CN109367257B - 用于直达物体打印机的物体保持器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于在直达物体打印系统中打印物体的同时保持物体的物体保持器和被配置成使用本发明的物体保持器的多个实施例的直达物体打印系统。在一个实施例中，该物体保持器包括基板，该基板被配置成可滑动地穿过支承构件，该支承构件定位成与由至少一个打印头形成的平面平行，该打印头被配置成将标记材料喷射到物体表面上。轴通过基板。后部支承件固定到基板的端部。侧板可滑动地附接到基板。后部支承件和侧板共同为轴提供支承。吸盘连接到轴的一端，以用于在物体移动的同时将物体保持到轴。

Description

用于直达物体打印机的物体保持器

技术领域

本发明涉及用于将油墨直接沉积在物体表面上的打印系统，并且更具体地，涉及在物体被打印时将物体牢固地保持在直达物体打印系统中的设备。

背景技术

文件复制领域中众所周知的打印机将诸如油墨或墨粉之类的标记材料施布于纸张上。为了在诸如咖啡杯、瓶等之类具有不可忽略深度的物体上打印东西，通常打印标签并且将所打印的标签施布于物体表面。然而，在一些制造和生产环境下，期望直接打印在物体本身之上，但该操作产生了多种障碍，必须克服该等障碍，才能使得这种专用的直达物体打印系统在市场上被更广泛接受。这些挑战中的一个是如何在物体被打印时将该物体固定在该等专用打印机中。该等直达物体打印系统具有通常被称为物体保持器的部件。本发明特别涉及用于被设计成直接在物体表面上打印的直达物体打印系统中的物体保持器。

发明内容

本发明公开一种用于在直达物体打印系统中打印物体的同时牢固地保持该物体的物体保持器。在一个实施例中，该物体保持器包括基板，该基板被配置成可滑动地穿过支承构件，该支承构件定位成与由至少一个打印头形成的平面平行，该至少一个打印头被配置成将标记材料喷射到物体表面上。轴通过基板。后部支承件固定到基板的端部。侧板可滑动地附接到基板。后部支承件和侧板共同为轴提供支承。吸盘连接到轴的一端，以用于在物体移动的同时将该物体保持到轴。

本发明还公开一种直达物体打印系统，该直达物体打印系统被配置成使用本发明的物体保持器的多个实施例。在一个实施例中，该直达物体打印系统包括至少一个打印头，该至少一个打印头被配置成喷射诸如油墨之类的标记材料。物体保持器被配置成可滑动地穿过支承构件，该支承构件定位成与由打印头形成的平面平行。致动器操作性地使得物体保持器使物体接近打印头沿支承构件移动。控制器使打印头在物体移动通过打印头时将标记材料喷射在由物体保持器保持的物体上。

通过下文的描述和附图，上述的设备和直达物体打印系统的特征以及优点将变得显而易见。

附图说明

通过下文结合附图的详细描述，本文中所公开的主题的上述以及其它的特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1示出了本文中所公开的直达物体打印系统的一个示例性实施例；

图2示出了用于将物体保持在直达物体打印系统中的本物体保持器的一个实施例；

图3示出了图2的物体保持器的斜视图，其中可调节轴竖直移动，以使物体保持器降低到更靠近基板；

图4示出了图2的物体保持器的斜视图，其中可调节轴竖直移动，以使物体从基板上升；

图5是图2、图3和图4的实施例的俯视图，以进一步示出该物体保持器的多个特征和方面；

图6示出了一端附接有吸盘的轴，其中该轴是中空的，由此使得能够通过真空泵经由轴对吸盘抽真空；

图7示出了图1的直达物体打印系统的备选实施例；

图8示出了图1的直达物体打印系统的另一个备选实施例；和

图9示出了被容纳在机柜中的本直达物体打印系统的一个实施例。

具体实施方式

公开了一种用于将物体牢固地保持在直达物体打印系统中的物体保持器、和直达物体打印系统，该直达物体打印系统被配置成操作性地使用本发明的物体保持器的多个实施例。

“物体”具有待打印油墨的至少一个表面。示例性物体是运动设备和装备、高尔夫球棍和球、纪念品、咖啡杯等。

“直达物体打印系统”或简称“打印系统”是被设计成打印物体表面的打印机。图1的直达物体打印系统包括至少以下功能部件：至少一个打印头、支承构件、致动器、控制器、和物体保持器。

“打印头”是将小滴诸如油墨之类的标记材料喷出或喷射到物体表面上，由此在该物体上形成标记的元件(诸如喷墨器)。在一个实施例中，直达物体打印系统具有多个单色打印头和紫外固化灯。打印区域是单个M系列打印头的宽度(约4英寸)。每一个打印头都流体连接到标记材料的供给部(未示出)。一些或全部的打印头都可以连接到相同的供给部。每一个打印头都能够连接到其各自的供给部，使得每一个打印头都喷射不同的标记材料。10×1的打印头阵列在图1中的104处示出。

在图1中106处的“支承构件”定位成与由打印头形成的平面平行并且定向成使得支承构件的一端具有比支承构件的另一端高的重力势。打印头和支承构件的竖直构型使得本直达物体打印系统占用的空间比被构造成具有水平取向的打印头和支承构件的系统小。在备选实施例中，水平构型将打印头定向成使得物体保持器使物体移动通过水平布置的打印头。

在图1中110处的“致动器”是使物体保持器可滑动地穿过支承构件的机电设备。在一个实施例中，控制器使得致动器使物体保持器移动的速度能够减弱打印头和被打印物体表面之间的间隙中的空气湍流。

“物体保持器”在打印物体保持器的同时物理限制物体。物体保持器大体包括基板112，该基板附接到穿梭安装件108，该穿梭安装件被配置成可滑动地穿过支承构件106。在其它实施例中，基板被配置成可滑动地穿过支承构件。

在图1中114处的“控制器”是控制本直达物体打印系统的多个部件的处理器或ASIC。控制器被配置成检索来自存储器116的机器可读程序指令，当执行该等指令时，将控制器配置成发出信号或者以其它方式操作致动器110，从而使物体保持器移动通过打印头。当执行其它的被检索指令时，控制器被配置成发出信号或者以其它方式操作打印头，以开始/停止在精确时间并且在期望位置处将标记材料喷射在由物体保持器保持的物体表面上。控制器还可以被配置成操作多个打印头，使得单个打印头喷射不同尺寸的标记材料的液滴。控制器可以被配置成与用户界面通信。

在图1中118处的“用户界面”大体包括用于向用户展示可视信息的诸如触摸屏、监控器或LCD设备之类的显示器120，发出可听声音的报警器122，和用于接收用户输入或选择的诸如键盘之类的输入设备124。控制器能够被配置成操作用户界面以将故障通知给操作者。控制器监控系统以检测系统中打印头的配置和被供给到打印头的油墨。如果油墨或打印头配置不能准确和适当地打印物体，那么接下来会在用户界面的显示器上向用户显示信息，例如需要更换油墨或者需要重新配置打印头。控制器能够被配置成使用用户界面的报警器来将系统状态告知操作者并且提醒用户注意故障状况和所显示的消息。用户界面还可以包括警告灯。

图1中126处的“识别标签”是附接到物体保持器的机器可读标记。识别标签体现为能够被诸如传感器128之类的输入装置读取或通过其它方式接收的标识。该标识包含与被打印的物体和/或在物体穿过支承构件时的位置相关的信息。所接收到的标识随后通信到控制器。识别标签例如能够是射频识别(RFID)标签，且输入设备是RFID读取器。识别标签还能够是条形码，且输入设备是扫码器。在另一个实施例中，识别标签包括能够被偏置臂检测或通过其它方式读取的位于物体或物体保持器中的一个或多个凸起、凹入、或其组合，该偏置臂跟随包括识别标签在内的区域表面。在该实施例中，偏置臂是凸轮从动件，该凸轮从动件将被检测到的包括识别标签的机械标记的凸起、凹入等位置转化成电信号，该等电信号随后被通信到控制器以进行处理。在其它实施例中，识别标签包括光学或电磁标记。控制器比较从输入设备接收到的标识与存储器116中存储的多个标识。控制器能够响应于所接收到的标识未能与存储器中所存储的标识相对应来禁用致动器的操作和/或打印头的操作。控制器还能够被配置成使用用户界面来告知操作者需要执行的过程。例如，识别标签可以表示物体保持器中的物体需要进行诸如打印之前的预涂或打印物体之后后涂之类的特殊处理。识别标签的位置或者未能检测到识别标签可以向控制器指示，由物体保持器保持的物体未对准、已松动、或全部缺失。在这些例子中，控制器将向显示器120通信与所检测到的状况(多个状况)相关的信息。

在图1中128处的“传感器”是定位成例如通过使单张打印媒介成像有测试图案来产生图像数据的诸如数码相机或其它成像设备之类的设备。控制器被配置成从传感器接收图像数据并且分析图像数据以识别打印头对准、图像质量、以及诸如无效喷射器、低油墨供给、或低油墨质量之类的其它的维护问题。控制器使用用户接口来通知操作，使得操作者能够理解控制器为何禁用直达物体打印系统的原因。

物体保持器的实施例

现在参照图2，其中示出了用于在直达物体打印系统中打印物体的同时牢固地保持该物体的本物体保持器的一个实施例。物体保持器被示出为包括基板112，该基板被配置成可滑动地穿过支承构件106。后部支承件201固定到基板的端部，轴202通过其间。可移动侧支承件203通过固位螺钉204可滑动地附接到基板。侧支承件能够相对于基板的边缘调节。后部支承件和侧支承件共同支承轴或物体。吸盘205连接到轴的一端，以用于在物体210沿支承构件移动的同时将该物体保持到轴。在一个实施例中，吸盘与轴的竖直轴线206轴向对准。如图3至图5中更清楚地示出的，轴的高度相对于基板可调节(在207处)，轴相对于后部支承件可调节(在211处)，并且侧支承件相对于基板的边缘可调节(在208处)。马达209使物体210围绕轴线206周向旋转。图3示出了图2的物体保持器的斜视图，其中轴202已被竖直调节(在207处)以使物体210降低到更靠近基板112的表面，并且同时水平调节(在211处)以使物体移动到更靠近后部板201。此外，可移动侧支承件203已被调节(在208处)以有助于支承物体。图4示出了图2的物体保持器的斜视图，其中轴202已被竖直调节(在207处)以使物体上升远离基板并且同时水平调节(在211处)以使物体移动远离后部板201。可移动侧板203已被水平调节(在208处)，以有助于支承轴。图5示出了图2、图3和图4的实施例的俯视图，其中物体210已在基板112上被调节(在211处)，以使物体移动到更靠近后部板201。可移动侧支承件203按压物体。有利地，后部板201和至少一个侧支承件203的该构型使得物体保持器能够固定多种不同的物体。应当领会，图2至图5的实施例是说明性的并且不旨在将所附权利要求书的范围严格限制于该等构型。具有不同形状的基板以及不同形状和不同构型的后部板和多个侧支承件的其它实施例旨在落入所附权利要求书的范围内。

现在参照图6，其中示出了一端附接有吸盘205的轴202，其中轴是中空的，由此使得能够通过真空线路602和真空泵603经由轴对吸盘抽真空。真空线路能够是刚性软管或柔性软管，所述刚性软管或柔性软管可保持真空通过其中。在该实施例中，众所周知，真空泵将负压施加于吸盘205的内侧604，以在物体(未示出)移动的同时将该物体更牢固地保持到轴。在示出的实施例中，识别标签126能够固定到基板、后部支承件、侧支承件、轴、或吸盘。应当领会，图6的实施例是说明性的并且不旨在将所附权利要求书的范围严格限制于该构型。具有不同形状的基板、以及不同形状和不同构型的后部板和多个侧支承件、以及不同吸盘的其它实施例旨在落入所附权利要求书的范围内。

直达物体打印系统的实施例

还公开了直达物体打印系统，该直达物体打印系统被配置成使用本发明的物体保持器的多个实施例。

现在参照图7，其中示出了图1的直达物体打印系统的备选实施例，该直达物体打印系统使用带，以使物体保持器移动通过打印头。支承构件包括一对支承构件706A和706B，穿梭安装件108围绕该对支承构件可滑动地附接。一对固定定位的滑轮708A和708B以及带710形成围绕一对滑轮拖动(entrained)的环形带，并且可旋转滑轮712与环形带相接合，以使得第三滑轮响应于围绕一对滑轮移动的环形带的移动旋转，以使本文中所公开的物体保持器移动。致动器716操作性地使驱动滑轮旋转，以使环形带围绕滑轮移动。控制器114被配置成操作致动器。已省略图1的物体保持器，以显示底层部件。

现在参照图8，其中示出了图1的直达物体打印系统的又一个实施例。带802的一端操作性地连接到卷带盘804，该卷带盘操作性地连接到致动器716。带的另一端在806处固定定位。带还与附接到物体保持器的可旋转滑轮712相接合。支承构件包括一对支承构件706A和706B，穿梭安装件108围绕该对支承构件可滑动地附接。致动器使卷带盘旋转，以围绕该卷带盘卷绕带的一部分长度，从而使物体保持器移动通过打印头。致动器从卷带盘解开该带。控制器114被配置成操作致动器。已省略图1的物体保持器，以显示底层部件。

现在参照图9，其中示出了被容纳在机柜902中的本直达物体打印系统900的实施例。省略了物体保持器。

本文中所公开的直达物体打印系统能够被放置成与工作站通信，如计算领域中通常众所周知的那样。该等工作站具有计算机外壳，该计算机外壳容纳诸如具有处理器和存储器的母板、网卡、显卡、硬盘驱动器(能够读取/写入诸如软盘、光盘、CD-ROM、DVD、磁带等之类的机器可读介质)、以及执行计算机工作站的功能性所需的其它的软件和硬件等的部件。工作站还包括诸如CRT、LCD之类的显示设备或者触摸屏设备，以用于显示信息、图像、类型、计算值、提取容器(extracted vessels)、患者医疗信息、结果、临时值等。用户能够浏览任何信息并且从其上所显示的菜单选项做出选择。工作站具有操作系统以及被构造成显示字母值、菜单、滚动条、标度盘、可滑动条、下拉选项、可选按钮等的其它专用软件，以用于输入、选择、修改和接受所需的信息，以用于根据其教导内容进行处理。工作站能够显示与本直达物体打印系统的操作相关的图像和信息。用户或技术人员能够根据实施方式依照需要或期望使用工作站的用户接口来设置参数、观察/调节/删除值、并且调节本直达物体打印系统的多个操作部件的多个方面。这些选择或输入可以存储于存储装置中。能够从存储装置检索设置。工作站能够是膝上式电脑、主机、或者诸如ASIC、电路等之类的特殊用途计算机。

工作站部件中的任何一个都可以被放置成与直达物体打印系统的模块和处理单元中的任何一个通信并且本直达物体打印系统的操作部件中的任何一个都能够被放置成与存储设备和计算机可读介质通信，并且可以根据需要从其存储/检索数据、变量、记录、参数、功能、和/或机器可读/可执行程序指令以执行其期望功能。本直达物体打印系统的多个部件可以被放置成通过有线或无线协议经由网络与一个或多个远程设备通信。应当领会，由直达物体打印系统的部件中的任何一个执行的一些或全部功能可完全或部分地由工作站控制。

通过相关领域的大体知识，本领域技术人员能够使用任何已知或后续开发的系统、结构、设备、和/或软件通过硬件或软件来实施其教导内容，而无需对本文中所提供的功能性描述进行过度实验。本文中所公开的系统的一个或多个方面可以结合到制造物品中，该制造物品可以被船运、售卖、租赁或以其它方式单独或者作为产品套装的部件或服务提供。上文公开的以及其它的特征和功能或者其备选方式可以期望地结合到其它不同的系统或应用中。

Claims (24)

1.一种用于将物体保持在直达物体打印系统中的物体保持器，所述物体保持器包括：

基板，所述基板被配置成可滑动地穿过支承构件，所述支承构件定位成与由直达物体打印系统的至少一个打印头形成的平面平行；

通过所述基板的轴；

后部支承件，所述后部支承件固定到所述基板的端部；

可移动侧支承件，所述可移动侧支承件可滑动地附接到所述基板，所述后部支承件和所述侧支承件共同抵住以下中的一个：物体、和所述轴；以及

吸盘，所述吸盘连接到所述轴的一端，以用于在物体移动的同时将物体保持到所述轴。

2.根据权利要求1所述的物体保持器，其中所述吸盘是真空辅助的，所述物体保持器还包括真空泵，以用于将负压施加于所述吸盘的内侧，以在物体移动的同时将物体更牢固地保持到所述轴。

3.根据权利要求1所述的物体保持器，其中所述轴是中空的，由此使得能够通过所述轴对所述吸盘抽真空。

4.根据权利要求1所述的物体保持器，其中所述轴能够竖直调节，使得物体能够相对于所述基板上升或下降。

5.根据权利要求1所述的物体保持器，其中所述轴能够水平调节，使得物体能够相对于所述后部支承件向前或向后移动。

6.根据权利要求1所述的物体保持器，其中，所述可移动侧支承件能够相对于所述基板的边缘调节。

7.根据权利要求1所述的物体保持器，还包括马达，所述马达连接至所述轴以用于使所述物体围绕所述轴的竖直轴线旋转。

8.一种用于在物体表面上打印的直达物体打印系统，所述直达物体打印系统包括：

至少一个打印头，所述至少一个打印头被配置成将标记材料喷射到物体表面上；

支承构件，所述支承构件定位成与由所述打印头形成的平面平行；

物体保持器，所述物体保持器包括：

基板，所述基板被配置成可滑动地穿过所述支承构件；

通过所述基板的轴；

后部支承件，所述后部支承件固定到所述基板的端部；

可移动侧支承件，所述可移动侧支承件可滑动地附接到所述基板，所述后部支承件和所述侧支承件共同抵住以下中的一个：物体、和所述轴；以及

吸盘，所述吸盘连接到所述轴的一端，以用于在物体移动的同时将物体保持到所述轴；以及

控制器，所述控制器被配置成使得在物体通过所述打印头时，所述打印头将标记材料喷射到由所述物体保持器保持的物体上。

9.根据权利要求8所述的直达物体打印系统，还包括致动器，以用于操作性地使得所述物体保持器可滑动地穿过所述支承构件。

10.根据权利要求9所述的直达物体打印系统，还包括与滑轮相接触的带，所述滑轮中的一个操作性地连接到所述致动器，所述致动器使得所述滑轮使所述带围绕所述滑轮移动并且使所述物体保持器移动通过所述打印头。

11.根据权利要求10所述的直达物体打印系统，其中所述带围绕所述滑轮被拖动以形成环形带，还包括额外的滑轮，所述额外的滑轮与所述环形带相接合以使得所述额外的滑轮能够响应于所述环形带的移动旋转，以使所述物体保持器移动。

12.根据权利要求8所述的直达物体打印系统，其中所述吸盘是真空辅助的，所述物体保持器还包括真空泵，以用于将负压施加于所述吸盘的内侧，以在物体移动的同时将物体更牢固地保持到所述轴。

13.根据权利要求8所述的直达物体打印系统，其中所述轴是中空的，由此使得能够通过所述轴对所述吸盘抽真空。

14.根据权利要求8所述的直达物体打印系统，其中所述轴能够竖直调节，使得物体能够相对于所述基板上升或下降。

15.根据权利要求8所述的直达物体打印系统，其中所述轴能够水平调节，使得物体能够相对于所述后部支承件向前或向后移动。

16.根据权利要求8所述的直达物体打印系统，其中，所述可移动侧支承件能够相对于所述基板的边缘调节。

17.如权利要求8所述的直达物体打印系统，还包括马达，所述马达连接至所述轴以用于使所述物体围绕所述轴的竖直轴线旋转。

18.根据权利要求8所述的直达物体打印系统，还包括识别标签和用于读取所述识别标签的输入设备。

19.根据权利要求18所述的直达物体打印系统，其中，所述识别标签包括以下中的任何一个：包含标识的RFID标签且所述输入设备是RFID读取器；包含标识的条形码且所述输入设备是扫码器；以及至少一个机械特征且所述输入设备是偏置臂，所述偏置臂跟随所述机械特征并将所述偏置臂的位置转化成包含标识的电信号。

20.根据权利要求18所述的直达物体打印系统，其中，所述控制器还被配置为：

使用所述输入设备读取所述识别标签中的标识；

将所述标识与存储在存储器中的至少一个标识进行比较；以及

响应于所述标识未能与存储在存储器中的任何标识相对应来禁用致动器。

21.根据权利要求18所述的直达物体打印系统，其中，所述控制器还被配置为：

使用所述输入设备读取所述识别标签中的标识；

将所述标识与存储在存储器中的标识进行比较；

响应于所述标识未能与存储在存储器中的任何标识相对应来禁用打印头的操作。

22.根据权利要求8所述的直达物体打印系统，其中，所述控制器还被配置为操作用户界面，所述用户界面包括以下任何一项：显示器、用户输入设备以及用于发出可听声音的报警器。

23.根据权利要求22所述的直达物体打印系统，其中，所述控制器还被配置为：

检测所述打印头的配置和被供给到所述打印头的油墨；以及

向所述用户界面传达消息，所述消息是以下任何一种：需要更换油墨，并且需要重新配置打印头。

24.根据权利要求8所述的直达物体打印系统，还包括传感器，所述传感器定位成从以下一项中生成图像数据：所述物体保持器、所述物体以及单张打印媒介，所述控制器被配置为从所述传感器接收所述图像数据，并分析所述图像数据以识别以下任一项：打印头对准、图像质量和无效喷射器。

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