CN1471475A - 六色喷墨模块化打印头在支撑元件内的安装 - Google Patents

Abstract

打印头(10)包括容置区(46)所确定的容置元件(70)。至少一个打印头模块在容置元件的容置区内被容置。辅助定位构件(32)承载容置元件和至少一个打印头模块。由于膨胀，定位构件使至少一个打印头模块能够在相对于容置元件的三个直角坐标轴的方向进行相对移动。

Description

六色喷墨模块化打印头在支撑元件内的安装

技术领域

本发明涉及模块化打印头。尤其涉及这种模块化打印头的组装以及将这种模块化打印头安装在支撑元件内的方法。

背景技术

本发明申请人以前已经建议采用页宽打印头，以提供照片级质量的打印效果。但是，生产这种具有需求尺寸的页宽打印头在一定意义上还存在问题，如果在使用当中打印头的任何喷嘴出现故障缺陷，那么整个打印头就需要废弃和更换。

因此，申请人已经建议采用由首尾相接的多个小型可更换的打印头模块所制作的页宽打印头。优点是能够拆除并更换页宽打印头内任何存在缺陷故障的模块而不需要废弃整个打印头。

还需要能够适应页宽打印头组件内的各个模块的热膨胀以保证相邻模块能够按照要求保持相互的对正关系。

发明内容

根据本发明，提供了一种打印头，包括：

确定容置区的容置元件；

容置于容置元件的容置区内的至少一个打印头模块；

由容置元件承载的辅助定位构件，由于膨胀，至少一个打印头模块、定位构件使打印头模块沿着相对于容置元件的三个直角坐标轴进行相对移动。

优选的是，容置元件是一种槽形元件，带有通过桥接部件相互连接的相对侧壁来确定形成容置区的槽。因此，三直角坐标轴包括平行于槽形元件的纵向轴X轴，与X坐标轴处于同一平面上但是与X坐标轴成直角的Y坐标轴，以及与X和Y坐标轴所确定的平面成直角的Z坐标轴。

对于页宽打印头，包括多个分布在槽内的首尾相接的打印头模块，每个打印头模块带有一个打印头芯片，同时相邻模块相互对接以便相邻模块的打印头芯片重叠。

因此，每个模块可以以阶梯的形式延长到其末端，同时打印头芯片可以沿着模块纵向坐标轴的方向成一定角度进行布置。模块的纵向坐标轴可以在X方向延伸。

每个打印头模块可以带有一套定位构件，同时槽形元件的槽可以在槽内的每个模块的位置上配置一套辅助定位构件。

在每个模块的位置的槽形元件的定位构件可以包括一对配置在槽的一个壁上的纵向间隔接合构件和配置在槽的对面壁上的固定装置；每个模块的定位构件可以包括一对沿着每个模块一侧进行配置的用于与接合构件进行协同工作的纵向间隔协同元件，和一个在模块的对侧配置与固定装置协同工作的辅助元件。

接合构件和协同元件的组合件可以用来确定模块相对于纵向或X坐标轴方向槽的位置，接合构件和协同元件的组合件允许模块在X坐标轴方向相对槽进行纵向、膨胀更换。

接合构件和协同元件的组合件，由于接合构件和协同元件的形状，可以允许模块在垂直于其所在平面的方向上相对槽进行膨胀更换，也就是说沿着Z坐标轴的方向。

固定装置和辅助元件的组合件可以允许模块在其所在平面但是垂直于槽的纵向坐标轴的方向，也就是说Y坐标轴的方向相对槽进行膨胀更换。

为了便于在Y坐标轴上进行任何膨胀，模块的宽度应当小于槽各个壁之间的间距。

固定装置可以采取带有弹性灵活支架的快速脱扣装置，弹性灵活支架构成槽的对置壁的一部分。

辅助元件可以采取确定在模块内接近中线的阶梯式凹槽，用于容置快速脱扣装置。

每个接合构件可以采取半球形凸起，该部件从槽的一壁向内凸进。第一协同元件可以包括圆锥形凹槽，用来确定模块的第一端，而第二协同元件包括一狭槽，该狭槽具有沿槽的纵向坐标轴并行延伸的坐标轴，且位于模块的第二端的最近位置，每个圆锥形凹槽和狭槽都容置一个半球形凸起。从垂直于狭槽的纵向坐标轴观察，其横截面呈现三角形。

附图说明

下面接合实例和附图详细介绍本发明，其中：

图1显示了本发明多模块打印头的三维视图；

图2显示了图1打印头的三维分解图；

图3显示了本发明打印头的一安装元件的侧面三维视图；

图4显示了打印头的安装元件的另一侧面三维视图；

图5显示了本发明单模块打印头的三维视图；

图6显示了图5打印头的三维分解图；

图7显示了图5打印头的平面图；

图8显示了图5打印头的侧视图；

图9显示了图5打印头另一侧面的侧视图；

图10显示了图5打印头的仰视图；

图11显示了图5打印头的端视图；

图12显示了图7当中沿XII-XII线图5打印头的端面剖视图；

图13显示了图10当中沿XIII-XIII线图5打印头的端面剖视图；

图14显示了打印头部件的三维底视图；

图15显示了部件的底视图，从原理上解释了对打印头芯片部件的供墨；同时

图16显示了本发明包括打印头的打印头组件的三维示意图。

具体实施方式

根据本发明，通常情况下打印头被赋值为参考数字10。打印头10既可以是图1到图4所示的多模块打印头，也可以是图5到15所示的单模块打印头。在实际当中，最有可能采用的打印头是多模块打印头，并进行图示说明，而单模块打印头更多的是用于解释的目的。

打印头10包括槽形元件12形状的安装元件。该槽形元件12有一对通过桥接部位或底部18相互连接的相对侧壁14，16以形成槽20。

模块或者瓦片22形状的多个打印头部件采取首尾相接的形式在槽形元件12的槽20内配置。

如图所示，每个瓦片22都带有阶梯形末端区域24，因此当相邻瓦片22首尾对接时，相邻瓦片22的打印头芯片26重叠。还需要说明的是打印头芯片26相对其配套瓦片22的纵向伸长一定角度，以促进与瓦片22相邻芯片26的重叠。重叠的角度使相邻芯片26的重叠区域位于打印头芯片26墨水喷嘴之间的一般间距内。另外，由于与瓦片22相邻的打印头芯片26的重叠，通过打印头10所打印的打印介质(未显示)不会出现中断现象。

根据具体要求，大多数槽形元件12都可以首尾连接布置以延长打印头10的长度。为此，在槽形元件12的一端布置了夹片28和容置构件30(图4)，以便与相邻槽形元件12的对应构件(未显示)进行匹配和接合。

本领域的技术人员要求打印头芯片的喷嘴的尺寸的测量单位为微米。例如，每个喷嘴的喷嘴开口大约为11或者12微米。为了保证照片级质量的打印效果，打印头10的瓦片22在运行条件下相对于每个其它打印头保持高精度的对正是非常重要的。在这样的运行条件下，温度上升导致瓦片22膨胀。在保持相邻瓦片22对正的同时还必须考虑瓦片的膨胀影响。

为此，槽形元件12和每个瓦片22都带有辅助定位构件，用来确定瓦片22在槽形元件12的槽20内的位置。槽形元件12的定位构件包括一对在槽形元件12的壁14内表面上纵向间隔接合或布置的定位构件32。尤其是每个瓦片22都配套带有两个这样的定位构件32。另外，槽形元件12的定位构件包括一个布置在槽形元件12的壁16内表面上的快速脱扣装置或夹片34形状的固定装置。每个瓦片22都配套带有单个快速脱扣装置34。图12对一个安装构件32进行了更详细的显示。

如图6当中所更为清晰显示的，每个瓦片22带有第一模制件36和与第一模制件36配对的第二模制件38。模制件36带有纵向延伸的槽39用来容置打印头芯片26。另外，在槽39的一侧，多数凸起肋40被采用来保持打印介质，按照所要求的间隔通过打印头芯片26。在槽39的另一侧配置的大部分是传导性的肋42。传导性的肋42在模制工艺处理当中通过热冲压模制成模制件36。这些肋42通过导线连接到芯片26的电气触点上用来控制芯片26的运行。换句话说，肋42形成了一种用于连接控制电路的连接器44连接到芯片26的喷嘴上，这在下文将进一步详细说明。

瓦片22的定位构件包括一对纵向间隔的协同元件，用来容置沿瓦片22第二模制件38的一个侧壁50布置的凹槽46和48。这些凹槽46和48在图6当中进行更清晰的显示。

每个凹槽46和48都容置一个配套定位构件32。

瓦片22的模制件36也确定了辅助元件或者凹槽46和48对面模制件36长度一侧接近中间位置的凹槽50。当模制件36安装到模制件38上时，就确定了阶梯形的槽部件52(图7)，用来容置槽形元件12的快速脱扣装置34。

槽形元件12的定位构件32实际上是从壁14内伸出的半球形状物体。

瓦片22的凹槽46实际上为圆锥形，具体如图12所示。凹槽48是拉长的并且其纵坐标轴沿着槽形元件12纵坐标轴平行的方向延伸。另外，如果沿垂直于其纵坐标轴观察其横截面，构件48实际上是三角形部件，这样，其配套定位部件32是滑动容置其中的。

当瓦片22被插入到其槽形元件12的槽20内的对正位置时，槽形元件12的定位构件32在它们的容置部件46和48当中被容置。快速脱扣装置34在瓦片22的凹槽50内被容置，这样快速脱扣装置34的内侧端与凹槽50的壁54(图7)相对接。

还需要指明的是瓦片22的宽度低于槽形元件12的壁14和16之间的间隔。因此，当瓦片22被插入到其槽形元件12内的对正位置时，快速脱扣装置34被移出以便放置安装瓦片22。然后快速脱扣装置34被释放并在凹槽50内被容置。当发生这种情况时，快速脱扣装置34靠在凹槽50的壁54上并且将瓦片22推向壁14，这样一来构件32在凹槽46和48内被容置。在槽内被容置的构件32确定瓦片22纵向的位置。但是，为了满足运行当中瓦片22膨胀而出现的长度增加的要求，其它物体32能够滑入凹槽48所确定的沟槽内。而且，由于事实上快速脱扣装置34比凹槽50短，因此瓦片22相对于槽形元件12一侧的移动在纵向上是可以容置的。

还需要指出的是快速脱扣装置34安装带弹性灵活的支架56上。该支架56允许快速脱扣装置沿着横向槽形元件12的纵向移动。因此，瓦片22相对于槽形元件12的侧向伸长是比较容易实现的。最终，由于凸起46和48有一角度的外壁，瓦片22相对于槽形元件12底部18的竖向一定程度的延伸是可以容置的。

因此，由于这些安装构件32，34，46，48和50的出现，瓦片22的对正可以考虑与这些构件采取相同大小的膨胀率。

如图14所示，模制件36带有的大多数开口58按照纵向间隔确定。供气孔道60沿着开口58所分布的相邻行位置确定。开口58用来供应墨水和相关液体材料例如瓦片22的打印头芯片26的定色剂或清漆。孔道60用来向芯片26供应空气。考虑这些要求，芯片26带有喷嘴保护罩61(图12)用来覆盖芯片26的喷嘴层63。喷嘴层63按照同类申请号为PCT/AU00/00744的具体要求安装在硅进口衬背65上。所发表的待审批专利申请特别提供用于相关参考。

开口58与模制件36相匹配的模制件38的表面64内的纵向间隔所确定的对应开口62相通。另外，开口66位于向空气通道60提供空气的表面64上。

如图14所示，在下表面68带有多个槽70确定了开口62的开口位置。另外，两个其它的凹槽72在开口66的开口位置被确定。

凹槽70的尺寸能够使垫环74放置在槽形元件12底面18上。这些垫环74由两个同心环确定以使得瓦片22能够相对于槽形元件12的槽20移动，同时保证紧密封能力。凹槽66能够容置类似的垫环76。这些垫环76也采取两个同心环的形式确定。

围绕通道78(图10)开口的垫环74，76伸出槽形元件12的底面18。

垫环74，76采用弹性体防水材料并且在对槽形元件12进行模制的过程当中模制而成。槽形元件12采用两压射模件工艺进行模制。

为了确定模制件38相对于模制件36的位置，在模制件36的另一端带有定位销80(图14)。该定位销80可以插入到模制件38内的插槽82(图6)内。

另外，模制件36的上表面，也就是说带有芯片26的表面带有一对相对的凹槽82，作为机械的接入点用来接入及布置瓦片22。

墨水和空气向瓦片22的芯片26所进行的供应示意说明在图15进行了更详细的显示。

因此，通过第一系列的通道78.1向芯片26提供青色的墨水。通过通道78.2提供红紫色墨水，通过通道78.3提供黄色墨水，并且通过通道78.4提供黑色墨水。而通过通道78.5提供常见光谱不能看到的而在红外光谱能够看到的一种墨水，同时通过系列通道78.6提供着色剂。因此，所述芯片26是一种六色芯片26。

为了满足瓦片22和槽形元件12加工公差的变化要求，可以采取采样技术。

一旦加工完成，每个瓦片22都必须测定以评估其公差。相对于零公差对特定瓦片22的补偿必须进行记录同时将瓦片22放置在具有相同偏差量的接收箱内。最大公差范围大约为+10微米或者-10微米，以提供20微米的公差带用于对瓦片22的评估。

瓦片22的存放是通过中心极限定理确定的，该定理规定了从非常规分布的总体当中进行常规分配的方法，因为采样的规模范围越大，那么对任何分布的总体进行的采样越接近全参数。

换句话说，中心极限定理相对于一般统计分析采用的是自变量的方法。在利用该方法进行分析时，对于总数的单个项目的平均分布已经被建立了起来。这种平均分布带有其自身的平均数和自变量以及标准偏差。

中心极限定理说明不考虑原来分布的形态，通过从原始分布所进行的平均采样而产生新的分布将随着采样规模的增加而出现实质上的正态杯形分布。

总而言之，总数平均两方面的变量对于每个采样都应当等同。因此，采样平均数集中在总平均数的周围。采样平均数靠近零将变得更常见，因为公差增加不考虑导致对称单模的正态分布，以及零点周围的正态分布。

因此，一旦加工完成，每个瓦片22都应当进行目侧以便确定芯片26和模制件36，38之间的变化。当瓦片组件已经被测量完成时，应当添加反映公差变化的激光标记或条形码，例如，+3微米。然后该瓦片22应当被放置到+3微米瓦片的接收箱内。

每个槽12及定位构件32，34的位置都应当进行目侧检验。这些部件可能由于瓦片的位置或间距的原因而不对中。例如，这些定位构件32，34可以在第一个瓦片位置间距不对正达到-1微米，那么在第二个瓦片的间距将达到+3微米，在第三个瓦片间距位置达到-2微米等。

瓦片22将根据定位构件32，34的偏移进行自动放置。另外，每个瓦片22也需要相对于其相邻的瓦片22进行选定。

通过这种布置，瓦片22和槽形元件12的加工公差的变化是可以进行调节的，以便通过对瓦片22在它们槽形元件12内的安装地点或间距进行适当选取而进行零补偿。

当需要更换其中的瓦片22时可以进行类似的操作。

现在参照图16，打印头组件同时图示进行了说明并且一般赋予参考数值编号90。组件90包括打印头机体部件92确定打印头10被容置的槽94。

机体92包括核心元件96。核心元件96带有多个槽确定了元件或者面板98在确定的并行间距条件下的布置。外壳部件100与核心元件96相匹配以隔离形成墨水通道102相邻板之间的通道槽。该外壳部件100在其操作性内表面上带有多个凸起肋形元件104以相互并行的固定间距进行布置。每个肋形元件104，除了最上部的一个之外(也就是说最靠近槽94的)确定了核心元件96面板98的自由端内的开槽106被容置以确定通道102的位置。

多个墨水供应导槽沿着核心元件96的工作外表面以并行的确定间距进行布置。这些导槽由外盖部件110隔离以确定墨水供应通道108。这些墨水供应通道108在与打印头10的槽形元件12的通道78相通的槽94内开口用来从相应的孔道102向瓦片22的打印头芯片26供应墨水。

在槽94的下部还确定了供气管道112用于与瓦片22的供气通道60相通，以便用来对每个打印头芯片26的喷嘴层63进行吹扫。

对瓦片22的传导性肋42可以采取类似的方法，壳体92的外壳部件110在其外表面116上支持传导性肋114。传导性肋114也可以在对外壳部件110进行模制的过程当中通过热冲压进行制作。这些传导性的肋114与打印头组件90底部120的外表面118上的接触盘进行电气连接。

当打印头10被插入到槽94中时，每个瓦片22的连接器44的传导性肋42通过放置在每个瓦片22的连接器44之间的传导性条带122与相应壳体92的传导肋114上的触点进行电气连接。该条带122是一种弹性体带，具有横向布置的传导性通路(未显示)用来放置每个与外壳部件110的传导性肋114之一存在电气连接的肋42。

因此，所提供的打印头10是模块化的，能够通过自动机械技术进行快速组装，同时考虑提高加工公差可以产生高质量的打印效果。另外，打印头组件90也能够快速地进行加工，并且成本低廉。

应该指出的是，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对具体实施例进行各种变化和改进。因此，所述实施例在各方面应该理解为是对本发明的解释，并非限制。

Claims (15)

1、一种打印头，包括：

确定容置区的容置元件；

容置于容置元件的容置区内的至少一个打印头模块；

由容置元件承载的辅助定位构件，由于膨胀，至少一个打印头模块、定位构件使至少一个打印头模块沿着相对于容置元件的三个直角坐标轴进行相对移动。

2、如权利要求1所述的打印头，其特征在于，所述容置元件是一种槽形元件，该槽形元件具有通过桥接部分而相互连接的相对壁，以确定形成容置区的槽。

3、如权利要求2所述的打印头包括多个打印头模块，所述打印头模块在槽内首尾相接布置，每个打印头模块带有一个打印头芯片，且相邻的模块相互对接，因此使相邻模块的打印头芯片重叠。

4、如权利要求3所述的打印头，其特征在于，每个模块都是拉长的，在末端呈阶梯状，同时打印头芯片相对于模块纵坐标轴成一定角度布置。

5、如权利要求3所述的打印头，其特征在于，每个打印头模块带有一套定位构件，并且在槽中的每个模块的位置，槽形元件的槽具有一套辅助定位构件。

6、如权利要求5所述的打印头，其特征在于，

在每个模块的位置的槽形元件的定位构件包括一对配置在槽的一个壁上的纵向间隔接合构件和配置在槽的对面壁上的固定装置；以及

每个模块的定位构件包括一对沿着每个模块一侧进行配置的用于与接合构件进行协同工作的纵向间隔协同元件，和一个在模块的对侧配置与固定装置协同工作的辅助元件。

7、如权利要求6所述的打印头，其特征在于，接合构件和协同元件的组合件用来确定模块相对于纵向槽的位置，接合构件和协同元件的其他组合件允许模块相对槽进行纵向、膨胀更换。

8、如权利要求7所述的打印头，其特征在于，由于接合构件和协同元件的形状，接合构件和协同元件的组合件允许模块在垂直于其所在平面的方向上相对槽进行膨胀更换。

9、如权利要求6所述的打印头，其特征在于，固定装置和辅助元件的组合件允许模块在其所在平面但是垂直于槽的纵向坐标轴的方向相对槽进行膨胀更换。

10、如权利要求9所述的打印头，其特征在于，模块的宽度小于槽各壁的间距。

11、如权利要求6所述的打印头，其特征在于，固定装置是一种快速脱扣装置，固定在弹性灵活的支架上，该支架构成了槽的对置壁的一部分。

12、如权利要求11所述的打印头，其特征在于，辅助元件采取在模块内接近中线的阶梯式凹槽，用于容置快速脱扣装置。

13、如权利要求6所述的打印头，其特征在于，每个接合构件为半球形凸起形状，所述凸起从槽的一壁向内凸进。

14、如权利要求13所述的打印头，其特征在于，第一协同元件包括一个在模块的第一端最近位置的圆锥形凹槽，第二协同元件包括一狭槽，该狭槽具有沿槽的纵向坐标轴并行延伸的坐标轴，且位于模块的第二端的最近位置，每个圆锥形凹槽和狭槽都容置半球形凸起。

15、如权利要求14所述的打印头，其特征在于，从垂直于狭槽的纵向坐标轴的平面观察，狭槽的横截面呈三角形。

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