DE60037542T2 - Druckkopf/patrone für elektronisch steuerbaren stift - Google Patents

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Geräte bzw. Werkzeuge zum Anordnen von Markierungen, wie etwa Schriftzügen und Zeichnungen, auf Substraten und insbesondere auf Vorrichtungen, die fähig sind, Markierungen mit auswählbaren wesentlichen Eigenschaften, wie etwa Farbe, Linienbreite und Stil, anzuordnen. Markieren umfasst das Anbringen von Material, wie etwa Tinte oder Toner, oder die Modifikation des Substrats selbst, zum Beispiel durch thermische oder elektrostatische Einrichtungen.
• Hintergrund
• Aktuelle Zeichen- und Schreibgeräte, wie etwa Füller und Stifte, sind in Bezug auf die wesentlichen Eigenschaften der Markierung, die sie herstellen, relativ statische Vorrichtungen. Ein Stift, ein Füllfederhalter oder Kugelschreiber haben im Allgemeinen einen einzigen Markierpunkt, der eine einzige Farbe aus Blei oder Tinte anbringt. Der Markierpunkt eines Stifts kann nicht anders als durch einen Austausch modifiziert werden, und jede vorgenommene Modifikation der wesentlichen Eigenschaften von Markierungen beruht darauf, dass der Benutzer die Ausrichtung des Geräts, die Bewegungsrichtung und die auf das Substrat angewendete Kraft ändert. Während einige Kugelschreiber mit mehreren getrennten Patronen verfügbar sind, versorgen diese den Benutzer lediglich mit der Fähigkeit, eine bestimmte Farbe auszuwählen. Da jede Farbe von einer getrennten Patrone bereitgestellt wird, gibt es eine Grenze für die Anzahl der Farben, die praktisch bereitgestellt werden können.
• Mehrere Dokumente des Stands der Technik (z. B. US-A-4 746 936 ; US-A-4 748 460 ; US-A-5 501 535 ) beschreiben einen Stift mit einer elektronisch steuerbaren Markiervorrichtung. Ein Attribut der Markiervorrichtung kann elektronisch geändert werden.
• Andere Dokumente des Stands der Technik (z. B. US-A-5 477 012 ) beschreiben Stifte mit einer Markiervorrichtung und einem Sensor für abgetastete kodierte Datentags, die auf eine Seite gedruckt sind.
• Zusammenfassung der Erfindung
• In einem Versuch, ein Schrieb- oder Markierungsgerät mit verbessertem Nutzwert bereitzustellen, stellt die vorliegende Erfindung in einer umfassenden Form einen Stift oder eine Patrone für einen Stift zur Verfügung, der als eine Alternative zu einer herkömmlichen Spitze oder einem Punkt eines Füllers oder Stifts einen Tintenstrahl-Druckkopf umfasst. Die Bereitstellung eines Tintenstrahl-Druckkopfes ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Füllern und Stiften die Variation und einfachere Steuerung der wesentlichen Eigenschaften der vorgenommenen Markierungen.
• Die Erfindung stellt in einer umfassenden Form auch einen Stift mit einer Markiervorrichtung zur Verfügung, die wirksam ist, einen sichtbaren Pfad auf einer Oberfläche zu markieren, wobei die Markiervorrichtung elektronisch steuerbar ist, um mindestens ein Attribut des Pfades zu ändern, wobei der Stift eine Benutzerschnittstelle umfasst, wodurch der Benutzer das mindestens eine Attribut ändern kann.
• Die Markiervorrichtung kann integral mit dem Stift sein oder kann Teil einer durch den Benutzer austauschbaren Patrone sein.
• Folglich stellt die Erfindung in einer umfassenden Form auch eine Patrone für einen Stift bereit, wobei die Patrone eine Markiervorrichtung umfasst und wirksam ist, um einen sichtbaren Pfad auf einer Oberfläche zu markieren, wobei die Markiervorrichtung elektronisch steuerbar ist, um mindestens ein Attribut des Pfades zu ändern.
• Der Stift oder die Patrone kann eine nicht-markierende Schreiberspitze umfassen. Die Schreiberspitze ist bevorzugt entlang einer ersten Achse in Bezug auf den Patronenkörper oder Stift bewegbar. Alternativ kann die Schreiberspitze fest sein. In der bevorzugten Form sind der Schreiber und die Markiervorrichtung beide Teil einer durch den Benutzer austauschbaren Patrone, aber die Schreiberspitze kann Teil des Stifts und die Markiervorrichtung Teil einer Wegwerfpatrone sein.
• Ein Positionssensor, der die relative Position der Schreiberspitze abtastet, oder ein Kraftsensor, der die an die Schreiberspitze angelegte Druckkraft abtastet, oder beide können bereitgestellt werden. Die abgetasteten Informationen können verwendet werden, um die Markiervorrichtung lediglich ein- oder auszuschalten, oder sie können auch verwendet werden, um ein Attribut des angebrachten Pfades zu steuern.
• Ein Ein/Aus-Schalter kann bei Abtasten von mehr als einem vorbestimmten Grad an Bewegung der Schreiberspitze oder Anlegen von mehr als einer vorbestimmten Druckkraft auf die Schreiberspitze in einen „Ein"-Zustand versetzt werden.
• Die Markiervorrichtung umfasst bevorzugt eine Verschlusskappenvorrichtung, die zwischen einer offenen Position, worin der Druckkopf Tinte auf der Oberfläche anbringen kann, und einer geschlossenen Position, worin die Verschlusskappe den Druckkopf blockiert, so dass er keine Tinte anbringt, bewegbar ist.
• In der bevorzugten Form rotiert die Verschlusskappenvorrichtung um eine Achse zwischen der offenen und der geschlossenen Position. Bevorzugt wird diese Bewegung durch die Bewegung der Schreiberspitze erzielt.
• In einer bevorzugten Ausbildung gibt es eine Schreiberspitze, die entlang einer ersten Achse bewegbar ist, die einen Schlitz oder eine Nut umfasst, die in einem anderen Winkel als 0° oder 90° zu der ersten Achse verläuft. Eine Verschlusskappenvorrichtung ist vor der Markiervorrichtung montiert und ist um eine zweite Achse parallel zu der ersten Achse zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position drehbar. Die Verschlusskappenvorrichtung umfasst einen Arm, der an dem Schlitz oder der Nut angreift, wobei die Bewegung der Schreiberspitze entlang der ersten Achse die Verschlusskappenvorrichtung zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegt.
• Die Patrone oder der Stift kann zumindest für die Markiervorrichtung und bevorzugt die Benutzerschnittstelle eine Stromquelle umfassen. Die Stromquelle kann eine Wegwerfbatterie oder eine wiederaufladbare Batterie sein.
• Wenn eine Patrone bereitgestellt wird, umfasst die Patrone bevorzugt einen elektrischen Eingang zum Empfangen von mindestens einem Steuersignal zum Ändern des mindestens einen Attributs des Stifts.
• Die Markiervorrichtung kann auf die Oberfläche wirken, oder eine Transfervorrichtung kann bereitgestellt sein, auf welche die Markiervorrichtung wirkt.
• Wenn eine Patrone bereitgestellt wird, kann die Patrone einen nicht-flüchtigen Speicher umfassen, der mindestens Daten speichert, die sich auf das modifizierbare Attribut oder die Attribute beziehen.
• Die Markiervorrichtung ist bevorzugt ein Tintenstrahl-Druckkopf, aber andere Markiervorrichtungen können verwendet werden.
• Die Erfindung stellt in einer weiteren Ausbildung einen Stift zur Verfügung, der eine Markiervorrichtung umfasst und wirksam ist, um einen sichtbaren Pfad auf einer Oberfläche zu markieren, wobei die Markiervorrichtung elektronisch steuerbar ist, um mindestens ein Attribut des Pfades zu ändern, wobei der Stift eine Benutzerschnittstelle umfasst, wobei ein Benutzer das mindestens eine Attribut modifizieren kann, und mindestens eine Abtastvorrichtung zum Abtasten von Bilder oder Farben oder beiden.
• Mindestens ein Attribut kann basierend auf dem abgetasteten Bild oder der Farbe modifiziert werden.
• Der Stift umfasst bevorzugt einen Speicher zum Speichern mindestens eines Satzes benutzerdefinierter Attribute, und ein benutzerdefinierter Satz umfasst optional Attribute, die aus einem Bild oder einer Farbe abgeleitet werden, die von der Abtastvorrichtung abgetastet wurde.
• Eine der Sensorvorrichtung(en) kann fähig sein, Bilder mit auf Attribute bezogenen kodierten Daten abzutasten.
• Die Abtastvorrichtung kann benachbart zu der Markiervorrichtung angeordnet sein oder kann an einem Ende des Stifts angeordnet sein, wobei die Markiervorrichtung an dem anderen Ende des Stifts angeordnet ist.
• Die Abtastvorrichtung ist bevorzugt durch Drücken der Vorrichtung gegen eine Oberfläche bedienbar.
• Die Benutzerschnittstelle kann mindestens einen Schieber oder mindestens einen Steuerknopf oder mindestens einen Schieber und mindestens einen Steuerknopf umfassen.
• Die Benutzerschnittstelle kann eine Anzeige zum Anzeigen von Informationen, die sich auf das mindestens ein Attribut beziehen, umfassen.
• Die Benutzerschnittstelle ist bevorzugt derart bedienbar, dass sie die gespeicherten Sätze aus mindestens einem Attribut durchläuft.
• Die Erfindung stellt auch einen Stift mit einer Markiervorrichtung zur Verfügung, der wirksam ist, um einen sichtbaren Pfad auf einer Oberfläche zu markieren, wobei die Markiervorrichtung elektronisch steuerbar ist, um mindestens ein Attribut des Pfades zu ändern, wobei der Stift eine Benutzerschnittstelle umfasst, durch die ein Benutzer das mindestens eine Attribut modifizieren kann, und mindestens eine Sensorvorrichtung, die fähig ist, Bilder abzutasten, die kodierte Daten umfassen.
• Der Stift umfasst bevorzugt einen Dekodierer, um die kodierten Daten zu dekodieren und um ansprechend auf die dekodierten Daten mindestens ein Attribut zu ändern.
• Der Stift kann einen Empfänger zum Empfangen von Befehlen von einer externen Steuerquelle umfassen, wobei mindestens ein Attribut ansprechend auf die empfangenen Befehle geändert wird.
• Der Stift umfasst bevorzugt einen Speicher zum Speichern verschiedener Sätze von Attributwerten. Der Speicher kann mindestens einen benutzerdefinierten Satz aus dem mindestens einen Attribut speichern.
• Der Stift umfasst bevorzugt einen Sender zum Senden abgetasteter Bilddaten, kodierter Daten oder dekodierter Daten an eine externe Steuerquelle.
• Der Stift sendet bevorzugt abgetastete Bilddaten, kodierte Daten oder dekodierte Daten zusammen mit dem Wert oder den Werten des mindestens einen Attributs des Pfades an der Stelle des abgetasteten Bilds an eine externe Steuerquelle.
• Der Stift kann eine Positionsabtastvorrichtung oder eine Bewegungsabtastvorrichtung oder beides umfassen, und mindestens ein Attribut ist von der relativen Position des Stifts, der Relativgeschwindigkeit des Stifts oder beiden abhängig.
• Die Position oder die Geschwindigkeit des Stifts kann aus der abgetasteten Position der Bilder abgeleitet werden oder sie kann aus den Daten abgeleitet werden, die in den abgetasteten Bildern kodiert sind.
• Die Erfindung stellt in einer umfassenden Form auch einen Tintenstrahl-Druckkopf mit einer Vielzahl von Tintenstrahlvorrichtungen und einer Mittelachse bereit, wobei die Tintenstrahlvorrichtungen in einer Reihe aus Gruppen angeordnet sind, wobei jede der Gruppen im Allgemeinen entlang nicht paralleler Stränge verläuft.
• Benachbarte Tintenstrahlvorrichtungen jeder Gruppe können auf abwechselnden Seiten eines radialen Strangs oder auf einem radialen Strang angeordnet sein.
• Ein Satz von Vorrichtungen kann mit einem gemeinsamen Tintenvorrat verbunden sein. Bevorzugt umfasst jeder Satz Vorrichtungen aus mehr als einer Gruppe und noch besser hat jeder Satz einen anderen Tintenvorrat als die anderen Sätze. Die Vorrichtungen einer Gruppe sind bevorzugt Teil des gleichen Satzes und benachbarte Gruppen gehören zu verschiedenen Sätzen.
• Die Gruppen verschiedener Sätze sind bevorzugt in einem sich wiederholenden Muster angeordnet.
• Bevorzugt gibt es 4 Sätze und 12 Gruppen.
• Bevorzugt wird jede Vorrichtungsgruppe mit Tinte aus einem gemeinsamen Kanal versorgt, wobei alle Kanäle auf einer ersten Höhe in dem Druckkopf sind, wobei die Kanäle für einen Vorrichtungssatz teilweise durch mindestens einen Verbindungsdurchgang auf einer zweiten Höhe miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsdurchgänge jedes Satzes unterhalb den Kanälen von mindestens einem anderen Satz verlaufen.
• Der Druckkopf umfasst bevorzugt eine erste Schicht aus festem Material, eine Tintenstrahlvorrichtungsschicht über der ersten Schicht und eine zweite Schicht aus festem Material unter der ersten Schicht.
• Die Kanäle sind bevorzugt Schlitze, die sich durch die Dicke der ersten Schicht erstrecken, und die Verbindungsdurchgänge sind bevorzugt Nuten in der unteren Oberfläche der zweiten Schicht, die sich nur teilweise durch die Dicke der zweiten Schicht erstrecken.
• Bevorzugt umfasst die zweite Schicht Kopplungsdurchgänge, welche die Kanäle mit den Verbindungsdurchgängen koppeln, wobei die Kopplungsdurchgänge sich durch die Dicke der zweiten Schicht erstrecken.
• Die erste, zweite und eine Tintenstrahlvorrichtungsschicht sind separate Schichten oder Teil einer integralen Vorrichtung.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stifts gemäß einer ersten Ausbildung der Erfindung.
• 2 zeigt eine Draufsicht des in 1 gezeigten Stifts.
• 3 zeigt eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Stifts.
• 4 zeigt eine Endansicht des in 1 gezeigten Stifts.
• 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Patrone für die Verwendung in dem in 1 gezeigten Stift.
• 6 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Patrone von 5.
• 7 zeigt eine Seitenansicht des Spitzenbereichs des Stifts von 1 mit Papier in verschiedenen Ausrichtungen.
• 8 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Patrone für die Verwendung in einem Stift gemäß einer zweiten Ausbildung der Erfindung.
• 9 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Stifts gemäß einer dritten Ausbildung der Erfindung.
• 10 zeigt eine axiale Querschnittansicht des Stifts von 9.
• 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stifts gemäß einer vierten Ausbildung der Erfindung.
• 12 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Stifts von 11.
• 13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils des Stifts von 11.
• 14 zeigt eine erste perspektivische Explosionsansicht eines Teils der Patrone von 5, 6 und 8.
• 15 zeigt eine zweite perspektivische Explosionsansicht eines Teils der Patrone von 5, 6 und 8.
• 16 zeigt eine Draufsicht des Druckkopfs der in den Patronen von 5, 6 und 8 verwendet wird.
• 17 zeigt eine perspektivische Ansicht von oberhalb des Druckkopfs von 16 in einer offenen Position.
• 18 zeigt eine perspektivische Ansicht von oberhalb des Druckkopfs von 16 in einer geschlossenen Position.
• 19 zeigt eine perspektivische Querschnittansicht von oberhalb des Druckkopfs von 16 in einer offenen Position.
• 20 zeigt eine perspektivische Ansicht von unterhalb des Druckkopfs von 16 in einer offenen Position.
• 20a zeig eine Draufsicht von unterhalb des Druckkopfs 16 von 16 in einer offenen Position
• 21 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht von oberhalb des Druckkopfs von 16 in einer offenen Position.
• 22 zeigt eine perspektivische Ansicht von oberhalb der MEMS-Tintenstrahlschicht des Druckkopfs von 16.
• 23 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stifts gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung.
• 24 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stifts gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung.
• 25 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stifts gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung.
• 26 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stifts gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung.
• 27 zeigt eine Farbkarte für die Verwendung mit verschiedenen Ausbildungen der Erfindung.
• 28 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stifts gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung mit einer Kappe darauf.
• 29 zeigt eine perspektivische Ansicht des Stifts von 28 mit abgenommener Kappe.
• 30 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Stifts von 29.
• 31 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht von Teilen des Stifts von 29.
• 32 zeigt eine andere perspektivische Explosionsansicht von Teilen des Stifts von 29.
• 33 zeigt eine andere perspektivische Explosionsansicht von Teilen des Stifts von 29.
• 34 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stifts gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung.
• Detaillierte Beschreibung bevorzugter und anderer Ausbildungen
• Anmerkung: Memjet^TM ist eine Marke von Silverbrook Research Pty Ltd., Australien.
• Grundlegender Stift- und Patronenaufbau
• 1 bis 6 zeigen einen Stift 1110 gemäß einer ersten Ausbildung der Erfindung. Der Stift hat einen im Allgemeinen rohrförmigen Stiftkörper 1112, in dem sich eine austauschbare Patronenanordnung 1114 befindet. Die Patrone 1114 umfasst einen Tintenvorrat 1116, eine Schreiberspitze 1118 und den Druckkopf 1120 und ist dafür vorgesehen, weggeworfen zu werden, wenn der Tintenvorrat aufgebraucht ist oder der Schreiber oder der Druckkopf beschädigt sind, wobei eine neue Patrone in den Stiftkörper eingesetzt wird. Der Stift kann jedoch als ein Wegwerfartikel hergestellt werden, wobei die Patrone und der Stiftkörper integral sind und nicht vom Endbenutzer trennbar sind.
• Der Tintenvorrat 1116 umfasst ein gestrecktes hohles Rohr 1112, das an einem Ende von einer ersten Endkappe 1114 und an dem anderen Ende von einer zweiten Endkappe 1126 verschlossen ist. Das Rohr 1122 ist bevorzugt aus einem Thermoplastmaterial gefertigt, kann aber aus anderen Materialien gefertigt sein. Wenn das Rohr aus einem Kunststoffmaterial gefertigt wird, wird es bevorzugt strangepresst, so dass es ein Profil mit konstantem Querschnitt hat. Das Rohr kann jedoch spritzgegossen werden. Wenn es aus Metall gefertigt wird, kann das Rohr ebenfalls stranggepresst werden. Das Rohr 1122 hat eine Anzahl von Rippen 1128, die das Innere des Rohrs in vier getrennte Kammern 1130, 1132, 1134 und 1136 teilen. Diese Rippen verleihen auch Steifheit bzw. Festigkeit. Die Kammern sind mit Tine gefüllt. In der einfachsten Form haben die Kammern alle die gleiche farbige Tinte. Alternativ kann es in jeder Kammer verschiedene farbige Tinte geben. Mit vier Farben und einem passenden Druckkopf ist es möglich, unter Verwendung einer Kombination aus Zyan- (C), Magenta- (M), Gelb- (Y) und Schwarz- (K) (CMYK) farbigen Tinten fast jede gewünschte Farbe herzustellen.
• Die Kammer 1130 belegt etwa die Hälfte des Rohrvolumens, während die drei restlichen Kammern jeweils ein sechstel des Rohrvolumens belegen. In einer CMYK-Farbdruckvorrichtung wird Schwarz normalerweise mehr als Farbe gedruckt und so würde schwarze Tinte in der Kammer 1130 gelagert, wobei die drei anderen Farben in den Kammern 1132, 1134 und 1136 gelagert würden. Es wird zu schätzen gewusst, dass die Anzahl und die relativen Volumen der Kammern nach Wunsch verändert werden können. Einige aktuelle Tisch-Tintenstrahldrucker verwenden neben Schwarz sechs verschiedene farbige Tinten, und, falls gewünscht, kann das Rohr in sieben Kammern unterteilt werden. Die Farbtintenkammern brauchen nicht alle das gleiche Volumen haben, und die schwarze Tintenkammer (wenn schwarze Tinte verwendet wird) braucht nicht die Hälfte des verfügbaren Volumens haben. Da Farbe erreichbarer wird, kann der Anteil des Druckens schwarzer Tinte abnehmen, und so kann sich das Verhältnis von schwarzer Tinte zu farbiger Tinte ändern. Während Farbtinten in gleicher Menge bereitgestellt werden, gibt es ebenso keinen Grund, warum nicht ein größerer Vorrat von Magenta bereitgestellt werden könnte.
• Die erste Endkappe 1124 ist derart geformt, dass sie die Enden jeder der Kammern im Wesentlichen abdichtet bzw. verschließt. Die Endkappe 1124 umfasst kleine Lufteinlässe 1140, um Luft in die Kammern zu lassen, während die Tinte verbraucht wird. Um das Austrocknen der Tinten durch Verdampfung zu verhindern (die verwendeten Tinten sind normalerweise auf Wasserbasis), ist zwischen der Tinte und der Endkappe 1124 eine nicht gezeigte bewegliche Dichtung bereitgestellt. Während Tinte verbraucht wird, bewegt sich die Dichtung entlang der jeweiligen Kammer.
• Die zweite Endkappe 1126 ist ebenfalls derart geformt, dass sie im Wesentlichen jede der Kammern verschließt, ist aber mit Durchgängen 1178 versehen (siehe 15), welche die Kammern mit dem Druckkopf 1120 verbinden, der an das freie Ende der Kappe 1126 geklebt ist. Der Druckkopf ist bevorzugt ein Tintenstrahl-Druckkopf und noch besser ein Tintenstrahl basierend auf einem mikro-elektromechanischen System (MEMS). MEMS-basierte Tintenstrahle stoßen Tinte eher unter Verwendung mechanischer Aktuatoren als durch Erwärmen der Tinte aus, wie es gegenwärtig von den meisten aktuell erhältlichen Tintenstrahldruckern verwendet wird. MEMS-basierte Tintenstrahle haben als solche im Vergleich zu derartigen Druckern einen niedrigeren Energieverbrauch, was sie für die Verwendung in tragbaren Vorrichtungen, in denen die verfügbare Energie begrenzt ist, attraktiv macht. Für ein besseres Verständnis von MEMS-Tintenstrahlvorrichtungen und Herstellungsverfahren wird auf unsere früheren US-Anmeldungen, Docket Nr. IJ052US verwiesen, deren Inhalte hier per Referenz eingebunden sind.
• Der Druckkopf ist an die Endkappe 1126 geklebt, aber auf eine flexible gedruckte Leiterplatte (PCB) 1144 montiert, die Steuer- und Leistungskontakte 1146 umfasst.
• Eine Schreiberspitze 1118 ist auf der Endkappe 1126 montiert, so dass sie zu einem kleinen Grad an axialer Bewegung fähig ist. Die axiale Bewegung der Schreiberspitze 1118 wird durch integrale Arme 1148 gesteuert, die sich seitlich und axial von dem inneren Ende des Schreibers weg erstrecken, um gegen eine Anschlussfläche 1184 zu drücken (siehe 15). In der Verwendung bewirkt das Drücken des Schreibers gegen ein Substrat, dass die Arme 1148 sich biegen und erlaubt dem Schreiber, sich zurückzuziehen. Der Schreiber wird bevorzugt durch Spritzgießen aus einem Thermoplastmaterial, am besten Azetyl, ausgebildet. Diese Bewegung hat typischerweise eine maximale Größe von 0,5 mm und gibt dem Benutzer etwas Rückmeldung. Neben der Flexibilität bringt die Schreiberspitze eine kleine Menge an Rauhigkeit in die Substratoberfläche. Falls gewünscht, kann die Schreiberspitze fest sein, wobei im Wesentlichen keine Bewegung zulässig ist.
• Die erste Endkappe 1124 ist derart geformt, dass sie ein kleine Knopf- oder Zylinderbatterie 1138 aufnimmt. Die Batterie kann lediglich auf dem Ende der Endkappe sitzen, oder sie kann seitlich in die Kammer in der Endkappe eingesetzt werden. Das Anordnen der Batterie in einer Kammer ermöglicht, dass beide Anschlüsse einer Knopf- oder Zylinderbatterie leicht von elektrischen Kontakten in der Kammer angegriffen werden. Das bloße Sitzen der Batterie auf dem Ende erlaubt nur das leichte Angreifen eines Anschlusses. Ein oder zwei Drähte oder andere elektrische Wege 1139 sind bereitgestellt, die einen oder beide Anschlüsse der Batterie 1138 mit der gedruckten Leiterplatte 1144 verbinden.
• Eine Spitzenkappe 1152 erstreckt sich über die Endkappe 1126, den Druckkopf 1120, die gedruckte Leiterplatte 1144 und die Schreiberspitze 1118, und eine Öffnung 1154 ist bereitgestellt, durch welche das freie Ende 1156 der Schreiberspitze 1118 vorsteht. Die Öffnung 1154 hat eine ovale Form und erlaubt dem Druckkopf 1120, Tinte durch die Öffnung unter der Schreiberspitze auszustoßen.
• Die Patrone 1116 ist in dem Stiftkörper 1112 positioniert und wird von einem oder mehreren elastischen Schnappaktionsarmen 1158, die integral auf der Spitzenkappe 1152 ausgebildet sind, an ihrem Platz befestigt. Wenn die Batterie 1138 sicher auf der Endkappe montiert ist, wobei beide Anschlüsse in elektrischer Verbindung mit der gedruckten Leiterplatte 1114 sind, braucht die Patrone nicht in anderer Weise an dem Stiftköper 1112 angreifen. Wenn nur ein Anschluss mit der gedruckten Leiterplatte verbunden ist, kann der Stiftkörper verwendet werden, um, falls gewünscht, über Schalter den Pfad für den anderen Anschluss bereitzustellen, wobei in diesem Fall das freie Ende der Batterie an einem Anschluss angreift, der in dem geschlossenen Ende 1160 des Körpers 1112 montiert ist.
• In einem einfarbigen Stift ist die minimale Funktionalität, die benötigt wird, um den Druckkopf zu steuern, ein Ein/Aus-Schalter und Schaltungsanordnungen zum Steuern der Tintenstrahlaktuatoren. Die gedruckte Leiterplatte oder der Druckkopf selbst haben die Steuerschaltungsanordnung für die Tintenstrahlaktuatoren integriert. Der Ein/Aus-Schalter wird bevorzugt derart gesteuert, dass die Tinte nur ausgestoßen wird, wenn die Schreiberspitze auf ein Substrat gedrückt wird. Das Drücken des Schreibers gegen ein Substrat ergibt eine Druckkraft in der Schreiberspitze. in dieser Ausbildung führt dies zur Bewegung des Schreibers, und der Ein/Aus-Schalter kann durch die Bewegung, durch Abtasten der Druckkraft oder durch andere Mittel betätigt werden. Wenn der Schreiber im Wesentlichen fest ist, ist die Bewegung der Schreiberspitze in Bezug auf den Rest des Stifts nicht vorhanden.
• Die gedruckte Leiterplatte und die Druckkopfschaltungsanordnung können permanent mit der Batterie verbunden werden, oder der Stift kann mit einen getrennten „Haupt"-Ein/Aus-Schalter versehen werden. Die Bereitstellung eines Haupt-Ein/Aus-Schalters erlaubt dem Benutzer, den Stift in einem nicht-markierenden Modus, wie etwa für die Verwendung mit einem Berührungsbildschirm einer Kalender- bzw. Zeitplaner-Vorrichtung, zu verwenden. Andere Mechanismen können, wie später erklärt wird, verwendet werden, um das Nichtdrucken des Stifts sicherzustellen. Wenn es kein Freilauf- bzw. Überschreibsystem gibt, so dass der Stift permanent „ein" ist, umfassen der Druckkopf oder die gedruckte Leiterplatten-Schaltungsanordnung beide vorzugsweise einen „Ruhemodus", der die meisten elektrischen Schaltungen ausschaltet, um Batterieleistung zu sparen. Das Drücken der Schreiberspitze führt zu einem „Aufwachen" der elektrischen Systeme und zum Drucken. Nachdem es eine Festkörpervorrichtung ist, wird die Verzögerung beim Start des Druckens, die durch Wechseln von einem Ruhemodus in einen aktiven Modus verursacht wird, so klein, dass sie von einem Benutzer unbemerkt bleibt. Wenn der Stift eine Bewegungsabtastvorrichtung, wie etwa einen Beschleunigungsmesser, umfasst, dann kann dieser Sensor den Stift beim Abtasten einer Bewegung über einer spezifizierten Schwelle „aufwecken".
• Wie am besten in 1 und 3 zu sehen, ist der Stiftkörper 1112 nicht symmetrisch, sondern ist stattdessen mit einem Fingergriff 1162 versehen. Dieser Fingergriff 1162 bestärkt den Benutzer, den Stift in einer Ausrichtung mit der Schreiberspitze 1118 über dem Druckkopf 1120 zu halten. Die Ausrichtung des Stifts ist jedoch nicht kritisch, und der Stift ist, wie in 7 gezeigt, derart aufgebaut, dass die Schreiberspitze den Weg der Tinte von dem Druckkopf zu dem Papier in keiner Ausrichtung behindern wird.
• 7 zeigt die Schreiberspitze, die in drei verschiedenen Ausrichtungen, die durch die Nummern 1164, 1166 und 1168 angezeigt sind, an Papier anliegt. Der Weg der Tinte von dem Druckkopf ist durch den Strang 1170 angezeigt. Das Blatt Papier 1164 stellt eine Ausrichtung mit der Schreiberspitze über dem Druckkopf dar, während das Blatt Papier 1166 eine Ausrichtung mit der Schreiberspitze unter dem Druckkopf darstellt. Das Blatt Papier 1168 stellt eine Ausrichtung mit der Schreiberspitze zu der Seite des Druckkopfs dar. Wie zu sehen, behindert die Schreiberspitze den Weg der Tinte zu dem Papier in keiner Ausrichtung.
• 8 zeigt eine Patrone 1172 ähnlich der von 1 bis 6, abgesehen davon, dass die Patrone keine Batterie umfasst. Die Batterie ist ansonsten im Wesentlichen identisch mit der Patrone von 1 bis 6, und so sind die gleichen Teile mit den gleichen Nummern gekennzeichnet. Die Hauptunterschiede sind, dass die Endkappe 1174 ein einfacher Stöpsel ist und keine Einrichtung zum Aufnehmen einer Batterie hat. Außerdem gibt es keine elektrische Verbindung oder Drähte, die sich zu der gedruckten Leiterplatte 1144 erstrecken. Die Patrone 1172 ist für die Verwendung in einem Stiftkörper gedacht, der eine Stromquelle, entweder eine Batterie oder einen verdrahteten Anschluss, umfasst. Der Körper des Stifts umfasst elektrische Anschlüsse zum Kontaktieren mit der gedruckten Leiterplatte 1146. Der Tintenvorrat 1116 kann die gleiche Länge haben wie die der Ausbildung mit eigener Stromquelle, oder er kann eine andere Länge haben. Die Batterie in dem Stift kann eine Wegwerf- oder eine wiederaufladbare Batterie sein.
• Die Patronen umfassen bevorzugt Identitätsinformationen, die hartkodiert oder in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind, die eine oder mehrere der wesentlichen Eigenschaften der Patrone identifizieren, wie etwa ob die Patrone eine einfarbige oder einer Farbpatrone ist, die maximal mögliche Linienbreite, etc. Daneben können die Patronen Schaltungsanordnungen zum Überwachen von Tintenpegeln in jeder Kammer oder zum Erfassen, ob eine Tinte ausgegangen ist, umfassen. Diese Informationen können über die Kontakte auf der gedruckten Leiterplatte 1144 für den Stift verfügbar gemacht werden. Alternativ kann die Stiftsteuerung ein berechnetes, angenommenes oder von der Patrone geliefertes anfängliches Tintenvolumen verringern, während das Drucken stattfindet. In einer Form kann eine Patrone das Anfangstintenvolumen in dem nicht-flüchtigen Speicher speichern, und der Stift kann diese Information aus der Patrone extrahieren, wenn die Patrone installiert wird. Dies ermöglicht, dass die Patrone eine relativ „dumme" Vorrichtung ist.
• Stift mit Sensor
• Ein Stift mit einer eingebauten optischen Abtastvorrichtung ist in 9 und 10 gezeigt. Der Stift 1200 hat ein Körperformteil 1202, ein Gehäuseformteil 1204 und ein vorderes Formteil 1206. Der Stift 1200 verwendet eine Patrone 1208, die die gleiche wie in 1 bis 6 gezeigte ist, d. h. eine Wegwerfpatrone mit eigener Stromversorgung.
• Der Stift umfasst auch eine optische Abtastbaugruppe 1210, die eine gedruckte Leiterplatte 1212 und ein optisches Formteil 1214 umfasst. Die gedruckte Leiterplatte 1212 umfasst eine Bildsensorvorrichtung 1216, eine Lichtquellenvorrichtung 1218, Verarbeitungschips 1220, einen Funksenderchip 1222, Anzeige-LEDs 1224 und eine Antenne 1226. Die Antenne 1226 ist über einen Draht 1228 mit der gedruckten Leiterplatte 1212 verbunden. Die gedruckte Leiterplatte umfasst optional einen Beschleunigungsmesser 1230. Die Bildsensorvorrichtung 1216 kann auf ein schmales Band elektromagnetischer Wellenlängen oder auf ein breites Band ansprechen. Die Lichtquellenvorrichtung 1218 emittiert elektromagnetische Strahlung bei einigen oder allen Wellenlängen, auf welche die Sensorvorrichtung anspricht. Die Bildsensorvorrichtung 1216 beinhaltet bevorzugt eine oder mehrere ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCD) oder CMOS-Bildsensoren. Die Lichtquelle 1218 beinhaltet bevorzugt eine oder mehrere LEDs, die elektromagnetische Strahlung bei einer oder mehreren vorausgewählten Wellenlängen emittieren. Die Lichtquellen und Bildsensoren können mit einem oder mehreren Filtern versehen sein, um unerwünschte Wellenlängen auszufiltern. Unter manchen Bedingungen kann es wünschenswert sein, einen ersten Satz Bildsensoren, der nur auf Infrarotstrahlung anspricht, und einen zweiten Satz, der nur auf sichtbares Licht anspricht, zu haben. Ebenso kann es wünschenswert sein, einen ersten Satz Lichtquellen, der nur Infrarotstrahlung emittiert, und einen zweiten Satz, der nur sichtbares Licht emittiert, zu haben. Andere Kombinationen von Wellenlängen sind möglich, und die Vorrichtung kann auf mehr als zwei Wellenlängenbänder ansprechen.
• In unseren früheren Anmeldungen PCT/AU00/00565 (Aktenzeichen Nr. NPT001), PCT/AU00/00560 (Aktenzeichen NPP001) und PCT/AU00/00569 (Aktenzeichen NPT002) haben wir ein System offenbart, auf das als Netpage Bezug genommen wird, das einen Stift zum Abtasten auf Papier gedruckter unsichtbarer Tags umfasst. Der Stift 1200 kann sämtliche Funktionalität des Netpage-Stifts umfassen, die in unserer früheren Anmeldung offenbart ist, und kann in der Tat ein Netpage-Stift mit einer steuerbaren Markierfunktion sein.
• Von der Lichtquellenvorrichtung 1218 emittiertes Licht wird von dem optischen Formteil 1214 zu der Linse 1232 und dann zu dem verwendeten Substrat geleitet. Von der Linse aufgenommenes Licht wird von dem optischen Formteil 1214 zu der Lichtsensorvorrichtung 1216 geleitet. Wenn es mehrere Lichtquellen oder Bildsensoren gibt, umfasst das optische Formteil nach Bedarf Strahlkombinatoren und Teiler und Filter. Die Linse ist bevorzugt Teil des optischen Formteils, und das vordere Formteil hat eine Öffnung 1233, durch die Licht zu und von dem optischen Formteil 1214 geht. Die Öffnung 1233 kann durch das Fehlen von Material oder durch die Bereitstellung von Material, das im Wesentlichen für das von der/den Bildabtastvorrichtung(en) 1216 verwendete Licht transparent ist, definiert werden.
• Die gedruckte Leiterplatte ist in Schlitzen 1234 in dem Gehäuseformteil 1204 montiert, wobei die Antenne sich in einem (nicht gezeigten) Schlitz in der oberen Oberfläche des Gehäuseformteils 1204 erstreckt. Das Gehäuseformteil gleitet in das Körperformteil und wird von dem vorderen Formteil 1206 in seiner Position gehalten. Das vordere Formteil 1206 ist ein Schnappverschluss in dem Körperformteil, wobei ein (nicht gezeigtes) Schnappverbindungsstück in die Vertiefung 1236 des Körperformteils eingreift. Die gedruckte Stift-Leiterplatte 1212 greift an den Kontakten 1144 der gedruckten Patronen-Leiterplatte 1144 an, um Strom von der in der Patrone untergebrachten Batterie aufzunehmen und den Betrieb des Druckkopfes 1120 zu steuern. Die Steuerung des Druckkopfes hängt von der Anwendung und dem Prozessor ab und wird in späteren Abschnitten dieses Dokuments diskutiert.
• Steuerung des Druckkopfes
• Die 11 bis 13 zeigen einen Stift 1250 gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung. Der Stift hat einen einfachen rohrförmigen Körper 1252, in dem eine Tintenpatrone 1114 aufgenommen ist. Die Patrone 1114 kann eine einfarbige Tintenpatrone oder eine Farbpatrone sein. Der Körper 1252 umfasst eine gedruckte Leiterplatte 1254, auf die ein Prozessorchip oder Chips 1256 montiert sind, und ein Potentiometer 1257. Das Potentiometer ist derart positioniert, dass es unter der oberen Oberfläche des Körpers 1252 liegt und ist mit einem externen Schieber 1258 verbunden. Der Schieber 1258 gleitet in dem Schlitz 1260 des Körpers. Die gedruckte Leiterplatte 1254 umfasst Kontaktflächen 1262, die an Kontakten 1146 der Patrone 1114 angreifen, um Strom aufzunehmen und den Druckkopf 1120 zu steuern.
• Das Potentiometer ist fähig, eine wesentliche Eigenschaft der von dem Druckkopf 1120 angebrachten Tinte einzustellen. Dies kann die Menge der angebrachten Tinte, die Breite der hergestellten Linie, die Farbe der angebrachten Tinte (in einer Farbpatrone) oder jedes andere Attribut sein.
• Wie bereits erwähnt, können die Patronen Informationen umfassen, die eine oder mehrere der wesentlichen Eigenschaften der Patrone, wie etwa, ob die Patrone eine einfarbige oder eine Farbpatrone ist, die maximal mögliche Linienbreite etc., identifizieren. Der Prozessor 1256 der gedruckten Stift-Leiterplatte 1254 kann diese Informationen von der Patrone erhalten und das relevante Attribut des Druckkopfes 1120 ändern. Die Patrone 1114 kann einen Bereich 1268 umfassen, der das Attribut anzeigt, das modifiziert werden kann.
• Die Information kann direkt auf den Patronenkörper gedruckt werden oder mittels eines Aufklebers angebracht werden. Der Körper kann benachbart zu dem Schieber 1256 einen transparenten Bereich 1264 umfassen, durch den der Bereich 1268 sichtbar ist. So kann zum Beispiel eine Farbpatrone, deren Ausgabe modifiziert werden kann, einen Regenbogenstreifen in dem Bereich 1268 haben, der durch den Bereich 1264 sichtbar ist. Der Benutzer kann jede Farbe lediglich durch Verschieben des Schiebers 1256 auswählen, so dass der Hinweisstrich 1266 benachbart zu der benötigten Farbe ist. Eine einfarbige Patrone mit einstellbarer Linienbreite kann einen Keil haben, der die sich axial erstreckende Linienbreite darstellt. Offensichtlich sind andere Attribute steuerbar.
• Druckkopf und Schreiberspitze
• Die 14 und 15 zeigen ein bevorzugte Anordnung von Druckkopf und Schreiberspitze für die Verwendung in der Patrone und dem Stift der vorliegenden Erfindung und wie in den Patronen von 5, 6 und 8 verwendet, im Detail. Als solche haben die gleichen Teile die gleichen Referenznummern.
• Der Druckkopf 1120 ist auf eine gedruckte Leiterplatte 1114 montiert und in einer Vertiefung 1176 in der Endkappe 1126 aufgenommen. Sowohl der Druckkopf als auch die Vertiefung sind nicht kreisförmig, um die korrekte Ausrichtung zu unterstützen. Die Endkappe 1126 umfasst vier Tintenkanäle 1178, die in die Vertiefung 1176 an den Tintenauslässen 1180 austreten. Diese Auslässe stehen mit Tinteneinlässen 1182 des Druckkopfes 1120 in Verbindung.
• Die Schreiberspitze 1118 ist in einem Schlitz 1184 der Spitzenkappe 1152 montiert und wird durch die Oberfläche 1190 der Endkappe 1126 an ihrem Platz gehalten. Die Cantilever-Arme bzw. ausladenden Arme 1148 drücken gegen die Anschlussfläche 1184 und spannen die Schreiberspitze nach außen vor. Der vordere Abschnitt 1186 der Schreiberspitze hat einen kreisförmigen Querschnitt, aber der hintere Abschnitt 1188 hat einen flachen Abschnitt 1191, der über die Oberfläche 1190 der Endkappe 1126 gleitet.
• Die Schreiberspitze umfasst einen Schlitz 1181, der schräg entlang der flachen Oberfläche 1191 verläuft. Der Druckkopf 1120 umfasst eine Drehverschlusskappe 1183. Die Verschlusskappe ist zwischen einer ersten und zweiten Betriebsposition bewegbar. In der ersten Position sind die Tintenausspritzdüsen des Druckkopfes bedeckt und bevorzugt abgedichtet, um das Austrocknen der Tinte in dem Druckkopf und den Eintritt von Fremdmaterial oder beides zu verhindern. In der zweiten Position sind die Tintenausspritzdüsen des Druckkopfes nicht bedeckt, und der Druckkopf kann arbeiten. Die Verschlusskappe 1183 umfasst einen Arm 1185, der in den Schlitz 1181 eingreift. Während die Schreiberspitze sich relativ zu dem Druckkopf ein und aus bewegt, wird folglich bewirkt, dass sich die Verschlusskappe 1183 dreht. Wenn die Schreiberspitze unter keiner Last ist und vollständig ausgezogen ist, ist die Verschlusskappe in der ersten Position, und wenn die Schreiberspitze herabgedrückt ist, ist die Verschlusskappe in der zweiten Position. Die Verschlusskappe 1183 kann einen Ein/Aus-Schalter für den Druckkopf 1120 integriert haben, so kann der Druckkopf nur arbeiten, wenn die Verschlusskappe in der zweiten Betriebsposition ist. Der Schlitz kann einen schrägen Abschnitt haben, um die Verschlusskappe zu öffnen und zu schließen, und dann einen axial verlaufenden Abschnitt, in dem keine Bewegung der Verschlusskappe mit der Schreiberspitzenbewegung stattfindet.
• Druckkopf und Verschlusskappenaufbau
• Der Aufbau und die Anordnung des Druckkopfes 1120 und der Verschlusskappe 1183 sind in 16 bis einschließlich 24 gezeigt. Der Druckkopf 1120 ist eine Anordnung aus vier Schichten 1302, 1304, 1306 und 1308 aus einem Halbleitermaterial. Die Schicht 1306 ist eine Schicht aus elektrisch aktiven Halbleiterelementen, einschließlich MEMS-Tintenausstoßvorrichtungen 1310. Die Schicht 1306 wurde unter Verwendung von Standard-Halbleiterfertigungstechniken aufgebaut. Die Schichten 1302 und 1304 sind in dem Druckkopf elektrisch inaktiv und stellen Durchgänge bereit, um die Tinte von den Tinteneinlässen 1182 an die Tintenausstoßvorrichtungen 1310 zu liefern. Die Schicht 1308 ist elektrisch ebenfalls inaktiv und bildet einen Schutz mit Öffnungen 1312 über jeder Tintenausstoßvorrichtung 1310, um zu erlauben, dass Tinte von dem Druckkopf ausgestoßen wird. Die Schichten 1302, 1304 und 1308 brauchen nicht aus dem gleichen Material wie die Schicht 1306 oder nicht einmal ein Halbleiter sein, aber man vermeidet Probleme mit Materialgrenzflächen, indem man das gleiche Material verwendet. Ferner kann die gesamte Anordnung durch Verwenden von Halbleitermaterial für alle Komponenten unter Verwendung von Halbleiterfertigungstechniken hergestellt werden.
• Der Druckkopf 1120 hat vier Tinteneinlässe 1182, und die Tintenausstoßvorrichtungen 1310 sind in zwölf Sätzen angeordnet, von denen sich jeder von der Mitte 1300 des Druckkopfes ungefähr radial nach außen erstreckt. Jeder vierte radiale Strang der Tintenausstoßvorrichtungen 1310 ist mit dem gleichen Tinteneinlass verbunden. Mit dem gleichen Tinteneinlass verbundene Tintenausstoßvorrichtungen bilden einen Satz von Tintenausstoßvorrichtungen. Die Tintenausstoßvorrichtungen 1310 sind auf abwechselnden Seiten eines radialen Strangs angeordnet, was zu dichteren radialen Abständen ihrer Mitten führt. (Gibt es einen anderen Grund?). Die zwölf „Stränge" der Tintenausstoßvorrichtungen 1310 sind symmetrisch um die Mitte 1300 des Druckkopfes mit einem Abstand von 30° angeordnet. Es wird zu schätzen gewusst, dass die Anzahl von „Strängen" der Tintenausstoßvorrichtungen 1310 mehr oder weniger als 12 sein kann. Ebenso können es mehr oder weniger als vier Tinteneinlässe 1182 sein. Bevorzugt gibt es eine gleiche Anzahl von Strängen für jeden Tinteneinlass 1182. Wenn in der Patrone eine einzige Tinte verwendet wird, brauchen die Tinteneinlässe keine gleichen Anzahlen von „Strängen" der Tintenausstoßvorrichtungen beschicken.
• Die Schicht 1306 umfasst eine Nase 1311, auf der eine Anzahl von Sätzen elektrischer Steuerkontakte 1312 bereitgestellt sind. Der Deutlichkeit halber sind nur vier Kontakte gezeigt; es wird zu schätzen gewusst, dass es abhängig von der Anzahl verschiedenfarbiger Tinten, die verwendet werden, und dem Maß an Steuerung, das über jede einzelne Tintenausstoßvorrichtung 1310 erwünscht ist, und anderen Anforderungen mehr geben kann. Der Druckkopf ist durch Kleben der Nase auf die gedruckte Leiterplatte 1114 auf der gedruckten Leiterplatte 1114 montiert. Die elektrischen Kontakte 1312 greifen an entsprechenden Kontakten (nicht gezeigt) auf der gedruckten Leiterplatte 1114 an. Die Schicht 1306 umfasst Steuerschaltungsanordnungen für jede Tintenausstoßvorrichtung, um die Vorrichtung zu steuern, wenn sie eingeschaltet ist. Jedoch wird sämtliche Steuerung auf höherer Ebene, wie etwa, welche Farbtinten und in welchen relativen Mengen gedruckt werden sollen, außerhalb des Druckkopfes ausgeführt. Dies kann durch Schaltungsanordnungen auf der gedruckten Leiterplatte 1114 oder gedruckte Stift-Leiterplatten, wie etwa 1210 der Vorrichtung der 9 und 10 oder 1254 der Vorrichtung der 11, 12 und 13 erfolgen. Diese Steuerungen auf höherer Ebene werden über Kontakte 1312 an den Druckkopf 1120 weitergegeben. Es gibt bevorzugt mindestens einen Satz von Kontakten 1312 für jeden Satz von Tintenausstoßvorrichtungen. Jedoch kann jeder Strang oder jede einzeln Tintenausstoßvorrichtung adressierbar bzw. ansprechbar sein. In seiner einfachsten Form kann jeder Satz von den Steuersignalen lediglich ein- oder ausgeschaltet werden.
• Wie in 16 in der Draufsicht zu sehen, hat der Druckkopf 1120 ein im Wesentlichen oktogonales bzw. achteckiges Profil mit Nasen 1314 und 1316, die sich von entgegengesetzten Seiten des Achtecks erstrecken. Es wird bemerkt, dass die Nase 1316 nur aus den Schichten 1302, 1304 und 1306 ausgebildet ist, während die Nase 1316 aus allen vier Schichten 1302, 1304, 1306 und 1308 ausgebildet ist. Dies ermöglicht, dass die gedruckte Leiterplatte 1114 an die Schicht 1306 geklebt wird, ohne sich über die oberste Schicht 1308 zu erstrecken. Die Achteckform mit Nasen unterstützt auch das Anordnen des Druckkopfes in der Vertiefung 1180 in der Endkappe 1126.
• Die Verschlusskappe 1183 ist bevorzugt auch aus dem gleichen Halbleitermaterial ausgebildet wie der Druckkopf und ist für die Drehung um die Mitte 1300 des Druckkopfes auf den Druckkopf montiert. Wie bei den nicht elektrisch aktiven Schichten braucht die Verschlusskappe nicht aus dem gleichen Material wie der Druckkopf oder gar ein Halbleiter sein. Die Verschlusskappe kann zwischen einer offenen Position (siehe 17) und einer geschlossenen Position (siehe 18) gedreht werden. In 16 und 18 ist die offene Position gezeigt, wobei die geschlossene Position in einem gestrichelten Umriss gezeigt ist. Die Verschlusskappe 1183 hat zwölf radial verlaufende Öffnungen 1318. Diese Öffnungen haben eine derartige Größe und Anordnung, dass in der offenen Position alle Tintenausstoßvorrichtungen frei sind, Tinte durch die Öffnungen auszustoßen. In der geschlossenen Position überlagern die Öffnungen 1318 Material zwischen den Strängen der Tintenausstoßvorrichtungen, und das Material der Verschlusskappe zwischen den Öffnungen 1318 überlagert die Öffnungen 1320 in der oberen Schicht 1308. Auf diese Weise kann Tinte nicht aus dem Druckkopf entweichen, und Fremdsubstanzen können nicht in die Öffnungen 1320 und die Tintenausstoßvorrichtungen eintreten, um möglicherweise eine Verstopfung zu bewirken. Die Öffnungen 1318 werden bevorzugt unter Verwendung von Standardhalbleiterätzverfahren in der Verschlusskappe 1183 ausgebildet. In der gezeigten Ausbildung ist jede Öffnung äquivalent zu einer Serie überlappender zylindrischer Bohrungen, deren Durchmesser eine Funktion des radialen Abstands von der Mitte 1300 der Verschlusskappe ist. Alternativ können die Öffnungen durch zwei radial verlaufende Stränge in einem kleinen Winkel zueinander definiert werden. Es wird zu schätzen gewusst, dass das Äußere der Verschlusskappe sich beim Drehen mehr bewegt als das Innere, so braucht die Breite der Öffnungen mit zunehmendem radialem Abstand nicht zzunehmen.
• Die Verschlusskappe ist im Wesentlichen eben mit acht Beinen 1322, die sich von dem Umfang der unteren Oberfläche 1326 nach unten erstrecken. Diese Beine sind gleichmäßig um den Umfang beabstandet und greifen in entsprechende Schlitze 1328 ein, die in dem Umfangsrand der oberen Oberfläche 1329 der oberen Schicht 1308 ausgebildet sind. Die Schlitze sind rechteckig mit abgerundeten inneren Ecken. Die innere Oberfläche 1330 der Schlitze 1328 und die innere Oberfläche 1332 der Beine kann gebogen und auf die Mitte 1300 des Druckkopfes zentriert sein, um dazu beizutragen, dass sichergestellt wird, dass die Verschlusskappe sich um die Mittelachse 1300 dreht. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig. In der gezeigten Ausbildung hat jede Seite des Achtecks einen Schlitz 1328, aber dies ist nicht unbedingt notwendig, und zum Beispiel können nur abwechselnde Seiten einen Schlitz darin haben. Die Symmetrie der Beine 1322 und Schlitze 1328 ist ebenfalls nicht unbedingt notwendig.
• Die Drehung der Verschlusskappe wird bewirkt, indem der Arm 1185 in den Winkelschlitz 1181 in der Schreiberspitze eingreift. Die Drehung der Verschlusskappe wird schließlich durch die Beine 1322 und die Schlitze 1328 begrenzt. Um einen Schaden an der Verschlusskappe, dem Druckkopf oder der Schreiberspitze zu verhindern, hat der Arm 1185 einen verengten Abschnitt 1334. In dem Fall, dass die Schreiberspitze zu weit hinein geschoben wird, biegt sich der Arm 1185 um den verengten Abschnitt 1334. Außerdem sind auf beiden Seiten des Arms 1185 Schutzarme 1336 bereitgestellt und dienen ebenfalls zur Begrenzung der Drehung. Die Vertiefung 1176, in die der Druckkopf eingesetzt ist, hat eine Öffnung, in der die Schutzarme angeordnet sind. Wenn die Verschlusskappe aus irgendeinem Grund zu stark gedreht wird, berühren die Schutzarme die Seite der Öffnung und begrenzen die Drehung, bevor die Beine 1322 die Enden der Schlitze 1328 berühren.
• Druckkopfbetätigung
• Während der Stift angeschaltet sein kann, ist es wünschenswert, dass der Druckkopf nur betätigt wird, wenn die Schreiberspitze gegen ein Substrat gedrückt wird. Die Schreiberspitze kann bewirken, dass sich ein einfacher Ein/Aus-Schalter schließt, wenn sie sich in den Stift bewegt. Alternativ kann ein Kraftsensor die Größe der auf die Schreiberspitze angewendeten Kraft messen. In diesem Zusammenhang können die ausladenden Arme 1148 direkt als elektrische Kraftsensoren verwendet werden. Alternativ kann das innere Ende der Schreiberspitze auf einen separaten Kraftsensor wirken. Wenn ein Kraftsensor verwendet wird, kann er lediglich verwendet werden, um den Druckkopf ein- oder auszuschalten, um die Rate des Tintenausstoßes (elektronisch) zu steuern, wobei eine höhere Kraft zum Beispiel eine höhere Ausstoßrate ergibt. Die abgetastete Kraft kann von einer Steuerung verwendet werden, um andere Attribute, wie etwa die Linienbreite zu steuern. Die Drehung der Verschlusskappe kann auch bewirken, dass ein Ein/Aus-Schalter seinen Zustand ändert.
• Druckkopf-Tintendurchgänge
• Der Druckkopf hat die verschiedenen Farbtinten-Ausstoßvorrichtungen radial angeordnet, und dies bietet Probleme bei der Zuführung von Tinte an die Ausstoßvorrichtungen, wo die verschiedenen Farbtinten-Ausstoßvorrichtungen verschachtelt sind. In herkömmlichen Druckern sind die Tintenausstoßvorrichtungen in parallelen Reihen angeordnet, und so können alle die verschiedenen Tinten von einem oder beiden Enden der Reihe an jede Reihe zugeführt werden. In einer radialen Anordnung ist dies nicht möglich.
• Die hintere Oberfläche der unteren Schicht 1302 ist mit vier Tinteneinlässen 1182 versehen. Diese Einlässe sind auf der hinteren Oberfläche etwa die Hälfte der Dicke der Schicht 1302 oval geformt und gehen dann als eine kreisförmige Öffnung 1340 durch die obere Oberfläche weiter. Die hintere Oberfläche der Schicht 1302 hat auch vier Nuten 1342, 1344, 1346 und 1348, die sich in der Mittenregion befinden. Es gibt eine Anzahl von Löchern, die sich von den Nuten durch die Schicht 1302 erstrecken (siehe 21 und 24). Die untere Oberfläche der unteren Schicht 1302 dichtet gegen die Endkappe 1126 ab, so definieren diese Nuten abgedichtete Durchgänge.
• Wie vorstehend erwähnt, gibt es vier Tinteneinlässe und zwölf Stränge von Tintenausstoßvorrichtungen 1310, so müssen drei Stränge der Tintenausstoßvorrichtungen Tinte von dem gleichen Tinteneinlass aufnehmen. Bezug nehmend auf 21 ist ein erster Satz aus drei Strängen von Tintenausstoßvorrichtungen als 1370, 1371 und 1372 nummeriert. Dieser Satz nimmt von dem Tinteneinlass 1182 zugeführte Tinte auf. Die zweite Schicht 1304 hat einen Schlitz 1350, der unter dem Strang der Tintenausstoßvorrichtungen durch ihre Dicke verläuft. Das äußere Ende des Schlitzes 1350 ist mit dem Tinteneinlass 1182a ausgerichtet und liefert so, wie in 19 zu sehen, Tinte an die Vorrichtungen des Strangs 1370 über ihm. Das andere Ende des Schlitzes 1350 ist mit dem Loch 1356 in der Schicht 1302 ausgerichtet, um mit der Nut 1342 in Verbindung zu stehen. Die Enden der Rille 1342 haben Löcher 1358 und 1360 zu der oberen Oberfläche und diese stehen jeweils mit den Schlitzen 1352 und 1354 in Verbindung. Diese Schlitze liefern Tinte jeweils an die Stränge 1371 und 1372. Die Zuführung von Tinte von dem entgegengesetzten Tinteneinlass 1182 an die jeweiligen Stränge 1376, 1377 und 1378 der Tintenausstoßvorrichtungen wird mit einem Spiegelbild der Schlitze und Nuten erreicht.
• Der Tinteneinlass 1182 steht mit dem Schlitz 1362 in Verbindung und beliefert so den Strang 1373 der Tintenausstoßvorrichtungen. Das innere Ende des Schlitzes 1362 steht mit dem Loch 1364 in der Schicht 1302 in Verbindung. Dieses Loch 1364 steht mit der Nut 1344 in Verbindung. Das andere Ende der Nut 1344 hat ein Loch 1366, das sich zu der oberen Oberfläche erstreckt, das mit dem Schlitz 1368 in Verbindung steht. Der Schlitz 1368 verläuft unter den Strängen 1374 und 1375 der Tintenausstoßvorrichtungen, und so nehmen alle drei Stränge die gleiche Tinte auf. Die Zuführung von Tinte von dem Einlas 1182d an die Stränge 1379, 1380 und 1381 wird mit einer spiegelbildlichen Anordnung der Schlitze und Nuten erreicht.
• Steuerung von Attributen gedruckter Tinte
• Farbsteuerung mittels Potentiometern
• 23 zeigt einen Vierfarbenstift 1400 mit einem Stiftkörper 1402 und einer austauschbaren Vierfarben-Tintenpatrone 1114. Der Stiftkörper 1401 umfasst drei Drehpotentiometer 1404, 1406 und 1408. Die Potentiometer steuern jeweils den Farbton-, Sättigungs- und Helligkeitswert. Der Stiftkörper umfasst auch eine Anzeige 1410, die eine den Einstellungen entsprechende Farbe anzeigt. Die Anzeige 1410 ist vorzugsweise eine organische Leuchtdioden(OLED-)Anzeige, die fähig ist, die benötigten Farben anzuzeigen. Alternativ kann die Anzeige eine Kombination aus mehreren verschieden farbigen Impulsbreitemodulierten LEDs oder eine Farb-LCD sein. Neben der jeweiligen Steuerung kann eine passive kann mit einer graphischen Darstellung der Wirkung jeder Steuerung, die auf die Oberfläche gedruckt wird, bereitgestellt werden. Eine weitere Variation stellt eine Anzeige bereit, die numerische Werte des Farbtons, der Sättigung und der Helligkeit oder Text ausgibt. Die Anzeige kann weggelassen werden, und der Benutzer kann sich lediglich auf das Zeichnen einer Probelinie verlassen, um die gewünschten Attribute zu erzielen. Die Potentiometer können anstelle der Drehpotentiometer linear sein.
• Es wird zu schätzen gewusst, dass andere Farbsteuermodelle verwendet werden können. Anstelle der Steuerung des Farbtons, der Sättigung und der Helligkeit können die Potentiometer Rot-, Grün- und Blau-(RGB-) Attribute oder relative Mengen von angebrachten Zyan-, Magenta- und Gelb(CMY-)Tinten steuern. Der Stift kann mit einer Fähigkeit versehen sein, um den Potentiometern zu erlauben, jeden Parameter, den Farbton, die Sättigung, die Helligkeit, die RGB- oder CMY-Werte zu ändern.
• Farbsteuerung mittels Durchschaltknöpfen
• 24 zeigt Stift 1420 mit einem Stiftkörper 1422 und eine austauschbare Vierfarben-Tintenpatrone 1114. Der Stiftkörper 1422 umfasst eine Farbanzeige 1424, bevorzugt eine OLED, und drei Steuerknöpfe 1426, 1428 und 1430. Der Stiftköper umfasst einen nicht-flüchtigen Speicher, in dem eine Vielzahl verschiedener Farbwerte gespeichert ist. Der Steuerknopf 1426 ist bedienbar, um den Stift in einen „Auswahl"-Modus zu versetzen, wobei die Knöpfe 1428 und 1430 bewirken, dass der Stift die verfügbaren gespeicherten Werte durchläuft, wobei die Anzeige 1424 die entsprechende Farbe, die gedruckt werden soll, anzeigt. Die Knöpfe 1428 und 1430 bewirken, dass der Stift die Werte in verschiedenen Richtungen durchscrollt bzw. blättert. Der Knopf 140 kann weggelassen werden, wenn das Scrollen in einer Richtung akzeptabel ist. Wenn der gewünschte Wert einmal angezeigt wird, kann er über den Knopf 1426 ausgewählt werden, und der Stift erzeugt dann die ausgewählte Kombination, bis sie geändert wird.
• Linienattributsteuerung mittels Durchschaltknöpfen
• 25 zeigt einen Stift 1432 mit einem Stiftkörper 1434 und einer austauschbaren Vierfarben-Tintenpatrone 1114. Der Stiftkörper 1434 umfasst eine Farbanzeige 1436, bevorzugt eine OLED, und drei Steuerknöpfe 1438, 1440 und 1442. Der Stiftköper umfasst einen nicht-flüchtigen Speicher, in dem eine Vielzahl verschiedener Linienarten, wie etwa eine durchgezogene Linie, eine gestrichelte Linie, eine Strichpunktlinie, etc., gespeichert ist. Der Steuerknopf 1438 ist bedienbar, um den Stift in einen „Auswahl"-Modus zu versetzen, wobei die Knöpfe 1440 und 1442 bewirken, dass der Stift die verfügbaren gespeicherten Linienarten durchläuft, wobei die Anzeige 1436 die entsprechende Linie, die gedruckt werden soll, anzeigt. Die Knöpfe 1428 und 1430 bewirken, dass der Stift in entgegengesetzten Richtungen durch die Arten scrollt. Wenn der gewünschte Wert einmal angezeigt wird, kann er über den Knopf 1438 ausgewählt werden, und der Stift erzeugt dann die ausgewählte Linienart, bis sie geändert wird. Es wird auch zu schätzen gewusst, dass die Linienbreite in einer ähnlichen Weise modifiziert werden kann, wobei der Stift eine Anzahl von Linienbreiten gespeichert hat, die von dem Benutzer ausgewählt werden können.
• Andere Steuerungsmodelle sind innerhalb des Bereichs der Erfindung, und die Erfindung ist nicht auf die Steuerung von Attributen über Potentiometer oder Steuerknöpfe beschränkt.
• Es wird zu schätzen gewusst, dass ein einziger Stift die Steuerung der Farbe, der Linienart, der Linienbreite und anderer Attribute nach Wunsch mit einer einzigen Anzeige und drei Steuerknöpfen bereitstellen kann, wobei der Auswahlknopf bewirkt, dass der Stift verfügbare Attribute, wie etwa die Farbe, die Linienart und die Linienbreite durchläuft. Zusätzliche Knöpfe können bereitgestellt werden, um Farbkomponenten, wie etwa den Farbton, die Sättigung, den Wert, einzeln zu durchlaufen.
• Farbsteuerung mittels Abtasten
• Netpage-Abtastung
• 26 zeigt einen Stift 1450 mit einer Vierfarben-Tintenpatrone 1114 und einem Stiftkörper 1452. Der Stiftkörper hat die unter Bezug auf 9 und 10 beschriebene Sensorbaugruppe 1454 integriert, die fähig ist, ein Bild auf ein Substrat aufzubringen. Der Stiftkörper umfasst Steuerknöpfe 1456 und einen nicht-flüchtigen Speicher (nicht gezeigt). Der Stift ist bedienbar, um eine Farbe von jedem Objekt „auszusuchen", indem die Schreiberspitze 1154 entweder allein oder in Verbindung mit dem Drücken eines passenden der Knöpfe 1456 gegen das Objekt „klickt". Eine in 27 gezeigte Farbkarte 1510 kann mit einem Regenbogen aus vordefinierten Farben 1512 für die Verwendung mit dem Stift versehen sein. Die Karte umfasst auch einen Bereich 1514 zum Einstellen der Helligkeit der Farbe und einen Bereich 1516 zum Auswählen einer Linienbreite und/oder einer Art.
• Die Sensorbaugruppe 1454 kann, wie in unserer früheren Anmeldung PCT/AU00/00569 (Aktenzeichen NPT002) beschrieben, fähig sein, Netpage-Tags zu erfassen und zu dekodieren, und eine „Farbkarte" kann mit einer Reihe von Farbproben versehen sein, von denen jede auch sichtbar mit Netpage-Tags kodiert ist. Die Tags für jede Farbprobe können lediglich die Funktion anstelle der Position anzeigen, wie etwa „setze die Farbe auf X", wobei X die Farbe der Probe ist. Der Stift umfasst einen Speicher, in dem die zu einem bestimmten Tagkode gehörige Funktion gespeichert ist. Um den Stift auf eine bestimmte Farbe einzustellen, klickt der Benutzer lediglich auf die gewünschte Farbe, und der Stift tastet das Tag ab und dekodiert es.
• Eine alternative Struktur der Farbkarte (nicht gezeigt) kann zwei Befehlsbereiche umfassen. Der erste Bereich umfasst Tags, die äquivalent zu einem Befehl für „Versetze in Farbauswahlmodus" oder „Aussuch"-Modus sind, während der zweite Bereich Tags umfasst, die äquivalent zu dem Befehl „Setze die Farbe auf die aktuelle Farbe" oder „Einstell"-Modus sind. Um eine Farbe auszuwählen, kann der Benutzer lediglich auf den ersten Bereich „klicken", auf die gewünschte Farbprobe klicken und dann auf den zweiten „Einstell"-Bereich klicken.
• In einer weiteren Variation kann die Farbkarte eine Reihe verschiedener Farben umfassen, deren Werte in einem einzigen Tag kodiert sind. Die Karte kann einen Bereich umfassen, der mit diesen Tags kodiert ist, so dass ein Benutzer den Bereich anklicken kann und eine Reihe von Farben statt nur eine hochladen kann.
• Alternativ können die Tags wie in dem Netpage-System arbeiten, in dem die Tags dekodiert und an einen Netpage-Server gesendet werden. Der Server bestimmt die zu den Tags gehörige Funktion und sendet eine passende Anweisung an den Stift zurück. In diesem Zusammenhang wird Bezug auf die Ausbildung der 9 und 10 genommen, die passende Hardware (Sender und Antenne) zum Senden und Empfangen von Informationen an eine externe Vorrichtung umfasst.
• Wenn ein Stift mit einem Computersystem verbunden ist, können die Attribute von dem, was gedruckt wird, von dem Benutzer unter Verwendung des Computers anstelle der Steuerungen auf dem Stift eingestellt werden.
• Die Farbkarte kann auch Bereiche umfassen, die dem Benutzer ermöglichen, jedes andere Attribut der gedruckten Linie, wie etwa die Linienart oder die Linienbreite, einzustellen.
• Die Anzeige kann verwendet werden, um modale, Auswahl- und Zustandsinformationen anzuzeigen, die umfassen:
• • Modusname
• • aktuelle Farbe/Textur zum Zeichnen/Malen
• • aktuelle Linienbreite zum Zeichnen
• • aktueller Pinsel zum Malen
• • erste paar Worte der aktuellen Textauswahl
• • Bildfragment oder aktuelle Bildauswahl
• • URI oder Hyperlink-Auswahl
• • Fehlermeldungen
• Abtasten mit Sensor an der Spitze des Stifts
• 28 bis 33 zeigen einen Stift 1470 mit einer austauschbaren Vierfarben-Tintenpatrone 1114. Der Stiftkörper 1472 umfasst eine optische Sensorvorrichtung 1474 an seinem oberen Ende. Der Stiftkörper umfasst eine Farbanzeige 1476 und einen Steuerknopf 1478. Die Anzeige und der Steuerknopf sind zusammen mit einem Controllerchip oder Chips 1479 auf eine erste gedruckte Leiterplatte 1480 montiert. Der/Die Chip(s) 1479 umfasst/umfassen eine kleine Menge an nicht-flüchtigem Speicher, der fähig ist, eine kleine Anzahl von Farb-(oder anderen Attribut-)Proben zu speichern. Die gedruckte Leiterplatte umfasst Kontaktflächen 1482 zum Kontaktieren der Kontaktflächen der Tintenpatrone 1114 und zum Aufnehmen von Leistung und Steuern des Druckkopfes 1120. Die Sensorvorrichtung 1474 ist auf eine zweite gedruckte Leiterplatte 1483 montiert, die an Kontakten (nicht gezeigt) auf der ersten gedruckten Leiterplatte angreift. Für die leichte Herstellung sind zwei gedruckte Leiterplatten bereitgestellt, und eine einzige gedruckte Leiterplatte kann bereitgestellt werden, auf der alle Komponenten montiert sind.
• Die Sensorvorrichtung 1474 umfasst ein Gehäuseformteil 1484. Dieses Formteil ist in einer Vertiefung in dem inneren Ende des Stiftkörpers verankert und ist in einer im Wesentlichen festen Position. Es ist ein Bildsensor bereitgestellt, der fähig ist, jede sichtbare Farbe abzutasten. Der Sensor 1486 ist vorzugsweise ein RGB-Fotorezeptor. Andere Punkt-, Linien oder Bildsensoren können verwendet werden.
• Das Formteil 1484 umfasst eine Vertiefung 1488, in der sich ein Bewegungsschalter 1490 befindet. Dieser Schalter ist zwischen dem Formteil und der gedruckten Leiterplatte 1483 eingeschoben, auf welcher der Bildsensor 1486 montiert ist. Der Schalter 1490 ist normalerweise offen, wird aber durch eine Druckkraft geschlossen. Ein Linsenformteil 1492, das eine Linse 1494 umfasst, ist verschiebbar in dem Ende des Stifts montiert und drückt gegen die gedruckte Leiterplatte 1482. Das Formteil 1492 umfasst einen Abstandsring 1496, um zu verhindern, dass die Linse 1494 das im Allgemeinen ebene Substrat berührt. Licht tritt in die Linse 1494 ein und wird auf den Punkt-, Linien- oder Bildsensor 1496 fokussiert. Das Linsenformteil 1492 kann in den Stift gedrückt werden, wobei der Schalter gedrückt wird und bewirkt wird, dass er seinen Zustand von offen auf geschlossen ändert. Nach Lösen der Druckkraft zwingt der Schalter das Formteil 1492 nach außen.
• Die Farbe der von dem Stift erzeugten Linie kann auf eine Vielzahl an Arten gesteuert werden. Wie erwähnt, sind die Controllerchips 1479 fähig, eine Anzahl verschiedener Farben zu speichern. Die Farbe, die gedruckt werden soll, kann unter Verwendung des Steuerknopfes 1478 aus den gespeicherten Farben ausgewählt werden. Die ausgewählte Farbe wird auf der Farbanzeige angezeigt. Es ist auch möglich, kundenspezifische Farben unter Verwendung der Bildabtastvorrichtung 1474 in den Speicher zu speichern. Der Benutzer kann den Bildsensor 1474 gegen eine Probe mit der gewünschten Farbe „klicken". Dies bewirkt, dass der Schalter 1490 sich schließt, und die von dem Bildsensor 1486 erfasste Farbe wird an den/die Controllerchip(s) 1479 weitergegeben. Der Controllerchip stellt dann die Farbe, die gedruckt und angezeigt werden soll, auf die abgetastete Farbe ein. Der Benutzer kann Farben durch „Klicken" auf eine Probe mit anderer Farbe oder unter Verwendung des Steuerknopfes 1478, um eine der gespeicherten Farben auszuwählen, ändern.
• Mit der Abtastvorrichtung abgetastete Farben können für die spätere Verwendung in dem Speicher gespeichert werden. Nach dem „Klicken" auf die Probe kann der Benutzer den Knopf 1474 drücken, um die abgetastete Farbe bevorzugt innerhalb einer voreingestellten Zeit, wie etwa 5 Sekunden, in den Speicher zu speichern. Wenn der Knopf nicht gedrückt wird, wird die Farbe als „vorübergehende" Farbe behandelt und wird nicht gespeichert. Der Speicher kann nur fähig sein, eine kleine Anzahl von Farben, wie etwa 5 oder 10, zu speichern; das Speichern von mehr Farben kann möglich sein, aber macht die Auswahl der gewünschten Farbe für den Benutzer schwieriger. Wenn der Speicher seine Kapazität erreicht hat, kann der Stift eines einer Anzahl von Schemata implementieren, um eine gespeicherte Farbe zu löschen, um Raum für die neue Farbe zu schaffen. Das Löschen kann für die älteste gespeicherte Farbe, die in letzter Zeit am wenigsten verwendete Farbe, die am wenigsten häufig verwendete Farbe, etc. erfolgen. Alternativ kann der Benutzer aufgefordert werden, eine Farbe manuell zu löschen und dann die Farbe, die gespeichert werden soll, erneut abzutasten. Andere Löschschemata sind innerhalb des Bereichs der Erfindung.
• Andere Betriebsarten sind möglich; zum Beispiel kann der Stift automatisch alle abgetasteten Farben speichern anstatt eine Benutzereingabe zu erfordern. Der Stift kann zwei oder mehr getrennte Speicher (auch wenn es nur eine physikalische Speichervorrichtung gibt) bereitstellen. Ein erster Speicher kann zum Speichern von „Lieblings"-Farben und der zweite Speicher zum Speichern von „vorübergehenden" Farben verwendet werden.
• Der Sensor kann verwendet werden, um andere Attribute als die Farbe, wie etwa die Linienbreite und den Linienstil, abzutasten.
• Linienstil oder Farbsteuerung beim Zeichnen
• 34 zeigt einen Stift 1500 mit einem Stiftkörper 1502 und einer austauschbaren Patrone 1114. Die Patrone kann eine einfarbige oder Vierfarbenpatrone sein. Der Stiftkörper umfasst einen Steuerknopf 1504 und ein Anzeigeelement 1506. Das Anzeigeelement kann eine Ein- oder Mehrfarben-LED-Anordnung sein und kann von dem Steuerknopf getrennt oder in ihn integriert sein. Der Stift umfasst Steuerschaltungen zum Steuern des Druckkopfes 1120 und einen nicht-flüchtigen Speicher zum Speichern von Attributen der gedruckten Linie. Der Stift hat zwei Modi; einen ersten Modus, in dem er den aktuell ausgewählten Satz von Attributen druckt, und einen zweiten Modus zum Auswählen eines der gespeicherten Attributsätze. Der Stift ist normalerweise in dem ersten Modus und wird in den zweiten Modus versetzt, wenn ein Benutzer den Steuerknopf 1504 drückt. Bevorzugt befindet sich der Steuerknopf 1504 auf dem Stift, so dass es im normalen Gebrauch unwahrscheinlich ist, dass der Benutzer den Knopf versehentlich drückt, aber er ist leicht zugänglich. Eine Stelle ist die Oberseite des Stifts 1508, wenngleich dies zwei Hände für die Bedienung erfordert. Nahe dem Spitzenbereich lässt die Bedienung mit einer Hand zu.
• Wenn er in dem zweiten Modus ist, zeigt der Stift dies bevorzugt mittels des Anzeigeelementes 1506 an. Das Anzeigeelement kann in dem ersten Modus inaktiv sein und in dem zweiten Modus leuchten bzw. blinken oder die Farbe wechseln. Falls gewünscht, kann das Anzeigeelement weggelassen werden.
• Um die verfügbaren Attributsätze zu durchlaufen, zeichnet der Benutzer lediglich eine Linie auf einem Stück Papier oder ähnlichem. Wie vorstehend diskutiert, wird der Druckkopf nur aktiviert, wenn die Schreiberspitze auf das Papier gedrückt wird. Folglich kann das Durchlaufen der Sätze durch das Beginnen oder Einstellen des Zeichnens ausgelöst werden. In der bevorzugten Form zeichnet der Benutzer eine Linie und hebt den Stift. Der gerade gezeichnete Attributsatz wird beim „Abheben" der Schreiberspitze als der „aktuelle" Attributsatz eingestellt. Wenn der Benutzer den Knopf 1504 drückt, setzt der Stift das Drucken mit dem „aktuellen" Attributsatz, d. h. die gerade gezeichnete Linie, fort. Wenn der Knopf nicht gedrückt wird, dann wird der „aktuelle" Attributsatz beim „Niedersetzen" der Schreiberspitze auf den nächsten Satz in dem Speicher eingestellt, und dieser neue Attributsatz wird gedruckt. Durch Zeichnen von einer Linie nach der anderen wird der Stift dazu gebracht, die verfügbaren Attributsätze zu durchlaufen. Die Attributsätze können Farben, Linienbreiten, Linienstile oder jede andere wesentliche Eigenschaft, die geändert werden kann, oder jede Kombination derartiger wesentlicher Eigenschaften sein. Der Stift kann eine Anzahl von Gruppen von Attributsätzen haben, so dass zum Beispiel eine erste Gruppe die Farbauswahl erlaubt, eine zweite Gruppe die Linienstilauswahl erlaubt und eine dritte Gruppe die Linienbreitenauswahl erlaubt. Das Auswählen der passenden Gruppe, die modifiziert werden soll, kann unter Verwendung des Steuerknopfes 1504 erreicht werden. Alternativ kann man alle Elemente aller Gruppen der Reihe nach durchlaufen.
• Indirektes Drucken
• Obwohl das direkte Drucken von Tinte auf ein Substrat das bevorzugte Druckverfahren ist, ist indirektes Drucken möglich. Ein kleiner Memjet-Druckkopf kann verwendet werden, um ein universelles Zeichengerät aufzubauen. Eine kleine zylindrische Walze ist in Kontakt mit der Seite. Die Walze dreht sich schnell frei um die Achse des Schreibers, so dass, während die Walze über die Seite geschleift wird, sie sich selbst automatisch so ausrichtet, so dass sie in rechten Winkeln zu der Bewegungsrichtung ist. Der Memjet-Druckkopf ist hinter der Walze angeordnet. Er druckt auf die Rückseite der Walze, und die Walze transferiert das gedruckte Bild auf die Seite. Eine kleine Reinigungsstation reinigt jegliche Tinte von der Oberfläche der Walze, nachdem sie die Seite berührt hat, so dass der Druckkopf immer auf eine saubere Oberfläche druckt. Der Druckkopf reproduziert ein Contone-Farbbild über Zweistufen-Dithering-CMY oder CMYK. Der Schreiber kann programmiert werden, um jede texturierte zusammenhängende Linie oder jeden Pinselstrich zu erzeugen. Die Druckrate wird durch die Geschwindigkeit der Bewegung der Walze relativ zu der Seite diktiert. Dies kann auf verschiedene Arten, z. B. aus der tatsächlichen Rotation der Walze, oder durch kontinuierliches Abbilden der Oberfläche und Erfassen der Bewegung in der gleichen Weise wie eine optische Maus der zweiten Generation, oder durch Abtasten und Dekodieren der Karte der selbstabbildenden Oberfläche, bestimmt werden.
• Der Schreiber kann auch in den nicht-markierenden Modus geschaltet werden, wobei die Notwendigkeit sowohl von markierenden als auch nicht-markierenden Spitzen vermieden wird.
• Der Benutzer kann von Druckskalen bzw. Paletten virtuelle Farben, Texturen und Linienstile in den universellen Stift laden. Der Schreiber kann optional seine aktuellen Einstellungen über eine LCD oder LEDs anzeigen.
• Stricheffekte
• Der Stift der vorliegenden Erfindung ist zu vielen veränderten Stricheffekten fähig. Einige, wie etwa die Farbe und Linienbreite, sind unabhängig von der Zeit und Position. Andere, wie etwa das Drucken einer gestrichelten Linie sind von der Zeit oder der relativen Position des Stifts abhängig. Die Ausbildung der 9 und 10 umfasst optional eine Beschleunigungsmesseranordnung. Diese Anordnung kann verwendet werden, um die relative Position des Stifts abzuleiten, während er sich über ein Substrat bewegt. Auf diese Weise kann trotz Variationen in der Stiftgeschwindigkeit eine Strichpunktlinie mit Strichen gleicher Länge gezeichnet werden. Viele andere Effekte sind ebenfalls möglich, wobei diese umfassen:
  Strichstil
  Farbtextur (glatt, Bild, Verlauf)
  Textur des Blendfaktors für den Farbauftrag (glatt, Bild, Verlauf)
  Spitzenform (2D-Fom, 3D-Form, Ausrichtung)
  bestimmt Strichbreite
  bestimmt „Sockel"- und Eckformen
  Variierender Stil mit der Zeit (Geschwindigkeit)
  Strichbreite
  Blendfaktor für den Farbauftrag (Airbrush bzw. Spritzpistole)
  Raum (einschließlich Ausrichtung)
  Bild „zeigen"
  „bunte Farbe"
  gestrichelte Linie
  Regenbogenfarben
  „Bildschlauch"
  Ort
  Ein/Aus spezifischer Stil/aktueller Stil
  Neigung
  3D-Spitzenform
  Kraft („Druck")
  Strichbreite
  Blendfaktor für den Farbauftrag (Airbrush bzw. Spritzpistole)
  Simulierte Physik der Spitze, der Tinte, des Papiers, des Pinsels, der
  Farbe und der Leinwand
  Transfer von Tinte/Farbe von der Spitze/dem Pinsel auf
  Papier/Leinwand gestreifter Pinselstrich
  Schichtung (Strich auf Leinwand und Strich auf Strich)
  Diffusion bzw. Verbreitung
  Viskosität
  Mischung
  Kubelka-Munk-Farbmodell
  Simulierte Beleuchtung
  Lichtquellenrichtung und Farbe
  Farbphysik der Medien
  Schichttopographie
  Beispiele
  Füller
  Kugelschreiber
  Kalligraphie bzw. Schönschrift
  Bleistift
  Graphit
  Farbe
  Kohle
  Ölfarbe
  Wasserfarbe
  Buntstift bzw. Malkreide
  Pastellfarben
• In diesem Zusammenhang wird Bezug auf unsere früheren Anmeldungen USSN 09/112 777 (Aktenzeichen ART24), USSSN 09/112 797 (Aktenzeichnen ART30), USSSN 09/113 091 (Aktenzeichen ART47) und USSN 09/113054 (Aktenzeichen ART52) genommen.
• Bewegungsabtastung
• Die Ausbildung von 9 und 10 umfasst wahlweise einen Beschleunigungsmesser. Dieser Beschleunigungsmesser kann verwendet werden, um die relative Bewegungsabtastung/Positionierung innerhalb eines Stiftstriches oder einer Anzahl von Strichen bereitzustellen. Diese Bewegung kann aufgezeichnet werden und verwendet werden, um eine digitale Tintenaufzeichnung der Striche des Benutzers bereitzustellen. Die relative Bewegungsabtastung kann mit anderen Mitteln, wie etwa Gyroskopen, oder die Verwendung einer rollenden Kugel in Kontakt mit dem Substrat erreicht werden.
• Die absolute Positionierung innerhalb eines Striches ist wünschenswerter. Der Stift der 9 und 10 hat Netpage-Funktionalität – er ist fähig, auf ein Substrat gedruckte unsichtbare Tags zu erfassen und zu dekodieren. Diese Netpage-Funktionalität versieht den Stift mit der Fähigkeit, seine Position auf einem Netpage-kodierten Substrat (und folglich innerhalb eines Strichs) unter Verwendung der in den Tags kodierten absoluten Positionierung absolut zu bestimmen. Alternativ kann der Stift sich auf ein Raster verlassen, das auf dem Layout der Tags basiert, um eine absolute Positionierung innerhalb des Strichs bereitzustellen, ohne die Tags zu dekodieren. Die absolute Positionierung innerhalb des Strichs kann unter Verwendung anderer Mittel, wie etwa dem Abbilden des Substrats und Verwenden der Textur des Substrats, um die Bewegung zu erfassen, erreicht werden.
• Wie vorstehend erwähnt, ermöglicht die Verwendung von Netpage-Tags die absolute Positionierung innerhalb einer Seite. Dies ermöglicht, dass der Stift von einer Netpage-Anwendung gesteuert wird, um eine Netpage-Oberfläche zu markieren. Der Benutzer bewegt den Stift über die Seite. Während der Stift sich bewegt, erfasst er die Tags, die ermöglichen, dass seine absolute Position auf der Seite festgelegt wird. Die Netpage-Anwendung steuert den Stift, um die Seite entsprechend seiner Position zu markieren. Als solches kann der Stift verwendet werden, um ein Bild zu „enthüllen", indem der Schreiber über den relevanten Abschnitt der Seite gerieben wird.
• Computerschnittstelle
• Der Stift von 9 und 10 ist Netpage-fähig und hat eine Zweiwegkommunikation mit einem Netpage-Server. Unter Verwendung der passenden Software ist es möglich, die Attribute der Markiervorrichtung von einer Netpage-Anwendung zu steuern. Zum Beispiel kann der Benutzer eine Farbe, eine Farbpalette, Spitzenstile oder Linienstile aussuchen und diese in den Speicher des Stifts herunterladen.
• Die Netpage-Tags können eine Funktion oder einen Ort kodieren; der Stift kann eingespeicherte Speicherfunktionen haben, so dass der Stift ohne die Notwendigkeit, auf einen Netpage-Server zurückzugreifen, durch abgetastete Tags gesteuert werden kann. Die Interpretation des Ortsbestimmungskodes muss normalerweise von dem Netpage-Server ausgeführt werden.
• Das Netpage-System umfasst ein Merkmal, auf das als „digital ink" bzw. „digitale Tinte" Bezug genommen wird, womit das System den Pfad des Stifts aufzeichnet, um die Erfassung von Signaturen bzw. Unterschriften zu ermöglichen. Der Stift der 9 und 10 stellt die Fähigkeit bereit, auch den „Stil" der digitalen Tinte aufzuzeichnen. Der Stift kann an den Netpage-Server Informationen in Bezug auf ein oder mehrere Attribute der sichtbaren Markierungen senden, die auf dem Substrat angeordnet sind. Diese Attribute umfassen die Farbe, Linienbreite und den Linienstil, sind aber nicht darauf beschränkt.
• Die Kommunikation des Stifts kann Infrarot-, kurzreichweitige (DECT, Bluetooth) oder langreichweitige (CDMA, GSM) Funkübertragung über eine lokale Relaisfunkstelle (Bluetooth oder Mobiltelefon) oder über eine temporäre oder permanente verdrahtete Verbindung sein. Eine temporäre verdrahtete Verbindung kann nützlich zum Herunterladen einer gesamten Palette sein.
• Fazit
• Während die Erfindung unter Bezug auf Tintenstrahl-Markiervorrichtungen beschrieben wurde, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Tintenstrahlvorrichtungen oder Vorrichtungen, die Material auf einem Substrat anbringen, beschränkt ist. Die Erfindung umfasst Vorrichtungen, die das Substrat verändern, wie etwa Thermodrucker und elektronische Papier- (elektronische Tinten-)Drucker, die den Zustand elektronisch veränderbarer Elemente eines Substrats ändern. Für ein besseres Verständnis elektronisch aktiver Tinten wird auf US-A-6 017 584 , US-A-6 124 851 , US-A-6 120 839 , US-A-6 120 588 , US-A-6 118 426 und US-A-6 067 185 Bezug genommen, die alle der E Ink Corporation erteilt sind.

Claims (21)

1. Stift (1450), umfassend: eine Markiervorrichtung (1154), die wirksam ist, um einen sichtbaren Pfad auf einer Oberfläche zu markieren; und eine Abtastvorrichtung (1454) zum Abtasten und Dekodieren von auf die Oberfläche kodierten Datentags, dadurch gekennzeichnet, dass: die Markiervorrichtung durch ein abgetastetes kodiertes Datentag elektronisch steuerbar ist, um mindestens ein Attribut des Pfades zu ändern.
2. Stift nach Anspruch 1, weiter eine nicht-markierende Schreiberspitze umfassend.
3. Stift nach Anspruch 2, wobei die Schreiberspitze entlang einer ersten Achse in Bezug auf einen Stiftkörper bewegbar ist.
4. Stift nach Anspruch 3, weiter einen Positionssensor umfassend, der die relative Position der Schreiberspitze in Bezug auf den Stiftkörper abtastet.
5. Stift nach Anspruch 3, weiter einen Kraftsensor (1148) umfassend, der die auf die Schreiberspitze angelegte Druckkraft erfasst.
6. Stift nach Anspruch 2, weiter einen Ein/Aus-Schalter umfassend, und wobei der Ein/Aus-Schalter bei Erfassen von mehr als einem vorbestimmten Grad an Bewegung der Schreiberspitze oder Anlegen von mehr als einer vorbestimmten Druckkraft auf die Schreiberspitze in einen „Ein"-Zustand versetzt wird.
7. Stift nach Anspruch 1, wobei die Markiervorrichtung einen Druckkopf (1120) umfasst.
8. Stift nach Anspruch 7, wobei der Druckkopf eine Verschlusskappe (1183) umfasst, die zwischen einer offenen Position, worin der Druckkopf Tinte auf der Oberfläche anbringen kann, und einer geschlossenen Position, worin die Verschlusskappenvorrichtung den Druckkopf von dem Anbringen von Tinte blockiert, bewegbar ist.
9. Stift nach Anspruch 8, wobei die Verschlusskappe um eine Achse zwischen der offenen und der geschlosssenen Position rotiert.
10. Stift nach Anspruch 7, weiter umfassend: eine zwischen einer offenen Position, worin der Druckkopf Tinte auf der Oberfläche anbringen kann, und einer geschlossenen Position, worin die Verschlusskappenvorrichtung den Druckkopf von dem Anbringen von Tinte blockiert, bewegbare Verschlusskappe (1183), und wobei eine nicht-markierende Schreiberspitze entlang einer ersten Achse in Bezug zu dem Stiftkörper bewegbar ist; und wobei die Verschlusskappe mit der Schreiberspitze verbunden ist und durch die Bewegung der Schreiberspitze zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegbar ist.
11. Stift nach Anspruch 10, weiter einen Ein/Aus-Schalter umfassend, der durch Bewegung der Verschlusskappenvorrichtung bedienbar ist.
12. Stift nach Anspruch 10, wobei der Ein/Aus-Schalter in die Verschlusskappenvorrichtung integriert ist.
13. Stift nach Anspruch 10, wobei der Druckkopf eine Mehrzahl von Tintenausstoßvorrichtungen umfasst.
14. Stift nach Anspruch 13, wobei der Druckkopf eine Mehrzahl von Tintenausstoßvorrichtungen umfasst, die in einer Serie von Gruppen angeordnet sind, wobei jede der Gruppe sich generell ab einem gemeinsamen Punkt entlang radialer Linien erstreckt.
15. Stift nach Anspruch 14, wobei die Tintenausstoßvorrichtungen jeder Gruppe sich an abwechselnden Seiten einer radialen Linie befinden.
16. Stift nach Anspruch 1, wobei die veränderbaren Attribute die Pfadfarbe, Pfadbreite und den Pfadstil umfassen.
17. Stift nach Anspruch 7, weiter umfassend: eine Schreiberspitze, die entlang einer ersten Achse in Bezug zu dem Stiftkörper bewegbar ist, wobei die Schreiberspitze einen Schlitz oder eine Nut umfasst, die in einem anderen Winkel als 0° oder 90° zu der ersten Achse verlaufen; eine Verschlusskappe, die vor dem Druckkopf montiert ist und um eine zweite Achse parallel zu der ersten Achse zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegbar ist, wobei die Verschlusskappe einen Arm umfasst, der an dem Schlitz oder der Nut angreift, wobei die Bewegung der Schreiberspitze entlang der ersten Achse die Verschlusskappe zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegt.
18. Stift nach Anspruch 7, weiter eine Kraftquelle für mindestens den Druckkopf umfassend.
19. Stift nach Anspruch 7, wobei der Druckkopf direkt auf die Oberfläche druckt.
20. Stift nach Anspruch 7, weiter eine Transfervorrichtung umfassend, und wobei der Druckkopf auf die Transfervorrichtung druckt.
21. Stift nach Anspruch 1, weiter nicht-flüchtige Speicherung mindestens von Daten umfassend, die sich auf das modifizierbare Attribut oder die Attribute beziehen.