Модульное струйное печатающее устройство - RU2207958C2

Чертежи

Показать все 20 чертежа(ей)

Описание

Область техники
Данное изобретение в общем относится к технике струйной печати и, более конкретно, к способам и устройству для получения копии с помощью модульных струйных печатающих устройств и систем.

Уровень техники
Струйная техника относительно хорошо разработана. Коммерческая продукция, подобная печатающим устройствам компьютеров, графопостроителям, копировальным устройствам и факсимильным аппаратам, применяет струйную технику для получения документальных копий. Основы этой техники раскрывают, например, в различных статьях в Hewlett-Packard Journal, Vol.36, No 5 (May 1985), Vol. 39, No 4 (August 1988), Vol.39, No 5 (October 1988), Vol.43, No 4 (August 1992), Vol.43, No 6 (December 1992), Vol.45, No 1 (February 1994). Струйные устройства также описывают в W.J. Lloyd and H.T. Taub, Output Hardcopy Devices, chapter 13 (Ed. R.C. Durbeck and S. Sherr, Academic Press, San Diego, 1988).

В основном Фиг.1 (Область техники) изображает струйное печатающее устройство - в данном приводимом в качестве примера варианте реализации: компьютерное периферийное печатающее устройство 101. В корпусе 103 установлены электрические и механические рабочие механизмы печатающего устройства 101. Обычно работой управляет электронный контроллер (как правило, микропроцессор или специализированная интегральная схема ("СИС") под управлением печатной платы (не изображена), подключаемый соответствующим кабелем к компьютеру (не изображен). Это техническое решение хорошо известно для программирования и выполнения формирования изображений, распечатки, для обработки запечатываемого материала, для функций управления и логики обработки данных с помощью аппаратных или программных команд. Нарезанный запечатываемый материал 105, загружаемый конечным пользователем в загрузочный лоток 107, подают соответствующим внутренним транспортирующим механизмом пути перемещения бумаги (не изображен) в секцию печати, где создают графические или фотографические изображения и буквенно-цифровой текст. Каретка 109, установленная на валике 111 скольжения, сканирует запечатывающий материал. Обеспечивают кодовую полоску 113 для слежения за положением каретки 109 в любое данное время. Комплект 115 отдельных струйных пишущих элементов, или печатающих картриджей 117A-117D, установлен с возможностью его съема в каретке 109 для удобного к нему доступа (обычно в полноцветной системе предусматривают краски субтрактивного синтеза основных цветов - голубой, желтый, пурпурный (ГЖП) и истинно черный (Ч)). По завершении печатания страницы запечатываемый материал выводится транспортирующим механизмом на выгрузочный лоток 119.

Главным элементом печатающего струйного устройства является сам пишущий инструмент, который обычно называют "печатающим картриджем" или "пишущим элементом". В соответствии с изобретением на Фиг.2 (субъект отдельных патентных заявок, переуступленных правопреемнику данного изобретения) приводимый в качестве примера струйный пишущий элемент 210 содержит корпус, или наружную часть 212, в котором находится емкость с краской либо камера-накопитель краски, и соответствующие механизмы регулирования давления печатания печатающей головки (не изображены), содержащие либо жидкую краску, либо горячерасплавленную печатающую жидкость. Печатающая головка 214 содержит форсуночную пластину 216, имеющую множество мелких (например, диаметром около 20 мкм) отверстий 417, из которых мелкие капли краски (например, около 10 пиколитров) выбрасываются на близлежащий запечатываемый материал, когда пишущий элемент(ы) сканирует зону печати на высокой скорости (около 25 дюймов в секунду) (635 мм/сек), нанося капли краски в таком расположении, которое посредством точечно-матричной манипуляции образует знаки буквенно-цифрового текста или графические изображения. Гибкая схема 218 содержит электрические контакты 220 для подключения пишущего элемента 210 к электронному контроллеру. Элементы печатающей головки имеют ограниченный срок службы по причине электрических, термодинамических и гидродинамических нагрузок, возникающих в работе. Поэтому в уровне техники дорогостоящую и функционально значимую часть пишущей системы нужно заменять при каждой смене печатающего картриджа.

Элементы устройства, непосредственно участвующие в нанесении краски на запечатываемый материал, другими словами, все компоненты системы, которые контактируют с краской, кроме самого запечатываемого материала, далее обозначены здесь термином "пишущий аппарат"; непишущие элементы системы печатающего устройства далее обозначены здесь термином "печатающий аппарат". Картриджи, пишущие элементы, емкости с краской и т.п. обозначены термином "струйный расходный материал". (Эти термины используются для удобства и не предусматривают какое-либо ограничение в отношении рамок данного изобретения, и какая бы то ни было конкретизация или ограничение из них не следуют).

Струйная техники, которая была внедрена в начале 80-х гг., является относительно молодой областью изобретений. В термических струйных системах известного уровня техники коммерчески жизнеспособными стали два дополняющих пишущих инструмента. Первым инструментом является разовый печатающий картридж; вторым - полупостоянный пишущий элемент печатающей головки.

Разовый пишущий инструмент имеет автономную емкость ("собственную", обычно обозначающую емкость на субсистеме каретки пишущего элемента) для хранения краски и обеспечения соответствующих количеств краски для печатающей головки во время цикла печати или обслуживания в течение всего срока службы пишущего инструмента. После того как краска будет израсходована, конечный пользователь целиком заменяет печатающий картридж.

На ранних этапах развития струйной техники прогнозируемая долговечность печатающей головки соответствовала, более или менее, количеству краски, содержавшемуся в собственной емкости краски. В более позднее время в результате развития техники в области конструкций и изготовления печатающих головок рабочая прогнозируемая долговечность печатающей головки, которую можно применять с незаменяемой емкостью краски, имеющей удовлетворительные габариты, удлинилась. Таким образом, можно констатировать разработку и внедрение второго промышленного типа, использующего заменяемую краскопишущую субсистему, которая применяет полупостоянный печатающий элемент, в котором краску подают в механизм печатающей головки из заменяемой емкости краски - из собственной емкости, или из "автономной емкости" (относительно субсистемы каретки пишущего элемента), и примером которой является смещенный пузырь или пакет краски (см., например, патент США 5359353 (Hunt и др.), права на который переуступлены общему правопреемнику данного изобретения и который включен в данную заявку в качестве ссылки). Этот второй тип пишущего инструмента - полупостоянный пишущий элемент - может также содержать механизмы для регулирования как требуемого противодавления печатающей головки (в не имеющем краски струйном пишущем инструменте), так и расхода краски из автономной емкости краски в пишущий элемент (изображен на Фиг.2 с механизмом 222 впуска краски, соединенным 223 с заменяемыми или пополняемыми автономными источниками 224 краски). В автономном типе печатающего устройства отдельные, заменяемые или пополняемые емкости краски расположены в фиксированном корпусе 103 устройства (см. Фиг. 1) и соответствующим образом соединены с подвижным комплектом 115 пишущих элементов через посредство краскопроводов, таких как трубки, непроницаемые для входящих в состав краски химикатов. В собственном типе печатающего устройства отдельные, заменяемые или пополняемые емкости краски соединены с межсоединением краски печатающей головки непосредственно и расположены на подвижной системе каретки пишущего элемента.

Каждая выпускаемая промышленностью конфигурация имеет преимущества и недостатки. Разовый пишущий инструмент, относящийся к типу печатающего картриджа, прост и удобен в обращении, но дорогостоящий, в то время как относительно дорогой механизм печатающей головки оставляют вместе с собственной камерой краски после полного израсходования краски. Помимо этого, незаменяемая собственная камера краски в силу своей конструкции ограничивает число страниц, которые можно напечатать, про причине своей относительно небольшой вместимости для краски. С увеличением долговечности печатающей головки конечные пользователи стали применять комплекты для пополнения либо пользуются более дешевыми переделанными печатающими картриджами, которые обходятся дешевле, чем замена на новый печатающий картридж. Использование комплектов для пополнения нередко представляет собой неудобную работу. Помимо этого, потребность в еще более недорогой краске продолжает расти. Недавнее внедрение струйной печатающей техники, обеспечивающей почти фотографическое качество, увеличило потребление конечным пользователем краски гораздо быстрее, чем в прошлом, когда нормой были простой текст и простая цветная графика. Даже обычные деловые документы теперь содержат больше изображений и больше сложной графики, тем самым увеличивая расход краски. Естественно, растут затраты на замены у конечного пользователя.

Система с полупостоянным пишущим элементом потенциально более экономична для конечного пользователя. Собственная, заменяемая субсистема краски обеспечивает более низкие затраты печати из расчета на одну страницу, но конечному пользователю приходится заменять меньшие по размеру емкости краски чаще, чем в случае технических решений, обеспечивающих автономные емкости краски. Это вызвано физическим ограничением возможного количества краски, которое может в разумных пределах содержаться в системе каретки. Аналогично разовой системе печатающего картриджа: в этом случае также существуют ограничения по производительности и размеру, обусловленные массой и объемом собственных емкостей краски.

Печатающее устройство с автономной емкостью краски потенциально может иметь каретку меньшего размера и более крупную емкость краски; ограничения в этом случае следующие: усложненная конструкция, содержащая находящиеся в самом устройстве дополнительные механизмы подачи краски, по причине наличия которых стоимость удорожается. Преимущества крупной емкости краски потенциально заключаются в повышенной производительности в связи с пониженной массой каретки, меньшим объемом обслуживания со стороны пользователя и даже меньшими затратами из расчета напечатания одной страницы. В полноцветной печатающей системе, в которой используют совокупность полупостоянных пишущих элементов, множество автономных емкостей для краски и сопутствующее множество взаимных соединений в случае возникновения ошибки обнаружения первопричины проблемы может быть затруднено. Может оказаться так, что конечный пользователь не сможет поставить диагноз, если изготовитель не обеспечит дорогостоящие возможности отыскания и устранения неисправностей. Изменения в составе краски либо изготовителем комплектного оборудования, либо последующим изготовителем, использующим более дешевые материалы и химикаты, может привести к тому, что конечный пользователь случайно заменит емкость на несовместимую модель, что опять же вызовет ошибки при напечатании или даже непоправимые отказы оборудования. Помимо этого, в некоторых вариантах изготовления определенные элементы пишущей субсистемы не заменяются вместе со средствами снабжения краски, такими как трубки от емкости к пишущему элементу, клапаны и т.п.; поэтому для того, чтобы эти элементы имели такую же прогнозируемую долговечность, какую имеют компоненты печатающего аппарата, должны применяться определенные проектные критерии, включая химические составы краски.

Помимо этого, все конфигурации из числа упоминаемых выше требуют наличия дорогостоящей постоянной (т. е. согласующейся со средним сроком службы печатающей системы) обслуживающей секции, которая включает в себя основные функции обтирки отверстий сопла печатающей головки (устройство(а) обтирки), сбора отходов краски (урна(ы)), и обеспечения защиты печатающей головки колпачком в нерабочем состоянии (колпачки или устройства установки колпачка). Техника струйной обслуживающей секции, хотя и выглядит простой, все же представляет многие конструкционные затруднения. Незаменяемые обслуживающие элементы должны быть сконструированы таким образом, чтобы иметь срок службы печатающего аппарата. Например, проектные ограничения налагаются и на размер изделия, и на алгоритмы обслуживания печатающего элемента по причине ограниченной вместимости постоянной урны. Урна должна быть достаточно крупной, чтобы вмещать остатки краски всех операций обслуживания в течение срока службы печатающего аппарата, а не только пишущего аппарата. Это ограничивает объем краски, которую можно выбрызгивать в течение каждого интервала между обслуживаниями. Ограничение количества краски для обслуживания печатающей головки ограничивает конструкционную гибкость для пишущих инструментов. Помимо этого, длительное использование может вызвать усталость и износ некоторых обслуживающих элементов, а именно колпачка и устройства обтирки, либо в урне может произойти спекание с соответствующими проблемами. Нужно также отметить, что отказы печатающей головки, такие как протекание краски, могут вывести из строя обслуживающие элементы; отказ обслуживающих компонентов может обусловить отказы в любом новом, установленном впоследствии, пишущем инструменте. Кроме этого, если новый печатающий картридж содержит краску, несовместимую с краской, оставшейся на обслуживающих элементах от предыдущего печатающего картриджа, то новый печатающий картридж может отказать по причине загрязнения краской от обслуживающей секции. Если с каждым новым печатающим картриджем обслуживающие элементы не будут заменяться, то выбор будущих видов краски ограничивается составом предыдущей использовавшейся краски. Поэтому постоянные обслуживающие секции вызывают увеличение себестоимости и затрат на обслуживание.

Одним из основных условий коммерческого успеха как разового печатающего картриджа, так и струйных печатающих систем полупостоянного пишущего элемента является высокое качество печати, приближающееся к фотографическому, электрофотографическому качеству и качеству лазерной печати - при относительно низкой стоимости, обеспечиваемой за счет применения заменяемых печатающих элементов. Хотя в промышленности распространено упаковывать и продавать струйные компоненты вместе, данное изобретение обеспечивает концепцию, использующую новый подход как к струйным расходным материалам, так и к печатающему устройству. Цель заключается в обеспечении преимуществ как разовой, так и автономной струйной техники, с исключением недостатков, которые присущи этим обеим видам техники. В соответствии с этим изобретением осуществляется разграничение струйных печатающих компонентов и функций известного уровня техники в струйном печатающем устройстве.

Краткое описание сущности изобретения
Указанная выше цель достигается за счет использования всех признаков по пп.1-19 формулы изобретения.

В своих основных аспектах данное изобретение обеспечивает модульное струйное устройство, имеющее пишущий аппарат, в котором все отдельные элементы, непосредственно участвующие в процессе нанесения краски, объединены в удобно хранимом, разовом или переделываемом и заменяемом модуле. Также обеспечивается совместимый печатающий аппарат.

В соответствии с основным вариантом реализации данное изобретение обеспечивает печатающее устройство, имеющее модули пишущего аппарата для нанесения краски на запечатываемый материал; причем каждый модуль содержит струйные печатающие механизмы для переноса краски с модулей пишущего аппарата на запечатываемый материал, обслуживающие механизмы для обеспечения струйной функциональной целостности модуля пишущего аппарата, по меньшей мере одну заранее определенную краску, по меньшей мере один содержащий краску механизм для содержания заранее определенного количества по меньшей мере одной заранее определенной краски, подающие механизмы для подачи краски из содержащих краску механизмов в струйные печатающие механизмы, электрические механизмы для подведения электропитания в механизмы пишущего аппарата и для управления ими, и вмещающие механизмы для вмещения печатающих механизмов, обслуживающих механизмов, краски, содержащих краску механизмов, подающих механизмов и электрических механизмов в соответствующей операционной конфигурации как избирательно заменяемый блок в печатающем устройстве; и механизмы печатающего аппарата для подачи запечатываемого материла в местоположение зоны печати печатающей секции печатающего аппарата и из него, и для определения местоположения пишущего аппарата относительно местоположения печатающей зоны.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают пишущий аппарат для использования с печатающим устройством, выполненным с возможностью избирательного вмещения в нем пишущего аппарата и содержащим: струйные печатающие механизмы для переноса краски на запечатываемый материал; по меньшей мере одну заранее определенную краску; по меньшей мере один содержащий краску механизм для содержания заранее определенного количества по меньшей мере одной заранее определенной краски; подающие механизмы для подачи краски из содержащих краску механизмов в печатающие механизмы; электрические механизмы для подключения электропитания и подачи логических сигналов в пишущий аппарат; обслуживающие механизмы для обслуживания струйных печатающих механизмов; вмещающие механизмы для вмещения печатающих механизмов, краски, содержащих краску механизмов, подающих механизмов, электрических механизмов и обслуживающих механизмов в объединенном монтажном отсеке, обеспечивающем заменяемый модульный блок; и вмещающие механизмы и струйные печатающие механизмы, имеющие механизмы для избирательного межсоединения с печатающим устройством при размещении их в нем, в результате чего струйные печатающие механизмы позиционируются для напечатания краски на запечатывающем материале.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают субсистемы пишущего модуля для струйного печатающего устройства, выполненного с возможностью вмещения по меньшей мере одной субсистемы пишущего модуля в операционной конфигурации со струйным печатающим устройством; при этом каждая из субсистем пишущего модуля содержит: все компоненты струйного печатающего устройства, которые контактируют с краской; и механизмы для избирательного соединения субсистемы пишущего модуля как блока, с печатающим устройством и отсоединения ее от него, соответственно, в результате чего субсистемы пишущего модуля являются избирательно взаимозаменяемыми. Эти компоненты включают в себя механизмы для защиты гидравлической целостности компонентов печатающей головки, когда субсистему пишущего модуля отсоединяют от печатающего устройства.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают субсистему пишущего модуля для струйного печатающего устройства, выполненного с возможностью вмещения субсистемы пишущего модуля в операционной конфигурации с ним, и содержащую: все мокрые компоненты струйного печатающего устройства; механизмы для электрического соединения субсистемы пишущего модуля со струйным печатающим устройством; механизмы для механической выверки субсистемы пишущего модуля со струйным печатающим устройством; и механизмы для избирательной выгрузки субсистемы пишущего модуля как блока из печатающего устройства и для обеспечения функциональной целостности мокрых компонентов, когда субсистему пишущего модуля выгружают, в результате чего субсистема пишущего модуля может быть повторно использована за счет повторного введения субсистемы пишущего модуля в струйное печатающее устройство.

Согласно еще одному варианту реализации данного изобретения обеспечивают струйный пишущий аппарат, содержащий объединенный модуль, в который входят все мокрые компоненты для струйного печатающего устройства, установленного, соответственно, в операционной конструкции, и который содержит электрическое межсоединение и механическое межсоединение для включения модуля в состав печатающего устройства, в результате чего какое-либо гидравлическое межсоединение между модулем и печатающим устройством, кроме переноса печатающей жидкости из модуля на запечатываемый материал в печатающем устройстве, не имеется.

Согласно еще одному варианту реализации данного изобретения обеспечивают струйный пишущий аппарат, который содержит: корпус; емкость краски внутри корпуса; краску, содержащуюся в емкости; пишущий инструмент в корпусе; гидравлическое соединение между емкостью краски и пишущим инструментом; обслуживающую секцию в корпусе, установленную в операционной взаимосвязи, для обслуживания пишущего инструмента; и электронные средства управления, установленные в корпусе, соединенном по меньшей мере с пишущим инструментом, и содержащие информацию управления конкретно для функций печати и обслуживания пишущего аппарата.

Согласно еще одному варианту реализации данного изобретения обеспечивают печатающий аппарат, выполненный с возможностью использования кассетного пишущего аппарата, содержащего все мокрые компоненты струйной системы, включая по меньшей мере одну емкость краски, в которой краска гидравлически соединяется с механизмами нанесения краски в пишущем аппарате для переноса краски из пишущего аппарата на запечатываемый материал в печатающем устройстве с помощью струйных процессов. Печатающий аппарат включает в себя: печатающую секцию; механизмы для транспортирования запечатываемого материала в печатающую секцию и из нее; механизмы для механического и электрического межсоединения с пишущим аппаратом, механизмы для межсоединения, включая кассетный отсек, для размещения в нем пишущего аппарата в целях позиционирования пишущего аппарата относительно печатающего устройства, механизмы для механического и электрического контактирования с мокрыми компонентами пишущего аппарата и приведения их в действие и механизмы для выверки положения механизмов нанесения краски пишущего аппарата относительно печатающей секции.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают печатающий аппарат, который содержит: струйную печатающую секцию; средство транспортирования запечатываемого материала, установленное относительно печатающей секции, для перемещения запечатываемого материала в печатающую секцию и из нее; установочное средство пишущего аппарата, имеющее межсоединение пишущего инструмента, для выверки струйных пишущих инструментов пишущего аппарата относительно печатающей секции, в результате чего пишущие аппараты являются взаимозаменяемыми, и активатор струйной обслуживающей секции, установленный относительно установочного средства пишущего аппарата таким образом, что активатор соединяется с обслуживающей секцией пишущего аппарата; причем печатающий аппарат не имеет компонентов, которые контактируют с краской.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают модульное печатающее устройство, в состав которого входят: первый объединенный модуль, включающий в себя все компоненты печатающего аппарата, причем первый объединенный модуль имеет первую прогнозируемую долговечность оборудования; второй объединенный модуль, содержащий все струйные компоненты пишущего аппарата, при этом второй объединенный модуль имеет вторую прогнозируемую долговечность оборудования, которая существенно короче первой прогнозируемой долговечности оборудования; и расположенные на первом объединенном модуле и втором объединенном модуле дополняющие механизмы для избирательного межсоединения второго объединенного модуля с первым объединенным модулем таким образом, что введение второго объединенного модуля в первый объединенный модуль автоматически формирует операционно готовое струйное печатающее устройство; причем второй объединенный модуль является заменяемым. Помимо этого, второй объединенный модуль выполнен с возможностью его замены множество раз, причем число замен приблизительно равно отношению первой прогнозируемой долговечности оборудования ко второй прогнозируемой долговечности оборудования.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают струйное печатающее устройство, которое содержит: интегрированный первый модуль, в состав которого входят все сухие компоненты печатающего аппарата, при этом интегрированный первый модуль имеет первую прогнозируемую долговечность оборудования; интегрированный второй модуль, в состав которого входят все мокрые компоненты струйного пишущего аппарата, при этом интегрированный второй модуль имеет вторую прогнозируемую долговечность оборудования, значительно более короткую, чем первая прогнозируемая долговечность оборудования; и расположенные на интегрированном первом модуле и интегрированном втором модуле дополняющие механические и электромеханические механизмы для избирательного межсоединения интегрированного второго модуля с интегрированнным первым модулем таким образом, что введение интегрированного второго модуля в интегрированный первый модуль формирует операционно готовое струйное печатающее устройство, причем интегрированный второй модуль выполнен с возможностью его замены в течение всей первой прогнозируемой долговечности оборудования.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают способ эксплуатации печатающего устройства, который содержит операции, согласно которым захватывают выполненный с возможностью ввода пишущий аппарат, содержащий все струйные мокрые компоненты, в совместимый печатающий аппарат таким образом, что функции струйной печати и функции обслуживания струйных компонентов автоматически интегрируются в печатающее устройство за счет введения в него пишущего аппарата.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают печатающее устройство, содержащее: струйный пишущий аппарат, имеющий печатающий элемент, и струйный печатающий аппарат, имеющий приемную секцию, в которой пишущий аппарат и печатающий аппарат избирательно взаимно соединяют таким образом, что печатающий аппарат захватывает печатающий элемент, и также таким образом, что печатающий аппарат может избирательно удалять печатающий элемент из пишущего аппарата и транспортировать печатающий элемент в некоторое положение для струйной печати и избирательно возвращать печатающий элемент в пишущий аппарат, когда процесс струйной печати не происходит.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают усовершенствованную струйную печатающую систему, которая включает в себя комбинацию некоторой совокупности взаимозаменяемых пишущих аппаратов в виде кассетных модулей, при этом каждый кассетный модуль содержит все мокрые компоненты струйной печатающей системы, при этом указанная совокупность обеспечивает отличающиеся друг от друга возможности струйной печати; и по меньшей мере один печатающий аппарат, не содержащий мокрые компоненты струйной печатающей системы, для избирательного вмещения в нем по меньшей мере одного кассетного модуля в целях формирования операционной струйной печатающей системы с ним.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают струйную систему, причем указанная система содержит:
(1) кассету пишущего аппарата, включающую в себя: печатающий компонент, имеющий впуск для приема через него по меньшей мере одной краски; печатающую головку и магистраль для переноса краски из впуска в печатающую головку, по меньшей мере один компонент емкости краски, гидравлически соединенный с печатающим элементом; по меньшей мере один состав краски, содержащейся в емкости; обслуживающий компонент для установки колпачка на печатающей головке ее обтирки и для приема отходов краски, выбрызнутой печатающей головкой во время ее обслуживания; первый электронный контроллер, соединенный с печатающей головкой; первый электрический соединитель для подачи электропитания и сигналов управления в кассету; электропроводку, соединяющую первый электронный контроллер с первым электрическим соединителем; корпус, содержащий все компоненты кассеты; и (2) печатающий аппарат, включающий в себя: кассетный отсек для вмещения в нем кассеты пишущего аппарата; каретку для вмещения печатающего компонента, когда кассету помещают в кассетный отсек, и для поступательного перемещения печатающего компонента из кассеты пишущего аппарата и обратно в него; реверсивный двигатель, соединенный с кареткой, для обеспечения ее поступательного движения; механизм для подачи запечатываемого материала в положение вблизи печатающего компонента, когда каретка поступательно перемещает печатающий компонент; второй электрический соединитель для соединения с первым электрическим соединителем, когда кассету помещают в кассетный отсек; второй электронный контроллер для подачи электропитания и сигналов управления; электропроводку, соединяющую второй электрический соединитель со вторым электронным контроллером; механизм для соединения с обслуживающим компонентом и для приведения в действие обслуживающего компонента, когда кассету помещают в кассетный отсек; и корпус, в котором размещают печатающий аппарат.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают печатающее устройство, содержащее: печатающий аппарат, имеющий субсистему транспортирования запечатываемого материала для перемещения запечатываемого материала через участок зоны печати печатающего аппарата и кассетный отсек для вмещения в него пишущих аппаратов; и совокупность пишущих аппаратов, которые избирательно вводят в кассетный отсек и выводят из кассетного отсека таким образом, что введение в кассетный отсек выверяет пишущий аппарат относительно области зоны печати, при этом каждый из пишущих аппаратов содержит по существу все мокрые компоненты струйного печатающего устройства и каждый из пишущих аппаратов имеет отличающиеся друг от друга характеристики печати.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения обеспечивают струйную печатающую систему, содержащую: печатающий аппарат, имеющий кассетный отсек; первую кассету пишущего аппарата, содержащую краску, имеющую первый состав; и вторую кассету пишущего аппарата, включающую в себя краску, имеющую второй состав; причем первый состав и второй состав имеют взаимные несовместимости для струйной печати, при этом кассетный отсек избирательно вмещает либо первую кассету пишущего аппарата, либо вторую кассету пишущего аппарата для печатания, в результате чего не происходит загрязнения печатающего аппарата по причине взаимных несовместимостей при последовательном выборе первого пишущего аппарата и второго пишущего аппарата.

Преимущество данного изобретения заключается в том, что модульные пишущие субсистемы и модульные субсистемы печатающего аппарата можно независимо разработать как усовершенствования в известном уровне техники.

Преимущество данного изобретения заключается в том, что оно обеспечивает изготовителю комплектного оборудования возможность неоднократного преобразования установленной базы печатающих аппаратов в усовершенствованные пишущие аппараты.

Преимущество данного изобретения заключается в том, что оно позволяет осуществить конструкции, в которых объемы емкости для краски соответствуют прогнозируемой долговечности печатающей головки, оптимизируя согласованность компонентов как с точки зрения рабочих характеристик, так и с точки зрения стоимости.

Преимущество данного изобретения заключается в том, что оно обеспечивает модульный подход к струйным пишущим системам, что является удобным и экономичным для конечных пользователей и также для изготовителей комплектного оборудования.

Преимущество данного изобретения заключается в том, что его признаки модульной замены фактически устраняют необходимость в процедурах поиска и устранения неисправностей струйной пишущей системы.

Преимущество данного изобретения заключается в том, что оно улучшает технологичность струйного устройства печатающего аппарата за счет устранения "мокрых" процессов сборочных операций, т.е. процессов, относящихся к обеспечению больших количеств краски, трубок, наполненных краской и пр.

Преимущество данного изобретения заключается в том, что оно использует наименьшее число заменяемых отдельных компонентов, если таковые имеются, и наименьшее число межсоединений между пишущим аппаратом и печатающим аппаратом, тем самым снижая стоимость и сложность эксплуатации и использования.

Преимущество данного изобретения заключается в том, что полная заменяемость пишущего аппарата в едином модуле обеспечивает повышенные степени свободы для конструкционных модификаций в соответствии с успехами уровня техники и для решения проблем пишущего аппарата в установленной базе.

Преимущество данного изобретения заключается в том, что оно позволяет изготовителю комплектного оборудования внедрять усовершенствования с очень низкой стоимостью или вообще без дополнительной стоимости, тем самым снижая заводскую себестоимость.

Поскольку отказы пишущей системы могут быть вызваны по причине и слишком редкого, и слишком частого использования, то преимущество данного изобретения заключается в том, что оно обеспечивает пишущий аппарат, который может иметь оценочную прогнозируемую долговечность либо по времени, либо по интенсивности эксплуатации, например 1 год, или по определенному числу напечатанных страниц - в зависимости от того, что именно произойдет раньше.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно позволяет осуществить разнообразные неоднократно изменяемые осуществления, основывающиеся на типе использования: домашнее использование, учрежденческое, развлекательное, работа детей с компьютером и пр.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно позволяет обеспечивать для конечного пользователя разнообразные избирательно взаимозаменяемые модули, направленные на осуществление разных результатов распечатки, например сплошной черный текст, цветная графика, полутоновое представление изображения, полноцветная печать с фотографическим качеством и прочее, исходя из данной потребности пользователя.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно позволяет обеспечивать конечному пользователю разные варианты с точки зрения стоимости, например более медленнодействующие/более дешевые модули и быстродействующие/более дорогие модули; модули с более низким качеством/более дешевые и модули фотографического качества/более дорогие.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает изготовителю комплектного оборудования более простые требования по рециркуляции отходов.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает изготовителю комплектного оборудования возможности подновления и сбыта на новой основе.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает более экологичную продукцию.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает изготовителю комплектного оборудования и конечному пользователю более простые процедуры проверки изделий, уже готовых к включению.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что объединенный модульный пишущий аппарат обеспечивает изготовителю комплектного оборудования повышенный фактор надежности отгруженной продукции.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно снижает затраты печатания из расчета на одну страницу.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает струйному печатающему устройству меньшие пространственные габариты с точки зрения занимаемого пространства на рабочем месте.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает повышенное разнообразие пишущих систем для специальных потребностей.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает отдельные стратегии производственной разработки печатающего аппарата и пишущего аппарата.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает упрощенное управление коммерческим распространением по принципу цепного подчинения.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает отдельное обеспечение печатающих аппаратов, для которого не требуются основательные знания струйной техники.

Преимущество данного изобретения также заключается в том, что оно обеспечивает неоднократный съем и хранение струйной пишущей субсистемы без необходимости применения специальных механизмов профилактики ухудшения качества перед повторным использованием.

Прочие задачи, признаки и преимущества данного изобретения станут очевидными из приводимого ниже объяснения и прилагаемых чертежей, на которых аналогичные ссылочные обозначения представляют аналогичные признаки на всех чертежах.

Перечень фигур
Фиг. 1 (уровень техники) - схематическое изображение в перспективе примера выпускаемого промышленностью струйного печатающего устройства.

Фиг. 2 - схематическое изображение в перспективе струйного пишущего элемента, который может быть использован в устройстве, изображаемом на Фиг.1.

Фиг. 3 - схематическое изображение в перспективе (частичный вырез) соответствующих компонентов модульного печатающего аппарата в соответствии с данным изобретением для использования совместно с пишущим инструментом в соответствии с данным изобретением.

Фиг. 4 - схематическое изображение в перспективе, с частичным пространственным разделением деталей, модульного пишущего аппарата в соответствии с данным изобретением для применения с печатающим аппаратом, изображаемым на Фиг.3.

Фиг.4А - перспективное изображение с пространственным разделением деталей пишущего аппарата, изображаемого на Фиг.4.

Фиг. 5 - схематическое изображение в перспективе пишущего аппарата, изображаемого на Фиг.4 и соединенного с компонентами печатающего аппарата, изображаемого на Фиг.3.

Фиг. 5А - схематическое изображение в перспективе пишущего аппарата, изображаемого на Фиг. 4 и введенного в печатающий аппарат, изображаемый на Фиг.3.

Фиг. 6 - схематическое изображение в перспективе (вид снизу) печатающего модуля пишущего аппарата, изображаемого на Фиг.4.

Фиг. 7 - гидравлическая блок-схема в соответствии с данным изобретением, изображаемым на Фиг.4.

Фиг.8 (уровень техники) - гидравлическая блок-схема для разового печатающего картриджа на основе струйной системы.

Фиг. 9 (уровень техники) - гидравлическая блок-схема струйной системы на основе заменяемых средств обеспечения краски.

Фиг. 10 - электрическая блок-схема в соответствии с данным изобретением, изображаемым на Фиг.4.

Фиг. 11 (уровень техники) - электрическая блок-схема компьютерного принтера HP DeskJet 850C, использующего разовую систему печатающего картриджа, изображаемую на Фиг.8.

Фиг. 12 (уровень техники) - электрическая блок-схема печатающего устройства, использующего заменяемые средства обеспечения краски, изображаемые на Фиг.9.

Фиг. 13 - изображение в перспективе в соответствии с данным изобретением согласно изображению на Фиг. 4 и 5А с модулем пишущего аппарата, установленным в печатающем аппарате в "режиме готовности".

Фиг.14 - изображение в перспективе в соответствии с данным изобретением, изображаемым на Фиг.13, с модулем пишущего аппарата, установленным в печатающем аппарате в "режиме печати".

Фиг.15 - изображение в перспективе в соответствии с данным изобретением, изображаемым на Фиг.14 и иллюстрирующее ведомую гибкую схему.

Фиг.16 - разрез, схематически изображающий приводимое в качестве примера осуществление обслуживающей секции, ее межсоединения с печатающим аппаратом и ее работы в соответствии с применением в данном изобретении, изображаемом на Фиг.13 и 14.

Фиг.17 - изображение в перспективе альтернативного осуществления данного изобретения, изображаемого на Фиг.4, в котором иллюстрируется альтернативная обслуживающая секция.

Фиг.18 - альтернативное осуществление пишущего аппарата согласно данному изобретению в перспективном изображении (вид сверху).

Фиг. 19 - альтернативное осуществление пишущего аппарата, изображаемого на Фиг.18, в изображении в перспективе (вид снизу).

Подразумевается, что приводимые в данном описании чертежи составлены не в масштабе, кроме оговоренных случаев.

Описание предпочтительного варианта реализации
Далее следует подробное описание конкретного варианта реализации данного изобретения, которое поясняет вариант, являющийся, по мнению изобретателей, предпочтительным для осуществления данного изобретения. Также вкратце, как применимые, излагаются альтернативные варианты реализации. Несмотря на то, что Фиг.1 представлена как "уровень техники", следует учитывать, что она также характеризует общеродовое устройство как в целях пояснения, так и в качестве основы притязаний по данному изобретению относительно компонентов, хорошо известных из уровня техники, например корпусы, лотки для бумаги, средства управления и прочее, подробное объяснение которых не относится к пониманию данного изобретения. Подзаголовки в данном описании даны только для удобства чтения; какие бы то ни было ограничения рамок данного изобретения этими подзаголовками не предполагаются и ими не подразумеваются.

Печатающие аппараты
Согласно данному изобретению Фиг.3 иллюстрирует компоненты печатающего аппарата 301, выполненного с возможностью его межсоединения с пишущим аппаратом (это более подробно поясняется ниже со ссылкой на Фиг.4). Внешние рамы, лотки для бумаги, панели электронных средств управления и прочие компоненты аппарата хорошо известны специалистам в данной области техники, и описание подробностей необязательно для понимания данного изобретения. Фиг.1 иллюстрирует те конкретные признаки печатающего аппарата в совокупном печатающем устройстве, которые известны из уровня техники и используются в соответствии с данным изобретением.

Стойка 303 рамы 337 имеет шаговый двигатель 305 для перемещения запечатываемого материала и соответствующим образом установленную на ней валиковую передачу 307 запечатываемого материала. Приводимый в качестве примера запечатываемый материал, лист бумаги 309, изображен как имеющий полосовую зону 311 печати, указываемую стрелкой и пунктирными линиями и имеющую высоту полосы, примерно равную высоте отверстия печатающей головки; при этом ширина полосы приблизительно равна ширине листа бумаги по его краям. Нужно отметить, что поскольку известны многие варианты реализации печатающей головки, зона 311 печати не ограничивается на практике только указываемой областью полосы; например, теоретически, печатающая головка, занимающая длину страницы, могла бы напечатать весь лист за один проход. Нижний валик 312 привода запечатываемого материала перемещает запечатываемый материал через зону 311 печати в течение цикла печати, обычно совершая одно шаговое перемещение запечатываемого материала, равное величине одной полосы, после одного или нескольких сканирований печатающего элемента. Каретка 313 печатающего модуля выполнена с возможностью перемещения на штанге 315 противовращения и стержня 317 скольжения. Можно осуществить разные конструкции каретки 313 печатающего модуля; в приводимом в качестве примера варианте реализации каретка 313 содержит трубчатый ползун 319, который включает в себя стержень 317 скольжения и колесо 312 без самостоятельного привода, которое вращается сверху штанги 315 противовращения. Реверсивный приводной двигатель 323 имеет приводной вал 325, соединенный с приводным ремнем 327, который, в свою очередь, соединен с кареткой 313, в результате чего каретке 313 можно сообщать двустороннее поступательное движение для сканирования печатающего модуля (далее подробно описывается со ссылкой на Фиг.6), установленного поперек запечатываемого материала 309. Прочие приводные механизмы каретки, такие как приводы с использованием тросов и ведущего вала, червячно-реечные передачи и т. п. , известны из уровня техники и совместимы с данным изобретением. Слежение за положением каретки осуществляют посредством кодерного модуля 329, установленного на каретке 313, и с помощью кодовой полоски 331, установленной на раме 337 (см., например, патент США 4789874 (Majette, переуступленный общему правопреемнику данного изобретения и включаемый в данную заявку в качестве ссылки)).

Хотя описываемые здесь различные варианты реализации отдельных элементов печатающего аппарата хорошо известны из уровня техники, модульное выполнение межсоединения с объединенным модулем пишущего аппарата является особым. В этом отношении каретка 313 печатающего модуля включает в себя консоль 333, имеющую углубление 335, вырезанное в ней для вмещения компонента печатающего модуля пишущего аппарата, в результате чего печатающий модуль захватывают в фиксированной взаимосвязи с кареткой 313 за счет того, что модуль пишущего аппарата целиком устанавливают в печатающем аппарате 301, либо - после введения пишущего аппарата - за счет перемещения каретки в целях сопряжения с пишущим инструментом. Поэтому печатающий модуль может выводиться из пишущего аппарата, чтобы сканировать зону 311 печати, и затем вновь вводиться внутрь пишущего аппарата. Каретка 313 использует свое углубление 335 и исходные положения 336 необходимым образом в целях надлежащей выверки печатающего модуля относительно зоны 311 печати запечатываемого материала.

Другими словами, наряду с разработкой модульных пишущих аппаратов печатающий аппарат 301 включает в себя конкретные совместимые признаки стыковки модуля пишущего аппарата. Каретку 313 операционно располагают для взаимного соединения с пишущим инструментом пишущего аппарата, либо когда пишущий аппарат вмещается в печатающем аппарате, либо после введения пишущего модуля за счет перемещения каретки для сопряжения с пишущим инструментом. Необходимо отметить, что печатающий аппарат 301 является также модульной конструкцией, специально выполненной с возможностью межсоединения с конструкционно совместимым модулем пишущего аппарата; при этом струйный печатающий субмодуль модуля пишущего аппарата надлежащим образом автоматически задействуют и выверяют для сканирования зоны печати на запечатываемом материале простым введением этого пишущего аппарата в печатающий аппарат. В иллюстрируемом варианте реализации печатающий аппарат 301 имеет субкомпоненты, выполненные с возможностью выведения печатающего модуля из введенного пишущего аппарата в целях выполнения операций печати и в целях введения печатающего модуля обратно в пишущий аппарат, когда печатание не производится. Разумеется, возможны многие другие варианты промышленного осуществления этого решения (см., например, Фиг.18 и 19, описываемые ниже).

Не иллюстрируется на приводимых чертежах, но подразумевается авторами данной заявки, что печатающий аппарат в соответствии с данным изобретением может иметь несколько кассетных отсеков пишущего аппарата для вмещения в них пишущих аппаратов. Также подразумевается, что для замены пишущих аппаратов в кассетном отсеке можно применять механизмы, имеющие конструкцию типа "музыкальный автомат".

Пишущие аппараты
Фиг. 4 иллюстрирует приводимый в качестве примера вариант реализации пишущего аппарата 401. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что для реализации потребностей конкретного промышленного выполнения можно сконструировать широкое разнообразие модулей пишущего аппарата. В основном намерение авторов данной заявки заключается в обеспечении пишущего аппарата 401, который отделяет "мокрые" струйные компоненты, включая те компоненты, которые контактируют с краской или непосредственно содержат компоненты в контакте с краской (наружные части компонентов, электросоединения печатающей головки и пр. ), от остального печатающего аппарата. Находящийся в корпусе блок пишущего аппарата, который пользователь просто вводит как кассету и при этом за счет этого простого действия обеспечивает полную интеграцию системы, является целью этого разграничения струйной печатающей системы. В конце срока службы блока пишущего аппарата его легко снимают и убирают либо возвращают изготовителю комплектного оборудования для обновления или переработки.

Печатающую систему обновляют за счет замены использованной кассетной системы нанесения краски на новую. Систему изменяют путем замены кассеты, имеющей первые характеристики печатания, на кассету, имеющую другие характеристики печатания, например модуль пишущего аппарата для печатания черного текста для печатания документов - на модуль пишущего аппарата, использующий светящуюся краску для печатания переводных изображений на майках.

Корпус 403 пишущего аппарата образует закрытое пространство для компонентов пишущего аппарата 401; технические условия этого корпуса определяются конкретным конструкционным осуществлением межсоединения печатающего аппарата с пишущим аппаратом. Корпус 403 содержит печатающий
субмодуль 405, модуль 407 обслуживающей секции и по меньшей мере одну емкость краски - четыре емкости изображены для полноцветного ГПЖЧ-осуществления - 411, 413, 415, 417, а также соответствующие краскоподающие трубки 421, 423, 425, 427, и гидравлические муфты регулирования расхода от емкости к трубке, такие как клапаны 431, 433, 435, 437, соответственно. Краскоподающие трубки 421-427 можно соответствующим образом объединять в пучок и направлять в корпус 403 и из него, где поверхность 404 корпуса имеет соответствующие вырезы 443, 447 для кассетной вставки пишущего аппарата 401 в печатающий аппарат 301, и для последующего извлекающего-убирающего движения компонентов пишущего аппарата, участвующих в сканировании листа запечатывающего материала, располагаемого вблизи механизма транспортирования бумаги. В более простой конструкции вместо фиксированной поверхности 404 корпуса можно выполнить простую откидную крышку (аналогичную той, которую обычно используют для картриджей тонера светокопировального аппарата), прикрепляемую таким образом, чтобы ее открывал конечный пользователь непосредственно перед введением пишущего аппарата в печатающий аппарат. В целях максимального использования преимуществ данного изобретения целесообразно упростить модуль 401 пишущего аппарата таким образом, чтобы, с точки зрения конечного пользователя, он был полностью интегрирован для простого одноэтапного кассетного введения или удаления, и также был полностью разовым. Для технологичности целесообразно, чтобы внешний корпус пишущего аппарата был простым и недорогим. Упрощенный корпус из пластмассы или армированного картона, или т.п., который должен удовлетворять меньшим требованиям формования, чем полностью сформованный корпус, полностью отвечает этой цели.

В иллюстрируемом в качестве примера варианте реализации: емкости 411-417 для краски содержат простую конструкцию, представляющую собой пакет из материала "майлар" или множественный пакет, закрепленный между стенкой или днищем корпуса 403 и нажимной пластиной 441. Емкости 411-417 краски могут быть емкостями любой формы, типа, конструкции и конфигурации сообразно с конкретным модульным выполнением пишущего аппарата 401.

В предпочтительном варианте реализации все компоненты модуля пишущего аппарата составляют одноразовый или перерабатываемый, или обновляемый изготовителем блок; причем термин "одноразовый" также означает блок, который время от времени заменяют другими модулями пишущего аппарата, имеющими другие характеристики печати. Но также предполагается, что пишущий аппарат можно сконструировать с возможностью обеспечения заменяемых или пополняемых емкостей краски (в соответствии с приводимым ниже описанием со ссылкой на Фиг.18 и 19). Но в этом случае не будут использованы некоторые преимущества, указываемые в разделе "Краткое описание сущности изобретения", в частности те преимущества, которые относятся к понятным для пользователя усовершенствованиям, таким как изменения в составах краски, конструкция разового срока службы компонентов модуля обслуживающей секции и пр. Тем не менее, может существовать необходимость заводской замены или пополнения емкостей краски; поэтому могут изготавливаться и поставляться заменяющие емкости, комплекты многоцветных емкостей и комплекты для пополнения (например, шприцы, наполненные краской в соответствии с известным уровнем техники).

Обращаясь к Фиг. 3: печатающий аппарат 301 обеспечивают механизмом 339 повышения давления емкости краски. L-образный аппликатор 341 давления имеет по существу плоский рычаг 343, выполненный с возможностью скольжения по верху нажимной пластины 441 (Фиг.4, 14 и 15), установленной с возможностью перемещения, например, на обычном установочном средстве скольжения (не изображено), в сторону корпуса вблизи емкостей 411-417 краски в пишущем аппарате 401. При введении пишущего аппарата 401 в печатающий аппарат 301 рычаг 343 контактирует с пластиной 441. Рычаг 343 установлен на стержне 347 или на другом соответствующем установочном компоненте, соединенном с возвратным рычагом 349 нажимной пластины. При подпружинивании (не изображено) стержня 347 или рычага 349 положительное давление прилагают к емкостям 411-417 краски за счет приложения рабочего усилия на нажимную пластину 441 посредством рычага 343.

Другими словами, путем поворота (механического или электромеханического: см. пунктирную линию 345 на Фиг.3) механизма 339 создания повышенного давления нажимная пластина 441 оказывает давление на емкости 411-417 краски в целях переноса краски из емкостей в печатающий субмодуль 405 через клапаны 431-437 и трубки 421-427. Возвратный рычаг 349 также сконфигурирован для противодействия смещению во время установки модуля 401 пишущего аппарата в печатающий аппарат 301. Обращаясь к Фиг.4: поверхность 404 корпуса имеет отверстие 443 для вмещения рычага 343 через него при введении пишущего аппарата 401 в печатающий аппарат 301, в результате чего нажимная пластина 441 контактирует с рычагом.

Необходимо отметить, что разнообразные пишущие инструменты печатающего субмодуля 405 можно выполнить для использования в соответствии с данным изобретением либо можно сконструировать новые соответствующие печатающие модули. Далее описывается конкретное приводимое в качестве примера осуществление со ссылкой на Фиг.6. Это также означает, что для конструкторов системы уровень техники располагает разнообразными методами и устройствами пополнения. Перенос краски с автономной емкости необязательно должен ограничиваться конкретными приводимыми в качестве примера вариантами реализации, иллюстрируемыми на чертежах. Таким же целесообразным будет любой эквивалент, выполненный для конкретного осуществления. Например, согласно описанию в патенте США 4968998 (Allen, переуступленный общему правопреемнику данной заявки) на "Пополняемую струйную печатающую систему" из уровня техники известна методика инжекции краски в обслуживающей секции.

Аналогично в распоряжении конструктора системы имеются разнообразные гидравлические соединения и клапанные механизмы. Специалисту в данной области техники известны и могут быть использованы указанные соединения и механизмы простого типа, самоуплотняемого однопозиционного, игольчато-перегородочного, одностороннего типа и пр. Еще один пример более сложного осуществления автономной емкости с клапанным трубчатым межсоединением между емкостью и пишущим элементом раскрывают к допущенной к рассмотрению патентной заявке США 08/523424 (Johnson и др. , переуступленной общему правопреемнику данного изобретения и включаемой в данную заявку в качестве ссылки) на "Струйную автономную систему подачи краски", в которой применяют управляемый многоходовой клапан. Подразумевается, что данное изобретение не ограничивается конкретными приводимыми в качестве примера вариантами реализации, иллюстрируемыми на чертежах, и более подробное описание автономных средств обеспечения краски не является существенным для понимания данного изобретения. В предпочтительном варианте реализации данного изобретения все гидравлические соединения являются несъемными, повышают надежность, снижают себестоимость и уменьшают габариты.

Согласно изображениям на Фиг.4, 14 и 15: раздвоенный качающийся рычаг 451 имеет первый конец, установленный внутри корпуса посредством обычного шарнирного крепления в целях обеспечения свободы движения из пишущего аппарата 401 и обратно в него. Корпус 403 пишущего аппарата имеет соответствующую прорезь, обеспечивая для качающегося рычага 451 возможность заходить внутрь корпуса и выходить из него. Для несения трубок 421-427 для краски (Фиг. 4 и 14), электропроводки и гибкого шнура 609 (Фиг.15) качающийся рычаг 451 имеет пазы соответствующего размера (наиболее наглядно изображено на Фиг.15) и лепестки 459 для закрепления трубок и проводов в пазах. Второй конец качающегося рычага 451 шарнирно прикреплен к печатающему субмодулю 405. Когда каретка 313 (Фиг.3) печатающего аппарата 301 выводит печатающий субмодуль 405 из пишущего аппарата 401, за ним следуют установленные на качающемся рычаге трубки 421-427 и шнур 609.

Интеграция системы
В соответствии с вышеизложенным и согласно Фиг.5 и 5А пишущий аппарат 401 и печатающий аппарат 301 выполнены с возможностью сопряжения друг с другом за счет скользящей посадки с прижатием или за счет защелкивания при кассетном введении пользователем пишущего аппарата в печатающий аппарат. При введении или после введения печатающий субмодуль 405 автоматически входит в углубление 335 (Фиг. 3) каретки 313. Печатающий субмодуль 405 механически соединяют с кареткой 313 в надлежащей ориентации для сканирования путем простой установки модульного пишущего аппарата 401 в печатающий аппарат 301. Также для замены модулей пишущего аппарата могут быть применены более сложные, автоматизированные, интеграционные системы, подобные механизмам, работающим по принципу "музыкального автомата".

Обращаясь к Фиг. 4: также предполагается, что электрическое соединение между пишущим аппаратом 401 и печатающим аппаратом 301 может быть выполнено во время той же установки через электрический соединитель 445, для которого обеспечивают отверстие 447 на поверхности 404 корпуса. Можно применить стандартный электрический соединитель 445, известный из уровня техники и целесообразный для того или иного конкретного осуществления. Таким образом, число элементов межсоединения между пишущим аппаратом 401 и печатающим аппаратом 301 сводится к простому электрическому межсоединению и нескольким простым механическим межсоединениям. Между пишущим аппаратом 401 и печатающим аппаратом 301 гидравлическая муфта или межсоединение не требуются. Это решает многие существующие в уровне техники проблемы, указываемые выше в разделе "Предпосылки изобретения". Введение пишущего аппарата в печатающий аппарат, выполненный с возможностью этого, автоматически обеспечивает пользователю полностью интегрированное печатающее устройство, готовое к использованию. Варианты использования или обновления также просты, как и замена одного пишущего аппарата на другой.

Фиг. 5А иллюстрирует прочие признаки и конструкционные модификации модульного решения печатающих аппаратов и пишущих аппаратов. Печатающий аппарат 301 обеспечивают несущей рамой 501, специально сконструированной для размещения в ней пишущего аппарата 401 в конструкционной полости 503, образующей кассетный отсек, в который простым образом, одной операцией, как кассету, вставляют пишущий аппарат 401 - показано стрелкой 505. В качестве важного преимущества данного изобретения предполагается, что печатающий субмодуль 405 (Фиг.4, 5 и 6) является элементом с небольшой массой. Во время печатания присутствует только ограниченное количество собственной краски. Поэтому может потребоваться контролирование уровней краски в печатающем субмодуле 405. Детектор 507 уровня краски (Фиг.5 и 5А), известный из уровня техники, устанавливают на поперечине 509 рамы 501 печатающего аппарата вблизи зоны действия сканирующей каретки 313, которая налагается на зону 311 печати запечатываемого материала 309.

Печатающие модули
Фиг. 6 иллюстрирует приводимый в качестве примера сканирующий печатающий субмодуль 405, выполненный с возможностью применения в пишущем аппарате 401. Наружная часть состоит из верха 601 пишущего элемента, контейнера 603 краски, магистрали 605, 607 краски и печатающей головки 611. Печатающая головка 611 соединена с одним концом гибкого шнура 609, на которой, в свою очередь, находится элемент пластины 612 сопла печатающей головки в соответствующей взаимосвязи с магистралью 605, 607 краски и прочими субкомпонентами печатающей головки, известными из уровня техники (элементы генератора капель и прочие, которые не изображены). Предпочтительный вариант реализации данного изобретения предназначается для струйной термопечатающей головки, но в соответствии с данным изобретением также целесообразно использовать пьезоэлектрические, волновые и прочие печатающие головки. Дальний конец гибкого шнура 609 выполнен с возможностью соединения пишущего субмодуля 405 с электрическим соединителем 445 - Фиг.4. Гибкая схема 609 может содержать интегральную схему 613 контроллера пишущего аппарата. Определители исходного положения 615, 616, 617, 618, 619, 620 (и любые прочие, имеющиеся в каком-либо конкретном осуществлении, которые могут быть и не изображены в перспективном изображении) обеспечивают, в необходимых случаях, для сопряжения печатающего субмодуля 405 в должной ориентации относительно каретки 313 - согласно описанию со ссылкой на Фиг.3 и 5. Иллюстрируемый вариант реализации предназначен для полного четырехцветного печатающего модуля; поэтому применяют четыре комплекта матриц 621 струйных отверстий. Прочие матрицы можно использовать в соответствии с назначением применения любого конкретного пишущего аппарата 401. Печатающий субмодуль 405 имеет впускные механизмы для приема краски каждым из них из емкости, соединенной с ними (см. Фиг.4), в зависимости от характеристик печати конкретной конструкции пишущего аппарата, например, один впускной порт для кассеты только с черной краской; четыре впускных порта и многокамерный контейнер 603 для кассеты ГПЖЧ-полноцветного пишущего аппарата и т.п.

Печатающий субмодуль 405 в предпочтительном варианте реализации представляет собой полупостоянный пишущий элемент, имеющий механизмы, выполненные с возможностью управления противодавлением печатающей головки и управления расходом краски из автономной емкости(ей), поступающей в печатающий модуль. Печатающий модуль может также содержать другие известные механизмы полупостоянного пишущего элемента. Эти механизмы описываются в нескольких патентах, например, патенты США 4831389 (Chan), 4992802 (Dion), 5409134 (Cowger), 5325119 (Fong), 5448818 (Scheffelin), 5650811 (Seccombe), которые переуступлены общему правопреемнику данного изобретения и включены в данную заявку в качестве ссылки. Более подробное описание этих механизмов не имеет существенного отношения к пониманию данного изобретения.

При введении пишущего аппарата 401 в печатающий аппарат 301, изображаемый на Фиг.5А: печатающая головка 611 печатающего модуля - в качестве фиксированного элемента печатающего субмодуля 405 - автоматически выверяется должным образом для операции печатания, когда печатающий модуль сопряжен с кареткой 313 (Фиг. 3) за счет простого механического межсоединения посредством углубления 335. В предпочтительном варианте реализации какие бы то ни было другие электрические или гидравлические соединения между печатающим субмодулем 405 и кареткой 313 не являются необходимыми.

В предпочтительном варианте реализации данного изобретения предполагается, что печатающий субмодуль 405 является компонентом с небольшой массой, имеющим заранее определенный собственный запас краски, ограничиваемый объемом, нужным для нанесения краски на заранее определенный участок запечатываемого материала, например, меньший или равный одной странице наиболее крупного по размеру запечатываемого материала, совместимого с данным печатающим аппаратом. С другой стороны, объем собственной краски существенно меньше объема краски в емкости, например, 1/10 объема емкости, в результате чего по существу почти вся краска находится автономно в пишущем аппарате. Небольшие субсистемы каретки имеют два преимущества: небольшая масса и небольшой объем.

Для приведения в действие меньшей массы требуются меньшие по размеру двигатели. Для привода меньших по размеру двигателей требуется меньшее электроснабжение и меньшие по размеру электронные средства привода. Меньшая масса позволяет легче регулировать уровень шума. Меньшие по размеру подвижные системы обычно создают шум более высокой частоты; раздражающие факторы, такие как зубчатая передача и шум двигателя, имеют более высокие частоты. Естественные частоты подвижных систем являются более высокими, т.к. жесткость увеличивается обычно быстрее, чем масса. Высокие частоты легче регулировать; звукопоглощающие материалы гораздо более эффективнее при высоких частотах. Подвижные элементы с небольшой массой имеют меньшую вероятность возбуждать наружные поверхности или панели корпуса устройства, генерирующие низкочастотный шум (примерно до 3500 Гц). Относительно крупные панели передают свою энергию вибрации воздуху гораздо лучше, чем более мелкие компоненты. Низкие частоты воспринимаются как более громкие, чем высокие частоты.

Меньший по габаритам печатающий механизм можно осуществить без обеспечения той жесткости, которая требуется для более крупных масс. Перемещение субсистемы с низкой массой, например, сканирование вперед и обратно через зону печати, вызывает меньшее дрожание печатающего устройства как реакцию на движения каретки. Дрожание печатающего устройства может стать значительным в случае перемещения вперед и назад кареток с большей массой. Меньшее дрожание печатающего устройства позволяет уменьшить размеры всех конструкционных несущих элементов в печатающем устройстве. Перемещение меньшей массы обеспечивает уменьшение габаритов несущих конструкций каретки. Требования, предъявляемые к жесткости, снижаются в отношении несущей конструкции каретки и компонентов системы привода, таких как ремни привода каретки. При этом становится легче сохранять и повышать уровень резонансных частот. Более низкие резонансные частоты имеют более крупную амплитуду для данного уровня ускорения, и это приводит к большей неравномерности скорости. Неравномерность скорости вызывает дефекты печати, особенно в цветной печати, когда цвета более не имеют верного совмещения из-за небольшого смещения точек. Резонансные частоты от движения, перпендикулярного оси сканирования каретки, также легче сохранять на высоком уровне. В этом случае также смещения приводят к дефектам печати - обычно в виде периодических изменений цвета. Благодаря более высоким резонансным частотам также облегчается конструирование сервомотора. Меньшая масса обеспечивает повышенную скорость. Для более эффективного использования повышенной скорости каретки требуются повышенные ускорения. Повышенное ускорение требуется для сохранения постоянными длительностей изменения ускорения и их произведения. Поскольку согласно законам Ньютона F = mА, то для меньшей массы требуется меньшее усилие ускорения. Для использования существенных преимуществ из скорости каретки, равной 60 дюймов/сек (1524 мм/сек) в печатающем устройстве шириной 8 дюймов (203,2 мм), требуется ускорение 3g по сравнению с ускорением 1g, в настоящее время применяемым для обеспечения скорости 20 дюймов/сек (508 мм/сек).

Аналогично значительные преимущества реализуются благодаря относительно небольшому собственному объему краски. Для печати с обеспечением запечатывания всех точек по ширине печатающей головки требуется меньший по длине общий ход. Габариты изделий уменьшаются и по высоте, благодаря высоте пишущего элемента, и по ширине, благодаря уменьшенному общему ходу. Поскольку во многих случаях коммерческого использования рабочее место имеет многие ограничения, требуются изделия с меньшими рабочими габаритами. Транспортные расходы снижаются по той причине, что на одном отгрузочном поддоне умещается большее число изделий. Изделия с меньшими габаритами позволяют удовлетворять требованиям по жесткости и прочности за счет меньших в поперечном сечении конструкций. Жесткость пропорциональна обратной функции длины в кубе. При уменьшении расстояния между линейными матрицами отверстий смещение относительно идеального положения по причине неравномерности скорости уменьшается. Это обстоятельство уменьшает несовпадаемость цвета для данной неравномерности скорости.

Эти преимущества для печатающего модуля с небольшой массой и для соответствующей каретки можно использовать либо для снижения стоимости, либо для улучшения рабочих характеристик. Меньшие габариты для одних и тех же рабочих показателей дадут систему с более низкой себестоимостью. Повышенное ускорение и меньший общий ход обеспечат повышенную производительность, если все остальное в системе остается без изменений.

Необходимо отметить, что альтернативный вариант реализации можно сконструировать для такого печатающего модуля, который фактически не выводят из пишущего аппарата. За счет ориентирования пишущего аппарата по оси перемещения бумаги, у-оси (см. Фиг.14), будет просто предусмотреть решение, согласно которому механизм каретки печатающего аппарата доходит до пишущего аппарата и захватывает пишущий модуль, установленный в пишущем аппарате, чтобы пройти зону печати, не покидая пишущий аппарат. Этот вариант реализации описывается ниже со ссылкой на Фиг.18 и 19.

Аналогично, печатающая головка, имеющая ширину ширины страницы, если она выверена относительно печатающего аппарата, может запечатать полностью зону печати без какого-либо перемещения пишущего инструмента. В этих альтернативных вариантах реализации также отсутствует гидравлическое взаимодействие между модулем пишущего аппарата и печатающим аппаратом - за исключением переноса жидкости для печати из пишущего аппарата непосредственно на запечатываемый материал.

Обслуживающие секции
Принципы технологии обслуживающей секции струйного печатающего устройства известны из уровня техники. Патент США 4567494 (Taylor) от 29 июня 1984 г. является более ранним патентом на "Устройство для прочистки, заливки сопла и установки на нем колпачка для струйных термопечатающих устройств", переуступленным общему правопреемнику данного изобретения и включенным в данную заявку в качестве ссылки. Процедуры пуска и обслуживания также известны из уровня техники.

Обслуживающая секция может обеспечивать ряд полезных функций, в число которых входят следующие:
1) очистка забившихся сопел и удаление пузырьков из пишущего элемента;
2) закрытие сопел, когда печатающая головка не используется, во избежание ее загрязнения;
3) предотвращение высыхания в соплах, когда печатающая головка не используется;
4) обтирка загрязнений сопла, образующихся во время печати; и
5) обеспечение местоположения для осуществления выброса из сопел в целях очистки незалитых сопел.

Патент США 5455608 (Stewart и др.) на "Алгоритм пуска пишущего элемента для черных и цветных струйных термопечатающих элементов" описывает пример этих эксплуатационных процедур обслуживающей секции (переуступленный общему правопреемнику данного изобретения и включенный в данную заявку в качестве ссылки).

Из уровня техники известны многие конструкции и методы эксплуатации обслуживающей секции. С данным изобретением совместимы несколько этих конструкций или их комбинация.

В первом примере печатающее устройство HP DeskJet 850C использует обслуживающую секцию поворотного типа, которая в перпендикулярном направлении обтирает линейные матрицы отверстий пластин сопла печатающей головки в печатающих картриджах, используемых в этой модели. Обслуживающие секции поворотного типа раскрывают в патентах США 5115250 (Harmon и др., 12 января 1990 г.) на "Устройство обтирки для струйной печатающей головки", 5103244 (Gast и др. , 05 июля 1990 г.) на "Способ и устройство очистки струйных печатающих головок"; 5146243 (English и др., 29 июля 1991 г.) на "Диафрагмную колпачковую систему для струйных печатающих устройств"; 5614930 (Osborne и др., 28 октября 1994 г.) на "Перпендикулярную поворотную систему обтирки для струйных печатающих головок" (каждый из которых переуступлен общему правопреемнику данного изобретения и включен в данную заявку в качестве ссылки).

В другом примере: "лифтовые" обслуживающие секции также известны из уровня техники и раскрыты в патентах США 5396277 (Gast и др., 25 сентября 1992 г. ) на "Способ и устройство синхронизированного перемещения каретки и устройства обтирки для струйных печатающих устройств"; 5455609 (Gast и др., 30 сентября 1992 г. ) на "Обслуживающую секцию печатающей головки печатающих устройств"; 5440331 (Grange и др., 21 декабря 1992 г.) на "Обслуживающее устройство печатающей головки" (каждый из которых переуступлен общему правопреемнику данного изобретения и включен в данную заявку в качестве ссылки).

Поступательно перемещающиеся салазки, которые также поднимают в приподнятое положение для установления колпачка, раскрывают в патенте США 4853717 (Harmon и др. , 23 октября 1987 г.) на "Обслуживающую секцию для струйного печатающего устройства" (переуступленном общему правопреемнику данного изобретения и включенном в данную заявку в качестве ссылки).

Специалистам в данной области техники будет ясно, что для данного изобретения применимо использование одного или нескольких этих методов выполнения обслуживающей секции. Общность применения заключается в том, что предпочтительно иметь обслуживающую секцию в пишущем аппарате, хотя активатор обслуживающей секции может быть частью печатающего аппарата.

Например, основная проблема, связанная с заменяемыми картриджами краски в известном уровне техники, заключается в том, что когда струйная печатающая головка не используется, ее нужно закрывать колпачком, чтобы исключить такие проблемы, как протекание краски и образование корки, в результате которых пишущий элемент выходит из строя. [Техническое решение применения колпачка известно из уровня техники (например, см. патенты США 5027134 (Harmon и др., 01 сентября 1989 г.) на "Незасоряющийся колпачок и обслуживающую секцию для струйных печатающих головок"; 5448270 (Osborne, 16 ноября 1994 г.) на "Колпачок для струйной печатающей головки, имеющий приподнятый выступ" (оба переуступлены общему правопреемнику данного изобретения и включены в данную заявку в качестве ссылки))]. В некоторых недорогих бытовых печатающих устройствах пишущие элементы регулярно заменяют; черные - для распечатки документов, цветные - для графического материала. Для этих пишущих элементов должны обеспечиваться отдельные устройства хранения и установки колпачка. Помимо этого, было обнаружено, что для разных химических составов краски требуются колпачки, выполняемые из совместимых материалов.

Данное изобретение решает эти проблемы, поскольку пишущий аппарат включает в себя обслуживающие элементы. Печатающую головку полностью закрывают колпачком, когда она не используется, независимо от установки самого пишущего аппарата в печатающем устройстве или его хранения вне устройства. Это обеспечивает возможность заменять аппарат на другой аппарат, имеющий другие характеристики печати. Например, отверстие может иметь "пишущий аппарат для текста", содержащий только большеобъемную емкость с черной краской, обеспечивающую длительное повседневное использование, и "пишущий аппарат для цветного графического материала", содержащий емкости голубой, пурпурной, желтой и черной красок, которые используются только время от времени.

Устройства обтирки печатающей головки подвержены износу. Примеры устройств обтирки раскрываются правопреемником данного изобретения в патенте США 5151715 (Ward и др., 30 июля 1991 г.) на "Устройство обтирки печатающей головки для струйных печатающих устройств" (переуступленном общему правопреемнику данного изобретения и включенном в данную заявку в качестве ссылки). Замена устройств обтирки всякий раз, когда заменяется пишущий аппарат, по существу устраняет необходимость какого-либо технического обслуживания.

В работе: частичное засорение или закупорку сопел и отверстий печатающей головки периодически прочищают путем выброса нескольких капель краски через каждое сопло в процессе очистки, известном под названием "выбрызгивания". Отходы краски собирают в емкость выбрызгивания обслуживающей секции, которую называют "урной". В урнах известного уровня техники большая часть краски выбрызгивания попадает на дно урны. Некоторая часть краски стекает по стенкам трубки урны или "трубе" под действием силы тяжести и в емкость, где многие растворители испаряются. Иногда отходы краски затвердевают до попадания в емкость, образуя сталактиты/сталагмиты из отложений краски на стенке трубы. Эти сталактиты/сталагмиты краски нередко нарастают и забивают вход в урну. Во избежание этого явления обычные урны должны быть широкими, нередко свыше 8 мм шириной, чтобы вместить краску с высоким содержанием твердого вещества. Поскольку обычные урны располагали между зоной печати и прочими обслуживающими компонентами, эта дополнительная ширина увеличивала общую ширину печатающего устройства, что вызывало дополнительные затраты, которые относили к самому печатающему устройству, материалу и транспортным расходам. К тому же эта повышенная ширина печатающего устройства увеличивала общий размер печатающего устройства, что приводило к более крупному его габариту, то есть для размещения печатающего устройства требовалось большее пространство, и это было нежелательно для многих пользователей.

Как указывалось выше, обычные урны располагали между зоной печати и прочими обслуживающими компонентами; и в целях сведения к минимуму влияния на ширину печатающего устройства обычные урны имели ширину, достаточную только для того, чтобы в них помещалась краска от одной печатающей головки за один раз. Поэтому согласно обычной процедуре выбрызгивания многоэлементного блока сначала устанавливали печатающую головку над урной для выбрызгивания, а затем каретка пишущего элемента перемещала следующий пишущий элемент над урной для выбрызгивания. К сожалению, все это движение каретки не только замедляет процедуру выбрызгивания, но также увеличивает ее шумность.

Помимо увеличения содержания твердого вещества разработаны взаимно осаждающие краски для повышения контрастности цвета. Например, один тип цветной краски обусловливает осаждение черной краски из раствора. Осаждение быстро фиксирует черные твердые вещества на странице, и это препятствует растеканию черных твердых веществ в цветные участки распечатанного изображения. К сожалению, если взаимно осаждающие цветные и черные краски смешиваются в обычной урне, то они не текут в сток или в абсорбирующий материал. Вместо этого черные и цветные краски, смешавшись, быстро свертываются в желе с некоторой остаточной жидкостью.

Таким образом, смешанные черные и цветные краски не только могут дать быстрое увеличение количества твердых веществ, но также и жидкая фракция может иметь тенденцию течь и просачиваться (течь в результате капиллярного эффекта) в нежелательные места. Для решения проблемы смешивания некоторые печатающие устройства применяли две обычные стационарные урны: одну - для черной краски и одну - для цветных красок. Но каждая из этих двойных урн должна быть достаточно широкой, чтобы исключить забивание сталагмитами/сталактитами, нарастающими внутри с боковых стенок трубы урны. Эта конструкция двойной урны, в которой урны располагаются между печатающей головкой и прочими обслуживающими компонентами, также увеличивала общую ширину и габариты печатающего устройства. Помимо этого, кроме нарастания с боковых сторон урны сталагмиты/сталактиты краски иногда нарастали внутрь из дна урны. Для того чтобы со временем эти сталагмиты/сталактиты не стали помехой для работы печатающей головки, обычно требовалось применение очень глубоких урн, и это обстоятельство также могло обусловить увеличение общих габаритов печатающего устройства.

Многие проблемы, связанные с выбрызгиванием и урнами, решаются за счет того, что урны удаляют вместе с пишущим аппаратом.

Подробности типа поступательно перемещающейся обслуживающей секции, которая изображена на Фиг.4, 5, 13 и 14 и которую можно использовать в соответствии с данным изобретением, описывают в патентной заявке США 08/862952, 30 мая 1997 г. на "Поступательно перемещающуюся обслуживающую секцию для струйных печатающих головок формирования изображения", переуступленной общему правопреемнику данного изобретения и включенной в целом в данную заявку в качестве ссылки, и повторяемой здесь в соответствующей части, с чертежом из нее, который в данной заявке имеет 16.

Фиг.16 схематически изображает работу основной поступательно перемещающейся обслуживающей секции 60, выполненной согласно данному изобретению, которую можно установить согласно Фиг. 4, 5, 13 и 14 и которая имеет общее обозначение модуля 407 обслуживающей секции. Обслуживающая секция 60 имеет поступательно перемещающуюся платформу или поддон 62, который можно приводить в движение линейно с помощью различных движущих устройств, таких как зубчатая рейка 64, выполненная вдоль нижней стороны поддона и приводимая в движение шестерней 65. Шестерню 65 можно приводить в движение обычным двигателем или узлом зубчатой передачи (не изображены) для поступательного движения, указываемого двойной стрелкой 66. В данном варианте реализации шестерня 65 и соответствующие приводной двигатель и узел зубчатой передачи являются элементом печатающего аппарата 301 - Фиг.3, 5, 5А, 13, 14 и 15. На поддоне 62 находятся различные обслуживающие компоненты, такие как пара обычных устройств обтирки 68 и пара колпачков 69, каждый из которых можно выполнить из обычного материала, известного из уровня техники, но предпочтительно их выполнять из упругого, неабразивного, эластомерного материала, такого как акрилонитрильный каучук, или, более предпочтительно, из мономера этиленпропилендиена.

На поддоне 62 также может находиться абсорбирующий или неабсорбирующий очищающий или выбрызгивающий узел 70 секции, который принимает краску, которую очищают или "выбрызгивают" из струйных печатающих головок 54, 56, прикрепленных к магистрали краски пишущего модуля и секциям 50, 52 генератора капель краски. В предпочтительном варианте реализации узла 70 выбрызгивания вдоль углубленной части 72 платформы выбрызгивания поддона 62 находится абсорбирующая мишень выбрызгивания, такая как площадка 74 выбрызгивания, которую предпочтительно выполняют из пористого абсорбирующего материала. Площадка 74 предпочтительно является смачиваемым полиэтиленовым уплотненным материалом, в частности пористым уплотненным материалом, имеющим поверхностную и химическую обработку полимера, обеспечивающую смачиваемость краской. Одним из целесообразных материалов площадки является выпускаемый промышленностью материал под названием "Порон", изготавливаемый компанией Porex Company, Атланта, Джорджия. Либо площадка 74 выбрызгивания может быть полиолефиновым материалом, таким как агломерированный полиуретан или полиэтилен, который является пористым материалом, также изготавливаемым компанией Porex. В предпочтительном варианте реализации поглощаемость площадкой 74 увеличивают за счет предварительного намачивания площадки в целях улучшения перемещения носителя краски или растворителей через поры площадки. Площадку 74 можно предварительно смачивать либо до, либо во время, либо после сборки поддона 62 с помощью, например, состава из полиэтиленгликоля; но предварительное смачивание до сборки является предпочтительным. Соответствующую пористую площадку 74 можно также выполнить из агломерированного нейлона.

Площадка 74 выбрызгивания также имеет внешнюю поверхность, служащую целевой поверхностью 75. Поверхность 75 площадки предпочтительно размещают вблизи печатающих головок 54 и 56 во время выбрызгивания, например, порядка от 0,5 до 1,0 мм. Эта близость особо целесообразна для уменьшения количества распыляемой в воздухе краски. Платформа 72 выбрызгивания по существу является плоской, хотя может быть целесообразной рельефность для стока или для циркулирования воздуха в целях улучшения испарения. Иллюстрируемая площадка 74 выбрызгивания имеет по существу единообразную толщину, поэтому целевая поверхность 75 также по существу плоская или плоскостная в рельефе, хотя могут быть целесообразными другие рельефы поверхности, такие как ряд желобов или других рельефов для увеличения площади целевой поверхности для абсорбции.

Для устранения накапливающегося на поверхности осадка краски или прочих загрязнений с целевой поверхности 75 обслуживающая секция 60 может также содержать устройство 76 ракеля для площадки выбрызгивания. Иллюстрируемый ракель 76 имеет опорное устройство 78, на котором установлен элемент 80 лезвия. Для контактирования целевой поверхности 75 с ракельным лезвием 80 поддон 62 перемещается в направлении стрелки 66, в результате чего ракель может очищать целевую поверхность 75. Отходы выбрызгивания выталкиваются лезвием 80 ракеля в сточное или удаляющее отверстие 82, выполненное в поддоне 62; при этом отходы проходят для их сбора в контейнер 84 или в другое приемное средство. Поэтому ракель 76 целевой поверхности не мешает устройствам обтирки 68 печатающей головки; при этом устройства обтирки 68 установлены на стороне, ближней к площадке 74 выбрызгивания.

Предпочтительным материалом для лезвия 80 ракеля является упругий, неабразивный, эластомерный материал, такой как акрилонитрильный каучук, или, более предпочтительно, из мономера этиленпропилендиена, или иной известный из уровня техники соответствующий материал. Еще одним предпочтительным эластомерным материалом для лезвия 80 ракеля является смесь полипропилена и полиэтилена (в приблизительном соотношении 90:10), которую реализует с товарным знаком "Ferro 4" компания Ferro Corporation, Filled and reinforced Plastics Division, 5001 O'Xapa Драйв, Эвансвилл, Индиана 47711. Этот эластомер Ferro 4 является достаточно твердым материалом, который не настолько эластичен, как обычные лезвия устройств обтирки из мономера этиленпропилендиена. Эластомер Ferro 4 имеет очень хорошие свойства износостойкости и хорошую химическую совместимость с разными составами краски. Например, соответствующие твердомеры (по шкале "А" Шора) для лезвия 80 ракеля могут иметь показатели от 35 до 100. В некоторых осуществлениях твердые ракели из такой пластмассы как нейлон, например, могут соответствовать назначению очистки целевой площадки 75. Разумеется, ракель из стальной проволоки является не только недорогим, но также позволяет легко отрывать корку краски с ракеля.

Для создания контакта устройств обтирки 68 и 69 с печатающими головками 54 и 56 поддон 62 перемещают в направлении стрелки 66, в положении с установленным колпачком, согласно Фиг.16. Пару колпачков 69 устанавливают на поддоне 62 с помощью механизма подъема колпачка для контактирования с печатающей головкой или кареткой, который (механизм) содержит смещаемые пружиной салазки 85. Салазки 85 связаны с поддоном 62 двумя парами шарниров 86 и 88, в итоге составляя всего четыре шарнира, по одной паре для поддона 62 и салазок 85. Из четырех шарниров на Фиг.16 видны только два; при этом остальные два шарнира заслонены двумя изображаемыми шарнирами. Салазки 85 выполнены с возможностью смещения в нижнее положение, изображаемое пунктирными линиями на Фиг.16, с помощью смещающего элемента, например пружинного элемента 90.

Когда каретка 313 (Фиг.3) установлена в печатающий субмодуль 405 (Фиг.6 и 13), в пишущем аппарате 401, вблизи обслуживающей секции 60, шестерня 65 приводит в движение поддон 62 через посредство зубчатой рейки 64 до контактирования рычагов 92, проходящих вверх от салазок 85, либо с корпусом печатающего субмодуля 405, либо с кареткой 313. Шестерня 65 продолжает двигать поддон 62 вправо согласно Фиг.16, в результате чего салазки 82 поднимаются вверх от поддона, растягивают пружину 90 до контактирования колпачков 69 с соответствующими печатающими головками 54, 56. Хотя пары шарниров 86, 88 изображены в вертикальном положении для наложения колпачка на Фиг.16, очевидно, что угловая ориентация относительно поддона 62 может быть также целесообразной в некоторых осуществлениях, например, для учета небольших вертикальных вибраций в печатающих головках 54, 56.

Таким образом, шестерня 65 может приводить в движение поддон 62 через посредство зубчатой рейки 64 вперед и назад в направлении стрелки 66 в положение поддона 62 в различных местоположениях для обслуживания печатающих головок 54, 56. Для обтирки печатающих головок 54, 56 платформа предпочтительно совершает возвратно-поступательные движения вперед и назад, как указано стрелкой 66. Для выбрызгивания через сопла в целях очистки засора или для контролирования повышения температуры и прочего платформу перемещают в положение очистки сопла, в котором цель 75 выбрызгивания находится под печатающими головками. Перемещение платформы для установки колпачка описывается выше. Для удаления остатка краски с поверхности цели 75 выбрызгивания: поддон 62 перемещают до тех пор, пока цель 75 не будет обработана лезвием 80, и перемещают в контейнер 75. Если необходимо, поддон 62 может совершать возвратно-поступательные движения вперед и назад для ракельной очистки цели 75.

Прочие подробности относительно данной обслуживающей секции можно найти в патентной заявке США 08/862952, но прочие подробности не являются существенными для понимания данного изобретения.

Подробности относительно еще одного типа поступательно перемещающейся обслуживающей секции, аналогичной изображаемой на Фиг.4, 5, 13 и 14, применительно к данному изобретению раскрывают в патентной заявке США 08/667611 от 03 июля 1996 г. на "Интегрированную поступательно перемещающуюся обслуживающую секцию для струйных печатающих головок" (переуступленной общему правопреемнику данного изобретения и включенной в данную заявку в качестве ссылки).

Несмотря на то, что обслуживающая секция находится предпочтительно в модуле пишущего аппарата, она может находиться в печатающем аппарате и подаваться в модуль пишущего аппарата при введении в печатающий аппарат. Но при этом многие преимущества наличия разового или обновляемого компонента - обслуживающей секции, изготавливаемой как одно целое с модулем пишущего аппарата, не используются. Наиболее серьезная проблема при этом заключается в том, что модуль, снятый без установленного на печатающей головке колпачка, обусловит, вероятно, отказ печати при какой-либо попытке повторного использования этого модуля в последующее время.

Пишущий модуль, как минимум, должен содержать устройство для установки колпачка на печатающей головке. Обращаясь к Фиг.17: изображен пишущий аппарат 401, имеющий салазки 1701 обслуживающей секции, на которых установлен только колпачок 1703 печатающей головки (ср. Фиг.4). Установочное устройство 1705 колпачка поднимается вверх от салазок 1701 и контактирует с поверхностью пишущего субмодуля 405 для установки колпачка 1703 относительно печатающей головки.

Работа
Фундаментальное разграничение струйного печатающего устройства в соответствии с данным изобретением иллюстрируется в блок-схеме Фиг.7 и 10 и проводится его сравнение с Фиг.8, 9, 11 и 12.

Фиг.7 иллюстрирует гидравлическую конструкцию разового пишущего аппарата 401 в соответствии с данным изобретением. При сравнении: обычный выпускаемый промышленностью печатающий картридж, например картридж Hewlett-Packard 51626, используемый в HP DeskJet, OfficeJet и других распространенных печатающих устройствах, изображен на Фиг.8 (известный уровень техники); необходимо отметить, что обслуживающая секция 407 для этого выпускаемого промышленностью печатающего картриджа должна быть неотъемлемой частью печатающего устройства и иметь соответствующую прогнозируемую долговечность и соответствующую производительность. Сменный струйный картридж, который, например, изображен на Фиг.1 и использует полупостоянный пишущий элемент, как на Фиг. 2, иллюстрирован на Фиг.9 (уровень техники); для этих систем требуются два разовых элемента, и обслуживающая секция 407 должна быть постоянной, как в системе согласно Фиг.8. Таким образом, сравнение с Фиг.7 демонстрирует два явных различия разграничения разовых элементов, которые (различия) также иллюстрируют осуществление целей и преимуществ в соответствии с данным изобретением, перечисляемых в предыдущем разделе описания "Краткое описание сущности изобретения".

Аналогичные фигуры иллюстрируют различия в разграничении электронной системы (Фиг.10-12). Фиг.10 иллюстрирует разграничение согласно данному изобретению.

Фиг. 11 (уровень техники) иллюстрирует разграничение, характеризующее промышленное изделие, например, принтер HP DeskJet 850С, в котором применяют описываемые выше печатающие картриджи. Фиг.12 иллюстрирует автономную систему, которую можно осуществить в печатающем устройстве с помощью полупостоянного пишущего элемента 210 (Фиг.2). В известном уровне техники обеспечивают алгоритмы управления для обслуживания печатающего инструмента, его пополнения и печатания (например, режимы печатания и карта цветов). Обеспечение средств управления мокрыми системами в модуле пишущего аппарата предоставляет преимущество усовершенствованного управления при последующих изменениях пишущей системы.

Другими словами, электронные узлы разграничивают согласно данному изобретению таким образом, что конструктору печатающего устройства требуется минимальное знание требований, предъявляемых к струйной технике. В предпочтительном варианте реализации данного изобретения: для печати - печатающее устройство просто обращается к пишущему аппарату и определяет данный цвет на определенной точечной сетке или элементе изображения. Пишущий аппарат автоматически производит настройку относительно разных составов краски, карт цветной краски и объемов капли. Кроме этого, пишущий аппарат будет содержать достаточную информацию для осуществления полного управления всеми алгоритмами обслуживания и пополнения краски. Новый пишущий аппарат, выполняющий тот же протокол, может быть введен позднее в течение срока службы изделия. Таким образом, новый пишущий аппарат обеспечивает свободу конструирования, которая в настоящее время отсутствует в немодульных системах в отношении манипулирования красками, размерами капли, каплей краски точечной матрицы и алгоритмов обслуживающей секции.

Это разграничение придает разумность модулю пишущего аппарата. Имеются три уровня осуществления. Основной уровень заключается в обеспечении наинизшего уровня информации о пишущем аппарате, содержащемся в модуле пишущего аппарата. Сведения о хронировании импульсов, порядке выбрасывания капли и прочие соответствующие сведения содержатся в пишущем аппарате. Печатающее устройство будет рассматривать пишущий элемент как колонку капель емкостью х-пиколитров. Поэтому конструктору печатающего аппарата не приходиться обладать знаниями о наинизшем уровне требований, предъявляемых к струйному пишущему элементу. С точки зрения второстепенных усовершенствований - это параметры, которые имеют наибольшую вероятность своего изменения, их можно изменять, и новые пишущие аппараты при этом все же будут ретросовместимы с печатающим устройством в данной области техники.

Следующий уровень заключается в обеспечении возможности адресации пишущего аппарата независимо от объема капли и карт цвета краски. Печатающее устройство адресуется к пишущему аппарату, запрашивая определенные калиброванные цвета на определенной сетке. Пишущий аппарат будет содержать информацию о преобразовании данных. Можно вводить новые краски с разными цветовыми картами, и модифицированные цветовые карты в пишущем аппарате будут автоматически скорректированы без какого-либо изменения для печатающего устройства. Пишущий аппарат будет регулировать изменения в объеме капли и целевой сетке. Пишущий аппарат на основе пишущего элемента емкостью в 10 пиколитров возьмет данные относительно 300 точек/дюйм (25,4 мм) капли емкостью в 30 пиколитров и автоматически преобразует их в данные о 10-пиколитровой капле, выбрасывая три капли на каждый запрос на 30-пиколитровую каплю.

На самом высоком уровне пишущий аппарат должен управлять всеми своими потребностями, что включает в себя обслуживающие алгоритмы и клапаны краски. Это можно осуществить аналогично прикладной программе JAVA, которая будет загружена из пишущего аппарата в печатающее устройство для управления этими алгоритмами, либо с помощью протокола более целевого характера. Для обслуживающего алгоритма пишущий аппарат дает команду каретке переместиться в определенное положение и затем автоматически выбросит определенные капли. Для управления подачей краски можно применить некоторые входные сигналы от определенных датчиков, обнаруживающих уровень краски, и выходные сигналы, поступающие в клапаны управления расходом краски. Алгоритм управления прогоняют из пишущего аппарата и его можно легко подновлять для нового пишущего аппарата.

Сравнение между Фиг.11 и 12 демонстрирует явные различия разграничения разовых узлов, которые (различия) указывают осуществление целей и преимуществ согласно данному изобретению, упоминаемых в разделе "Краткое описание сущности изобретения" выше. Поэтому контроллер пишущего аппарата может быть интегральной схемой, которая управляет установлением последовательности нанесения капель краски, выбрасыванием капель, хронированием импульсов, управляет энергией выбрасывания, температурой, масштабированием объема капли, коррекцией положения точек, алгоритмами преобразования цвета, цветовыми картами, алгоритмами режима печати, протоколами интерфейса и т.п. в соответствии с применяемым уровнем техники для работы струйной печатающей головки и также алгоритмами обслуживания и пополнения пишущего инструмента.

Фиг. 13 и 14 изображают комбинацию печатающего аппарата и пишущего аппарата, образующую печатающее устройство. В основном, когда печатание не производится, согласно Фиг.5 и 13, на введенный печатающий субмодуль 405 помещают колпачок с помощью обслуживающей секции 407 (см. также Фиг.4). Давление на нажимную пластину 441 емкости краски прилагают посредством смещенного аппликатора 341 давления, в результате чего положительное давление оказывается на каждую из емкостей 411-417 краски. Лист запечатываемого материала 309 перемещают шаговым двигателем 305 и соответствующей передачей 307, соединенной с валиком 312 привода бумаги, чтобы обеспечить зону 311 печати в прилегании к печатающей головке (заслонена) пишущего субмодуля 405, теперь соединенного со сканирующей кареткой 313 и установленного для перемещения поперечно вперед и назад по зоне 311 печати двигателем 323.

Фиг. 14 изображает систему во время печатания. Обслуживающая секция 407 поступательно удалена (сравнить это положение с Фиг.13), при этом снят колпачок с печатающей головки и сделана обтирка пластины сопел. Выполнены все алгоритмы выбрызгивания по очистке и заливке отверстий печатающей головки. Каретка 313, приводимая в действие реверсивным двигателем 323 под управлением "Управления принтером" (Фиг.10), пересекает ("х-ось", указанная стрелками) зону 311 печати запечатываемого материала 309. Качающийся рычаг 451 с трубками 421-427 краски и гибкая схема 609 (не изображена, но показана на Фиг. 15), будучи шарнирно соединена с печатающим субмодулем 405, следуют за перемещением каретки 313.

Во время пересечения: данные обработки изображения (см. Фиг. 10 - "Обработка изображения"), переданные в интегральную схему 613 пишущего аппарата (Фиг. 6 и 10), используют известным образом либо с помощью соответствующего алгоритма печатания по принципу точечной матрицы для выброса капель краски из отверстий 621 печатающей головки 611 (см. также Фиг.6) на запечатываемый материал 309. По завершении полосового сканирования согласно применяемому алгоритму режима печати (например, 1-ходовой, 2-ходовой и пр.), запечатываемый материал перемещается на шаг ("у-ось", указываемая помеченной стрелкой) в положение следующей зоны 311 полосовой печати под печатающей головкой 611. Вариант входа переднего края запечатываемого материала спереди, сзади, сверху или снизу печатающей секции печатающего аппарата зависит от выбранной конструкции.

Когда детектор 507 краски направляет сигнал о том, что уровень краски в печатающем субмодуле 405 низкий, каретка 313 возвращает печатающий модуль в пишущий аппарат, и затем выполняется цикл пополнения. По завершении цикла пополнения печатание возобновляется. Необходимо отметить, что алгоритмы пополнения во время работы также используются в соответствии с данным изобретением. Например, см. патент США 5650811, 22 июля 1997 г., Seccombe и др. на "Устройство обеспечения краски для печатающей головки" (переуступленный общему правопреемнику данного изобретения и включаемый в данную заявку в качестве ссылки). Обычно предполагается, что пишущий инструмент может пополняться по требованию как во время нахождения в пишущем аппарате, так и непрерывно во время операции печатания.

Альтернативные варианты реализации
Фиг. 18 и 19 иллюстрируют альтернативный вариант реализации пишущего аппарата 1801. Корпус 1803 сконфигурирован с возможностью его помещения в дополняющем печатающем аппарате (не изображен), в результате чего модуль пишущего аппарата располагается поперек зоны печати (см. Фиг.3, 311). Четыре выполненных заодно емкости 1805, 1807, 1809, 1811 краски отдельно установлены в корпусе 1803. В предпочтительном варианте реализации емкости 1805-1811 выполнены таким образом, что самостоятельно создают повышенное давление. Необходимо отметить, что это не только упрощает изготовление, но также обеспечивает возможность подновлять или переконфигурировать пишущий аппарат 1801 за счет изготовления емкостей, которые можно заменять по желанию. Но следует отметить, что обеспечение конечного пользователя отдельными заменяемыми емкостями исключит определенные преимущества объединенного модуля пишущего аппарата и может привести к серьезным отказам оборудования, если будут смешаны несовместимые краски.

В одном конце пишущего аппарата 1801 струйная печатающая головка 1813 (только Фиг. 19) расположена таким образом, что когда пишущий аппарат установлен в совместимом печатающем аппарате, он занимает положение, которое приблизительно налагается на один конец зоны печати.

Кулачковое защелкивающееся и отщелкивающееся устройство 1815 обеспечивает для высвобождения печатающей головки 1813, обслуживающей секции 1817, и электрического соединителя 1819 для взаимного соединения с дополняющими механизмами приведения в действие печатающего аппарата аналогично предыдущему варианту реализации (см., например, элементы 313, Фиг.3 и 16). Магистраль 1821 краски, содержащая гидравлические муфты для соединения с печатающей головкой 1813 посредством трубок 1823 (только Фиг.19), установлена в корпусе 1803 таким образом, что введение отдельной емкости 1805-1811 краски выпускает краску из каждой емкости в магистраль 1821, например, запирание со щелчком, которое нарушает уплотнение емкости. Как и в предыдущем варианте реализации, двигающаяся гибкая схема 1825 установлена с возможностью следовать за печатающей головкой 1813, когда та проходит по запечатываемому материалу.

Краски
Упоминаемый здесь термин "краска" используется в общеродовом смысле для любой краски, красителя (например, красители ткани для печати на одежде), пигмент, тонер, горячерасплавленный состав, жидкость для печати или т.п., которые совместимы со струйной техникой. Характерное преимущество данного изобретения заключается в возможности обеспечения конечного пользователя разнообразными легко взаимозаменяемыми пишущими аппаратами, каждый из которых имеет определенные характеристики печати. Например, для печатания буквенно-цифрового текста в интенсивном режиме можно установить одну большеобъемную кассету пишущего аппарата с черной краской; для печати фотографического качества устанавливают в единой кассете пишущего аппарата комплект емкостей с разными цветными красками, например, со светло-голубой, темно-голубой, светло-пурпурной, темно-пурпурной, желтой и черной.

Хотя предпочтительным является конфигурирование пишущего аппарата в виде разовой конструкции, тем не менее для замены и пополнения емкостей могут поставляться соответствующие наборы.

Данное изобретение обеспечивает переконфигурируемую струйную систему и ее субсистемные компоненты, которые можно использовать для печати и которые обеспечивают особую методику изготовления, производства, конструирования, сборки, применения, эксплуатации, обновления, восстановления и обеспечения компонентов для струйного печатающего аппарата. Приводимое выше описание вариантов реализации данного изобретения представлено в целях иллюстрирования и описания. Оно не предполагается стать исчерпывающим или ограничивающим данное изобретение в отношении точной формы или в отношении раскрываемых вариантов реализации, приводимых в качестве примеров. Разумеется, для специалистов в данной области техники будут очевидными многие возможные модификации и варианты. Также для достижения одного и того же результата любые описываемые здесь операции могли бы быть взаимозаменяемыми. Излагаемый выше вариант реализации был выбран и изложен для оптимального объяснения принципов данного изобретения и наиболее оптимального практического осуществления с той целью, чтобы специалисты в данной области техники смогли понять данное изобретение в отношении различных вариантов реализации данного изобретения и с различными модификациями, целесообразными для предполагаемого конкретного использования или осуществления. Предполагается, что рамки данного изобретения определяются прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.

Реферат

Изобретение относится к технике струйной печати, а именно к устройствам для получения копий с помощью струйных печатающих устройств и систем. Для струйного печатающего устройства заново определено гидравлическое и электронное разграничение входящих в конструкцию элементов. Модульное отделение печатающего аппарата от пишущего аппарата обеспечивает реализацию заменяемого пишущего модуля, содержащего все основные элементы струйной пишущей системы, в частности для тех, которые имеют наибольшую вероятность износа или отказа с течением времени из-за частого использования. Подсистема пишущего аппарата содержит один или несколько печатающих модулей, имеющих элементы печатающей головки с соответствующими компонентами магистрали краски и механизмами регулирования расхода и давления краски. Кроме того, она содержит одну или несколько емкостей краски либо постоянных, пополняемых, либо заменяемых, с одним или несколькими составами краски, одним или несколькими средствами подачи краски, таких как трубки и клапаны, гидравлические соединяющие емкости краски с магистралями краски, компоненты обслуживающей секции. Подсистема пишущего аппарата имеет раму для размещения указанных элементов в объединенном модуле, который вводят как кассету. Это обеспечивает получение модулей струйного пишущего аппарата для применения с совместимым модулем печатающего аппарата, печатающего устройства на их основе, их изготовление, эксплуатацию и использование. Кроме того, это обеспечивает получение печатающего аппарата, совместимого с описываемым пишущим аппаратом. Печатающий аппарат не содержит какие-либо компоненты, для которых требуется непосредственный контакт с краской. Смачиваемые краской компоненты выполнены с возможностью учета технических изменений независимо от электрического и механического соединений между пишущим аппаратом и печатающим аппаратом. 2 с. и 17 з.п. ф-лы, 19 ил.

Формула