CN104411501B - 具有十字交叉双工器的打印机 - Google Patents

Abstract

打印机包括：固定的喷墨印刷头(2)；介质馈送路径(3)，其用于导引印刷介质经过印刷头(2)两次；以及馈送机构，其用于以固定不变的速度馈送印刷介质单向经过介质馈送路径(3)。介质馈送路径(3)包括：第一区段(3a)，其配置成从印刷头的第一侧以相对于印刷头(2)的第一方向来将印刷介质馈送经过印刷头(2)；在第一区段(3a)下游的第二区段(3b)，该第二区段(3b)配置成绕着单一环导引印刷介质，该环定位在印刷头(2)的与第一侧相对的第二侧处；以及在第二区段(3b)下游的第三区段(3c)，该第三区段(3c)配置成从印刷头(2)的第二侧以相对于印刷头(2)的相反的第二方向来将印刷介质馈送经过印刷头(2)。

Description

具有十字交叉双工器的打印机

发明领域

本发明涉及双面印刷的双工打印机。其主要是为了提供使印刷速度相较于单工印刷减少得最小的高速双工而发展。

发明背景

本申请人已经研发一系列的喷墨打印机，如在例如世界专利公告第2011/143700号、第2011/143699号和第2009/089567号中所述的，其内容通过引用并入本文。打印机采用固定页宽印刷头，相较于传统的扫描喷墨打印机提供了高速印刷和减少噪音的优点。

迄今，市售可得的一系列打印机提供单工(即单面)印刷。通常，纸是从纸匣开始、绕着C形滑槽馈送经过印刷头，并传递到定位在纸匣上方的输出匣。C形滑槽能使输出匣定位在纸匣上方，这减少了打印机的整体占地面积。提供基于科技的高速双工打印机是期望的。

一种针对双工喷墨印刷的传统方法在美国专利第6,018,640号中被描述。在此种双工器中，纸张被馈送经过印刷头，该印刷头印刷到纸的第一面上并且然后停止。一旦纸张已经停止，则其经过印刷头并且绕着双工单元反向，该双工单元可以是打印机的可移除的模块。双工单元通常使纸绕着感光鼓被馈送，使得纸的相反的第二面在其下次通过印刷头时呈现出来。显然而言，这种传统的双工器当印刷第一面和第二面时从印刷头的同一侧将纸张馈送经过印刷头。

传统的双工器(例如美国专利第6,018,640号所述的双工器)的缺点在于双工印刷页必然以慢于单工印刷页的速度(通常约一半的速度)来印刷。此外，双工器具有复杂的介质馈送路径，其可能导致卡纸。再者，双工单元需要在两个方向上操作的驱动辊并且是比较吵杂的。

双工印刷的其它方法需要两个印刷头。举例而言，Silverbrook的世界专利公告第00/65679号描述了一种双工打印机，其具有一对相对的页宽印刷头。这增加了打印机的成本，并且此外需要复杂的印刷头维护系统。可选择地，Silverbrook的世界专利公告第2011/020152号描述了一种双工卷筒打印机(duplex web printer)，其具有蜿蜒的介质馈送路径以及沿着该蜿蜒路径定位的两个印刷头。该装置具有比较大的占地面积，并且一般不适合办公室印刷。

将期望的是，提供一种喷墨打印机，其提供双工而相较于单工印刷来看具有很少或没有速度减缓；不需要两个印刷头；具有不容易卡纸的平滑的操作；以及不需要复杂或吵杂的馈送机构。

发明概述

在第一方面，提供了一种打印机，其包括：

固定的喷墨印刷头；

介质馈送路径，其用于导引印刷介质经过印刷头两次；以及

馈送机构，其用于以固定不变的速度馈送印刷介质单向经过介质馈送路径，

其中，介质馈送路径包括：

第一区段，其配置成从印刷头的第一侧以相对于印刷头的第一方向来将印刷介质馈送经过印刷头；

在第一区段下游的第二区段，该第二区段配置成绕着单一环导引印刷介质，该环定位在印刷头的与第一侧相对的第二侧处；以及

在第二区段下游的第三区段，该第三区段配置成从印刷头的第二侧以相对于印刷头的相反的第二方向来将印刷介质馈送经过印刷头，

并且其中该环的交叉点与印刷头相对。

上述打印机的关键优点在于可以执行双工印刷而不以速度为代价。换言之，从使用者的观点来看，单工印刷和双工印刷以相同的速度来进行，因为印刷介质遵循相同的介质馈送路径，而不管打印机是否正进行单工或双工印刷。

上述打印机的另一优点在于仅有一个印刷头。这显然降低了打印机的成本。

上述打印机的另一优点在于馈送机构以连续、固定不变的速度单向馈送印刷介质。据此，不需要大多数双工器中所需的任何反向驱动马达。

上述打印机的另一优点在于所述环执行与传统单工打印机中的C形滑槽相同的功能，实现了介质输出匣和介质输入匣定位在印刷头的同一侧处。这维持打印机的最小的整体占地面积。通常，介质输出匣直接定位在介质输入匣上方，或反之亦然。

可选择地，介质馈送机构包括定位在印刷头的第一侧处的第一驱动辊，该第一驱动辊与第一惰辊和第二惰辊接合，其中第一辊隙界定在第一驱动辊和第一惰辊之间，并且第二辊隙界定在第一驱动辊和第二惰辊之间。

在使用期间，印刷介质当定位在第一区段上游时接合在第一辊隙中，并且印刷介质当定位在第三区段下游时接合在第二辊隙中。一般而言，第一惰辊定位在第一驱动辊之下，并且第二惰辊定位在第一驱动辊之上。

可选择地，介质馈送机构包括定位在印刷头的第二侧处的第二驱动辊，该第二驱动辊与第三惰辊和第四惰辊接合，其中第三辊隙界定在第二驱动辊和第三惰辊之间，并且第四辊隙界定在第二驱动辊和第四惰辊之间。通常，第三惰辊定位在第二驱动辊之上，并且第四惰辊定位在第二驱动辊之下。

通过以此方式将惰辊定位在驱动辊之上和之下，惰辊和驱动辊之间的接合力彼此大大抵销，因此降低了驱动辊轴承上的径向负载。这允许有较高的轴承速度。

此外，相较于其它类型的双工器，具有其相应的成对的上惰辊和下惰辊的每个驱动辊的双重用途则显著简化了馈送机构。

通常，第二驱动辊以与第一驱动辊相反的方向旋转。

第一驱动辊和第二驱动辊由相应的驱动马达所驱动。本发明的优点在于驱动马达是以稳定的速度来运行。这允许马达的功率较低、马达的惯性较高以达成平顺、马达驱动器较小、和马达运行得较冷。

在使用期间，印刷介质当进入第二区段时接合在第三辊隙中，并且印刷介质当离开第二区段时接合在第四辊隙中。

可选择地，所述环从第三辊隙延伸并且转回到第四辊隙。

可选择地，所述环短于一张印刷介质的长度，使得在使用期间，印刷介质的前部部分被夹紧在第四辊隙中，而印刷介质的后部部分同时被夹紧在第三辊隙中。举例而言，对于标准办公室打印机印刷A4(210×297mm)和美国信纸(216×279mm)的纸张而言，第三辊隙和第四辊隙之间的环具有小于约279mm的长度，通常在220mm到275mm的范围内。

可选择地，第一区段以相对于印刷头的水平面大致上升的轨迹来将印刷介质馈送经过印刷头。已发现，相对于印刷头成角度的轨迹对于在高速页宽印刷期间最优的印刷质量通常是优选的。

可选择地，第三区段以相对于印刷头的水平面大致上升的轨迹来将印刷介质馈送经过印刷头，其中第一区段中的轨迹角度与第三区段中的轨迹角度相反。

可选择地，第一区段和第三区段中的轨迹的角度在2度到30度的范围中。

可选择地，第二区段的至少一部分由用于将印刷介质绕着环馈送的导引件所界定。通常，该导引件具有第一和第二(或内和外)导引表面。通常，第一和第二导引表面绕着导引件的长度彼此分开小于10mm或小于5mm的距离。

可选择地，导引件配置成提供印刷介质路径中的曲度，其为不具有不连续性的连续函数。就数学用语而言，此连续函数意味着曲线的二次微分平滑地变化，即曲线切线中没有阶跃。以这些准则而言，一旦纸张穿过，则有可能使纸张连续地围绕介质馈送路径的整个成环的区段停靠在导引表面中的任一个。通常，第三辊隙和第四辊隙之间的成环区段没有任何辊。

可选择地，导引件包括急转部(jink)或拐弯部(chicane)，其对应于印刷介质在第二区段中的曲度的反曲点。在反曲点处，印刷介质(譬如纸)的曲度从纸的一面翻转到另一面。

据此，在第二方面，提供了一种打印机，其具有用于绕着弯曲的介质馈送路径来导引印刷介质的导引件，其中导引件包括对应于弯曲的介质馈送路径中的反曲点的急转部(或拐弯部)。

可选择地，导引件包括第一导引表面和第二导引表面，并且急转部配置成将印刷介质从接触第二导引表面转变成接触第一导引表面，或反之亦然。据此，印刷介质温和触碰第一导引表面或第二导引表面的各处，只有在经过急转部的间隙中是例外。任何造成的拖曳阻力通常是小的，并且可以由上游辊所克服。通常，急转部避免了在介质馈送路径的曲度的反曲点处对于任何辊的需要。

可选择地，急转部配置成允许印刷介质在从一导引表面转移到另一导引表面时遵循实质上线性的路径。应理解，急转部的适当构造可以通过改变两个导引表面之间分开的距离和急转部的角度来确定。通常，急转部包括小于45度或小于30度(譬如10到30度)的两个角度偏移。

可选择地，第一导引表面和第二导引表面沿着急转部彼此分开小于5mm或小于3mm(譬如1mm到4mm)的距离。因此，印刷介质从一导引表面转移到另一导引表面时在其上印刷介质未被支持的距离比较短，藉此使卡纸的风险降到最低。

可选择地，导引件包括双重急转部，其配置成提供印刷介质在导引件的相应的第一表面和第二表面上的接触切点。

附图简述

现在将参考附图仅以举例的方式来描述本发明的实施方案，其中：

图1是根据本发明的打印机的切开侧视图，其包括介质馈送路径和介质馈送机构；

图2显示在介质馈送路径的环区段上的弯曲“梳状物(comb)”，其包括反曲点；以及

图3显示内导引表面和外导引表面中的急转部。

发明详述

参见图1，显示的是配置成用于双工印刷的打印机1。打印机1包括固定的喷墨印刷头2和由绕环的(loop-the-loop)或十字交叉的路径所界定的介质馈送路径3。介质馈送机构包括定位在印刷头2的右手侧处的第一辊组件(如图1所示)以及定位在印刷头2的左手侧处的第二辊组件。

第一辊组件包括第一驱动辊10，其同时接合于第一下惰辊11以界定第一辊隙12和第二上惰辊14以界定第二辊隙15。类似而言，第二辊组件包括第二驱动辊20，其同时接合于第三上惰辊21以界定第三辊隙22和第四下惰辊24以界定第四辊隙25。

介质馈送路径3包括第一区段3a，其用于将印刷介质从定位在印刷头的一侧处的输入匣30馈送经过印刷头。在使用中，使用拾取器31将印刷介质从输入匣30中的一叠纸张举起，并且馈送到界定在第一驱动辊10和第一惰辊11之间的辊隙12中。第一驱动辊10的在如图1所示的顺时针方向的旋转通过介质馈送路径的第一区段3a将印刷介质馈送经过印刷头2。从图1将看到，第一区段3a以大致往上上升的轨迹来将印刷介质馈送经过印刷头2。

在离开第一区段3a之后，印刷介质进入介质馈送路径的第二区段3b。第二区段3b导引印刷介质围绕单一环，该单一环定位在印刷头2的相对于介质输入匣的相反侧处。第二区段包括导引件，导引件具有第一内导引表面36和第二外导引表面38。第二驱动辊20用于将印刷介质绕着介质馈送路径的第二区段3b馈送并且馈送到介质馈送路径的第三区段3c中。特定而言，在离开第一辊隙12并且馈送经过印刷头2之后，印刷介质进入界定在第三上惰辊21和第二驱动辊20之间的第三辊隙22。驱动辊20在如图1所示的逆时针方向的旋转将印刷介质绕着环馈送并且馈送到界定在第二驱动辊20和第四下惰辊24之间的第四辊隙25中。

第三辊隙22和第四辊隙25之间的环的长度为使得纸张的前部边缘被夹紧在第四辊隙25中，同时纸张的后部边缘被夹紧在第三辊隙22中。

印刷介质从第四辊隙25进入介质馈送路径的第三区段3c，其中印刷介质再次被馈送经过印刷头2，但这次是以相对于印刷头的相反方向。从图1将看到，第三区段3c以大致往上上升的轨迹来将印刷介质馈送经过印刷头2。第三区段3c中的该轨迹角度通常相反于第一区段3a中的轨迹角度。

最后，在第三区段中馈送经过印刷头2之后，印刷介质进入界定在第一驱动辊10和第二惰辊14之间的第二辊隙15，印刷介质从此处被传递到介质输出匣。通常，介质输出匣60由打印机箱罩(未显示)的外部表面所界定。通过将介质输出匣60置于介质输入匣30上方，打印机的整体占地面积比较小，并且十字交叉的介质馈送路径使这成为可能。十字交叉的介质路径有效取代了用于常规单工打印机中的C形滑槽。

显然而言，相较于第一次通过印刷头2(第一区段3a)，印刷介质在第二次通过(第三区段3c)时将相反面呈现给印刷头2。这提供了双工印刷的选项，虽然印刷介质当然遵循用于单工印刷的相同路径。因此，就较高速度、减少卡纸风险或减少噪音而言，单工印刷没有提供特殊的优点。这可能改变使用者对正常印刷的观念，即，使双工变成常态。

为了提供具有减少的噪音和卡纸的风险的平滑的介质馈送路径，第二区段中的导引表面提供具有呈连续函数的曲度的介质馈送路径。如图2所示，介质馈送路径的曲线切线中没有阶跃。以此连续函数的曲度，印刷介质可以在实际上所有点处停靠在导引表面，使得导引件的曲度对应于印刷介质的自然曲度。

在介质馈送路径中的某些点处，印刷介质需要改变其弯度的方向(即从凸的变成凹的，或反之亦然)。在印刷介质(和介质馈送路径)的曲度的这些反曲点处，一个或更多个急转部界定于导引表面中，使得印刷介质从第二外导引表面38递交给第一内导引表面36，或反之亦然。

图3显示导引件的一部分，其具有内导引表面36和外导引表面38，急转部40在介质馈送路径3的曲度的反曲点42处。从图3可以看到，印刷介质经过两导引表面之间的间隙从内导引表面36换到外导引表面38。因此，印刷介质温和触碰导引表面的任一面，除了在经过急转部时。

在图1中显示了导引表面36和38中的双重急转部50。该双重急转部定位在介质馈送路径3中的另一反曲点处。可以看到，印刷介质当通过双重急转部时具有接触切点51和52，其分别属于内导引表面36和外导引表面38。这些接触切点51和52为印刷介质提供在印刷介质的反曲点处的另外的支撑。

当然，应理解，仅以举例的方式描述了本发明，并且可以在本发明的范围内做出细节的修改，而该范围界定于所附的权利要求中。

Claims (16)

1.一种打印机，包括：

固定的喷墨印刷头；

介质馈送路径，其用于导引印刷介质经过所述印刷头两次；以及

馈送机构，其用于以固定不变的速度馈送印刷介质单向经过所述介质馈送路径，

其中所述介质馈送路径包括：

第一区段，其配置成从所述印刷头的第一侧以相对于所述印刷头的第一方向来将印刷介质馈送经过所述印刷头；

在所述第一区段的下游的第二区段，所述第二区段配置成绕着单一环导引印刷介质，所述环定位在所述印刷头的与所述第一侧相对的第二侧处；以及

在所述第二区段的下游的第三区段，所述第三区段配置成从所述印刷头的所述第二侧以相对于所述印刷头的相反的第二方向来将印刷介质馈送经过所述印刷头，

且其中，所述环的交叉点是在所述介质馈送路径中的被定位成与所述印刷头相对的单一十字交叉点。

2.如权利要求1所述的打印机，其中在使用期间，在所述第一区段中，所述印刷介质的第一面面对所述印刷头，并且在所述第二区段中，所述印刷介质的相反的第二面面对所述印刷头。

3.如权利要求1所述的打印机，其中介质输入匣和介质输出匣定位在所述印刷头的所述第一侧处，其中所述介质馈送路径配置成将印刷介质从所述介质输入匣馈送到所述第一区段，并且将印刷介质从所述第三区段传递到所述介质输出匣。

4.如权利要求3所述的打印机，其中所述介质输出匣直接定位在所述介质输入匣上方。

5.如权利要求1所述的打印机，其中所述馈送机构包括定位在所述印刷头的所述第一侧处的第一驱动辊，所述第一驱动辊与第一惰辊和第二惰辊接合，其中第一辊隙界定在所述第一驱动辊和所述第一惰辊之间，并且第二辊隙界定在所述第一驱动辊和所述第二惰辊之间。

6.如权利要求5所述的打印机，其中在使用期间，所述印刷介质当定位在所述第一区段的上游时接合在所述第一辊隙中，并且所述印刷介质当定位在所述第三区段的下游时接合在所述第二辊隙中。

7.如权利要求5所述的打印机，其中所述馈送机构包括定位在所述印刷头的与所述第一侧相对的所述第二侧处的第二驱动辊，所述第二驱动辊与第三惰辊和第四惰辊接合，其中第三辊隙界定在所述第二驱动辊和所述第三惰辊之间，并且第四辊隙界定在所述第二驱动辊和所述第四惰辊之间。

8.如权利要求7所述的打印机，其中所述环从所述第三辊隙延伸并且转回到所述第四辊隙。

9.如权利要求7所述的打印机，其中在使用期间，一张印刷介质当进入所述第二区段时被夹紧在所述第三辊隙中，并且所述一张印刷介质当离开所述第二区段时被夹紧在所述第四辊隙中。

10.如权利要求9所述的打印机，其中所述环短于所述一张印刷介质的长度，使得在使用期间，所述印刷介质的前部部分被夹紧在所述第四辊隙中，而所述印刷介质的后部部分同时被夹紧在所述第三辊隙中。

11.如权利要求1所述的打印机，其中所述第一区段以相对于所述印刷头的水平面大致上升的轨迹来将印刷介质馈送经过所述印刷头。

12.如权利要求11所述的打印机，其中所述第三区段以相对于所述印刷头的所述水平面大致上升的轨迹来将印刷介质馈送经过所述印刷头，其中所述第一区段中的轨迹角度与所述第三区段中的轨迹角度相反。

13.如权利要求1所述的打印机，其中所述第二区段的至少一部分由用于绕着所述环馈送所述印刷介质的导引件所界定。

14.如权利要求13所述的打印机，其中所述导引件配置成在所述介质馈送路径中提供曲度，所述曲度为不具有不连续性的连续函数。

15.如权利要求13所述的打印机，其中所述导引件包括在所述第二区段中对应于所述印刷介质的曲度的反曲点的急转部。

16.如权利要求1所述的打印机，其中所述介质馈送路径对于单工印刷和双工印刷而言是相同的。