CN101111386A - 打印头和使用打印头的系统 - Google Patents

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Abstract

一种打印装置包括：喷射组件(16)，包括用于在相对于喷射组件移动的基片上喷射微滴的多个喷嘴；用于增大喷射组件相对于基片(20)的位移的机构；和传感器(22)，通过检测基片表面相对于喷射组件的预定尺寸，起动所述用于增大喷射组件的位移的机构。

Description

打印头和使用打印头的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2004年12月3日提交的题为“打印头和使用打印头的系统(PRINTHEADS AND SYSTEMS USING PRINTHEADS)”的美国临时专利申请No.60/633,137的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及打印头和使用打印头的系统。
背景技术
喷墨打印机一般包括从墨供给源至喷嘴通道的墨通道。该喷嘴通道终止于喷嘴孔，墨滴从喷嘴孔喷出。墨滴喷射通过由致动器对墨通道中的墨加压来控制，该致动器可以为例如压电偏转器，热气泡喷射发生器或静电偏转元件。典型的打印头包括储存器和喷射组件。该喷射组件具有一组墨通道，该组墨通道带有相应的喷嘴孔和相关的致动器，来自每一个喷嘴孔的墨滴喷射可以独立地控制。在按命令喷射(drop-on-demand)的打印头中，在喷射组件和打印基片相对于彼此运动的同时，起动各个致动器以有选择地将墨滴喷射在图像的特定象素位置上。在高性能的喷射组件中，喷嘴孔的直径一般为50微米或更小，例如大约25微米，以100～300喷嘴/英寸的间距隔开，其分辨率为100～3000dpi或更高，所提供的墨滴尺寸大约为1～70皮升(pl)或更小。墨滴喷射频率一般为10kHz或更大。
这里引入其全部内容供参考的Hoisington等人的U.S.5,265,315说明了具有半导体主体和压电致动器的喷射组件。该组件主体由硅制成，可经刻蚀以形成墨腔。喷嘴孔由附接至硅主体上的独立的喷嘴板限定。压电致动器具有压电材料层，该压电材料层响应于所加的电压改变几何形状或发生弯曲。压电层的弯曲给在沿着墨通道设置的增压室中的墨加压。
在Andreas Bibl等人于2002年7月3日提交的、题为“打印头(PRINTHEAD)”的美国专利申请No.10/189,947中描述了喷射组件的另一些例子。这里引入上述申请的全部内容以供参考。
对于给定的电压，压电材料的弯曲量与材料的厚度成反比。结果，当压电层的厚度增加时，需要的电压增加。对于给定的点滴尺寸，为了限制电压需求，可以增加压电材料的偏转壁面积。大的压电壁面积也会要求增压室相应地更大，这使得设计复杂，例如对于高分辨率打印，需要维持小的孔间隔。
一般地，打印头可以包括一个或多个喷射组件。打印系统可以在基片相对于打印头的一次通过或多次通过中进行打印。打印头可以用于喷射墨和/或其它流体，例如用于电子元件的材料(例如导电材料)或用于平板显示器的彩色滤光材料。
发明内容
在本发明的总体方面，一种打印装置包括：喷射组件，其包括用于在相对于喷射组件移动的基片上喷射微滴的多个喷嘴；用于改变喷射组件相对于基片的位移的机构；和传感器，构造成通过检测基片表面相对于喷射组件的预定尺寸，起动所述用于改变喷射组件的位移的机构。
本发明的这个方面的实施例可以包括以下特征中的一个或多个。
用于改变喷射组件位移的机构包括提升致动器。用于改变喷射组件位移的机构包括伺服控制的导螺杆组件。打印装置还包括传送器，并且用于改变喷射组件位移的机构以基于传送器速度的速度改变喷射组件的位移。打印装置包括安装支架，并且安装支架包括用于将安装支架重新定位到传送器的对准元件。对准元件包括V-块。传送器包括被对准元件接收的定位销。定位销是球形销的形式。用于改变喷射组件位移的机构以基于喷射组件的位移的速度改变喷射组件的位移。传感器包括发射器和接收器，其中接收器构造成用于起动所述用于改变喷射组件位移的机构。发射器和接收器安装在传送器的相反两侧。
在本发明的另一总的方面中，一种在基片上打印的方法包括：将喷射组件定位在传送器上方；将基片放置在传送器上；检测所述基片从传送器延伸超出预定距离的部分；以及响应于检测到所述基片从传送器延伸超出预定距离的部分，提升所述喷射组件。
本发明这个方面的实施例可以包括以下特征中的一个或多个。
在基片上打印的方法还包括响应于检测到所述基片从传送器延伸超出预定距离的部分，使所述基片从所述传送器转移。
本发明具有很多优点，其中包括：尽管实际打印(即微滴喷射)可能被中断，但是基片可以在未打印的基片被转移以销毁或重新使用的情况下继续通过。因此，连续处理的停机时间可以最少。在生产线必须停下来以允许对基片进行重新织网(reweb)和重建基片的操作设定点(例如，基片的厚度和连续性)时，停机时间可能较长。此外，喷射组件得到保护，以免受到由基片与喷射组件之间的接触造成的沾污或者可能的损坏。由基片与喷射组件接触引起的沾污会影响打印质量。增大喷射组件相对于基片的位移对于基片是凸起形式的(例如，破裂或者粘接的)材料构成的或者基片在传送器上以未预料到的方向定向(例如，倾斜)的应用场合尤为有利。
打印装置还可以包括对准系统，以确保喷射组件(单独的或作为打印头组的一部分)处于其被提升之前所处的确切位置。该对准系统构造成相对于基片(例如，网或单个产品)准确地降低打印头组件，而不需要将提升致动系统搁置在产品输送系统上。
附图和以下说明给出了本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其它特征、目的和优点将在说明书和附图以及权利要求中显见。
附图说明
图1是打印组件的透视图。
图2是图1所示打印组件的侧视图。
图3是安装支架和打印头组的俯视图。
图4是图3所示安装支架和传送器之间的对准装置的侧视横截面图。
在各个附图中，相同的标号表示相同的元件。
具体实施方式
参照图1和2，打印头组10(这里为四个)被用作生产过程(productionprocess)的一部分，其中基片12通过传送器14在打印头组的下方移动。在该实施例中，传送器14支撑1～4英尺宽的基片，并能够以高达1600英尺/分钟的速度运动。每一个打印头组10包括一喷射组件的阵列，每一个喷射组件与一个或多个墨储存器连接。当基片在打印头组下面通过时，打印头组10在基片上打印文稿或图像。打印头组10由设置在传送器14上方的安装支架16的一端支撑并可在其上移动。在一些实施例中，安装支架16的相反端距离传送器14的高度更大，并在例如维护打印头组10时用作维修工作台。安装支架16附接至具有提升致动器20的支撑支柱18。在该实施例中，提升致动器20是伺服控制的导螺杆组件的形式。
传感器22包括安装在传送器10一侧的发射器24和安装在传送器相反侧的接收器26，构成“电眼”布置。发射器24和接收器26与打印头组10相距一预定距离(例如，3～10英尺)。发射器24发射位于传送器14表面上方预定高度(例如，1或2mm至大约10mm)的光束。如果基片12的任何部分的高度超过该间距，则光束被中断，发射器24发送信号至提升致动器20，以将安装支架16和打印头组10升高至基片上方1英寸或更高，并向打印头组10提供信号以中断打印程序。例如，在一种应用中，基片是可打印的纸网，其可能具有从纸张表面延伸的破裂处，使得其超出喷射组件和传送器之间的预定间距，其中纸张在传送器上移动。在没有增大喷射组件的位移(例如，相对于破裂处提升喷射组件)的情况下，纸张会碰到喷射组件。
基片12的高度增大的部分被允许从打印头组10的下方通过，然后转移以销毁或重新使用。一旦高度增大的部分已经从打印头组10的下方通过，提升致动器20就将安装支架16降低至其打印位置。从而，安装支架和打印头组的降低不仅是传感器22何时指示基片12的高度增大的部分已经通过的函数，而且也是传感器距离打印头组的距离和传送器14的速度的函数。然而，用于支撑打印头组的机械结构并不是具有足够的刚度以确保打印头组将会处于其在被提升之前所处的确切位置上。因此，需要对准系统来准确地对安装支架16和打印头组10进行重新定位。
参照图3和4，安装支架16包括三个对准元件30a、30b和30c。对准元件30a是十字形的，用作沿X和Y轴将安装支架重新定位到传送器的基准点。第二对准元件30b与对准元件30a相距大约1米，其沿Y-轴是细长的，并与对准元件30a一起确保沿Y-轴的准确重新定位。类似地，对准元件30c与对准元件30a相距大约1米，其沿X-轴是细长的，并与对准元件30a一起确保沿X-轴的准确重新定位。传送器14包括接收于相应的一个对准元件30a、30b和30c中的球形定位销32。对准元件30a、30b和30c是V-块形式的，每一个具有锥形的边缘34，在安装支架16降低到传送器14上时，该边缘34用作销32的引导表面。
以上已经描述了本发明的几个实施例。但是，应该理解，在不背离本发明精神和范围的情况下可以作出各种变型。例如，在上述实施例中，基片是连续的材料网，并且可能由于基片的破裂或粘接而造成高度变化。在其它实施例中，基片可以是个体产品(例如，食品、瓷砖)的形式，并且可能由于物件的不适当的定向(例如，竖起、倾斜)而造成高度变化。
上述传感器系统包括发射器接收器构成的电眼布置。其它适用于检测高度变化的传感器包括可传送传感器(Transmissive sensor)(例如，LED/光电晶体管对)、光学照相机、超声波或x射线传感器。包括具有脱扣装置的那些传感器的机械传感器也可用于替代上述电眼布置。也可以使用结合了光学和机械机制的传感器。例如，可以机械地设置凸轮装置用于检测基片的厚度。当基片厚度超出机械设定的凸轮时(例如，粘接处厚度加倍)，凸轮摆动并提升切断光学传感器的挡光板(flag)。
尽管图中示出安装支架16上支撑了四个打印头组，但是在其它实施例中，可以在安装支架16上设置更少或更多数量的打印头组。
因此，其它实施例落入所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种打印装置，包括：
喷射组件，包括用于在相对于喷射组件移动的基片上喷射微滴的多个喷嘴；
用于改变喷射组件相对于基片的位移的机构；和
传感器，构造成通过检测基片表面相对于喷射组件的预定尺寸，起动所述用于改变喷射组件的位移的机构。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述机构还包括提升致动器。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述机构还包括伺服控制的导螺杆组件。
4.如权利要求1所述的装置，其中，还包括传送器。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述机构以基于传送器的速度的速度改变喷射组件的位移。
6.如权利要求4所述的装置，其中，还包括安装支架。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述安装支架包括用于将安装支架重新定位到传送器的对准元件。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述对准元件包括V-块。
9.如权利要求7所述的装置，其中，所述传送器包括构造成由所述对准元件接收的定位销。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述定位销是球形销的形式。
11.如权利要求1所述的装置，其中，所述机构以基于喷射组件的位移的速度改变喷射组件的位移。
12.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器包括发射器和接收器，其中所述接收器构造成用于起动所述机构。
13.如权利要求12所述的装置，其中，还包括具有第一侧和相反的第二侧的传送器，发射器安装在传送器的第一侧，接收器安装在所述相反的第二侧。
14.一种在基片上打印的方法，包括：
将喷射组件定位在传送器上方；
将基片放置在所述传送器上；
检测所述基片从传送器延伸超出预定距离的部分；以及
响应于检测到所述基片从传送器延伸超出预定距离的部分，提升所述喷射组件。
15.如权利要求14所述的方法，其中，还包括响应于检测到所述基片从传送器延伸超出预定距离的部分，使所述基片从所述传送器转移。
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