具有基材高度位置控制的喷墨打印机的制作方法

具有基材高度位置控制的喷墨打印机
相关申请的交叉引用
1.本技术要求2018年12月5日提交的美国临时专利申请序列号62/775,487和2019年12月3日提交的美国非临时专利申请序列号16/702,380的优先权，两者均通过参考而纳入本文。
技术领域
2.本发明的实施例总体上涉及喷墨打印机。具体地，描述了用于监视和控制基材位置和方向的方法和设备。


背景技术：

3.喷墨打印很常见，无论是在办公室和家庭打印机中，还是在用于制造显示器、打印大规模书写材料、将材料添加至诸如pcb的制品、以及构建诸如组织的生物制品的工业规模打印机中。大多数商业和工业喷墨打印机，以及一些消费类打印机，都使用分配器将打印材料施加到基材上。分配器以受控的时间和速率向基材喷射受控量的打印材料，以使打印材料到达基材的目标位置并产生具有所需大小和形状的标记。
4.在某些情况下，将打印材料定位在基材上的精度非常高。打印材料喷出的时间、数量或速度的微小偏差会导致打印故障。类似地，定位基材以接收打印材料的不精确性可导致打印材料到达基材时偏离目标。例如，如果基材与打印喷射器的距离偏离目标，则打印材料会穿越一个非预期的距离，因此打印材料会或早或晚到达基材。在高精度喷墨打印应用中需要基材高度控制。发明概述
5.本文所述的实施例提供了一种基材保持器组件，包括：基座构件，其具有在第一方向上的长轴和垂直于该第一方向的第二方向上的短轴；接触构件，其联接至该基座构件，该接触构件具有在该第一方向上的长轴和在该第二方向上的短轴；保持器托架，其联接至该基座构件；线性延伸器，其联接在所述基座构件和所述接触构件之间，并且在与所述第一方向和所述第二方向相交的第三方向上从所述基座构件向所述接触构件延伸；和柔性构件，其联接至该基座构件，在该线性延伸器与该接触构件之间的第二方向上延伸，并且具有在垂直于该第一方向和该第二方向的方向上的挠曲方向。
6.本文所述的其他实施例提供了一种喷墨打印机，其包括基材支撑件；分配组件，其附接至该基材支撑件；和保持器组件，其附接至该基材支撑件，该保持器组件包括保持器托架，其可操作地联接至附接到基材支撑件的滑动件；基座构件，其联接至该保持器托架，并且具有沿着基材支撑件的一侧的第一方向上的长轴；接触构件，其联接至该基座构件，并且具有在该第一方向上的长轴，该接触构件在与基材支撑件相邻的边缘处具有操纵器；第一线性延伸器，其联接到所述基座构件，并且在与具有所述操纵器的所述接触构件的边缘相邻的位置处从所述基座构件朝向所述接触构件延伸；第一柔性组件，其联接至该基座构件并且朝向该操纵器延伸；第二线性延伸器，其联接到所述基座构件，并且在与具有所述操纵
器的所述接触构件的边缘相邻的位置处从所述基座构件朝向所述接触构件延伸；和第二柔性组件，其联接至该基座构件并且朝向该操纵器延伸。
7.本文所述的其他实施例提供了一种基材保持器组件，其包括保持器托架；基座构件，其联接至该保持器托架，并且在第一方向上具有长轴；接触构件，其联接至该基座构件，使得基座构件在保持器托架和接触构件之间，该接触构件具有在该第一方向上的长轴，该接触构件具有沿该接触构件的长边延伸的操纵器；第一线性延伸器，其联接至该基座构件，并且在与具有操纵器的该接触构件的边缘相邻的位置处通过该基座构件延伸到该接触构件；第一柔性组件，其联接至该基座构件并且朝向该操纵器延伸；第二线性延伸器，其联接至该基座构件，并在与具有操纵器的该接触构件的边缘相邻的位置处通过该基座构件延伸到该接触构件；和第二柔性组件，其联接至该基座构件并且朝向该操纵器延伸。附图的简要说明
8.为了可以详细的理解本公开的上述特征，可以通过参考实施例来对上文简要概述的本公开进行更具体的描述，其中一些实施例在附图中得到说明。然而，需要注意的是，附图仅示出示例性的实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，可以允许其他等效实施例。
9.图1是根据一个实施例的喷墨打印机的俯视图。
10.图2是根据一个实施例的基材支撑件的平面图。
11.图3是根据一个实施例的打印组件的侧视图。
12.图4是根据一个实施例的用于图1的喷墨打印机的保持器组件的俯视立体图。
13.图5是图4的保持器组件的一部分的剖视图。
14.图6是图4的保持器组件的一部分的细节图。
15.图7a是图4的保持器组件的平面图。
16.图7b是图4的保持器组件的一部分的剖视图。
17.图8a是示出根据一个实施例的基材边缘定位的活动图。
18.图8b是示出根据另一实施例的基材边缘定位的活动图。
19.为了便于理解，在可能的情况下使用了相同的附图标记来表示附图中相同的元件，可以设想，一个实施例的元件和特征可以有益地并入其他实施例中，而无需进一步叙述。详细说明
20.本文描述了一种喷墨打印机，该喷墨打印机具有高度控制功能，以确保精确地将打印材料放置在基材上。图1是根据一个实施例的喷墨打印机100的俯视图。喷墨打印机具有基材支撑件102、打印组件104和用于操纵基材以进行打印的保持器组件106。打印机100建立在基座108上，基座108通常是大型物体，以最小化到打印机100的操作部件的振动传递。在一个示例中，基座108是花岗岩块。基材支撑件102位于基座108上，并且包括支撑表面110和用于使支撑表面110基本无摩擦的装置。这里，支撑表面110是提供气垫的气台，基材在气垫上浮动。支撑表面110有复数个孔112，该复数个孔允许气体射流流出，因此提供向上的力以将基材保持在支撑表面110上方的理想高度。其中的一些孔也可以允许气体从使基材支撑件浮动的气垫受控抽回，以提供对基材高度的精确局部控制。
21.打印组件104包括分配器组件114，该分配器组件114设置在打印支撑件116上。打印支撑件116相对于基材支撑件102设置以便为分配器组件114提供通道，使其相对于基材
支撑件102上的基材结构性地定位，从而可以将打印材料精确地施加到基材上。在此，打印支撑件116包括横穿基材支撑件102的导轨或横梁117，从而允许分配器组件114横穿基材支撑件102，并将打印材料从打印支撑件116的一侧向其相反的一侧沉积在基材上的任何位置。在该实施例中，打印支撑件116被附接到基座108并且从基座108延伸以为分配器组件114提供稳定的支撑。两个台架120在基材支撑件102的相对侧上自基座108延伸至导轨117，该导轨跨越基材支撑件102延伸。台架120和导轨117两者皆可由与基座108相同的材料制成。在此情况下，台架120、导轨117和基座108由一块花岗岩一体形成。
22.分配器组件114通常包括一个或多个分配器119和打印组件控制器118，该打印组件控制器118包括电子设备和传感器，用于控制分配器119的功能参数，例如分配器119沿打印支撑件116的位置、定时、持续时间、打印材料类型和分配配置文件。分配器119通常藉由与打印支撑件116联接的打印支架122的操作沿着打印支撑件116运行，以沿着导轨117将分配器119从导轨的一端平移到另一相对端。为了简化附图，未显示电源和信号导管。
23.基材通过保持器组件106定位在打印组件104下方。保持器组件106在基材装载后获得与基材的牢固接触，并沿着基材支撑件102移动基材以相对于打印组件104定位基材，从而以精确的方式将打印材料分配到基材上。在这种情况下，保持器组件106位于基材支撑件102的一侧，并且通常在打印期间沿基材支撑件102在第一方向上延伸以在第一方向上平移基材。第一方向在图1中由箭头124表示。分配器119通常在基本上垂直于第一方向的第二方向上移动，如由导轨117确定的那样，该导轨基本上在第二方向上延伸，在图1中由箭头126指示。第二方向126有时被称作“x方向”且导轨117被称作“x梁”。
24.保持器组件106通常设置在保持器组件支撑件128上，在本例中，该保持器组件支撑件128是轨道，该轨道在第一方向上沿着基材支撑件102的边缘130基本延伸到基材支撑件102的整个长度。在该实施例中，保持器组件支撑件128附接到基座108，以为保持器组件106提供稳定的支撑。保持器组件支撑件128可以由与基座108相同的材料制成。在这种情况下，保持器组件支撑件128、基座108和打印支撑件116由一块花岗岩整体形成。有时，保持器组件支撑件128被称为“y梁”。
25.保持器组件106包括沿着保持器组件支撑件128行进的保持器托架132。基座构件134联接至保持器托架132，并且接触构件136联接至基座构件134，其中基座构件134介于保持器托架132与接触构件136之间。接触构件136包括位于接触构件136的边缘140处的操纵器138，该边缘140最靠近基材支撑件102的边缘130。此处，真空源(未示出)联接至保持器组件106，以在操纵器138的接触表面142处提供真空，从而将基材牢固地保持在基材支撑件102上进行处理。保持器组件106在操作期间沿着保持器组件支撑件128移动，以将牢固地保持的基材定位在基材支撑件102上的任何位置，使得例如通过打印组件控制器118的操作，打印组件104可以定位分配器119，以提供对基材上的精确位置的访问，从而分配打印材料。
26.系统控制器129从可部署在打印机100各处的各种传感器接收信号，并将信号发送到打印机100的系统以控制打印。在此，系统控制器129被示为可操作地联接至打印组件控制器118和保持器组件控制器131，该保持器组件控制器131控制保持器组件106的操作。每个基材支撑件102、打印组件104、保持器组件106和可能的其他辅助系统，例如环境控制和材料管理系统，可以具有可操作地联接到系统控制器129的传感器，以在打印操作期间向系统控制器129发送与各种组件的状态有关的信号。系统控制器129包括用以判定发送至打印
机100的各种受控组件的控制信号的数据和指令。
27.当在基材上进行打印时，通常需要将打印材料的微小液滴(例如，直径为5
‑
10μm的打印材料液滴)放置在尺寸为10
‑
15μm的基材区域中。在此操作中，典型地在基材移动时分配打印材料以最小化打印时间。由于打印系统各部分的尺寸上的微小缺陷，这些尺寸随温度的变化，基材、分配器组件和保持器组件106的平移速度的不精确，以及基材与分配器19的距离的不精确性，使得要获得极高的精度变得复杂。如果不能精确地知晓或控制分配器119至基材的距离，则无法对来自分配器119的打印材料液滴速度进行编程，以使打印材料液滴在基材处于适当位置时到达目标位置。液滴太早或太迟到达并且错过了目标。
28.本文描述了用于当基材浮在气垫上时，控制基材与分配器119的距离(有时被称为“飞行高度”)的设备和方法。基材支撑件102或打印组件104中包括一个或多个传感器，以感测基材与例如基材支撑件102或打印组件104的某些部分的一个或多个距离。图2是根据一个实施例的基材支撑件200的平面图。基材支撑件200可以用作图1的打印机100中的基材支撑件102。基材支撑件200包括形成在基材支撑件200的支撑表面201中的第一多个孔202，用于在支撑表面201和设置在其上的基材之间提供气体，以建立将基材支撑在支撑表面201上方的目标高度处的气垫。基材支撑件200还包括形成在支撑表面201中的第二多个孔204，用于在支撑表面201和设置在其上的基材之间提供吸力。包括惰性气体的气体源(未示出)流体地联接至第一多个孔202，并且真空源(未示出)流体地联接至第二多个孔204。操作气体源和真空源，以在基材和支撑表面201之间提供具有目标厚度和/或压力的气垫。这里，第一多个孔202基本上从支撑表面201的一端到另一端均匀地分布在整个支撑表面201上，并且完全跨过支撑表面201。第二多个孔204在支撑表面201的中心区域205中与第一多个孔202穿插设置。在中央区域205中，通过第二多个孔204提供的真空与通过第一多个孔202提供的气垫一起工作，以提供中心区域205中基材在支撑表面201上方的高度的控制，在该中心区域205中发生打印材料在基材上的沉积。
29.多个距离传感器206设置在支撑表面201中，以感测基材与支撑表面201之间的距离。因为基材可以很大，所以可以使用多个传感器206来感测基材的多个部分处的距离。在其他情况下，可以使用单个传感器206。在此，传感器206被示出为在支撑表面201中规则地间隔开。传感器206可以是电容式、电感式、光学或声学的，或其混合物。在一实施例中，仅使用电容传感器。在另一个实施例中，使用电容传感器和光学传感器。光学传感器可以是基于干涉的、衍射的、光谱的和/或基于三角测量的。距离传感器206可操作地联接到系统控制器129(图1)，将代表感测到的距离的信号发送到系统控制器129。每个传感器206发送与基材到传感器206的距离有关的信号以及身份码。系统控制器129接收信号和身份码并存储。系统控制器129还将信号转换为距离，并且可以基于传感器206的预定映射将身份码转换为支撑表面201的位置。
30.传感器206的类型和密度可以在整个支撑表面201上变化。例如，如果在支撑表面201的某些区域中未感测到与支撑表面201的距离，则该区域可以不具有传感器206。如果在某些区域中距离测量的低粒度足够，则该区域可能具有低密度的传感器206。如果在其他区域中需要高粒度的测量，则该区域可能具有高密度的传感器206。在此状况下，支撑表面201在用于分配打印材料的靠近打印组件104的区域具有高粒度的传感器206，从而可以更精确地控制基材与分配器119(图1)之间的距离。
31.在另一实施例中，一个或多个传感器可以被附接到打印组件。图3是根据一个实施例的打印组件300的侧视图。打印组件300可以用作图1的打印机100中的打印组件104。打印组件300包括与图1的打印组件104类似的元件，将使用相同的附图标记来标记它们。打印组件包括一个或多个传感器302，用于感测基材的距离。这里示出了一个传感器302安装在打印支撑件116上。还示出了另一个传感器302安装在打印支架122上。另外示出了另一个传感器302安装在分配器119中的一个上。这些传感器302中的任何一个或全部都可以用来感测基材的相关距离。如果可能与基材支撑件200的支撑表面201中的传感器206一起使用多个传感器302，则系统控制器129可以比较多个距离读数，并且可以得到具有改进的精度的距离估计。传感器302可以是光学的或声学的。可以将上述光学传感器中的任何一个用于传感器302。此处所示的传感器302可操作地联接至打印组件控制器118，以将表示距离读数的信号发送至打印组件控制器118。应注意，传感器302和打印组件104的其他可操作元件可以直接可操作地联接到系统控制器129，而无需使用打印组件控制器。
32.可通过调节支撑基材的气垫来控制基材高度。如果向上或向下调节基材高度，则在未调节保持器组件的情况下，在与保持器组件接触的基材边缘附近可能会出现轻微的曲率。图4是根据一个实施例的保持器组件400的立体图。保持器组件400具有在垂直于基材支撑件200(或102)的支撑表面201的方向上调节基材的边缘的能力。保持器组件400可以用作上述保持器组件106。
33.保持器组件400具有支架构件402、联接至支架构件402的基座构件404，和联接至基座构件404的接触构件406，使得基座构件404介于接触构件406和支架构件402之间。接触构件406使用真空沿着边缘接触基材，以与基材形成稳定牢固的接触。真空源(未示出)流体地联接至保持器组件400以提供真空力。支架构件402支持保持器组件400沿着保持器组件支撑件128基本上无摩擦的运动。
34.基座构件404具有沿第一方向124延伸的长轴405，其基本上与基材支撑件102的支撑表面201(图2)在第一方向124上的尺寸相同。基座构件404具有在第二方向126上的短轴407。基座构件404可以是板状的，并且可以具有用于紧固件、传感器、致动器等的各种开口。基座构件404被紧固到支架构件402，以在支架构件402沿着保持器组件支撑件128平移时，为接触构件406提供稳定的支撑。在该实施例中，基座构件404在第一方向124上延伸超过支架构件402的端部，且支架构件402相对于基座构件404位于中心。这里，基座构件404的轮廓为矩形。
35.接触构件406可调节地联接至基座构件404。接触构件406包括支轴408、操纵器台架410、联接至操纵器台架的操纵器412和多个用于安装如下所述的传感器和/或定位器的着陆构件(在下面进一步讨论)。接触构件406具有在第一方向124上的长轴409和在第二方向126上的短轴411，并且在长度上与基座构件404基本相似。如同基座构件，接触构件406亦具有矩形轮廓，这是因为支轴408、操纵器台架410和操纵器412全部基本上延伸了基座构件404的长度。操纵器台架412位于邻近于基材支撑件102的接触构件406的支撑边缘416处，且邻近于基座构件404的接近边缘418。支轴408位于接触构件406的与支撑边缘416相对的调整边缘420处，且邻近于基座构件404的对应相对边缘422。
36.图5是图4的保持器组件400的剖视图。线性延伸器502联接至基座构件404，并且从基座构件404朝向接触构件406延伸。线性延伸器502位于接触构件406的支撑边缘416处，并
且在垂直于第一方向和第二方向的第三方向504上朝接触构件406延伸。线性延伸器502还可以在第一方向124和第二方向126中的任意一个或两个方向上略微延伸。线性延伸器502可以是能够以小于10μm的精度定位物体的任何精密定位器，例如压电定位器。在压电实施例中，当施加电压时，将压电材料的样品定向为在第三方向上改变长度，且长度改变的程度直接且精确地与所施加电压相关。
37.轴承构件506设置在线性延伸器502与接触构件406之间。轴承构件506在接触构件406的支撑边缘416处邻近基座构件404设置。线性延伸器502将定位力施加到轴承构件506，该轴承构件506又将定位力传递到接触构件406。轴承构件506在第一方向124上延伸，并且其长度与接触构件406在第一方向124上的长度基本相同。因此，轴承构件506在第一方向124上基本沿着接触构件406的整个长度延伸。这里，轴承构件506是中空的以减轻重量，并且轴承构件506具有在第二方向126上的尺寸，该尺寸大于接触构件406的操纵器台架410在第二方向126上的尺寸。
38.着陆构件508设置在轴承部件506和操纵器台架410之间。着陆构件508调节线性延伸器502施加在接触构件406上的定位力。着陆构件508可由坚固的弹性材料制成以吸收可能在接触构件406和轴承构件506之间传递的任何脉冲或冲击。在其他情况下，着陆构件508可以是空气轴承。沿轴承构件506和操纵器台架410的长度分布设置有多个着陆构件508，以沿着操纵器台架410的长度提供稳定一致的定位支撑。
39.线性延伸器502在被致动时改变在第三方向504上的长度。当线性延伸器502延伸时，轴承构件506在第三方向504上被推向接触构件406，以在第三方向504上移动接触构件406的支撑边缘416的位置。当基材安置于操纵器412上时，基材在接触表面510处接触操纵器412。通过真空歧管512将真空施加到接触表面510，该真空歧管是在第一方向124上沿操纵器412的长度穿过操纵器412的导管。由真空产生的压力差迫使基材抵靠接触表面510，使得基材与操纵器412、操纵器台架410和接触构件406一起移动。在支撑边缘416处，藉由操作线性延伸器502，操纵器412在第三方向504上移动，使得靠近保持器组件400的基材支撑件102上方的基材高度被修改。
40.再次参考图4，接触构件406包括将操纵器台架410联接到支轴408的多个支架424。这里，有四个支架424，其中两个在支轴408的相对端，另外两个靠近接触构件406的两侧的中心。在这种情况下，支轴408在第一方向124上的尺寸小于操纵器台架410在第一方向124上的尺寸。支架424用于将支轴408牢固地联接到操纵器台架410，使得两者作为一个整体运动，并且接触构件406具有结构上的完整性。支架424在这里沿着第二方向126定向，并且是从支轴408延伸到操纵器台架410的杆状构件。每一支架424安置于支轴408与基座构件404之间和操控器台架410与轴承构件506之间，并且每一支架424与支轴408和操控器台架410两者直接接触。每一支架424亦与支轴408和操控器台架410形成直角。
41.在图5中可见一个支架424。第二着陆构件508安置于基座构件404与支轴408之间，此处展示为在支架424后方。第二着陆构件508在接触构件406的调整边缘420处支撑支轴408。在线性延伸器502延伸，从而在第三方向504上移动轴承构件506、着陆构件508、操纵器台架410和操纵器412时，支架424将前述构件在支撑边缘416处的运动联接至调整边缘420处的支轴408。因为线性延伸器502的定位力未被引导穿过接触构件406的质心轴，所以接触构件406旋转使得支轴408不在第三方向504上移动。接触构件406因此相对于基座构件404
形成角度θ。角度θ的范围典型地为最多几个微弧度，例如从零到100微弧度。第二着陆构件408也可以是空气轴承。
42.基座构件404包括支撑块428，该支撑块428支撑形成一对柔性构件的第一柔性构件430和第二柔性构件432。支撑块428具有与基座构件404接触的第一侧面434。这里，第二着陆构件508在第一侧面514上接触基座构件404，并且支撑块428在与第一侧面514相对的第二侧面516上接触基座构件404。基座构件404因此设置在第二着陆构件408和支撑块428之间。基座构件404的第一侧514具有位于第二着陆构件508与基座构件408的接近边缘418之间的搁架518。在搁架518处，基座构件404的厚度从支撑块428和第二着陆构件508之间的第一厚度改变为第二厚度，该第二厚度小于第一厚度。因此，当基座构件404从与支轴408相邻的位置延伸到朝向操纵器台架410的位置时，基座构件404的厚度在搁架518处减小。
43.第一柔性构件430在支轴408和基座构件之间附接到基座构件404的第一侧面514，第一侧面514与支撑块428附接到基座构件404的第二侧面516的位置相反。第一柔性构件430在第二方向126上朝向操纵器台架410延伸，超过搁架518和基座构件的接近边缘418。在搁架518处，在第一柔性构件430与基座构件404之间形成间隙520，该间隙520允许第一柔性构件430在第三方向504上自由挠曲。因此，第一柔性构件430具有在第三方向504上的挠曲方向。第一柔性构件430延伸到轴承构件506和操纵器台架410之间的位置。第一柔性构件430通过第一捕获板522固定到基座构件404，第一柔性构件设置在基座构件404和第一捕获板522之间，并且通过方便的紧固件(例如，螺栓)紧固。第一柔性构件430通过第二捕获板524在轴承构件506的第一侧528处固定到轴承构件，第一柔性构件430设置在第二捕获板524和轴承构件506之间。以此方式，当轴承构件506通过线性延伸器502在第三方向504上移动时，第一柔性构件430在第三方向504上弯曲以提供与线性延伸器502的定位力相反的恢复力。从图5中可见，着陆构件508与轴承构件506的第一侧528和与操纵器台架410处于支撑关系。
44.第二柔性构件432从支撑块428的与第一侧434相反的第二侧526延伸，并且通过第三捕获板530固定到支撑块428的第二侧526，第三捕获板530通过方便的紧固件(例如螺栓)固定在支撑块428上。在此，第一构件430和第二构件432具有相同的长度。第二柔性构件432在第二方向126上朝向轴承构件506延伸。这里，轴承构件506是具有正方形轮廓的中空管。第二柔性构件432附接到轴承构件506的与第一侧528相反的第二侧532。第二柔性构件432通过第四捕获板534固定到轴承构件506的第二侧532，第二柔性构件432安置于第四捕获板534与轴承构件506的第二侧532之间。第四捕获板534藉由诸如螺栓的方便的紧固件紧固至轴承构件506的第二侧532上。
45.线性延伸器502在此穿过轴承构件506的第二侧532安置，以在第一侧528的内表面536处接触轴承构件506的第一侧528。在线性延伸器502的受力端540处的压力构件538接触第一侧528的内表面536。压力构件538将定位力施加至轴承构件506的第一侧528的内表面536。轴承构件506在第一侧528的外表面542处接触第一柔性构件432，从而经由第一柔性构件432将定位力传输至接触构件406的操纵器台架410，且因此传输至操纵器412。操纵器412响应于由线性延伸器502施加的定位力而移动至由施加至线性延伸器502的致动控制(例如，在压电元件的状况下为电压)确定的精确位置。当与设置在基材支撑件102上的基材接触时，线性延伸器502实现基材边缘在第三方向504上的精确定位。因此，线性延伸器502精
确地影响基材支撑件102上方的基材的边缘区域的高度，从而防止在其他区域中基材高度改变的情况下，边缘区域与基材支撑表面201之间的接触。在此状况下，线性延伸器502具有约100μm的移动范围，该移动范围可以基于系统的特定架构和规模来选择。第一柔性构件430和第二柔性构件432以及在该定向重力下，在轴承构件506上提供与线性延伸器502的定位力相反的恢复力，使得当线性延伸器502的致动被中断或减小时，柔性构件430和432的恢复力使轴承构件506沿与定位力的方向相反的方向移动，从而减小了在基材支撑件102的边缘处的基材的高度。
46.线性延伸器502由基座构件404的延伸部546支撑，该延伸部在第二方向126上自基座构件404的第二侧516朝向轴承构件506延伸。镫形件544自延伸部546延伸，与定位于镫形件544中的线性延伸器502对准。此处，线性延伸器502为圆柱体，其轴线在第三方向504上延伸，且也可以在第一方向124和第二方向126上稍微延伸。线性延伸器502以与受力端540相对的支撑端548安置在镫形件544中。线性延伸器502穿过第四捕获板534、第二柔性构件432和轴承构件506的第二侧532延伸至轴承构件506的内部，最终到达受力端540和抵靠轴承构件506的第一侧528的内表面536的压力构件538。当经致动时，线性延伸器502因此产生镫形件544与轴承构件506之间的分离力，以使轴承构件506在第三方向504上相对于镫形件544和镫形件544所附接的基座构件404移动。如上文所述，当线性延伸器502的致动停止或减弱时，柔性构件430和432使第三方向504上的运动反向。
47.再次参考图4，保持器组件400具有两个线性延伸器(在图4中不可见)，其定位成向接触构件406提供稳定的定位力，两者分别在接触构件406的中心线的一侧。参照两个支撑块428，第一柔性构件430和捕获板522、524和530，可以看到线性延伸器的位置。轴承构件506也是可见的。如果需要，两个线性延伸器允许接触构件406的两端或两侧在第三方向504上被不同的致动，以提供围绕第二方向126的轴线可旋转地定位基材的能力，有时被称为θ
‑
x定位能力。每一线性延伸器具有一对柔性构件，如图5中所示，参考第一柔性构件430和第二柔性构件432。每一柔性构件对和每一线性延伸器联接至设备，如图5中所示。
48.上述的线性延伸器502与柔性构件430和432协作以在第三方向504上定位操纵器412，因此线性延伸器502有时被称为z定位器。保持器组件402还具有线性定位器436。在图4的版本中，在保持器组件402的相对端附近，存在两个线性定位器436，即第一线性定位器436和第二线性定位器436。每一线性定位器436设置在相应的编码器438旁边，并且通过在第二方向126上向接触构件406施加定位力来将接触构件406在第二方向126上定位。每个线性定位器436包括设置在容纳部444中且抵靠壁446的延伸构件442。图5中可见其中一个线性定位器436和编码器438。延伸构件442具有邻接壁446的第一端和一个设置在容纳部444中的第二端。编码器438包括一对支柱552，其上支撑刻度尺550。支柱552附接至接触构件406的支架424。容纳部444的侧壁556在支柱552之间可见，且穿过支架424与第一柔性构件430之间的间隙。容纳部444附接至基座构件404。壁446附接至接触构件406的支轴408。读取头554附接至容纳部444，并且突出至与刻度尺550对准。
49.图6是图4的保持器组件400的线性定位器436和编码器438之一的详细视图。该视图从支轴408的位置朝操纵器台架410方向看。延伸构件442可见地设置在容纳部444内并且延伸出该图平面之外。读取头554包括附接至容纳部444的支撑件602和附接至支撑件602的读取器604。读取器604与位于编码器438的刻度尺550上方的度量件608对准。支柱552自一
侧支撑刻度尺550，使得刻度尺550从支柱552朝向容纳部444延伸。因此，读取器604可以与度量件608对齐地位于刻度尺550和支撑件424之间。度量件608设置于面向读取器604的刻度尺550的外表面610处。
50.编码器438产生表示读取器604相对于度量件608的位置的信号。通过操作附接到支撑件424的支柱552，将度量件608附接到接触构件406。读取器604通过支撑件602和容纳部444的操作而附接至基座构件404。如果接触构件406相对于基座构件404在第三方向126上移动，则读取器602记录度量件608的位置偏移。为了补偿此移位，可向延伸构件442供能以将第二方向126上的定位力施加至壁446(图5)，且因此施加至接触构件406的支轴408。延伸构件442是双向定位器，意味着可以施加使延伸构件442延伸或缩回的能量。延伸构件442可以是气动的、电磁的、机电的或任何双向可致动的延伸构件。
51.再次参考图5，当线性延伸器502(图4的实施例中两个之一)沿第三方向504延伸时，接触构件406的旋转改变接触构件406相对于基座构件404的角度θ。除了导致操纵器412沿第三方向504的运动之外，这还导致操纵器412沿第二方向126的运动。编码器438在第二方向126上记录该运动，且将指示接触构件406相对于基座构件404的位置的信号发送至保持器组件控制器131(图1)或在不存在分开的保持器组件控制器131的情况下发送至系统控制器129。作为响应，如果所记录的运动不在容忍范围内，则保持器组件控制器131或系统控制器129可发送激励线性定位器438的信号以在第二方向126上调整接触构件406的位置。如图4所示，如上所述，在保持器组件400中存在两个线性定位器438。两个线性定位器438可一起供能以调整整个接触构件406在第二方向126上的位置，从而补偿由于接触构件406的旋转或由于喷墨打印机100中的任何其他未对准导致的在第二方向126上的任何错位。
52.再次参考图4，接触构件406通过位于接触构件406和基座构件404两者的中心附近的枢轴443联接到基座构件404。枢轴443联接到基座构件404并且在接触构件406的中心附近的两个支撑件424之间延伸穿过接触构件406。柔性板450围绕枢轴443设置并且在枢轴的任一侧上延伸至支撑件424。柔性板450通过各自的捕获板452固定到两个支撑件424，捕获板452通过方便的紧固件(例如螺栓)紧固到支撑件424。
53.图7a是图4的接触构件406的俯视图。示出了基材702保持在操纵器412上。出于参考目的，展示了两个第二线性定位器438周围的部件。枢轴443包括枢轴柱704，该枢轴柱704在接触构件406的中心附近延伸穿过接触构件。枢轴柱704延伸穿过柔性板450。柔性板450允许接触构件406根据由线性延伸器502施加的定位力沿第三方向504移动。
54.图7b是图4的接触构件406的一部分的剖视图。枢轴柱704具有第一端720和第二端722。第一端720延伸穿过柔性板450，第二端722具有联接至滑动构件726的凸缘724。
55.滑动构件726具有第一表面728、第二表面730和从第一表面728到第二表面730穿过滑动构件726的孔732。枢轴柱704延伸穿过滑动构件中的孔732。滑动构件726具有将第一表面728与第二表面730联接的第三表面734。滑动构件726还具有与第三表面734相对的且也将第一表面728与第二表面730联接的第四表面736。
56.在第三表面734中形成第一凹槽738。在第四表面736中形成第二凹槽740。第一引导构件742从基座构件404延伸并与第一沟槽738接合。第二引导构件744从基座构件404延伸并与第二凹槽740接合。滑动构件726沿着引导构件742和744滑动，以允许滑动构件726在第二方向126(图7a)上移动。
57.在这种情况下，枢轴柱704通过形成在滑动构件726的第二表面730中围绕孔732的凹部746固定到滑动构件726。凸缘724与凹部746接合，且被卡在滑动构件726与基座构件404之间的凹部746中。枢轴柱704延伸穿过柔性板450，并通过中心捕获板710附接到柔性板450。中心捕获板710和柔性板450均具有允许中心捕获板710和柔性板450围绕枢轴柱704旋转运动的开口。以这种方式，接触构件406可以绕枢轴柱704旋转。滑动构件726的运动允许接触构件406沿第二方向126移动。在另一个实施例中，枢轴柱704可以附接到滑动构件726。在图7b所示的实施例中，枢轴柱704的第二端730可以在凹部746内相对于基座构件404旋转，以获得基座构件404与接触构件406之间的额外旋转自由度。
58.这样，可以根据从系统控制器129或保持器组件控制器131接收的信号来致动线性延伸器502，以将基材702的边缘定位在基材支撑件200或102的支撑表面201上方的目标高度处。柔性板450随着接触构件406沿第三方向506的运动而挠曲，从而提供了与线性延伸器502的作用相反的附加恢复力。线性定位器438可以根据从系统控制器129或保持器组件控制器131接收的信号来致动，以补偿由操纵器412在第三方向504上的移动和接触构件406的伴随旋转引起的在第二方向126上的移位。滑动构件726允许接触构件406在第二方向126上移动，以响应线性定位器438的定位。最后，线性定位器438可以被不同地致动，以补偿基材702的任何未对准或保持器组件400或106在保持器组件支撑件128上的定位的缺陷。枢轴柱704允许接触构件406根据线性定位器438所施加的差分定位绕枢轴柱704旋转。本文所述的系统实现了用于打印操作的基材702的精确定位。
59.如上所述，本文所述的保持器组件具有在第三方向上调整基材的边缘的位置的能力，并因此能够调整基材与基材支撑件之间在基材的边缘区域处的距离。如果基材在第三方向上的整体位置发生变化，此功能可能会很有用。在这种情况下，可以改变基材的边缘区域的位置以适应。图8a是示出了使用在此描述的实施例的基材边缘定位的活动图。基材826定位在基材支撑件802上方以进行处理。打印材料将从分配器828喷射到基材802上，该基材802通过气垫支撑在基材支撑件802上方。可以是本文所述的任何保持器组件之一的保持器组件822定位成与基材支撑件802相邻。保持器组件具有接触表面824，例如图5的接触表面510。基材826藉由抽吸保持抵靠接触表面824。基材支撑件802形成气垫，该气垫在分配器828和基材支撑件802之间支撑基材826。基材支撑件802具有平坦的顶表面832。基材826也是平坦的，并且在第一区域833中在分配器828和基材826的顶表面之间具有均匀的分离距离。在第二区域831中，基材826被偏转以进入接触表面824。因此，基材826的顶表面与分配器828具有不均匀的分离距离。本文所述的保持器组件具有在第三方向上移动以校正这种不均匀分离的能力。因此，如果由于基材向接触表面824的偏转而导致基材826与分配器828的分离距离不均匀，则可以在第三方向上调节保持器组件822以消除偏转。
60.图8b是示出根据另一实施例的基材边缘定位的另一活动图。在这种情况下，使用具有锥形边缘852的基材支撑件850。基材支撑件850的锥形边缘852与保持器组件822相邻。基材支撑件850的支撑表面854在锥形边缘852处从朝向保持器组件822的方向上退离基材。换句话说，自锥形边缘852至基材826的距离随着与保持器组件822的距离减小。锥形边缘852最小化基材处理中的边缘效应，从而促进在第三方向上调整边缘区域，以消除基材826与分配器828之间的间距的不均匀性，而不具有在基材826与支撑表面854之间的接触的风险。
61.锥形边缘852通常是线性的。也就是说，锥形边缘852是一个平的表面，其与所述支撑表面854形成介于约1
°
与约20
°
之间的角度，例如约5
°
。锥形边缘852在平行于支撑表面854的方向上的宽度851为约10mm至约30mm，但可大于30mm。在此，示出了锥形边缘852与支撑表面854形成拐角。该拐角可以是尖锐的，如在此示意性描绘的那样，或者可以是倒圆的或倒角的。例如，可以将半径约为0.1mm的轻微倒角应用于锥形边缘852和支撑表面854之间的接合处。
62.尽管前述内容针对本发明的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以设计本公开的其他和进一步的实施例，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。