阅读说明：本技术 用于可扩展的打印机的集成喷墨模块 (Integrated ink jet module for expandable printer ) 是由 马克·普罗法察 于 2019-09-16 设计创作，主要内容包括：一种集成喷墨模块,包括：支撑机架,所述支撑机架被配置用于固定地安装在介质供给机架上；维护机架,所述维护机架可滑动地安装在所述支撑机架上；以及打印棒机架,所述打印棒机架可升降地安装在所述维护机架上,所述打印棒机架上安装有一个或多个喷墨打印头。(An integrated inkjet module comprising: a support chassis configured to be fixedly mounted on a media supply chassis; a maintenance frame slidably mounted on the support frame; and the printing rod rack is arranged on the maintenance rack in a liftable manner, and one or more ink-jet printing heads are arranged on the printing rod rack.)

具体实施方式

模块化喷墨印刷机

参考图1，示出了打印机1，该打印机被配置为用作以卷材为基础的打印系统，诸如数字喷墨印刷机。打印机1包括介质供给机架3，该介质供给机架具有安装在辊轴7上的一系列辊子5，这些辊轴固定至该介质供给机架。辊子5成对地布置，并且限定了凸弯曲的介质供给路径，该介质供给路径用于使打印介质卷材(未示出)供给穿过多个打印头。卷材在辊子5上张紧，并且使用本领域已知的合适的卷材供给机构(未示出)供给穿过打印头。

打印机1包括沿着介质供给方向间隔开并且彼此对齐的多个页宽喷墨模块10。每个喷墨模块10在介质供给路径的整个宽度上延伸，并且包括一个或多个喷墨打印头，该一个或多个喷墨打印头被配置用于单次打印到介质卷材上。典型地，每个喷墨模块10被配置用于打印单一颜色的油墨。在所示的实施例中，介质供给机架3被配置用于支撑八个喷墨模块10(每对辊子5一个喷墨模块)，但是为清楚起见在图1中仅示出了两个模块。多个对齐的喷墨模块10为使用者提供了打印青色、品红色、黄色和黑色油墨以及用于专业彩色打印的各种专色的设施。

然而，当然应了解的是，一个或多个喷墨模块10的其他布置在本发明的范围内。例如，在某些打印机中可以采用较少的模块进行标准彩色打印(CMYK)或单色打印(仅K)。

喷墨模块10

每个喷墨模块10是完全集成的模块，该模块被设计成“落入”介质供给机架3中，以实现数字喷墨印刷机的可扩展构造。替代性地，可以通过落入喷墨模块10将现有的模拟印刷机转换成数字印刷机，而对现有的介质供给底架和卷材供给机构的改变相对较少。因此，喷墨模块10被设计用于与定制的或现有的卷材供给系统无缝集成，由此使OEM的开发成本最小化。

在图3和图4中单独示出的喷墨模块10包括三个主机架：支撑机架50，该支撑机架用于固定地安装至介质供给机架3；维护机架100，该维护机架可滑动地安装在支撑机架上；以及打印棒机架200，该打印棒机架可升降地安装在维护机架上。如图4最佳所示，每个喷墨模块10另外包括固定至支撑机架50的浮质收集器18，用于收集在高速打印期间产生的墨雾和其他颗粒。浮质收集器18通常是模块化的，以能够使不同长度的浮质收集器被轻易地制成。如图4所示，浮质收集器18包括长形的真空管19和开槽进入真空管的多个(例如三个)模块化喷嘴单元20。

参考图5和图6，维护机架100安装在支撑机架50上，以相对于支撑机架双向侧向滑动。如图5所示，维护机架100和附接的打印棒机架200已经沿垂直于介质供给方向的第一方向背离使用者向后推动。在此构型下，使用者可以方便地触及辊子5和介质供给路径，以穿入介质、清洁辊子、清除卡纸等。如图6所示，维护机架100和附接的打印棒机架200已经沿垂直于介质供给方向的第二方向朝向使用者向前推动。在此构型下，使用者可以方便地触及硬件消耗品(例如打印头、擦拭器)以在需要时进行更换。因此，双向滑动机构允许使用者方便地从打印机1的一侧触及不同的部件。

在图5和图6中，打印棒机架200被示出为处于其升高位置；在图3和图4中，打印棒机架200被示出为处于其降低位置，以进行打印。US10,076,917详细描述了一种打印棒机架，该打印棒机架可相对于维护机架升降，以进行打印和维护操作。本领域技术人员应了解的是，本文描述的打印棒机架200和维护机架100在功能上类似于US 10,076,917中描述的布置。

现在转向图7，支撑机架50被单独示出。支撑机架50被配置用于方便喷墨模块10与介质供给机架3集成、以及使得维护机架100能够相对滑动移动。支撑机架50采取长形矩形框架的形式，包括限定其基部的一对相对的基板52。每个基板52具有在其中限定的一对凹口54，用于接纳介质供给机架3的互补的一对辊轴7。凹口54各自具有可移除的夹持件55，该夹持件用于将支撑机架50与辊轴7紧固地夹持在一起。因此，每个喷墨模块10被配置用于入座在介质供给机架3的一对辊轴7上，由此使得打印机1的“落入”构造变得容易。介质供给机架3优选地被构造(或替代性地、适当地修改)成使得每对辊轴7被定位并且间隔开成与在支撑机架50的基板52中限定的凹口54对准。

仍然参考图7，角柱56从每个基板52的相反两端向上延伸，其中四个角柱中的每一个都具有上基准表面58，该上基准表面用于将打印棒机架200基准校正至其打印位置。支撑机架50中的结构刚性由在相对的基板52的角柱56之间纵向延伸的长形侧板60提供。相对的抽屉轨道62沿着每个侧板60纵向地安装，以与维护机架100的抽屉滑动件105(图8)滑动接合。另外，一对墨盂棒64在基板52之间纵向延伸，墨盂棒被定位在凹口54之间，以与打印棒机架200的相应的打印头对准。每个墨盂棒64具有用于从相应打印头接收吐出的油墨的墨盂部分66。如在2017年9月26日提交的美国临时申请号62/563,584(其内容通过援引并入本文)中所描述的，墨盂棒64可经由定位在基板52之一上的凸轮致动器68进行高度调节，并且可以与辊子5一起用于在打印期间提供打印区域的稳定性。

转向图8，维护机架100采取抽屉的形式，包括经由前端支架102和后端支架104互连的一对纵向侧面板101。抽屉滑动件105安装至每个侧面板101的外表面，以与支撑机架50的抽屉轨道62滑动接合，由此形成滑动机构。滑动机构可以经由从每个侧面板101向外延伸并且与支撑机架50的互补部分接合的弹簧加载的卡子107而被锁定以进行打印。如上文结合图5和图6所描述的，解除卡子107允许维护机架100相对于支撑机架50向后滑动或向前滑动。

第一维护模块和第二维护模块115附着至侧面板的相对的内表面。(每个维护模块115与在US 10,076,917中披露的维护模块相同，并且在下文中更详细地描述)。第一维护模块和第二维护模块115被定位用于维护偏移的第一打印头和第二打印头，并且相对于彼此旋转180度以便最小化打印头间距。

端支架102和104中的每一个都具有固定地安装至其上的向上延伸的一对导轨108、以及居中地定位在这些导轨之间的下部升降支架111。后端支架104另外承载线缆支撑支架110，该线缆支撑支架包括用于收集连接至打印头的各种油墨管线以及电线的线缆管道112。

如图3至图6中最佳示出的，下部升降支架111支撑活塞升降机构113，该活塞升降机构在维护机架100与打印棒机架的上部升降支架202之间延伸。喷墨模块10的相反两端处的活塞升降机构113典型地经由共用的液压系统(未示出)液压地致动，以同步地提升和降低打印棒机架200。尽管在本文中示出了液压活塞机构，但是当然应了解的是，其他升降机构也在本领域技术人员的范围内，例如线滑轮机构、齿条齿轮机构、剪式机构等。

转向图9，打印棒机架200包括长形框架，该长形框架具有在相对的端面板206之间延伸的一对纵向安装面板204。第一打印模块和第二打印模块215经由相应的第一打印模块载体和第二打印模块载体207安装至打印棒机架200，这些载体固定地安装至安装面板204的相对的内表面。每个打印模块215可滑动地接纳在相应的打印模块载体207中，并且被基准校正为靠在载体的下部支座部分209上。(每个打印模块215与在US10,076,917中披的打印模块相同，并且在下文中更详细地描述)。尽管本文描述的实施例具有一对打印模块215(和对应的维护模块115)，但是将容易了解的是，在其他实施例中，打印棒机架200可以仅包括一个打印模块或包括交错重叠布置的三个或更多个打印模块。因此，喷墨模块10可以被配置用于任何所需的打印宽度。

仍然参考图9，打印棒机架200的每个端面板206包括：上部升降支架202，该上部升降支架用于与活塞升降机构113接合；手柄220，该手柄用于手动地使打印棒机架和维护机架100背离支撑机架50侧向地滑动；以及一对支腿222，这对支腿朝向维护机架100向下延伸。每对支腿222具有相对组可旋转安装的滚子轴承224(每组两个滚子轴承)，这些滚子轴承与维护机架100的相对的导轨108接合。因此，四组滚子轴承224和对应的导轨108以及活塞升降机构113一起提供了打印棒机架200相对于维护机架100的可升降安装。此外，滚子轴承224被开凹槽用于接纳每个导轨108的一部分，由此确保在背离支撑机架50侧向滑动移动的过程中，打印棒机架200与维护机架100紧固在一起。

每个支腿222另外包括向外突出的凸耳226，每个凸耳上竖直地螺纹安装有高度可调的销228(打印棒机架200的每个角部具有一个销)。在打印位置(图3)，每个销228的下表面与支撑机架50的对应基准表面58接合。因此，一旦将喷墨模块10固定地安装在辊轴7上，则高度可调的销将方便地控制打印头纸间距(PPS)，并且针对不同的介质厚度可就地调节。螺纹安装的销228可以包括校准的棘爪，以将所有四个销方便地调节至相同的高度。有利地，销228在每个喷墨模块10中最大地间隔开，以便优化多个喷墨模块的对齐并且提供对PPS的准确控制、以及使PPS调节方便地实现。

参考图10A和图10B，在替代性实施例中，打印棒机架200包括一对磁体70，这对磁体用于推动打印棒机架与支撑机架50牢固地基准校正接合。通常，升降机构需要轻缓地降低打印棒机架200，以避免过度的摇动，这种摇动可能会损坏喷墨模块10中的敏感部件。然而，在打印棒机架200的竖直行程结束时，该打印棒机架仍需要足够的力来确保每个基准销228与其对应的基准表面58正确接合。如果没有足够的力，一个或多个基准销228可能无法正确接合，从而导致小的但不期望的打印伪影。相应地，用于竖直行程结束的磁力为牢固地基准校正提供了必要的力。如图10B中最佳示出的，一对稀土磁体70中的每一个可调节地安装在打印棒机架200上，以磁性地吸引固定至支撑机架50上表面的对应铁磁(例如钢)垫72。在打印棒机架200的降低位置，磁体70与垫72间隔开的典型间隔小于2mm或小于1mm。此间隔提供了足够的吸引力，以确保所有基准销228在降低位置与其对应的基准表面58牢固地基准校正接合。用于磁体70的高度可调的安装件74允许通过简单的螺钉调节就地设定最佳的间隔。

打印模块215

为了完整性，现在将参考图11至图13更详细地描述打印模块215。打印模块215包括与包括打印头216的可更换打印头卡匣252接合的供应模块250。打印头卡匣252可以是例如在US 9,950,527(其内容通过援引并入本文)中描述的类型。

供应模块250包括本体254，所述本体容置用于将电力和数据供应至打印头216的电子电路系统。打印模块手柄255从本体254的上部延伸，以便于使用者移除和插入到打印棒机架200的打印模块载体207之一中。

本体254位于被定位在所述本体的相反侧壁上的油墨入口模块256和油墨出口模块258的侧面。油墨入口模块和油墨出口模块中的每一个具有与打印头卡匣252的互补入口联接器261和出口联接器263接合的相应油墨联接器257和259。打印头卡匣252经由油墨入口模块256被供应以来自油墨输送系统(未示出)的油墨，并且经由油墨出口模块258将油墨循环回油墨输送系统。

油墨入口模块256和油墨出口模块258各自可以相对于本体254朝向和背离打印头卡匣252独立地滑动移动。油墨入口模块256和油墨出口模块258的滑动移动使得打印头卡匣252与供应模块250流体联接和分离。油墨入口模块256和油墨出口模块258中的每一个都具有呈杠杆265形式的相应致动器，所述致动器致动模块的滑动移动。每个杠杆265围绕垂直于打印头216的轴线旋转，并且可操作地连接到一对小齿轮281。小齿轮281的旋转经由与向上延伸并且相对于本体固定安装的互补齿条283的接合而引起入口模块256和出口模块258相对于本体254的侧向滑动移动。这种杠杆布置使打印模块215的总宽度最小化。如图11和图13所示，油墨入口模块256和油墨出口模块258均降低，并且打印头卡匣252流体联接到供应模块250。如图12所示，油墨入口模块256和油墨出口模块258均升高，并且打印头卡匣252与供应模块250流体分离。

仍然参照图12，供应模块250具有从本体254的下部延伸的夹持板266。本体254的下部另外具有一排电触点267，这些电触点用于当打印头卡匣联接至供应模块250时经由打印头卡匣252上的一排互补触点(未示出)将电力和数据供应至打印头216。

一组定位销268相对于油墨入口模块256和油墨出口模块258的滑动移动方向垂直地从夹持板266延伸。为了安装打印头卡匣252，每个定位销268与打印头卡匣252中所限定的互补开口270对准并被接纳在所述互补开口中。打印头卡匣252是在定位销268的方向上朝夹持板266滑动。一旦打印头卡匣252与夹持板266接合，经由铰链271连接至本体254的铰夹273就向下摇摆，以将打印头卡匣252夹持在夹持板上。打印头卡匣252由铰夹273上的紧固件272锁定就位。最后，油墨入口模块256和油墨出口模块258经由杠杆265的致动向下滑动，以将打印头卡匣252流体地联接到供应模块250。反向过程用于从供应模块252移除打印头卡匣252。如所述，手动移除和插入过程可以由使用者在数分钟内轻易地且干净地执行并且在数字印刷机中停机时间的损失最小。

油墨供应模块256被配置为在调节压力下从油墨输送系统(未示出)的入口管线接收油墨。本发明中采用的与打印模块215结合使用的合适的油墨输送系统在US 2017/0313096(其内容通过援引并入本文)中描述。油墨入口模块256具有用于经由入口管线275从油墨储存器(未示出)接收油墨的入口端口274，而油墨出口模块258具有用于经由出口管线277使油墨返回至油墨储存器的出口端口276。

油墨入口模块256和油墨出口模块258独立地容置各种部件，用于在打印头216提供局部压力调节、抑制油墨压力波动、能够使打印头注墨及排墨操作、隔离打印头供运输等。在图13中，示出了油墨入口模块256，其中移除了盖子，以显露油墨入口模块的某些部件。例如，示出了具有油墨压力传感器和微处理器的控制PCB 278，所述控制PCB向控制阀279提供反馈以用于控制打印头216处的局部压力。应了解的是，这些和其他部件可以容置在油墨入口模块256和油墨出口模块258中。

维护模块115

为了完整性，现在将参考图14和图15更详细地描述维护模块115。每个维护模块115固定地安装至维护机架100，并且限定空间，相应打印模块215可以通过该空间分别在打印位置与维护位置之间伸展和缩回。相应地，在打印位置，每个打印头216被定位在离由介质供给机架3的辊子5支撑的介质卷材合适的间距处。

参考图14和图15，每个维护模块115具有大致上L形框架120，该框架被布置成围绕着其相应打印模块215的两侧。L形框架120具有与打印模块215的一个长度尺寸平行地延伸的较长支腿117、以及与打印模块的宽度尺寸平行地延伸的一个较短支腿119。每个维护模块115的L形框架120使得能够实现维护模块的紧凑布置。

维护模块115的L形框架120包括基板118A，其中较短侧板118B和较长侧板118C从该基板向上延伸。较短支腿119包括较短侧板118B和基板118A的对应部分；较长支腿117包括较长侧板118C和基板118A的对应部分。L形框架120容置用于擦拭相应打印头216的擦拭器122和用于封盖打印头的封盖器130。

如图14所示，擦拭器122位于其原始位置或停放位置，由此该擦拭器定位在L形框架120的较短支腿119内。如图15所示，封盖器130位于其原始位置或停放位置，由此封盖器定位在L形框架120的较长支腿117内。

擦拭器122是在滑架124上安装有擦拭材料123(在图14中示出)的类型，该滑架沿着打印模块215的长度纵向移动，以擦拭打印头216。滑架124由一或多个架高臂125支撑，这些架高臂滑动地接合在滑架轨道126中，该滑架轨道固定至较长侧板118C并且沿着框架120的较长臂119延伸。在图14中，滑架124从其原始位置移动且处于纵向擦拭操作途中。在图14中，封盖器处于其停放位置，并且可以看出，在滑架124的擦拭移动期间，架高臂125跨在封盖器130上。滑架124借助由双向滑架马达128和带驱动机构129驱动的第一环形带127来回移动。

封盖器130经由一对铰接臂132安装至L形框架120的较长侧板118C，这对铰接臂借助合适的缩回机构140将封盖器侧向地伸展到打印头216所占的空间中和背离该空间缩回该封盖器。封盖器130在图15中示出为位于其封盖位置，其中两个臂132伸展，而擦拭器122停放在其原始位置。

对于封盖操作，打印棒机架200首先从维护机架100提升并且首先升高到过渡位置。在打印棒机架200处于其最高过渡位置的情况下，每个封盖器130伸展，然后打印棒机架200轻缓地降低到维护位置，使得每个打印头216被其相应封盖器的周边密封件176封盖。反向过程将打印引擎1配置回打印位置。

类似地，对于擦拭操作，打印棒机架200首先从维护机架100提升并且首先升高到过渡位置。在打印棒机架200处于其最高过渡位置的情况下，每个擦拭器122在其相应的打印头216的下方移动，并且打印棒轻缓地降低到维护位置，使得擦拭器与其相应的打印头接合。典型地，擦拭材料123弹性地安装，以当打印棒机架200降低时允许较大的容差。一旦擦拭器122与打印头216接合，滑架124沿着打印头纵长地来回移动，以擦拭打印头的喷嘴表面上的油墨和/或碎屑。

根据前述内容，应了解的是，本发明使得喷墨模块能够布置在相对低成本的模块化打印系统中，这最小化OEM的集成、开发和商业化成本，同时允许喷墨模块的数量和布置的多样性。

当然，应了解的是，仅通过举例的方式描述了本发明，并且在所附权利要求中限定的本发明的范围内可以进行细节的修改。