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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldrucker und insbesondere
auf eine modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Thermotintenstrahl-Papierausdruckeinrichtungen
wie z. B. Drucker, Graphikplotter, Faxgeräte und Kopierer stoßen mittlerweile
auf breite Akzeptanz. Diese Papierausdruckeinrichtungen werden bei
W.J. Lloyd und H.T. Taub in "Ink
Jet Devices", Kapitel
13 von Output Hardcopy Devices (Ed. R.C. Durbeck und S. Sherr, San
Diego: Academic Press, 1988) und in den US-Patenten 4,490,728 und
4,313,684 beschrieben. Die Grundlagen dieser Technologie sind ferner in
verschiedenen Artikeln in mehreren Ausgaben des Hewlett-Packard
Journal [Bd. 36, Nr. 5, (Mai 1985), Bd. 39, Nr. 4, (August 1988),
Bd. 39, Nr. 5, (Oktober 1988), Bd. 43, Nr. 4 (August 1992), Bd.
43, Nr. 6 (Dezember 1992) und Bd. 45, Nr. 1 (Februar 1994)] näher offenbart.
Tintenstrahl-Papierausdruckeinrichtungen
erzeugen qualitativ hochwertige Drucke, sind kompakt und tragbar
und drucken schnell und leise, da nur Tinte das Papier berührt.
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Ein
Tintenstrahldrucker erzeugt ein gedrucktes Bild durch Drucken eines
Musters von einzelnen Punkten an bestimmten Stellen eines für das Druckmedium
definierten Arrays. Die Stellen stellt man sich zweckmäßigerweise
als kleine Punkte in einem geradlinigen Array vor. Die Stellen sind
manchmal „Punktstellen", „Punktpositionen" oder „Pixel". Somit kann der
Druckvorgang als das Füllen
eines Musters von Punktstellen mit Tintenpunkten angesehen werden.
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Tintenstrahl-Papierausdruckeinrichtungen drucken
Punkte durch Ausstoßen
sehr kleiner Tintentropfen auf das Druckmedium und umfassen in der Regel
einen beweglichen Wagen, der einen oder mehrere Druckköpfe trägt, die
jeweils Tintenausstoßdüsen aufweisen.
Der Wagen bewegt sich quer über die
Oberfläche
des Druckmediums, und die Düsen sind
gesteuert, um Tintentropfen zu geeigneten Zeitpunkten gemäß einem
Befehl eines Mikrocomputers oder einer anderen Steuerung auszustoßen, wobei die
Zeitgebung des Aufbringens der Tintentropfen dem Muster von Pixeln
des Bildes, das gerade gedruckt wird, entsprechen soll.
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Der
typische Tintenstrahldruckkopf (d. h. das Siliziumsubstrat, Strukturen,
die auf dem Substrat aufgebaut sind, und Verbindungen mit dem Substrat) verwendet
flüssige
Tinte (d. h. aufgelöste
Farbmittel oder Pigmente, die in einem Lösungsmittel dispergiert sind).
Er weist ein Array von genau geformten Öffnungen oder Düsen auf,
die an einem Druckkopfsubstrat angebracht sind, das ein Array von
Tintenausstoßkammern,
die flüssige
Tinte von dem Tintenreservoir empfangen, beinhaltet. Jede Kammer
ist gegenüber
der Düse
angeordnet, so dass sich Tinte zwischen derselben und der Düse sammeln
kann. Der Ausstoß von
Tintentröpfchen
erfolgt in der Regel unter der Steuerung eines Mikroprozessors,
dessen Signale anhand elektrischer Bahnen an die Widerstandselemente übermittelt
werden. Ein ordnungsgemäßes Sequenzieren
des Betriebs jeder Düse
bewirkt, dass gemäß der Ausgabe
des steuernden Mikroprozessors Tinte ausgestoßen wird oder nicht, um zu
bewirken, dass Zeichen oder Bilder auf das Papier gedruckt werden,
während
sich der Druckkopf an dem Papier vorbeibewegt oder sich das Papier
an dem Druckkopf vorbeibewegt.
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Farbtintenstrahl-Papierausdruckeinrichtungen
verwenden üblicherweise
eine Mehrzahl von Druckkassetten, in der Regel zwei bis vier, die
in dem Druckerwagen angebracht sind, um ein vollständiges Spektrum
an Farben zu erzeugen. Bei einem Drucker mit vier Kassetten kann
jede Druckkassette eine Tinte einer unterschiedlichen Farbe enthalten,
wobei die üblicherweise
verwendeten Basisfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz sind. Bei
einem Drucker mit zwei Kassetten kann eine Kassette schwarze Tinte enthalten,
wobei die andere Kassette eine aus drei Abteilungen bestehende Kassette
ist, die die Tinten der Basisfarben Cyan, Magenta und Gelb enthält, oder
alternativ dazu können
zwei aus zwei Abteilungen bestehende Kassetten verwendet werden,
die die vier Farbtinten enthalten. Zudem können zwei aus drei Abteilungen
bestehende Kassetten verwendet werden, um sechs Basisfarbentinten
zu enthalten, z. B. Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, Hellcyan und Hellmagenta.
Ferner können
abhängig
von der Anzahl an verschiedenen Basisfarbentinten, die verwendet
werden sollen, auch andere Kombinationen eingesetzt werden.
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Die
Basis- bzw. Grundfarben werden durch Aufbringen eines Tropfens der
benötigten
Farbe auf eine Punktstelle auf dem Medium erzeugt, während Sekundär- oder
schattierte Farben durch Aufbringen mehrerer Tropfen von unterschiedlichen
Basisfarbentinten auf dieselbe Punktstelle gebildet werden, wobei
das Überdrucken
von zwei oder mehr Basisfarben gemäß etablierter optischer Prinzipien
die Sekundärfarben
erzeugt.
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Bei
vielen Anwendungen, beispielsweise bei PC-Druckern und Faxmaschinen,
wurde das Tintenreservoir in den Stiftkörper integriert, so dass, wenn der
Stift keine Tinte mehr enthält,
der gesamte Stift, einschließlich
des Druckkopfes, ersetzt wird.
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Bei
anderen Papierausdruckanwendungen eines hohen Volumens, beispielsweise
bei großformatigem
Drucken von technischen Zeichnungen, Farbpostern und dergleichen,
besteht ein Bedarf an der Verwendung viel größerer Tintenmengen, als in den
ersetzbaren Stiften enthalten sein können. Deshalb wurden kürzlich diverse
separate Tintenreservoirsysteme entwickelt, die einen externen stationären Tintenvorrat
vorsehen, der über
eine Rohrleitung mit der Bewegungskassette verbunden ist. Der externe
Tintenvorrat ist in der Regel als „außeraxialer", „separater
(off-board)" oder „vom Wagen
getrennter (off-carriage)" Tintenvorrat
bekannt.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,359,357 offenbart ein System, das einen separaten
Tintenbehälter
umfasst, der entfernbar in einer Kopfkassette angebracht ist, die
aus einer Behälterhalterung
und einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf aufgebaut ist, der einstückig mit
der Behälterhalterung
verbunden ist. Die Kopfkassette ist in dem Kopfwagen anbringbar.
Ferner offenbart die europäische
Patentanmeldung EP 0440261A einen Tintenvorrat, der entfernt von
dem Druckkopf an einem Drucker angebracht ist.
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Es
existiert ein Trend, Tintenstrahldrucken bei neuen spezialisierten
Drucksystemen zu verwenden, die sich sehr stark von Desk-Top-Druckern
und Faxgeräten
oder Großformatplottern
unterscheiden. Diese spezialisierten Drucksysteme umfassen Anwendungen
wie z.B. postalisches Drucken, postalisches Frankieren oder Strichcodedrucken.
Derzeit gibt es keine Einrichtung, um ein spezialisiertes Drucksystem
ohne einen beträchtlichen
technischen Aufwand zu entwerfen.
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Die
Nachteile bekannter Lösungen
in Bezug auf Anforderungen an ein spezialisiertes Drucken bestehen
darin, dass die mechanische Befestigung und die Elektronik aktueller
Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen nicht ausreichend flexibel oder
modular sind, um bei Anwendungen eingesetzt zu werden, die keine
Fortsetzung desselben Produktkonzeptes sind. Beispielsweise können der
Wagen und die Elektronik für
einen Drucker oder ein Faxgerät
nicht ohne weiteres bei einer Anwendung eingesetzt werden, bei der ein
spezialisiertes Drucken wie z.B. ein postalisches Frankieren in
hohem Umfang oder eine Strichcodierung erforderlich sind. Demgemäß gibt es
bei bekannten Lösungen
kein Mittel, ein spezialisiertes Drucksystem ohne einen beträchtlichen
technischen Aufwand zu entwerfen.
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Dementsprechend
besteht ein Bedarf an einer Lösung
der verschiedenen Anforderungen von Spezialdrucksystemen, die Flexibilität und leichte
Anpassbarkeit, präzise
und kostengünstige
Verfahren zur Ausrichtung von Druckkassetten und modulare elektrische
Verbindungen zwischen der Druckkassette und dem Drucker liefert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung liefert eine modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung,
die getrennt von oder in Verbindung mit einer zweiten modularen
Druckkassettenaufnahmeeinrichtung verwendbar ist, wobei die modulare
Druckkassettenaufnahmeeinrichtung folgende Merkmale aufweist:
ein
Gehäuse
für ein
entfernbaren Empfangen und Tragen einer einzelnen Druckkassette,
die ein Tintenstrahldüsenarray
umfasst, in einer Stellung, derart, dass das Düsenarray der Druckkassette
für ein
Emittieren von Tintentröpfchen
freigelegt ist, um ein Bild auf einem Druckmedium zu bilden;
einen
Verriegelungsmechanismus an dem Gehäuse zum Verriegeln der Druckkassette
in dem Gehäuse; und
Ausrichtungsoberflächen an
dem Gehäuse
zu einem Ausrichten und Zusammenschließen des Gehäuses mit der zweiten modularen
Druckkassettenaufnahmeeinrichtung.
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Die
modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung der vorliegenden Erfindung
ermögliche
eine Flexibilität
beim Entwurf von Druckern für
bestimmte oder einzigartige Anwendungen. Die Erfindung ermöglicht,
dass mehrere modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen zusammengebaut
werden, um rasch ein funktionales spezialisiertes Drucksystem zu
erzeugen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 umfasst 1A, 1B und 1C, die
perspektivische Ansichten einer ersten Tintenstrahldruckkassette
sind, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
jeweils von hinten unten, von hinten oben bzw. von vorne unten betrachtet.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer zweiten Tintenstrahldruckkassette,
die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, von vorne rechts, einer singularen
modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, von hinten rechts, einer singularen
modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, von vorne links, einer singularen
modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung der vorliegenden Erfindung.
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6 ist eine Ansicht der Vorder- und der Rückwand der
modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung, die von der modularen
Druckkassettenaufnahmeeinrichtung entfernt sind.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht von vier modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen,
die bei einer ausgerichteten Anordnung zu einer modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungsbaugruppe
zusammengebaut sind und die eine in der modularen Baugruppe installierte
Druckkassette zeigen.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht von vier modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen,
die in einer versetzten Anordnung zu einer modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungsbaugruppe
zusammengebaut sind.
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9(a), 9(b) und 9(c) sind Draufsichten auf drei verschiedene mögliche zusammengebaute
Konfigurationen von modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 und
zugeordneten Druckkassetten, von unterhalb der Druckkassetten nach
oben betrachtet, um das Düsenarray 16 zu
zeigen.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf 1A, 1B und 1C ist
eine Tintenstrahldruckkassette 10 gezeigt, die bei der
vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Tintenstrahldruckkassette 10 umfasst zwei
Seitenwände 12 und
eine Umfangswand 13 und einen Druckkopf 14, der
an dem „Schnauzen"-Abschnitt 15 der
Umfangswand 13 befestigt ist. Der Druckkopf 14 umfasst
ein Düsenbauglied 16,
das zwei parallele Spalten von versetzten Löchern oder Öffnungen 17 aufweist,
die beispielsweise durch Laserablation in einer flexiblen Schaltung
aus einem flexiblen Polymer gebildet sind.
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Die
flexible Schaltung 18 ist über die hintere Kante der Druckkassetten-„Schnauze" gebogen und erstreckt
sich an der Umfangsrückwand
der Schnauze nach unten. Dieser Klappenabschnitt der flexiblen Schaltung 18 wird
zum Führen
bzw. Routen von Leiterbahnen 19 benötigt, die mit Substratelektroden (nicht
gezeigt) verbunden sind. Die Kontaktanschlussflächen 20 sind an der
flexiblen Schaltung 18 angeordnet, die an der Rückseite
der Umfangswand 13 befestigt ist, und die Leiterbahnen 19 sind über die Biegung
geführt
und sind mit den Substratelektroden verbunden.
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Der
Druckkopf 14 weist, an die Rückseite der flexiblen Schaltung 18 angebracht,
das Siliziumsubstrat auf, das eine Mehrzahl von einzeln mit Energie versorgbaren
Dünnfilmwiderständen enthält. Jeder Widerstand
ist allgemein hinter einer einzelnen Öffnung 17 angeordnet
und fungiert als Heizwiderstand zum Ausstoßen von Tintentröpfchen,
wenn er durch einen oder mehrere Pulse, die nacheinander oder gleichzeitig
an eine oder mehrere der Kontaktanschlussflächen 20 angelegt werden,
selektiv mit Energie versorgt wird.
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Fenster 22 erstrecken
sich durch die flexible Schaltung 18 und werden verwendet,
um eine Verbindung der Leiterbahnen 19 mit den Elektroden
auf dem Siliziumsubstrat zu ermöglichen.
Die Fenster 22 werden mit einem Kapselungsmaterial gefüllt, nachdem
die Leiterbahnen 19 mit den Elektroden auf dem Siliziumsubstrat
verbunden wurden, um jeglichen darunter liegenden Abschnitt der
Bahnen und des Substrats zu schützen.
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Die
rückwärtige Oberfläche der
flexiblen Schaltung 18 umfasst Leiterbahnen 19,
die unter Verwendung eines herkömmlichen
photolithographischen Ätz-
und/oder Plattierungsvorgangs auf derselben gebildet werden. Diese
Leiterbahnen sind durch Kontaktanschlussflächen 20 abgeschlossen, die
entworfen sind, um mit einer nachfolgend beschriebenen modularen
Druckkassettenaufnahmeeinrichtung verbunden zu sein. Die Druckkassette 10 ist
so entworfen, dass die Kontaktanschlussflächen 20 auf der vorderen
Oberfläche
der flexiblen Schaltung 18 Elektroden berühren, wenn
die Druckkassette in einer modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung
installiert wird.
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Die
Druckkassette 10 umfasst ferner Merkmale zum präzisen Ausrichten
der Druckkassette und des Düsenbauglieds 16 in
der nachfolgend erläuterten
modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Die Druckkassette 10 ist mit drei Merkmalsoberflächen 26 versehen,
die an dem Umfang einer Seitenwand der Druckkassette 10 angeordnet
sind und ausreichend voneinander beabstandet sind, um eine präzise und
stabile Ausrichtung zu liefern. Die Druckkassette ist ferner mit
einer nach vorne gewandten vierten Merkmalsoberfläche 25 versehen,
die an dem vorderen unteren Abschnitt der Schnauze angeordnet ist,
und mit einer nach unten gewandten fünften Merkmalsoberfläche 27 an
der Umfangswand der Druckkassette neben der vierten Merkmalsoberfläche, um über und
vor der Schnauze eine Drehachse einzurichten, und ist mit einer
nach hinten gewandten sechsten Merkmalsoberfläche 24 an dem oberen
Ende der Druckkassettenumfangswand 13 versehen. Die fünfte Merkmalsoberfläche 25 wird
verwendet, um den Abstand der Düse
von dem Druckmedium zu bestimmen, und die sechste Merkmalsoberfläche wird
verwendet, um eine Winkelorientierung der Druckkassette um einen Drehpunkt
zu bestimmen.
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Eine
Ausrichtung zwischen zwei oder mehreren Düsenplatten, die an Druckkassetten
befestigt sind, die in einer modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung
installiert sind, wird erzielt, indem Merkmalsvorstände 24 bis 27 an
jeder Druckkassette maschinell bearbeitet werden, nachdem ihre Düsenplatte 16 dauerhaft
an der Druckkassette befestigt wurde. Die maschinell bearbeiteten
Merkmalsvorstände 24 bis 27 an
der Druckkassette berühren
passende Oberflächen
auf einer modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung, die nachfolgend
beschrieben wird, wenn die Druckkassette 10 in der modularen
Druckkassettenaufnahmeeinrichtung installiert wird. Die Merkmale
beeinflussen die Position der Kassette 10 und somit der
Düsenplatte 16 in
der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung. Die Druckkassette 10 weist
ferner einen Verriegelungsineingriffnahmeabschnitt 28 auf,
der eine abgewinkelte Oberfläche 29 zwischen
der horizontalen und der vertikalen Richtung aufweist, um mit einem
Verriegelungsmechanismus an der nachfolgend zu beschreibenden modularen
Druckkassettenaufnahmeeinrichtung in Eingriff zu gelangen.
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Weitere
Einzelheiten bezüglich
der Merkmale finden sich in der US-Patentschrift Nr. 5,646,665 mit
dem Titel „Side
Biased Datum Scheme for Inkjet Cartridge and Carriage" der US-Patentschrift Nr. 4,907,018
mit dem Titel „Printhead-carriage Alignment
and Electrical Interconnect Lock-in Mechanism", der US-Patentschrift Nr. 5,617,128
mit dem Titel „Alignment
of Multiple Nozzle Members in a Printer" und der US-Patentschrift Nr. 5,408,746
mit dem Titel „Datum
Formation for Improved Alignment of Multiple Nozzle Members in a
Printer".
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Obwohl
die in 1 gezeigte Druckkassette 10 einen
integrierten Tintenvorrat aufweist, wird die Druckkassette 10 ohne
weiteres modifiziert, um Tinte von einem außeraxialen Tintenvorrat zu
empfangen. Siehe US-Patentschrift Nr. 5,675,367 mit dem Titel „Inkjet
Print Cartridge Having Handle Which Incorporates an Ink Fill Port"; Wu et al., US-Patentanmeldung Serien-Nr.
09/045,151, die am 19. März
1998 eingereicht wurde und den Titel „Alignment Coupling Device
for Manually Connecting an Ink Supply to an Inkjet Print Cartridge" trägt, und
Wu et al., US-Patentanmeldung Serien-Nr. 09/045,150, die am 19. März 1998
eingereicht wurde und den Titel „Ink Replenishment System
with an Open-valve Printhead Fill Port Continuously Connected to
an Ink Supply" trägt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Druckkassette 11,
die einen außeraxialen Tintenvorrat
verwendet. Eine Ummantelung 11A umgibt eine Einlassnadel
und trägt
dazu bei, eine (nicht gezeigte) Trennwand an dem Drucker mit der
Druckkassetteneinlassnadel auszurichten, wenn eine modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 in
einem Drucker installiert wird. Die Trennwand befindet sich in fluidischer
Kommunikation mit einem außeraxialen
Tintenvorrat. Dementsprechend befindet sich die Druckkassette 11 in
Fluidkommunikation mit einem außeraxialen
Tintenvorrat, wenn die Einlassnadel in die Trennwand eingeführt wird.
Ein (nicht gezeigtes) Reglerventil in der Druckkassette 11 regelt den
Druck, indem es ein Einlassloch zu einem inneren Tintenreservoir 12 der
Druckkassette 11 öffnet und
schließt.
Eine Beschreibung des Entwurfs und der Funktionsweise des Reglers
findet sich in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 08/706121, die
am 30. August 1996 eingereicht wurde und den Titel „Inkjet
Printing System with Off-Axis Ink Supply Having Ink Path Which Does
Not Extend above Print Cartridge" trägt. Die
anderen funktionalen Aspekte der Druckkassette 11 sind
dieselben, die für
die obige Druckkassette 10 beschrieben wurden.
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Auf
dem Substrat kann ein (nicht gezeigter) Demultiplexer gebildet sein,
um die ankommenden multiplexierten Signale zu demultiplexieren und
die Adress- und Grundelementsignale an die Heizwiderstände zu verteilen.
Der Demultiplexer demultiplexiert die ankommenden elektrischen Signale
zu Signalen, die an die Heizwiderstände anzulegen sind, um die
verschiedenen Heizwiderstände
selektiv dazu anzuregen, Tintentröpfchen aus Düsen 17 auf
ein aufnehmendes Medium in der Druckzone auszustoßen. Der
Demultiplexer ermöglicht,
dass weniger Kontaktanschlussflächen 20 als
Heizwiderstände verwendet
werden. Weitere Einzelheiten bezüglich eines
Multiplexierens finden sich in der US-Patentschrift Nr. 5,541,269,
die am 30. Juli 1996 eingereicht wurde und den Titel „Printhead
with Reduced Interconnections to a Printer" trägt,
die durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist.
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Vorzugsweise
kann eine integrierte Schaltungslogik, die CMOS-Technologie verwendet,
statt des Demultiplexers auf dem Substrat platziert werden, um komplexere
ankommende Datensignale als einfach nur multiplexierte Adresssignale
und Grundelementsignale zu decodieren, wodurch die Anzahl erforderlicher
Kontaktanschlussflächen 20 weiter verringert
wird. Die ankommenden Datensignale werden durch die integrierten
Logikschaltungen an dem Druckkopf zu Adressleitungs- und Grundelementabfeuerungssignalen
decodiert. Das Durchführen
dieser Operation in den integrierten Logikschaltungen an dem Druckkopf
erhöht
die Signalverarbeitungsgeschwindigkeit und die Abfeuerungsfrequenz des
Druckkopfes.
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Obwohl
sich die folgende Erörterung
und die folgenden Figuren auf die in 1 gezeigte
Druckkassette beziehen, erkennt man ohne weiteres, dass die folgende
Erörterung
gleichermaßen
auf die Druckkassette der 2 anwendbar
ist. 3, 4 und 5 sind perspektivische
Vorder- und Rückansichten
der einzelnen modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 der
vorliegenden Erfindung.
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Die
modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 umfasst eine
rechte Seitenwand 34, eine linke Seitenwand 36 und
eine Rückwand 38,
die starr an den Seitenwänden 34, 36 befestigt
ist. Die Rückwand 38 enthält die elektrischen
Verbindungen, oder Elektroden 32, eine Druckkassettentreiberschaltung, oder
Druck-ASIC 48, und elektrische Stiftverbinder 49 zur
elektrischen Verbindung mit einer Druckersteuerung. Zusätzliche
Einzelheiten der Vorder- und Rückseite
bzw. der Außen-
und Innenseite der Rückwand 38 sind
nachfolgend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Die modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 umfasst
ferner eine teilweise Unterseite 39, die an einem Abschnitt
der rechten Seitenwand 34 und der linken Seitenwand 36 angebracht
ist, um die Starrheit der Seitenwände 34, 36 und
einer Merkmalsreferenzoberfläche
aufrechtzuerhalten. Die Unterseite weist eine Öffnung für die Schnauze 15 der
Druckkassette 10 auf und weist eine Merkmalspassungsoberfläche zum
Ineingriffnehmen des Merkmals 27 an der Druckkassette 10, wenn
die Druckkassette 10 in der modularen Aufnahmeeinrichtung 30 installiert
wird, auf, wodurch eine präzise
Beabstandung zwischen dem Druckkopf und dem Druckmedium geliefert
wird. Optional kann die modulare Aufnahmeeinrichtung 30 auch
eine Vorderwand 42 aufweisen, um eine weitere Starrheit
der modularen Aufnahmeeinrichtung zu liefern.
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Unter
Bezugnahme auf 6(b) weist die Rückwand 38 Elektroden 32 auf,
die an der Innenwand der Rückwand 38 angebracht
sind. Die modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 ist
so entworfen, dass, wenn die Druckkassette 10 in der modularen
Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 installiert wird,
die Kontaktanschlussflächen 20 auf der
flexiblen Schaltung 18 der Druckkassette mit Elektroden 32 an
der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 ausgerichtet
werden und in Kontakt mit denselben treten, wenn die Druckkassette 10 in
der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung installiert wird.
Die Elektroden liefern extern erzeugte Anregungssignale an die Druckkassette 10. Vorzugsweise
sind die Elektroden 32 an der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 elastisch
zu den Kontaktanschlussflächen 20 an
der Druckkassette 10 hin vorgespannt, um einen zuverlässigen Kontakt
zu gewährleisten.
Derartige Elektroden finden sich in den US-Patentschriften Nrn. 5,608,434,
5,461,482, 5,372,512 und 5,684,518, die allesamt an die Anmelderin
der vorliegenden Erfindung übertragen
sind.
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Wie
in 6(b) gezeigt ist, umfasst die
modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 ferner eine
Druck-ASIC bzw. integrierte Schaltung, die der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung gewidmet
und an derselben angebracht ist. Obwohl die Druck-ASIC überall an
der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung angebracht sein
kann, ist die Druck-ASIC
zum Zweck einer leichten elektrischen Verbindung vorzugsweise an
der Rückwand 38 angebracht.
Die Druck-ASIC interpretiert Signale von einer Druckersteuerung
und liefert Steuersignale an die Elektroden 32, die wiederum
Steuersignale an die Druckkassette 10 liefern. Wie in 6(a) gezeigt ist, enthält die modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 auch
elektrische Verbinder 49 zur Verbindung vorzugsweise mit
einem Drucker, wobei die elektrischen Verbinder 49 zum
Zweck einer leichten elektrischen Verbindung an der Rückwand 38 angebracht
sind.
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Wenn
ein Druckkopf mit einer großen
Anzahl von Düsen
und einer hohen Auflösung
verwendet wird, ist eine korrekte Ausrichtung aller Düsen, so dass
die Tinte korrekt auf dem Druckmedium platziert wird, extrem wichtig.
Eine Punktausrichtung muss sowohl auf der horizontalen als auch
der vertikalen Achse erfolgen. Dies erfordert, dass die Düsenplatten
auf allen Druckkassetten präzise
aufeinander ausgerichtet sind, nachdem sie in der modularen Aufnahmeeinrichtung
installiert wurden und nachdem die modularen Aufnahmeeinrichtungen
zusammengebaut wurden. Bei einem bevorzugten Ausrichtungsverfahren
wird eine Ausrichtung zwischen zwei oder mehreren Düsenplatten,
die an Druckkassetten befestigt sind, die in der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 installiert
sind, dadurch erreicht, dass die Merkmalsvorstände 24 bis 27 an
jeder Druckkassette 10 maschinell bearbeitet werden, nachdem
ihre Düsenplatte
dauerhaft an der Druckkassette befestigt wurde. Die maschinell bearbeiteten
Merkmalsvorstände
an der Druckkassette berühren
Oberflächen
auf der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung, wenn die Druckkassette
in der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung installiert ist,
derart, dass die Abmessungen der Merkmale die Position der Kassette
und somit der Düsenplatte
in der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung beeinflussen.
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Die
modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 weist eine
oder mehrere Blattfedern 44 auf, die an der rechten Seitenwand 34 der
modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 angebracht sind.
Die einseitig eingespannten Blattfedern 44 liefern eine
seitwärts
gerichtete Kraft. Die Blattfeder 44 liegt in ihrem nicht
komprimierten Zustand nicht flach an der Seitenwand 34 an,
sondern erstreckt sich in das Innere der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30.
Demgemäß üben die
Blattfedern 44 eine seitwärts von rechts nach links gerichtete
Vorspannkraft auf die Druckkassette 10 hin zu Merkmalspassungsoberflächen auf
der Innenseite der linken Seitenwand 36 aus, die mit den
drei Merkmals oberflächen 26 an
der Druckkassette 10 ausgerichtet sind und mit denselben
in Eingriff stehen.
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Durch
einen Verriegelungsmechanismus, z.B. eine angelenkte Verriegelung 46,
die sich um die Achse 47 dreht, kann die Druckkassette
in der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 befestigt
werden. Wenn sie abgesenkt wird, drückt die Verriegelung 46 auf
den Verriegelungsineingriffnahmeabschnitt 28 der Druckkassette 10.
Der Verriegelungsineingriffnahmeabschnitt 28 an der Druckkassette 10 weist
zwischen der horizontalen und der vertikalen Richtung eine angewinkelte
Oberfläche 29 zum
Zweck einer Ineingriffnahme mit dem Verriegelungsmechanismus 46 an
der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 auf.
Die angewinkelte Oberfläche 29 bewirkt,
dass die Druckkassette 10 sowohl nach unten als auch nach
links vorgespannt wird, um Merkmale 26 mit den Passungsoberflächen an
der linken Seitenwand 36 der modularen Aufnahmeeinrichtung 30 in
Eingriff zu nehmen. Alternativ dazu kann der Verriegelungsmechanismus
eine Federanordnung umfassen, die auf bewegliche Weise ermöglicht,
dass die Druckkassette in die modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 eingeschnappt
wird. Weitere Einzelheiten bezüglich
anderer Verriegelungsmechanismen finden sich in der US-Patentschrift
Nr. 5,646,665 mit dem Titel „Side
Biased Datum Scheme for Inkjet Cartridge and Carriage".
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Das Äußere der
rechten Seitenwand 34 der modularen Aufnahmeeinrichtung 30 enthält Ausrichtungsvorstände 50, 52 und 54,
und die linke Seitenwand 36 der modularen Aufnahmeeinrichtung 30 enthält Ausrichtungsöffnungen 60, 62 und 64.
Die Ausrichtungsvorstände 50, 52 und 54 und
die Ausrichtungsöffnungen 62 und 64 sind
rund, und die Ausrichtungsöffnung 60 ist
oval. Die Ausrichtungsvorstände und
die Ausrichtungsöffnungen
sind rund oder oval dargestellt, es kann jedoch auch jede andere
geeignete Form für
die Ausrichtungsvorstände
und Ausrichtungsöffnungen
verwendet werden. Die Ausrichtungsvorstände 50, 52 und 54 und
die Ausrichtungsöffnungen 60, 62 und 64 werden
verwendet, um zwei oder mehrere modulare Aufnahmeeinrichtungen 30 miteinander
zu verbinden und auszurichten, wie nachfolgend erörtert wird.
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Zusätzlich dazu,
dass sie eine mechanische Ausrichtung und eine elektrische Verbindung
liefern, liefern die modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 auch
andere Funktionalitäten
durch die Drucktreiber-ASIC, die an der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung
angeordnet ist. Diese Funktionalitäten umfassen: (1) gesteuerte
und präzise
Pulsabfeuerungsenergie für
die Druckkassette, (2) Treiben elektrischer Pulse, (3) automatische Pulserwärmung, (4)
Messung der Umgebungstemperatur, (5) Messung der Druckkopftemperatur,
(6) ESD-Schutz, (7) Erfassung von und Schutz vor Leerlauf und Kurzschlüssen und
(8) andere Wartungsfunktionen, die normalerweise eingesetzt werden, um
Tintenstrahldruckkassetten zu unterstützen. Diese integrierten Merkmale
der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtung 30 ermöglichen
die problemlose Entwicklung spezialisierter Drucksysteme ohne das
Erfordernis einer gründlichen
Kenntnis der Thermotintenstrahltechnologie. Demgemäß muss das
spezialisierte Drucksystem lediglich die folgenden Funktionen erfüllen: (1)
den Druckkassettenabfeuerungsenergiepegel einstellen (die Drucktreiber-ASIC
gewährleistet
eine präzise
Bereitstellung dieses Energiepegels), (2) die Abfeuerungsreihenfolge
der Druckkassette einstellen, (3) die Zeit einstellen, wann die
Druckkassette abgefeuert wird, indem ein logisches Zeitgebungssignal
bereitgestellt wird, mit dem zusammen Düsen abgefeuert werden sollen,
und (4) die Pulsbreite des Abfeuerungspulses einstellen.
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Weitere
Einzelheiten bezüglich
einer Druckkassettensteuerung finden sich in der US-Patentanmeldung
Serien-Nr. 08/958,951, die am 28. Oktober 1997 eingereicht wurde
und den Titel „Thermal
Ink Jet Print Head and Printer Energy Control Apparatus and Method" trägt, in der
US-Patentschrift
Nr. 5,418,558 mit dem Titel „Determining
the Operating Energy of a Thermal Ink Jet Printhead Using an Onboard
Thermal Sense Resistor",
in der US-Patentschrift 5,428,376 mit dem Titel „Thermal Turn on Energy Test
for an Inkjet Printer" und
in der US-Patentschrift Nr. 5,682,185 mit dem Titel „Energy
Management Scheme for an Ink Jet Printer".
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Die
modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 können in
verschiedenen Konfigurationen zusammengebaut werden, von denen lediglich einige
nachfolgend beschrieben werden. Fachleute werden ohne weiteres andere
mögliche
Kombinationen erkennen. Zuerst können
die modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 in
einer ausgerichteten Anordnung zu einer modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungsbaugruppe 70 zusammengebaut
werden. Um die modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtungsbaugruppe 70 in
einer ausgerichteten Anordnung zusammenzubauen, werden die Ausrichtungsvorstände 50 und 54 ausgerichtet
und in die Ausrichtungsöffnungen 60 bzw. 64 in
der äußeren linken
Seitenwand 36 einer zweiten modularen Aufnahmeeinrichtung 30 eingeführt. 7 ist
eine perspektivische Ansicht von vier modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30,
die in einer ausgerichteten Anordnung zu einer modularen Druckkassettenaufnahmeelementbaugruppe 70 zusammengebaut
sind und eine in die modulare Baugruppe installierte Druckkassette
zeigen.
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Zweitens
können
modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 in einer
versetzten Anordnung zu einer modularen Druckkassettenaufnahmeelementbaugruppe 70 zusammengebaut
werden. Um die modulare Druckkassettenaufnahmeelementbaugruppe 70 in
einer ausgerichteten Anordnung zusammenzubauen, werden die Ausrichtungsvorstände 52 und 54 ausgerichtet
und in die Ausrichtungsöffnungen 60 bzw. 62 in
der äußeren linken
Seitenwand 36 einer zweiten modularen Aufnahmeeinrichtung 30 eingeführt. 8 ist
eine perspektivische Ansicht von vier modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen,
die in einer versetzten Anordnung zu einer modularen Druckkassettenaufnahmeelementbaugruppe
zusammengebaut sind. Eine präzise
Ausrichtung der Düsenplatten
auf verschiedenen Kassetten, die in verschiedenen modularen Aufnahmeeinrich tungen 30 installiert
sind, wird durch die präzise
Platzierung der Ausrichtungsvorstände 50, 52 und 54 und
Ausrichtungsöffnungen 60, 62 und 64 erzielt.
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Auf
Grund der vorliegenden Erfindung wird die Ausrichtung zwischen Druckkassetten
einfach und kostengünstig,
da die durch die Druckkassette 10 maschinell bearbeiteten
Merkmale 24 bis 27 die Druckkassette 10 in
der modularen Aufnahmeeinrichtung 30 präzise ausrichten, wie oben beschrieben wurde.
Eine präzise
Ausrichtung zwischen Druckkassetten, die in benachbarten modularen
Aufnahmeeinrichtungen 30 angeordnet sind, nach einem Zusammenbau
zu einer modularen Druckkassettenbaugruppe 70 wird durch
die präzisen
Ausrichtungsmerkmale der Ausrichtungsvorstände 50, 52 und 54 und
der Ausrichtungsöffnungen 60, 62 und 64 erzielt.
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Modulare
Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 können in
verschiedenen Konfigurationen zusammengebaut werden, einschließlich Kombinationen
sowohl versetzter als auch ausgerichteter modularer Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30. Modulare
Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 können je
nach dem Drucksystem entweder mit monochromen oder mehrfarbigen
Tintendruckkassetten zusammengebaut werden. 9 ist
eine Draufsicht auf einige verschiedene mögliche zusammengebaute Konfigurationen
der modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 und
zugeordneten Druckkassetten aus der Sicht von unterhalb der Druckkassetten
nach oben, um das Düsenarray 16 zu
zeigen. Bei einer ausgerichteten Anordnung ist jede Öffnung oder
Düse 17 in
dem Düsenarray 16 mit
der entsprechenden Düse
in den anderen Druckkassetten 10 ausgerichtet. Bei einer
versetzten Anordnung sind die Öffnungen 17 in
dem Düsenarray 16 derart
ausgerichtet, dass die obere Düse
in einer Druckkassette mit der unteren Düse in der benachbarten Druckkassette 10 ausgerichtet
ist. Bei einer versetzten Anordnung sind die Öffnungen 17 in dem
Düsenarray 16 alternativ
dazu derart überlappt,
dass die obere Düse in
einer Druckkassette mit einer Düse über der
unteren Düse
in der benachbarten Druckkassette 10 ausgerich tet sind.
In diesem Fall kann auch eine elektronische Ausrichtung durch eine
selektive Ein-/Aus-Steuerung einzelner Düsen verwendet werden.
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9(a) zeigt vier modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 und
zugeordnete Druckkassetten 10, die in einer vollständig ausgerichteten
Anordnung zu einer modularen Druckkassettenaufnahmeelementbaugruppe 70 zusammengebaut
sind. 9(b) zeigt vier modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 und
zugeordnete Druckkassetten 10, die in einer vollständig versetzten Anordnung
zu einer modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungsbaugruppe 70 zusammengebaut sind,
die eine Bandbreite aufweist, die im Wesentlichen vier einzelnen
Druckkassetten entspricht. Offensichtlich könnte eine beliebige Anzahl
von modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 und zugeordneten
Druckkassetten 10 in einer vollständig versetzten Anordnung zusammengebaut
werden, um eine gewünschte
Druckbandbreite zu liefern. 9(c) zeigt
acht modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 und
zugeordnete Druckkassetten 10, die zu einer Kombination
aus einer ausgerichteten und versetzten modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungsbaugruppe 70 zusammengebaut sind.
Selbstverständlich
könnte
eine beliebige Anzahl modularer Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 und
zugeordneter Druckkassetten 10 wie bei 9(c) zusammengebaut werden, um eine gewünschte Druckbandbreite
zu liefern. Die in 9 gezeigten Anordnungen
veranschaulichen lediglich die vielen möglichen Kombinationen von versetzten, ausgerichteten,
sowie der Anzahl von modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30,
die zu einer modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungsbaugruppe 70 zusammengebaut
sind.
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Demgemäß liefert
die vorliegende Erfindung ein Drucken einer variablen Breite. Wenn
für ein
monochromes Drucken eine einzelne Druckkassette verwendet wird,
wird die Breite des Druckens durch die Länge des Düsenabschnitts der Druckkassette bestimmt.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Anbrin gen mehrerer Druckkassetten 10 durch
die Verwendung modularer Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 vor,
um ohne weiteres ein Drucken variabler Breite bereitzustellen. Es
können
so viele Druckkassetten 10 und modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtungen 30 zu
einer modularen Druckkassettenaufnahmeeinrichtungsbaugruppe 70 zusammengebaut
werden, wie notwendig ist, um die gewünschte Druckbreite zu erzielen.
Ein größerer Durchsatz
wird möglich,
indem über
das Druckmedium größere Druckbreiten
verwendet werden.
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Infolge
dieser Entwurfsoptionen bietet eine derartige modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtung
eine große
Bandbreite an Produktimplementierungen. Beispielsweise können derartige
modulare Druckkassettenaufnahmeeinrichtungssysteme in einen Tintenstrahldrucker
integriert werden, der bei einem Großformatdrucker, einem Faxgerät, Kopierer oder
einem kombinierten Faxgerät/Kopierer
verwendet wird.