专利名称：喷墨汁式印刷头对纸的定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨汁式印刷机，更准确地说是涉及用于这种印刷机的定位系统(referencingscheme)。
喷墨汁式印刷机包括若干个用于向印刷介质，如纸上进行印刷的互相关联的构件。例如，纸的印刷区域是支撑在一个压印板上，而一个固定于可双向移动的托架的印刷支架，通过一个在支架上的印刷头将字符印刷在印刷区域内的纸上。
在印刷过程中有几个方面问题必须进行控制，以达到从一页纸到下一页纸和从一种纸张厚度到另一种厚度的印刷质量均匀一致。例如，对印刷头与纸之间的间隙，以及印刷头与纸之间的角度都必须进行控制。
托架在一个基本上平行于印刷区的轴上移动，而且其平行度必须进行控制以保证整个一页纸的印刷均匀性。另外，利用一个安装在驱动轴上的驱动滚轮使印刷介质行经印刷区域。此驱动轴也应当与印刷区域保持平行。最后，该印刷机必须能够使纸在压印板上保持平整而且能够解决由于存在湿墨汁而发生纸的起皱问题。起皱就会造成纸与印刷头之间的间隙的变化。
在介质上出现湿墨汁需要特别注意。在墨汁干燥以前与墨汁的直接接触会造成模糊。可是，为了从印刷机上将介质取下来，与印刷介质的直接接触是经常需要的。这一问题通常是通过增加一个干燥器或通过减小印刷区域以提供一个接触部位来解决。
根据本发明，上述问题通过四个措施加以缓解。首先是，对于在单页纸上印刷时产生一个反向弯曲(reversebow)。该反向弯曲是在纸的横向轴线上(平行于印刷方向)利用纸本身的刚性来促使该纸平整地靠在压印板上。由于压印板和印刷头运动的方向大致是平行的，而且该纸是通过反向弯曲来保持平整地靠在压印板上则印刷头与纸之间的间隙就保持恒定了。通过将印刷头相对于印刷区域平面稍微倾斜一个角度，则纸的皱纹就不会接触到印刷头和弄得尽是湿墨汁。
本发明的第二个方面是，纸与托架都定位于同一部件(一个托架导板)。在这种结构型式中，纸被推向托架导板的下侧而离开驱动滚轮，经过在印刷区域内的反向弯曲并到达进行印刷的压印板上。该托架是利用一个托架轴和重力通过一个滑块凸耳定位于托架导板上。
该托架导板是由一个具有精密公差并严格控制尺寸的刚性薄金属板(例如0.032英寸)构成。这样则此部件要比那些在所要求的厚度条件下没有足够刚性的模压件更便于进行定位。对于塑料制件在所要求的厚度情况下，直度也难以达到。
本发明的第三个方面是，利用一个适合于较厚的印刷介质的弹性加载装置使压印板能够在大致垂直于纸的平面的方向上移动。
本发明的第四个方面是，将压印板与托架导板之间保持一个最小的固定距离，以便保证该纸在托架导板与压印板之间不会夹紧。这样则减小了牵引力从而减小了纸的扭曲并降低了纸的驱动力。由于这种牵引力较小而纸可以推入印刷区域内，这样就消除了为移动纸而设置一个接触部位因而要减小印刷区域的必要性。
图1是一个顶视平面图，图中显示一个托架导板的一部分，一个压印板和一个在托架导板与压印板之间的一页印刷介质，和一个与它们配合工作的印刷支架;
图2是用以显示印刷头与纸的定位关系的局部剖示正视图;
图3是显示在托架导板与压印板之间印刷介质薄片的通道和与它们配合工作的印刷支架的一个侧视图;
图4是图3所示托架导板的一部分的截面剖示图，用以显示各定位部件之间的相互关系。
现在参看各附图，其中同样的标号表示同样的元件，一种喷墨汁式印刷机的一部分如图1所示。图中所显示的相关构件包括一个托架导板10，该导板引导着在压印板14上面的一页印刷介质12，该印刷薄片12通过一个介质推动装置15推进至一个标号为“A”的印刷区域内。
在一个最佳实施例中，该介质推动装置包括一个驱动轴16和若干个固定在该驱动轴16上的驱动滚轮18(其中之一可以在图1中看到)。这些驱动滚轮与印刷薄片12相接触并推动它经过印刷区域。夹紧滚轮20(其中一个在图1中可以看到)固定在托架导板10的顶部并从那里伸出。这些夹紧滚轮20与驱动滚轮18相配合工作将印刷介质12压紧在压印板14上。驱动轴16通过一个电动机22经过一个连接在其上的齿轮传动机构24进行转动;该电动机是通过一个微处理机26进行控制的。
印刷支架28固定在托架30上，而该托架是在一个托架导轴32上进行引导并通过一个带齿的皮带(未显示)在微处理机26的控制下进行双向运动。该印刷支架28包括一个向印刷头34(见图2)提供墨汁的墨汁容器(未显示)。该印刷头34设置有喷射墨汁滴的小孔(未示出)。
如图2所示，该托架30包括一个搁在托架导板10的表面上的滑块凸耳36。托架30的重量就是该滑块凸耳36施加于托架导板10上的预载荷，由此使其保持恒定的接触。该滑块凸耳36是由一种低摩擦，高耐磨性材料制成，它可以是单独的一块或在托架30上模压出来。该滑块凸耳36也可以在易处置的印刷支架28上模压出来。滑块凸耳36用以使印刷头34与印刷介质12之间保持一个恒定的固定距离。该固定距离可以在0.03至0.05英寸范围内。
压印板14通过一个压印板凸耳38定位于托架导板10的前缘的底侧上。该压印板凸耳38设置在纸的两侧(见图1)，印刷机接纳的最宽纸的尺寸之外，以便避免与纸相干涉。压印板弹簧39将压印板凸耳38向托架导板10预压(见图3)。该压印板凸耳38在压印板14与托架导板10之间形成一个恒定的间隙。弹簧载荷用以消除从压印板14通过枢轴48，驱动轴16，框架(未显示)到托架导板的公差灵敏度。
压印板14是经弹簧加载荷(利用弹簧39)以适应厚的印刷介质如信封。压印板凸耳38要调整至一个高度以使薄介质，如纸滑经所产生的间隙(由此消除牵引力)而要求较厚的介质如信封将压印板14向下推向弹簧39。
压印板凸耳38的高度选择要使压印板14与托架导板10之间的间隙在大约0.006至0.015英寸范围内。由于较厚的介质将压印板14向下推动，额外的厚度是容纳在印刷侧的对面一侧上，而且印刷表面与印刷头保持一个较固定的距离。厚的介质将压印板14向下推动。它增加了牵引力。但是，较厚的介质也增加了对夹紧滚轮20和46的压紧力，这种压紧力会增加驱动力，而且不仅是抵偿增加的牵引力。
压印板角度是通过采用一个定位于与压印板14相联接的一个压印板支承48的定位凸耳40来保持的。该定位凸耳40要设置在距离托架导板10前缘足够远的位置上，以便达到印刷头与纸之间约1°至6°的角度(图4中的θ1)。
在一个实施例中，该压印板支承48是能够绕着驱动轴16的轴线进行回转的，而且在送纸活动方面控制压印板14向下回转，送纸活动不属于本发明的部分，但是这方面内容在1987年3月11申请的申请书系列号为024，278号的待批准的专利申请书中已经较详细地公开。向下的回转是通过该压印板支承48与一个位于回转传动机构(未显示)上的偏置销相接触来实现的。该回转传动机构是利用一个齿轮系(未显示)耦合至一个机械倍增器来完成压印板14的向下回转的。
印刷支架28如何定位在托架30上，在与此同一日申请的(PD-187105)待批准的专利申请书系列号为号的文件中有较详细的论述。基本上是在印刷支架28上设置与托架30上对应附件对准的附件，以保证每次该支架恒等地锁紧在托架内的同一位置上。
安装在轴32上的托架30并通过滑块凸耳36定位于托架导板10上的情况上面已论述过。
为了在间隙大小和角度方面保持始终如一，轴32与托架导板10的前缘必须平行。这两个部件也必须保持正确的相对方位。
为了实现这一点，每个部件(轴32和托架导板10)的一侧(此处为左侧)定位于印刷机框架上的模压附件(未显示)，而右侧在右壁上。如这里所采玫模∷⒒蚣芎陀冶诠钩捎∷⒒幕 由于在轴32与托架导板10之间的装配坚固，保持每个部件的端部定位于同一部件便形成平行性和方向性。
图3显示一种结构型式，其中纸片12通过滚轮18绕着驱动轴16送进，经过托架导板10的下面到达压印板14上。由导板10至压印板14的过渡使纸12在B点(刚刚位于印刷区域A的后面)造成反向弯曲。这种在B点处的反向弯曲就会使纸12沿着压印板14平整地靠在印刷头34所经过的区域内，由此在印刷头与纸之间保持一个喷墨汁技术要求的恒定的和严格控制的间隙。该反向弯曲是当纸离开驱动滚轮18并沿着压印板14滑动时在纸的方向上的一个变化。托架导板10迫使纸从驱动滚轮18至压印板14时弯曲而不是成一直线(如图4所示)。这种在方向上的改变是由驱动滚轮18，压印板14，和托架导板10的定位造成的，这样则当纸离开驱动滚轮18时，该纸的角度与压印板14的角度是不同的。托架导板10的前缘的配置使其强迫纸弯曲。这种角度的变化(在图4中的θ2角)应当在5°至45°之间。
在图3所示的实施例中，纸片12是由一个输入盘42内的一叠纸12a中通过若干个驱动滚轮18拾取的，并绕着驱动滚轮回转经过印刷区域A到达输出盘44。夹紧滚轮20，46保持将纸12紧贴驱动滚轮18。
在图4中，显示出印刷头与纸之间的角度。由图中可以看出，纸12以角度θ1移向印刷头34。为了得到最佳效果，该纸以1°至6°的正角度为宜。这一正角度足以防止沿印刷头34的任何部位由于纸的起皱而导致湿墨汁的模糊。纸的起皱是由于纸吸收湿墨汁后引起的膨胀并导致纸12升起并移向印刷头。将纸12由印刷头34向下倾斜为起皱效应提供间隙。
纸相对于印刷头34的角度(θ1)是通过将纸向下倾斜和将印刷头向上倾斜获得的。纸的角度是通过保持压印板14的角度进行控制的，如上所述。印刷头34的角度是通过滑块凸耳36的高度进行控制的。一个较高的滑块凸耳36将使托架顺时针方向回转，如图3所示，由此则增加印刷头角度。
形成一个反向弯曲(在B点处)，将印刷介质12与托架30定位于同一部件(即托架导板10)，并对压印板14和凸缘38施加弹簧载荷以保持自托架导板的最小的固定间隙，可使印刷头与纸的间隙从一张印刷介质到下一张基本保持一致，而与介质的厚度或部件公差无关。
这些技术也允许在纸面的顶部印刷，采用较低的纸驱动力，并在纸的输送时不接触印刷表面或减小印刷区域以提供这种接触部位。
上面所论述的各种印刷头-纸的定位技术期望能在改进的喷墨汁印刷机中获得应用。
这样，则印刷头对纸的定位系统已经公开，该系统通过调整印刷头与纸之间的间隙和角度，通过建立起轴与托架导板之间的平行度并通过造成一个反向弯曲，以便为喷墨汁式印刷机提供一个改进的印刷过程。对于一个具有本专业技术领域普通技术水平的人员，在本发明的所附权利要求的范围内进行各种改变和改进显然是可以做到的。
权利要求
1.一种改进的喷墨汁式印刷机包括一个在其上带有印刷头(34)并固定在一个托架(30)上的印刷支架(28)，该印刷机还包括一个与上述托架配合工作的托架导板(10)，一个与上述托架导板配合工作并用于支撑着印刷介质(12)至少经过印刷区域(A)的压印板(14)，和一个用于移动上述印刷介质由上述托架导板的下面到达上述压印板上的装置(15)，改进包括在上述印刷介质上形成反向弯曲(B)的装置。
2.如权利要求1所述印刷机，其中所述反向弯曲是在上述印刷介质从上述托架导板向上述压印板显露的点上形成的。
3.如权利要求2所述印刷机，其中所述反向弯曲是通过在从上述托架导板显露时的上述印刷介质与压印板之间形成一个从约5°至45°的角度(θ2)产生的。
4.一种改进的喷墨汁式印刷机包括一个在其上带有印刷头(34)并固定在一有托架(30)上的印刷支架(28)，该印刷机还包括一个与上述托架配合工作的托架导板(10)，一个与上述托架导板配合工作并用于支撑着印刷介质(12)至少经过印刷区域(A)的压印板(14)，和一个用于移动上述印刷介质由上述托架导板的下面到达上述压印板上的装置(15)，改进包括用于将上述托架和上述印刷介质定位于上述托架导板的装置(36，18)。
5.如权利要求4所述印刷机，其中所述托架是利用一个在上述托架或在上述印刷支架上的滑块凸耳(36)定位于上述托架导板的。
6.如权利要求5所述印刷机，其中所述印刷介质是利用装置(18，20)定位于上述托架导板，该装置将上述印刷介质推向上述托架导板的下面并经过上述压印板上的上述印刷区域。
7.如权利要求6所述印刷机还包括一个靠近上述印刷区域的装置，用以在上述印刷介质上产生一个反向弯曲(B)，它平行于印刷方向，并使上述印刷介质基本平整地铺在上述压印板上。
8.如权利要求7所述印刷机，其中所述反向弯曲是在上述印刷介质从上述托架导板向上述压印板显露的点上形成的。
9.如权利要求8所述印刷机，其中所述反向弯曲是通过在从上述托架导板显露时的上述印刷介质与压印板之间形成一个从约5°至45°的角度(θ2)产生的。
10.一种改进的喷墨汁式印刷机包括一个在其上带有印刷头(34)并固定在一个托架(30)上的印刷支架(28)，该印刷机还包括一个与上述托架配合工作的托架导板(10)，一个与上述托架导板配合工作并用于支撑着印刷介质(12)至少经过印刷区域(A)的压印板(14)，和一个用于移动上述印刷介质由上述托架导板的下面到达上述压印板上的装置(15)，改进包括一个用于使上述压印板移动以适应上述印刷介质的厚度变化的装置(39)。
11.如权利要求10所述印刷机，其中所述适应装置包括使上述压印板移离上述托架导板的弹簧加载装置。
12.如权利要求10所述印刷机还包括一个用于将上述压印板与上述托架导板保持一个最小固定距离的装置(38)。
13.如权利要求12所述印刷机，其中所述距离是在0.006至0.015英寸范围内。
14.一种改进的喷墨汁式印刷机包括一个在其上带有印刷头(34)并固定在一个托架(30)上的印刷支架(28)，该印刷机还包括一个与上述托架配合工作的托架导板(10)，一个与上述托架导板配合工作并用于支撑着印刷介质(12)至少经过印刷区域(A)的压印板(14)，和一个用于移动上述印刷介质由上述托架导板的下面到达上述压印板上的装置(15)，改进包括一个用于将上述压印板与上述托架导板保持一个最小固定距离的装置(38)。
15.如权利要求14所述印刷机，其中所述距离是在0.006至0.015英寸范围内。
16.一种改进的喷墨汁式印刷机包括一个在其上带有印刷头(34)并固定在一个托架(30)上的印刷支架(28)，该印刷机还包括一个与上述托架配合工作的托架导板(10)，一个与上述托架导板配合工作并用于支撑着印刷介质(12)至少经过印刷区域(A)的压印板(14)，和一个用于移动上述印刷介质由上述托架导板的下面到达上述压印板上的装置(15)，改进包括(a)用于在上述印刷介质上产生反向弯曲的装置，平行于印刷方向，它使上述印刷介质基本平整地铺在上述压印板上;(b)用于将上述托架和上述印刷介质定位于上述托架导板的装置(36，18);和(c)用于使上述压印板移动以适应上述印刷介质的厚度变化的装置(39)。
17.如权利要求16所述印刷机，其中所述反向弯曲是在上述印刷介质从上述托架导板向上述压印板显露的点上形成的。
18.如权利要求17所述印刷机，其中所述反向弯曲是通过在从上述托架导板显露时的上述印刷介质与压印板之间形成一个从约5°至45°的角度(θ2)产生的。
19.如权利要求16所述印刷机，其中所述托架是利用一个在上述托架上的滑块凸耳(36)定位于上述托架导板的。
20.如权利要求16所述印刷机，其中所述印刷介质是利用装置(18，20)定位于上述托架导板，该装置将上述印刷介质推向上述托架导板的下面并经过上述压印板上的上述印刷区域。
21.如权利要求16所述印刷机，其中所述适应装置包括使上述压印板移离上述托架导板的弹簧加载装置。
22.如权利要求16所述印刷机还包括一个用于将上述压印板与上述托架导板保持一个最小固定距离的装置(38)。
23.如权利要求22所述印刷机，其中所述距离是在0.006至0.015英寸范围内。
24.如权利要求16所述印刷机还包括用于将上述压印板倾斜以达到在印刷头与纸之间形成一个1°至6°角度的装置(40)。
25.如权利要求24所述印刷机，其中所述倾斜装置包括设置在上述压印板上而与设置在下面的压印板支承(48)相接触的定位凸耳。
全文摘要
与喷墨汁式印刷机定位有关的几个问题通过四个方面得以缓解。首先在纸上产生一个用于在单页纸上印刷的反向弯曲，它利用纸本身的刚性来促使该纸平整地铺在压印板上。第二是该纸与托架都定位于同一个部件(托架导板)上。第三是要使该压印板能够在基本垂直于纸的平面方向上移动以便适应较厚的印刷介质。第四是该压印板与托架导板之间通过凸耳保持一个最小而固定的距离以保证纸在托架导板与压印板之间不会夹住。
文档编号B41J11/00GK1032860SQ88107400
公开日1989年5月10日 申请日期1988年10月22日 优先权日1987年10月23日
发明者史蒂夫·O·拉斯马森, 拉里·A·杰克逊, 戴维·W·平克纽尔 申请人:惠普公司