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.Info
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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.
Este invento se refiere a impresoras de chorro de
tinta y, más en particular, a un receptáculo modular para cartuchos
de imprimir.
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.
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.
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.
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.
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.
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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