專利名稱：直接標記打印頭的定位機構(gòu)和定位打印機中的打印頭的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及直接標記系統(tǒng)，其使用多個交錯排列的打印頭以便每通過一次就實現(xiàn)全寬度打印。更加具體地，本發(fā)明涉及一種通過為每個打印頭提供最多達六個自由度的調(diào)整，在打印機中以六個自由度或更少的自由度定位多個打印頭的機構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
打印頭的偏移可能是由于例如低的制造公差、打印頭和打印機的相關部件的熱膨脹、打印頭的振動等等。因此，期望的是以足夠精確地定位打印頭以得到高的圖象質(zhì)量。
用于在打印機中定位打印頭的機構(gòu)是公知的。例如，Smolenski的美國專利No.6,068,415公開了一種被彈簧加載的打印頭，并允許該打印頭在垂直和水平方向浮動。Smolenski還公開了在相對短的且剛性樞轉(zhuǎn)的臂上布置打印頭。
0’Mera等的美國專利No.6,298,783公開了一種用于在支撐框架上安裝可定位部件例如熱打印頭的定位機構(gòu)。該打印頭可相對于參考平面圍繞在支撐框架上的旋轉(zhuǎn)軸和在該參考平面的旁側(cè)在支撐框架上調(diào)整。
用于定位打印頭的公知機構(gòu)在能夠獨立調(diào)整的打印頭的平移和旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)量方面具有局限。由于偏移可能在六個自由度(平移和旋轉(zhuǎn))的任何一個中產(chǎn)生，因此這是不合適的。一些現(xiàn)有的技術(shù)在自由度中為每一增量使用一個附加的定位機構(gòu)。然而，這導致定位機構(gòu)更大的占地面積，更多的部件，以及由此導致更大的熱膨脹和振動，從而進一步導致打印頭的偏移。

發(fā)明內(nèi)容
需要一種用于在所有六個自由度或更少的自由度中用于打印頭的定位機構(gòu)，其具有足夠的精度以獲得高的圖象質(zhì)量。
需要一種用于打印頭的定位機構(gòu)，其能夠相對彼此和相對打印介質(zhì)定位多個打印頭。
需要一種能夠定位多個交錯排列的打印頭的定位機構(gòu)。
需更一種更加緊湊的定位機構(gòu)。
通過本發(fā)明的各個實施例可實現(xiàn)上面和其它優(yōu)點。
本發(fā)明的定位機構(gòu)包括由彈簧加載在一起的多塊板。使用調(diào)整螺絲使板相對彼此移動，由此允許在六個自由度中的任何一個獨立地調(diào)整打印頭。
在示例性的實施例中，打印頭可以在六個自由度中進行定位。
在示例性的實施例中，對于打印機的多個交錯排列的打印頭組件，通過使需要的定位機構(gòu)的數(shù)量最小可以減小打印頭的熱膨脹。
在示例性的實施例中，利用更加緊湊的定位機構(gòu)可以減小打印頭的振動，該定位機構(gòu)可以相對于打印頭更加對中地設置。
在示例性的實施例中，通過減小打印機的不同部件的振動和熱膨脹可以增加打印機的壽命。
在示例性的實施例中，通過用于打印頭的改進的定位機構(gòu)可以實現(xiàn)改進的打印質(zhì)量。


圖1示出了用于打印頭的定位機構(gòu)的前視圖；圖2示出了用于打印頭的定位機構(gòu)的后視圖；圖3示出了具有用于單個打印機的打印頭的多個定位機構(gòu)；以及圖4示出了具有用于單個打印機的打印頭的多個定位機構(gòu)的實施例的前視圖。
圖5示出了具有用于單個打印機的打印頭的多個定位機構(gòu)的實施例的后視圖。
圖6示出了具有用于單個打印機的打印頭的多個定位機構(gòu)的實施例的前視圖。
圖7示出了具有用于單個打印機的打印頭的多個定位機構(gòu)的實施例的后視圖。
具體實施例方式
這里使用的六個自由度表示相對于X、Y和Z軸的每個平移和旋轉(zhuǎn)自由度。即，該六個自由度包括(1)沿X方向的平移，(2)沿Y方向的平移，(3)沿Z方向的平移，(4)圍繞X軸的旋轉(zhuǎn)，(5)圍繞Y軸的旋轉(zhuǎn)，(6)圍繞Z軸的旋轉(zhuǎn)。
參考圖1和2，其示出了本發(fā)明的定位機構(gòu)10。該定位機構(gòu)包括具有前表面14和后表面16的板12。在板12的前表面14上設置多個突出部18。多個突出部18中的兩個設置在板12的相對側(cè)上，并從板12的前表面14延伸。至少在該每個突出部18的下方在板12中設置開口20。開口20允許定位機構(gòu)的總質(zhì)量減小，并可以設計成容納定位機構(gòu)的不同部件和/或其中設置了定位機構(gòu)的打印機構(gòu)。
板12具有凸緣22，在凸緣上固定一打印頭(未示出)。優(yōu)選地該凸緣22具有一通道或凹槽24，在該凹槽上可以將打印頭固定在板12上定位機構(gòu)10的大體上的中心位置。因此，通過定位板12，可以在六個不同的自由度定位固定于其上的打印頭。
將板12的后表面16偏壓靠在沿Z方向的固定板28的表面26上。當將板12偏壓靠在固定板28上時，固定板28的表面26上的突出部分30延伸穿過或進入板12的兩個突出部18下方的每個開口20。
通過連接在板12和固定板28之間的彈簧32將板12偏壓靠在固定板28的表面26上。通過螺紋孔(未示出)將三個獨立的調(diào)整螺絲34、36和38固定在固定板28上。該調(diào)整螺絲34、36和38在固定板28和板12之間延伸。該彈簧32提供在與調(diào)整螺絲34、36和38相反的方向施加作用力給板12的負載。
調(diào)整螺絲34、36和38的旋轉(zhuǎn)導致分別在調(diào)整點40、42和44處在Z方向板的平移。為了均勻地在Z方向調(diào)整打印頭，所有的三個調(diào)整螺絲34、36和38必須在相同的方向(即或者順時針或者逆時針方向)旋轉(zhuǎn)相同的量，由此調(diào)整其上固定有打印頭的板12。
優(yōu)選地調(diào)整螺絲34、36和38可以相對于彼此且在同一垂直平面內(nèi)成直角設置。每一調(diào)整螺絲34、36和38間隔分開足夠的距離，以在調(diào)整(即旋轉(zhuǎn)螺絲)時允許旋轉(zhuǎn)，由此允許板12圍繞X和/或Y軸獨立旋轉(zhuǎn)。更加具體地，優(yōu)選地調(diào)整螺絲36和38相鄰設置，并處于兩個分開的突出部18的內(nèi)部和同一水平平面中，而調(diào)整螺絲34設置在與調(diào)整螺絲36成一直角的位置，且處于和調(diào)整螺絲36相同的垂直平面中。因此，例如為了使打印頭圍繞X軸旋轉(zhuǎn)，均勻地旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺絲36和38，而調(diào)整螺絲34保持固定。為了使打印頭圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)，使調(diào)整螺絲38旋轉(zhuǎn)，而調(diào)整螺絲34和36保持固定。
通過兩個獨立的調(diào)整螺絲46和48可在Y方向定位打印頭。優(yōu)選地每個調(diào)整螺絲46和48相對于每一調(diào)整螺絲34、36和38成直角設置。通過在板12的相對端52和54上的螺紋孔(未示出)將調(diào)整螺絲46和48固定在板12的頂面50或板12的底面51。當將板12偏壓靠在固定板28上時，每一調(diào)整螺絲46和48延伸穿過板12進入板12的兩個突出部18下方的每一開口20中，以及進入到固定板28的表面26上的突出部分30中。兩個壓縮彈簧56將兩個突出部18下方的每一開口20的底部58偏壓靠在每一調(diào)整螺絲46和48的頂端(未示出)。
旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺絲46和48導致板12在Y方向平移。為了均勻地在Y方向調(diào)整板12，必須使調(diào)整螺絲46和48旋轉(zhuǎn)相同的量和在同一方向旋轉(zhuǎn)，同時保持調(diào)整螺絲34、36和38固定。
旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺絲46和48還導致板12圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)。為了使板12圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)，可以旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺絲46和48中的一個，同時保持調(diào)整螺絲34、36和38固定。
通過調(diào)整螺絲60可在X方向定位打印頭。優(yōu)選地調(diào)整螺絲60可以相對于每一調(diào)整螺絲34、36和38成直角設置。通過固定板28中的螺紋孔(未示出)將該調(diào)整螺絲60固定在固定板28的側(cè)面62。該調(diào)整螺絲60延伸穿過固定板28進入設置在固定板28中的窗口64，和進入或穿過從板12的后表面16延伸的另一個突出部分19。通過另一個從窗口64的壁68延伸到調(diào)整螺絲60的頂端(未示出)的壓縮彈簧66將板12偏壓靠在調(diào)整螺絲上。
通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺絲60實現(xiàn)在X方向上的調(diào)整。
盡管這里描述的調(diào)整螺絲34、36、38、46、48和60允許打印頭的平移和/旋轉(zhuǎn)，但是每一調(diào)整螺絲34、36、38、46、48和60還可以設計成保持固定。因此，例如調(diào)整螺絲34、36、38、46、48和60中的任何一個可以是一個桿或其它保持固定的固定部件。
此外，可以設想該定位機構(gòu)可以構(gòu)成為具有比六個調(diào)整螺絲34、36、38、46、48和60更少的調(diào)整螺絲，由此在少于所有的六個自由度中提供平移和旋轉(zhuǎn)?；蛘撸@六個調(diào)整螺絲34、36、38、46、48和60或少于六個的調(diào)整螺絲可以相對于彼此以不同的角度和方向設置而不超出本發(fā)明的預期范圍。
正如參考圖1和2描述的定位機構(gòu)10可以在打印機的直接標記印刷機械中使用，其中需要調(diào)整打印頭。此外，可以將多個定位機構(gòu)10設置到打印機中以容納多個打印頭。
圖3-5示出了安裝在打印機的不同部件上的多個定位機構(gòu)10。圖3示出了安裝在框架104上的第一定位機構(gòu)100和第二定位機構(gòu)102。示出的打印頭組件106具有如上所述的連接至第二定位機構(gòu)102的打印頭108。這里，第一定位機構(gòu)100和第二定位機構(gòu)102允許在同一打印機中多個打印頭的相關定位。
在另一個實施例中，對于多個定位機構(gòu)可以使用打印機的不同部件作為固定板。參考圖4-7，可以將板110(如上所述相對于定位機構(gòu)10的板12)偏壓靠在框架112(如上所述相對于定位機構(gòu)10的固定板28)上。該框架12可以是金屬片、鑄件、或在圖像形成設備中的任何固定部件。調(diào)整螺絲114、116和118可以允許如上所述的在六個自由度中分別相對于調(diào)整螺絲60；46和48；34、36和38調(diào)整打印頭。
可以設想可以使用本發(fā)明的定位機構(gòu)手動調(diào)整打印頭或?qū)⑵渑c用于自動調(diào)整打印頭而不用人工干預的電動機結(jié)合使用。
此外，本發(fā)明的定位機構(gòu)允許將打印頭安裝得更靠近定位機構(gòu)的質(zhì)心，由此減小打印頭和定位機構(gòu)的振動。
此外，該定位機構(gòu)使部件的數(shù)量減少，這些部件用于在六個不同的自由度中定位打印頭，由此減小了熱膨脹。通過減小不同部件的熱膨脹和振動，可以增加打印機各部件的壽命，并可以降低需要的打印頭的定位。
此外，本發(fā)明的定位機構(gòu)允許改進的打印質(zhì)量。
這里描述的板12和固定板28以及定位機構(gòu)的其它部件可以是任何形狀或尺寸，這里示出的形狀不是為了限制這里論述的本發(fā)明的實施例。
可以設想可以在各種不同的環(huán)境例如在打印機、復印機、傳真機等等中使用用于本發(fā)明的打印頭的定位機構(gòu)。
盡管已經(jīng)在附圖中示出和詳細描述了一些示例性的實施例，但是本領域技術(shù)人員將理解本發(fā)明不是要限制于所描述的實施例，并且可以對示出的和上述本發(fā)明的其它實施例進行各種修改，而不脫離本發(fā)明的廣義發(fā)明范圍。因此，可以理解本發(fā)明不是要限制到所公開的特定實施例或布置，而是要覆蓋各種變化、改編和修改，這些都落入正如由隨附的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍和精神中。
權(quán)利要求
1.一種用于打印機中的打印頭的定位機構(gòu)，該定位機構(gòu)包括支撐件，其中打印頭固定在該支撐件上；被偏壓靠在該支撐件上的固定板；多個第一螺絲或桿，其基本上在將基底連接至固定板的第一方向延伸；多個第二螺絲或桿，其基本上在將基底連接至固定板的第二方向延伸；以及一第三螺絲或桿，其基本上在將基底連接至固定板的第三方向延伸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在打印機中用于在六個自由度中定位打印頭的機構(gòu)和方法。該機構(gòu)包括一支撐件，其中打印頭固定在該支撐件的大體中心位置。該機構(gòu)還包括通過多個大體上在Z方向延伸的第一螺絲、多個大體上在Y方向延伸的第二螺絲和一個大體上在X方向延伸的第三螺絲偏壓靠在該支撐件上的固定板。因此，該固定板和打印頭可以在X、Y和Z每一方向平移，并且通過控制螺絲來實現(xiàn)在所有的六個自由度中的可能定位，可以使固定板和打印頭圍繞X、Y和Z軸旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B41J25/304GK1636757SQ20041010208
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者A·L·威廉斯, C·L·喬治 申請人:施樂公司