Способы изготовления картриджей струйной печати с универсальной конструкцией корпуса - RU2251488C2
Код документа: RU2251488C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к картриджам струйной печати, а более конкретно - к способам применения общего корпуса картриджа для многочисленных применений картриджей.
Струйные принтеры в настоящее время находят широкое применение при выполнении функций печати в персональных компьютерах, графопостроителях, аппаратах факсимильной связи и других применениях. Такие принтеры обычно содержат сменные или полупостоянные картриджи для печати, которые содержат запас чернил и несут печатающую головку струйной печати. Картридж обычно закреплен в каретку принтера, которая поддерживает один или несколько картриджей над носителем печатной информации и пересекает этот носитель в направлении, проходящем поперек направления продвижения носителя через принтер. Электрические соединения с печатающей головкой выполнены в виде гибких проводных схем, подсоединенных к внешней поверхности картриджа. Каждая печатающая головка содержит несколько крошечных сопел, образованных в структуре подложки, и пластин с соплами, которые избирательно включаются электрическими сигналами, подаваемыми на контактные площадки межсоединений для управляемого выброса капель чернил на носитель печатной информации.
Для достижения высокого качества печати каждый сменный картридж содержит базовые поверхности, которые контактируют с соответствующими поверхностями каретки для точного размещения картриджа при вставлении его в каретку. Таким образом, когда запас чернил картриджа истощается, картридж можно заменить новым картриджем, а печатающая головка нового картриджа будет точно установлена относительно каретки.
Как правило, применяют разные корпуса картриджей для картриджей многоцветной и одноцветной струйной печати, неся затраты при разработке и машинной обработке разных корпусов. Картриджи многоцветной печати являются обычным, физически компактным решением проблем струйной печати, но если пользователь не печатает одинаковые объемы текста всех цветов, то происходит потеря чернил, когда в съемном картридже истощается запас чернил любого одного цвета.
Другим подходом, лучше всего соответствующим расходованию чернил отдельных цветов пользователем, является разработка отдельных, полностью независимых картриджей с чернилами одного цвета или отдельных резервуаров для струйной печати.
Эти решения, как правило, воплощаются в физически крупные модули и требуют конструирования, машинной обработки, складского хранения, и т.д. многочисленных компонентов. Это приводит к разным технологиям и даже разным цепочкам сборки, необходимым для изготовления этих разных картриджей.
Следовательно, полезно разработать способ применения общего корпуса картриджа для многочисленных применений.
Картриджи струйной печати описаны в Европейских патентах 07137798, 0845363.
Краткое изложение сущности изобретения
Предложен картридж струйной печати, содержащий универсальный корпус картриджа струйной печати с несколькими резервуарами чернил, которые можно использовать для одноцветной или многоцветной печати. Задание направлений каналов для чернил осуществляется путем простой замены "прокладки" (конфигурации клея) печатающей головки, прикрепляемой к корпусу. Это позволяет смешивать чернила, поступающие из всех или некоторых резервуаров в головке, или направлять соответствующие чернила в разные части печатающей головки.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения, предложен способ изготовления картриджа струйного принтера, содержащий следующие операции: изготовление корпуса картриджа, имеющего несколько отделений, каждое из которых предназначено для заключения в нем отдельного запаса чернил и имеет выпускное отверстие, причем корпус содержит изолированные каналы для чернил, проходящие в направлении от выпускного отверстия к области установки печатающей головки, выбор одной из множества конфигураций картриджа, завершение на основании выбранной конфигурации картриджа конфигурации каналов для чернил между соответствующими каналами для чернил и областью установки печатающей головки, определяющей, остается ли каждый канал для чернил изолированным от других каналов для чернил, или обеспечивается его соединение с одним или несколькими другими каналами для чернил, установку печатающей головки струйной печати в область установки.
Краткое описание чертежей
Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего подробного описания возможного конкретного варианта его осуществления, проиллюстрированного на прилагаемых чертежах, на которых показано следующее:
фиг.1 представляет изометрический с частичным пространственным разделением деталей и удалением не показываемых поверхностей вид универсального картриджа струйной печати в соответствии с изобретением;
фиг.2 представляет поперечный разрез вдоль линии 2-2 на фиг.1;
фиг.3 представляет вид снизу корпуса картриджа, показанного на фиг.1, иллюстрирующий элементы носовой детали;
фиг.4 представляет схематичный перспективный вид с пространственным разделением деталей матрицы печатающей головки, отделенной от выемки носовой детали;
фиг.5, 6 и 7 изображают три разные возможные конфигурации клея для крепления печатающей головки к носовой детали;
фиг.8 представляет схематичный вид печатающей головки одноцветной печати.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
На фиг.1-3 показан картридж 20 струйной печати, согласно настоящему изобретению. Картридж имеет внутреннюю конструкцию, содержащую основной корпус 30 с несколькими отделениями, верхнюю крышку 40 и носовую деталь 50. В этом варианте осуществления каждый из элементов 30, 40, 50 представляет собой унитарную формованную часть, изготовленную из пластмассового материала, такого как полисульфон литьевого формования, полиэтилентерефталат, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола и другие полимеры, как с наполнителями в виде стекла или других материалов, так и без таких наполнителей. Верхняя крышка 40 прикреплена к основному корпусу 30 в процессе сборки, например, посредством сварки ультразвуком, склеивания или другого подходящего способа крепления. Верхняя крышка 30 более подробно описана в вышеупомянутой одновременно рассматриваемой заявке под названием "Вентиляционный клапан для картриджа струйной печати". Носовая деталь 50 тоже прикреплена к дну основного корпуса во время процесса сборки с помощью аналогичного способа крепления.
Основной корпус 30 имеет прямоугольное поперечное сечение с противоположными длинными боковыми стенками 32А, 32В, концевыми стенками 32С, 32D и нижней стенкой 32Е. Внутренние перегородочные стенки 34А, 34В проходят поперек внутреннего пространства корпуса между боковыми стенками 32А, 32В и делят внутренний объем элемента 30 корпуса на три отделения 36А, 36В, 36С в этом конкретном варианте осуществления. Конечно, конкретное количество отделений может быть больше или меньше трех. Нижняя стенка 32Е имеет выполненные в ней соответствующие отверстия 38А, 38В, 38С для обеспечения протоков для чернил из соответствующих камер 36А, 36В, 36С к носовой детали 50.
В процессе сборки применительно к этому возможному конкретному варианту осуществления сжатые пористые элементы соответственно вставляют в соответствующие камеры 36А, 36В, 36С, чтобы создать за счет капиллярного воздействия отрицательное давление (разрежение) в чернилах для предотвращения вытекания чернил из печатающей головки. Применение пористых материалов с этой целью хорошо известно в данной области техники.
Носовая деталь 50 имеет соответствующие внутренние каналы 52А, 52В, 52С для чернил, которые, когда деталь 50 собрана с корпусом 30, проходят от соответствующих отверстий 38А, 38В, 38С к соответствующим выпускным каналам или отверстиям 64А, 64В, 64С в дне каждого из каналов носовой детали. Каналы выполнены таким образом, что, когда картридж устанавливают в каретке принтера для печати, дно каждого из соответствующих каналов понижается под небольшим углом, если рассматривать вертикальное сечение, так что любые пузырьки воздуха в жидких чернилах, присутствующих в каждом канале, будут выходить из печатающей головки. Каждый канал ограничен стенками канала, выступающими вверх из дна канала на высоту, достаточную для прикрепления к нижней стенке 32Е основного корпуса. Таким образом, чтобы предотвратить утечку чернил из одного отделения основного корпуса наружу из каналов, во время прикрепления верха каждого канала к носовой детали 50 и корпусу 30 формируют уплотнение для чернил, так что верх каждой стенки канала оказывается прикрепленным к нижней стенке корпуса. Это можно осуществить с помощью ультразвуковой сварки, приклеивания или других подходящих методов и способов. Каналы подачи чернил герметично стыкуются с корпусом во время процесса крепления.
На фиг.2 показана относительная ориентация отделений 36А, 36В, 36С корпуса, отверстий 38А, 38В, 38С, образованных в нижней стенке корпуса, и каналов 52А, 52В, 52С.
На фиг.3 и 4 изображен вид снизу носовой детали 50, и на них показана плоская поверхность 58 с образованным в ней полым карманом или выемкой 60. В кармане 60 во время сборки размещают подложку 80 печатающей головки (фиг.4). В возможном конкретном варианте осуществления карман имеет глубину 0,6 мм, которая может изменяться в зависимости от конкретных параметров подложки печатающей головки. Карман имеет выполненные в каждом в углу соответствующие столбики 62, которые образуют базовые поверхности для точного размещения подложки относительно носовой детали 50. Подложку 80 устанавливают таким образом, что лицевая поверхность подложки контактирует с четырьмя столбиками 62.
На фиг.3 и 4 также показаны соответствующие отверстия 64А, 64В и 64С, выполненные в носовой детали 50, которые обеспечивают соответствующие протоки гидравлического сообщения через поверхность 58 и между каналами 52А, 52В, 52С и карманом 60. Таким образом, поверхность 58 и каналы создают перегородку, которая поддерживает разделение между соответствующими чернилами, поступающими из отделений корпуса, внутри носовой детали. Вместе с тем, сама носовая деталь не предотвращает смешение чернил внутри кармана 60 на внешней поверхности носовой детали.
Отверстия 64А, 64В, 64С являются дельными или секторными отверстиями с двумя плоскими сторонами, соединенными дуговой частью. Эти отверстия ориентированы таким образом, что плоская сторона каждого отверстия примыкает к плоской стороне другого отверстия. Эта конфигурация обеспечивает максимальную площадь потока через отверстия и одновременно обеспечивает целесообразную площадь материала носовой детали между отверстиями, обеспечивающую нанесение клея.
В соответствии с одним аспектом изобретения, предусмотрено уплотнение, прикрепленное между подложкой и дном 60А (фиг.4) кармана, которое образует конфигурацию уплотнения или конфигурацию прокладки, зависящую от типа изготавливаемого картриджа для печати. Подложка 80 каждой печатающей головки имеет выполненную в ней структуру матриц сопел, содержащую одну или несколько матриц сопел. Например, подложка 80 показана на фиг.4 с тремя матрицами 80А, 80В, 80С сопел, каждая из которых содержит один или несколько столбцов сопел. Создавая перегородки вокруг соответствующих отверстий или групп отверстий 64А, 64В, 64С, можно выбирать конфигурацию, при которой чернила из каждого отделения 32А, 32В, 32С либо будут направляться в одну матрицу сопел, либо будут смешиваться с чернилами из другого отделения.
Особенности уплотнения изображены на фиг.5-7, где показаны различные конфигурации прокладки или клея. На фиг.5 изображено уплотнение в виде контура "кренделя", причем каждое отверстие 64А, 64В, 64С имеет выполненную вокруг него соответствующую часть 90А, 90В, 90С перегородки. Эта перегородка изолирует каждое отверстие от других отверстий, предотвращая смешение чернил разных цветов в области кармана. Эту перегородку можно использовать для направления чернил разных цветов в разные матрицы 80А, 80В, 80С сопел.
На фиг.6 показана перегородка 92, которая содержит части одной перегородки, окружающие все три отверстия 64А, 64В, 64С. Эта перегородка обеспечивает смешение чернил из всех трех отделений в области кармана и поэтому может быть использована для конструкции картриджа одноцветной печати. В этом варианте подложка может содержать только одну матрицу сопел или может быть идентична матрице сопел, используемой с перегородкой, показанной на фиг.5, если все три матрицы сопел используются для чернил одного и того же цвета.
На фиг.7 изображена перегородка 94, образующая подперегородки 94А, 94В. Подперегородка окружает только отверстие 64А и тем самым обеспечивает изоляцию чернил в отделении 32А от чернил в других отделениях. Подперегородка 94В является достаточно большой, чтобы окружать два отверстия 32В, 32С для обеспечения смешения в области кармана. Перегородка 94 используется для картриджа двухцветной печати, когда чернила одного и того же цвета, например черные, заключены в отделениях 32В, 32С, а чернила другого цвета заключены в отделении 32А. Подложка 80 для этого варианта содержит, по меньшей мере, две матрицы сопел, одна из которых расположена над подперегородкой 94В, а другая расположена над подперегородкой 94А.
В число обычных клеев, пригодных для изготовления перегородок 90-94, входят эпоксидные клеи, отверждаемые при нагреве, наносимые из одной иглы или матрицы игл, расположенной в автоматизированном инструменте. Иглу или матрицу игл устанавливают на раздаточной головке, которую размещают с высокой точностью посредством автоматизированного инструмента визуального контроля. Когда используют одну иглу, эту иглу перемещают вдоль некоторой траектории движения для раздачи гранул клея или дискретных капель жидкого или полужидкого клея для образования перегородки. Когда используют матрицу игл, эти иглы располагают в соответствии с конфигурацией перегородки, так что можно использовать единственное перемещение инструментальной головки для раздачи клеящего материала. После раздачи клеящего материала подложку печатающей головки располагают в кармане и вводят нижнюю поверхность подложки в контакт с клеем. Затем этот клей отверждают путем приложения нагрева в этом возможном конкретном варианте осуществления.
Универсальный корпус картриджа в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения можно применять для нескольких случаев с помощью единственного комплекта инструментов, единственной технологической цепочки и единственного набора компонентов. Например, в соответствии с одним аспектом изобретения, корпус с тремя резервуарами, изображенный на фиг.1, 2, можно применять для изготовления нескольких разных картриджей с использованием нескольких одинаковых компонентов и способов.
Один вариант картриджа предназначен для трехцветной печати чернилами голубовато-зеленого, пурпурного и желтого цвета, причем в этом варианте применяется уплотнение, изображенное на фиг.5. Уплотнение, изображенное на фиг.5, долгое время применялось для специальных картриджей трехцветной печати с печатающей головкой трехцветной печати.
Другим вариантом картриджа является пишущий элемент для печати только черным цветом, в котором все три резервуара предназначены для черных чернил, причем в этом варианте применяется уплотнение, показанное на фиг.6.
Третьим вариантом является картридж с тремя отделениями, в котором черные чернила находятся в двух из имеющихся резервуаров, а чернила для печати одним дополнительным цветом, например голубые, находятся в третьем отделении, причем в этом варианте применяется уплотнение, показанное на фиг.7.
Изобретение не ограничивается применением с печатной головкой, имеющей несколько матриц сопел, как показано на фиг.4. Уплотнение, показанное на фиг.6, пригодно для применения с печатающей головкой одноцветной печати, такой как печатающая головка 80', изображенная на фиг.8, с единственной матрицей 80D сопел. В этом случае уплотнение 92 будет обеспечивать подачу чернил из всех отделений корпуса в матрицу сопел.
В принтер должна быть введена информация о том варианте картриджа, который установлен на этом принтере, т.е. для иллюстрируемого варианта о том, выполнен ли картридж в варианте для одноцветной печати, в варианте для трехцветной печати или в варианте для двухцветной печати. Это можно реализовать посредством ручного ввода команды пользователя в принтер, посредством программного обеспечения принтера или посредством автоматического считывания принтером типа картриджа, когда картридж установлен, например это можно сделать посредством считывания данных о варианте картриджа, приведенных на этом картридже. Возможность указания на картридже кодированной информации, предназначенной для считывания принтером, известна в данной области техники.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения, универсальный корпус также обеспечивает гибкость цветового баланса для удовлетворения потребностей рынка без изменения конструкции картриджей и применения соответствующего технологического оборудования и технологий, включая технологические этапы обработки материала для заключения в него различных компонентов. Например, наполненный черными и красными чернилами картридж с корпусом, имеющим четыре резервуара, можно после введения в эксплуатацию "отрегулировать" для обеспечения наилучшего баланса черных и красных чернил. При такой "регулируемости" можно ускорить цикл разработки путем отделения собственно конструирования от поиска и оценок возможностей использования с обеспечением цветового баланса. Доработка конструкции резервуаров после внедрения, предусматривающая использование обычных способов, привела бы к пульсациям в большей части системы подачи чернил и стоила бы очень дорого (например, для возможного конкретного варианта осуществления потребовались бы новый колпак, приваривание колпака, новое пористое вещество, новый процесс отверждения пористого вещества, новая носовая деталь и способ приваривания носовой детали).
Для иллюстрации этого аспекта изобретения приводится следующий пример достижения (цветового) баланса картриджа с четырьмя отделениями для черных и красных чернил с целью проведения печати. Допустим, что исходная конструкция рассчитана на использование чернил, 80% которых являются черными, а 20% - красными. При таком допущении новая конструкция должна была бы иметь три отделения для черных чернил и один резервуар красных чернил. Фактическое использование чернил, определившееся впоследствии, составило 50% черных чернил и 50% красных чернил, вследствие чего пользователи исчерпали цветовые возможности быстрее, чем ожидалось. Это приводит к бесполезной трате черных чернил, поскольку красные чернила заканчиваются быстрее, чем черные. Теперь же решение будет заключаться в заполнении двух камер для чернил черными чернилами и в соответствующем изменении уплотнения. Эта гибкость достижения баланса исключает потребность в разработке и изготовлении двух разных корпусов картриджей.
В альтернативном варианте осуществления изобретения можно применять отдельные носовые детали для перераспределения потока чернил перед поступлением в карман. В этом случае носовую деталь изменяют по сравнению с вариантом полной изоляции, показанным на фиг.2, удаляя малую область материала, которая разделяет каналы чернил. Например, можно было бы удалить малую часть 52А2 (фиг.2) стенки, чтобы обеспечить протекание и смешение чернил между каналом 52А и каналом 52В. Часть 52В2 стенки можно было бы удалить, чтобы обеспечить протекание и смешение чернил между каналом 52В и каналом 52С. Для этого альтернативного варианта осуществления можно было бы применить уплотнение 90 (фиг.5) во всех вариантах носовой детали.
Понятно, что вышеописанные конкретные варианты осуществления являются просто иллюстрациями возможных конкретных вариантов осуществления, которые могут представлять принципы настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники легко могут предложить другие компоновки, находящиеся в рамках объема притязаний изобретения, в соответствии с этими принципами.
Реферат
Изобретение относится к картриджам струйной печати, в частности к способам применения общего корпуса картриджа для многочисленных применений картриджа. Универсальный корпус картриджа струйной печати имеет несколько резервуаров чернил, которые можно использовать для приложений одноцветной или многоцветной печати. Направление потока чернил осуществляется путем простого изменения уплотнения печатающей головки, прикрепляемого к корпусу, причем это уплотнение может представлять собой конфигурацию клея. Это позволяет смешивать чернила, заключенные во всех резервуарах, в головке при одной конфигурации картриджа, или направлять соответствующие чернила в разные части печатающей головки для приложений многоцветной печати. Одну и ту же конструкцию корпуса картриджа можно использовать для двух или более конфигураций картриджа. Конструкция носовой детали образует несколько каналов для чернил, проходящих от соответствующих резервуаров чернил к области установки печатающей головки. Для установки печатающей головки и для завершения конфигурации протоков для чернил, идущих от резервуаров к матрице (матрицам) сопел печатающей головки, нанесено уплотнение. Это обеспечивает возможность использовать корпус картриджа как для одноцветной, так и для многоцветной печати, смешивать чернила, поступающие из всех или некоторых резервуаров в голове, или направлять соответствующие чернила в разные части печатающей головки. 4 с. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.
