TWI608942B - 具有十字交叉雙工器之印表機 - Google Patents

Description

具有十字交叉雙工器之印表機

本發明關於雙面印刷的雙工印表機。相較於單工印刷來看，它主要是為了提供高速雙工而使印刷速度減少得最小所發展。

申請人已經發展出一系列的Memjet^®噴墨印表機，舉例而言，如世界專利公告第2011/143700、2011/143699、2009/089567號所述，其內容併於此以為參考。Memjet^®印表機採用固定的頁寬印刷頭，相較於傳統的掃描噴墨印表機則提供高速印刷和減少噪音的優點。

迄今，市售可得的一系列Memjet^®印表機提供單工(亦即單面)印刷。典型而言，紙是從紙匣所饋送、繞著C形滑槽、通過印刷頭、傳遞到定位在紙匣上方的輸出匣。C形滑槽能使輸出匣定位在紙匣上方，這減少了印表機的整體佔地面積。想要提供基於Memjet^®科技的高速雙工印表機。

一種針對雙工噴墨印刷的傳統做法乃描述於 美國專利第6,018,640號。於此種雙工器，紙張乃饋送通過印刷頭而印刷在紙的第一面然後停止。一旦紙張已經停止，則它反向通過印刷頭並且繞著雙工單元，該單元可以是印表機之可移除的模組。雙工單元典型將紙張饋送成繞著感光鼓，使得紙的相反第二面在其下次通過印刷頭時呈現出來。顯然而言，這種傳統的雙工器當印刷第一和第二面時將紙張從印刷頭的同一側饋送通過印刷頭。

傳統的雙工器(例如美國專利第6,018,640號所述之雙工器)的缺點在於雙工印刷頁必然以慢於單工印刷頁的速度(典型約一半的速度)來印刷。此外，雙工器具有複雜的媒體饋送路徑，其可能導致卡紙。再者，雙工單元需要於二方向上操作的驅動輪並且是比較吵雜。

其他雙工印刷的做法需要二個印刷頭。舉例而言，Silverbrook的世界專利公告第00/65679號描述雙工印表機，其具有一對相對的頁寬印刷頭。這增加了印表機的成本，此外需要複雜的印刷頭維護系統。替代而言，Silverbrook的世界專利公告第2011/020152號描述雙工捲筒印表機，其具有蜿蜒的媒體饋送路徑以及沿著蜿蜒路徑而定位的二個印刷頭。這安排具有比較大的佔地面積，並且一般不適合辦公室印刷。

想要提供一種噴墨印表機，其提供雙工而相較於單工印刷來看具有很少或沒有速度減緩；不需要二個印刷頭；具有平滑的操作而不容易卡紙；以及不需要複雜或吵雜的饋送機制。

於第一方面，提供的是印表機，其包括：固定的噴墨印刷頭；媒體饋送路徑，其導引印刷媒體通過印刷頭二次；以及饋送機制，其以固定不變的速度來饋送印刷媒體而單向通過媒體饋送路徑，其中媒體饋送路徑包括：第一區段，其建構成從印刷頭的第一側而以相對於印刷頭的第一方向來饋送印刷媒體通過印刷頭；在第一區段下游的第二區段，該第二區段係建構成導引印刷媒體繞著單一迴圈，而迴圈係定位在印刷頭之相反於第一側的第二側；以及在第二區段下游的第三區段，該第三區段係建構成從印刷頭的第二側而以相對於印刷頭的相反第二方向來饋送印刷媒體通過印刷頭，並且其中迴圈的交叉點乃相對於印刷頭。

上述印表機的關鍵優點在於雙工印刷可以不以速度為代價而執行。換言之，從使用者的觀點來看，單工印刷和雙工印刷是以相同的速度來進行，因為印刷媒體遵循相同的媒體饋送路徑，而不管印表機是否正進行單工或雙工印刷。

上述印表機的另一優點在於僅有一個印刷 頭。這顯然降低了印表機的成本。

上述印表機的另一優點在於饋送機制以連續、固定不變的速度而單向饋送印刷媒體。據此，不需要大多數雙工器所需的任何反向驅動馬達。

上述印表機的另一優點在於迴圈執行與傳統單工印表機之C形滑槽所相同的功能，而能使媒體輸出匣和媒體輸入匣定位在印刷頭的同一面。這維持印表機有最小的整體佔地面積。典型而言，媒體輸出匣乃直接定位在媒體輸入匣上方或反之亦然。

可選用而言，媒體饋送機制包括定位在印刷頭之第一側的第一驅動輪，該第一驅動輪係接合於第一和第二惰輪，其中第一捏夾件界定在第一驅動輪和第一惰輪之間，並且第二捏夾件界定在第一驅動輪和第二惰輪之間。

在使用期間，印刷媒體當定位在第一區段上游時乃接合於第一捏夾件，並且印刷媒體當定位在第三區段下游時乃接合於第二捏夾件。一般而言，第一惰輪定位在第一驅動輪之下，並且第二惰輪定位在第一驅動輪之上。

可選用而言，媒體饋送機制包括定位在印刷頭之第二側的第二驅動輪，該第二驅動輪係接合於第三和第四惰輪，其中第三捏夾件界定在第二驅動輪和第三惰輪之間，並且第四捏夾件界定在第二驅動輪和第四惰輪之間。一般而言，第三惰輪定位在第二驅動輪之上，並且第 四惰輪定位在第二驅動輪之下。

藉由以此方式將惰輪定位在驅動輪之上和之下，則惰輪和驅動輪之間的接合力彼此大大的抵銷，因此降低了驅動輪軸承上的徑向負載。這允許有較高的軸承速度。

此外，相較於其他類型的雙工器，具有個別成對的上和下惰輪之每個驅動輪的雙重用途則顯著簡化了饋送機制。

典型而言，第二驅動輪的旋轉方向相反於第一驅動輪。

第一和第二驅動輪是由個別的驅動馬達所驅動。本發明的優點在於驅動馬達是以穩定的速度來運行。這允許馬達的功率較低、馬達的慣性較高以達成平順、驅動器的馬達較小、馬達運行得較冷。

在使用期間，印刷媒體當進入第二區段時乃接合於第三捏夾件，並且印刷媒體當離開第二區段時乃接合於第四捏夾件。

可選用而言，迴圈從第三捏夾件延伸並且轉回到第四捏夾件。

可選用而言，迴圈乃短於一張印刷媒體的長度，使得在使用期間，印刷媒體的前導部分抓握於第四捏夾件中，而印刷媒體的後曳部分同時抓握於第三捏夾件中。舉例而言，對於標準辦公室印表機印刷之A4(210乘以297毫米)和美國信紙(216乘以279毫米)的紙張而言， 第三和第四捏夾件之間的迴圈具有小於約279毫米的長度，典型而言是在220到275毫米的範圍。

可選用而言，第一區段是以相對於印刷頭的水平面而呈大致上升軌跡來饋送印刷媒體通過印刷頭。已發現相對於印刷頭而呈有角度的軌跡經常是高速頁寬印刷期間有最佳化之印刷品質所偏好的。

可選用而言，第三區段是以相對於印刷頭的水平面而呈大致上升軌跡來饋送印刷媒體通過印刷頭，其中第一區段中的軌跡角度相反於第三區段中的軌跡角度。

可選用而言，第一和第三區段中之軌跡的角度範圍是2到30度。

可選用而言，至少部分的第二區段是由將印刷媒體饋送繞著迴圈的導引件所界定。典型而言，導引件具有第一和第二(或內和外)導引表面。典型而言，第一和第二導引表面繞著導引件之長度所彼此分開的距離小於10毫米或小於5毫米。

可選用而言，導引件係建構成在印刷媒體路徑中提供曲度，其係連續函數而無不連續。就數學用語而言，此連續函數意謂曲線的二次微分乃平滑的變化，亦即彎曲的連線中沒有階段性跳躍。以這些準則而言，一旦通入紙張，則有可能使紙張停靠著任一導引表面而連續繞著媒體饋送路徑的整個迴圈區段。典型而言，第三和第四捏夾件之間的迴圈區段沒有任何滾輪。

可選用而言，導引件包括閃避部(jink或 chicane)，其對應於印刷媒體在第二區段中彎曲的反曲點。在反曲點，印刷媒體(譬如紙)的曲度從紙的一面翻轉到另一面。

據此，於第二方面，提供的是印表機，其具有導引印刷媒體繞著彎曲之媒體饋送路徑的導引件，其中導引件包括對應於彎曲的媒體饋送路徑中之反曲點的閃避部。

可選用而言，導引件包括第一和第二導引表面，並且閃避部係建構成將印刷媒體從接觸著第二導引表面轉移成接觸著第一導引表面或反之亦然。據此，印刷媒體溫和觸碰著第一或第二導引表面的各處，只有在跨越閃避部的間隙是例外。任何造成的拖曳阻力典型而言為小，並且可以由上游滾輪所克服。典型而言，有了閃避部就不需要在媒體饋送路徑之曲度的反曲點有任何滾輪。

可選用而言，閃避部係建構成允許印刷媒體從一導引表面轉移到另一導引表面時遵循實質線性的路徑。將體會閃避部的適當組態可以由二導引表面之間分開的變化距離和閃避部的角度所決定。典型而言，閃避部包括小於45度或小於30度(譬如10到30度)的二個角度偏移。

可選用而言，第一和第二導引表面沿著閃避部的彼此分開距離小於5毫米或小於3毫米(譬如1到4毫米)。因此，印刷媒體從一導引表面轉移到另一導引表面所未被支持的距離比較短，藉此使卡紙的風險降到最 低。

可選用而言，導引件包括雙重閃避部，其建構成提供印刷媒體在導引件之個別第一和第二表面上的接觸切點。

1‧‧‧印表機

2‧‧‧噴墨印刷頭

3‧‧‧媒體饋送路徑

3a‧‧‧第一區段

3b‧‧‧第二區段

3c‧‧‧第三區段

10‧‧‧第一驅動輪

11‧‧‧第一惰輪

12‧‧‧第一捏夾件

14‧‧‧第二惰輪

15‧‧‧第二捏夾件

20‧‧‧第二驅動輪

21‧‧‧第三惰輪

22‧‧‧第三捏夾件

24‧‧‧第四惰輪

25‧‧‧第四捏夾件

30‧‧‧輸入匣

31‧‧‧拾取器

36‧‧‧第一內導引表面

38‧‧‧第二外導引表面

40‧‧‧閃避部

42‧‧‧反曲點

50‧‧‧雙重閃避部

51、52‧‧‧接觸切點

60‧‧‧媒體輸出匣

現在將參考附圖而僅以舉例的方式來描述本發明的實施例，其中：圖1是根據本發明之印表機的切開側視圖，其包括媒體饋送路徑和媒體饋送機制；圖2顯示在媒體饋送路徑之迴圈區段上的彎曲「梳狀物」(comb)，其包括反曲點；以及圖3顯示內和外導引表面中的閃避部。

參見圖1，顯示的是建構成雙工印刷的印表機1。印表機1包括固定的噴墨印刷頭2和由「繞來繞去」(loop-the-loop)或十字交叉路徑所界定的媒體饋送路徑3。媒體饋送機制包括定位在印刷頭1之右手邊的第一滾輪總成(如圖1所示)以及定位在印刷頭1之左手邊的第二滾輪總成。

第一滾輪總成包括第一驅動輪10，其同時接合於第一惰輪11以界定第一捏夾件12和第二惰輪14以界定第二捏夾件15。類似而言，第二滾輪總成包括第二 驅動輪20，其同時接合於第三惰輪21以界定第三捏夾件22和第四惰輪24以界定第四捏夾件25。

媒體饋送路徑3包括第一區段3a，其將印刷媒體從定位在印刷頭之一面的輸入匣30饋送通過印刷頭。使用上，印刷媒體使用拾取器31而從輸入匣30中的堆疊舉起，並且饋送到界定在第一驅動輪10和第一惰輪11之間的第一捏夾件12裡。第一驅動輪10以如圖1所示的順時針方式來旋轉而將印刷媒體饋送通過媒體饋送路徑的第一區段3a以通過印刷頭2。從圖1將看到第一區段3a以大致往上上升的軌跡來饋送印刷媒體通過印刷頭2。

在離開第一區段3a之後，印刷媒體進入媒體饋送路徑的第二區段3b。第二區段3b導引印刷媒體繞著單一迴圈，其係定位在印刷頭2相對於媒體輸入匣的相反側。第二區段包括導引件，其具有第一內導引表面36和第二外導引表面38。第二驅動輪20係用於將印刷媒體饋送繞著媒體饋送路徑的第二區段3b並且進入第三區段3c。特定而言，在離開第一捏夾件12並且饋送通過印刷頭2之後，印刷媒體進入界定在第三惰輪21和第二驅動輪20之間的第三捏夾件22。驅動輪20以如圖1所示的逆時針方式來旋轉而將印刷媒體饋送繞著迴圈並且進入界定在第二驅動輪10和第四惰輪24之間的第四捏夾件25。

第三捏夾件22和第四捏夾件25之間的迴圈 長度則使得紙張的前導邊緣抓握於第四捏夾件25中，而紙張的後曳邊緣抓握於第三捏夾件22中。

從第四捏夾件25，印刷媒體進入媒體饋送路徑的第三區段3c，其中它們再次饋送通過印刷頭2，但這次是以相對於印刷頭的相反方向。從圖1將看到第三區段3c以大致往上上升的軌跡來饋送印刷媒體通過印刷頭2。第三區段3c中的這軌跡角度典型相反於第一區段3a中的軌跡角度。

最後，在饋送通過第三區段中的印刷頭2之後，印刷媒體進入界定在第一驅動輪10和第二惰輪14之間的第二捏夾件15，從此處而被傳遞到媒體輸出匣。典型而言，媒體輸出匣60是由印表機箱罩(未顯示)的外部表面所界定。由於將媒體輸出匣60置於媒體輸入匣30上方，印表機的整體佔地面積比較小，並且這是由十字交叉的媒體饋送路徑而可能做到。十字交叉的媒體路徑有效取代了用於傳統單工印表機的C形滑槽。

顯然而言，相較於第一次通過印刷頭(第一區段3a)來看，印刷媒體在第二次通過(第三區段3c)時將相反面呈現給印刷頭2。這提供了雙工印刷的選項，雖然印刷媒體當然遵循用於單工印刷的相同路徑。因此，就較高速度、減少卡紙風險或減少噪音而言，單工印刷沒有提供特殊的優點。這可能改變使用者對正常印刷的觀念，亦即雙工變成常態。

為了提供平滑的媒體饋送路徑而減少噪音和 卡紙的風險，第二區段中之導引表面所提供的媒體饋送路徑具有呈連續函數的曲度。如圖2所示，媒體饋送路徑的彎曲連線中沒有階段性跳躍。以此連續函數的曲度而言，印刷媒體可以在實際上所有點而停靠著導引表面，使得導引件的曲度對應於印刷媒體的自然曲度。

在媒體饋送路徑中的特定點，印刷媒體須要改變其彎曲的方式(亦即從凸的變成凹的或反之亦然)。在印刷媒體(和媒體饋送路徑)之這些曲度的反曲點，一或更多個閃避部界定於導引表面中，使得印刷媒體從第二外導引表面38遞交給第一內導引表面36或反之亦然。

圖3顯示部分的導引件，其具有內導引表面36和外導引表面38，而閃避部40位在媒體饋送路徑3之曲度的反曲點42。從圖3可以看到印刷媒體從內導引表面36換到外導引表面38而跨越二導引表面之間的間隙。因此，印刷媒體溫和觸碰著導引表面的任一面，除了在跨越閃避部時是例外。

於圖1，顯示的是導引表面36和38中的雙重閃避部50。這雙重閃避部定位在媒體饋送路徑3中的另一反曲點。可以看到印刷媒體當通過雙重閃避部時具有接觸切點51和52，其分別具有內導引表面36和外導引表面38。這些接觸切點51和52在印刷媒體的反曲點提供額外的支持給印刷媒體。

當然，將體會僅以舉例的方式而已經描述了本發明，並且可以在本發明的範圍裡做出細節的修改，而 該範圍係界定於所附的請求項。

1‧‧‧印表機

2‧‧‧噴墨印刷頭

3‧‧‧媒體饋送路徑

3a‧‧‧第一區段

3b‧‧‧第二區段

3c‧‧‧第三區段

10‧‧‧第一驅動輪

11‧‧‧第一惰輪

12‧‧‧第一捏夾件

14‧‧‧第二惰輪

15‧‧‧第二捏夾件

20‧‧‧第二驅動輪

21‧‧‧第三惰輪

22‧‧‧第三捏夾件

24‧‧‧第四惰輪

25‧‧‧第四捏夾件

30‧‧‧輸入匣

31‧‧‧拾取器

36‧‧‧第一內導引表面

38‧‧‧第二外導引表面

40‧‧‧閃避部

50‧‧‧雙重閃避部

51、52‧‧‧接觸切點

60‧‧‧媒體輸出匣

Claims (14)

1. 一種印表機，其包括：固定的噴墨印刷頭；媒體饋送路徑，其導引印刷媒體通過該印刷頭二次；以及饋送機制，其以固定不變的速度來饋送印刷媒體而單向通過該媒體饋送路徑，其中該媒體饋送路徑包括：第一區段，其建構成從該印刷頭的第一側而以相對於該印刷頭的第一方向來饋送印刷媒體通過該印刷頭；在該第一區段下游的第二區段，該第二區段係建構成導引印刷媒體繞著單一迴圈，該迴圈係定位在該印刷頭之相反於該第一側的第二側；以及在該第二區段下游的第三區段，該第三區段係建構成從該印刷頭的該第二側而以相對於該印刷頭的相反第二方向來饋送印刷媒體通過該印刷頭，其特徵在於：該迴圈的交叉點乃相對於該印刷頭，且對於單工和雙工印刷而言該媒體饋送路徑是相同的。
2. 如申請專利範圍第1項的印表機，其中媒體輸入匣和媒體輸出匣定位在該印刷頭的該第一側，其中該媒體饋送路徑係建構成將印刷媒體從該媒體輸入匣饋送到該第一區段，並且將印刷媒體從該第三區段傳遞到該媒體輸出匣。
3. 如申請專利範圍第2項的印表機，其中該媒體輸 出匣直接定位在該媒體輸入匣上方。
4. 如申請專利範圍第1項的印表機，其中該媒體饋送機制包括定位在該印刷頭之該第一側的第一驅動輪，該第一驅動輪係接合於第一和第二惰輪，其中第一捏夾件界定在該第一驅動輪和該第一惰輪之間，並且第二捏夾件界定在該第一驅動輪和該第二惰輪之間。
5. 如申請專利範圍第4項的印表機，其中在使用期間，該印刷媒體當定位在該第一區段上游時乃接合於該第一捏夾件，並且該印刷媒體當定位在該第三區段下游時乃接合於該第二捏夾件。
6. 如申請專利範圍第4項的印表機，其中該媒體饋送機制包括定位在該印刷頭相反於該第一側之該第二側的第二驅動輪，該第二驅動馬達係接合於第三和第四惰輪，其中第三捏夾件界定在該第二驅動輪和該第三惰輪之間，並且第四捏夾件界定在該第二驅動輪和該第四惰輪之間。
7. 如申請專利範圍第6項的印表機，其中該迴圈從該第三捏夾件延伸並且轉回到該第四捏夾件。
8. 如申請專利範圍第6項的印表機，其中在使用期間，一張印刷媒體當進入該第二區段時乃抓握於該第三捏夾件中，並且該張印刷媒體當離開該第二區段時乃抓握於該第四捏夾件中。
9. 如申請專利範圍第8項的印表機，其中該迴圈乃短於該張印刷媒體的長度，使得在使用期間，該印刷媒體的前導部分抓握於該第四捏夾件中，而該印刷媒體的後曳 部分同時抓握於該第三捏夾件中。
10. 如申請專利範圍第1項的印表機，其中該第一區段是以相對於該印刷頭的水平面而呈大致上升的軌跡來饋送印刷媒體通過該印刷頭。
11. 如申請專利範圍第10項的印表機，其中該第三區段是以相對於該印刷頭的該水平面而呈大致上升軌跡來饋送印刷媒體通過該印刷頭，其中該第一區段中的軌跡角度相反於該第三區段中的軌跡角度。
12. 如申請專利範圍第1項的印表機，其中至少部分的該第二區段是由饋送該印刷媒體繞著該迴圈的導引件所界定。
13. 如申請專利範圍第12項的印表機，其中該導引件係建構成在該印刷媒體路徑中提供曲度，其係連續函數而沒有不連續。
14. 如申請專利範圍第12項的印表機，其中該導引件包括閃避部，其對應於該印刷媒體在該第二區段中之該曲度的反曲點。