专利名称：双喷墨笔滑架系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种喷墨打印机构，更特别地是涉及一种双喷墨笔滑架系统，它能使两支笔精确地校准，用以在该机构的打印区上扫描，以打印出高质量的图像。
喷墨打印机采用的是能向一页面上射出颜料(在此一般称之为″墨水″)液滴的笔。每支笔都有一个由非常小的喷嘴所构成的打印头，墨水滴即通过喷嘴发射出去。要打印图像时，该打印头沿页面前后推进，并随着运动按所需的方式射出墨水滴。打印头内特定的喷墨机构可以采取本技术领域中公知的各种不同形式中的一种，例如那些采用压电或热打印头技术型式。例如，两种早期的热喷墨机构公开于美国专利No.5,278,584和4,683,481中，均转让给本受让人—惠普公司。在一热系统中，在喷口板和基层之间有一个带墨水槽和蒸发室的阻挡层。这种典型的基层内有一排排加热元件(例如电阻)，给其通电即可将蒸发室内的墨水加热，一旦加热，墨水滴即从与通电电阻相联的喷嘴中射出。随着打印头沿页面移动，通过有选择地给各电阻充电，墨水即以某种方式排出落在打印介质上，以形成所需的图像(例如图画、图表或文字)。
要清理和保养打印头，典型的是在打印头底盘上装设一个″保养站″机构，因此打印头可移动到保养站上进行维修。收存起来时，或在不打印期间，该保养站通常有一个帽罩系统，其将打印头喷嘴密封，使之保持润湿，防止污染和干燥。某些帽罩的设计还便于做好启动准备，例如与一个可给打印头抽真空的泵相连接。在操作过程中，打印头中的阻塞物要周期性地进行清理，方法是从各个喷嘴中射出几滴墨水，这就是众所周知的″喷吐″过程，废墨水收集在保养站的一″痰盂″储槽部。喷吐、打开帽罩后，或有时在打印过程中，保养站必须有一个合成橡胶擦抹器，它能擦拭打印头表面，以除去残余墨水，以及任何存积于打印头的纸屑或其它碎屑。
为了提高打印图像的清晰度和对比度，近期的研究集中在改善墨水本身上。为了提供更牢固、更不溶于水且黑色更黑的打印图像，已经开发出颜料为基的黑墨水。这些颜料为基的墨水的固体成分浓度要高于早期的染料为基的墨水。这两种墨水都能很快干燥，这样才能使喷墨打印机构使用普通纸。为了提供黑色更黑、彩色更生动的打印图像硬考贝，现在打印机的设计都采用一支黑笔和单独一支三色笔，或者是一支黑笔和四支单色的彩色笔结合使用。
一种早期的打印机采用四支单独的笔，分别携带黑、蓝绿、绛红和黄色墨水，使这四支笔校准的滑架结构有六个基准，它与各笔上相关的基准相配合。控制笔的定位所需的基准处于下面三个互相垂直的方向上1.打印头扫描方向(X轴)，2.纸的前进方向(Y轴)，和3.垂直方向(Z轴〕。
众所周知，笔的另一种不对正现象是θ-Z误差，它指的是笔相对于Z轴的角扭转。θ-Z误差表现为打印图像的锯齿形误差，它是打印头的一列列喷嘴与纸前进的Y轴方向不平行的结果。
为了使笔保持校准恰当，早期四笔打印机的设计要求笔和滑架都具有非常精密的公差。但不幸的是，所要求的公差采用经济的模制零件是得不到的。因此，滑架的所有基准都不得不进行机加工，而且对于每支笔，六个基准中的三个要求进行机加工，同仅仅是模制出的基准相比，这种二次加工费力费钱。
早期的四笔滑架是用一X偏置弹簧使笔定位于X基准上，还有一带以模制方式插入的凸轮的挠性构件，它向笔的夹持表面施加必要的力，使笔牢固地安置在X、Y和Z基准上。但不幸的是，在这种早期四笔打印机的设计中为了得到所需的性能水平，所用的X偏置弹簧要求昂贵的二次加工操作，包括热处理和镀层。这种早期的滑架采用了电气互联机构，它将发射信号由滑架传给笔，它还提供使笔牢固地安置在Y轴基准之一上所必需的力。
为安装笔，这种早期四笔打印机所用的夹持系统要求操作人员推动和转动各笔，直到它卡在位置上。这种嵌入式设计要求操作人员克服滑架内的摩擦力，它经常会造成在插入过程中有不均匀的或横向的力作用在笔上。不幸的是，这些安装上的困难可能妨碍笔的基准恰如其分地落在滑架相应的基准上。笔的这种不正确安放会降低打印质量，因为喷嘴已不再与滑架内的其它的笔协调一致了。
在一个采用一支黑笔和一第二支三色笔的两笔系统中，滑架必须能为笔与笔之间和笔与整个打印系统间提供精确的和能再现的定位。笔的精确定位是控制墨水点在纸上对齐的基本变量，它直接影响打印质量。另外，对于滑架夹持系统，需要能使笔易于更换，同时保证在将笔的基准安置在滑架基准上时有高度的再现性。再有，对于更经济的滑架系统还需要它能实现在不进行二次机加工的情况下使笔的定位公差相当于早期的四笔打印机设计。这样，就需要对喷墨笔的滑架系统进行改进，以在打印中保持打印头的校准。
根据本发明的一个方面，提供有一种双笔滑架系统，它能使一对喷墨笔沿喷墨打印机构的打印区进行扫描。该滑架系统有一个滑架本体，带有一夹在一对笔之间的主壁。该主壁有两个相对侧表面，每个确定至少一个基准。该滑架系统还有一由该本体所支撑的偏置机构，以推压各笔与主壁上的基准相接触。
根据本发明的另一个方面，双笔滑架系统有一个滑架本体，它有两个侧壁，其间容纳一对笔，该滑架系统还有一在两侧壁间延伸的参照杆，以与笔相接触，并使其在两个相互垂直的方向上校准。
根据本发明的又一方面，双笔滑架系统有一滑架本体，它有一对笔腔，用以容纳一对笔。该腔由主壁隔离开，该主壁有一旋转对齐部分。该滑架系统还有一由本体所支撑的调节件，以有选择地与对齐部分相接合，对每个笔腔在角方向上的校准进行同时调节。
根据本发明的又一个方面，提供了一双笔滑架系统，它能使一对喷墨笔在喷墨打印机构的打印区内进行扫描，而各笔均有一打印头和与打印头相反的表面，该表面上支撑一闭锁台肩。该滑架系统有一滑架本体，其结构适于容纳一对笔，笔本身上有多个基准，以与每支笔相接触并使其校准。该滑架系统还有一与滑架本体相联结的闭锁机构在关闭时以一选定的方向上将一受控力施加到各笔的闭锁台肩上，以推压各笔与基准相接触。
在如图所示的实施例中，将上述各个方面结合在一起构成一独特的双笔滑架系统，可用于喷墨打印机。
根据本发明的另一方面，提供在喷墨打印机构中校准一对喷墨笔的方法。最好，笔上有一个基准侧表面，其确定至少一第一方向的笔基准；和一个上表面，其确定第二和第三方向的笔基准，而第一、第二和第三方向是相互垂直的。该方法包括将笔插入滑架系统的步骤，该滑架系统有一带主壁的本体。该主壁有两个相对的侧面，各自确定了至少一第一方向基准。该滑架系统还有一参照杆，其确定第二和第三方向基准。在一形成夹层步骤中，主壁被夹在笔的基准侧面之间。在一推动步骤中，笔被推动，压靠在第一、第二和第三方向的笔基准上。
本发明总的目的是提供一使用一对喷墨笔提供高质量硬拷贝输出的喷墨打印机构。
本发明的另一个目的是提供一双喷墨笔滑架系统，其适用于由模制件制成的笔而不牺牲打印质量，从而提供经济的喷墨打印机构。
本发明的再一个目的是提供一种使打印机构中的一对笔精确校准的方法。
现通过下面的有关附图及具体实施例的描述详细介绍本发明的上述目的、结构、方法及特点。其中
图1是采用了本发明一种形式的双喷墨笔滑架系统的喷墨打印机构的部分移去的透视图；图2是图1中所示的双喷墨笔滑架系统的前视透视图，其表示把持着两支笔且笔闭锁装置打开时的情况；图3是图1中所示的两支笔的后视透视图，其表示它们一支靠一支地排列在滑架系统内的情况；
图4是图1中所示的两支笔的前视透视图，其表示它们一支靠一支地排列在滑架系统内的情况；图5和图6是从两个不同角度所取的图1中所示的滑架系统的前视透视图，其中笔已取掉，以表示笔腔的不同特点；图7是图1中所示的滑架系统的底部透视图，其中笔已取掉；和图8是图1中所示的滑架系统的底部透视图，其表示把持着两支笔且笔闭锁装置关闭以便进行打印时的情况。
图1示出了一个采用本发明构成的喷墨打印机构的实施例，在此以喷墨打印机20表示，它可用于在工业、办公室、家庭或其它场合打印商业报告、信函、桌面出版物和类似文件。现在市场上可以买到各种类型的喷墨打印机构，例如，一些可能采用本发明的打印机构包括绘图仪、袖珍打印装置、复印设备、照相机、视频信号打印机、和传真机等。为方便起见，本发明的概念在此图示为喷墨打印机20。
很明显，尽管不同型号打印机的部件会有所变化，但典型的喷墨打印机20包括一底盘22，其外面有一般用塑料制成的外壳、外箱或外罩24。一张张打印介质通过打印区25由打印介质输送系统26供入。打印介质可以是适用的任何形式的片状材料，如纸、卡片、透明胶片、聚酯薄膜和类似物质，但是为了方便起见，对如图所示的实施例的说明用纸作为打印介质。打印介质输送系统26有一个打印前存放纸张用的供纸盘28。可以采用一系列由一步进马达30和传动齿轮组件32驱动的普通的纸张传动辊(未示出)将位于纸张导向件34之下的打印介质(如图所示为纸35)从纸盘28送入打印区25以便打印。打印之后，马达30将打印过的纸35送到一对可伸缩的输出干燥翼形件36。在收回到将新打印的纸张落入输出盘38一侧之前，叶片36暂时将新打印的纸张把持住使之处于输出盘38内仍在干燥中的前面打印的纸张的上方。介质输送系统26可以包括一系列调节机构，例如滑动式长度调节杆40、滑动式宽度调节杆42和滑动式信封喂入板44，以适应不同尺寸的打印介质，包括美国标准信纸、律师公文纸、A4、信封等。
打印机20还有一打印机控制器，如图示意性地表示为微处理器45，其接受主设备的指令，典型的主设备是计算机，例如个人计算机(未示出)。打印机控制器45也可以根据使用者通过位于机壳24的外侧上的一键盘提供的输入信号进行工作。与主机相联的监视器可用来为操作人员显示可视的信息，例如打印机的状态或正在主机上运行的特定程序。个人计算机、及其输入设备，如键盘和(或)鼠标，以及监视器，对于本技术领域的专业人员是众所周知的。
滑架导杆48由底盘22支撑，它以可滑动的方式支撑着根据本发明构成的双喷墨笔滑架系统50，使其沿打印区25前后移动。如箭头52所示，滑架50还可沿导杆48被推入处于机壳24的内部中的保养区。如图2所示，滑架50有一对轴承54，它们以可滑动的方式支撑着滑架，使滑架能沿导杆48移动。该滑架还有一沿底盘22的侧表面滚动的辊子55。辊子55与一对轴承54一起，为滑架提供一三点支撑系统。轴承54最好是V型槽轴承，例如美国专利No.5,366,305中所公开的那种，该专利已转让给惠普公司--本发明的受让人。一滑架直流马达56联接到传动齿轮57上，以驱动一环形带58。马达56根据从控制器45接收到的控制信号进行工作。环形带58可利用传统的方式固定到滑架50上，以根据马达56的转动使滑架沿导杆48逐步前进。
在打印区25内，介质纸35接受来自喷墨墨水盒的墨水，例如黑墨水盒60和/或彩色墨水盒62。墨水盒60和62常被本技术领域内的技术人员称之为″笔″。尽管在某些实施例中可以采用一对单独的单色笔，但如图所示的彩色笔62是个三色笔。虽然彩色笔62可以盛放某种颜料基的墨水，但出于图示的目的，所述的笔62盛有三种染料基的墨水，如蓝绿、黄和绛红。黑墨水笔60在此处所示的是盛有一种颜料基的墨水。很明显，其它类型的墨水也可用于笔60和62，如烷烃基的墨水，以及具有染料和颜料双特性的混合或合成墨水。
如图所示的笔60和62每个都有储墨池，用于在其中储存一定量的墨水。笔60和62分别有打印头64和66，每个打印头都有一小孔板，其带有以本技术领域技术人员所熟知的方式穿过它所形成的多个喷嘴。尽管也可采用其它类型的打印头，如压电式打印头，但如图所示的打印头64和66是热喷墨打印头。典型情况下，打印头64和66包括与喷嘴相联的多个电阻。随着给某个所选定的电阻通电，就形成一个气泡，从喷嘴中喷出一滴墨水并喷到喷嘴下方的打印区25内的纸张上。有选择地给打印头电阻通电，其根据的是连接控制器45和打印头滑架50的多导线带58输出的发射命令控制信号。
参阅图2所示，滑架50包括一闭锁机构，如图所示的是两个夹紧杆、闭锁件或称盖70和72，它们通过铰链74以可枢轴转动的方式联接到滑架的主体部分75。滑架主体75最好还限定一薄的校准板或称主壁板76，其厚度可在1.0-6.0mm(毫米)之间，但一般最好是在3.5mm厚左右。主壁板76将主体75的内部分隔成一黑笔腔80和一彩笔腔82。在讨论滑架是如何使笔被夹紧和校准之前，理解各种基准点和凸轮表面的作用将会有所帮助，它们很方便地模制在笔60和62的外侧。
图3和图4分别示出了笔60和62从底部观测的前视图和后视图，而图2是笔的前面顶视图。黑笔60有一中空笔体84，它形成一储墨池，用于存放一定量的墨水，墨水将有选择地通过打印头64内的喷嘴喷射出去。笔体84包括一外周边件85，其中有外侧壁86和内侧壁88。一插入手柄或持握面90位于前壁92和上壁94之间，用于向滑架50内安装或从其中取出笔60，非常方便。一底板壁95在前壁92和安装打印头64的鼻部96之间延伸。一后壁98自上壁94向下延伸形成鼻部96。
后壁98支撑着一个传统的软性电路板100，其上带有多个电路互联接片(为清楚起见未示出)，它们可按转让给本受让人—惠普公司的美国专利No.4,907,018中所述内容的制成。在此位置，该软性电路板100可方便地加以延伸，从而与打印头64形成电路联接。最好是将手柄90，周边壁92、94、96、95和98，以及其上装有打印头64的打印头安装壁102均模制成一单独的整体部件85，这样做优点极为突出，因为由这个单独的笔外周边部件85还可以确定出一组笔的定位基准。
在如图所示的实施例中，外周边部件85确定了多个X、Y、Z坐标轴定位部件或基准。出于图示的目的，在图1-8中给出了一个X、Y、Z坐标系103，其中X轴指向扫描方向，其平行于由导杆48所确定的滑架50的扫描轴。Y轴平行于纸通过打印机20的前进路径。Z轴指向上方，且其用作笔纸间距的参考，它是提供高质量硬拷贝图像的一个重要分量。
为使笔60相对于X轴定位，周边部件85在模制时最好形状定出三个X轴方向的定位台肩或基准，它们分别是一个位于鼻部96附近的X1的基准104；一个沿底壁95靠近前壁92的X2的基准106，以及一个位于后上角的X3的基准108。为确定笔60相对于Z轴的取向，周边部件85定出了沿底壁95设置的Z基准110。为确定笔60相对于Y轴的取向采用了两个基准，它们分别是一个偏离鼻部96且自底壁95向下延伸的Y1的基准112；和一个自后壁98伸出的Y2的基准114。在如图所示的实施例中，虽然X基准104、106和108的位置均在同一侧壁88上，但很明显，在某些实际应用情况下，外周边部件85也可将类似定位的基准确定在靠近外壁86之处。
外周边部件85还确定有一闭锁台肩115，它是在模制部件85时制出出，其包括一带斜凸轮面的轮廓。如下面将进一步介绍的，该闭锁台肩115在将笔60牢固地装在滑架50内方面是非常有用的。闭锁台肩115靠近支撑件116，该支撑件正好用于给X3的基准108提供一个支撑面。在如图所示的实施例中，斜凸轮面115随其沿Y轴反方向背离周边部件85横向延伸时，是向上(Z轴方向)倾斜的。当斜凸轮面115自其与支撑件116结合的一侧向X轴的横向延伸时，它还向下(Z轴反向)倾斜。闭锁台肩的凸轮结构115位于上壁90之下，且沿着周边部件85的后上角或台肩118设置。如下面将进一步介绍的，台肩面118对于向滑架50内装入或从其中取出笔60则特别有用。
如图所示的彩色笔62包括一外周边部件120，在图示的实施例中它是夹在内侧壁122和外侧壁124之间的，它们共同构成一中空的笔体125。中空笔体125最好形成或装设三个储墨池，用于贮存一定量的三种色的墨水(例如蓝绿、绛红和黄)，它们可通过打印头66中的喷嘴有选择地喷射出去。在如图所示的实施例中，笔62有一插入手柄或持握表面126，其通常位于前壁128和上壁130之间，非常方便。手柄126对于将笔62装入滑架50和从其中取出是很有用的。底壁132与前壁128相结合，带有一包容打印头66的鼻部134。后壁136自上壁130向下延伸，以形成一部分鼻部134。
一传统的软性线路板138，类似于上述软性线路板100，其可以有许多电路互联接片(为清晰起见而省略)，它由后壁136支撑，以与打印头66构成电路联接。手柄126，周边壁128、130、132、134和136，以及容纳打印头66的打印头安装壁138最好全部模制成一单独的整体部件120。这样做优点特别显著，因为由这种单独的笔周边部件120还可以确定出一组笔的定位基准。
在如图所示的实施例中，外周边部件120确定出多个X、Y、Z坐标轴定位部件或基准。为使笔62相对于X轴定位，周边部件120在模制时最好定出三个X轴方向的定位台肩或基准，分别是一位于鼻部134附近的X1的基准140，一沿底壁95靠近前壁92的X2的基准142，以及一位于后上角的X3的基准144。为确定笔62相对于Z轴的取向，周边部件120确定出沿底壁132的Z基准145。为确定笔62相对于Y轴的取向采用两个基准，分别是首先，一自底壁132的斜角部侧向伸出且自底壁132向下延伸的Y1的基准146，和其次，一自后壁98伸出的Y2的基准148。在如图所示的实施例中，虽然X基准140、142和144的位置均沿同一侧壁122设置，但很明显，在某些实际应用情况下，外周边部件120也可将基准定位于靠近外壁124之处。例如，如图所示的笔62在扫描(X)轴方向包括三个笔校准基准，分别是_X1的基准150、_X2的基准152和_X3的基准154，全部在其相对应的X1、X2和X3的基准140、142、和144的背面。
一带斜凸轮面轮廓的闭锁台肩155用粘接剂粘结、超声波焊接、或用其它本技术领域技术人员公知的兼容方法与外周边部件120相连。如下面将进一步介绍的，该闭锁台肩155在将笔62牢固地装在滑架50内方面非常有用。在如图所示的实施例中，斜凸轮面155随其沿Y轴反方向背离周边部件120横向延伸时，是向上(Z轴方向)倾斜的。斜凸轮面155当其沿X轴的反方向向侧壁124横向延伸时，还向下(Z轴反向)倾斜。闭锁台肩155位于沿着周边部件120的顶面130所形成的圆角肩面156的附近(见图2)。如下面将进一步介绍的，圆角台肩156对于导引闭锁部件72向下覆盖在笔62上特别有用。闭锁台肩的凸轮结构155位于上壁130之下，且沿着周边部件120的后上角或台肩158设置。如下面将进一步说明的，台肩面158对于向滑架50内装入或从其中取出笔62特别有用。
如图所示的笔62有大致位于笔体125中间的Y和Z基准，以及位于笔的每一侧的对称的X基准，很明显，在其它实际应用情况下，笔62可以根据侧壁124旁边的校准壁而定向。为了支持这种对称设计，闭锁台肩155也形成有一对称的第二斜面，其与凸轮表面155相联，这是值得注意的。很明显，在其它应用情况下，笔60也可以对称设计。
如图5-8所示，滑架50包括一组供黑笔和彩色笔60和62之用的X、Y和Z基准或定位台肩。首先考虑X轴方向上的校准，笔60、62被偏置部件推向主壁。具体地讲，笔60被一弹簧加载的弯曲构件170偏置向主壁76，而彩色笔62由一弹簧加载的弯曲构件172偏置向主壁76。各弯曲构件170和172最好均有一钩形部，其可固定在相应的滑架壳体75的侧壁174和176的上表面上。如图7所示，构件170和172由一螺旋盘簧178自各自的壁174和176向外偏置。弹簧件170和172迫使相应的笔60、80朝向位于主壁76上的X轴定位基准。
对于黑笔60，X1的基准104被迫靠压在_X1的基准180上，而X2的基准106被迫靠在X2的滑架基准182上。所示的X1和X2的基准180和182是切刻出的台肩形式，是与主壁76整体模制出的。为了在靠近黑笔60的顶部提供所需的笔间分隔，主壁76上有一环绕校准销184的狭槽，它起到X3滑架基准的作用，以与黑笔X3基准108接触。很明显，X3的基准184也可以是一个模制出的切刻台肩，就如X1和X2的基准180和182所示的那样，但是为了便于制造，X3校准销184更为可取。
确实，X1的基准最好是一个分隔销，如所示的X1的基准销180′(只在图5和图6中示出)，在所有X基准中它距打印头最近。X1的基准销180′和X3的基准销184最好是钢制的，以精密的尺寸公差制成，尺寸误差在0.0025毫米(±0.0001英寸)范围。尽管可以证明在某些实际应用中其它材料也适用，但对于钢来说，实现这个公差容易而且经济。在如图所示的实施例中，X1的基准销180′和X3的基准销184以模制方式插入滑架壳体75的后壁185，以延伸到主壁76所确定的槽内，为方便起见，在后面的详细说明中只提及X1的模制基准180，尽管显而易见在任何给定的实际应用中，X1的基准销180′均可用来替代X1的台肩180。
对于彩色笔62，沿着彩色笔腔82的内部，主壁76有一个X1的基准186和一个X2的基准188，如图所示它们是与主壁76整体模制的。与上述X1的黑笔滑架基准180相同，此X1的彩色笔滑架基准最好也是一个钢制销钉180′(只在图5和图6中示出)，尽管显而易见在任何给定的实际应用中X1的台肩186均可用X1的基准销180′替代，但为了下述说明的方便，仅提及X1的模制基准186。彩色笔X1的基准140与X1的滑架基准186接合，而X2的笔基准142与X2的彩色滑架基准188接合。伸入到彩色笔腔82中的X3的钢销184的一部分，起到彩色笔62的X3的校准基准的作用。X3的彩色笔基准144与X3的校准笔基准184相接合。以这样的方式，各笔腔80、82内的所有X1、X2和X3基准均在制造滑架本体75的模制过程中同样制成，以保证滑架壳体连续生产时的再现性。
现在来研究剩下的Y和Z方向的校准情况，滑架系统50包括Y-Z参照杆190，它最好是整体模制在分别由滑架壁174、176所确定的承窝191、192之内。杆190有一纵轴193，其大致平行于穿过滑架轴承54的孔轴194。如图8所示，沿黑笔60的下侧Y的基准112和Z的基准110以90°夹角坐落在Y-Z参考轴190上。同样，因为它从滑架腔82的内部穿过，所以彩色笔62上的Y1的基准146和Z的基准145也与Y-Z杆190接合。一第二Y2的滑架基准由滑架后壁185提供，对于黑笔60位于Y2的基准区196，而对彩色笔62则位于Y2的基准区198。对于黑笔60，Y2的基准区196与Y2的笔基准114相交叉；而对于彩色笔62，基准区198与Y2的笔基准114相交叉；对于彩色笔62，基准区198与Y2笔基准148相交叉。同样，笔腔82内的后壁表面198为彩色笔62提供了Y2的基准面，它与Y2的彩色笔基准148校准。
为了给X、Y和Z各方向提供偏置力，以及将笔60、62固定在滑架内，闭锁机构包括夹紧杆70、72，它们是闭锁机构的主体。该闭锁机构还有处于偏置状态下的接合部件，例如位于杆下侧的弹簧加载的凸轮表面200、202。黑笔杆70上的凸轮表面202与笔60上的凸轮斜面115相接合，而彩色笔杆72上的凸轮表面202与笔62的斜凸轮面155相接合。凸轮表面200、202最好是整体模制的，分别自诸如弹簧加载部件203、204这样的接合件上突出。偏置部件(例如螺旋盘簧205)使弹簧板203、204分别偏离杆70、72。如图所示的杆70、72每个均可构成一个弹簧承窝206，其中容纳弹簧205，而弹簧承窝的外部延伸到各杆70、72的上表面之上。弹簧板203、204最好安装在各自的杆70、72之内，以便当弹簧205在关闭杆的过程中受压时它们可向着杆移动。
当笔60、62装入腔80、82时如要关闭闭锁机构，杆70、72要绕笔上的铰链74转动。在关闭闭锁机构的同时，一个可控力由凸轮200、202以选定的方向施加到各自的闭锁台肩115、155上，它推压各个笔60、62与滑架的X、Y和Z基准相接触。闭锁凸轮表面200、202和笔的闭锁台肩115、155构成的相对斜面迫使笔60、62朝向主壁76上的X基准、后壁185上的X基准和由参照杆190建立的Y-Z基准。杆70、72，弹簧板203、204，以及弹簧205相对于铰链74的位置关系最好能设计为可起到过中心夹紧机构的作用。这样，当关闭杆70、72使其盖在笔60、62上时，在移动过程的最后几厘米压缩弹簧205会真正开始伸长。这种过中心作用有助于将笔夹紧于滑架50内和使手柄保持在关闭位置。
各杆70、72可以包括一有用的取笔导向凸轮，例如分别为凸轮207、208，它们最好是沿着各杆的外缘。当从滑架系统50中取出笔60、62时，导向凸轮207、208推压笔的台肩部118、158，使其分别离开弹簧板203、204。当需要取出笔时，由杆导向凸轮207、208所提供的作用有助于防止笔卡死在滑架50内。
参阅图7和图8，由一θ-Z角校准或对齐机构210提供了附加的校准调节手段。θ-Z调节装置210使主壁76的下部相对于滑架本体的侧壁174、176移动。主壁76受到偏置部件(例如螺簧212)的弹簧偏置离开彩色笔腔的侧壁176。主壁76有一个旋转对齐部件，在如图所示的实施例中，它是这样构成的，将主壁76下部的末端与弹簧212相反的另一侧制成一呈一定角度的校准底脚214，底脚214有一立板，它以朝向X轴正向又向朝向滑架50的背面的X轴反方向移动的某角度延伸(见图5)。底脚214的呈一定角度的面可以在其全长上以多个点与调节部件相接合，调节部件可以是螺旋件，例如螺钉215。对齐螺钉215从位于滑架本体75的下表面上带螺纹的凸台部分216所确定的螺孔中穿过并呈螺纹啮合。
旋转角对齐螺钉215使之与底脚214进一步接合可向着彩色笔腔82方向推动黑色和彩色笔的X2基准182、188。旋转对齐螺钉215使之从凸台216退出使主壁76和X2的基准182、188在弹簧212所提供的偏置力的作用下向黑笔腔80移动。典型情况下，这种θ-Z角调整在初始组装时完成，或由当地的售后服务或维修部门进行。
比较好的情况是，θ-Z调节系统210可由一探针(未示出)来启动，该探针固定在滑架本体的侧壁174内，从孔218中穿过。此探针随后与黑笔X2的基准182相交叉，以测量主壁76相对于黑笔X1的基准180的X轴偏移。然后可以转动螺钉215，直到完成所需的、如探针所测出的θ-Z调整。尽管只调整一个对齐部件，但是各笔腔80、82的θ-Z角校准的调节同时进行。这样，黑色和彩色打印头64、66的喷嘴列的定位均相对于纸张前进的Y轴而校准，这就消除了打印图像上出现的锯齿误差。
滑架本体75还包括一笔鼻导向部分220，它可以由一自主壁76下侧伸出的大致T形的部件220构成。此T形导向件220有助于使笔60、62朝向滑架后壁185定位。在笔的安装过程中，导向件220向后推压笔鼻部96、134，所以Y1的基准112、146将落在Y-Z参照杆190的后面，而不是落在杆的顶面。
在滑架后壁185的朝前顶的表面上最好有一系列弹簧加载的互联销(为清楚起见在图中省略)，用于向笔的软性电路板100、138的导体片发出发射命令。对于黑色和彩色笔60、62，滑架互联销可分别位于箭头222和224所指的区域内。互联销适用的布置类型示于转让给本受让人—惠普公司的美国专利No.4,706,097和5,295,839中。
滑架后壁185的面向后面的表面可以为多种不同的部件提供方便的安装位置。例如，向笔提供发射命令的软导线68可以联接到安装在后壁185的后表面上的电子解码板上。为了推动滑架50越过打印区25和保养站区域52，滑架传动带58可以用传统方式联接到壁185的后面。为了提高滑架50的动态稳定性，传动带58最好联接到滑架后壁185时应尽可能靠近滑架轴承54。
为了将滑架位置的反馈信息提供给打印机控制器45，在打印区25的全长内有一编码条225(见图1)，并越过保养站区域52。在滑架后壁185的后表面上可安装一传统的光学编码读取装置(未示出)，用于读取编码条225所提供的位置信息。为了提供精确的位置信息，该光学编码读取装置的位置最好尽可能地靠近打印头64、66的喷嘴板。将传动带58联接到滑架上的方式，以及通过编码条读取装置提供位置反馈信息的方式对于本技术领域的技术人员是可用多种不同的形式来实现的。
在操作中，打印机壳盖230打开(见图1)，利用手柄90和126将笔60、62插入滑架50内。滑架X2和X3的基准182、184和188的倾斜结构使笔向笔腔内的插入方便容易。然后将夹紧杆70、72向下旋转，以把笔60、62夹紧于滑架50内。直觉地就可以感到由滑架50所提供的笔的安装非常简单，因为由使用者操纵的闭锁装置70、72和凸轮表面200、202有助于将笔60、62导入和导出滑架50。而后在打印机控制装置45的指令下，通过马达56的运转，再借助传动带58，滑架50可沿导杆48从一侧移动到另一侧。笔60、62通过柔性电路导线68从打印机控制装置45接受发射命令。在不动作期间，滑架使笔60、62返回到保养站区域52，进行保养、维修，以及在打印机不工作期间罩上帽罩(密封)。通过抬起夹紧杆70、72和用手柄90、126将笔从滑架中提起，可以很容易地把笔60、62从滑架50中取出。杆导向件207、208将笔推离杆，以避免在取出笔时卡住。当打印机盖打开时，控制装置45最好将滑架移到打印区25的某个位置，例如如图1所示之处，在该处笔更换容易。
在此所用的术语″校准″、″对齐″、″基准″和″参照″基本上都是同义语。但是，为了更加清楚，对于单个的滑架部件一般用其中一个词。例如，Y-Z参照杆190也可以称为″校准杆″、″基准杆″或″对齐杆″。再者，虽然所示的腔室80、82是封闭的，但显而易见，壳体的一些部分(例如侧壁174、176)可以省略，且其它类型的偏置件可用来迫使笔60、62与主壁76相接合。再有，如图所示的滑架50把持一对笔，很明显，这样的布置形式可以很容易地扩大到两对笔，即四笔系统。这样的四笔系统可以采用两个滑架50来构成，例如，制造一个大体呈镜象的滑架50，且使侧壁176要么联在一起，或更好地是一个呈一体的板壁。
为了在纸35上提供高质量的图像作为打印机20的硬拷贝输出，打印头64、66其相互之间及其相对于整个打印系统的定位必须精确且能再现。这就是说，当操作人员更换空笔时，充满的新笔的校准必须与空笔相同。笔60、62的定位是控制墨水液滴在打印介质上对齐的基础变量之一。滑架50通过对确定笔相对于滑架和滑架相对于打印机的位置的基准做出策略选择而确定笔的位置。
笔60、62的X轴定位是将笔的方向确定为使X基准相互对置而进行。在如图所示的滑架50中，黑笔X的基准104、106、108面向彩色笔X的基准140、142、144，主壁76和X3的校准销184夹在其中。通过将主壁76夹在笔之间，对主壁76的厚度的控制较早期的设计更为容易，例如DeskJet1200，当中所有基准均位于笔的一侧并受笔厚度的公差变化的影响。可以认为X1的基准104、140(笔)和182、188(滑架)在影响液滴位置方面是最有影响力的，因为这些基准离打印头64、66的喷嘴最近。
笔60、62的Y轴定位最好通过将Y-Z参照杆190以模制方式插入滑架本体75内而实现，它大致平行于以模制方式嵌入的轴承54的中心线194。以这种方式，提供了笔相对于Y和Z基准的精确校准，其与滑架导杆48所确定的滑架扫描轴有关。滑架有两个特点有助于笔的Y1和Z基准的精确校准。第一，在如图所示的实施例中，V形槽轴承54以模制方式嵌入壳体75，属于零间隙轴承，也没有压力装配误差。轴承54的嵌入式模制方式消除了造成Y位置和θ-Z误差的常见因素，而它们在早期的打印机构中当采用压力装配的圆柱形轴套时是经常发生的。
有助于Y1和Z基准精确校准的第二个特点与Y1的笔基准112、146沿直的参考杆190的校准概念有关。杆190的长度最好大约是黑笔和彩色笔Y1的基准112、146间距的两倍。另外，Y-Z杆190在两端由滑架本体的承窝191、192所提供的支撑也很精确。有利的是，因为支点191、192的距离是Y1的笔基准112、146间距的两倍，所以Y方向的位置误差大约是任何其它可能产生于杆190的端部的位置误差的一半。
笔60、62的θ-Z定位通过调整一单个的对齐机构210而较好地得到控制。通过在主壁76的黑笔腔的一侧进行θ-Z调整，使打印头64的黑笔喷嘴的校准最佳化。黑笔喷嘴的最佳化在如图所示的实施例中是优选的，因为相对于各组打印头66的彩色喷嘴，其行高处于0.53cm(0.21英寸)的范围，黑笔60喷嘴的列高度或称行高较高，在1.27cm(0.5英寸)范围。显而易见，X2的彩色基准188的任何厚度误差都会叠加到彩色笔60的任何θ-Z位置误差上。但是，由于使用了圆柱形部件182、188，X2的基准182、188的厚度误差减至最小。另外，使用圆柱形部件182、188有助于减少由于θ-Z调节而使X2的基准梁的扭转所造成的彩色笔62的位置误差。
滑架系统50的特别有利之处是本身提供了精确的X轴定位，通过采用较薄的主壁76和高精度公差的销钉184。X轴和Y轴的定位方案均能接近机加工公差，还无需进行昂贵的二次机加工操作。采用经济的模制式校准底脚214和调节螺钉215，θ-Z对齐方案210能精确地使笔同时调整到加工公差。
杆操纵的夹紧系统70、72同早期的系统相比，对作用在笔上的力提供了控制程度更高的应用。在此，操作人员操纵杆70、72，将笔固定在打印位置，而不是直接与笔接触。采用这种方式，在夹紧过程还可以避免潜在的可能造成损坏笔的横向力，象早期的打印机设计中经常遇到的那样。滑架50的另一个优点是起X偏置作用的弯曲构件170、172使用了偏置螺旋盘簧178。螺旋盘簧178提供的对偏置力的控制比早期的弯曲弹簧设计更精确，后者的弯曲厚度在加工中有小的变化时，会经受较大的力的变化。这样，滑架50的X偏置机构20对偏置力提供了更精确的控制。
权利要求
1.一种使一对喷墨笔(60、62)沿某喷墨打印机构(20)的打印区(25)扫描的双笔滑架系统(50)，其包括一个滑架本体(75)，其有夹在一对笔(60、62)之间而构成的主壁(76)，该主壁有相对的两个侧面，每个确定至少一个基准(180、180′、182、184；180′、184、186、188)；以及一个由该本体支撑的偏置机构(170、172)，用于推压各笔(60、62)与主壁基准(180、180′、182、184；180′、184、186、188)相接触。
2.一种使一对喷墨笔(60、62)沿某喷墨打印机构(20)的打印区(25)扫描的双笔滑架系统(50)，其包括一个滑架本体(75)，其确定出两侧壁(174、176)，以将一对笔(60、62)容纳其间；以及一个在两侧壁(174、176)之间延伸的参照杆(190)，它与笔(60、62)相接触并使其在两相互垂直的方向上校准。
3.一种使一对喷墨笔(60、62)沿某喷墨打印机构(20)的打印区(25)扫描的双笔滑架系统(50)，其包括一个滑架本体(75)，其确定出一对笔腔(80、82)，用于容纳一对笔(60、62)，该腔(80、82)被带有一旋转对齐部分(214)的主壁(76)所分隔；以及一个由该本体(75)所支撑的调节部件(215)，用于有选择性地与对齐部分(214)相接合，同时调节各个笔腔(80、82)在角度方向上的校准。
4.一种使一对喷墨笔(60、62)沿某喷墨打印机构(20)的打印区(25)扫描的双笔滑架系统(50)，各笔(60、62)均有一打印头(64、66)和一个与打印头相对的、支撑着一闭锁台肩(115、155)的表面(94、130)，该滑架系统包括一个可容纳一对笔(60、62)的滑架壳体(75)，该滑架壳体(75)确定有多个与各个笔(60、62)相接触并使其校准的基准(180、180′、182、184、190、196；180′、184、186、188、190、198)；以及一与滑架本体(75)相联的闭锁机构(70、72)，用于在关闭时将一可控制的力以一选定的方向施加到各个笔(60、62)的闭锁台肩(115、155)上，以推压各个笔与基准(180、180′、182、184、190、196；180′、184、186、188、190、198)相接触。
5.一种使一对喷墨笔(60、62)沿某喷墨打印机构(20)的打印区(25)扫描的双笔滑架系统(50)，各个笔(60、62)有一个上表面(94、130)支撑着闭锁台肩(115、155)，该滑架系统(50)包括一滑架本体(75)，在两侧壁(174、176)之间确定出容纳一对笔(60、62)的笔腔(80、82)，该滑架本体(75)还确定有一将该腔(80、82)分隔开的主壁(76)，在各个腔中确定有至少一个基准(180、180′、182、184；180′、184、186、188)，主壁(76)有一个旋转对齐部分(214)，且该滑架本体(75)还在各个腔(80、82)中确定有至少一个基准(196、198)；一对由该本体(75)所支撑的偏置件(170、172)，每个腔(80、82)内有一个偏置件，以推压各个笔(60、62)与主壁基准(180、180′、182、184；180′、184、186、188)相接触；一在两侧壁(174、176)之间延伸且通过两腔(80、82)的参照杆(190)，用于确定笔(60、62)在两相互垂直方向上校准的基准；一由本体(75)支撑的调节部件(215)，以有选择性地与旋转对齐部分(214)相接合，以同时调节各个笔腔(80、82)在角度方向上的校准；以及一与滑架本体(75)相联的闭锁机构(70、72)，用于在关闭时将一可控制的力以一选定的方向施加到各笔(60、62)的闭锁台肩(115、155)上，以推压各笔与基准(180、180′、182、184、190、196；180′、184、186、188、190、198)相接触。
6.根据权利要求1或5所述的双笔滑架系统，其中主壁的各个侧表面至少确定两个基准，它们可以是凸起的曲线表面(180′、182、184；180′、184、188、)，也可以是基本是平面的表面(180；186)。
7.根据权利要求1、5或6所述的双笔滑架系统，其中主壁的各个侧表面至少确定三个基准(180、180′、182、184；180′、184、186、188)；各个笔(60、62)均有一可有选择性地射出墨水的打印头(64、66)，且带有三个对齐基准(104、106、108；140、142、144)的侧壁(88、122)自该处延伸，用于当其安装在滑架本体(75)之内时与主隔板基准(180、180′、182、184；180′、184、186、188)相接触；以及在主壁的侧表面上，一第一基准(180、180′；180′、184)位于靠近打印头部分(96、134)之处，一第二基准(182、188)位于第一基准(180、180′；180′、184)的旁边，和一第三基准位于第一基准(180、180′；180′、184)的上方。
8.根据权利要求2或5所述的双笔滑架系统，其中参照杆(190)有一在两侧壁(174、176)之间延伸的第一杆长度；各个笔(60、62)有一打印头部分(96、134)和一组杆基准(110、112、145、146)，其包括两个靠近打印头部分(96、134)相互垂直的校准基准，以落在参照杆(90)上，以及壳体的构成是当笔(60、62)安装到本体(75)中时，能通过一组笔的杆基准(110、112；145、146)把持住笔(60、62)，使笔间相隔的距离为第一杆长度的40～60％。
9.根据权利要求2、5或8所述的双笔滑架系统，其中该滑架本体(75)由塑料模制而成；滑架系统(50)还包括一对以模制方式插入到滑架本体(75)内的轴承件(54)，以可滑动的方式与导杆(48)接合，使笔(60、62)沿跨越打印区(25)的扫描轴(194)进行扫描；以及其中该参照杆(190)以模制方式插入到滑架本体的各侧壁(174、176)，其位置基本平行于扫描轴(194)。
10.根据权利要求3或5所述的双笔滑架系统(50)，其中一对腔(80、82)包括第一腔和第二腔；对齐部分(214)有一角面，它与第一腔(80)呈一角度；滑架系统(50)还包括一偏置件(212)，用于使主壁(76)向第一腔(80)偏置；以及与角面相接合的调整部件(215)，用于推压主壁(76)离开第一腔(80)且朝向第二腔(82)。
11.根据权利要求4或5所述的双笔滑架系统(50)，其中滑架本体(75)确定有容纳一对笔(60、62)的一对笔腔(80、82)；以及闭锁机构包括一对闭锁件(70、72)，它们各自靠近一对笔腔(80、82)中的相应一个，且可相对于滑架本体(75)做枢轴转动。
12.根据权利要求11所述的双笔滑架系统(50)，其中各个闭锁件(70、72)包括一个主体；一带凸轮表面(200、202)的接合件(203、204)，用于当闭锁件(70、74)处于关闭位置时与安装在滑架系统(50)内的笔(60、62)的闭锁台肩(115、155)相接合；以及一偏置件(205、255)，用于使接合件(203、204)偏离该主体。
全文摘要
一种双笔滑架系统。滑架本体确定有一对由主壁分隔开的笔腔，用于容纳笔。主壁在各腔内确定有至少一第一方向校准基准。一参照杆穿过各腔延伸，以确定在相互垂直方向上的笔校准基准，它们又与第一方向正交。本体支撑一调节件，它可有选择地与主壁上的旋转对齐件相接合，以便同时调节各笔腔的角校准。一与滑架本体相联的闭锁机构在关闭时将一可控制的力施加到各笔的闭锁台肩上，以推压笔与基准相接触。
文档编号B41J2/01GK1138527SQ96102
公开日1996年12月25日 申请日期1996年2月26日 优先权日1995年3月2日
发明者J·A·克里斯蒂森, R·A·凯利 申请人:惠普公司