CN103707663A - 直列基材介质传感器和保护引导件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保护打印机打印头免于接触基材介质的感测方法和系统，包括绊线传感器以检测并且向打印机控制系统发信号指示由输送介质承载的基材介质定位成撞击或接触打印头。绊线传感器位于打印头的上游，在垂直于介质的平面的方向上在输送介质上方为受控距离处，并且包括可操作地连接到至少一个换能器的绊线。超过与打印头关联的高度要求的基材介质接触绊线传感器，导致电信号的生成，该电信号由打印机控制系统接收，然后打印机控制系统采取纠正措施以防止损坏打印头，例如通过升高打印头进一步远离输送介质并且允许非一致基材介质穿过和吹扫。本发明也提供一种保护引导件，该保护引导件定位成限制基材介质越过绊线的顶部，否则这可以导致基材介质在绊线传感器中卡塞。

Description

直列基材介质传感器和保护引导件

技术领域

本公开涉及文档创建的方法。更具体地，本公开涉及一种用于打印的装置和方法，其中打印机的打印头被保护不接触基材介质。

背景技术

在使用喷墨直接标记技术的某些打印机中，期望标记墨(例如，固体墨、UV中性墨、水性墨等)将直接喷射到切割片材基材介质上。在该打印过程中的关键参数是打印头到介质的间隙的尺寸。在某些当前技术中，该间隙被设定为小至0.5mm以便最小化由于错误引导喷射引起的像素放置错误。对于其它打印头，例如具有高下落速度的打印头，可能的是间隙可以敞开到0.75-1.0mm。然而，这些打印头到介质的紧密间隙对于任何切割片材介质基材介质打印机构成挑战，原因是片材前缘(LE)和后缘(TE)和从较小范围来说的片材主体大体上不是完全平坦的。

为了精确的像素放置和颜色配准，期望将打印头到基材介质的间隙保持在标称周围的+/-0.1mm的范围内。为了避免打印头前面损坏，不应当允许基材介质“闭合间隙”，即，接触(一个或多个)打印头。真空护送带技术和/或静电粘着护送带技术是可以用于保持基材介质的切割片材足够平坦的技术。然而，这两个技术对于防止LE和TE上卷缺陷不是完全稳定的。

解决上卷缺陷问题的一种方法是为切割片材打印机提供将片材偏压成平坦或下卷构造的预卷器子系统。然而，某些初始片材基材介质非均匀状态(例如角部卷曲、边缘卷曲和折皱)会在预卷器内难以检测和完全补偿。因此，片材可能不在打印区域中保持足够平坦达到(一个或多个)打印头可能被损坏的程度。

发明内容

本公开涉及具有第一介质输送器的打印机，所述第一介质输送器可操作地接收基材介质以朝着标记区域中的(一个或多个)打印头输送基材介质、将基材介质输送到标记区域中、输送基材介质通过、离开或远离打印头，并且涉及检测并且采取纠正措施以避免非一致基材介质损坏(一个或多个)打印头的方法和装置。

公开的感测方法和系统包括绊线(trip wire)传感器，以检测并且向打印机控制系统发信号指示由输送介质承载的非一致基材介质定位成撞击或接触打印头。绊线传感器位于打印头的上游，在垂直于介质的平面的方向上在输送介质上方为受控距离处，并且包括可操作地连接到至少一个换能器的绊线。绊线高度调节器可以被提供以根据预期介质厚度升高和降低传感器。超过与打印头关联的高度要求的基材介质接触绊线传感器，导致电信号的生成，该电信号由打印机控制系统接收，然后打印机控制系统采取纠正措施以防止损坏打印头，例如通过升高打印头进一步远离输送介质并且允许非一致基材介质穿过和吹扫。当非一致基材介质从绊线传感器朝着打印头移动时在绊线传感器和打印头之间提供足够尺寸的反应区域，以为打印机控制系统提供足够的时间完成纠正措施。

也公开了一种保护引导件，该保护引导件定位成限制基材介质越过绊线的顶部，否则这可以导致基材介质在绊线传感器中卡塞。保护引导件的实施例在于它的下表面定位成与绊线的底部齐平或略高。保护引导件或限制挡板为基材介质片材提供刚性，基材介质片材也由保护引导件的高度限制以接触绊线的下侧，所有这些避免卡塞。

标记区域是与打印机关联的区域，其中基材介质用图像标记。一般而言，尽管非排他地，第一介质输送器包括在多个辊上路由的带，带在施加到多个辊中的至少一个辊的原动力的影响下移动或可移动。

打印机和/或第一介质输送器的压紧(hold-down)系统(可选地，真空动力压紧系统、静电压紧系统或两者的组合)在第一介质输送器的方向上生成施加到基材介质的压紧压力。预卷器单元可操作地将预定程度的卷曲施加到基材介质。如果在第一介质输送器之上的基材介质的高度超过预定高度则绊线传感器向控制系统发信号。一般而言，预定高度使得基材介质将不接触(一个或多个)打印头或以另外方式太近地接近(一个或多个)打印头。如果绊线传感器向打印机控制系统发信号指示基材介质已碰撞绊线传感器，则打印机控制系统又可以采取纠正措施以防止打印头损坏。纠正措施可以包括打印机控制系统发信号以停止或减慢介质输送器，同时增加介质输送器和(一个或多个)打印头之间的间隙并且允许非一致片材基材介质穿过而不接触(一个或多个)打印头，并且必要时被吹扫。纠正措施也可以包括打印机控制系统发信号以停止和反转第一介质输送器的行进方向以便将碰撞基材介质重新路由返回到上游吹扫或其它位置。

包括至少一个打印头的打印头阵列在标记区域中用图像标记基材介质，并且致动器调节打印头阵列和第一介质输送器之间的相对间距。致动器可以包括由流体或电原动力提供动力的线性和旋转致动器中的至少一种，并且构造成移动打印头阵列和第一介质输送器中的至少一个或两者以改变两者之间的距离。

致动器可操作地至少部分地基于预期基材介质厚度和因此在第一介质输送器之上的高度，将介质输送器和打印头阵列之间的间隙设定在基材介质的标记可以选择性地发生的第一相对间距，和大于第一间距的至少一个第二相对间距以允许基材介质在第一介质输送器之上具有大于预期的高度。打印机控制系统可以向致动器发信号以根据绊线传感器信号设定间隙。

打印机可以可选地包括用于将基材介质供应到打印机的介质进给单元，介质进给单元具有多个可选择托盘，基材介质可选择地来自多个可选择托盘。预卷器可以将可选择程度的预卷曲施加到基材介质。

方法可选地包括将基材介质粘着到第一介质输送器，仅仅作为示例性例子通过用辊将基材介质压靠在第一介质输送器上。

附图说明

一些实施例作为例子加以阐明而不限于在附图的示图，其中在若干视图中相似的附图标记表示相似的结构，并且其中：

图1示意性地示出具有用于将图像标记在基材介质上的打印头阵列的打印机。

图2示意性地示出打印头阵列和标记区域输送器。

图3示出打印机的基材介质标记区域输送器的平面示意图。

图4示出通过图3的截面线4的打印机的基材介质标记区域输送器的部分截面图。

图5示出使用铜线作为绊线的一个实施例的换能器输出。

图6示出使用玻璃纤维线作为绊线的一个实施例的换能器输出。

图7示意性地示出绊线保护引导件的实施例。

图8示意性地示出绊线保护引导件的另一实施例。

图9描绘显示根据本公开的示例性操作模式的流程图。

具体实施方式

引言

当在本文中使用时，“打印机”表示使用墨、墨粉等在基材介质上形成图像的任何设备、机器、装置等。“打印机”可以包含为了任何目的执行打印输出功能的任何装置，例如复印机、印书机、传真机、多功能机等。尽管描述单色打印机，将领会本公开可以包含使用一种以上颜色(例如，红、蓝、绿、黑、青、品红、黄、透明等)的墨或墨粉在基材介质上形成多色图像的打印系统。

当在本文中使用时，“基材介质”表示有形介质，例如纸、透明片、羊皮纸、膜、织物、塑料、牛皮纸或可以在上面打印或布置图像的其它基材。

当在本文中使用时，“处理路径”表示由通过打印机的基材介质经过以在基材介质的一侧或两侧上由打印机打印的路径。基材介质沿着处理路径远离它的起点并且朝着它的终点移动将被称为在“处理方向”上移动。

当在本文中使用时，当用作名词时的“输送器”、“介质输送器”或“输送装置”均全部表示可操作地将基材介质输送通过打印机的机械装置。

当在本文中使用时，“绊线传感器”表示可操作地连接到一个或多个换能器的张紧线或其它主体。当在本文中使用时，换能器优选地基于压电、微机电系统(MEMS)、应变计或能够将机械力或位移转换成电信号的类似技术。

当在本文中使用时，“上卷”是朝着打印头的基材介质曲率，换句话说围绕在与打印头相同的方向上的切割片材基材介质的侧上定心的半径的卷曲。

当在本文中使用时，“下卷”是围绕在远离打印头的切割片材的侧上定心的半径的基材介质中的曲率。

当在本文中使用时，“打印头阵列”表示用于在基材介质上打印或布置图像的至少一个打印头或多个打印头。

当在本文中使用时，“致动器”表示装置，该装置可操作地移动打印头阵列和第一介质输送器中的至少一个或两者从而调节打印头阵列和第一介质输送器之间的相对间距。

描述

现在参考图1，示出根据本公开的第一实施例的大体表示为10的打印机。打印机10可以包括介质进给单元12，其中一种或多种类型的基材介质15可以存储在该介质进给单元12中，并且基材介质15可以从该介质进给单元12进给(例如切割片材介质逐片材地进给)以用图像标记。介质进给单元12将基材介质15例如从一个或多个介质托盘13输送到标记单元14以用文档图像标记。标记单元将被标记基材介质15输送到例如可以准备基材进行完成操作的接口模块(未显示)。可选地打印机10可以包括接收来自接口模块的被打印文档的完成单元(未显示)。完成单元例如通过堆叠、分拣、整理、装订、打孔等完成文档。

标记单元14包括在标记单元14内的大体上表示为20的标记区域。标记区域20包含标记引擎(在该例子中为喷墨标记引擎)，该标记引擎具有一个或多个打印头22a、22b等(统称为打印头阵列22)，这些打印头中的任何一个可操作地直接标记基材介质15并且由此在基材介质15上形成图像。喷墨打印头构造不是唯一的标记引擎，并且仅仅作为例子被提供。喷墨打印头22a、22b等可以从相应的储存器24a、24b等或在一些情况下从收集储存器(未显示)吸出墨。标记区域输送器26可操作地例如非限定地通过静电装置或真空装置将基材介质15牢固地保持到标记区域输送器26自身。在其它实施例中，标记引擎可以包括用于打印、标记图像或文档创建的任何技术，其中必须维持在标记部件和基材介质15的表面之间的受控间隙。

标记区域输送器26还可操作地接收朝着标记区域20输送的基材介质15，并且通过对基材介质15的运动的正控制朝着标记区域20输送基材介质15、将基材介质输送到标记区域20中、输送基材介质通过、离开和/或远离标记区域20。标记区域输送器26将基材介质15足够邻近打印头阵列22地保持在标记区域20内以允许打印头22a、22b等标记基材介质15，但是设计和操作成避免基材介质15和打印头阵列22之间的任何接触。基材介质15和打印头阵列22之间的接触将被避免以消除损害打印头阵列中的喷墨口的精确尺寸和形状或损害施加到该喷墨口的任何涂层的可能性，例如那些涂层可以便于精确的墨颗粒和/或液滴形成。这样的损害可能由于与基材介质15接触引起的撞击或磨损导致。基材介质15和打印头阵列22之间的接触也可能是导致打印的非计划停止、浪费介质和墨、需要注意处理错误和通常导致顾客不满意的介质卡塞的原因。

标记区域输送器26构造成并且可操作地将基材介质15传到下游输送器30以便进一步操作。仅仅作为例子，下游输送器30包括校平输送器，校平输送器的功能是使所有喷墨达到相同高温。下游输送器30接收来自标记区域输送器26的基材介质15并且输送基材介质15以受到标记后处理32，包括而不限于紫外光固化、融合、铺展、干燥等，可以包括这些处理中的任何或一些组合而不脱离本公开的范围。在某些实施例中，标记后处理包括铺展器压合部32，其中墨在高压和高温下铺展到它在介质上的最终膜厚度。需要时，标记后处理32当然可以被省略。

卷曲传感器33和预卷器单元34包括在标记单元14中，优选地在标记区域输送器26的处理路径中的上游。预卷器单元34可操作地将可选择程度的预卷曲施加到基材介质15。特别地，基材介质15中的卷曲的程度由卷曲传感器检测。预卷器单元34在设定预卷器的期望程度时接收来自卷曲传感器33的输出。双面打印路径36也包括在标记单元14中，可操作地将被打印的切割片材文档选择性地返回到打印区域以例如在双面打印中(即，在该文档的相反侧上)成像。文档反向器38可以在处理路径中位于双面打印成像路径36的分叉点的上游，可操作地颠倒切割片材基材介质15的取向以便于在切割片材基材介质15的相反侧上打印。

现在参考图2，更详细地示意性地示出打印头阵列22和标记区域输送器26。标记区域输送器26包括在围绕包括辊42、44、46和54b的路径中的环形带40。在该情况下，辊42用作驱动辊，辊44用作张紧辊，辊46用作转向辊，并且辊54b用作惰辊。其它构造对于本领域的技术人员来说将被视为在本公开的范围内。标记区域输送器驱动单元48通过命令与驱动辊42可操作地连接的马达(未显示)来控制驱动辊42的运动。输送器驱动单元48可以调节第一介质输送器的速度和/或方向。

基材介质压紧系统在标记区域20中可操作并且提供用于朝着环形带40吸引基材介质15的装置。压紧系统可以包括真空动力压紧系统、静电压紧系统或两者的组合。

环形带40在某些实施例中是可透气的，并且压板50可以包括位于环形带40下方(包括环形带40在打印头阵列22下方经过的区域)的真空压紧歧管52。如上所述，环形带40至少部分地位于真空压紧歧管52和打印头阵列22之间。真空压紧歧管52在其顶表面处引入负大气压，这又通过可透气环形带40吸引空气。位于环形带40上的基材介质15因此由穿过环形带40和真空压紧歧管52的气流并且也由在真空压紧歧管52的操作下的基材介质15的相对侧之间的气压差吸引贴靠环形带40。真空压紧歧管52经由真空管线(未显示)与负真空气压源流体连通。通过真空管线的流动可以可选地例如通过提供流动控制阀、压力调节器等进行控制或变化。替代地，真空源可以自身构造成提供可变真空压力。

替代地，或除了上述的真空压紧装置以外，标记区域输送器可以带有静电压紧装置。在一个实施例中，静电荷被施加到片材15的上表面上，而相反极性的静电荷淀积到带40的下表面上。相反电荷彼此吸引并且在片材15和带40之间形成粘着压力。

在图2中还示出粘着压合部54，在该情况下为一对粘着辊54a、54b，这对粘着辊中的辊分别在环形带40之上和之下。在操作中，基材介质15输送到邻近环形带40的粘着辊54。粘着辊54朝着粘着区域55中的环形带40挤压基材介质15，以便启动和/或帮助由标记区域输送器26施加的压紧压力并且将基材介质15“粘着”到环形带40。粘着辊54a和54b可以被电偏压从而将静电荷施加到基材介质15和/或环形带40的表面，如先前所述。

绊线传感器组件56可操作地与标记区域输送器26和打印机控制系统(未显示)关联。打印机控制系统可操作地连接到致动器60。

标记区域输送器26和/或打印头阵列22均可以由标记单元14的框架或机架部分安装、或安装在该框架或机架上、或安装到该框架或机架。此外，打印头阵列22可以被安装以便允许它调节相对于标记区域输送器26的位置。该调节例如可以由致动器60控制。打印头阵列22和基材介质15之间的间隙优选地至少在打印可以发生的标称操作间隙和用于使非一致基材介质15穿过标记区域20而不损坏打印头阵列22的第二更大间隙之间可变化。

致动器60可以被电驱动或由流体动力驱动，并且可以是线性的和/或立式的，与所示的实施例中一样，或者实质上也是旋转的(齿条和小齿轮、旋转杠杆等)。致动器60也可以包括编码器(未显示)以提供关于打印头阵列22的位置的反馈。替代地或附加地，标记区域输送器和/或至少在打印头阵列之下的标记区域输送器的压板部分可以被安装以用于相对于打印头阵列的可调节运动。在这里再次地，致动可以由各种原动力源和/或以线性或旋转方式驱动，并且可选地与某种形式或位置反馈指示(例如编码器)关联。

图3示出标记区域输送器的平面示意图。片材15从左侧进入并且在粘着压合部54处被捕获到标记区域输送带上。每个片材然后经过绊线传感器组件56、反应区域100并且然后经过打印头阵列22，在这时打印头用图像标记基材。

图4示出通过图3的截面线4的标记区域输送器的截面图，其中为了清楚已去除粘着辊。绊线传感器组件56包括具有张紧线的两个换能器110，绊线120跨越在两个换能器110之间。换能器110优选地基于压电、微机电系统(MEMS)、应变计或能够将机械力或位移转换成电信号的类似技术。每个换能器110可以可调节地被安装130使得张紧线(绊线56)在输送带40之上的高度(也就是感测间隙180)可以根据预期介质15厚度而变化。高度调节机构130可以经由凸轮或细螺距螺杆。一般而言，感测间隙180将保持等于或小于打印头到输送带的间隙，该间隙也可以基于预期基材介质15厚度可调节。

使用两个标准压电蜂鸣器作为换能器独立地测试绊线传感器组件的一个实施例。每个由支撑薄金属圆盘的塑料外壳组成，薄压电陶瓷圆盘粘结到该薄金属圆盘。每个圆盘组件具有通孔，张紧线的一个端部锚固到该通孔。线的任何显著偏转因此导致张力波沿着线传播到每个圆盘。测试两种不同线材料：三十一号铜线和十二磅测试玻璃纤维鱼线。测试三个不同电构造。

在最简单(“双被动”)模式下，使用示波器针对幅度变化简单地监测每个换能器输出。图5显示使用铜线的三个不同片材角部‘撞击’水平的合成换能器输出。已知被安装圆盘组件的镜像对称，显然可以在该模式下提取差分信号，该差分信号将提供一定的共模抗扰性。图6显示当使用玻璃纤维线时的典型换能器响应。

也测试两个其它电模式并且提供的结果支持它们的使用：“单主动”模式用由信号发生器供应的载波频率驱动一个换能器并且针对幅度变化测量被动换能器的输出；“闭环”模式将被动换能器的输出反馈到驱动主动换能器的晶体管的基极，并且然后监测谐振频率的偏移。

可以预期绊线传感器组件56可以通常在双被动模式下操作，但是可以周期性地进行单主动模式自检以例如保证绊线120完整和张紧。也可以预期整个绊线传感器组件56可以在适当位置弹簧加载使得来自基材介质15撞击的任何显著力可以很好地被限制在线的抗断强度之下。该动作也限制作用于基材介质15的接触力以防止提升的基材介质片材角部在线上撞击和卡塞。

大体上绊线传感器组件将产生模拟信号输出，其中输出信号将与撞击力大致成比例。因此，可能的是薄基材介质片材15可以‘刷过’绊线120并且合成信号可以属于正常噪声范围内。然而，轻刷的含义也暗示片材与打印头的任何接触力也将是轻柔的并且因此较少关心潜在的打印头损坏。

图7和8显示可以至少部分地放置在传感器的下游的保护引导件140的示意性实施例。期望保护引导件比张紧线120或基材介质15硬得多。保护引导件140的下表面大体上定位成沿着竖直轴线与张紧线120的底部齐平或略高并且沿着水平轴线靠近张紧线布置，如图7和8中的例子所示。该布置将消除或至少最小化将导致卡纸的例如片材角部或其它LE缺陷将越过张紧线的顶部的可能性。相反地，LE缺陷例如将大体上在高度上由保护引导件140限制并且将接触张紧线120的下侧。

图9中的流程图200描绘根据本公开的实施例的示例性操作模式。从开始状态开始202，第一介质输送器接收基材介质204并且在处理路径中输送基材介质以便用图像标记206。绊线传感器然后确定它是否已由基材介质接触208。如果基材介质不接触绊线传感器，基材介质继续到达打印头阵列210，在该处用图像标记该基材介质212。如果基材介质接触绊线传感器，则绊线传感器向打印机控制系统发信号220并且打印机控制系统向致动器发信号222。响应打印机控制系统的信号，致动器增加第一介质输送器和打印头阵列之间的间隙224。接着，基材介质在由致动器提供的增加间隙中由第一输送介质输送经过打印头阵列226。最后，基材介质可以被吹扫228。

在本公开的另一实施例中，基材介质接触绊线传感器，绊线传感器向打印机控制系统发信号220并且打印机控制系统向致动器和输送器驱动单元48发信号222。响应打印机控制系统的信号，致动器增加第一介质输送器和打印头阵列之间的间隙224，并且输送器驱动单元48可以导致第一介质输送器减慢它的速度以便增加用于增加间隙的可用时间。接着，基材介质在由致动器提供的增加间隙中由第一介质输送器输送经过打印头阵列226。替代系统响应也包括输送器驱动单元48停止并且反转第一介质输送器的行进方向以便将接触基材介质重新路由返回到上游吹扫或其它位置。

Claims (10)

1.一种打印机，其包括：

至少一个打印头；

第一介质输送器，所述第一介质输送器可操作地接收基材介质并且将所述基材介质输送经过所述至少一个打印头；

在所述至少一个打印头的上游的绊线传感器，所述绊线传感器可操作地：

检测由所述第一介质输送器输送的所述基材介质的一部分是否超过在所述第一介质输送器之上的预定高度，并且

生成所述基材介质超过所述预定高度的第一信号；以及打印机控制系统，当接收所述第一信号时所述打印机控制系统采取纠正措施以防止基材介质与所述打印头接触。

2.根据权利要求1所述的打印机，其中所述纠正措施包括所述打印机控制系统将第二信号发送到输送器驱动单元以调节所述第一介质输送器的速度和/或方向。

3.根据权利要求2所述的打印机，其中所述纠正措施包括所述打印机控制系统将第三信号发送到致动器，当接收所述第三信号时，所述致动器可操作地将所述至少一个打印头和所述第一介质输送器之间的相对间距调节到大于所述预定高度。

4.根据权利要求1所述的打印机，其中所述纠正措施包括所述打印机控制系统将第三信号发送到致动器，当接收所述第三信号时，所述致动器可操作地将所述至少一个打印头和所述第一介质输送器之间的相对间距调节到大于所述预定高度。

5.根据权利要求1所述的打印机，其还包括：

压紧系统，所述压紧系统可操作地在所述第一介质输送器的方向上生成施加到所述基材介质的压紧压力；以及

预卷器单元，所述预卷器单元可操作地将预定程度的卷曲施加到所述基材介质。

6.根据权利要求1所述的打印机，所述打印机还包括绊线传感器保护引导件，所述绊线传感器保护引导件朝着所述绊线传感器面对所述第一介质输送器的一侧引导接触所述绊线传感器保护引导件的基材介质。

7.根据权利要求6所述的打印机，其中所述保护引导件的一部分位于所述绊线传感器的上游，所述保护引导件包括下表面，所述下表面定位成与所述绊线传感器的底部齐平或略高。

8.根据权利要求1所述的打印机，其中所述绊线传感器包括可操作地连接到至少一个换能器的张紧线，所述张紧线定位成如果基材介质超过所述预定高度则由基材介质接触，基材介质与所述张紧线的接触导致所述换能器生成发送到所述打印机控制系统的第一信号。

9.根据权利要求1所述的打印机，所述打印机还包括：

双面打印路径，所述双面打印路径构造成能够在基材介质上双面打印；以及

转向器，所述转向器可操作地将基材介质从处理路径转向到双面打印路径。

10.根据权利要求5所述的打印机，其中所述压紧系统包括真空动力压紧系统或静电压紧系统中的一种。

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