CN101648466B - 直接标记打印头的定位机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在打印机中用于在六个自由度中定位打印头的机构。该机构包括一支撑件，其中打印头固定在该支撑件的大体中心位置。该机构还包括通过多个大体上在Z方向延伸的第一螺丝、多个大体上在Y方向延伸的第二螺丝和一个大体上在X方向延伸的第三螺丝偏压靠在该支撑件上的固定板。因此，该固定板和打印头可以在X、Y和Z每一方向平移，并且通过控制螺丝来实现在所有的六个自由度中的可能定位，可以使固定板和打印头围绕X、Y和Z轴旋转。

Description

直接标记打印头的定位机构
本申请为享有申请日2004年12月22日且名称为“直接标记打印头的定位机构和定位打印机中的打印头的方法”的申请号200410102081.2的分案申请。
技术领域
本发明涉及直接标记系统，其使用多个交错排列的打印头以便每通过一次就实现全宽度打印。更加具体地，本发明涉及一种通过为每个打印头提供最多达六个自由度的调整，在打印机中以六个自由度或更少的自由度定位多个打印头的机构和方法。
背景技术
打印头的偏移可能是由于例如低的制造公差、打印头和打印机的相关部件的热膨胀、打印头的振动等等。因此，期望的是以足够精确地定位打印头以得到高的图象质量。
用于在打印机中定位打印头的机构是公知的。例如，Smolenski的美国专利No。6,068,415公开了一种被弹簧加载的打印头，并允许该打印头在垂直和水平方向浮动。Smolenski还公开了在相对短的且刚性枢转的臂上布置打印头。
O’Mera等的美国专利No。6,298,783公开了一种用于在支撑框架上安装可定位部件例如热打印头的定位机构。该打印头可相对于参考平面围绕在支撑框架上的旋转轴和在该参考平面的旁侧在支撑框架上调整。
用于定位打印头的公知机构在能够独立调整的打印头的平移和旋转自由度的数量方面具有局限。由于偏移可能在六个自由度(平移和旋转)的任何一个中产生，因此这是不合适的。一些现有的技术在自由度中为每一增量使用一个附加的定位机构。然而，这导致定位机构更大的占地面积，更多的部件，以及由此导致更大的热膨胀和振动，从而进一步导致打印头的偏移。
发明内容
需要一种用于在所有六个自由度或更少的自由度中用于打印头的定位机构，其具有足够的精度以获得高的图象质量。
需要一种用于打印头的定位机构，其能够相对彼此和相对打印介质定位多个打印头。
需要一种能够定位多个交错排列的打印头的定位机构。
需要一种更加紧凑的定位机构。
通过本发明的各个实施例可实现上面和其它优点。
本发明的定位机构包括由弹簧加载在一起的多块板。使用调整螺丝使板相对彼此移动，由此允许在六个自由度中的任何一个独立地调整打印头。
在示例性的实施例中，打印头可以在六个自由度中进行定位。
在示例性的实施例中，对于打印机的多个交错排列的打印头组件，通过使需要的定位机构的数量最小可以减小打印头的热膨胀。
在示例性的实施例中，利用更加紧凑的定位机构可以减小打印头的振动，该定位机构可以相对于打印头更加对中地设置。
在示例性的实施例中，通过减小打印机的不同部件的振动和热膨胀可以增加打印机的寿命。
特别是，本发明提出一种用于打印机中的打印头的定位机构，该定位机构包括：支撑件，其中打印头固定在该支撑件上；被偏压靠在该支撑件上的固定板；多个第一调整螺丝或调整杆，其基本上在将支撑件连接至固定板的第一方向延伸；多个第二调整螺丝或调整杆，其基本上在将支撑件连接至固定板的第二方向延伸；以及一第三调整螺丝或调整杆，其基本上在将支撑件连接至固定板的第三方向延伸，其中第一方向、第二方向和第三方向是彼此成直角。
在示例性的实施例中，通过用于打印头的改进的定位机构可以实现改进的打印质量。
附图说明
图1示出了用于打印头的定位机构的前视图；
图2示出了用于打印头的定位机构的后视图；
图3示出了具有用于单个打印机的打印头的多个定位机构；以及
图4示出了具有用于单个打印机的打印头的多个定位机构的实施例的前视图。
图5示出了具有用于单个打印机的打印头的多个定位机构的实施例的后视图。
图6示出了具有用于单个打印机的打印头的多个定位机构的实施例的前视图。
图7示出了具有用于单个打印机的打印头的多个定位机构的实施例的后视图。
具体实施方式
这里使用的六个自由度表示相对于X、Y和Z轴的每个平移和旋转自由度。即，该六个自由度包括(1)沿X方向的平移，(2)沿Y方向的平移，(3)沿Z方向的平移，(4)围绕X轴的旋转，(5)围绕Y轴的旋转，(6)围绕Z轴的旋转。
参考图1和2，其示出了本发明的定位机构10。该定位机构包括具有前表面14和后表面16的板12。在板12的前表面14上设置多个突出部18。多个突出部18中的两个设置在板12的相对侧上，并从板12的前表面14延伸。至少在该每个突出部18的下方在板12中设置开口20。开口20允许定位机构的总质量减小，并可以设计成容纳定位机构的不同部件和/或其中设置了定位机构的打印机构。
板12具有凸缘22，在凸缘上固定一打印头(未示出)。优选地该凸缘22具有一通道或凹槽24，在该凹槽上可以将打印头固定在板12上定位机构10的大体上的中心位置。因此，通过定位板12，可以在六个不同的自由度定位固定于其上的打印头。
将板12的后表面16偏压靠在沿Z方向的固定板28的表面26上。当将板12偏压靠在固定板28上时，固定板28的表面26上的突出部分30延伸穿过或进入板12的两个突出部18下方的每个开口20。
通过连接在板12和固定板28之间的弹簧32将板12偏压靠在固定板28的表面26上。通过螺纹孔(未示出)将三个独立的调整螺丝34、36和38固定在固定板28上。该调整螺丝34、36和38在固定板28和板12之间延伸。该弹簧32提供在与调整螺丝34、36和38相反的方向施加作用力给板12的负载。
调整螺丝34、36和38的旋转导致分别在调整点40、42和44处在Z方向板的平移。为了均匀地在Z方向调整打印头，所有的三个调整螺丝34、36和38必须在相同的方向(即或者顺时针或者逆时针方向)旋转相同的量，由此调整其上固定有打印头的板12。
优选地调整螺丝34、36和38可以相对于彼此且在同一垂直平面内成直角设置。每一调整螺丝34、36和38间隔分开足够的距离，以在调整(即旋转螺丝)时允许旋转，由此允许板12围绕X和/或Y轴独立旋转。更加具体地，优选地调整螺丝36和38相邻设置，并处于两个分开的突出部18的内部和同一水平平面中，而调整螺丝34设置在与调整螺丝36成一直角的位置，且处于和调整螺丝36相同的垂直平面中。因此，例如为了使打印头围绕X轴旋转，均匀地旋转调整螺丝36和38，而调整螺丝34保持固定。为了使打印头围绕Y轴旋转，使调整螺丝38旋转，而调整螺丝34和36保持固定。
通过两个独立的调整螺丝46和48可在Y方向定位打印头。优选地每个调整螺丝46和48相对于每一调整螺丝34、36和38成直角设置。通过在板12的相对端52和54上的螺纹孔(未示出)将调整螺丝46和48固定在板12的顶面50或板12的底面51。当将板12偏压靠在固定板28上时，每一调整螺丝46和48延伸穿过板12进入板12的两个突出部18下方的每一开口20中，以及进入到固定板28的表面26上的突出部分30中。两个压缩弹簧56将两个突出部18下方的每一开口20的底部58偏压靠在每一调整螺丝46和48的顶端(未示出)。
旋转调整螺丝46和48导致板12在Y方向平移。为了均匀地在Y方向调整板12，必须使调整螺丝46和48旋转相同的量和在同一方向旋转，同时保持调整螺丝34、36和38固定。
旋转调整螺丝46和48还导致板12围绕Z轴旋转。为了使板12围绕Z轴旋转，可以旋转调整螺丝46和48中的一个，同时保持调整螺丝34、36和38固定。
通过调整螺丝60可在X方向定位打印头。优选地调整螺丝60可以相对于每一调整螺丝34、36和38成直角设置。通过固定板28中的螺纹孔(未示出)将该调整螺丝60固定在固定板28的侧面62。该调整螺丝60延伸穿过固定板28进入设置在固定板28中的窗口64，和进入或穿过从板12的后表面16延伸的另一个突出部分19。通过另一个从窗口64的壁68延伸到调整螺丝60的顶端(未示出)的压缩弹簧66将板12偏压靠在调整螺丝上。
通过旋转调整螺丝60实现在X方向上的调整。
尽管这里描述的调整螺丝34、36、38、46、48和60允许打印头的平移和/旋转，但是每一调整螺丝34、36、38、46、48和60还可以设计成保持固定。因此，例如调整螺丝34、36、38、46、48和60中的任何一个可以是一个杆或其它保持固定的固定部件。
此外，可以设想该定位机构可以构成为具有比六个调整螺丝34、36、38、46、48和60更少的调整螺丝，由此在少于所有的六个自由度中提供平移和旋转。或者，这六个调整螺丝34、36、38、46、48和60或少于六个的调整螺丝可以相对于彼此以不同的角度和方向设置而不超出本发明的预期范围。
正如参考图1和2描述的定位机构10可以在打印机的直接标记印刷机械中使用，其中需要调整打印头。此外，可以将多个定位机构10设置到打印机中以容纳多个打印头。
图3-5示出了安装在打印机的不同部件上的多个定位机构10。图3示出了安装在框架104上的第一定位机构100和第二定位机构102。示出的打印头组件106具有如上所述的连接至第二定位机构102的打印头108。这里，第一定位机构100和第二定位机构102允许在同一打印机中多个打印头的相关定位。
在另一个实施例中，对于多个定位机构可以使用打印机的不同部件作为固定板。参考图4-7，可以将板110(如上所述相对于定位机构10的板12)偏压靠在框架112(如上所述相对于定位机构10的固定板28)上。该框架12可以是金属片、铸件、或在图像形成设备中的任何固定部件。调整螺丝114、116和118可以允许如上所述的在六个自由度中分别相对于调整螺丝60；46和48；34、36和38调整打印头。
可以设想可以使用本发明的定位机构手动调整打印头或将其与用于自动调整打印头而不用人工干预的电动机结合使用。
此外，本发明的定位机构允许将打印头安装得更靠近定位机构的质心，由此减小打印头和定位机构的振动。
此外，该定位机构使部件的数量减少，这些部件用于在六个不同的自由度中定位打印头，由此减小了热膨胀。通过减小不同部件的热膨胀和振动，可以增加打印机各部件的寿命，并可以降低需要的打印头的定位。
此外，本发明的定位机构允许改进的打印质量。
这里描述的板12和固定板28以及定位机构的其它部件可以是任何形状或尺寸，这里示出的形状不是为了限制这里论述的本发明的实施例。
可以设想可以在各种不同的环境例如在打印机、复印机、传真机等等中使用用于本发明的打印头的定位机构。
尽管已经在附图中示出和详细描述了一些示例性的实施例，但是本领域技术人员将理解本发明不是要限制于所描述的实施例，并且可以对示出的和上述本发明的其它实施例进行各种修改，而不脱离本发明的广义发明范围。因此，可以理解本发明不是要限制到所公开的特定实施例或布置，而是要覆盖各种变化、改编和修改，这些都落入正如由随附的权利要求书限定的本发明的范围和精神中。

Claims (10)

1.一种用于打印机中的打印头的定位机构，该定位机构包括：
支撑件，其中打印头固定在该支撑件上；
被偏压靠在该支撑件上的固定板；
多个第一调整螺丝或调整杆(34、36，38)，其在将支撑件连接至固定板的第一方向延伸；
多个第二调整螺丝或调整杆(46，48)，其在将支撑件连接至固定板的第二方向延伸；以及
一第三调整螺丝或调整杆(60)，其在将支撑件连接至固定板的第三方向延伸，其中第一方向、第二方向和第三方向是彼此成直角。
2.如权利要求1所述的定位机构，其中第一方向为Z方向，第二方向为Y方向，第三方向为X方向。
3.如权利要求1-2中的任何一项所述的定位机构，其中在所述多个第一调整螺丝或调整杆(34、36，38)旋转时，同时所述多个第二调整螺丝或调整杆(46，48)和所述第三调整螺丝或调整杆(60)保持固定，使支撑件相对于固定板在第一方向移动。
4.如权利要求1-2中的任何一项所述的定位机构，其中在所述第二调整螺丝或调整杆(46，48)旋转时，同时所述多个第一调整螺丝或调整杆(34、36，38)和所述第三调整螺丝或杆(60)持固定时，使支撑件相对于固定板在第二方向移动。
5.如权利要求1-2中的任何一项的定位机构，其中在所述第三调整螺丝或调整杆(60)旋转时，同时所述多个第一调整螺丝或调整杆(34、36，38)和所述多个第二调整螺丝或调整杆(46，48)保持固定，使支撑件相对于固定板在第三方向移动。
6.如权利要求1-2中的任何一项的定位机构，其中在所述多个第一调整螺丝或调整杆(34、36，38)中的一个旋转时，同时其余所述第一调整螺丝或调整杆(34、36，38)保持固定，使支撑件相对于固定板在第一或第二轴旋转。
7.如权利要求6的定位机构，其中第一轴为Y轴，而第二轴为X轴。
8.如权利要求1-2中的任何一项的定位机构，其中在所述多个第二调整螺丝或调整杆(46，48)中的一个旋转时，同时其余所述第二调整螺丝或调整杆(46，48)保持固定以及所述多个第一调整螺丝或调整杆(34、36，38)和所述第三调整螺丝或调整杆(60)也保持固定，使支撑件相对于固定板在第三轴旋转。
9.如权利要求8的定位机构，其中第三轴为Z轴。
10.如权利要求1-2中的任何一项的定位机构，其中通过连接在固定板与支撑件之间的弹簧，将支撑件偏压靠在该固定板上。
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