ES2235442T3 - Receptaculo para cartucho modular de impresion para uso en sistemas de impresion por chorro de tinta. - Google Patents

Receptaculo para cartucho modular de impresion para uso en sistemas de impresion por chorro de tinta.

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ES2235442T3
ES2235442T3 ES99307590T ES99307590T ES2235442T3 ES 2235442 T3 ES2235442 T3 ES 2235442T3 ES 99307590 T ES99307590 T ES 99307590T ES 99307590 T ES99307590 T ES 99307590T ES 2235442 T3 ES2235442 T3 ES 2235442T3
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Andrew R. Robinson
David S. Hunt
Robert W. Beauchamp
Michael J. Klausbruckner
Mark A. Hay
Jayson L. Monroe
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Abstract

Se describe un receptáculo de cartucho de impresión (30) que incluye un alojamiento para recibir y soportar de forma desmontable un cartucho de impresión simple (10); un mecanismo de bloqueo (46) en el alojamiento para bloquear el cartucho de impresión (10) en el alojamiento; y superficies de alineación (50, 52, 54, 60, 62, 64) en el alojamiento para alinear e interbloquear el alojamiento con un segundo alojamiento, usándose el alojamiento separadamente o en conjunción con un segundo alojamiento. También se describe un receptáculo para cartucho de impresión (30) que incluye un alojamiento para recibir y soportar de forma desmontable un cartucho de impresión simple (10); un mecanismo de bloqueo (46) en el alojamiento para bloquear el cartucho de impresión (10) en el alojamiento; y un circuito accionador del cartucho de impresión montado en el alojamiento y conectado eléctricamente con las interconexiones eléctricas (49) en el alojamiento para recibir señales de una impresora e interconectadaeléctricamente también con electrodos (32) en el alojamiento para transmitir señales al cartucho de impresión (10) cuando el cartucho de impresión (10) se instala en el alojamiento, usándose el alojamiento separadamente o conjuntamente con un segundo alojamiento. El receptáculo descrito es un receptáculo de cartucho de impresión modular (30) para proveer un sistema de impresión modular que permita flexibilidad en el diseño de impresoras para aplicaciones particulares o únicas. La invención permite receptáculos de cartucho de impresión modulares (30) para su instalación rápida junto con sistemas de impresión especializados funcionales.

Description

Receptáculo para cartucho modular de impresión para uso en sistemas de impresión por chorro de tinta.
Campo del invento
Este invento se refiere a impresoras de chorro de tinta y, más en particular, a un receptáculo modular para cartuchos de imprimir.
Antecedentes del invento
Los dispositivos para obtener copias permanentes por chorro de tinta térmicos, tales como las impresoras, las trazadoras de gráficos, las máquinas para obtener facsímiles (faxes), y las copiadoras, han adquirido gran aceptación. Estos dispositivos para obtener copias permanentes han sido descritos por W.J. Lloyd y H.T. Taub en el artículo titulado "Ink Jet Devices" (Dispositivos de Chorros de Tinta), Capítulo 13 de la publicación titulada Output Hardcopy Devices (Dispositivos para Obtener Salida de Copias Permanentes) (Ed. R.C. Durbeck y S. Sherre, San Diego: Academic Press, 1988) y en las Patentes de EE.UU. Números 4.490.728 y 4.313.684. Las bases de esta tecnología se han descrito además en varios artículos en diversas ediciones del Hewlett-Packard Journal [Vol. 36, nº 5 (mayo 1985), Vol. 39, nº 4, (agosto 1988), Vol. 39, nº 5 (octubre 1988), Vol. 43, nº 4 (agosto 1992), Vol. 43, nº 6 (diciembre 1992) y Vol. 45, nº 1 (febrero 1994)]. Los dispositivos para obtener copias generalmente por chorro de tinta producen una impresión de alta calidad, son compactos y portátiles, e imprimen con rapidez y silenciosamente, debido a que sólo es la tinta la que incide sobre el papel.
Una impresora de chorro de tinta forma una imagen impresa imprimiendo para ello un patrón de puntos individuales en lugares particulares de una matriz definida para el medio de impresión. Los lugares son convenientemente visualizados como pequeños puntos en una matriz rectilínea. Los lugares se denominan a veces "lugares de puntos", "posiciones de puntos" o "píxeles". Por consiguiente, la operación de imprimir puede ser vista como de rellenado de un patrón de lugares de puntos con puntos de tinta.
Los dispositivos para obtener copias permanentes por chorro de tinta imprimen puntos expulsando para ello pequeñas gotas de tinta sobre el medio de imprimir, e incluyen típicamente un carro movible que soporta a una o más cabezas de imprimir que cada una tiene boquillas de expulsión de tinta. El carro se desplaza sobre la superficie del medios de imprimir, y las boquillas son controladas para expulsar gotas de tinta en los momentos apropiados, como consecuencia de las órdenes recibidas de un microprocesador u otro controlador, en que la temporización de la aplicación de las gotas de tinta está destinada a corresponderse con el patrón de píxeles de la imagen a ser impre-
sa.
La cabeza de imprimir de chorro de tinta típica (es decir, el substrato de silicio, las estructuras construidas sobre el substrato y las conexiones con el substrato) hace uso de tinta líquida (es decir, de colorantes disueltos o pigmentos dispersos en un disolvente). La misma tiene una matriz de orificios formados con precisión o boquillas unidas a un substrato de la cabeza de imprimir que incorpora una matriz de cámaras de expulsión de tinta, las cuales reciben tinta líquida del depósito de tinta. Cada cámara está situada opuesta a la boquilla, de modo que la tinta puede ser recogida entre ella y la boquilla. La expulsión de gotitas de tinta se efectúa típicamente bajo el control de un microprocesador, cuyas señales son conducidas mediante trazas eléctricas a los elementos de resistencia. Ordenando apropiadamente el funcionamiento de cada boquilla se hace ya sea que expulse tinta o ya sea que deje de expulsar tinta, de acuerdo con la salida del microprocesador de control, para hacer que sean impresos caracteres o imágenes sobre el papel, al moverse la cabeza de imprimir más allá del papel o al moverse el papel más allá de la cabeza de imprimir.
En los dispositivos para obtener copias permanentes por chorro de tinta en color se emplean corrientemente una pluralidad de cartuchos de imprimir, usualmente de dos a cuatro, montados en el caro de la impresora para producir un espectro completo de colores. En una impresora con cuatro cartuchos, cada cartucho de imprimir puede contener tinta de un color diferente, siendo corrientemente los colores base usados el cian, el magenta, el amarillo y el negro. En una impresora con dos cartuchos, un cartucho puede contener tinta negra, siendo el otro cartucho un cartucho con tres compartimientos que contengan tintas de los colores de base cian, magenta y amarillo, o bien, alternativamente, se pueden usar dos cartuchos de doble compartimiento que contengan las tintas de los cuatro colores. Además, se pueden usar dos cartuchos de tres compartimientos para que contengan tintas de seis colores de base, por ejemplo, negro, cian, magenta, amarillo, cian claro y magenta claro. Además, se pueden emplear otras combinaciones, dependiendo del número de tintas de diferentes colores de base a ser usadas.
Los colores de base son producidos sobre el medio depositando sobre ello una gota del color requerido sobre un lugar de un punto, mientras que los colores secundarios o matizados se forman depositando para ello múltiples gotas de tintas de diferentes colores de base sobre el mismo lugar de un punto, produciendo la sobreimpresión con dos o más colores de base los colores secundarios, de acuerdo con los bien establecidos principios ópticos.
Para muchas aplicaciones, tal como para iniciadores de ordenadores personales y máquinas de fax, el depósito de tinta ha sido incorporado en el cuerpo de la pluma, de tal modo que cuando la pluma se queda sin tinta, se sustituye la pluma entera, incluida la cabeza de imprimir.
Sin embargo, para otras aplicaciones de impresión de gran volumen de copias permanentes, tal como para el trazado en gran formato de dibujos de ingeniería, anuncios en color, y similares, hay un requisito de uso de volúmenes de tinta mucho mayores que los que pueden ser contenidos dentro de las plumas reemplazables. Por lo tanto, se han desarrollado recientemente varios sistemas de depósitos de tinta exteriores que proporcionan un suministro de tinta estacionario externo conectado al cartucho de exploración a través de un tubo. El suministro de tinta externo se conoce típicamente como un suministro de tinta "desplazado", "exterior" o "de fuera del carro".
En la Patente de EE.UU. Nº 5.359.357 se describe un sistema que incluye un depósito de tinta separado, montado de modo desmontable en un cartucho de cabeza construido a base de un portador de depósito y una cabeza de registro de chorro de tinta que está conectada integralmente al portador del depósito. El cartucho de cabeza puede ser montado en el carro de la cabeza. Además, en la solicitud de patente Europea EP 0 440 261 A, se describe un suministro de tinta montado en una impresora a distancia de la cartucho de imprimir.
Hay una tendencia a usar la impresora de chorro de tinta en los nuevos sistemas de impresión especializados, que son sistemas muy diferentes si se comparan con las impresoras de sobremesa y con las máquinas de facsímil, o con las trazadoras de gran formato. Estos sistemas de impresión especializados incluyen aplicaciones, tales como las de impresión postal, franqueo postal, e impresión de código de barras. Actualmente, no hay medio de diseñar un sistema de impresión especializado sin un sustancial esfuerzo de ingeniería.
Las desventajas de las soluciones anteriores para requisitos de impresión especializada es la de que los aparatos mecánicos y la electrónica de los actuales receptáculos de cartuchos de imprimir no son lo suficientemente flexibles o modulares como para que puedan ser usados en aplicaciones que no sean una continuación del mismo concepto de producto. Por ejemplo, el carro y la electrónica para una impresora o para una máquina de fax no pueden ser fácilmente adaptados para una aplicación para la que se requiera una impresión especializada, tal como la de un franqueo postal de gran volumen, o un código de barras. En consecuencia, con las soluciones anteriores no hay medio de diseñar un sistema de impresión especializado sin un sustancial esfuerzo de ingeniería.
En consecuencia, existe la necesidad de encontrar una solución para las diversas necesidades de los sistemas de impresión especializados, que proporcione flexibilidad y facilidad de adaptación de métodos precisos y económicos de alineación de cartuchos de imprimir y conexiones eléctricas modulares entre el cartucho de imprimir y la impresora.
Sumario del invento
El presente invento proporciona un receptáculo modular para cartuchos de imprimir utilizable por separado, o bien conjuntamente con un segundo receptáculo modular de cartuchos de imprimir, que incluye una matriz de boquillas para chorro de tinta, comprendiendo el receptáculo modular de cartuchos de imprimir:
un alojamiento para recibir y soportar de modo desmontable un solo cartucho de imprimir que incluye una matriz de boquillas para chorro de tinta en una posición tal que la matriz de boquillas del cartucho de imprimir está expuesta, para emitir gotitas de tinta para formar una imagen sobre un medios de imprimir;
un mecanismo de bloqueo en el alojamiento para bloquear el cartucho de imprimir en el alojamiento; y
superficies de alineación en el alojamiento para alinear y enclavar el alojamiento con el segundo receptáculo modular de cartuchos de imprimir.
El receptáculo modular de cartuchos de imprimir del presente invento permite flexibilidad de diseño de las impresoras para aplicaciones particulares o únicas. El invento hace posible que sean montados juntos múltiples receptáculos modulares de cartuchos de imprimir para producir rápidamente un sistema de impresión especializado funcional.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1, que comprende las Figs. 1A, 1B y 1C, son vistas en perspectiva de un primer cartucho de imprimir de chorro de tinta que puede ser usado con el presente invento, tal como se ve por la parte inferior trasera, por la parte superior trasera, y por la parte inferior delantera, respectivamente.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de un segundo cartucho de imprimir de chorro de tinta que puede ser usado con el presente invento.
La Fig. 3 es una vista en perspectiva por el lado delantero derecho de un receptáculo modular para cartuchos de imprimir del presente invento.
La Fig. 4 es una vista en perspectiva por el lado posterior derecho de un receptáculo modular para cartuchos de imprimir singular del presente invento.
La Fig. 5 es una vista en perspectiva por el lado delantero izquierdo de un receptáculo modular para cartuchos de imprimir singular del presente invento.
La Fig. 6 es una vista de las paredes frontal y posterior del receptáculo modular para cartuchos de imprimir retiradas del receptáculo modular para cartuchos de imprimir.
La Fig. 7 es una vista en perspectiva de cuatro receptáculos modulares para cartuchos de imprimir montados en una disposición de alineados en un conjunto de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir y mostrando un cartucho de imprimir instalado en el conjunto modular.
La Fig. 8 es una vista en perspectiva de cuatro receptáculos modulares para cartuchos de imprimir montados en una disposición escalonada en un conjunto de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir.
Las Figs. 9(a), 9(b), y 9(c), son respectivas vistas en perspectiva de tres posibles configuraciones diferentes de montajes de receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir y de cartuchos de imprimir asociados, tal como se ven mirando hacia arriba desde debajo de los cartuchos de imprimir, para mostrar la matriz de boquillas 16.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Con referencia a las Figs. 1A, 1B y 1C, se han representado en ellas un cartucho de imprimir de chorro de tinta 10 que puede ser usado en el presente invento. El cartucho de imprimir de chorro de tinta 10 incluye dos paredes laterales 12 y una pared perimetral 13 y una cabeza de imprimir 14 fijada a la parte 15 de "morro" de la pared perimetral 13. La cabeza de imprimir 14 incluye un miembro de boquilla 16 que comprende dos columnas paralelas de agujeros u orificios desplazados 17, formados en un circuito flexible 18 de polímero flexible por medio de, por ejemplo, ablación con láser.
El circuito flexible 18 está doblado sobre el borde posterior del "morro" del cartucho de imprimir y se extiende hacia abajo por la pared perimetral posterior del morro. Esa parte de solapa del circuito flexible 18 es necesaria para la canalización de las trazas conductoras 19 que están conectadas a electrodos del substrato (no representados). Los adaptadores de contacto 20 están situados sobre el circuito flexible 18 que está asegurado a la parte posterior de la pared perimetral 13, y las trazas conductoras 19 son canalizadas sobre el doblez y están conectadas a los electrodos del substrato.
La cabeza de imprimir 14 tiene fijado a la parte posterior del circuito flexible 18 el substrato de silicio que contiene una pluralidad de resistencias de película delgada excitables individualmente. Cada resistencia está situada en general por detrás de un solo orificio 17 y actúa como una resistencia de calentador para expulsar gotitas de tinta cuando es excitada selectivamente por uno o más impulsos aplicados sucesiva o simultáneamente a uno o más de los adaptadores de contacto 20.
Las ventanas 22 se extienden a través del circuito flexible 18 y se usan para facilitar la unión por pegado de las trazas conductoras 19 a los electrodos en el substrato de silicio. Las ventanas 22 se llenan de un encapsulante después de pegar las trazas conductores 19 a los electrodos sobre el substrato de silicio, para proteger cualquier parte subyacente de las trazas y del substrato.
La superficie posterior del circuito flexible 18 incluye trazas conductoras 19 formadas sobre el mismo usando un proceso usual de ataque químico fotolitográfico y/o revestimiento galvanoplástico. Estas trazas conductoras se terminan en adaptadores de contacto 20 diseñados para interconexión con un receptáculo modular para cartuchos de imprimir que se describe en lo que sigue. El cartucho de imprimir 10 está diseñado de modo que los adaptadores de contacto 20, en la superficie frontal del circuito flexible 18, hagan contacto con los electrodos cuando se instale el cartucho de imprimir en un receptáculo modular para cartuchos de imprimir.
El cartucho de imprimir 10 incluye también referencias para alinear con precisión el cartucho de imprimir y el miembro de boquilla 16 en el receptáculo modular para cartuchos de imprimir del presente invento que se considera en lo que sigue. El cartucho de imprimir 10 está provisto de tres superficies de referencia 26 situadas en el perímetro de una pared lateral del cartucho de imprimir 10 y lo suficientemente espaciadas entre sí como para proporcionar una alineación precisa y estable. El cartucho de imprimir está también provisto de una cuarta superficie de referencia 25 que mira hacia delante, situada en la parte delantera inferior del morro y de una quinta superficie de referencia 27 que mira hacia abajo en la pared perimetral del cartucho de imprimir adyacente a la cuarta superficie de referencia, de modo que se establezca un eje de pivotamiento por encima y por delante del morro, y de una sexta superficie de referencia 24 que mira hacia atrás sobre el extremo superior de la pared perimetral 13 del cartucho de imprimir. La quinta superficie de referencia 25 se usa para determinar el espaciamiento de la boquilla con el medios de imprimir y la sexta superficie de referencia se usa para determinar la orientación angular del cartucho de imprimir alrededor de un punto de pivote.
La alineación entre dos o más placas de boquillas fijadas a cartuchos de imprimir instalados en un receptáculo modular para cartuchos de imprimir se consigue mecanizando para ello las proyecciones 24-27 de referencia en cada cartucho de imprimir, después de que haya sido asegurada permanentemente su placa de boquillas 16 al cartucho de imprimir. Las proyecciones de referencia mecanizadas 24-27 en el cartucho de imprimir hacen contacto con las superficies coincidentes en un receptáculo modular para cartuchos de imprimir que se describe en lo que sigue, cuando se instala el cartucho de imprimir 10 en el receptáculo modular para cartuchos de imprimir. Las referencias afectan a la posición del cartucho 10, y por consiguiente a la placa de boquillas 16, dentro del receptáculo modular para cartuchos de imprimir. El cartucho de imprimir 10 tiene también una parte 28 de aplicación de cerrojo que tiene una superficie 29 en ángulo entre las direcciones horizontal y vertical, para encajar con un mecanismo de enganche de cerrojo en el receptáculo modular para cartuchos de imprimir, como se describirá en lo que sigue.
Para más detalles relativos a las referencias, véanse la Patente de EE.UU. Nº 5.646.665 titulada "Side Biased Datum Scheme for Inkjet Cartridge and Carriage" (Esquema de Referencias de Tendencia Lateral para Cartucho de Chorro de Tinta y Carro); la Patente de EE.UU. Nº 4.907.018 titulada "Printhead-carriage Alignment and Electrical Interconnect Lock-mechanism" (Alineación de Cabeza de Imprimir-carro y mecanismo de Bloqueo de Interconexión Eléctrica); la Patente de EE.UU. Nº 5.617.128 titulada "Alignment of Multiple Nozzle Members in a Printer" (Alineación de Múltiples Miembros de Boquilla en una Impresora), y la Patente de EE.UU. Nº 5.408.746 titulada "Datum Formation for Improved Alignment of Multiple Nozzle Members in a Printer" (Formación de Referencias para Alineación Mejorada de múltiples Miembros de Boquilla en una Impresora).
Aunque el cartucho de imprimir 10 que se ha representado en la Fig. 1 tiene un suministro de tinta integral, el cartucho de imprimir 10 es fácilmente modificable para recibir tinta de un suministro de tinta desplazado. Véanse la Patente de EE.UU. Nº 5.675.367, titulada "Inkjet Print Cartridge Having Handle Which Incorporates an Ink Fill Port" (Cartucho de Imprimir de Chorro de Tinta que Tiene un Mango que Incorpora una Lumbrera de Llenado de Tinta); La Solicitud de Patente de EE.UU. de Wu y otros Nº de Serie 09/045.151, presentada con fecha 19 de marzo de 1998, titulada "Alignment Coupling Device for Manually Connecting an Ink Supply to an Inkjet Print Cartridge" (Dispositivo de Acoplamiento de Alineación para Conectar Manualmente un Suministro de Tinta a un Cartucho de Imprimir de Chorro de Tinta'', y la Solicitud de Patente de EE.UU. de Wu y otros, Nº de Serie 09/045.150, presentada con fecha 19 de marzo de 1998, titulada "Ink Replenishment System with an Open-valve Printhead Fill Port Continuously Connected to an Ink Supply" (Sistema de Relleno de Tinta con una Lumbrera para Llenado de la Cabeza de Imprimir de Válvula Abierta Conectada Continuamente a un Suministro de Tinta).
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de otro cartucho de imprimir 11 en el que se usa un suministro de tinta desplazado. Una protección 11A rodea a una aguja de entrada y ayuda a alinear un diafragma (no representado) en la impresora con la aguja de entrada del cartucho de imprimir cuando se instala el receptáculo modular para cartuchos de imprimir en una impresora. El diafragma está en comunicación de fluido con un suministro de tinta desplazado. En consecuencia, cuando se inserta en el diafragma la aguja de entrada, el cartucho de imprimir 11 está en comunicación de fluido con un suministro de tinta desplazado. Una válvula reguladora (no representada), dentro del cartucho de imprimir 11, regula la presión abriendo y cerrando para ello un agujero de entrada a un depósito 12 de tinta interno del cartucho de imprimir 11. Para una descripción del diseño y el funcionamiento del regulador, véase la Solicitud de Patente de EE.UU. Nº de Serie 08/706121, presentada con fecha 30 de agosto de 1996, titulada "Inkjet Printing System with Off-Axis Ink Supply Having Ink Path Which Does Not Extend above Print Cartridge" (Sistema de Impresión de Chorro de Tinta con un Suministro de Tinta Descentrado que Tiene un Camino para la Tinta que no se Extiende por Encima del Cartucho de Imprimir). Los demás aspectos funcionales del cartucho de imprimir 11 son los mismos que se han descrito para el cartucho de imprimir 10 anterior.
En el substrato se puede haber formado un desmultiplexor (no representado) para desmultiplexar las señales multiplexadas que llegan y distribuir la dirección y las señales primitivas a las resistencias calentadoras. El desmultiplexor desmultiplexa las señales eléctricas que llegan en señales a ser aplicadas a las resistencias calentadoras para excitar selectivamente a las diversas resistencias calentadoras para que expulsen gotitas de tinta desde las boquillas 17 sobre un medio de recepción en la zona de imprimir. El desmultiplexor hace posible usar un número de adaptadores de contacto 20 menor que el número de resistencias calentadoras. Otros detalles relativos al multiplexado pueden verse en la Patente de EE.UU. Nº 5.541.269, concedida con fecha 30 de julio de 1996, titulada "Printhead with Reduced Interconnections to a Printer" (Cabeza de Imprimir con Interconexiones Reducidas con una Impresora), la cual queda aquí incorporada por su referencia.
Preferiblemente, se puede situar sobre el substrato una lógica de circuito integrado en la que se use tecnología CMOS (Semiconductor Complementario de Óxido Metálico) en lugar del desmultiplexor, con objeto de descodificar señales de datos de llegada más complejas que justamente las señales de dirección multiplexadas y las señales primitivas, reduciéndose así todavía más el número de adaptadores de contacto 20 requeridos. Las señales de datos que llegan son descodificadas por los circuitos lógicos integrados en la cabeza de imprimir en señales de línea de dirección y de disparo primitivas. Al efectuar esta operación en los circuitos lógicos integrados en la cabeza de imprimir, se aumentan la velocidad de procesado de las señales y la frecuencia de disparo de la cabeza de imprimir.
Aunque el estudio que sigue y las figuras se refieren al cartucho de imprimir representado en la Fig. 1, se reconocerá fácilmente que el estudio que sigue es igualmente aplicable al cartucho de imprimir de la Fig. 2. Las Figs. 3, 4 y 5, son vistas en perspectiva, anterior y posterior del único receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir del presente invento.
El receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir incluye una pared lateral derecha 34, una pared lateral izquierda 36 y una pared posterior 38 unida rígidamente a las paredes laterales 34, 36. La pared posterior 38 contiene las conexiones eléctricas, o electrodos 32, un circuito excitador del cartucho de imprimir, o ASIC (Circuito Integrado para Aplicaciones Específicas) 48 de imprimir, y conectadores de patilla eléctricos para conexión eléctrica con un controlador de la impresora. En lo que sigue se describen detalles adicionales del frente y de la parte posterior, o del exterior y del interior, de la pared posterior 38, con referencia a la Fig. 6. El receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir incluye también un fondo parcial 39 unido a una parte de la pared lateral derecha 34 y de la pared lateral izquierda 36, para mantener la rigidez de las paredes laterales 34, 36 y una superficie de referencia. El fondo tiene una abertura para el morro 15 del cartucho de imprimir 10 y tiene una superficie de coincidencia con la referencia para aplicación de la referencia 27 en el cartucho de imprimir 10 cuando se instala el cartucho de imprimir 10 en el receptáculo modular 30, originándose con ello un espaciamiento preciso de la cabeza de imprimir con el medios de imprimir. Opcionalmente, el receptáculo modular 30 puede tener también una pared frontal 42 para dotar de más rigidez al receptáculo modular.
Con referencia a la Fig. 6(b), la pared posterior 38 tiene electrodos 32 montados en la pared interior de la pared posterior 38. El receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir está diseñado de modo que cuando se instala el cartucho de imprimir 10 en el receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir, los adaptadores de contacto 20, en el circuito flexible 18 del cartucho de imprimir, se alinean y hacen contacto con los electrodos 32 en el receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir cuando el cartucho de imprimir 10 está instalado en el receptáculo modular para cartuchos de imprimir. Los electrodos proporcionan señales de excitación generadas exteriormente al cartucho de imprimir 10. Preferiblemente, los electrodos 32 en el receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir están cargados elásticamente hacia los adaptadores de contacto 20 en el cartucho de imprimir 10, para asegurar un contacto fiable. Tales electrodos se encuentran en las Patentes de EE.UU. Números 5.608.434, 5.461.482, 5.372.512 y 5.684.518, cedidas todas al cesionario de la presente.
Como se ha ilustrado en la Fig. 6(b), el receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir contiene también un ASIC de imprimir (o circuito integrado) dedicado a, y montado sobre, el receptáculo modular para cartuchos de imprimir. Aunque el ASIC de imprimir puede estar montado en cualquier parte en el receptáculo modular para cartuchos de imprimir, preferiblemente el ASIC de imprimir se monta sobre la pared posterior 38 para facilitar la conexión eléctrica. El ASIC de imprimir interpreta las señales procedentes de un controlador de la impresora y entrega señales de control a los electrodos 32, los cuales proporcionan a su vez señales de control al cartucho de imprimir 10. Como se ha representado en la Fig. 6(a), el receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir contiene también conectadores eléctricos 49 para conexión a una impresora; preferiblemente los conectadores eléctricos 49 están montados en la pared posterior 38 para facilitar la conexión eléctrica.
Cuando se use una cabeza de imprimir con un gran número de boquillas y una alta resolución, la alineación correcta de todas las boquillas, de modo que se sitúe la tinta correctamente sobre el medios de imprimir, es de extrema importancia. La alineación de los puntos debe hacerse tanto en el eje horizontal como en el eje vertical. Para esto se requiere que las placas de boquillas en todos los cartuchos de imprimir sean alineadas con precisión, cada una con respecto a las otras, después de ser instaladas en el receptáculo modular y después de que los receptáculos modulares hayan sido montados juntos. Según un método preferido de alineación, la alineación entre dos o más placas de boquillas fijadas a los cartuchos de imprimir instalados en el receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir se consigue mediante la mecanización de las proyecciones de referencia 24-27 en cada cartucho de imprimir 10, después de que haya sido asegurada permanentemente la placa de boquillas al cartucho de imprimir. Las proyecciones de referencia mecanizadas en el cartucho de imprimir hacen contacto con las superficies en el receptáculo modular para cartuchos de imprimir cuando el cartucho de imprimir está instalado en el receptáculo modular para cartuchos de imprimir, de tal modo que las dimensiones de las referencias afectan a la posición del cartucho, y por consiguiente a la de la placa de boquillas, dentro del receptáculo modular para cartuchos de imprimir.
El receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir tiene uno o más resortes de lámina 44 unidos a la pared lateral derecha 34 del receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir. Los resortes de lámina 44 en voladizo proporcionan una fuerza lateral. El resorte de lámina 44, en su estado de no comprimido, no queda dispuesto plano contra la pared lateral 14, sino que se extiende por el interior del receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir. En consecuencia, los resortes de lámina 44 proporcionan una fuerza de carga lateral de derecha a izquierda sobre el cartucho de imprimir 10 hacia las superficies coincidentes de referencia en el interior de la pared lateral izquierda 36 que se alinea con, y se aplica a, las tres superficies de referencia 26 en el cartucho de imprimir 10.
El cartucho de imprimir puede ser asegurado dentro del receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir mediante un mecanismo de bloqueo, tal como un cerrojo de enganche articulado 46 que pivota alrededor del eje geométrico 47. Cuando el cerrojo de enganche 46 está bajado, hace presión sobre la parte de 28 de enganche con el cerrojo del cartucho de imprimir 10. La parte 28 de enganche con el cerrojo en el cartucho de imprimir 10 tiene una superficie 29 en ángulo entre las direcciones horizontal y vertical para enganchar con el mecanismo de cerrojo de enganche 46 en el receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir. La superficie 29 en ángulo hace que el cartucho de imprimir 10 sea cargado hacia abajo y hacia la izquierda, de modo que se apliquen las referencias 26 con las superficies coincidentes en la pared lateral izquierda 36 del receptáculo modular 30. Alternativamente, el mecanismo de bloqueo puede comprender un conjunto de resorte que permita, de modo movible, que el cartucho de imprimir encaje a presión en el receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir. Para más detalles relativos a otros mecanismos de bloqueo, véase la Patente de EE.UU. Nº 5.646.665 titulada "Side Biased Datum Scheme for Inkjet Cartridge and Cariage" (Esquema de Referencia Cargada Lateralmente para Cartucho de Chorro de Tinta y Carro).
El exterior de la pared lateral derecha 34 del receptáculo modular 30 contiene proyecciones de alineación 50, 52 y 54, y la pared lateral izquierda 36 del receptáculo modular 30 contiene aberturas de alineación 60, 62 y 74. Las proyecciones de alineación 50, 52 y 54, y las aberturas de alineación 62 y 64, son redondas, y la abertura de alineación 60 es de forma ovalada. Las proyecciones de alineación y las aberturas de alineación se han representado como redondas o de forma ovalada, pero se puede usar cualquier otra forma adecuada para las proyecciones de alineación y las aberturas de alineación. Las proyecciones de alineación 50, 52 y 54, y las aberturas de alineación 60, 62 y 64, se usan para unir y alinear dos o más receptáculos modulares 30 juntos, como se ve en lo que sigue.
Los receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir, además de proporcionar alineación mecánica e interconexión eléctrica, proporcionan también otras funcionalidades a través del ASIC excitador de imprimir situado en el receptáculo modular para cartuchos de imprimir. En estas funcionalidades se incluyen: (1) energía de disparo de impulsos controlados y precisos para el cartucho de imprimir, (2) excitación de impulso eléctrico, (3) calentamiento por impulso automático, (4) medición de la temperatura ambiente, (5) medición de la temperatura de la cabeza de imprimir, (6) protección ESD (7) detección de, y protección contra, circuitos abiertos y cortocircuitos, y (7) otras funciones de servicio normalmente usadas cartuchos de imprimir de chorro de tinta. Estas características integradas del receptáculo modular 30 para cartuchos de imprimir permiten el fácil desarrollo de sistemas de impresión especializados, sin necesidad de un conocimiento a fondo de la tecnología del chorro de tinta térmico. En consecuencia, los sistemas de impresión especializados deben solamente realizar las siguientes funciones: (1) establecer el nivel de energía de disparo del cartucho de imprimir (el ASIC excitador de la impresión asegura una entrega precisa de ese nivel de energía), (2) establecer el orden de disparo del cartucho de imprimir, (3) establecer el tiempo en que se dispare el cartucho de imprimir, proporcionando para ello una señal lógica de temporización junto con la determinación de qué boquillas hayan de ser disparadas, y (4) establecer la anchura de impulso del impulso de disparo.
Para detalles adicionales relativos al control del cartucho de imprimir, véanse la Solicitud de Patente de EE.UU. Nº de Serie 08/958.951, presentada con fecha 28 de octubre de 1997, titulada "Thermal Ink Jet Print Head and Printer Energy Control Apparatus and Method" (Cabeza de Imprimir de Chorro de Tinta Térmico y Aparato y Método de Control de la Energía de la Impresora), la Patente de EE.UU. Nº 5.418.558, titulada "Determining the Operating Energy of a Thermal Ink Jet Printhead Using an Onboard Thermal Sense Resistor" (Determinación de la Energía de Funcionamiento de una Cabeza de Imprimir de Chorro de Tinta Térmico Usando una Resistencia de Percepción Térmica Incorporada'', la Patente de EE.UU. Nº 5.428.376 titulada "Thermal Turn on Energy Test for an Inkjet Printer" (Conexión Térmica en la Prueba de Energía para una Impresora de Chorro de Tinta), y la Patente de EE.UU. Nº 5.682.185 titulada "Energy Management Scheme for an Ink Jet Printer" (Esquema de Gestión de la Energía para una Impresora de Chorro de Tinta).
Los receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir pueden montarse con diversas configuraciones, de las que solamente se describen algunas en lo que sigue. Quienes sean expertos en la técnica contemplarán fácilmente otras posibles combinaciones. En primer lugar, los receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir pueden montarse en una disposición de alineados en un conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir. Para montar el conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir en una disposición de alineados, se alinean las proyecciones de alineación 50 y 54 y se insertan en las aberturas de alineación 60 y 64, respectivamente, en la pared lateral izquierda exterior 36 de un segundo receptáculo modular 30. La Fig. 7 es una vista en perspectiva de 4 receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir montados en una disposición de alineados en un conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir y mostrando un cartucho de imprimir instalado en el conjunto modular.
En segundo lugar, los receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir pueden ser montados en una disposición de escalonados en un conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir. Para montar el conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir en una disposición de alineados, se alinean las proyecciones de alineación 52 y 54 y se insertan en las aberturas de alineación 60 y 62, respectivamente, en la pared lateral izquierda exterior 36 de un segundo receptáculo modular 30. La Fig. 8 es una vista en perspectiva de cuatro receptáculos modulares para cartuchos de imprimir montados en una disposición de escalonados en un conjunto de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir. Se consigue la alineación precisa de las placas de boquillas de los diferentes cartuchos instalados en los diferentes receptáculos modulares 30 mediante la localización precisa de las proyecciones de alineación 50, 52 y 54 y de las aberturas de alineación 60, 62 y 64.
El presente invento hace que la alineación entre los cartuchos de imprimir sea sencilla y económica, dado que las referencias 24-27 mecanizadas del cartucho de imprimir 10 alinean el cartucho de imprimir 10 con precisión en el receptáculo modular 30, como se ha descrito en lo que antecede. Se logra una alineación exacta entre los cartuchos de imprimir situados en los receptáculos modulares 30 adyacentes, después del montaje en un conjunto 70 de cartuchos de imprimir modulares, mediante las características de alineación precisa de las proyecciones de alineación 50, 52 y 54 y de las aberturas de alineación 60, 62 y 64.
Los receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir pueden montarse juntos en diversas configuraciones, incluidas combinaciones de receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir tanto escalonados como alineados. Los receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir pueden montarse juntos con cartuchos de imprimir ya sea monocromos o ya sea de tintas de múltiples colores, dependiendo del sistema de impresión. La Fig. 9 es una vista en planta de algunas posibles configuraciones de montaje diferentes de receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir y cartuchos de imprimir asociados, tal como se ven mirando hacia arriba desde debajo de los cartuchos de imprimir, para mostrar la matriz 16 de boquillas. En una disposición de alineados, cada orificio, o boquilla, 17 de la matriz 16 de boquillas está alineado con la boquilla correspondiente en los otros cartuchos de imprimir 10. En una disposición de escalonados, los orificios 17 en la matriz de boquillas 16 están alineados de tal modo que la boquilla superior de un cartucho de imprimir está alineada con la boquilla inferior del cartucho de imprimir 10 adyacente. Alternativamente, en una disposición de escalonados, los orificios 17 de la matriz 16 de boquillas están solapados de tal modo que las boquillas superiores de un cartucho de imprimir están alineadas con una boquilla por encima de la boquilla inferior del cartucho de imprimir 10 adyacente. En este caso se puede utilizar también la alineación electrónica, a través de un control selectivo de conexión/desconexión de las
boquillas individuales.
En la Fig. 9(a) se han representado cuatro receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir y cartuchos de imprimir asociados 10 montados en una disposición de totalmente alineados en un conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir. En la Fig. 9(b) se han representado cuatro receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir y los cartuchos de imprimir 10 asociados montados en una disposición de totalmente escalonados en un conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir que tiene una anchura de hilera esencialmente igual a cuatro cartuchos de imprimir individuales. Evidentemente, se pueden montar cualquier número de receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir y cartuchos de imprimir 10 asociados en una disposición de totalmente escalonados para proporcionar una anchura de hilera de imprimir deseada. En la Fig. 9/c) se han representado ocho receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir y cartuchos de imprimir asociados montados en una combinación de un conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir alineados y escalonados. Evidentemente, se podrían montar cualquier número de receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir y cartuchos de imprimir 10 asociados como en la Fig. 9(c), para proporcionar una anchura de hilera de imprimir deseada. Las disposiciones representadas en la Fig. 9 son simplemente ilustrativas de las muchas posibles combinaciones del número de receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir escalonados, alineados, y del número de receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir montados en un conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir.
En consecuencia, el presente invento permite imprimir con anchura variable. Cuando se use un solo cartucho de imprimir para impresión monocroma, la anchura de la impresión viene determinada por la longitud de la parte de boquilla del cartucho de imprimir. El presente invento hace posible el montaje de múltiples cartuchos de imprimir 10 mediante el uso de receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir, con objeto de permitir fácilmente una impresión de anchura variable. Se pueden montar tantos cartuchos de imprimir 10 y receptáculos modulares 30 para cartuchos de imprimir en un conjunto 70 de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir como sean necesarios para conseguir la anchura de impresión deseada. Es posible una mayor producción usando anchuras de impresión mayores, a través del medios de imprimir.
Como resultado de estas opciones de diseño, el receptáculo modular para cartuchos de imprimir ofrece una amplia gama de realizaciones del producto. Por ejemplo, tales sistemas de receptáculos modulares para cartuchos de imprimir pueden ser incorporados en una impresora de chorro de tinta usada en una impresora de gran formato, en una máquina de facsímil, en una copiadora, o en una máquina de facsímil/copiadora combinada.

Claims (7)

1. Un receptáculo modular (30) para cartuchos de imprimir utilizable por separado, o bien conjuntamente con un segundo receptáculo modular para cartuchos de imprimir, comprendiendo el receptáculo modular para cartuchos de imprimir:
un alojamiento para recibir y soportar de modo desmontable un solo cartucho de imprimir (10) que incluye una matriz de boquillas de chorro de tinta en una posición tal que la matriz de boquillas del cartucho de imprimir está expuesta, para emitir gotitas de tinta para formar una imagen sobre un medios de imprimir.
un mecanismo de bloqueo (46) en el alojamiento para bloquear el cartucho de imprimir (10) en el alojamiento; y
superficies de alineación (50, 52, 54, 60, 62, 64) en el alojamiento para alinear y enclavar el alojamiento con el segundo receptáculo modular para cartuchos de imprimir.
2. El receptáculo modular (30) para cartuchos de imprimir según la reivindicación 1, en el que las superficies de alineación (50, 52, 54, 60, 62, 64) incluyen salientes (50, 52, 54) en una pared lateral del alojamiento y rebajos de alineación (60, 62, 64) en la pared lateral opuesta del alojamiento.
3. El receptáculo modular (30) para cartuchos de imprimir según la reivindicación 1, en el que el mecanismo de bloqueo (46) incluye además una superficie de referencia para aplicación con una referencia en la parte de enganche del cerrojo del cartucho de imprimir (10) cuando se instala en el alojamiento, proporcionando con ello fuerzas dirigida hacia abajo y horizontal sobre el cartucho de imprimir (10).
4. El receptáculo modular (30) para cartuchos de imprimir según la reivindicación 1, que incluye además interconexiones eléctricas (49) en el alojamiento para recibir señales desde una impresora.
5. El receptáculo modular (30) para cartuchos de imprimir según la reivindicación 1, que incluye además electrodos montados en el alojamiento para recibir señales de interconexiones eléctricas (49) en el alojamiento y suministrar las señales al cartucho de imprimir (10), con los electrodos situados en el alojamiento de tal modo que cuando se instala el cartucho de imprimir (10) en el alojamiento los electrodos se alinean y hacen contacto eléctrico con los contactos eléctricos (20) en el cartucho de imprimir (10).
6. El receptáculo modular (30) para cartuchos de imprimir según la reivindicación 1, que incluye además superficies de referencia en el alojamiento para aplicación con referencias en el cartucho de imprimir (10), alineando las superficies de referencia y las referencias en el cartucho de imprimir (10) el cartucho de imprimir (10) en la posición apropiada dentro del alojamiento.
7. El receptáculo modular (30) para cartuchos de imprimir según la reivindicación 1, que incluye además un circuito excitador del cartucho de imprimir montado en el alojamiento y conectado eléctricamente con interconexiones eléctricas (49) en el alojamiento, para recibir señales desde una impresora e interconectado también eléctricamente con electrodos en el alojamiento para transmitir señales al cartucho de imprimir (10) cuando está instalado el cartucho de imprimir (10) en el alojamiento, usándose el alojamiento por separado, o bien conjuntamente con un segundo alojamiento.
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