專利名稱：模塊化商業(yè)打印機的打印頭組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塊化打印機，尤其涉及但不一定專用于，一種可實現(xiàn)高速、數(shù)字化、照片效果、商業(yè)打印的模塊化商業(yè)打印機。本發(fā)明尤其涉及一種模塊化商業(yè)打印機的打印頭組件。
背景技術(shù)：
在高速打印時，大量打印文件(要打印的印刷品)被鏈接在一起，分頁打印出確定的出版物，這些出版物的頁面隨即被裝訂在一起形成出版物。這種打印文件占用了極大的空間因而代價很高。
申請人也已提出了一種商業(yè)打印機，該商業(yè)打印機采用大量配有頁寬打印頭的疊置打印機。這種商業(yè)打印機可用于極端高速打印的情況，諸如可達(dá)到每秒打印五個180頁的文件。
為達(dá)到這種高速打印，需要為打印機準(zhǔn)備好大量的打印耗材。因此，盡管這種商業(yè)打印機相對同等高端的，但沒有使用申請者的Memjet技術(shù)(Memjet是西爾弗布魯克研究有限公司的商標(biāo))的商業(yè)打印機來說，其成本相當(dāng)?shù)土?，但是同樣，這種商業(yè)打印機需要占據(jù)極大的空間。
早在申請者提出Memjet商業(yè)打印機時，申請者已認(rèn)識到市場需求一種占據(jù)空間更小，雖然生產(chǎn)率較低但打印效果相同的商業(yè)打印機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種打印機的打印頭組件，該打印頭組件包括
至少一個打印頭托模，支持一個加長的打印頭以實現(xiàn)頁寬打印，所述至少一個托模確定至少一個墨水通道，以向芯片提供墨水，從一端觀察可以看到裝載芯片的托模至少部分是弓形的，以確定一個接收區(qū)；和一個供應(yīng)裝置，與所述至少一個托模相鄰，這樣所述供應(yīng)裝置的一部分嵌入接收區(qū)，以便使打印頭芯片位于供應(yīng)裝置的覆蓋區(qū)以內(nèi)。
優(yōu)選地，該組件包括兩個托模，每個托模支持一個打印頭，在一端觀察可以看到每個托模具有相同的弓形，并且一個托模嵌入另一個托模，至少所述一個托模的打印頭芯片位于該供應(yīng)裝置的覆蓋區(qū)內(nèi)。
此外更優(yōu)選地，每個托模確定了大量墨水通道，以向相關(guān)的打印頭供應(yīng)不同的墨水。在此情況下術(shù)語“墨水”在廣義的意義上理解，包括各種顏色的可見墨水；一種在可見光譜不可見但在紅外光譜中可見的墨水；一種定色劑，用以固定打印介質(zhì)上的墨水；以及一種清漆，涂覆在打印介質(zhì)表面所打印的物質(zhì)上。
每個托模包括一個氣流通道，向打印芯片供應(yīng)過濾后的空氣，以便抑制打印芯片上產(chǎn)生殘渣和異物。
該組件可以包括一個控制裝置，控制每個打印頭芯片的操作，所述控制裝置被安裝在所述至少一個托模上，并且通過一個連接器與所述打印頭芯片相通。連接器可以是一個彎曲的PCB，由至少一個托模外周的一部分包裹。當(dāng)安裝兩個托模的情況下，每個托?？梢杂幸粋€與其相關(guān)聯(lián)的并被包裹其外周的一部分的彎曲PCB。優(yōu)選地，該彎曲PCB被包裹在每個托模外周的突出部分。
供應(yīng)裝置可以是一個輥，其曲率半徑等于與上述接收區(qū)緊鄰的至少一個托模部分的曲率半徑。因此，將“覆蓋區(qū)”定義為位于輥兩端切線之間的部分在輥的直徑平面的投影。
需要注意的是，端視時每個托模都具有鐮刀的形狀，使托模的打印頭芯片緊鄰供應(yīng)裝置的轉(zhuǎn)動軸，因而可以地嚴(yán)格地控制打印介質(zhì)與打印頭的距離而保持一確定的間隙。
本發(fā)明還涉及打印機的打印引擎，該打印引擎包括一個上述的第一打印頭組件；及一個上述的第二打印頭組件，與第一打印頭組件對向放置，并與之排成一排。


現(xiàn)將本發(fā)明結(jié)合附圖加以說明圖1所示為本發(fā)明一個打印機的立體視圖；圖2所示為打印機的平面圖；圖3所示為打印機的側(cè)視圖；圖4所示為打印機的端視圖；圖5所示為本發(fā)明一實施例的打印機群的立體視圖；圖6所示為本發(fā)明另一實施例的的打印機群立體視圖；圖7所示為包括其液體連接的打印機的立體視圖；圖8所示為打印機部分的具體立體視圖；圖9所示為打印機的一個立體分解圖；圖10所示為打印機的打印引擎的立體視圖；圖11所示為一個打印引擎的截面端視圖；
圖12所示為打印引擎的部分放大示意圖；圖13所示為打印引擎的一個打印頭組件的立體視圖；圖14所示為一個打印頭組件的立體分解圖；圖15所示為一個處于裝載狀態(tài)下的打印機打印介質(zhì)裝載機構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D；圖16所示為一個處于開放、空載狀態(tài)下的打印機裝載機構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D；圖17所示為處于空載狀態(tài)下的裝載機構(gòu)的立體視圖；且圖18所示為處于裝載狀態(tài)下的裝載機構(gòu)的立體分解圖。
具體實施例方式
在附圖中，參考數(shù)字10通常代表本發(fā)明的一個打印機。打印機10是一個模塊化的打印機，與其他或者相同的打印機組合使用，這一點會在以下如何實現(xiàn)高速、數(shù)字化、照片質(zhì)量、商業(yè)打印的內(nèi)容中給予更加細(xì)致的說明?？梢詫⑾盗写蛴C10組合起來以形成可升級的打印系統(tǒng)。但是，在某些情況打印機10也可以單獨使用。
打印機10由一個機架12構(gòu)成。機架12由一個頂蓋14、一個底蓋16(如圖9)，一個第一側(cè)壁18以及一個對向的第二側(cè)壁20(圖9)組成。每個側(cè)壁18、20的盡頭位于帽端或者頰模22處。每個頰模22形狀相同以減少打印機10的生產(chǎn)成本。每個頰模22具有一個插槽，其中鉗入一個具體應(yīng)用軟件的插件24。
機架12包圍一個框架26。打印機10的內(nèi)部構(gòu)件安裝在框架26上。
在機架12的兩端對向放置的頰模22之間安裝了一個可調(diào)節(jié)的引導(dǎo)輥28。這樣，每個頰模22確定了一個弓形的插槽30，輥28的軸被鉗入其中。
如上所述，將大量打印機10組合使用，以實現(xiàn)商業(yè)化打印的目標(biāo)。如圖5和圖6所示，打印機10疊在一起形成一個打印機群40。如圖5所示的實施例，打印機群40安裝在支撐臺42上。通過鎖定打印機10的鎖腳44，將打印機群40中最底層的打印機10固定于支撐臺42。打印機群40中每個后繼打印機10的鎖腳44鉗入位于下一層打印機10上部的相關(guān)鎖孔46中。每個鎖腳44具有一個卡銷裝置，這樣當(dāng)將鎖腳44插入下一層打印機或者支撐臺42的鎖孔46中時，根據(jù)具體情況，分別對于下一層的打印機10或者是支撐臺42，將鎖腳44轉(zhuǎn)動四分之一圓周可以將上面的打印機10鎖住。
如圖5所示，當(dāng)打印機10水平疊放時，通過將一個打印機10的鎖腳44插入鄰近打印機適當(dāng)?shù)逆i孔46中，而使打印機10彼此偏移。因此，大量串聯(lián)排列的鎖孔46設(shè)置在與每個頰模22鄰近的位置。通過選擇適當(dāng)?shù)逆i孔46，可達(dá)到對于任何程度的偏移。
由打印機10組成的偏移打印機群允許打印介質(zhì)，諸如紙48，以預(yù)定的角度從開卷器(圖中未示出)送入每個打印機10的內(nèi)部，并以適當(dāng)?shù)妮敵鼋撬偷酱蛴C10外部。如果紙48以水平角度送入和送出于打印機10，那么打印機群40的打印機10則可在彼此垂直的方向上排成一列。
如圖6所示為打印機群40的另一個實施例示意圖。此實施例中，打印機10垂直放置且彼此水平間隔排列。此實施例中，紙48由打印機的上部送入每個打印機10內(nèi)部，打印后經(jīng)過每個打印機10的底部送出。打印機群40通過其鎖腳44被鎖定在框架49的一個端盤上，打印機群40被安裝在框架49上，框架49帶有位于打印機群40一端的打印機。通過將一個打印機10的鎖腳44插入鄰近打印機10的適宜的鎖孔46中，打印機群40中的相鄰打印機10被鎖在一起。設(shè)置一個控制臺54以控制打印機群40的運行。
打印機群40中的每個打印機10，通過一對USB端口裝置52內(nèi)鉗入的USB2連接50，實現(xiàn)與其控制器和其他打印機的通信。端口裝置52具有一個輸入端口和一個輸出端口，使打印機群40的打印機10可以鏈接在一起并實現(xiàn)彼此間的通信。
每個打印機包括一個打印引擎56，由一對對向放置的打印頭組件54構(gòu)成，以實現(xiàn)雙面打印。打印機10的打印引擎56的打印頭組件54(圖11)最多能夠打印12種顏色。這一點下文會給予更加細(xì)致的說明，每個打印頭組件54是一個雙工打印頭，這樣如果需要，每個打印頭組件54可打印兩遍六種顏色。墨水通過墨水匹配盒58送入打印引擎56。墨水匹配盒58上安裝了十二個墨水耦合構(gòu)件60。墨水軟管64通過墨水耦合構(gòu)件60與墨水匹配盒58相連，并通過墨水連接器器62與打印引擎56的打印頭組件54相連(圖9)。在墨水耦合構(gòu)件上也設(shè)置了一個電源連接端口66。端口66通過開口68內(nèi)鉗在一個頰模22的一個插件24中。同樣的插件24安裝了一個空氣耦合構(gòu)件70。一個空氣軟管72(圖7)向打印引擎56的打印頭組件54提供空氣，以便保持打印頭組件的打印頭噴嘴(末顯示)不留殘渣和異物。
一個輥組件74安裝在打印機10的一個輸入端。輥組件74包括一個驅(qū)動輥76和一個從動輥78。驅(qū)動輥76由安裝在金屬托架82上的驅(qū)動電機80來驅(qū)動。金屬托架82與安裝在輥組件74相對端的對應(yīng)托架84相映成鏡像。金屬托架82和84安裝在框架26之上。
此外，一個相似的輸出輥組件86安裝在打印機10的輸出端。同樣，輥組件86具有一個由驅(qū)動電機90來驅(qū)動的驅(qū)動輥88，和一個從動輥92。輥組件86和92安裝在金屬托架94和96之間。金屬托架94和96固定在框架26上。電機90也安裝在金屬托架94上。
驅(qū)動輥76通過一套螺旋形的齒輪132來驅(qū)動從動輥78。其設(shè)置與輥組件86的輥88和92相似。
頰模22，位于打印機10的輸入端，與安裝有空氣耦合構(gòu)件70的模22相對，也安裝有一個USB控制PCB 98。
打印引擎56由一個底盤支撐，該底盤由一對相對放置的金屬托架100、102構(gòu)成，該金屬托架安裝在輥組件74順流的方向(即供紙方向)。每個金屬托架100、102上支撐了打印引擎56的一個打印頭組件54。
打印引擎56在圖10至圖12中給予更細(xì)致的說明。如上所述，打印引擎56由兩個打印頭組件54構(gòu)成。打印頭組件54相對放置，以實現(xiàn)雙面打印。換句話說，紙48在打印頭組件54之間通過。托架100、102支撐打印頭組件54，并限定打印頭組件54與由紙48構(gòu)成的介質(zhì)卷的距離大約為0.75mm。這種距離可以由托架100、102自動調(diào)節(jié)，以確保當(dāng)紙張厚度變化時維持一恒定的距離。
此外，如下文更加細(xì)致的說明，如此設(shè)計打印頭組件54的打印頭的位置，使其毗鄰輥76和78從而嚴(yán)格控制紙和打印頭間的間隙。
每個打印頭組件54由一個第一打印頭104和一個相鄰的第二打印頭106構(gòu)成。每個打印頭104、106還分別由兩個模塊104.1和104.2以及106.1和106.2構(gòu)成。
模塊104.1和106.1連接在一起由一個第一印刷線路板(PCB)108來控制。同樣，模塊104.2和106.2連接在一起由第二印刷線路板110來控制。PCB 108和110通過彎曲PCB 114與打印頭104和106的打印頭芯片112相通信。這些彎曲PCB 114在打印頭104和106的模塊104.1、104.2、106.1、106.2的托模118上的墊116處終止。墊116與相應(yīng)PCB 108、110的墊(末示)相連。
應(yīng)注意到托模118彼此成鏡像，每個托模在其自由端具有墨水入口120。墨水在互連的托模118的一端供應(yīng)，以便可以將不使用的墨水入口120用合適的塞塞上。而且，PCB 108、110彼此成鏡像。這樣降低了打印機10的生產(chǎn)成本且也使打印機10的迅速和容易裝配成為可能。PCB108和110通過一串行電纜122實現(xiàn)彼此的通信。PCB 108、110通過連接器124連接到USB線路板98。
每個PCB 108、110包括兩個打印引擎控制器(PEC)126以及相關(guān)聯(lián)的存儲裝置128。存儲裝置128是動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)。
每個打印頭組件54的托模118通過一個端盤130(圖13)固定在框架100、102上。
打印引擎56在圖11中給予更細(xì)致的說明。打印引擎56由兩個打印頭組件54構(gòu)成。如上所述，每個打印頭組件54由兩個打印頭104、106構(gòu)成。每個打印頭104、106具有一個與之連的打印頭芯片112。在托模118上沿其縱向邊緣部分安裝著打印頭104、106的打印頭芯片112。每個安裝有打印芯片112的托模118的邊緣部分是弓形的。每個模118弓形部分的曲率半徑與輥76、78的曲率半徑相同。如此設(shè)置打印頭104、106可以允許打印頭芯片112與輥76、78緊鄰，從而嚴(yán)格限定紙與打印頭的間隙。這樣打印頭芯片112打印在拉緊的紙上，從而使墨水更加精確地滴在紙48上。
如圖12所給出的更加詳細(xì)的解釋，一個氣流通道138設(shè)置在鄰近每個打印頭芯片112的位置，以將來自于空氣軟管72的空氣供應(yīng)到打印頭芯片112。
打印頭組件54采用這種設(shè)置，既可以打印六種顏色也可以打印十二種顏色。當(dāng)打印六種顏色時，通過在托模118的相關(guān)墨水通道136中安裝的適宜顏色的墨水或者相關(guān)物質(zhì)(簡稱為“顏色”)，這些顏色雙倍地裝入每個組件54的打印頭104、106中。然而，通過向打印頭104、106墨水通道136里添加適當(dāng)?shù)摹邦伾?，每個打印頭組件54可以打印十二種顏色。當(dāng)打印六種“顏色”時，這些顏色通常為青色、洋紅色、黃色和黑色。剩余的墨水通道136中則添加一種墨水定色劑和一種清漆。當(dāng)打印十二種顏色時，這些“顏色”為青色、洋紅色、黃色、黑色、紅色、綠色、藍(lán)色，或者三元和二元色之一，以及紅外墨水，定色劑和清漆。
這樣設(shè)計打印機10，可以使打印機在打印六種“顏色”時，能夠在紙速度為1.6m/s時以最高每分1360頁的速度打印。當(dāng)打印十二種“顏色”時，將打印機10設(shè)置在紙速為0.8m/s時以每分680頁的速度進(jìn)行操作。
這種高速打印通過使打印頭芯片112的噴嘴以每秒50,000滴的速度運行可以達(dá)到。
每個打印頭模塊104.1、104.2、106.1、106.2的每個打印頭芯片112具有六個噴嘴行，并且每個打印頭芯片112由92，160個噴嘴構(gòu)成，以實現(xiàn)每打印機擁有737,280個噴嘴。需要注意的是，正是采用這些噴嘴，在介質(zhì)卷寬度為18.625英寸時實現(xiàn)了全1600dpi的分辯率。介質(zhì)卷寬度的這種尺寸設(shè)置可以允許文本的大量頁面并排打印。
此外，要打印的文件被局部地存入緩沖區(qū)，因此，復(fù)雜的文件能夠完全從局部緩存的數(shù)據(jù)中打印出。
根據(jù)實際應(yīng)用來決定安裝在每個板108、110上存儲裝置128的數(shù)量也是本發(fā)明的目標(biāo)之一。如果打印機10用于打印不變頁面時，例如，用偏移打印來實現(xiàn)，則每個存儲模塊采用16MB是足夠的。如果每頁面的可變數(shù)量只是局限于文本或者是可變圖像的小幅變化，則16兆字節(jié)也是足夠的。然而，當(dāng)應(yīng)用于完全不同的連續(xù)頁面時，需要在每個印刷線路板108、110上安裝接近于1G的內(nèi)存，以向打印引擎56提供總數(shù)為4G的內(nèi)存。這樣就允許大約2,000個完全不同的頁面數(shù)字化存儲在打印引擎56中。數(shù)據(jù)的局部緩存有助于實現(xiàn)打印機10的高速打印。
打印引擎56和輸出輥組件86之間的距離大約為一米，以支持一秒鐘的熱置烘干時間，此時由紙48構(gòu)成的介質(zhì)卷的轉(zhuǎn)度為每秒0.8米。為促進(jìn)紙48上打印圖像的烘干，在一個墨水通道136中使用了定色劑。此外，熱空氣自與空氣輸入口140(圖1)相通的空氣源(末顯示)，通過空氣軟管142吹進(jìn)打印機10的內(nèi)部。空氣輸入口與一個金屬的空氣導(dǎo)管144(圖9)相連，熱空氣通過此空氣導(dǎo)管吹向正退出打印引擎56的紙上。打印機內(nèi)部的熱空氣通過打印機10的機架12的側(cè)壁20中的通風(fēng)口146排出。
打印機10包括一個打印介質(zhì)裝載機構(gòu)150，將紙48送入打印機10的內(nèi)部。裝載機構(gòu)150，由一對對向環(huán)形的傳動帶152(圖15-18給予了更清晰的說明)構(gòu)成。盡管沒有如此說明，這些傳動帶152帶有小孔，以使由導(dǎo)管144引入的熱空氣能夠通過傳動帶152吹向已打印的紙48的表面。
每個傳動帶152環(huán)繞通過一對間隔的輥154。輥154的位置由滑動部件156限制，使其可垂直方向滑動?；瑒硬考?56安裝在打印機10的框架26上。
每個輥154被安裝在臂158的一端。每個臂158的相對端在其共同中心點160處與橫梁模塊162相連，這樣臂158呈剪刀形地連接到相關(guān)的橫梁模塊162。橫梁模塊162反過來安裝在一根導(dǎo)線或者蝸桿164上。此蝸桿164由安裝在托架168上的電機166來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
輥154由電機170(圖18)來驅(qū)動。
當(dāng)需要將紙48裝載到打印機10時，紙裝載按鍵172控制機構(gòu)150的操作(圖1和8)。因而使輥電機170和電機166被激活。電機166的轉(zhuǎn)動引起橫梁模塊162沿箭頭174的方向移動，使傳動帶152互相接近。紙48的前緣送入傳動帶152之間，被傳動帶152固定住送入打印機10，并從輸出輥組件86處退出。一旦紙48已，電機166開始反向轉(zhuǎn)動這樣橫梁模塊向箭頭174的反向移動，從而引起傳動帶152運動到如圖16所示的位置。因此，在打印時，傳動帶152與紙48的表面間隔一定距離，而不是彼此緊靠。
因此，采用本發(fā)明的裝置，實現(xiàn)了具有商業(yè)打印速度的模塊化打印機，用于打印文件。幾個模塊可被設(shè)置為和出版物如雜志的插入機械組合使用，并打印不同重量的紙。此外，當(dāng)打印機群中其他的模塊打印正常情況下應(yīng)該在打印機10的外部打印的紙頁時，打印模塊備份允許紙在停止的介質(zhì)卷上接合不造成停機。
每個打印機10通過USB2通信網(wǎng)絡(luò)(或者自選的以太網(wǎng))被提供發(fā)自工作站如控制臺54的文件打印請求。
而且，由于每個打印機10的大容量內(nèi)存，使成千上萬的圖像和文本塊可以存儲在內(nèi)存中而允許以頁面為單位完全隨意地選擇頁面。這樣可以打印每個讀者高度用戶化的目錄和雜志。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對具體實施例所示的發(fā)明進(jìn)行大量的改變和/或改進(jìn)。因此本發(fā)明的優(yōu)選實施例無論在哪方面都被視為是說明，而不是限制。
權(quán)利要求
1.一種打印機的打印頭組件，該打印頭組件包括至少一個打印頭托模，支持一個加長的打印頭芯片以實現(xiàn)頁寬打印，所述至少一個托模確定至少一個墨水通道，以向芯片提供墨水，從一端觀察看到裝載芯片的托模至少部分是弓形的，以確定一個接收區(qū)；和一個供應(yīng)裝置，與所述至少一個托模相鄰，這樣所述供應(yīng)裝置的一部分嵌入接收區(qū)，以便使打印頭芯片位于供應(yīng)裝置的覆蓋區(qū)以內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于該組件包括兩個托模，每個托模支持一個打印頭，在一端觀察看到每個托模具有相同的弓形，并且一個托模嵌入另一個托模，至少所述一個托模的打印頭芯片位于該供應(yīng)裝置的覆蓋區(qū)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于每個托模確定了大量墨水通道，以向相關(guān)的打印頭供應(yīng)不同的墨水。
4.如權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于每個托模包括一個氣流通道，向打印頭芯片供應(yīng)過濾后的空氣，以便抑制打印頭芯片上產(chǎn)生殘渣和異物。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于該組件包括一個控制裝置，控制每個打印頭芯片的操作，所述控制裝置被安裝在所述至少一個托模上，并且通過一個連接器與所述打印頭芯片相通。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于連接器是一個彎曲的PCB，由至少一個托模外周的一部分包裹。
7.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于供應(yīng)裝置是一個輥，其曲率半徑等于與上述接收區(qū)緊鄰的至少一個托模部分的曲率半徑。
8.一種打印機的打印引擎，該打印引擎包括一個第一打印頭組件，如權(quán)利要求1所述；以及一個第二打印頭組件，如權(quán)利要求1所述，與第一打印頭組件對向放置并與之排成一排。
全文摘要
一種行式打印機的打印頭組件(56)，包括至少一個打印頭(104/106)托模，支撐一個加長的打印頭芯片(112)，以實現(xiàn)頁寬打印。托模確定了至少一個墨水通道(136)，向芯片(112)提供墨水，并且從一端觀察，可以看到至少托模承載芯片(112)的部分是弓形的，以確定一個接收區(qū)。一個打印介質(zhì)供應(yīng)器(76，78)，位置與托模毗鄰，這樣打印介質(zhì)供應(yīng)器的一部分毗鄰接收區(qū)，這樣打印頭芯片(112)位于供應(yīng)器的輥之間，所以它們和輥的夾鉗緊靠。所述實施例具有四個托模，在介質(zhì)卷或每個頁面的一面上打印十二種顏色或墨水。
文檔編號B41J2/155GK1505565SQ00819803
公開日2004年6月16日 申請日期2000年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月13日
發(fā)明者卡·西爾弗布魯克, 托比·艾倫·金, 卡 西爾弗布魯克, 艾倫 金 申請人:西爾弗布魯克研究有限公司