部である。磁気クランプアセンブリ７２は一対の磁石を有することができ、各磁石は、電流を流されると磁界を打ち消して一体型プリントヘッドアセンブリ２０を取り除くことを可能にする打ち消しコイル７６を有する。ハンドル６０上のマイクロスイッチ６２は、磁界を打ち消した時をシステムに通知する。
【００３９】
特許請求される本発明は、その精神及び本質的な特性から逸脱することなく、他の特定の形態で実施されてもよい。説明された実施形態は、あらゆる点で、限定的ではなく例示的なものとして見なされる。したがって、本発明の範囲は、上記の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等物の意味及び範囲内に入るすべての変更は、それらの範囲内に受け入れられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】  本開示の一体型プリントヘッドアセンブリを有する、圧電マイクロデポジション（ＰＭＤ）装置の斜視図である。
【図２】  図１のＰＭＤ装置に付属するプリントヘッドアレイの上から見た斜視図である。
【図３Ａ】  ＰＭＤ装置から取り外した、本開示の一体型プリントヘッドアセンブリの組立図である。
【図３Ｂ】  ＰＭＤ装置から取り外した、本開示の一体型プリントヘッドアセンブリの組立図である。
【図４】  本開示の一体型プリントヘッドアセンブリの部品の分解組立図である。
【図５】  本開示のプリント流体リザーバの斜視図である。
【図６】  動的プリントヘッド調整アセンブリに係合しようとしている、一体型プリントヘッドアセンブリの分解組立図である。
【図７】  基準ブロック及びプリントヘッドを本実施形態の一体型プリントヘッドアセンブリに連結するために用いられる工程を記述しているフローチャートである。
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するように動作可能なステージと、
ハウジング及び基準ブロックを有するプリントヘッドアセンブリと、
前記プリントヘッドアセンブリを受け入れるキャリッジと、
前記基準ブロックに連結され、且つ、プリント流体を前記基板上に堆積させるように動作可能なプリントヘッドと、
前記ハウジングと前記基準ブロックとの間の可動連結部と、
前記キャリッジと前記ステージとの間の相対的な動きを制御する位置合わせ装置と
を具備するプリント装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドアセンブリは、前記プリントヘッドと前記基準ブロックとの間に結合材をさらに有する
プリント装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプリント装置であって、
前記結合材は、速硬性接着剤を含む
プリント装置。
【請求項４】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドアセンブリは、前記プリントヘッドからの流体の堆積を制御するためのコンピュータを有するデータボードアセンブリをさらに有する
プリント装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプリント装置であって、
前記データボードアセンブリは、少なくともおよそ１．５ギガバイトのＤＲＡＭを有する
プリント装置。
【請求項６】
請求項４に記載のプリント装置であって、
前記データボードアセンブリは、前記プリントヘッドについての発射データを処理して、前記基板の非線形の歪みを補正する
プリント装置。
【請求項７】
請求項４に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドアセンブリは、流体リザーバをさらに有し、
前記データボードアセンブリは、前記流体リザーバのメニスカス圧力設定を含むパラメータを記憶するための不揮発性メモリを有する
プリント装置。
【請求項８】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドアセンブリは、複数の流体チャネルを有する流体リザーバをさらに有する
プリント装置。
【請求項９】
請求項８に記載のプリント装置であって、
前記複数の流体チャネルは、それぞれ選択的に前記プリントヘッドに接続される、別個の流体送出チャネル、溶剤送出チャネル及び廃棄チャネルを含む
プリント装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のプリント装置であって、
前記流体リザーバは真空ラインによって加圧され、
前記真空ラインの圧力は、流体のメニスカスを制御するために変更可能である
プリント装置。
【請求項１１】
請求項８に記載のプリント装置であって、
複数の流体供給モジュールをさらに具備し、
前記流体リザーバは、前記複数の流体供給モジュールのうちの少なくとも１つと流体連通する
プリント装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記ハウジングを前記キャリッジに解放可能に連結するラッチアセンブリをさらに具備する
プリント装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプリント装置であって、
前記ラッチアセンブリは可動ハンドルによって作動される
プリント装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載のプリント装置であって、
前記ラッチアセンブリは、前記ハウジングを前記キャリッジに当接させて着座させるロックカム機構を有する
プリント装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載のプリント装置であって、
前記ラッチアセンブリは、制御部材の動きを検出するマイクロスイッチを有する
プリント装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドアセンブリは、前記マイクロスイッチが前記制御部材の動きを検出すると電源がオフになる
プリント装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドを前記キャリッジに対して保持し、前記マイクロスイッチが前記制御部材の動きを検出すると解放するクランプ機構をさらに具備する
プリント装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプリント装置であって、
前記クランプ機構は磁気クランプを含む
プリント装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のプリント装置であって、
前記磁気クランプは、永久磁石と、前記マイクロスイッチが前記制御部材の動きを検出すると通電される打ち消しコイルとを含む
プリント装置。
【請求項２０】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記ハウジングは、該ハウジングを前記キャリッジに取り付けるための外側ガイドレールを有する
プリント装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載のプリント装置であって、
前記ガイドレールは、前記プリントヘッドアセンブリの底側を越えて延在し、位置合わせ機構としての役割を果たす
プリント装置。
【請求項２２】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記可動連結部は、６自由度の動きを可能にする
プリント装置。
【請求項２３】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記可動連結部は、取り付けプレート及び複数のばねを含む
プリント装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載のプリント装置であって、
前記基準ブロックは前記取り付けプレートに取り付けられる
プリント装置。
【請求項２５】
請求項１に記載のプリント装置であって、
前記プリントヘッドアセンブリは、前記ハウジングと前記プリントヘッドとを電気的に接続するフレキシブル回路をさらに有する
プリント装置。
【国際調査報告】
2008539076.tif 000011