CN1214923C - 模块化商业打印机的打印头组件 - Google Patents

Abstract

一种行式打印机的打印头组件(56)，包括至少一个打印头(104/106)托模，支撑一个加长的打印头芯片(112)，以实现页宽打印。托模确定了至少一个墨水通道(136)，向芯片(112)提供墨水，并且从一端观察，可以看到至少托模承载芯片(112)的部分是弓形的，以确定一个接收区。一个打印介质供应器(76，78)，位置与托模毗邻，这样打印介质供应器的一部分毗邻接收区，这样打印头芯片(112)位于供应器的辊之间，所以它们和辊的夹钳紧靠。所述实施例具有四个托模，在介质卷或每个页面的一面上打印十二种颜色或墨水。

Description

模块化商业打印机的打印头组件

技术领域

本发明涉及一种模块化打印机，尤其涉及但不一定专用于，一种可实现高速、数字化、照片效果、商业打印的模块化商业打印机。本发明尤其涉及一种模块化商业打印机的打印头组件。

背景技术

在高速打印时，大量打印文件(要打印的印刷品)被链接在一起，分页打印出确定的出版物，这些出版物的页面随即被装订在一起形成出版物。这种打印文件占用了极大的空间因而代价很高。

申请人也已提出了一种商业打印机，该商业打印机采用大量配有页宽打印头的叠置打印机。这种商业打印机可用于极端高速打印的情况，诸如可达到每秒打印五个180页的文件。

为达到这种高速打印，需要为打印机准备好大量的打印耗材。因此，尽管这种商业打印机相对同等高端的，但没有使用申请者的Memjet技术(Memjet是西尔弗布鲁克研究有限公司的商标)的商业打印机来说，其成本相当低廉，但是同样，这种商业打印机需要占据极大的空间。

早在申请者提出Memjet商业打印机时，申请者已认识到市场需求一种占据空间更小，虽然生产率较低但打印效果相同的商业打印机。

发明内容

本发明提供了一种打印机的打印头组件，该打印头组件包括：

至少一个打印头托模，支持一个加长的打印头以实现页宽打印，所述至少一个托模确定至少一个墨水通道，以向芯片提供墨水，从一端观察可以看到装载芯片的托模至少部分是弓形的，以确定一个接收区；和

一个供应装置，与所述至少一个托模相邻，这样所述供应装置的一部分嵌入接收区，以便使打印头芯片位于供应装置的覆盖区以内。

优选地，该组件包括两个托模，每个托模支持一个打印头，在一端观察可以看到每个托模具有相同的弓形，并且一个托模嵌入另一个托模，至少所述一个托模的打印头芯片位于该供应装置的覆盖区内。

此外更优选地，每个托模确定了大量墨水通道，以向相关的打印头供应不同的墨水。在此情况下术语“墨水”在广义的意义上理解，包括：各种颜色的可见墨水；一种在可见光谱不可见但在红外光谱中可见的墨水；一种定色剂，用以固定打印介质上的墨水；以及一种清漆，涂覆在打印介质表面所打印的物质上。

每个托模包括一个气流通道，向打印芯片供应过滤后的空气，以便抑制打印芯片上产生残渣和异物。

该组件可以包括一个控制装置，控制每个打印头芯片的操作，所述控制装置被安装在所述至少一个托模上，并且通过一个连接器与所述打印头芯片相通。连接器可以是一个弯曲的PCB，由至少一个托模外周的一部分包裹。当安装两个托模的情况下，每个托模可以有一个与其相关联的并被包裹其外周的一部分的弯曲PCB。优选地，该弯曲PCB被包裹在每个托模外周的突出部分。

供应装置可以是一个辊，其曲率半径等于与上述接收区紧邻的至少一个托模部分的曲率半径。因此，将“覆盖区”定义为位于辊两端切线之间的部分在辊的直径平面的投影。

需要注意的是，端视时每个托模都具有镰刀的形状，使托模的打印头芯片紧邻供应装置的转动轴，因而可以地严格地控制打印介质与打印头的距离而保持一确定的间隙。

本发明还涉及打印机的打印引擎，该打印引擎包括：

一个上述的第一打印头组件；及

一个上述的第二打印头组件，与第一打印头组件对向放置，并与之排成一排。

附图说明

现将本发明结合附图加以说明：

图1所示为本发明一个打印机的立体视图；

图2所示为打印机的平面图；

图3所示为打印机的侧视图；

图4所示为打印机的端视图；

图5所示为本发明一实施例的打印机群的立体视图；

图6所示为本发明另一实施例的的打印机群立体视图；

图7所示为包括其液体连接的打印机的立体视图；

图8所示为打印机部分的具体立体视图；

图9所示为打印机的一个立体分解图；

图10所示为打印机的打印引擎的立体视图；

图11所示为一个打印引擎的截面端视图；

图12所示为打印引擎的部分放大示意图；

图13所示为打印引擎的一个打印头组件的立体视图；

图14所示为一个打印头组件的立体分解图；

图15所示为一个处于装载状态下的打印机打印介质装载机构的截面侧视图；

图16所示为一个处于开放、空载状态下的打印机装载机构的截面侧视图；

图17所示为处于空载状态下的装载机构的立体视图；且

图18所示为处于装载状态下的装载机构的立体分解图。

具体实施方式

在附图中，参考数字10通常代表本发明的一个打印机。打印机10是一个模块化的打印机，与其他或者相同的打印机组合使用，这一点会在以下如何实现高速、数字化、照片质量、商业打印的内容中给予更加细致的说明。可以将系列打印机10组合起来以形成可升级的打印系统。但是，在某些情况打印机10也可以单独使用。

打印机10由一个机架12构成。机架12由一个顶盖14、一个底盖16(如图9)，一个第一侧壁18以及一个对向的第二侧壁20(图9)组成。每个侧壁18、20的尽头位于帽端或者颊模22处。每个颊模22形状相同以减少打印机10的生产成本。每个颊模22具有一个插槽，其中钳入一个具体应用软件的插件24。

机架12包围一个框架26。打印机10的内部构件安装在框架26上。

在机架12的两端对向放置的颊模22之间安装了一个可调节的引导辊28。这样，每个颊模22确定了一个弓形的插槽30，辊28的轴被钳入其中。

如上所述，将大量打印机10组合使用，以实现商业化打印的目标。如图5和图6所示，打印机10叠在一起形成一个打印机群40。如图5所示的实施例，打印机群40安装在支撑台42上。通过锁定打印机10的锁脚44，将打印机群40中最底层的打印机10固定于支撑台42。打印机群40中每个后继打印机10的锁脚44钳入位于下一层打印机10上部的相关锁孔46中。每个锁脚44具有一个卡销装置，这样当将锁脚44插入下一层打印机或者支撑台42的锁孔46中时，根据具体情况，分别对于下一层的打印机10或者是支撑台42，将锁脚44转动四分之一圆周可以将上面的打印机10锁住。

如图5所示，当打印机10水平叠放时，通过将一个打印机10的锁脚44插入邻近打印机适当的锁孔46中，而使打印机10彼此偏移。因此，大量串联排列的锁孔46设置在与每个颊模22邻近的位置。通过选择适当的锁孔46，可达到对于任何程度的偏移。

由打印机10组成的偏移打印机群允许打印介质，诸如纸48，以预定的角度从开卷器(图中未示出)送入每个打印机10的内部，并以适当的输出角送到打印机10外部。如果纸48以水平角度送入和送出于打印机10，那么打印机群40的打印机10则可在彼此垂直的方向上排成一列。

如图6所示为打印机群40的另一个实施例示意图。此实施例中，打印机10垂直放置且彼此水平间隔排列。此实施例中，纸48由打印机的上部送入每个打印机10内部，打印后经过每个打印机10的底部送出。打印机群40通过其锁脚44被锁定在框架49的一个端盘上，打印机群40被安装在框架49上，框架49带有位于打印机群40一端的打印机。通过将一个打印机10的锁脚44插入邻近打印机10的适宜的锁孔46中，打印机群40中的相邻打印机10被锁在一起。设置一个控制台54以控制打印机群40的运行。

打印机群40中的每个打印机10，通过一对USB端口装置52内钳入的USB2连接50，实现与其控制器和其他打印机的通信。端口装置52具有一个输入端口和一个输出端口，使打印机群40的打印机10可以链接在一起并实现彼此间的通信。

每个打印机包括一个打印引擎56，由一对对向放置的打印头组件54构成，以实现双面打印。打印机10的打印引擎56的打印头组件54(图11)最多能够打印12种颜色。这一点下文会给予更加细致的说明，每个打印头组件54是一个双工打印头，这样如果需要，每个打印头组件54可打印两遍六种颜色。墨水通过墨水匹配盒58送入打印引擎56。墨水匹配盒58上安装了十二个墨水耦合构件60。墨水软管64通过墨水耦合构件60与墨水匹配盒58相连，并通过墨水连接器器62与打印引擎56的打印头组件54相连(图9)。在墨水耦合构件上也设置了一个电源连接端口66。端口66通过开口68内钳在一个颊模22的一个插件24中。同样的插件24安装了一个空气耦合构件70。一个空气软管72(图7)向打印引擎56的打印头组件54提供空气，以便保持打印头组件的打印头喷嘴(末显示)不留残渣和异物。

一个辊组件74安装在打印机10的一个输入端。辊组件74包括一个驱动辊76和一个从动辊78。驱动辊76由安装在金属托架82上的驱动电机80来驱动。金属托架82与安装在辊组件74相对端的对应托架84相映成镜像。金属托架82和84安装在框架26之上。

此外，一个相似的输出辊组件86安装在打印机10的输出端。同样，辊组件86具有一个由驱动电机90来驱动的驱动辊88，和一个从动辊92。辊组件86和92安装在金属托架94和96之间。金属托架94和96固定在框架26上。电机90也安装在金属托架94上。

驱动辊76通过一套螺旋形的齿轮132来驱动从动辊78。其设置与辊组件86的辊88和92相似。

颊模22，位于打印机10的输入端，与安装有空气耦合构件70的模22相对，也安装有一个USB控制PCB 98。

打印引擎56由一个底盘支撑，该底盘由一对相对放置的金属托架100、102构成，该金属托架安装在辊组件74顺流的方向(即供纸方向)。每个金属托架100、102上支撑了打印引擎56的一个打印头组件54。

打印引擎56在图10至图12中给予更细致的说明。如上所述，打印引擎56由两个打印头组件54构成。打印头组件54相对放置，以实现双面打印。换句话说，纸48在打印头组件54之间通过。托架100、102支撑打印头组件54，并限定打印头组件54与由纸48构成的介质卷的距离大约为0.75mm。这种距离可以由托架100、102自动调节，以确保当纸张厚度变化时维持一恒定的距离。

此外，如下文更加细致的说明，如此设计打印头组件54的打印头的位置，使其毗邻辊76和78从而严格控制纸和打印头间的间隙。

每个打印头组件54由一个第一打印头104和一个相邻的第二打印头106构成。每个打印头104、106还分别由两个模块104.1和104.2以及106.1和106.2构成。

模块104.1和106.1连接在一起由一个第一印刷线路板(PCB)108来控制。同样，模块104.2和106.2连接在一起由第二印刷线路板110来控制。PCB 108和110通过弯曲PCB 114与打印头104和106的打印头芯片112相通信。这些弯曲PCB 114在打印头104和106的模块104.1、104.2、106.1、106.2的托模118上的垫116处终止。垫116与相应PCB108、110的垫(末示)相连。

应注意到托模118彼此成镜像，每个托模在其自由端具有墨水入口120。墨水在互连的托模118的一端供应，以便可以将不使用的墨水入口120用合适的塞塞上。而且，PCB 108、110彼此成镜像。这样降低了打印机10的生产成本且也使打印机10的迅速和容易装配成为可能。PCB108和110通过一串行电缆122实现彼此的通信。PCB 108、110通过连接器124连接到USB线路板98。

每个PCB 108、110包括两个打印引擎控制器(PEC)126以及相关联的存储装置128。存储装置128是动态随机存取存储器(DRAM)。

每个打印头组件54的托模118通过一个端盘130(图13)固定在框架100、102上。

打印引擎56在图11中给予更细致的说明。打印引擎56由两个打印头组件54构成。如上所述，每个打印头组件54由两个打印头104、106构成。每个打印头104、106具有一个与之连的打印头芯片112。在托模118上沿其纵向边缘部分安装着打印头104、106的打印头芯片112。每个安装有打印芯片112的托模118的边缘部分是弓形的。每个模118弓形部分的曲率半径与辊76、78的曲率半径相同。如此设置打印头104、106可以允许打印头芯片112与辊76、78紧邻，从而严格限定纸与打印头的间隙。这样打印头芯片112打印在拉紧的纸上，从而使墨水更加精确地滴在纸48上。

如图12所给出的更加详细的解释，一个气流通道138设置在邻近每个打印头芯片112的位置，以将来自于空气软管72的空气供应到打印头芯片112。

打印头组件54采用这种设置，既可以打印六种颜色也可以打印十二种颜色。当打印六种颜色时，通过在托模118的相关墨水通道136中安装的适宜颜色的墨水或者相关物质(简称为“颜色”)，这些颜色双倍地装入每个组件54的打印头104、106中。然而，通过向打印头104、106墨水通道136里添加适当的“颜色”，每个打印头组件54可以打印十二种颜色。当打印六种“颜色”时，这些颜色通常为青色、洋红色、黄色和黑色。剩余的墨水通道136中则添加一种墨水定色剂和一种清漆。当打印十二种颜色时，这些“颜色”为青色、洋红色、黄色、黑色、红色、绿色、蓝色，或者三元和二元色之一，以及红外墨水，定色剂和清漆。

这样设计打印机10，可以使打印机在打印六种“颜色”时，能够在纸速度为1.6m/s时以最高每分1360页的速度打印。当打印十二种“颜色”时，将打印机10设置在纸速为0.8m/s时以每分680页的速度进行操作。

这种高速打印通过使打印头芯片112的喷嘴以每秒50,000滴的速度运行可以达到。

每个打印头模块104.1、104.2、106.1、106.2的每个打印头芯片112具有六个喷嘴行，并且每个打印头芯片112由92,160个喷嘴构成，以实现每打印机拥有737,280个喷嘴。需要注意的是，正是采用这些喷嘴，在介质卷宽度为18.625英寸时实现了全1600dpi的分辩率。介质卷宽度的这种尺寸设置可以允许文本的大量页面并排打印。

此外，要打印的文件被局部地存入缓冲区，因此，复杂的文件能够完全从局部缓存的数据中打印出。

根据实际应用来决定安装在每个板108、110上存储装置128的数量也是本发明的目标之一。如果打印机10用于打印不变页面时，例如，用偏移打印来实现，则每个存储模块采用16MB是足够的。如果每页面的可变数量只是局限于文本或者是可变图像的小幅变化，则16兆字节也是足够的。然而，当应用于完全不同的连续页面时，需要在每个印刷线路板108、110上安装接近于1G的内存，以向打印引擎56提供总数为4G的内存。这样就允许大约2,000个完全不同的页面数字化存储在打印引擎56中。数据的局部缓存有助于实现打印机10的高速打印。

打印引擎56和输出辊组件86之间的距离大约为一米，以支持一秒钟的热置烘干时间，此时由纸48构成的介质卷的转度为每秒0.8米。为促进纸48上打印图像的烘干，在一个墨水通道136中使用了定色剂。此外，热空气自与空气输入口140(图1)相通的空气源(末显示)，通过空气软管142吹进打印机10的内部。空气输入口与一个金属的空气导管144(图9)相连，热空气通过此空气导管吹向正退出打印引擎56的纸上。打印机内部的热空气通过打印机10的机架12的侧壁20中的通风口146排出。

打印机10包括一个打印介质装载机构150，将纸48送入打印机10的内部。装载机构150，由一对对向环形的传动带152(图15-18给予了更清晰的说明)构成。尽管没有如此说明，这些传动带152带有小孔，以使由导管144引入的热空气能够通过传动带152吹向已打印的纸48的表面。

每个传动带152环绕通过一对间隔的辊154。辊154的位置由滑动部件156限制，使其可垂直方向滑动。滑动部件156安装在打印机10的框架26上。

每个辊154被安装在臂158的一端。每个臂158的相对端在其共同中心点160处与横梁模块162相连，这样臂158呈剪刀形地连接到相关的横梁模块162。横梁模块162反过来安装在一根导线或者蜗杆164上。此蜗杆164由安装在托架168上的电机166来驱动旋转。

辊154由电机170(图18)来驱动。

当需要将纸48装载到打印机10时，纸装载按键172控制机构150的操作(图1和8)。因而使辊电机170和电机166被激活。电机166的转动引起横梁模块162沿箭头174的方向移动，使传动带152互相接近。纸48的前缘送入传动带152之间，被传动带152固定住送入打印机10，并从输出辊组件86处退出。一旦纸48已，电机166开始反向转动这样横梁模块向箭头174的反向移动，从而引起传动带152运动到如图16所示的位置。因此，在打印时，传动带152与纸48的表面间隔一定距离，而不是彼此紧靠。

因此，采用本发明的装置，实现了具有商业打印速度的模块化打印机，用于打印文件。几个模块可被设置为和出版物如杂志的插入机械组合使用，并打印不同重量的纸。此外，当打印机群中其他的模块打印正常情况下应该在打印机10的外部打印的纸页时，打印模块备份允许纸在停止的介质卷上接合不造成停机。

每个打印机10通过USB2通信网络(或者自选的以太网)被提供发自工作站如控制台54的文件打印请求。

而且，由于每个打印机10的大容量内存，使成千上万的图像和文本块可以存储在内存中而允许以页面为单位完全随意地选择页面。这样可以打印每个读者高度用户化的目录和杂志。

本领域的技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可对具体实施例所示的发明进行大量的改变和/或改进。因此本发明的优选实施例无论在哪方面都被视为是说明，而不是限制。

Claims (8)

1、一种打印机的打印头组件，该打印头组件包括：

至少一个打印头托模，支持一个加长的打印头芯片以实现页宽打印，所述至少一个托模确定至少一个墨水通道，以向芯片提供墨水，从一端观察看到装载芯片的托模至少部分是弓形的，以确定一个接收区；和

一个供应装置，与所述至少一个托模相邻，这样所述供应装置的一部分嵌入接收区，以便使打印头芯片位于供应装置的覆盖区以内。

2、如权利要求1所述的组件，其特征在于：该组件包括两个托模，每个托模支持一个打印头，在一端观察看到每个托模具有相同的弓形，并且一个托模嵌入另一个托模，至少所述一个托模的打印头芯片位于该供应装置的覆盖区内。

3、如权利要求2所述的组件，其特征在于：每个托模确定了大量墨水通道，以向相关的打印头供应不同的墨水。

4、如权利要求2所述的组件，其特征在于：每个托模包括一个气流通道，向打印头芯片供应过滤后的空气，以便抑制打印头芯片上产生残渣和异物。

5、如权利要求1所述的组件，其特征在于：该组件包括一个控制装置，控制每个打印头芯片的操作，所述控制装置被安装在所述至少一个托模上，并且通过一个连接器与所述打印头芯片相通。

6、如权利要求5所述的组件，其特征在于：连接器是一个弯曲的PCB，由至少一个托模外周的一部分包裹。

7、如权利要求1所述的组件，其特征在于：供应装置是一个辊，其曲率半径等于与上述接收区紧邻的至少一个托模部分的曲率半径。

8、一种打印机的打印引擎，该打印引擎包括：

一个第一打印头组件，如权利要求1所述；以及

一个第二打印头组件，如权利要求1所述，与第一打印头组件对向放置并与之排成一排。

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