Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung:
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Diese Erfindung bezieht sich auf Wagenanordnungen und
insbesondere auf Wagenanordnungen für mehrere Tintenstrahlstifte
in einem Farbtintenstrahldrucker.
Beschreibung der verwandten Technik:
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Tintenstrahldrucker/Plotter und Desktopdrucker, wie z. B.
die, die von der Hewlett Packard Company verkauft werden,
bieten wesentliche Verbesserungen bezüglich der
Geschwindigkeit im Hinblick auf X-Y-Plotter und Drucker.
Tintenstrahldrucker/Plotter umfassen typischerweise einen Stift mit
einem Array von Düsen. Diese Stifte sind auf einem Wagen
befestigt, welcher in aufeinanderfolgenden Bändern über die
Seite bewegt wird. Jeder Tintenstrahlstift hat
Heizerschaltungen, welche, wenn sie aktiviert werden, bewirken, daß
Tinte aus zugeordneten Düsen ausgestoßen wird. Wenn der
Stift über einer gegebenen Position positioniert wird, wird
ein Tintenstrahl aus der Düse ausgestoßen, um ein Pixel aus
Tinte an einem gewünschten Ort zu liefern. Das somit
erzeugte Mosaik von Pixeln schafft ein erwünschtes
zusammengesetztes Bild.
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Die Tintenstrahltechnologie ist der Technik bekannt. Siehe
beispielsweise in den U. S. -Patenten Nr. 4,872,027, mit dem
Titel PRINTER HAVING IDENTIFIABLE INTERCHANGEABLE HEADS, am
3. Oktober 1989 an W. A. Buskirk u. a. erteilt, und
4,965,593 mit dem Titel PRINT QUALITIY OF DOT PRINTERS, am
23. Oktober 1990 an M. S. Hickman erteilt.
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Die EP-A-313205 offenbart einen Druckwagen, der angepaßt
ist, um eine einzige Tintenstrahlkassette zu halten.
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In jüngster Zeit wurden
Vollfarbentintenstrahldrucker/Plotter und Desktopdrucker entwickelt, welche eine Mehrzahl von
Tintenstrahlstiften mit verschiedenen Farben aufweisen. Ein
typischer Farbtintenstrahldrucker/Plotter hat vier
Tintenstrahlstifte, einen, der schwarze Tinte speichert, und drei,
die Farbtinten speichern, wie z. B. Magenta, Cyan und Gelb.
Die Farben von den drei Farbstiften werden gemischt, um eine
spezielle Farbe zu erhalten.
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Die Stifte sind typischerweise in Fächern innerhalb einer
Anordnung befestigt, welche auf dem Wagen des
Druckers/Plotters befestigt ist. Die Wagenanordnung positioniert die
Tintenstrahlstifte und hält typischerweise die
Schaltungsanordnung, die zum schnittstellenmäßigen Verbinden der
Heizerschaltungen in den Tintenstrahlstiften erforderlich ist.
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Üblicherweise besteht eine Wagenanordnung aus vier
Stiftfächern, um die Tintenstrahlstifte auszurichten, vier
Stifthaltern, um die Tintenstrahlstifte in den Stiftfächern zu
halten, einer gedruckten Schaltungsplatine mit der
Schaltungsanordnung zum schnittstellenmäßigen Verbinden mit den
Heizerschaltungen in den Tintenstrahlstiften und vier
getrennten flexiblen Schaltungen, die zwischen die gedruckte
Schaltungsplatine und die elektrischen Kontakte auf den
Tintenstrahlstiften geschaltet sind. Jeder dieser getrennten
Teile wird üblicherweise nach und nach mit Schrauben
befestigt, welche die Teile einzeln an einem Gehäuse befestigen,
um eine Wagenanordnung zu bilden. Ein Aufbau dieser
einzelnen Teile ist ein schwieriges und teueres Verfahren, wobei
spezielle Werkzeuge benötigt werden, um die Teile korrekt
auszurichten. Die Wagenanordnung bewegt sich während des
Druckens, wobei es für ein schnelles Ansprechverhalten
erforderlich ist, daß die gesamte Wagenanordnung ein geringes
Gewicht aufweist, was in einer relativ zerbrechlichen
Wagenanordnung resultiert. Wenn eine herkömmliche Wagenanordnung
versehentlicherweise gestoßen wird, oder wenn eine ihrer
Komponenten versagt, dann ist die Reparatur für eine
herkömmliche Wagenanordnung teuer, und zwar aufgrund der vielen
einzelnen Teile und des schwierigen Ausrichtungsverfahrens.
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Üblicherweise wird in einer Wagenanordnung die getrennte
flexible Schaltung verwendet, um jeden Tintenstrahlstift mit
der zugeordneten gedruckten Schaltungsplatine zu verbinden.
Die flexible Schaltung besteht aus einem Polyestermaterial
oder aus einem Polyimidmaterial, wie z. B. Mylar oder
Kapton, auf dem viele Leiter aufgebracht sind. Ein
Farbtintenstrahldrucker mit vier Tintenstrahlstiften erfordert vier
getrennte flexible Schaltungen. Die Verwendung getrennter
flexibler Schaltungen hat folgende Nachteile: 1) hohe
Kosten, und zwar aufgrund des Bedarfs, die getrennten
flexiblen Schaltungen herzustellen und zu lagern; 2)
Schwierigkeiten beim Zusammenbau, und zwar aufgrund des Bedarfs, jede
flexible Schaltung in der Wagenanordnung zu jedem
Tintenstrahlgehäuse zu leiten und mit demselben genau
auszurichten; und 3) Zusammenbaukosten, und zwar aufgrund der
getrennten flexiblen Schaltungen, welche getrennt mit der
gedruckten Schaltungsplatine verbunden werden müssen.
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Die frühere, nicht vorveröffentlichte EP-A-581297 bezieht
sich auf eine Aufzeichnungskopfeinheit einer
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung. Die Aufzeichnungskopfeinheit hat
ein oberes Gehäuse und Seitengehäuse, welche auf einem
Einheitsrahmen befestigt sind. Der Einheitsrahmen hat Fächer
zum Aufnehmen der Aufzeichnungsköpfe. Auf einer der
Hauptoberflächen des oberen Gehäuses sind Anschlußflächen
vorgesehen, welche als elektrische Kontakte für die
Aufzeichnungskopfeinheit wirken. Die Anschlußflächen sind in
Verbindung mit Zuleitungsanschlüssen, welche in Kontakt mit
zugeordneten Verbindungsanschlußflächen auf einer Basisplatte
der Aufzeichnungsköpfe sind.
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Demgemäß besteht ein Bedarf nach einer Wagenanordnung,
welche preisgünstiger ist, und welche einfacher im Zusammenbau,
in der Ausrichtung und in der Wartung ist.
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine verbesserte Wagenanordnung für Tintenstrahldrucker
gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt diesen Bedarf. Die
erfindungsgemäße Anordnung umfaßt einen Wagen mit zumindest
zwei Fächern, die in derselben geformt sind, zum Halten
einer Mehrzahl von Tintenstrahlstiften. Ein entfernbarer
Rahmen ist in ein Abteil in dem Wagen neben den Fächern zum
Halten einer elektrischen Schaltung einfügbar.
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Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfaßt ein
verbesserter Wagen aus einer einstückigen Konstruktion zum
Halten von zumindest zwei Tintenstrahldruckkassetten in einer
festen Beziehung einen ersten Abschnitt, der sich entlang
einer ersten Achse erstreckt und angepaßt ist, um einen
Wagenbalken eines Tintenstrahldruckers entlang der ersten
Achse in Eingriff zu nehmen. Zumindest zwei zweite
Abschnitte, wobei sich jeder entlang einer zweiten Achse erstreckt,
sind im wesentlichen transversal zu und einstückig mit dem
ersten Abschnitt und halten die erste und die zweite
Tintenstrahldruckkassette in einer festen Beziehung. Ein dritter
Abschnitt, der sich entlang einer dritten Achse erstreckt,
ist im wesentlichen transversal zu und einstückig mit dem
ersten und zweiten Abschnitt und angepaßt, um ein im
wesentlichen planares entfernbares Element innerhalb einer Ebene
zu halten, die durch die erste und die dritte Achse
definiert wird.
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Die verbesserte modulare Wagenanordnung weist reduzierte
Kosten auf und ist im Zusammenbau in der Ausrichtung und in
der Wartung einfacher, und es werden keine Spezialwerkzeuge
benötigt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1a-1c zeigen Diagramme, welche einen thermischen
Tintenstrahldrucker, einen Tintenstrahlstift und
Tintenstrahlstifte, die in einem
Einheitsgehäuse eingebaut sind, gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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Fig. 2a sind Diagramme, die Federvorrichtungen zum
und 2b Klemmen der Tintenstrahlstifte in einem
Einheitsgehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen.
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Fig. 3a-3c sind Diagramme für eine verbesserte
Wagenanordnung, wobei die Kopplung einer Schaltungs-
anordnung mit entfernbarem Rahmen an einem
Einheitsgehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt ist.
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Einheitsgehäuse gemäß
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Fig. 5a sind Diagramme, die die Anordnung eines Ein-
und 5b heitsrahmens mit einer Schaltungsplatine und
einer Einheitsverbindung zeigen, um eine
Schaltungsanordnung mit entfernbarem Rahmen gemäß
der vorliegenden Erfindung zu bilden.
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Fig. 6a sind Diagramme, die die Anordnung einer Ein-
und 6b heitsverbindung auf einem Einheitsrahmen mit
einer Schaltungsplatine zeigen, um eine
Schaltungsanordnung mit entfernbarem Rahmen gemäß
der vorliegenden Erfindung zu bilden.
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Fig. 7 ist ein Diagramm eines
Einheitsverbindungssystems, das gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgebaut ist.
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Fig. 8 ist ein Diagramm des Querschnitts 8-8 von Fig.
7, wobei Vorsprünge auf dem
Einheitsverbindungssystem für elektrische Signalkontakte und
elektrische Massekontakte gezeigt sind, welche
gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut
sind.
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Fig. 9 ist ein Diagramm des Querschnitts 9-9 von Fig.
7, wobei Vorsprünge auf dem
Einheitsverbindungssystem für elektrische Signalkontakte und
elektrische Massekontakte gezeigt sind, welche
gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut
sind.
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Fig. 10 ist ein Diagramm eines auseinandergebauten
elektrischen Verbindungssystems für eine
Einheitsverbindung.
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Fig. 11 ist ein Diagramm, das Kontakte auf einer
Schaltungsplatine zeigt, die Kontakten auf einer
Einheitsverbindung entsprechen.
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Fig. 12 ist ein Diagramm eines Aufrißquerschnitts
entlang der Linie 12-12 von Fig. 10 eines
zusammengebauten elektrischen Verbindungssystems für
eine Einheitsverbindung.
Beschreibung der Erfindung
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Beispielhafte Ausführungsbeispiele und beispielhafte
Anwendungen werden nachfolgend bezugnehmend auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, um die vorteilhaften Lehren der
vorliegenden Erfindung zu offenbaren.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines thermischen
Tintenstrahldesktopdruckers, der die Lehren der vorliegenden
Erfindung umfaßt. Der Drucker 10 weist ein Gehäuse 11a und
einen Schutzvorderzugriffsdeckel 11b auf. Eine
Wagenanordnung 18, welche vier Tintenstrahlstifte 22 aufweist, ist für
eine Hin- und Herbewegung entlang eines Wagenbalkens 15
angeordnet. Die Position der Wagenanordnung 18 auf der
Wagen
bewegungsachse entlang des Wagenbalkens 15 wird durch eine
Wagenpositionierungsvorrichtung (nicht gezeigt) auf der
Wagenanordnung 18 bestimmt, die die Position desselben
bezüglich eines Wagencodiererstreifens 17 erfaßt. Ein
Eingabebehälter 19a hält einen Medieneingabestapel 13, wobei die
gedruckten Medien nach dem Drucken von einem Ausgabebehälter
19b gehalten werden.
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Ein Farbtintenstrahldrucker/Plotter hat vier
Tintenstrahlstifte 22, wobei einer schwarze Tinte speichert, während
drei farbige Tinten speichern, z. B. Magenta, Cyan und Gelb.
Die Farben von den drei Farbstiften werden gemischt, um eine
spezielle Farbe zu erhalten. Fig. 1b ist eine detaillierte
Darstellung eines Tintenstrahlstifts 22, der
Heizerschaltungen umfaßt, welche, wenn sie aktiviert werden, bewirken,
daß Tinte aus dem Tintenstrahlstift 22 an einem Ende 26
ausgestoßen werden. Fig. 1c stellt eine Wagenanordnung 18 dar,
die vier Tintenstrahlstifte 22 umfaßt, welche in vier
Stiftfächern 16 in einem Einheitsgehäuse 12 aufgebaut sind, wobei
eine Abdeckung 24 oben plaziert ist.
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Die Tintenstrahlstifte 22 werden im Einheitsgehäuse 12 durch
eine Einheitsfederhalteranordnung 28 gehalten, welche auf
dem Einheitsgehäuse 12 eingebaut ist, wie es in Fig. 2a
gezeigt ist. Die oberen Abschnitte der Tintenstrahlstifte 22
werden durch Nockenhalter 32 an der
Einheitsfederhalteranordnung 28 gehalten, wenn die Tintenstrahlstifte 22 in das
Einheitsgehäuse 12 eingefügt sind. Fig. 2b zeigt die
Position der Nockenhalter 32 auf der Feder 30, um die
Einheitsfederhalteranordnung 28 zu bilden.
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Nachdem die Einheitshalteranordnung 28 auf dem
Einheitsgehäuse 12 eingebaut ist, wie es in Fig. 2a gezeigt ist, dann
wird eine Schaltungsanordnung 14 mit entfernbarem Rahmen in
das Einheitsgehäuse 12 plaziert, wie es in den Fig. 3a und
3b gezeigt ist. Die entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14
wird an dem Einheitsgehäuse 12 mit einem einzigen
Befestigungsgerät 20 befestigt, wie es in Fig. 3c gezeigt ist.
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Fig. 4 ist ein anschauliches Diagramm, das eine detaillierte
Ansicht des Einheitsgehäuses 12 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Das Einheitsgehäuse 12 ist eine einstückige
Konstruktion und hält die Tintenstrahlstifte in einer festen
Beziehung zueinander und zum Tintenstrahldrucker. Ein erster
Abschnitt 47, der einstückig mit dem Einheitsgehäuse ist,
erstreckt sich entlang einer ersten Achse und ist angepaßt,
um den Wagenbalken 15 in Eingriff zu nehmen. Die Stiftfächer
16 erstrecken sich jeweils entlang einer zweiten Achse und
sind im wesentlichen transversal zu und einstückig mit dem
ersten Abschnitt 47. Ein hinteres Abteil 38, das sich
entlang einer dritten Achse erstreckt, ist im wesentlichen
transversal zu, einstückig mit dem ersten und dem zweiten
Abschnitt und angepaßt, um eine im wesentlichen planare
Rahmenschaltungsanordnung 14 innerhalb einer Ebene zu halten,
die durch die erste und die dritte Achse definiert ist. Das
Einheitsgehäuse schafft eine wesentlich kleinere
Wagenanordnung als beim Stand der Technik.
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Das Einheitsgehäuse 12 hat eine Vorderwand 41, zwei
Seitenwände 42, drei Stiftfachwände 44 und eine hintere Wand 43,
welche vier Stiftfächer 16 bilden. Dasselbe hat ebenfalls
ein hinteres Abteil 38, das durch Seitenwände 42, eine
Rückwand 43, eine Basis 45 und die Räume zwischen den
Stiftfachwänden 44 gebildet ist, welche der Basis 45 am nächsten
sind. Die vier Stiftfächer 16 haben Kanäle, die mit dem
hinteren Fach zwischen der hinteren Wand 43 und der Basis 45
und zwischen den Stiftfachwänden 44 kommunizieren. Die
entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 wird in das hintere
Fach 38 im Einheitsgehäuse 12 eingebaut, wie es in Fig. 3a
bis 3c gezeigt ist. Das einzige Befestigungsgerät 20,
welches eine einfache Schraube sein kann, paßt mit einem
einzigen Befestigungspunkt 40 auf dem Einheitsgehäuse 12
zusammen, um die Rahmenschaltungsanordnung 14 an den
Einheitsgehäuse 12 entfernbar zu befestigen.
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Die entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 muß mit dem
Einheitsgehäuse 12 korrekt ausgerichtet sein, da elektrische
Kontakte auf den Tintenstrahlstiften vorhanden sind, die,
wenn sie in den Stiftfächern 16 befestigt sind, einen
korrekten elektrischen Kontakt mit den elektrischen Kontakten
auf der entfernbaren Rahmenschaltungsanordnung 14 herstellen
müssen. Die Ausrichtung der entfernbaren
Rahmenschaltungsanordnung 14 mit dem Einheitsgehäuse 12 wird durch zwei
vertikale Ausrichtungsstifte 46 für eine vertikale Ausrichtung
und durch eine einzige horizontale Ausrichtungswand 48 für
eine horizontale Ausrichtung geschaffen. Die vertikalen
Ausrichtungsstifte 46 passen mit Ausrichtungslöchern 68 in der
entfernbaren Rahmenschaltungsanordnung 14 zusammen, was in
Fig. 5b gezeigt ist. Die einzige horizontale
Ausrichtungswand 48 ist eine vertikale Wand im Einheitsgehäuse 12. Ein
Ausrichtungsschlitz 70 auf der entfernbaren
Rahmenschaltungsanordnung 14, der in Fig. 5b gezeigt ist, gleitet über
die einzige horizontale Ausrichtungswand 48 und führt eine
Ausrichtung mit derselben herbei, wenn die entfernbare
Rahmenschaltungsanordnung 14 mit dem Einheitsgehäuse 12
zusammengebaut wird.
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Die Fig. 5a und 5b sind veranschaulichende Diagramme, die
den Zusammenbau eines Einheitsrahmens 52 mit der
Schaltungsplatine 44 und der Einheitsverbindung 56 zeigen, um die
entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 gemäß der
vorliegenden Erfindung zu bilden. Die Einheitsverbindung 56 ist
mit dem Einheitsrahmen 52 durch Ausrichtungsstifte 64 und
Einheitsverbindungsausrichtungsstifte 66 auf dem
Einheitsrahmen 52 ausgerichtet, die in Ausrichtungslöcher 108 bzw.
Ausrichtungslöcher 110 auf der Einheitsverbindung 56 passen,
wie es in Fig. 7 gezeigt. Die Einheitsverbindung 56 ist über
Vorsprünge 78 gewickelt, die sich an einem Ende des
Einheitsrahmens 52 befinden. Wenn die Rahmenschaltungsanordnung
14 in das Einheitsgehäuse 12 eingebaut wird, dann gleiten
die Vorsprünge 78 in die Kanäle zwischen den Stiftfachwänden
44 und der hinteren Wand 43 und hinter der Basis 45, wodurch
elektrische Kontakte 60 für eine Verbindung mit den
elektrischen Kontakten auf den Tintenstrahlstiften 22 positioniert
werden.
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Die Einheitsverbindung 56 schafft eine kürzere Verbindung
zwischen den Tintenstrahlstiften 22 und der
Schaltungsplatine 54 als die getrennten flexiblen Schaltungen für jeden
Tintenstrahlstift beim Stand der Technik, was teilweise ein
Ergebnis der wesentlich kleineren Wagenanordnung ist, welche
durch das Einheitsgehäuse 12 erreicht wird.
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Die Einheitsverbindung 56 hat zwei Flächen von elektrischen
Kontakten. Elektrische Kontakte 60 auf dem ersten Ende 74
der Einheitsverbindung und elektrische Kontakte 62 auf dem
zweiten Ende 75 der Einheitsverbindung. Die elektrischen
Kontakte 62 werden mit der Schaltungsplatine 54 verbunden.
Die elektrischen Kontakte 60 werden für eine elektrische
Verbindung mit den Tintenstrahlstiften 22 verwendet, welche
in den Stiftfächern 16 gehalten sind. Wie es in Fig. 5a
gezeigt ist, wird die Schaltungsplatine 54 an dem
Einheitsrahmen 52 mit Elementen, wie z. B. Schrauben 58, angebracht,
die durch Schaltungsplatinenbefestigungslöcher 57 und
Einheitsverbindungslöcher 59 und in den Einheitsrahmen 52
laufen. Das einzige Befestigungsgerät 20 läuft durch das
Schaltungsplatinenbefestigungsloch 61 und das Einheitsrahmenloch
63, wenn die entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 an dem
Einheitsgehäuse 12 befestigt wird.
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Die Fig. 6a und 6b zeigen Diagramme, die den Zusammenbau der
Einheitsverbindung 56 an dem Einheitsrahmen 52 und der
Schaltungsplatine 54 zeigen, um eine entfernbare
Rahmenschaltungsanordnung 14 gemäß der vorliegenden Erfindung zu
bilden. Wie es in Fig. 6a gezeigt ist, wird die
Einheitsverbindung 56 zuerst mit dem Einheitsrahmen 52 ausgerichtet
und an demselben befestigt. Dann, wie es in Fig. 6b gezeigt
ist, wird ein elastomerisches Kissen 124 in eine Ausnehmung
130 in dem Einheitsrahmen 52 plaziert, wonach die
Einheitsverbindung 56 über ein Ende des Einheitsrahmens 52 gewickelt
wird, wobei die elektrischen Kontakte 62 auf den
Einheitsrahmen 52 und über das elastomerische Kissen 124
ausgerichtet werden. Schließlich wird die Schaltungsplatine 54 an dem
Einheitsrahmen 52 befestigt, um einen elektrischen Kontakt
mit elektrischen Kontakten 62 auf der Einheitsverbindung 56
herzustellen. Die elektrische Verbindung der
Einheitsverbindung 56 mit der Schaltungsplatine 54 ist detaillierter
bezugnehmend auf Fig. 10 in dieser Beschreibung weiter
hinten beschrieben.
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Fig. 7 ist ein veranschaulichendes detailliertes Diagramm
der Einheitsverbindung 56, die gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist. Die Einheitsverbindung 56 umfaßt ein
Substrat 88, welche aus Gründen der Beschreibung ein erstes
Ende 74 der Einheitsverbindung und ein zweites Ende 75 der
Einheitsverbindung umfaßt. Wie es oben erörtert wurde,
existieren Ausrichtungslöcher 108 und Ausrichtungslöcher 110 in
dem Substrat 88 zur Ausrichtung mit dem Einheitsrahmen 52.
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Entlang des ersten Endes 74 der Einheitsverbindung des
Substrats 88 existieren vier identische einzelne Sätze von
elektrischen Signal- und Massekontakten 90, die zur
Verbindung mit den Signalkontakten auf einem Tintenstrahlstift
dienen. Jeder identische einzelne Satz von elektrischen
Signal- und Massekontakten 90 in Fig. 7 hat 23 elektrische
Signalkontakte 94 und neun elektrische Massekontakte 96. Die
elektrischen Kontakte 60 von Fig. 5b sind vereinfachte
Darstellungen der elektrischen Signalkontakte 94 und der
elektrischen Massekontakte 96, welche in Fig. 7 genauer gezeigt
sind.
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Bei einem Tintenstrahldrucker wird die Anzahl von
Heizerschaltungen, die zu einem beliebigen Zeitpunkt aktiviert
werden, durch das gedruckte Muster bestimmt. Der Vorteil des
Entwurfs für die Einheitsverbindung 56 besteht darin, daß
eine gemeinsame leitfähige Masseschicht 122 verwendet wird,
um die neun elektrischen Massekontakte 96 für jeden der vier
identischen einzelnen Sätze von elektrischen Signal- und
Massekontakten 90 mit allen 16 elektrischen Massekontakten
102 zu verbinden. Somit sind insgesamt 36 elektrische
Massekontakte 96 über eine gemeinsame leitfähige Masseschicht
122 mit 16 elektrischen Massekontakten 102 verbunden. Dies
löst das Problem der begrenzten Verbindungsfläche an dem
zweiten Ende 75 der Einheitsverbindung für die elektrischen
Massekontakte 102 und erlaubt das gemeinsame Verwenden aller
elektrischer Massekontakte 102 für die elektrischen
Massekontakte 96 aller Tintenstrahlstifte. Wenn somit eine große
Anzahl von Heizerschaltungen in einem Tintenstrahlstift 22
aktiviert wird, dann kann dieser Tintenstrahlstift alle 16
elektrischen Massekontakte 102 für einen Masserückweg
verwenden. Ein gemeinsames Verwenden der Massekontakte
reduziert Masseschwankungen für die Tintenstrahlstifte und
verbessert ihr Verhalten. Bei einem herkömmlichen Gerät
existiert eine getrennte flexible Verbindungsschaltung für
jeden Tintenstrahlstift 22 und somit getrennte Masserückwege
für jeden Tintenstrahlstift. Bei dem herkömmlichen Gerät hat
somit jeder Tintenstrahlstift eine reduzierte Anzahl von
elektrischen Massekontakten, welche Masseschwankungen
bewirken können, wenn eine große Anzahl von Heizerschaltungen in
einem Tintenstrahlstift aktiviert wird.
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Fig. 8 ist ein veranschaulichendes Diagramm des Querschnitts
8-8 von Fig. 7, wobei die Vorsprünge 116 auf dem Substrat 88
gezeigt sind, welche gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgebaut sind. Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, sind elektrische
Signalkontakte 94 oder elektrische Massekontakte 96 auf den
Vorständen 116 vorhanden. Auf ähnliche Art und Weise ist
Fig. 9 ein veranschaulichendes Diagramm des Querschnitts 9-9
von Fig. 7, wobei Vorstände 118 auf dem Substrat 88 gezeigt
sind. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, existieren elektrische
Signalkontakte 100 oder elektrische Massekontakte 102 auf
den Vorständen 118. Die elektrischen Kontakte oder Vorstände
116 führen einen Kontakt mit elektrischen Kontakten auf den
Tintenstiften 22 durch, und die elektrischen Kontakte auf
den Vorständen 118 machen einen Kontakt mit elektrischen
Kontakten auf der Schaltungsplatine 54.
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In Fig. 10 ist ein verbessertes elektrisches
Verbindungssystem 140 für eine flexible Schaltung in einer
Schaltungsplatine gezeigt. Die Einheitsverbindung 56, die detailliert in
Fig. 7 gezeigt ist, ist aus einem Polyester- oder
Polyimidmaterial, wie z. B. einem Mylar- oder Kapton-Substrat 88,
aufgebaut, auf dem mehrere Leiter aufgebracht sind. Die
Leiter bestehen aus Kupfer und können mit einer weiteren
Schicht aus Mylar oder Kapton bedeckt sein. Elektrische
Kontakte 62 sind auf den Vorständen 118 auf dem Substrat 88
positioniert, wie es in Fig. 9 gezeigt ist.
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Fig. 11 zeigt die entgegengesetzte Seite der
Schaltungsplatine 54 mit Schaltungsplatinenkontakten 134, welche mit den
elektrischen Kontakten 62 auf der Einheitsverbindung 56
verbunden sind. Die Anordnung der Schaltungsplatinenkontakte
134 auf der Schaltungsplatine 54 entspricht der Anordnung
der elektrischen Kontakte 62 auf der Einheitsverbindung 56,
was detailliert in Fig. 7 gezeigt ist. Jeder der
Schaltungsplatinenkontakte 134 ist goldplattiert, wobei die
elektrischen Kontakte 62 ebenfalls goldplattiert sind, um einen
elektrischen Weg mit niedrigem Widerstand sicherzustellen.
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Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, werden die Schaltungsplatine
54 und die Einheitsverbindung 56 an einem Einheitsrahmen 52
zusammengebaut, welcher aus Kunststoff aufgebaut sein kann,
da nur ein geringer Druck verwendet wird, um die
Schaltungsplatinenkontakte 134 und die elektrischen Kontakte 62
miteinander zu verbinden. Ein elastomerisches Kissen 124,
welches aus Urethangummi aufgebaut sein kann, schafft eine
Federfunktion und ist in der Ausnehmung 130 in dem
Einheitsrahmen 52 befestigt. Das elektrische Verbindungssystem 140
wird unter Verwendung von Schrauben 58 zusammengebaut, die
durch ein Schaltungsplatinenbefestigungsloch 57 in der
Schaltungsplatine 54 und durch Einheitsverbindungslöcher 59
in der Einheitsverbindung 56 eingefügt werden und dann in
Befestigungslöcher 126 in dem Einheitsrahmen 52 geschraubt
werden. Die elektrischen Kontakte 62 auf der
Einheitsverbindung 56 sind mit den Schaltungsplatinenkontakten 134 auf der
Schaltungsplatine 54 durch Ausrichtungsstifte 64
ausgerichtet, die mit dem Einheitsrahmen 52 gekoppelt sind, welche
durch Ausrichtungslöcher 108 in der Einheitsverbindung 56
und durch Ausrichtungslöcher 72 in der Schaltungsplatine 54
eingeführt werden. Wenn das elektrische Verbindungssystem
zusammengebaut wird, werden die elektrischen Kontakte 62
ausgerichtet, und dieselben haben einen elektrischen Kontakt
mit den Schaltungsplatinenkontakten 134.
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Fig. 12 ist ein veranschaulichendes Diagramm eines
Aufrißschnitts entlang der Linie 12-12 von Fig. 10 eines
zusammengebauten elektrischen Verbindungssystems für eine flexible
Schaltung. In Fig. 12 ist das elastomerische Kissen 124
derart gezeigt, daß es in die Ausnehmung 130 in dem
Einheitsrahmen 52 paßt. Das elastomerische Kissen 124 schafft eine
Federfunktion, die auf den elektrischen Kontakten 100 auf
den Vorständen 118 zwischen dem elastomerischen Kissen 124
und der Schaltungsplatine 54 lastet. Der Einheitsrahmen 52
hat Fasen 132 zwischen der Ausnehmung 130 und der oberen
Oberfläche 128 des Einheitsrahmens 52. Das Ziel jeder Fase
132 besteht darin, Raum zu schaffen, damit sich die
Einheitsverbindung 56 deformieren kann, während der Zusammenbau
durchgeführt wird, derart, daß alle elektrischen Kontakte
100 auf den Vorständen 118 einen Kontakt mit allen
Schaltungsplatinenkontakten 134 auf der Schaltungsplatine 54
herstellen können. Wenn die Schrauben 58 angezogen werden, wird
ein Abschnitt der Einheitsverbindung 56 zwischen die obere
Oberfläche 128 des Einheitsrahmens 52 und die
Schaltungsplatine 54 geklemmt. Fasen 132 schaffen Raum für den Abschnitt
der Einheitsverbindung 56 zwischen dem elastomerischen
Kissen 124 und der Schaltungsplatine 54.
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Wie es in Fig. 12 gezeigt ist, existieren ebenfalls
Schaltungskontaktausnehmungen 136, welche
Schaltungsplatinenkontakte 134 enthalten. Die Schaltungskontaktausnehmungen 136
in der Schaltungsplatine 54 sind das Ergebnis einer
Beschichtung, wie z. B. einer Lötmaske, die über die Leiter
auf der Schaltungsplatine 54 aufgebracht wird, um die Leiter
vor Korrosion zu schützen, und um ein Lötüberbrücken zu
verhindern. Dies läßt geringe Schaltungskontaktausnehmungen 136
in der Größenordnung von 0,001 bis 0,002 Zoll Tiefe an jedem
Schaltungsplatinenkontakt 134 zurück, welche goldplattiert
sind, wie es oben erörtert wurde. Während des Zusammenbaus
deformiert sich der Abschnitt der Einheitsverbindung 56
zwischen dem elastomerischen Kissen 124 und der
Schaltungsplatine 54, was es ermöglicht, daß die Vorstände 118 auf der
Einheitsverbindung 56 mit den Schaltungskontaktausnehmungen
136 in der Schaltungsplatine 54 ausgerichtet werden, um
einen korrekten elektrischen Kontakt sicherzustellen.
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Das elektrische Verbindungssystem für eine flexible
Schaltung 140 ist im Zusammenbau und Auseinanderbau einfach, da
nur die Schrauben 58 gelöst oder angezogen werden müssen.
Die Verbindungsdichte überschreitet 150 Kontakte pro
Quadratzoll, wodurch ein Verbindungssystem mit hoher Dichte
geschaffen ist. Diese wünschenswerten Merkmale werden
erhalten, wobei dennoch ein niedriger Preis und eine hohe
Zuverlässigkeit erreicht werden.
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Das verbesserte Einheitsverbindungssystem schafft ein
Verbindungssystem, das die Kosten reduziert, das im Zusammenbau
und der Ausrichtung einfacher ist, und das eine gemeinsame
Verwendung der Masseebene für alle Tintenstrahlstifte
schafft.
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Die Wagenanordnung hat reduzierte Kosten und ist im
Zusammenbau, in der Ausrichtung und in der Wartung einfacher,
ohne daß Spezialwerkzeuge benötigt werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde folglich hierin unter
Bezugnahme auf ein spezielles Ausführungsbeispiel für eine
spezielle Anwendung beschrieben. Es werden jedoch Fachleuten und
denjenigen, die einen Zugang zu den vorliegenden Lehren
besitzen, zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und
Ausführungsbeispiele innerhalb des Schutzbereichs derselben
offensichtlich sein. Die Ausrichtungsstifte der vorliegenden
Erfindung können beispielsweise durch andere äquivalente
Einrichtungen ersetzt werden, ohne von dem Schutzbereich der
vorliegenden Erfindung abzuweichen.