具有油墨相關部件的可更換裝置的噴墨列印系統的製作方法
2023-10-17 14:50:09 2
專利名稱：具有油墨相關部件的可更換裝置的噴墨列印系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及噴墨印表機/繪圖機，更具體地說，涉及改變離軸油墨盒儲存器高度的技術，以便減少在滑架上的列印盒的再裝滿時間，保證油墨再裝滿體積的可靠性，以及調定列印盒的真空壓力。
在題為「在噴墨條帶印表機/繪圖機中彈性袋儲存器的連續的再加注」的共同轉讓的專利申請中介紹了一種列印裝置，該裝置使用了通過撓性管路與滑架上的列印盒相連接的離滑架油墨儲存器。該離滑架油墨儲存器在滑架上的列印盒的內儲存器中連續補充一定量的油墨，並且可保持背壓處於能產生較高列印質量的範圍內。雖然該裝置具有許多優點，然而在某些應用場合下，該離滑架和滑架上的油墨儲存器通過撓性管的比較永久性的連接卻是不合乎需要的。
一種用於印表機/繪圖機的新的油墨輸送裝置(IDS)已經研製出來，其中列印盒的滑架上的彈性儲存器只是間斷地與離滑架油墨儲存器相連接以便「吞下一口」，隨後即與離滑架油墨儲存器脫開。因而就不需要使滑架上和離滑架儲存器零件相連接的永久性的管路。上述申請文件介紹了這種新的油墨輸送裝置的某些特徵。
由Joseph E.Scheffelin等人於1994年5月31日先前提交的題為「在噴墨條帶印表機/繪圖機中的彈性袋儲存器的連續的再加注」為與本發明共同待批和共同轉讓的專利申請，其申請號為08/454975(簡稱「』975申請」)，該申請的內容通過引用結合在本文中。
近來的其他共同待批共同轉讓的相關專利申請有由Max S.Gunther等人於1996年提交的題為「噴墨盒加注口連接器」的專利申請，代理檔案號為10960552-1；代理檔案號為6096007的由RickBecker等人於1994年提交的題為「具有油墨相關部件的可更換裝置的噴墨列印」的專利申請；代理檔案號為10960326的由Erich Coiner等人於1997年提交的題為「用於與多個更可換油墨供應袋一起套裝的空間利用率高的外殼形狀」的專利申請；代理檔案號為6096026的由Max S.Gunther等人於1997年提交的題為「具有單個開/關控制閥的列印裝置」的專利申請；代理檔案號為6096023的由Ignacio Olazabal等人於1997年提交的題為「用於油墨供應閥的周期的自動連接的裝置」的專利申請；以及代理檔案號為10960324的由Mark Young等人於1997年提交的題為「用於油墨再裝滿的可變壓力控制器」的專利申請，所有上述專利申請的內容通過引用結合在本文中。
本發明能使這種新的離滑架吞下一口式的油墨輸送裝置的性能達到最佳。在這種IDS中，一個利用一個內部彈簧來提供真空壓力的筆盒間斷地與一個離開掃描滑架軸線設置的油墨儲存器相連接。從一個裝滿的筆盒開始，印表機將列印出各種圖形，同時檢測出所使用的油墨量。在發出規定數量的油墨以後，該筆盒就移動到一個加注站處以便補充油墨。在該加注站，一個閥嚙合在該筆盒內，從而使油墨儲存器與筆盒相連接並且打開一個供油墨自由流動的通路。只需要利用存在於該筆盒內的真空壓力，就可以把油墨從該儲存器「拉」入筆盒中。
一種具有油墨相關部件的可更換裝置的噴墨列印系統，這些油墨相關部件可以作為用於每種不同顏色油墨的一個單獨的油墨輸送裝置而一起安裝和一起更換。該可更換裝置包括一個帶有一個入口孔的油墨列印頭，一個油墨供應組件和一個列印頭維修組件，其中的每一件都可以由使用者手工安裝在噴墨印表機上。油墨供應組件中裝有足夠的油墨，因而在列印頭的預期的使用壽命到期以前，可以完全裝滿一個列印頭儲存器好幾次，每次使用者都可以更換用於某種特定顏色的整套油墨相關部件。同樣，列印頭維修組件是為了實現列印頭的預期使用壽命的可靠性而設計的。該噴墨列印系統可以使整個油墨輸送裝置為了不同的列印需要而被更換例如把室內的染料基油墨更換為室外的顏料基油墨。
本發明的上述和其他特點和優點通過下面對其在附圖中所示出的一個典型實施例的詳細說明將一目了然，附圖中
圖1是使用本發明的一個大規格印表機/繪圖機裝置的等角投影圖；圖2是圖1中的裝置的一部分示出加注站的放大視圖；圖3是一個示出印表機滑架和加注站的頂視圖；圖4是一個可在圖1的裝置中使用的噴墨列印盒的等角投影圖，圖中把一個加注平臺安裝部分，一個針閥和供應管以分解圖示出；圖5是沿圖4的5-5線截取的一個剖視圖，圖中示出了相對於列印盒上的加注口處於脫開位置的閥的結構；圖6是一個與圖5相類似的剖視圖，但圖中示出了相對於列印盒上的加注口處於嚙合位置的閥的結構；圖7是沿圖6的7-7線截取的一個剖視圖，圖中示出了在加注站的加注插座中的針閥結構和用來鎖緊該針閥的鎖緊結構；圖8是一個與圖7相類似的剖視圖，圖中示出了處於放鬆位置的鎖合裝置；圖9是示出用來移動該閥結構的機構的一個放大視圖，其上沒有裝任何閥；圖10示出了結合有本發明的一個離滑架油墨供應組件；圖11是示出與該閥結構相連接的多個離滑架油墨供應組件的一個示意圖；圖12是示出該用來移動該閥結構的機構與一個列印盒處於相脫開位置時的詳細的側視圖；圖13是示出該用來移動該閥結構的機構與一個列印盒處於相嚙合位置時的詳細的側視圖；圖14A與14B分別示出了結合有本發明的一個維修站組件的一個等角圖和一個側視圖15是一個用於可拆卸地安裝圖14A-14B的維修站組件的滑架的等角圖；圖16是橫跨列印區的一個滑架的等角圖；圖17示出了在閥結構處在脫開位置時，圖16的滑架處於加注站位置時的情況；圖18A和18B示出了該印表機在加注站和維修站的門分別處於關閉和打開位置時的情況；圖19是結合成一個單個密封裝置的本發明的組合式輸送裝置部件(列印盒、油墨供應組件和維修站組件)的示意的分解圖；圖20示出了用於更換本發明的列印盒的6個典型的步驟；圖21示出了用於更換本發明的油墨供應組件的5個典型的步驟；圖22示出了用於更換本發明的維修站組件的5個典型的步驟。
本發明的一個典型的用途是用於大規格列印(LFP)場合的條帶式繪圖機/印表機中。圖1是一臺熱噴墨大規格印表機/繪圖機50的透視圖。印表機/繪圖機50包括一個安裝在一個具有左和右蓋56和58的機架54上的外殼52。一個滑架組件60在蓋58下面用虛線示出，它適用於沿一個滑架杆作往復運動。一個列印介質(例如紙)通過一個介質軸驅動機構(未示出)沿著一個豎直的或介質軸的方向設置。如同本技術領域通常的做法，介質的驅動軸方向用「X」軸表示，而滑架的掃掠軸方向用「Y」軸表示。
圖3是滑架組件60和加注站的頂視圖的草圖。滑架組件60在滑動杆94A,94B上滑動。滑架組件60沿水平軸或滑架掃掠軸上相對於編碼條92的位置通過一個滑架定位機構決定。該滑架定位機構包括一個滑架定位電機404(圖15)，該電機驅動一根與該滑架組件相連接的皮帶96。滑架組件沿掃掠軸的位置可以通過使用該編碼條而精確地決定。一個光學編碼器406(圖15)設置在滑架組件上，該編碼器可以提供用來實現光學圖像對準和滑架精確定位的滑架位置信號。一個合適的滑架定位機構的其他詳細情況在上述』975申請中均有說明。
印表機50具有四個噴墨列印盒70,72,74和76，分別在其內部的彈性袋儲存器中儲存不同顏色(例如黑色、黃色、深紅色和青色)的油墨。當滑架組件60沿著Y軸相對於介質作移動時，被選定的噴墨盒中的噴口受到致動，從而把油墨噴撒在介質上。
滑架組件60對列印盒70-76進行定位並且把接口所需要的電路固定在列印盒內的加熱器電路上。該滑架組件包括一個適合於在前和後滑動器92A,92B上往復運動的滑架62。列印盒以一種密集配置的方式進行固定，並且可以有選擇地把每個列印盒從該滑架上取下，以便更換一個新的筆盒。該滑架包括一對對置的側壁和每隔一個不大的間距放置的內壁，這些內壁限定了列印盒的盒室。這些滑架壁都是用一種硬工程塑料製成的。列印盒的列印頭都通過在盒室中的孔朝向列印介質露出。
如上所述，彩色列印和繪圖要求來自各個列印盒的顏色都噴撒在介質上。這樣將使來自內盒儲存器的油墨耗盡。印表機50包括4個吞下一口式的IDS，以滿足列印裝置的油墨輸送要求。每個IDS包括3個部件，即一個離滑架油墨儲存器，一個滑架上列印盒以及一個列印頭清洗器。油墨儲存器包括一個能容納350毫升油墨的袋，其上固定有一個短管和加注閥。適合於該用途的油墨儲存袋的結構的詳細情況在一個代理檔案號為10960326，由Erich Coiner等人提交的題為「用於與多個更可換油供應袋一起套裝的空間利用率高的外殼形狀」的共同待批的專利申請中給出。這些儲存器安裝在印表機的左側(左外殼58的門的後面)，而這些閥則固定在加注臂170上，也在左門的後面，這在下面還要說明。在該典型的實施例中，列印盒包括一個具有300個噴口、600dpi的列印頭，該列印頭上有一個通過它進行加注的小孔。該列印頭清洗器包括一個當對列印頭進行維修和校準時用來截住油墨的盂，一個用來擦淨列印頭表面的擦淨器，和一個帽蓋(用來在列印頭不使用時對它進行保護)。該3個部件一起組成用於一個給定顏色的IDS並且作為一個組件由使用者更換。
每個部件的正確位置最好通過顏色來作標誌。使在該更換的部件上的顏色與接受該部件的機架上的顏色相一致將保證該部件的正確位置。在一個典型的實施例中，所有的3個部件將按照相同的順序排列，即黃色部件位於最左邊位置，青色部件位於中左位置，深紅色部件位於中右位置以及黑色部件位於最右邊位置。
該油墨輸送裝置是吞下一口式的油墨加注裝置。當任何一個列印盒內部儲存器的油墨體積下降到一個臨界值以下時，該裝置將自動地對所有4個列印盒70-76進行加注。加注順序將在該使得列印盒儲存器的油墨體積降低到臨界值以下的列印完成以後立即開始，這樣列印將不會由於加注油墨而中斷(除非在使用超過5毫升的任何一種的油墨進行長軸列印的情況下)。
該』975申請介紹了一種適合於用來進行連續加注的負壓彈性袋列印盒。圖4-8中示出了一種與』975申請中所述的列印盒相類似的噴墨列印盒100，但是該列印盒通過在列印盒的夾緊手柄中附加一個自動封閉的加注口而適合於用來進行間斷的加注。列印盒100可用圖1中的裝置的列印盒70-76來說明。列印盒100包括一個包圍著用來儲存油墨的內儲存器104的外殼102。具有多個噴墨口的列印頭106安裝在該外殼上。在列印操作期間，當列印盒沿著列印滑架來回掃掠時，該列印頭就接受來自儲存器104的油墨並且噴射出油墨滴。一個伸出把手108從該外殼伸出以便於從噴墨印表機的列印滑架取下或裝上。該把手在外殼的外表面上形成。
圖5-8示出了把手108的補充的細部圖。該把手108包括設置在與儲存器104相連通的圓柱形孔114的對置側上的兩個連接器110,112。該孔通過一個由彈性材料製成的隔壁116所密封。隔壁116中形成有一個小孔118。該把手利用其孔114來用間斷地與一個針閥結構120相嚙合，該針閥結構通過管122連接在象圖1所示裝置的儲存器80-86之一那樣的離滑架油墨儲存器上。圖5示出了與孔114相鄰近但並不與其相嚙合的針閥結構120。圖6示出了針閥結構120完全與該孔相嚙合的情況。如圖6中所示，結構120包括一個中空的針122，該空心針具有一個封閉的遠端，但在鄰近該遠端處形成有多個孔124。一個滑動的閥環128緊密地配合在該針的周圍，並且受彈簧126的偏壓進入一個閥關閉位置，如圖5中所示。當結構120被強制壓緊在孔114上時，該閥環128受到推動沿該針的長度向上，使針尖滑入孔118中，如圖6中所示。在該位置上，油墨可以通過位於儲存器104與管130之間的針孔124流動。因此，在打字盒100通過一個象標號120所示那樣的閥結構與一個離滑架油墨儲存器相連接的情況下，在列印盒與離滑架儲存器之間就建立了一條流體通路。油墨可以從離滑架儲存器流到列印盒儲存器104中。當結構120與把手108離開時，由於彈簧126作用在閥環128上的結果，使閥結構120自動地關閉。孔118由於材料116的彈性也將被關閉，由此為列印盒提供了一個自動封閉的加注口。
圖4-8中示出了一個用來把閥120可鬆開地鎖緊在插座174處的加注臂170中的鎖緊結構172。結構172具有與閥體120A的外殼相嚙合的鎖緊面172B(圖5)。該結構由整體式彈簧構件172A(圖7和圖8)偏壓到鎖緊位置。通過把力作用在結構170的點170C(圖7和8)上，該彈簧受到壓縮而使面172B與閥體脫離嚙合並且使閥與加注臂插座174分開。這種可鬆開的鎖緊結構可以使閥和儲存器作為一個組件快速地更換。
列印盒70-76各包括一個使用負壓彈性袋油墨輸送裝置的單腔本體，更詳細的情況在』975申請中有說明。
在圖1的典型的裝置中，加注平臺150位於印表機50的左外殼52中，如圖2中所示。4個離滑架油墨儲存器80-86都支承在平臺150上。短軟管150,152,154和156連接在相應的儲存器80-86的孔80A-86A與支承在加注站殼體170上的針閥結構160,162,164和166之間。每個針閥結構與圖4-8的閥結構120相對應。
加注平臺150是一個安裝著4個儲存器並能作上下運動的升降機。
為了進行一次加注，先把滑架組件60移動到加注站位置，此處該4個離滑架儲存器80-86通過截止閥160-166與相應的列印盒70-76相連接。如圖3和12-13所示，這些儲存器的連接可以通過使步進電機200轉動而完成，該電機可以推動一個其上安裝有閥結構和加注站殼體170的操縱杆202。一種適合於用來使這些閥移動以便與加注口相嚙合和相分離的裝置在代理檔案號為6096023的由Ignacio Olazabal等人提交的題為「用於裝有多個列印頭的油墨供應閥的周期的自動連接的裝置」的共同待批的專利申請中有更充分的說明。當這些閥在列印盒的加注口中嚙合以後，油墨因列印盒儲存器的微小的真空壓力(背壓)而被吸入儲存器中。人們知道該背壓將由於油墨體積的增加而減小。這樣就可產生一個自動調節的加注過程，當更多的油墨被導入列印盒中後，該背壓將減小到一個使列印盒不再能吸入更多的油墨的臨界值，從而使該加注過程停止。使油墨流動停止的這個背壓可以通過偏移列印盒和離滑架儲存器的距離而進行調整。儲存器的位置離開列印盒的下面距離愈大，列印盒中的最後壓力就愈大並且在列印盒內儲存器中產生的油墨體積愈小。
如在圖16中所清楚示出的，本發明不需要對由於標準的離滑架油墨裝置(其中的油墨供應管在列印操作期間與滑架上的列印盒保持固定連接)產生的阻力和幹涉而重新設計的滑架進行詳細說明。相反，示於附圖中的滑架可以橫跨列印區來回移動而無需任何型式的供應管連接。此外，本發明也不需要計算通常由於具有一個直接安裝在滑架上的可更換的補充傳墨裝置而產生的附加的滑架質量。
下面對能在列印盒加注口與離滑架油墨供應閥之間的加注站提供周期的連接/脫開的裝置的其他的詳細情況進行說明。參看圖9,12-13和17，一個固定著油墨供應閥的支架支承著電機200，該電機使齒輪210轉動以使齒輪臂212在列印盒上具有其相應的加注孔的供應閥的一個嚙合位置與一個脫開位置之間來回運動。在支架上的主穩定杆214以及在滑架上的輔助穩定杆215提供了為使列印盒上的過大的應力減至最小所需的必要限制，否則將會使列印盒在滑架上的精確定位發生偏移。嚙合/脫開的開始和終止位置都由一個光學傳感器216限定。
在本發明現有的一個最佳實施例中，所有4個油墨供應閥在它們通過各個鎖定鈕219固定在其孔218中的固定位置上後，就可以作為一個組件一起運動，這就允許每個閥在該整體的IDS的預期壽命對於特定顏色的油墨來說已經期滿時，可以單獨更換。當需要更換時，可以方便地通過對閥柄226的手動操縱使一個箭頭形的定向鍵222與一個匹配的定向槽224相嚙合。
用於每種顏色的油墨的一個獨特的可小範圍更換的維修站組件230是該IDS的一個重要的部件。參看圖14A-14B和15，該維修站組件包括一個在一端的伸出手柄232，和一群在該組件的頂部上的比較小的區域中結合在一起的列印頭維修件。在一端是雙擦淨器234，在另一端是一個盂238，而在一個中間位置則是一個噴口板蓋236。在該組件中的一個外起動注油器240通過一個內部通道與蓋236相連接，而在其對置方向則通過一個圓環形密封242與一個真空源相連接。一個維修站滑架251包括用於每個維修站組件(有時也稱為列印頭情洗器)隔開的槽244,246,248和250。
一個彈性加載的基準裝置用來保證該維修站組件可以在維修站滑架中方便而精確地定位。沿著每個槽的頂部是與沿著該組件的兩個頂部邊緣方向的對應的基準凸耳254相嚙合的一個Z形基準脊252。一個向上偏壓的彈簧杆260保證了沿這些基準面的緊密配合。通過一對起著靠緊在該組件的匹配擋塊258上的鎖閂作用的伸出角，在每個槽中提供了水平定位。雖然並不要求，但也可以在每個槽的後壁中使用一個偏壓杆262。
圖10示出了一個油墨供應組件在安裝前的基本的外部結構，而圖11示出了這樣的4個組件是如何與它們的通過手工安裝在閥支架上的閥一起組合在該印表機的加注平臺上的。
圖18A和18B示出了更換該IDS的3個基本部件所需要的可接近性。該印表機裝置的前面通常包括一個輥式進給裝置270，一個控制板272和一個與伸長機架件275相鄰接的列印區檢修門274。該維修站位於滑架掃掠軸的右端，而加注站278則位於相反端。設置了諸如以280表示的簡單的摩擦鎖緊件，以便保證安裝在樞鉸(例如281)上的門的正確的關閉。推進板284用來在維修站門282關閉時，接觸並幫助任何未安裝好的維修站組件定位。在印表機正常操作期間，一個類似的門286將加注站關閉。加注站包括用於一個油墨供應平臺的空間287，以及一個從該平臺通向安裝在滑架上的列印頭的檢修孔288。
下面將結合圖19-22說明安裝步驟。一個油墨輸送裝置最好作為一個組件封裝在紙箱290內，其中包含一個新的列印盒291A，一個裝在塑料儲存袋295內的新的維修站組件293A，以及一個新的油墨供應組件296A。如圖20中的一目了然的順序所示出的，一個舊列印盒293B可以方便地取下而用一個新的列印盒更換。如圖21中的一目了然的順序所示出的，一個用盡的油墨供應組件296B可以毫無困難地取下，即首先如箭頭302所示把油墨門打開，然後如箭頭304所示按下鎖定鈕並同時如箭頭306所示拉出該閥。然後可以把用盡的油墨供應組件296B用一個新的油墨供應組件296A來代替。最後如圖22中的一目了然的順序所示出的，在打開檢修門以後，使用者可以沿箭頭310所示的方向按下手柄，從而可將一個舊的維修站組件293B取下，然後自始至終如箭頭312所示的方向把它拉出，然後再安裝上一個新的維修站組件293A。
因此，本技術領域的技術熟練的人員將能理解到，本發明的獨特的吞下一口式的油墨補充裝置的主要特徵提供了一種通過自動的油墨補充來保證自動列印的獨特而又相當簡單的方法。此外，所有與油墨相關的部件都可以由使用者為某種油墨顏色而更換，並且無需使用專用工具也無需呼喚專業維修人員。
雖然已經對本發明的一個最佳實施例作出了圖示和說明，但應當指，只要不脫離本發明在下面的權利要求書所規定的精神和範圍，本領域的技術熟練的人可以對本發明作出各種改進。
權利要求
1．一種噴墨列印系統，包括一個具有一個滑架的印表機，該滑架沿著在一個列印區上經過的一條通路運動；至少一個列印頭，該列印頭可拆卸地安裝在所述滑架上並且具有一個入口孔；至少一個離開所述滑架放置的油墨儲存器，該儲存器用來把油墨供應給所述列印頭；一個列印頭維修組件，該組件在所述滑架的該通路中可拆卸地安裝在所述印表機上；以及其中所述列印頭，所述油墨儲存器以及所述列印頭維修組件可以作為一個裝置安裝，以便提供一個組合的油墨輸送裝置。
2．如權利要求1所述的噴墨列印系統，其特徵在於，所述列印頭具有一個當它被安裝在所述滑架上後可以接近的入口孔。
3．如權利要求2所述的噴墨列印系統，其特徵在於，所述入口孔在列印操作期間處於一個常閉位置。
4．如權利要求1所述的噴墨列印系統，其特徵在於，所述油墨儲存器連接在一個出口控制閥上。
5．如權利要求4所述的噴墨列印系統，其特徵在於，所述出口控制閥處於一個常閉位置。
6．如權利要求4所述的噴墨列印系統，其特徵在於，所述出口控制閥可以直接與所述列印頭的所述入口孔相連接，以便當所述出口控制閥處於一個打開位置時，允許來自所述油墨儲存器的油墨補充到所述列印頭中。
7．如權利要求1所述的噴墨列印系統，其特徵在於，所述油墨儲存器與一個出口控制閥相連接，該閥能夠間斷地與所述入口孔相嚙合，以對所述列印頭提供油墨補充。
8．如權利要求1所述的噴墨列印系統，其特徵在於，該系統還包括多個所述列印頭可拆卸地安裝在所述滑架上，每個列印頭具有一種不同顏色的油墨；多個所述油墨儲存器相應地與所述多個列印頭相連接；以及多個所述列印頭維護組件相應地與所述多個列印頭相連接。
9．一種使用多個安裝在移動滑架上的列印頭的彩色噴墨列印的方法，每個列印頭具有一種不同顏色的油墨並具有一個安裝在該移動滑架的一條通路中的獨立的可拆卸的列印頭維護組件，以便分別地為每個列印頭實現與油墨有關的維修功能，該方法包括提供一個離滑架油墨儲存器；把該儲存器用一種具有預定性能的給定油墨注滿；使所述加注步驟中的該油墨從該儲存器輸送到該列印頭中的一個列印頭內；以及使所述加注步驟的某些油墨在該印表機正常操作期間沉積在與該列印頭中的所述一個列印頭相連接的所述列印頭維修組件上。
10．如權利要求9所述的方法，其特徵在於所述加注步驟包括把一定體積的油墨加注到該儲存器中，該油墨體積至少是與在該滑架上的該列印頭相連接的一個油墨儲存器的容量的兩倍，以及所述輸送步驟在該印表機的正常操作消耗了在該滑架上的該油墨儲存器中的油墨以後還可以間斷地發生。
全文摘要
一種具有油墨相關部件的可更換裝置的噴墨列印系統,這些油墨相關部件可以作為獨立的油墨輸送裝置而一起安裝和更換。該可更換裝置包括一個油墨列印頭,一個油墨供應組件和一個列印頭維修組件。油墨供應組件中的油墨在列印頭的預期使用壽命到期以前,可以完全裝滿一個列印頭儲存器好幾次。同樣,列印頭維修組件是為了實現列印頭的預期使用壽命的可靠性而設計的。
文檔編號B41J2/175GK1215661SQ981071
公開日1999年5月5日 申請日期1998年3月3日 優先權日1997年3月3日
發明者R·貝克爾, D·瓦特森, B·肯菲爾, D·鮑丁, J·加思爾, E·約翰森, R·吉勒斯, M·E·楊, E·扎帕塔, F·瑞茲 申請人:惠普公司