1. Область изобретения
Настоящее изобретение относится к целом к струйной технике и, более точно, к способам и устройству для получения документальной [твердой] копии с помощью модульных струйных устройств и систем для получения документальных копий.
2. Предшествующий уровень техники
Область струйной техники является сравнительно хорошо развитой. В промышленно изготавливаемых изделиях, таких как компьютерные принтеры, графопостроители, копировальные устройства и устройства для факсимильной связи, используется технология струйной печати для получения документальной копии. Основы этой технологии раскрыты, например, в различных статьях в изданиях Hewlett-Packard Journal, Vol. 36, No. 5 (май 1985), Vol.39, No.4 (август 1988), Vol.39, No.5 (октябрь 1988), Vol.43, No.4 (август 1992), Vol.43, No.6 (декабрь 1992) и Vol. 45, No.l (февраль 1994). Струйные устройства также описаны в работе W.J.Lloyd и H.T.Taub "Output Hardcopy [sic] Devices", глава 13 (Издание R.C.Durbeck and S.Sherr, Academic Press, Сан-Диего, 1988).
По сути на фиг.1 (предшествующий уровень техники) изображено струйное устройство для получения документальных копий, в данном, приведенном в качестве примера варианте осуществления - компьютерный периферийный принтер 101. В корпус 103 заключены электрические и механические рабочие механизмы принтера 101. Как правило, работой управляет электронный контроллер (обычно микропроцессор или печатная плата с управлением от проблемно-ориентированной (специализированной) интегральной микросхемы, не показаны), соединенное соответствующими кабелями с компьютером (не показанным). Хорошо известно программирование и выполнение изображений, печати, обработки печатных носителей, функций управления и логики обработки данных с помощью команд программно-аппаратных средств или программных средств. Печатные носители 105 в виде разрезанных листов, загруженные конечным пользователем на входной лоток 107, подаются соответствующим внутренним транспортирующим механизмом (не показанным) для подачи бумаги в станцию печати, где создаются графические или фотографические изображения и буквенно-цифровой текст. Каретка 109, смонтированная на стержне 111 ползуна, осуществляет механическое сканирование печатного носителя. Предусмотрена полоска 113 для кодирования, предназначенная для отслеживания положения каретки 109 в любой заданный момент времени. Комплект 115 отдельных струйных пишущих элементов, или картриджей 117A-117D для принтера, установлен с возможностью снятия в каретке 109 для обеспечения возможности легкого доступа (как правило, в полноцветной системе предусмотрены печатные краски (чернила) для субтрактивных основных цветов, голубого, желтого, пурпурного (CMY - Cyan-Magenta-Yellow - голубой-пурпурный-желтый) и истинно черного (К - black)). Как только печать на странице будет закончена, печатный носитель выталкивается транспортирующим механизмом на выходной лоток 119.
Центральным узлом струйного устройства для получения документальных копий является сам пишущий инструмент, обычно называемый "картриджем для печати" или "пишущим элементом". Как показано на фиг.2 (предмет отдельных заявок на патент, переуступленных правопреемнику владельца (автора) настоящего изобретения), приведенный в качестве примера струйный пишущий элемент 210 включает корпус, или оболочку, 212, который охватывает резервуар для печатной краски или накопительную камеру для печатной краски и соответствующие механизмы (не показанные) регулирования давления печатающей головки, содержащие или текучие печатные краски, или термоплавкую текучую среду для печати. Печатающая головка 214 включает пластину 216 с соплами, имеющую множество маленьких (например, с диаметром приблизительно 20 мкм) отверстий 217, из которых крошечные капли печатной краски (например, объемом приблизительно 10 пл) выдавливаются на соседние печатные носители по мере того, как пишущий(-ие) элемент(-ы) сканирует (-ют) зону печати с высокой скоростью (приблизительно 25 дюймов в секунду (635 мм/с), оставляя капли печатной краски в виде рисунков, которые за счет обработки растра образуют алфавитно-цифровые знаки текста или графические изображения. Гибкая схема (шлейф) 218 включает электрические контакты 220 для подсоединения пишущего элемента 210 к электронному контроллеру. Элементы печатающей головки имеют ограниченный срок службы вследствие электрических, термодинамических и гидродинамических нагрузок, действующих на них во время работы. Таким образом, при современном состоянии уровня техники дорогостоящая и функционально важная часть пишущей системы должна быть заменена при каждой смене картриджа для печати.
Элементы устройства, непосредственно вовлеченные в процесс нанесения печатной краски на печатный носитель, - другими словами, все элементы системы, входящие в контакт с печатными красками и отличные от самого печатного носителя, - называются далее в данной заявке пишущим механизмом, непишущие элементы устройства для получения документальных копий называются далее в данной заявке механизмом для документальных копий. Картриджи, пишущие элементы, резервуары для печатных красок и т.п. называются расходными (потребляемыми) элементами струйного устройства. (Эти термины используются для удобства описания и не предназначены для какого-либо ограничения объема изобретения, и они не подразумевают никакого подобного намерения или ограничения).
Струйная техника стала объектом промышленной реализации на практике с начала 80-х годов и является сравнительно новой областью изобретения. Что касается современного уровня техники в области термографических струйных печатающих устройств, то два взаимодополняющих пишущих инструмента стали промышленно доступными. Первый представляет собой инструмент типа одноразового картриджа для печати, второй представляет собой инструмент типа пишущего элемента с полупостоянной печатающей головкой.
Одноразовый пишущий инструмент имеет независимый резервуар ("расположенный на оси" или "встроенный", имея в виду в целом подсистему каретки для пишущих элементов) для хранения печатной краски и подачи соответствующих количеств печатной краски к печатающей головке во время цикла печати или обслуживания в течение всего срока службы пишущего инструмента. Когда печатная краска закончится, весь картридж для печати заменяется конечным пользователем.
Когда струйная техника находилась на ранних стадиях своего развития, ожидаемый срок службы печатающей головки в большей или меньшей степени соответствовал количеству печатной краски, которое удерживалось во встроенном резервуаре для печатной краски. С течением времени прогресс в данной области техники, выразившийся в совершенствовании конструкции и изготовления печатающих головок, привел к более длительным ожидаемым срокам эксплуатации печатающей головки, которая может быть использована вместе с незаменяемым резервуаром для печатной краски, имеющим рациональные размеры. Таким образом, разработка и коммерциализация промышленно изготавливаемого пишущего инструмента второго типа, в котором используется заменяемая пишущая подсистема с печатной краской, в которой применяется полупостоянный печатающий элемент, при этом печатная краска подается к механизму печатающей головки из сменного резервуара для печатной краски, расположенного или на оси или "со смещением от оси" (по отношению к подсистеме каретки для пишущих элементов), такого, как смещенный эластичный баллончик или мягкий резервуар для печатной краски (см. , например, патент США 5359353 (на имя Hunt и др.), переуступленный правопреемнику по настоящему изобретению и включенный в данную заявку в качестве ссылки). Этот второй тип пишущего инструмента, а именно полупостоянный пишущий элемент, также может включать механизмы для регулирования как требуемого противодавления печатающей головки (в свободном от печатной краски струйном пишущем инструменте), так и потока печатной краски из невстроенного резервуара для печатной краски к пишущему элементу (показанному на фиг. 2 в виде элемента, имеющего механизм 222 для впуска печатной краски, который должен быть подсоединен 223 к сменным или пополняемым источникам 224 печатной краски, расположенным со смещением от оси). В устройстве для получения документальных копий, в котором источники печатной краски расположены со смещением от оси, отдельные, сменные или пополняемые резервуары для печатной краски расположены внутри неподвижного корпуса 103 устройства, фиг. 1, и соответствующим образом соединены с перемещающимся комплектом 115 пишущих элементов с помощью магистралей для печатной краски, таких как трубки, которые являются не проницаемыми по отношению к химикатам, образующим печатные краски. В устройстве для получения документальных копий, в котором источники печатной краски расположены на оси, отдельные сменные или пополняемые резервуары для печатной краски подсоединены непосредственно к предназначенному для ввода печатной краски в печатающую головку устройству и расположены на движущейся каретке для пишущих элементов.
Каждая промышленно изготавливаемая конфигурация имеет преимущества и недостатки. Пишущий инструмент с одноразовым картриджем для печати является простым и удобным в использовании, но дорогостоящим, поскольку довольно дорогой механизм печатающей головки выбрасывают вместе с расположенной на оси камерой для печатной краски, когда печатная краска будет полностью израсходована. Кроме того, не заменяемая, расположенная на оси камера для печатной краски сама по себе неизбежно приводит к ограничению числа страниц, которые могут быть напечатаны, вследствие ее сравнительно небольшой вместимости. По мере того, как увеличивалась долговечность печатающей головки, конечные пользователи стали использовать пополняемые комплекты или более дешевые восстановленные картриджи для печати, которые являются менее дорогостоящими по сравнению с заменой на новый картридж для печати. Использование пополняемых комплектов для печатной краски часто является неприятным делом. Кроме того, все больше возрастает потребность и стремление использовать еще более дешевые печатные краски. Недавняя коммерциализация технологии струйной печати с почти фотографическим качеством привела к тому, что потребление печатных красок конечными пользователями стало увеличиваться значительно более быстрыми темпами, чем в прошлом, когда нормой были простые тексты и цветные графические изображения. Даже традиционные деловые документы теперь включают в себя больше изображений и сложной графики, что приводит к потреблению большего количества печатной краски. Естественно, расходы конечных пользователей, связанные с заменой, увеличиваются.
Система с полупостоянными пишущими элементами потенциально является более экономичной для конечного пользователя. Сменная подсистема для печатной краски, расположенная на оси, обеспечивает меньшие затраты на постраничную печать, но конечному пользователю при этом необходимо заменять резервуары для печатной краски меньшего размера чаще, чем в случае технических решений с размещением источников печатной краски со смещением от оси. Это обусловлено физическим ограничением, связанным с количеством печатной краски, которое узел каретки может рациональным образом удерживать и перемещать. Подобно системе с одноразовым картриджем для печати, в данном случае также имеются отрицательные стороны с точки зрения производительности и размера, обусловленные массой и объемом расположенных на оси резервуаров для печатной краски. Устройство для получения документальных копий с резервуарами для печатных красок, расположенными со смещением от оси, потенциально может иметь каретку меньшего размера и резервуар для печатной краски с большим объемом; при этом отрицательной стороной является более сложная конструкция, включающая дополнительные встроенные в устройство механизмы для подачи печатной краски, которые приводят к увеличению стоимости. Преимущества резервуара для печатной краски, имеющего больший размер, заключаются в потенциально более высокой производительности вследствие меньшей массы каретки, меньшей степени вмешательства пользователя и даже более низких затрат на страницу. Если ошибка при печати возникает в полноцветной системе документальных копий, в которой используется множество полупостоянных пишущих элементов, множество расположенных со смещением от оси резервуаров для печатных красок и сопутствующий комплект соединительных элементов, могут возникнуть трудности в обнаружении источника неисправности. Обнаружение неисправностей конечным пользователем может оказаться невыполнимой задачей, если только производитель не обеспечит дорогостоящую технологию и технические средства обнаружения неисправностей. Изменения в химическом составе печатной краски - произведенные или производителем комплексного оборудования, или вторым поставщиком, использующим более дешевые материалы и химикаты, - могут привести к тому, что конечный пользователь непреднамеренно заменит резервуар на несовместимую модель, что снова приведет к ошибкам печати и даже к катастрофическим отказам оборудования. Кроме того, в некоторых устройствах определенные элементы пишущей подсистемы не заменяются вместе с источником печатной краски (имеются в виду такие элементы, как трубопроводы от резервуара к пишущим элементам, клапаны и т. п. ), таким образом, расчетные характеристики - включая химические составы печатных красок - должны быть выбраны такими, чтобы эти элементы имели такой же ожидаемый срок службы, что и компоненты механизма для документальных копий.
Кроме того, все вышеуказанные конфигурации требуют наличия дорогостоящей, постоянной (то есть соответствующей ожидаемому сроку службы системы для документальных копий) станции обслуживания, которая включает основные функциональные элементы для удаления накопившейся печатной краски из сопловых отверстий печатающей головки (обтирочный(-е) элемент(-ы)), для сбора отработавшей печатной краски (элемент(-ы) для улавливания брызг (spittoon(s))) и для обеспечения защиты печатающей головки путем установки защитных колпачков на период неиспользования (колпачки или колпачковые устройства). Несмотря на то, что станция обслуживания кажется простым устройством, технические средства станции обслуживания струйного устройства создают много конструктивных сложных проблем. Незаменяемые элементы для обслуживания должны быть сконструированы таким образом, чтобы их срок службы совпадал со сроком службы механизма для документальных копий. Например, конструктивные ограничения накладываются как на размер изделия, так и на алгоритмы обслуживания печатающих элементов вследствие ограниченной емкости постоянного элемента для улавливания брызг. Элемент для улавливания брызг должен быть достаточно большим, чтобы удерживать остаток печатной краски во время всех операций обслуживания в течение всего срока службы механизма для документальных копий, а не только в течение срока службы пишущего механизма. Это ограничивает объем печатной краски, который может быть разбрызган в течение каждого интервала между циклами обслуживания. Ограничение количества печатной краски, обусловленное обслуживанием печатающей головки, приводит к ограничению конструктивной гибкости пишущих инструментов. Кроме того, продолжительное использование может привести к тому, что некоторые из элементов для обслуживания, а именно колпачок и обтирочный элемент, будут подвергаться усталостным нагрузкам и изнашиваться, или элемент для улавливания брызг будет "спекаться" и тем самым создавать проблемы. Также следует отметить, что сбои печатающей головки, такие, как утечка печатной краски, могут привести к тому, что элементы для обслуживания станут неработоспособными; неработоспособные элементы для обслуживания могут привести к отказам в любом новом пишущем инструменте, установленном впоследствии. Кроме того, если новый картридж для печати содержит печатную краску, которая несовместима с печатной краской, которая осталась на элементах для обслуживания от предыдущего картриджа для печати, новый картридж для печати может выйти из строя из-за загрязнения печатной краской от станции обслуживания. Если не заменять элементы для обслуживания с каждым новым картриджем для печати, выбор будущих печатных красок будет ограничен составом использовавшихся ранее печатных красок. Таким образом, постоянные станции обслуживания приводят к увеличению затрат на изготовление и эксплуатацию.
Одним ключевым моментом, определившим коммерческий успех струйных систем для печати как с одноразовыми картриджами для печати, так и с полупостоянными пишущими элементами, является высокое качество печати - приближающееся к качеству фотографической, электрографической и лазерной печати - при сравнительно низкой стоимости, достигаемой за счет использования сменных печатающих элементов. В то время, как известно стандартное решение, заключающееся в том, что струйные элементы упаковывают и продают вместе, в соответствии с настоящим изобретением предлагается концепция, использующая новый подход как к расходным материалам струйных устройств, так и к устройству для получения документальных копий. Цель заключается в том, чтобы добиться преимуществ струйных устройств как с одноразовыми резервуарами, так и с резервуарами, расположенными со смещением от оси, устранив при этом соответствующие недостатки каждого из указанных типов устройств. Как таковая, предпринята попытка перераспределить известные струйные печатающие элементы и функции внутри струйного устройства для получения документальных копий.
Краткое описание изобретения
В соответствии с основными аспектами настоящего изобретения разработан способ изготовления струйного устройства для получения документальных копий.
Способ включает операции:
изготовления механизма для документальных копий, получаемых способом струйной печати, причем указанный механизм не имеет никаких струйных влажных элементов; и
изготовления множества цельных, заменяемых, струйных пишущих механизмов, содержащих все струйные влажные элементы, выполнение механизма для документальных копий и пишущего механизма таким образом, что они сопряжены друг с другом с возможностью замены пишущих механизмов, при этом механизм для документальных копий выполнен с возможностью повторного использования с последующим множеством пишущих механизмов.
В соответствии с другим базовым аспектом согласно изобретению разработан способ сборки струйного устройства для получения документальных копий, имеющего механизм для документальных копий, получаемых способом струйной печати, включающий действующие известным образом устройства для транспортирования бумаги струйного принтера. Способ включает операции:
обеспечения, по меньшей мере, одного цельного струйного модуля, имеющего все влажные элементы струйного устройства для получения документальных копий, включая, по меньшей мере, одну струйную печатающую головку, содержащуюся в нем в рабочей конфигурации; и
вставки модуля в механизм для документальных копий, таким образом, что эта вставка модуля обеспечивает автоматическую интеграцию влажных элементов по отношению к устройствам для транспортирования бумаги в конфигурации, характеризующейся рабочей функциональностью и выравниванием печатающей головки.
В соответствии с еще одним базовым аспектом настоящего изобретения разработан способ усовершенствования эксплуатационных характеристик струйного устройства для получения документальных копий.
Способ включает следующие операции:
обеспечения избирательно заменяемых, имеющих цельную конструкцию, первых модульных пишущих механизмов, содержащих все влажные элементы струйного устройства из первого комплекта технических средств для устройства для получения документальных копий;
обеспечения избирательно заменяемых, имеющих цельную конструкцию, вторых модульных пишущих механизмов, физически совместимых с первыми пишущими механизмами и содержащих все влажные элементы струйного устройства, причем, по меньшей мере, один влажный элемент струйного устройства представляет собой элемент из второго комплекта технических средств, заменяющего первый комплект технических средств; и
замены первого модульного пишущего механизма на второй модульный пишущий механизм в устройстве для получения документальных копий. Рассматриваются операции выполнения вторых пишущих модулей с технологическими усовершенствованиями влажных элементов по сравнению с влажными элементами первых модульных пишущих механизмов, и выполнения вторых пишущих модулей с загружаемым кодом для передачи устройству для получения документальных копий.
В соответствии с еще одним базовым аспектом настоящего изобретения разработан способ преобразования струйного устройства для получения документальных копий из устройства, имеющего первый набор характеристик струйной печати, в устройство, имеющее другой, второй набор характеристик струйной печати.
Способ включает операции:
обеспечения множества классов струйных пишущих механизмов, причем каждый класс имеет отличный от других набор характеристик струйной печати;
обеспечения механизма для документальных копий, имеющего, по меньшей мере, один отсек для избирательного приема струйных пишущих механизмов в него таким образом, что вставка пишущего механизма обеспечивает автоматическое конфигурирование струйного устройства для получения документальных копий;
вставки пишущего механизма первого класса в указанный отсек и
преобразования устройства для получения документальных копий в устройство с другим набором характеристик струйной печати путем удаления пишущего механизма первого класса и вставки пишущего механизма второго класса.
В соответствии с еще одним базовым аспектом настоящего изобретения разработан способ восстановления печатных функциональных возможностей струйного устройства для получения документальных копий.
Способ включает операции:
обеспечения струйного устройства с механизмом для документальных копий, имеющего все сухие элементы струйного принтера, включая, по меньшей мере, один отсек кассетного типа;
обеспечения избирательно заменяемых, цельных, струйных пишущих механизмов, имеющих все влажные элементы струйного принтера в кассете, приспособленной для вставки в указанный отсек кассетного типа; и
восстановления печатных функциональных возможностей устройства для получения документальных копий путем замены нефункционирующего пишущего механизма на функционирующий пишущий механизм.
В соответствии с еще одним базовым аспектом настоящего изобретения разработан другой способ восстановления печатных функциональных возможностей струйного устройства для получения документальных копий.
Способ включает следующие операции:
обеспечения струйного устройства с механизмом для документальных копий, имеющего все сухие элементы струйного принтера, включая, по меньшей мере, один отсек кассетного типа;
обеспечения избирательно заменяемых, цельных, струйных пишущих механизмов, имеющих все влажные элементы струйного принтера в кассете, приспособленной для вставки в отсек кассетного типа, причем каждый из пишущих механизмов сконструирован с возможностью замены отдельных влажных элементов в нем на месте использования; и
восстановления печатных функциональных возможностей устройства для получения документальных копий или путем замены отдельных влажных элементов не функционирующего пишущего механизма, или путем замены не функционирующего пишущего механизма на функционирующий пишущий механизм.
В соответствии с еще одним базовым аспектом настоящего изобретения разработан способ реконфигурирования устройства для получения документальных копий.
Способ включает операции:
обеспечения парка установленного оборудования из устройств для получения документальных копий, каждое из которых имеет механизм для документальных копий, приспособленный для последовательного приема заменяемых конечным пользователем модулей, включающих все струйные влажные подэлементы в цельном независимом струйном пишущем механизме; и
предоставления конечным пользователям возможности выбора модулей, имеющих разнообразные характеристики струйной печати, так что выбор и замена модулей приводят к реконфигурированию устройства с обеспечением характеристик печати, связанных с выбранным модулем.
Среди других основных аспектов настоящего изобретения предложено модульное струйное устройство, имеющее пишущий механизм, в котором все отдельные элементы, непосредственно участвующие в процессе нанесения печатной краски, объединены в один легко сохраняемый, одноразовый или восстанавливаемый и заменяемый модуль. Также предусмотрен совместимый механизм для документальных копий.
В соответствии с основным аспектом настоящего изобретения предложено устройство для получения документальных копий, имеющее модульные пишущие механизмы для нанесения печатной краски на печатные носители, причем каждый модуль включает струйные печатающие устройства (механизмы) для переноса печатной краски из модульных пишущих механизмов на печатные носители, обслуживающие устройства для поддержания печатных функциональных возможностей модульного пишущего механизма, по меньшей мере, одну заданную печатную краску, по меньшей мере, одно содержащее печатную краску устройство, предназначенное для удерживания заданного количества, по меньшей мере, одной заданной печатной краски, подающие устройства для подачи печатной краски из удерживающих устройств к струйным печатающим устройствам, электрические устройства для подачи питания и управляющих сигналов к устройствам пишущего механизма, и устройства, предназначенные для размещения печатающих устройств, обслуживающих устройств, печатной краски, удерживающих печатную краску устройств, подающих устройств и электрических устройств в соответствующей рабочей конфигурации в виде выборочно заменяемого узла внутри устройства для получения документальных копий; и устройства механизма для документальных копий, предназначенные для подачи печатных носителей в место расположения зоны печати печатной станции механизма для документальных копий и из этого места и для размещения пишущего механизма относительно места расположения зоны печати.
В соответствии с другим основным аспектом настоящего изобретения разработан пишущий механизм, предназначенный для использования с устройством для получения документальных копий, приспособленным для избирательной вставки в него пишущего механизма, включающий: струйные печатающие устройства (механизмы) для переноса печатной краски на печатные носители; по меньшей мере, одну заданную печатную краску; по меньшей мере, одно содержащее печатную краску устройство, предназначенное для удерживания заданного количества, по меньшей мере, одной заданной печатной краски; подающие устройства для подачи печатной краски из удерживающих устройств к печатающим устройствам; электрические устройства для подачи питания и логических сигналов к пишущему механизму; обслуживающие устройства, предназначенные для обслуживания струйных печатающих устройств; устройства, предназначенные для размещения печатающих устройств, печатной краски, удерживающих печатную краску устройств, подающих устройств, электрических устройств и обслуживающих устройств в унифицированной монтажной оболочке, образующей заменяемое модульное устройство; причем и устройства, предназначенные для размещения, и струйные печатающие устройства имеют механизмы для избирательного сопряжения с устройством для получения документальных копий при вставке их в него таким образом, что струйные печатающие устройства установлены для нанесения печатной краски на печатные носители.
В соответствии с еще одним основным аспектом настоящего изобретения разработаны пишущие модульные подсистемы для струйного устройства для получения документальных копий, приспособленного для приема, по меньшей мере, одной пишущей модульной подсистемы в рабочей конфигурации со струйным устройством для получения документальных копий, причем каждая из пишущих модульных подсистем включает: все элементы струйного устройства для получения документальных копий, входящие в контакт с печатной краской, и соответствующие механизмы для выборочного подсоединения пишущей модульной подсистемы как единого узла к устройству для получения документальных копий и отсоединения ее как единого узла от этого устройства, так что пишущие модульные подсистемы являются избирательно заменяемыми. Элементы включают устройства для защиты жидкостной (струйной) целостности элементов печатающей головки, когда пишущая модульная подсистема отсоединена от устройства для получения документальных копий.
В соответствии с еще одним основным аспектом настоящего изобретения разработана пишущая модульная подсистема для струйного устройства для получения документальных копий, приспособленного для приема пишущей модульной подсистемы в рабочей конфигурации с этим устройством, включающая: все влажные элементы струйного устройства для получения документальных копий; устройства для электрического подсоединения пишущей модульной подсистемы к струйному устройству для получения документальных копий; устройства для механического выравнивания пишущей модульной подсистемы относительно струйного устройства для получения документальных копий; и устройства для избирательной выгрузки пишущей модульной подсистемы как единого узла из устройства для получения документальных копий и поддержания функциональных возможностей влажных элементов в то время, когда пишущая модульная подсистема выгружена, так что пишущая модульная подсистема пригодна для повторного использования путем повторной вставки пишущей модульной подсистемы в струйное устройство для получения документальных копий.
В соответствии с еще одним основным аспектом настоящего изобретения разработан струйный пишущий механизм, включающий единый модуль, содержащий все влажные элементы для струйного устройства для получения документальных копий, смонтированного соответственно в (виде) рабочей конструкции, имеющий электрическое устройство сопряжения и механическое устройство сопряжения для встраивания модуля в устройство для получения документальных копий таким образом, что отсутствует какое-либо сопряжение по текучей среде между модулем и устройством для получения документальных копий за исключением переноса текучей среды для печати из модуля на печатные носители внутри устройства для получения документальных копий.
В соответствии с еще одним основным аспектом настоящего изобретения разработан струйный пишущий механизм, включающий: корпус; резервуар для печатной краски внутри корпуса; печатную краску, содержащуюся внутри резервуара; пишущий инструмент внутри корпуса; средство соединения по текучей среде ("жидкостную связь") между резервуаром для печатной краски и пишущим инструментом; станцию обслуживания внутри корпуса, смонтированную при рабочем взаимном расположении (элементов) для обслуживания пишущего инструмента, и электронные средства управления, смонтированные внутри корпуса, присоединенного, по меньшей мере, к пишущему инструменту, и содержащие управляющую информацию, специфическую по отношению к печатным функциональным возможностям пишущего механизма и к возможностям его обслуживания.
В соответствии с еще одним основным аспектом настоящего изобретения разработан механизм для документальных копий, предназначенный для устройства для получения документальных копий, приспособленного для использования пишущего механизма кассетного типа, содержащего все влажные элементы струйной системы, включая, по меньшей мере, один резервуар для печатной краски с содержащейся в нем печатной краской, соединенный по текучей среде с устройствами для нанесения печатной краски внутри пишущего механизма для переноса печатной краски из пишущего механизма на печатные носители внутри устройства для получения документальных копий путем использования процессов струйной печати. Механизм для документальных копий включает: станцию печати; механизмы для транспортирования печатного носителя на станцию печати и из нее и устройства для обеспечения механического и электрического сопряжения механизма для документальных копий с пишущим механизмом, причем устройства для обеспечения сопряжения включают кассетный отсек, предназначенный для установки в него пишущего механизма для позиционирования пишущего механизма относительно устройства для получения документальных копий, устройства для механического и электрического включения и приведения в действие влажных элементов пишущего механизма и устройства для выравнивания устройств для нанесения печатной краски пишущего механизма относительно станции печати.
В соответствии с другим основным аспектом настоящего изобретения разработан механизм для документальных копий, включающий: станцию струйной печати; устройство для транспортирования печатного носителя, смонтированное относительно станции печати с возможностью перемещения печатного носителя на станцию печати и из нее; при этом монтажная опора для пишущего механизма имеет средство для обеспечения сопряжения с пишущим инструментом, предназначенное для выравнивания струйных пишущих инструментов пишущего механизма относительно станции печати таким образом, что пишущие механизмы оказываются сменными (заменяемыми), и средство для приведения в действие позиции обслуживания струйного устройства, смонтированное относительно монтажной опоры для пишущего механизма таким образом, что средство для приведения в действие сопрягается со станцией обслуживания пишущего механизма, причем механизм для документальных копий не имеет никаких элементов, контактирующих с печатной краской.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения разработано модульное устройство для получения документальных копий, включающее: первый единый модуль, включающий все элементы механизма для документальных копий, причем первый единый модуль имеет первый ожидаемый срок службы оборудования; второй единый модуль, включающий все элементы струйного пишущего механизма, причем второй единый модуль имеет второй ожидаемый срок службы оборудования, значительно более короткий по сравнению с первым ожидаемым сроком службы оборудования; и расположенные на первом едином модуле и втором едином модуле дополняющие устройства для избирательного сопряжения второго единого модуля в первый единый модуль, так что вставка второго единого модуля в первый единый модуль автоматически приводит к образованию готового к работе струйного устройства для получения документальных копий, в котором второй единый модуль является заменяемым. Кроме того, второй единый модуль может быть заменен множество раз, причем число случаев замены приблизительно равно отношению первого ожидаемого срока службы оборудования ко второму ожидаемому сроку службы оборудования.
В соответствии с другим основным аспектом настоящего изобретения разработано струйное устройство для получения документальных копий, включающее: интегрированный первый модуль, включающий все сухие элементы механизма для документальных копий, причем интегрированный первый модуль имеет первый ожидаемый срок службы оборудования; интегрированный второй модуль, включающий все влажные элементы пишущего механизма, причем интегрированный второй модуль имеет второй ожидаемый срок службы оборудования, значительно более короткий по сравнению с первым ожидаемым сроком службы оборудования; и расположенные на интегрированном первом модуле и интегрированном втором модуле дополняющие механические и электромеханические устройства для избирательного сопряжения интегрированного второго модуля с интегрированным первым модулем, так что вставка интегрированного второго модуля в интегрированный первый модуль автоматически приводит к образованию готового к работе струйного устройства для получения документальных копий, в котором интегрированный второй модуль является заменяемым в течение всего первого ожидаемого срока службы оборудования.
В соответствии с еще одним основным аспектом настоящего изобретения разработан способ управления устройством для получения документальных копий, включающий фиксацию вставляемого пишущего механизма, содержащего все струйные влажные элементы, в совместимом механизме для документальных копий таким образом, что путем вставки пишущего механизма в устройство для получения документальных копий это устройство автоматически "приобретает" функциональные возможности струйной печати и функциональные возможности обслуживания струйных элементов.
В соответствии с другим основным аспектом настоящего изобретения разработано устройство для получения документальной копии, включающее: струйный пишущий механизм, имеющий печатающий элемент, и механизм для документальных копий, получаемых способом струйной печати, имеющий станцию приема, в которой пишущий механизм и механизм для документальных копий избирательно взаимно блокируются таким образом, что механизм для документальных копий обеспечивает захват печатающего элемента, и, кроме того, таким образом, что механизм для документальных копий обеспечивает избирательное удаление печатающего элемента из пишущего механизма и транспортирование печатающего элемента в положение струйной печати, и избирательный возврат печатающего элемента в пишущий механизм, при невыполнении струйной печати.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения разработана усовершенствованная струйная система для получения документальных копий, включающая множество заменяемых пишущих механизмов в виде кассетных модулей, причем каждый кассетный модуль содержит все влажные элементы струйной системы для получения документальных копий и это множество обеспечивает наличие различных возможностей струйной печати; и, по меньшей мере, один механизм для документальных копий, не содержащий никаких влажных элементов струйной системы для получения документальных копий и предназначенный для избирательной вставки в него, по меньшей мере, одного кассетного модуля с образованием работающей струйной системы для получения документальных копий вместе с ним.
В соответствии с еще одним основным аспектом настоящего изобретения разработана струйная система, включающая (1) кассету с пишущим узлом, включающую: печатающий элемент, имеющий впускное отверстие для приема, по меньшей мере, одной печатной краски через это отверстие, печатающую головку и элемент трубопровода для перемещения печатной краски от впускного отверстия к печатающей головке, по меньшей мере, один элемент в виде резервуара для печатной краски, соединенный по текучей среде с печатающим элементом; печатную краску, по меньшей мере, одного состава, содержащуюся внутри резервуара; обслуживающий элемент для закрывания и протирания печатающей головки и для приема отработавшей печатной краски, разбрызгиваемой печатающей головкой, во время обслуживания ее; элемент, представляющий собой первый электронный контроллер, подсоединенный к печатающей головке; элемент, представляющий собой первый электрический соединитель, предназначенный для подачи питания и управляющих сигналов к кассете; систему электрических проводов, соединяющих первый электронный контроллер с первым электрическим соединителем; корпус, в котором содержатся все элементы кассеты; и (2) механизм для документальных копий, включающий: кассетный отсек, предназначенный для установки в него пишущего механизма в виде кассеты; каретку для приема печатающего элемента, когда кассета вставлена в кассетный отсек, и для обеспечения поступательного перемещения печатающего элемента из пишущего механизма в виде кассеты и обратно в этот пишущий механизм; реверсивный двигатель, присоединенный к каретке для сообщения ей поступательного перемещения; механизм для подачи печатного носителя в положение вблизи печатающего элемента, когда каретка обеспечивает поступательное перемещение печатающего элемента; элемент, представляющий собой второй электрический соединитель, предназначенный для подсоединения к элементу, представляющему собой первый электрический соединитель, когда кассета вставлена в кассетный отсек; второй электронный контроллер, предназначенный для подачи питания и управляющих сигналов; систему электрических проводов, соединяющих второй электрический соединитель со вторым электронным контроллером; механизм для подсоединения к элементу для обслуживания и активизации функций элемента для обслуживания, когда кассета вставлена в кассетный отсек; и корпус, в который заключен механизм для документальных копий.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения разработано устройство для получения документальных копий, включающее: механизм для документальных копий, имеющий подсистему для транспортирования печатных носителей, предназначенную для перемещения печатных носителей через зону печати механизма для документальных копий, и кассетный отсек, предназначенный для установки в него пишущих механизмов; и множество пишущих механизмов, предназначенных для избирательной вставки в кассетный отсек и удаления из кассетного отсека таким образом, что вставка в кассетный отсек обеспечивает выравнивание пишущего механизма относительно зоны печати, при этом каждый из пишущих механизмов содержит по существу все влажные элементы струйного устройства для получения документальных копий и каждый из пишущих механизмов имеет отличные от других пишущих механизмов характеристики печати.
В соответствии с еще одним основным аспектом настоящего изобретения разработана система струйной печати, включающая: механизм для документальных копий, имеющий кассетный отсек; первый пишущий механизм в виде кассеты, включающий печатную краску, имеющую первый состав, и второй пишущий механизм в виде кассеты, включающий печатную краску, имеющую второй состав, причем первый состав и второй состав взаимно не совместимы друг с другом для струйной печати, причем кассетный отсек предназначен для избирательной установки в него или первого пишущего механизма в виде кассеты или второго пишущего механизма в виде кассеты для печати таким образом, что не возникает никакой опасности загрязнения механизма для документальных копий вследствие взаимной несовместимости в процессе периодического последовательного выбора первого пишущего механизма и второго пишущего механизма.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что модульные пишущие подсистемы и модульные подсистемы, представляющие собой механизм для документальных копий, могут быть разработаны и созданы независимо друг от друга как усовершенствования существующего уровня техники.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно дает возможность производителю комплексного оборудования [OEM - original equipment manufacturer] неоднократно преобразовывать производимые механизмы для документальных копий в соответствии с усовершенствованными технологиями для пишущих механизмов.
Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно позволяет получать конструкции, в которых обеспечивается соответствие объемов резервуаров для печатных красок ожидаемому сроку службы печатающей головки, что приводит к оптимизации согласования элементов как с точки зрения эксплуатационных характеристик, так и с точки зрения стоимости.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно обеспечивает модульный подход к струйным пишущим системам, который является рациональным и экономичным как для конечных пользователей, так и для производителей комплексного оборудования.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что присущие ему признаки, обеспечивающие возможность замены модулей, фактически устраняют необходимость в процедурах поиска неисправностей струйной пишущей системы.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно позволяет повысить уровень технологичности струйного устройства с механизмом для документальных копий за счет устранения "влажных" операций при сборке, то есть тех операций, при которых имеют дело с объемными источниками печатной краски, трубками, заполненными печатной краской, и т.п.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что в нем используется самое малое количество заменяемых отдельных элементов, если вообще такие имеются, и самое малое число сопряжений между пишущим механизмом и механизмом для документальных копий, в результате чего снижаются затраты и сложность работы и использования.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что возможность полной замены пишущего механизма в виде одного модуля создает больше степеней свободы при разработке модификаций конструкции в соответствии с техническим прогрессом в данной области техники и позволяет решить проблемы пишущих механизмов для установленного парка оборудования.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно дает возможность производителю комплексного оборудования внедрять модернизированные решения для конечного пользователя с очень низкими затратами или вообще без затрат.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что элементы станции обслуживания, имеющие ограниченный срок службы, могут быть изготовлены с техническими
характеристиками, соответствующими расчетному сроку службы модульного пишущего механизма, а не расчетному сроку службы механизма для документальных копий, в результате чего снижается производственная себестоимость.
Поскольку отказы пишущей системы могут быть вызваны как слишком незначительным, так и слишком интенсивным использованием, преимуществом настоящего изобретения является то, что в соответствии с ним разработан пишущий механизм, который может иметь ожидаемый срок службы, рассчитанный или на основе времени, или на основе интенсивности использования, например, из расчета 1 года или заданного количества напечатанных страниц, что бы ни произошло раньше.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно может быть адаптировано к различным неоднократно изменяющимся аппаратным реализациям, основанным на характере использования: дома, в офисе, в целях досуга, при использовании компьютера детьми и т.п.
Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является то, что оно может быть адаптировано к тому, чтобы предоставить конечному пользователю различные избирательно заменяемые модули, предназначенные для получения документальных копий с различными характеристиками печати, например, со сплошным черным текстом, цветной графикой, с полутоновым представлением изображения, полноцветной печатью фотографического качества и т.п., причем данные характеристики определяются сиюминутными потребностями пользователя.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно может быть адаптировано к тому, чтобы обеспечить для конечного пользователя различные опции с точки зрения стоимости, например, модули с меньшей производительностью и стоимостью в отличие от модулей с большей производительностью и стоимостью или модули с низким качеством печати и низкой стоимостью в отличие от модулей с фотографическим качеством печати и высокой стоимостью.
Еще одно дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно предоставляет производителю комплексного оборудования возможности более простого рециклинга.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно предоставляет производителю комплексного оборудования возможность восстановления оборудования и повторной реализации.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что в соответствии с ним получают изделие, в котором заложены решения, в большей степени учитывающие необходимость охраны окружающей среды.
Еще одним преимуществом настоящего изобретения является то, что оно дает возможность производителю комплексного оборудования и конечному пользователю использовать более простые методики тестирования изделия, основанные на простом подключении.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что цельный модульный пишущий механизм позволяет производителю комплексного оборудования получить более высокую степень надежности изделия при отгрузке и транспортировке.
Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно позволяет уменьшить стоимость печати из расчета на одну страницу.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно позволяет получить струйное устройство для печати документальных копий, которое занимает меньшую площадь рабочей зоны.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно позволяет получить большее разнообразие пишущих систем для специальных нужд.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно позволяет реализовать самостоятельные стратегии развития для механизмов для документальных копий и для пишущих механизмов.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно обеспечивает возможность более простого управления в сети коммерческого распространения поставляемых изделий.
Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает возможность раздельной поставки механизмов для документальных копий, при которой не требуется глубоких знаний струйной техники.
Еще одним дополнительным преимуществом настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает возможность неоднократного извлечения и хранения струйной пишущей подсистемы, и при этом не возникает необходимости в применении специальных устройств для предотвращения ухудшения качества перед повторным использованием.
Указанные другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения достигаются за счет использования всех признаков формулы изобретения и станут очевидными при рассмотрении нижеприведенных разъяснений и сопровождающих чертежей, в которых ссылочные номера (обозначения) обозначают аналогичные элементы на всех чертежах.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 (предшествующий уровень техники) представляет собой схематичное изображение в изометрии приведенного в качестве примера промышленно изготавливаемого струйного устройства для получения документальных копий.
Фиг.2 - схематичное изображение в изометрии струйного пишущего элемента, который может быть использован в таком устройстве, какое показано на фиг.1.
Фиг. 3 - выполненное в изометрии (с частичным вырывом) схематичное изображение соответствующих элементов модульного механизма для документальных копий согласно настоящему изобретению, предназначенного для использования совместно с пишущим механизмом согласно настоящему изобретению.
Фиг.4 - выполненное в изометрии с частичным пространственным разделением элементов, схематичное изображение модульного пишущего механизма согласно настоящему изобретению, предназначенного для использования совместно с механизмом для документальных копий типа показанного на фиг.3.
Фиг. 4А - изображение в изометрии с пространственным разделением элементов пишущего механизма, показанного на фиг.4.
Фиг. 5 - схематичное изображение в изометрии пишущего механизма, показанного на фиг.4, соединенного с элементами механизма для документальных копий по фиг.3.
Фиг.5А - схематичное изображение в изометрии пишущего механизма, показанного на фиг.4, вставленного в механизм для документальных копий, показанный на фиг.3.
Фиг. 6 - схематичное изображение в изометрии (со стороны нижнего угла) печатающего модуля пишущего механизма, показанного на фиг.4.
Фиг. 7 - блок-схема распределения текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, по фиг.4.
Фиг. 8 - (предшествующий уровень техники) блок-схема распределения текучей среды, характерная для струйной системы на основе одноразового картриджа для печати.
Фиг. 9 - (предшествующий уровень техники) блок-схема распределения текучей среды для струйной системы на основе сменного источника печатной краски.
Фиг. 10 - электрическая структурная схема в соответствии с настоящим изобретением по фиг.4.
Фиг.11 - (предшествующий уровень техники) электрическая структурная схема для компьютерного принтера модели HPТМ Desk JetТМ 850С, при этом данный принтер является принтером такого типа, в котором используется система с одноразовым картриджем для печати типа показанной на фиг.8.
Фиг.12 - (предшествующий уровень техники) электрическая структурная схема для устройства для получения документальных копий такого типа, в котором используется система с заменяемым источником печатной краски, подобная показанной на фиг.9.
Фиг. 13 - изображение в изометрии в соответствии с настоящим изобретением, проиллюстрированным на фиг.4 и 5А, с модулем пишущего механизма, установленным в механизм для документальных копий в "режиме готовности".
Фиг. 14 - изображение в изометрии в соответствии с настоящим изобретением, проиллюстрированным на фиг.13, с модулем пишущего механизма, установленным в механизм для документальных копий в "режиме печати".
Фиг. 15 - изображение в изометрии в соответствии с настоящим изобретением, проиллюстрированным на фиг.14, которое выполнено с тем, чтобы показать гибкое электрическое соединение.
Фиг.16 - вертикальный вид, схематично изображающий приведенный в качестве примера вариант осуществления станции обслуживания, ее сопряжение с механизмом для документальных копий и ее функционирование в том виде, как оно может осуществляться в конструкции по настоящему изобретению, показанной на фиг.13 и 14.
Фиг. 17 - изображение в изометрии альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированного на фиг.4, на котором показана альтернативная конструкция станции обслуживания.
Фиг. 18 - альтернативный вариант осуществления пишущего механизма в соответствии с настоящим изобретением, показанный в изометрии (со стороны верхнего угла).
Фиг. 19 - альтернативный вариант осуществления пишущего механизма, показанного на фиг.18, причем этот вариант осуществления изображен в изометрии (со стороны нижнего угла).
Чертежи, на которые ссылаются в данном описании, следует рассматривать как изображения, вычерченные не в масштабе, за исключением специально отмеченных случаев.
Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Далее приводится ссылка на конкретный вариант осуществления настоящего изобретения, который иллюстрирует способ реализации изобретения на практике, который в настоящее время считается наилучшим. Кроме того, кратко описаны альтернативные варианты осуществления, которые считаются применимыми.
Несмотря на то, что изображение на фиг.1 показано как "предшествующий технический уровень", следует понимать, что фиг.1 также характеризует родовое (универсальное) устройство для получения документальных копий, показанное как в целях разъяснения, так и в качестве основы для формулы настоящего изобретения по отношению к элементам, хорошо известным в данной области техники, например, корпусам, лоткам для бумаги, управляющим устройствам и т.п. , для которых дополнительное подробное разъяснение является не нужным для понимания настоящего изобретения. Подзаголовки приведены здесь просто для удобства читателя, они не предназначены для какого-либо ограничения объема изобретения, и никакое ограничение объема изобретения не вытекает из них.
Механизмы для документальных копий
В соответствии с настоящим изобретением на фиг.3 изображены элементы механизма 301 для документальных копий, приспособленного для сопряжения с пишущим механизмом (который будет подробно описан ниже со ссылкой на фиг.4). Наружные каркасы, лотки для бумаги, панели управления электронными контроллерами и другие элементы механизма для документальных копий хорошо известны специалистам в данной области, и для понимания настоящего изобретения нет необходимости включать в описание подробности. Таким образом, на фиг.1 изображены те определенные элементы механизма для документальных копий полностью укомплектованного устройства для получения документальных копий, которые известны в данной области и используются в соответствии с настоящим изобретением.
На опоре 303 рамы 337 имеются шаговый двигатель 305 для печатного носителя и передача 307 с приводными валиками для печатного носителя, соответствующим образом установленные на данной опоре. Показан приведенный в качестве примера печатный носитель, а именно лист 309 бумаги, имеющий зону 311 печати в виде полосы, как показано стрелкой и штрихпунктирными линиями, которая имеет ширину полосы, которая приблизительно равна размеру отверстия печатающей головки по высоте. По длине зона, ограниченная полосой, проходит приблизительно от края до края листа бумаги. Однако следует отметить, что поскольку в данной области известны различные варианты осуществления печатающих головок, зона 311 печати на практике не ограничена просто показанной зоной в виде полосы, например, теоретически печатающая головка с длиной, соответствующей длине страницы, может напечатать весь лист за один проход. Нижний приводной валик 312 для печатного носителя перемещает носитель через зону 311 печати во время цикла печати, обычно пошагово перемещая носитель на одну ширину полосы после одного или более сканирующих проходов печатающего элемента. Каретка 313 печатающего модуля приспособлена для перемещения по неповоротной штанге 315 и стержню 317 для ползуна. Может быть реализовано большое разнообразие конструкций каретки 313 печатающего модуля; в приведенном в качестве примера варианте осуществления каретка 313 включает трубчатый ползун 319, охватывающий стержень 317 для ползуна, и колесо 321 без самостоятельного привода, перемещающееся сверху по неповоротной штанге 315. Реверсивный приводной двигатель 323 имеет приводной вал 325, присоединенный к приводному ремню 327, который, в свою очередь, присоединен к каретке 313 таким образом, что каретке 313 может быть сообщено поступательное движение в обоих направлениях для обеспечения механического сканирования печатающего модуля (как будет подробно описано ниже со ссылкой на фиг.6), установленного поперек печатного носителя 309. С конструкцией по настоящему изобретению совместимы другие приводные механизмы для каретки, такие как фрикционные приводы с гибким тросом и шкивами, винтовые пары и т.п., известные в данной области техники. Положение каретки отслеживается с помощью модуля 329 кодового датчика положения, смонтированного на каретке 313, и полоски 331 для кодового датчика положения, смонтированной на раме 337, см., например, патент США No. 4789874 (выданный на имя Majette, переуступленный правопреемнику настоящего изобретения и включенный в данное описание в качестве ссылки).
Несмотря на то, что различные варианты осуществления только что описанных отдельных элементов механизма для документальных копий хорошо известны в данной области техники, модульная подгонка для сопряжения с цельным модулем пишущего механизма является уникальной. В этой связи каретка 313 печатающего модуля включает кронштейн 333, имеющий выемку 335, вырезанную в нем для вставки в него элемента печатающего модуля пишущего механизма с возможностью извлечения, так что печатающий модуль оказывается неподвижно зафиксированным относительно каретки 313 вследствие выполнения операций при установке всего модульного пишущего механизма в механизм 301 для документальных копий или после вставки пишущего механизма за счет перемещения каретки с целью сопряжения с пишущим инструментом. Таким образом, печатающий модуль выполнен с возможностью извлечения его из пишущего механизма с целью выполнения сканирующего прохода через зону 311 печати и с возможностью последующей вставки обратно в пишущий механизм. Выемка 335 и базовые опорные элементы 336 каретки 313 используются для выравнивания печатающего модуля надлежащим образом по отношению к зоне 311 печати носителей.
Другими словами, наряду с разработкой модульных пишущих механизмов, механизм 301 для документальных копий включает определенные установочные элементы для модульного пишущего механизма, совместимые с ним. Каретка 313 в рабочем положении устанавливается для взаимоблокировки с пишущим инструментом пишущего механизма или тогда, когда пишущий механизм вставляют в механизм для документальных копий, или после вставки пишущего модуля за счет перемещения каретки с целью сопряжения с пишущим инструментом. Следует отметить, что механизм 301 для документальных копий также имеет модульную конструкцию, специально приспособленную для сопряжения с совместимым по конструкции модульным пишущим механизмом; струйный печатающий подмодуль модульного пишущего механизма автоматически надлежащим образом подключается и выравнивается для сканирующего прохода через зону печати на печатном носителе за счет простой операции вставки такого пишущего механизма в механизм для документальных копий. В показанном варианте осуществления изобретения механизм 301 для документальных копий имеет подэлементы, приспособленные для извлечения печатающего модуля из вставленного пишущего механизма с целью выполнения операций печати и для вставки печатающего модуля обратно в пишущий механизм, когда печать не выполняется. Очевидно, что возможны другие промышленные осуществления изобретения. См. , например, фиг.18 и 19, описанные ниже.
Хотя это и не показано, особо предусмотрено то, что механизм для документальных копий в соответствии с настоящим изобретением может иметь более одного кассетного отсека для пишущих механизмов, предназначенного для вставки пишущих механизмов. Кроме того, предусмотрено, что механизмы для автоматической смены кассет также могут быть использованы для смены пишущих механизмов в кассетном отсеке.
Пишущие механизмы
На фиг.4 изображен приведенный в качестве примера вариант осуществления пишущего механизма 401. Для специалиста в данной области техники очевидно, что может быть разработано множество различных конструкций модульных пишущих механизмов для удовлетворения требований конкретного промышленного осуществления. В основе лежит намерение изобретателя получить пишущий механизм 401, который позволяет отделить "влажные" струйные элементы, включающие те элементы, которые входят в контакт с печатной краской или служат непосредственной опорой элементам, находящимся в контакте с печатной краской (оболочки, электрические соединения печатающей головки и т.п.), от остальных элементов устройства для получения документальных копий. Целью этого перераспределения струйной системы для получения документальных копий является получение заключенного в корпус модульного пишущего механизма, который просто вставляется конечным пользователем подобно кассетной конструкции, и за счет этого простого действия достигается полная интеграция системы. В конце срока службы модульного пишущего механизма его легко извлекают и выбрасывают или возвращают производителю комплексного оборудования для восстановления или рециклинга. Система для получения документальных копий восстанавливается путем замены использованной, подобной кассете системе для нанесения печатной краски, на новую систему. Систему изменяют путем замены кассеты, имеющей первые характеристики печати, на кассету, имеющую другие характеристики печати, например, модульный пишущий механизм с черной печатной краской для текста заменяют на модульный пишущий механизм с неоновой краской для листовой печати с целью последующего переноса на ткань футболки.
Корпус 403 пишущего механизма образует кожух для элементов пишущего механизма 401; характеристики этого корпуса определяются конкретным конструктивным выполнением сопряжения между механизмом для документальных копий и пишущим механизмом. В корпус 403 заключены печатающий подмодуль 405, модуль 407 станции обслуживания и, по меньшей мере, один резервуар для печатной краски - показаны четыре резервуара для реализации полноцветной печати в формате CMYK - 411, 413, 415, 417 вместе со связанными с ними трубками 421, 423, 425, 427 для прохода печатных красок и соединительными элементами для регулирования потока текучей среды от резервуаров к трубкам, такими, как клапаны, обозначенные соответственно 431, 433, 435 и 437. Трубки 421-427 для прохода печатной краски могут быть соответствующим образом соединены и направлены в корпус 403 и из него, причем лицевая панель 404 корпуса выполнена с соответствующими вырезами 443, 447, предназначенными для осуществления вставки пишущего механизма 401 подобно кассете в механизм 301 для документальных копий и последующего выдвижения-отвода элементов пишущего механизма, вовлеченных в процесс механического сканирования листа печатного носителя, установленного рядом с помощью механизма для транспортирования бумаги. В более простой конструкции по сравнению с неподвижной лицевой панелью 404 корпуса может быть использовано простое отрывное покрытие (подобное тому, которое обычно используется для картриджей для тонеров (электрофотографических проявителей) для получения фотокопий), прикрепленное с возможностью отрыва его конечным пользователем непосредственно перед вставкой пишущего механизма в механизм для документальных копий. С целью достижения максимальных преимуществ настоящего изобретения предпочтительно упростить модульный пишущий механизм 401 таким образом, чтобы с точки зрения конечного пользователя он был полностью интегрированным для простой, выполняемой за "один шаг" вставки или извлечения подобно кассете и полностью одноразовым. С целью обеспечения технологичности предпочтительно, чтобы наружный кожух пишущего механизма постоянно оставался простым и недорогим. Эта цель достигается с помощью упрощенного кожуха из пластика, упрочненного картона или т.п. с более низкими требованиями к формованию по сравнению с полностью отлитым в форме корпусом.
В показанном, приведенном в качестве примера варианте осуществления резервуары 411-417 содержат конструкцию в виде простого мягкого резервуара MylarТМ или множества мягких резервуаров марки MylarТМ, неподвижно установленную между стенкой или дном корпуса 403 и нажимной пластиной 441. Резервуары 411-417 для печатной краски могут иметь любую форму, размер, конструкцию и конфигурацию, которая подходит для конкретной модульной аппаратной реализации пишущего механизма 401.
В предпочтительном варианте осуществления элементы модульного пишущего механизма в целом образуют узел однократного использования, или одноразовый узел, или узел, который может быть подвергнут производителем повторной переработке или восстановлению, при этом имеется в виду, что термин "однократно используемый" также означает узел, периодически заменяемый другими модульными пишущими механизмами с другими характеристиками печати. Однако также подразумевается, что пишущий механизм может быть спроектирован с возможностью наличия сменных или пополняемых резервуаров для печатной краски (как описано ниже в связи с фиг.18 и 19). Однако при этом будут исключены некоторые из преимуществ, приведенных выше в разделе "Краткое описание изобретения", в частности те из них, которые относятся к модернизациям, понятным для пользователя, например, изменениям в составах печатных красок, конструкции модульных компонентов станции обслуживания со сроком службы, соответствующим однократному использованию, и т.п. Тем не менее с коммерческой точки зрения может возникать необходимость в сменных или пополняемых резервуарах для печатных красок, следовательно, сменные резервуары, комплект резервуаров для многоцветной печати или комплекты для пополнения (например, наполненные печатной краской шприцы, известные в данной области) могут быть изготовлены и поставлены пользователю.
Как показано на фиг. 3, механизм 301 для документальных копий снабжен устройством 339 для повышения давления в резервуарах для печатных красок. L-образный элемент 341 для приложения давления имеет по существу плоский рычаг 343, приспособленный для скольжения по верхней поверхности нажимной пластины 441 (фиг.4, 14 и 15), прикрепленной с возможностью смещения, например, на обычной скользящей опоре (не показанной) к корпусу рядом с резервуарами 411-417 для печатной краски в пишущем механизме 401. Когда пишущий механизм 401 вставляют в механизм 301 для документальных копий, рычаг 343 входит в контакт с пластиной 441. Рычаг 343 смонтирован на штанге, или другой подходящей опоре, 347, присоединенной к рукоятке 349 для установки нажимной пластины в заданное положение и возврата ее. За счет подпружинивания (не показанного) штанги 347 или рукоятки 349 к резервуарам 411-417 для печатной краски будет прилагаться повышенное давление путем приложения усилия нагрузки к нажимной пластине 441 через рычаг 343. Другими словами, за счет поворота (с помощью механических или электромеханических средств, см. пунктирную линию 345 на фиг.3) устройства 339 для повышения давления нажимная пластина 441 будет обеспечивать приложение давления к резервуарам 411-417 для печатной краски с целью перемещения печатной краски из внутренних полостей резервуаров к печатающему подмодулю 405 через клапаны 431-437 и трубки 421-427. Рукоятка 349 для установки и возврата также выполнена с конфигурацией, предназначенной для противодействия отклонению во время установки модульного 401 пишущего механизма в механизм 301 для документальных копий. Как показано на фиг.4, лицевая панель 404 корпуса выполнена с отверстием 443, предназначенным для приема рычага 343 при вставке пишущего механизма 401 в механизм 301 для документальных копий, так что нажимная пластина 441 оказывается в контакте с рычагом.
Следует отметить, что разнообразные пишущие инструменты печатающего подмодуля 405 могут быть приспособлены для использования в соответствии с настоящим изобретением, или надлежащие печатающие модули могут быть спроектированы заново. Конкретный, приведенный в качестве примера вариант осуществления изобретения описан ниже со ссылкой на фиг.6. Это также означает, что множество способов и устройств для пополнения также могут быть использованы разработчиком систем в данной области техники. Перемещение печатной краски из расположенного со смещением от оси резервуара не обязательно должно быть ограничено конкретными, приведенными в качестве примеров вариантами осуществления изобретения, показанными на чертежах. Любое эквивалентное решение, адаптированное к конкретному варианту осуществления, может быть использовано с равным успехом. Например, как указано в патенте США No. 4968998 (выданном на имя Allen и переуступленном правопреемнику настоящего изобретения) на Refillable Ink Jet Print System, способы введения печатной краски на станцию обслуживания известны в данной области.
Аналогичным образом, разработчик систем может использовать разнообразные соединительные элементы для обеспечения сообщения по текучей среде и клапанные механизмы. Можно использовать простые, самоуплотняющиеся клапаны, работающие по принципу прерывателя, игольчатые клапаны, однопутевые гидрораспределители и т.п., как очевидно для специалиста в данной области техники. Другим примером более сложной конструкции с расположенным со смещением от оси резервуаром с устройством для сопряжения в виде трубопровода с клапаном между резервуаром и пишущим элементом является конструкция, раскрытая в признанной патентоспособной заявке на патент США с порядковым номером 08/523424 (на имя Johnson и др., переуступленной правопреемнику настоящего изобретения и включенной в данное описание в качестве ссылки) на Ink-Jet Off Axis Ink Delivery System, в которой используется управляемый многопозиционный клапан. Другими словами, следует признать, что настоящее изобретение не ограничено конкретными, приведенными в качестве примера вариантами его осуществления, изображенными на чертежах, и поэтому дополнительные подробности, относящиеся к расположенным со смещением от оси источникам печатной краски, не существенны для понимания настоящего изобретения. В предпочтительном варианте осуществления изобретения все соединения для текучих сред являются неразъемными, что обеспечивает повышение надежности, снижение затрат на изготовление и уменьшение размеров.
Как показано на фиг.4, 14 и 15, поворотный (качающийся) рычаг 451 имеет первый конец, закрепленный внутри корпуса с помощью обычной поворотной опоры с обеспечением возможности свободы перемещения наружу и обратно в пишущий механизм 401. Корпус 403 пишущего механизма имеет соответствующий паз, позволяющий поворотному рычагу 451 поворачиваться внутрь и наружу из оболочки корпуса. Для обеспечения удерживания и перемещения трубок 421-427 для печатных красок (фиг.4 и 14), электрических соединений и гибкого шнура 609 (фиг. 15), поворотный рычаг 451 имеет канавки соответствующего размера и зажимные лапки 457, 459 для фиксации трубок и проводов в канавках. Второй конец поворотного рычага 451 прикреплен с возможностью поворота к печатающему подмодулю 405. Когда каретка 313 (фиг.3) механизма 301 для документальных копий обеспечивает выдвижение печатающего подмодуля 405 из пишущего механизма 401, трубки 421-427 и электрическое соединение и гибкий шнур 609, смонтированные на поворотном рычаге, следуют за ним.
Интеграция системы
Как теперь стало очевидным и как показано на фиг.5 и 5А, пишущий механизм 401 и механизм 301 для документальных копий приспособлены для сопряжения по скользящей прессовой посадке, или посадке с зажимом, создаваемой при вставке пользователем пишущего механизма подобно кассете в механизм для документальных копий. При вставке или после нее печатающий подмодуль 405 автоматически точно располагается в выемке 335 (фиг.3) каретки 313. Печатающий подмодуль 405 механически соединяется с кареткой 313 в надлежащем ориентированном положении для сканирующего прохода за счет простой операции установки модульного пишущего механизма 401 в механизм 301 для документальных копий. И в данном случае для смены пишущих механизмов могут быть использованы более сложные, автоматические системы интеграции, подобные механизмам для автоматической смены кассет.
Возвращаясь к фиг.4, следует отметить, что дополнительно предусмотрено, что электрическое соединение между пишущим механизмом 401 и механизмом 301 для документальных копий создается во время той же операции установки с помощью электрического соединителя 445, для которого в лицевой панели 404 корпуса предусмотрено отверстие 447. Может быть использован стандартный электрический соединитель 445, известный в данной области техники и желательный для заданного варианта осуществления изобретения. Таким образом, количество элементов сопряжения между пишущим механизмом 401 и механизмом 301 для документальных копий уменьшено до простого электрического устройства сопряжения и нескольких простых механических устройств сопряжения. Между пишущим механизмом 401 и механизмом 301 для документальных копий не требуется никакого соединения или устройства сопряжения, обеспечивающих связь по текучей среде. Это позволяет решить многие из проблем, с которыми сталкиваются в широких масштабах при использовании устройств по предшествующему уровню техники и которые указаны выше в разделе "Предпосылки изобретения". Вставка пишущего механизма в механизм для документальных копий, приспособленный для него, позволяет конечному пользователю автоматически получить полностью интегрированное устройство для получения документальных копий, которое готово для использования. Варианты использования или восстановление так же просты, как замена одного пишущего механизма на другой.
На фиг.5А показаны дополнительные элементы и конструктивные модификации модульной концепции для механизмов для документальных копий и пишущих механизмов. Механизм 301 для документальных копий выполнен с корпусом 501, специально сконструированным для приема пишущего механизма 401 в полости 503 корпуса, образующей кассетный отсек для осуществления простой, выполняемой за одну операцию вставки пишущего механизма 401 подобно кассете, как показано стрелкой 505. В качестве важного преимущества настоящего изобретения следует отметить то, что предусмотрено, что печатающий подмодуль 405 (фиг.4, 5 и 6) представляет собой элемент с небольшой массой. Только ограниченное количество печатной краски имеется внутри подмодуля во время печати. Следовательно, может потребоваться отслеживание уровней печатной краски в печатающем подмодуле 405. Указатель 507 уровня печатной краски (фиг.5 и 5А) известным в данной области образом установлен на поперечине 509 корпуса 501 механизма для документальных копий рядом со сканируемой каретной 313 зоной, которая совмещена с зоной 311 печати на печатном носителе 309.
Печатающие модули
На фиг.6 показан приведенный в качестве примера печатающий подмодуль 405 сканирующего типа, приспособленный для использования в пишущем механизме 401. Наружный кожух состоит из верхней части 601 пишущего элемента, контейнера 603 для печатной краски, трубопроводов 605, 607 для печатной краски и печатающей головки 611. Печатающая головка 611 присоединена одним концом к гибкому шнуру 609, который, в свою очередь, служит опорой элементу печатающей головки, представляющему собой пластину 612 с соплами, с обеспечением надлежащего взаимного расположения этой пластины и трубопроводов 605, 607 для печатной краски и других подэлементов печатающей головки, как известно в данной области техники (имеются в виду элементы для образования капель печатной краски и т. п. , которые не показаны). Предпочтительный вариант осуществления изобретения предназначен для струйной печатающей головки термографического типа, однако пьезоэлектрические, волновые и другие печатающие головки также пригодны для использования в соответствии с настоящим изобретением. Дистальный конец гибкого шнура 609 приспособлен для подсоединения печатающего подмодуля 405 к электрическому соединителю 445, фиг.4. Гибкий шнур 609 также может нести интегральную схему 613 контроллера для пишущего механизма. Базовые опорные элементы 615, 616, 617, 618, 619, 620 (и любые другие, включенные в конкретный вариант осуществления изобретения, которые могут быть не видны на виде в изометрии), необходимы для сопряжения печатающего подмодуля 405 в надлежащем ориентированном положении с кареткой 313, как было рассмотрено в связи с фиг.3 и 5. Показанный вариант осуществления изобретения предназначен для модуля, обеспечивающего полную, четырехкрасочную печать; следовательно, используются четыре набора 621 отверстий для струйной печати. В соответствии с намерением и целью использования любого конкретного пишущего механизма 401 могут использоваться другие наборы отверстий. Печатающий подмодуль 405 имеет впускные устройства для приема каждой печатной краски из резервуара, подсоединенного к данному подмодулю (см. фиг. 4), в зависимости от характеристик печати, конкретной конструкции пишущего механизма, например, один входной канал для кассеты только с черной печатной краской, четыре входных канала и многокамерный контейнер 603 для кассетного пишущего механизма, предназначенного для полноцветной печати в формате CMYK, и т.п.
Печатающий подмодуль 405 в предпочтительном варианте осуществления изобретения представляет собой пишущий элемент полупостоянного типа, имеющий устройства, способные регулировать противодавление печатающей головки и регулировать поток печатной краски из расположенного(-ых) со смещением от оси резервуара(-ов) в печатающий модуль. Другие известные устройства для полупостоянного пишущего элемента также могут быть встроены в печатающий модуль. Такие устройства описаны в ряде патентов, например, в патентах США No. No. 4831389 (на имя Chan), 4992802 (на имя Dion), 5409134 (на имя Cowger), 5325119 (на имя Fong), 5448818 (на имя Scheffelin) и 5650811 (на имя Seccombe), каждый из которых переуступлен правопреемнику настоящего изобретения и включен в данную заявку в качестве ссылки. Дополнительные подробности, относящиеся к данным устройствам, не имеют существенного значения для понимания настоящего изобретения.
Когда пишущий механизм 401 вставляют в механизм 301 для документальных копий, как показано на фиг. 5А, в качестве фиксированного элемента печатающего подмодуля 405, печатающая головка 611 автоматически устанавливается в надлежащее положение для выполнения операций печати при сопряжении печатающего модуля с кареткой 313 (фиг.3) с помощью простого средства 335 для механического сопряжения (например, выемки). В предпочтительном варианте осуществления изобретения нет необходимости создавать какие-либо другие электрические соединения или соединения по текучей среде (гидравлические соединения) между печатающим подмодулем 405 и кареткой 313.
Предусмотрено, что в предпочтительном варианте осуществления изобретения печатающий подмодуль 405 представляет собой элемент с небольшой массой, имеющий заданный находящийся в нем запас печатной краски, ограниченный до объема, необходимого для нанесения печатной краски на заданную площадь печатного носителя, например, меньшую или равную одной странице носителя наибольшего размера, причем этот элемент совместим с устройством для получения документальных копий. Другими словами, объем печатной краски, находящейся "на оси", существенно меньше объема печатной краски в резервуаре, например, он составляет одну десятую от объема резервуара, так что по существу вся печатная краска находится в зоне, смещенной от оси, внутри пишущего механизма. Преимущества подсистем с небольшими каретками достигаются за счет двух характеристик - небольшой массы и малого объема.
Для приведения в движение меньшей массы требуются двигатели меньшего размера. Для приведения в действие двигателей меньшего размера требуются источники питания меньшего размера и меньшие по размерам электронные блоки привода. Меньшая масса обеспечивает возможность в целом более простого регулирования шума. Движущиеся системы меньшего размера обычно создают шум более высокой частоты; источники возбуждения, такие как шум от зубчатой передачи и двигателя, имеют более высокие частоты. Собственные частоты движущихся систем являются более высокими, поскольку жесткость обычно возрастает более быстрыми темпами по сравнению с массой. Более высокие частоты легче регулировать; звукопоглощающие материалы значительно более эффективны при более высоких частотах. При движении элементов с небольшой массой меньше вероятность возбуждения обшивок или панелей корпуса устройства, которые создают шум низкой частоты (до приблизительно 3500 Гц). Сравнительно большие панели передают свою энергию колебаний воздуху значительно лучше по сравнению с элементами меньшего размера. Шум более низких частот ощущается как более громкий по сравнению с шумом более высоких частот.
Печатающий механизм меньшего размера может быть реализован без придания ему дополнительной жесткости, необходимой для больших масс. Перемещение подсистемы с меньшей массой, например, сканирующие проходы взад и вперед через зону печати, вызывает меньше сотрясений принтера вследствие реакции на движения каретки. Вибрация принтера может стать существенной при перемещении некоторых из кареток с большей массой взад и вперед. Меньшая вибрация принтера позволяет уменьшить все конструктивные опорные элементы в принтере. Перемещение меньшей массы обеспечивает возможность уменьшения размера опорных элементов для каретки. Уменьшаются требования по жесткости к опоре каретки и элементам системы привода, таким как приводные ремни каретки. Легче поддерживать резонансные частоты высокими. Меньшие резонансные частоты имеют большую амплитуду при заданной величине ускорения, что приводит к большим колебаниям скорости. Колебания скорости приводят к дефектам печати, особенно при цветной печати, когда цвета больше не выравниваются надлежащим образом из-за незначительного смещения точек от заданного положения. Резонансные частоты движения, перпендикулярного к оси сканирующего прохода каретки, также легче поддерживать на высоком уровне. Кроме того, смещения приводят к дефектам печати, обычно в виде периодических изменений цветов. Конструкция сервопривода является более простой благодаря более высоким резонансным частотам. Меньшая масса позволяет обеспечить более высокую скорость. Для эффективного использования более высокой скорости каретки требуются большие ускорения. Большее ускорение необходимо для того, чтобы поддерживать одинаковыми величину и продолжительность линейного ускорения. Поскольку в соответствии с законами Ньютона F = mА, меньшая масса требует меньшего усилия для обеспечения ускорения. Для получения существенных преимуществ от скоростей каретки, составляющих 60 дюймов в секунду (1524 мм/с), в принтере шириной 8 дюймов (203,2 мм) требуется ускорение, составляющее 3 единицы ускорения силы тяжести, в отличие от используемого в настоящее время ускорения в 1 единицу ускорения силы тяжести для достижения скорости 20 дюймов в секунду (508 мм/с).
Аналогичным образом, существенные преимущества достигаются благодаря наличию сравнительно небольшого объема печатной краски, расположенного на оси. Требуется меньшее дополнительное перемещение для обеспечения возможности печати всех точек по ширине печатающей головки. Получают изделия меньшего размера как по высоте, обусловленной высотой пишущего элемента, так и по ширине благодаря меньшему дополнительному перемещению. Вследствие того, что во многих стандартных случаях применения пространство рабочего стола ограничено, желательны изделия, занимающие меньшую площадь в рабочем пространстве. Затраты на транспортировку уменьшаются благодаря тому, что больше модулей можно установить на поддон для перевозки. Изделия меньшего размера позволяют удовлетворить требования по жесткости и прочности при использовании конструкции с меньшим поперечным сечением. Жесткость обратно пропорциональна длине в кубе. Если расстояние между линейными массивами отверстий меньше, то смещение от идеального положения, возникающее из-за колебаний скорости, будет меньшим. Это позволяет уменьшить несовмещение цветов при заданных колебаниях скорости.
Эти преимущества, обусловленные небольшой массой печатающего модуля и связанной с ним каретки, можно использовать или для снижения стоимости, или для улучшения эксплуатационных характеристик (повышения производительности). Ускорения большей величины и меньшее дополнительное перемещение обеспечивают возможность достижения более высокой производительности, если все остальное в системе остается таким же.
Следует обратить внимание на то, что может быть спроектирован альтернативный вариант осуществления изобретения, в котором не происходит реального выдвижения печатающего модуля из пишущего механизма. Путем ориентирования пишущего механизма поперек оси транспортирования бумаги, то есть оси у (см. фиг. 14), легко представить себе конструкцию, в которой механизм каретки механизма для документальных копий входит в пишущий механизм для захвата пишущего модуля, смонтированного внутри пишущего механизма, с целью перемещения этого модуля через зону печати без выхода из пишущего механизма. Такой вариант осуществления изобретения будет описан ниже со ссылкой на фиг.18 и 19. Аналогичным образом, печатающая головка с шириной во всю ширину страницы, выровненный относительно механизма для документальных копий, может осуществлять печать во всей зоне печати без какого-либо перемещения пишущего инструмента. В таких альтернативных вариантах осуществления изобретения также отсутствует взаимодействие (взаимосвязь) по текучей среде между модульным пишущим механизм и механизмом для документальных копий, за исключением перемещения печатающей текучей среды из печатающего механизма непосредственно на печатный носитель.
Станции обслуживания
Основные принципы создания технических средств станции обслуживания струйного устройства известны в данной области техники. Патент США No. 4567494 (на имя Taylor), поданный 29 июня 1984, представляет собой ранний патент, озаглавленный "Nozzle Cleaning, Priming and Capping Apparatus for Thermal Ink Jet Printers", переуступленный правопреемнику настоящего изобретения и включенный в данную заявку в качестве ссылки. Процедуры запуска и обслуживания также известны в данной области техники.
Станция обслуживания может выполнять ряд полезных функций, включая:
1) очистку забитых сопел и удаление пузырьков из пишущего элемента;
2) закрывание сопел, когда печатающая головка не используется, с целью предотвращения их загрязнения;
3) предотвращение засыхания печатной краски в соплах, когда печатающая головка не используется;
4) протирание сопел с удалением загрязняющих веществ, налипших во время печати;
5) обеспечение места для импульсного разогрева сопел (пропускания краски через сопла) с целью очистки незаполненных сопел.
Патент США No. 5455608 (на имя Stewart и др.), озаглавленный "Pen Start Up Algorithm for Black and Color Thermal Ink-Jet Pens" представляет собой пример таких рабочих операций станции обслуживания (указанный патент переуступлен правопреемнику настоящего изобретения и включен в данную заявку в качестве ссылки).
В данной области техники известно множество конструкций и операций станции обслуживания. С настоящим изобретением совместима более чем одна конструкция, или комбинированная конструкция.
В первом примере, в принтере модели HP DeskJet 850С используется станция обслуживания поворотного типа, которая обеспечивает обтирание в перпендикулярном направлении линейных массивов отверстий в пластинах с соплами печатающих головок картриджей для печати, используемых с данной моделью. Станции обслуживания поворотного типа показаны в патенте США No. 5115250 (на имя Harmon и др. , озаглавленном "Wiper for Ink-Jet Printhead", патенте США No. 5103244 (на имя Gast и др.), озаглавленном "Method and Apparatus for Cleaning
Ink-Jet Printheads", патенте США No. 5146243 (на имя English и др.) 29 июля 1991), озаглавленном "Diaphragm Cap System for Ink-Jet Printers", патенте США No. 5614930 (на имя Osborne и др.), озаглавленном "Orthogonal Rotary Wiping System for Inkjet [sic] Printheads" (каждый из этих патентов переуступлен правопреемнику настоящего изобретения и включен в данную заявку в качестве ссылки).
В другом примере, "подъемные" станции обслуживания также известны в данной области техники, и они показаны в патенте США No. 5396277 (на имя Gast и др.), озаглавленном "Synchronized Carriage and Wiper Motion Method and Apparatus for Ink-Jet Printers", патенте США No. 5455609 (на имя Gast и др.), озаглавленном "Printhead Servicing Station for Printers", патенте США No. 5440331 (на имя Grange), озаглавленном "Printhead Servicing Apparatus" (каждый из этих патентов переуступлен правопреемнику настоящего изобретения и включен в данную заявку в качестве ссылки).
Поступательно перемещающиеся салазки, которые также поднимаются в поднятую позицию закрывания, показаны в патенте США No. 4853717 (на имя Harmon и др. ), озаглавленном "Service Station for Ink-Jet Printer" (переуступлен правопреемнику настоящего изобретения и включен в данную заявку в качестве ссылки).
Как очевидно для специалиста в данной области техники, применение одной или более из этих технологий, характерных для данных станций обслуживания, возможно для данного изобретения. Совпадение с точки зрения использования состоит в том, что предпочтительно иметь станцию обслуживания в рамках пишущего механизма, хотя устройство для приведения в действие станции обслуживания может представлять собой часть механизма для документальных копий.
Например, основная проблема со сменными картриджами для печатной краски согласно известному уровню техники заключается в том, что когда струйная печатающая головка не используется, она должна быть закрыта колпачком, чтобы предотвратить возникновение таких проблем, как высыхание печатной краски и образование корок из нее, что делает пишущий элемент неработоспособным. [Закрывание колпачками также известно в данной области техники, см., например, патент США No. 5027134 (на имя Harmon и др.), озаглавленный "Non-Clogging Cap and Service Station for Ink-Jet Printheads", патент США No. 5448270 (на имя Osborne), озаглавленный "Ink-Jet Printhead Cap Having Suspended Lip" (оба этих патента переуступлены правопреемнику настоящего изобретения в включены в данную заявку в качестве ссылки)]. В некоторых принтерах для домашнего использования, имеющих низкую стоимость, пишущие элементы регулярно переставляют: черные для печати текстов, цветные для графических изображений. Вместе с такими пишущими элементами должны поставляться отдельные устройства для хранения пишущих элементов и закрывания их колпачками. Более того, было установлено, что различные химические составы печатных красок требуют колпачков, изготовленных из материалов, являющихся совместимыми. Настоящее изобретение позволяет решить эти проблемы, поскольку пишущий механизм включает в себя элементы для обслуживания. Печатающая головка полностью закрыта колпачком в то время, когда она не используется, независимо от того, установлен или сам пишущий механизм или он хранится вне принтера. Это позволяет заменять механизм на другой, имеющий другие характеристики печати. Например, в офисе может быть "механизм для печати текстов", содержащий только резервуар большого объема для черной печатной краски, который интенсивно используется ежедневно, и "пишущий механизм для цветных графических изображений", который содержит резервуары для голубой, пурпурной, желтой и черной печатной краски и используется только от случая к случаю.
Аналогичным образом, элементы для протирки печатной головки подвергаются износу и истиранию. Примеры элементов для протирки приведены правопреемником настоящего изобретения в патенте США No. 5151715 (на имя Ward и др.), озаглавленном "Printhead Wiper for Ink-Jet Printers" (переуступлен правопреемнику настоящего изобретения и включен в данную заявку в качестве ссылки). Замена элементов для протирки всякий раз, когда заменяется пишущий механизм, по существу устраняет необходимость в каком-либо техническом обслуживании.
Во время работы частичная закупорка или забивание сопел и отверстий печатающей головки периодически устраняется путем их очистки с помощью пропускания нескольких капель печатной краски через каждое из сопел в процессе очистки или продувки, известном как "пробрызгивание". Израсходованную печатную краску собирают в той части резервуара для брызг станции обслуживания, известной как элемент для улавливания брызг ("spittoon"). В элементах для улавливания брызг по предшествующему уровню техники большая часть разбрызганной печатной краски попадала на дно элемента для улавливания брызг. Однако некоторая часть печатной краски проходила вниз по стенками трубки элемента для улавливания брызг или "дымохода" под действием силы тяжести и в резервуар, где многие растворители испарялись. Иногда израсходованная печатная краска затвердевала, не доходя до резервуара, образуя "сталагмиты"/"сталактиты" из отложений печатной краски вдоль сторон трубки. Эти "сталагмиты"/"сталактиты" из печатной краски часто нарастали и забивали вход в элемент для улавливания брызг. Чтобы избежать этого явления, обычные элементы для улавливания брызг должны быть широкими, часто с шириной свыше 8 мм, чтобы справляться с печатной краской с большим содержанием твердых частиц. Поскольку традиционные элементы для улавливания брызг были расположены между зоной печати и другими элементами для обслуживания, эта увеличенная ширина приводила к увеличению общей ширины принтера, что приводило к дополнительному увеличению стоимости принтера из-за роста затрат на материал и увеличению затрат на транспортировку. Кроме того, эта большая ширина принтера приводила к увеличению габаритного размера принтера и большей занимаемой им площади, то есть для установки принтера требовалось рабочее пространство большего размера, что было нежелательно для многих потребителей.
Как было указано выше, традиционные элементы для улавливания брызг были расположены между зоной печати и другими элементами для обслуживания, и с тем, чтобы уменьшить степень влияния на ширину принтера, обычные элементы для улавливания брызг выполняли с шириной, достаточной только для того, чтобы принимать печатную краску от одной печатающей головки в каждый момент времени. Таким образом, при традиционной процедуре пробрызгивания устройства с множеством пишущих элементов сначала одну печатающую головку располагали над элементом для улавливания брызг с целью пробрызгивания, затем каретку с пишущими элементами смещали для установки следующего пишущего элемента над элементом для улавливания брызг с целью пробрызгивания. К сожалению, все это перемещение каретки не только замедляет процедуру пробрызгивания, но также является шумным.
Для повышения цветовых контрастов, помимо печатных красок с увеличенным содержанием твердых частиц, были разработаны печатные краски с взаимным осаждением. Например, цветная печатная краска одного типа вызывает осаждение черной печатной краски из раствора. Это осаждение приводит к быстрой фиксации черных твердых частиц на странице, что предотвращает попадание черных твердых частиц в цветные зоны напечатанного изображения. К сожалению, если цветные и черные печатные краски, вызывающие взаимное осаждение, смешиваются друг с другом в обычном элементе для улавливания брызг, они не проходят к сливу или в абсорбирующий материал. Вместо этого после смешивания черная и цветные печатные краски быстро коагулируют с образованием геля с некоторой остаточной жидкостью.
Таким образом, смешанные черные и цветные печатные краски не только могут вызывать быстрое накапливание твердых частиц, но и жидкая фракция также может стремиться к проходу и капиллярному затеканию (проходя за счет капиллярного действия) в нежелательные места. Для решения этой проблемы смешивания в некоторых принтерах используют два обычных неподвижных элемента для улавливания брызг, один для черной печатной краски и один для цветных печатных красок. К сожалению, каждый из этих двойных элементов для улавливания брызг должен быть достаточно широким для того, чтобы избежать забивания, возникающего из-за нарастания "сталагмитов"/"сталактитов" внутри от боковых стенок трубки элемента для улавливания брызг. Такая конструкция с двумя элементами для улавливания брызг, в которой элементы для улавливания брызг расположены между печатающей головкой и другими элементами для обслуживания, вызывала дополнительное увеличение общей ширины принтера и занимаемой им площади. Кроме того, помимо нарастания на боковых сторонах элемента для улавливания брызг, "сталагмиты"/"сталактиты" из печатных красок иногда росли вверх от дна элемента для улавливания брызг. Чтобы предотвратить ситуацию, при которой такие "сталагмиты"/"сталактиты" с течением времени могли бы создавать препятствия для печатающей головки, как правило, требовалось использовать очень глубокие элементы для улавливания брызг, что также могло привести к увеличению габаритного размера принтера.
Опять можно указать на то, что многие из проблем, связанных с пробрызгиванием и элементами для улавливания брызг, решаются за счет использования элементов для улавливания брызг, которые выбрасываются вместе с пишущим механизмом.
Детали совершающей поступательное движение станции обслуживания такого типа, как показанная здесь на фиг.4, 5, 13 и 14, которая может быть использована в соответствии с настоящим изобретением, описаны в заявке на патент США с порядковым номером 08/862952, озаглавленной "Translational Service Station for Imaging Inkjet Printheads", переуступленной правопреемнику настоящего изобретения, полностью включенной в данную заявку и повторенной здесь в соответствующей части с чертежом из нее, обозначенным фиг.16 в данном описании.
На фиг. 16 схематично показана работа базовой, поступательно перемещающейся станции 60 обслуживания, сконструированной в соответствии с настоящим изобретением, которая может быть расположена так, как показано на фиг.4, 5, 13 и 14, где она в целом обозначена как модуль 407 станции обслуживания. Станция 60 обслуживания имеет поступательно перемещающуюся платформу или палету 62, которой может быть сообщено линейное движение путем использования различных движителей, таких как зубчатая рейка 64, образованная вдоль нижней стороны палеты и приводимая в движение шестерней 65. Шестерня 65 может быть приведена в движение с помощью обычного узла, состоящего из двигателя и редуктора (не показанного), для осуществления поступательного перемещения, как указано двойной стрелкой 66. В данном варианте осуществления изобретения шестерня 65 и связанный с ней узел из приводного двигателя и редуктора становятся элементом механизма 301 для документальных копий, см. фиг.3, 5, 5А, 13, 14 и 15. Палета 62 несет различные элементы для обслуживания, такие как пара обычных элементов 68 для протирки и пара колпачков 69, каждый из которых может быть выполнен из любого обычного материала, известного для специалистов в данной области, но предпочтительно они изготовлены из упругого, неабразивного, эластомерного материала, такого как нитрильный каучук, или, более предпочтительно, из каучука на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера [тройного этилен-пропиленового каучука с диеновым сомономером].
Палета 62 также может нести часть 70 в виде абсорбирующей или неабсорбирующей станции продувки или пробрызгивания, которая принимает печатную краску, продуваемую или "пробрызгиваемую" через струйные печатающие головки 54, 56, присоединенные к секциям 50, 52 пишущего модуля, предназначенным для распределения печатной краски и образования капель печатной краски. Предпочтительный вариант осуществления станции 70 для улавливания брызг представляет собой элемент, расположенный вдоль выемкообразной части 72 для улавливания брызг палеты 62, содержащий абсорбирующий коллектор для брызг, такой как подкладка 74 для улавливания брызг, которая предпочтительно изготовлена из пористого абсорбирующего материала. Предпочтительно подкладка 74 представляет собой смачиваемый полиэтиленовый компактный материал, в частности пористый компактный полимерный материал, который подвергнут поверхностной и химической обработкам с целью придания ему способности смачиваться печатной краской. Одним пригодным материалом для подкладки является материал, поставляемый на рынок под фирменным названием Poron, изготавливаемый фирмой Porex Company, Атланта, Джорджия. В альтернативном варианте подкладка 74 для улавливания брызг может быть изготовлена из полиолефинового материала, такого как синтерированный пластик на основе полиуретана или полиэтилена, который представляет собой пористый материал, также производимый компанией Porex. В предпочтительном варианте осуществления изобретения абсорбционная способность подкладки 74 повышается за счет предварительного смачивания подкладки с целью лучшего переноса разбавителя или растворителей печатной краски через поры подкладки. Подкладка 74 может быть подвергнута предварительному смачиванию или перед сборкой палеты 62, или в процессе сборки или после нее путем использования например полиэтиленгликоля ("PEG"), однако предпочтительным является смачивание перед сборкой. Другая подходящая пористая подкладка 74 может быть изготовлена из спеченного найлонового материала.
Подкладка 74 для улавливания брызг имеет наружную поверхность, служащую в качестве улавливающей стороны 75. Предпочтительно сторона 75 подкладки расположена в непосредственной близости от печатающих головок 54 и 56 во время пробрызгивания, например, на расстоянии порядка 0,5-1 мм. Эта непосредственная близость особенно предпочтительна для уменьшения количества находящегося в воздухе аэрозоля из печатной краски. Платформа 72 для улавливания брызг по существу является плоской, хотя контур для слива или для циркуляции воздуха с целью усиления испарения может оказаться полезным. Проиллюстрированная подкладка 74 для улавливания брызг имеет по существу равномерную толщину, так что улавливающая сторона 75 также по существу является плоской по профилю, хотя могут оказаться целесообразными и другие профили поверхности, такие как ряд канавок или других профилей, предназначенных для увеличения заданной площади поверхности для абсорбирования.
Для удаления любого скопления остатков печатной краски или других отходов (мусора) с улавливающей поверхности 75, станция 60 обслуживания также может включать устройство 76 в виде скребка для очистки подкладки для улавливания брызг. Проиллюстрированный скребок 76 имеет опорное устройство 78, на котором закреплен ножевой элемент 80. Для введения улавливающей поверхности 75 в контакт с ножом 80 скребкового устройства палета 62 смещается в направлении стрелки 66, так что скребок может очистить улавливающую поверхность 75. Эти отходы от разбрызгивания сталкиваются ножом 80 скребка в сквозное отверстие 82 для слива или опоражнивания, образованное в палете 62, через которое отходы падают вниз для сбора в контейнере 84 или другом приемнике. Таким образом, скребок 76 не создает препятствий для элементов 68 для протирки печатающих головок, и поэтому элементы 68 для протирки расположены внутри от подкладки 74 для улавливания брызг.
Предпочтительным материалом для ножа 80 скребка является упругий, неабразивный, эластомерный материал, такой как нитрильный каучук или, более предпочтительно, каучук на основе сополимера этилена, полипропилена и диенового сомономера или другие совместимые материалы, известные в данной области. Другим предпочтительным эластомерным материалом для ножа 80 скребка является смесь полипропилена и полиэтилена (в соотношении приблизительно 90: 10), такая как продаваемая под фирменным названием "Ferro 4" компанией Ferro Corporation, Filled and Reinforced Plastics Division, 5001 О Нага Drive, Evansville, Индиана 47711. Этот эластомер Ferro 4 представляет собой довольно твердый материал, который не обладает такой эластичностью, как стандартные протирочные ножи из каучука на основе сополимера этилена, пропилена и диенового сомономера. Эластомер Ferro 4 обладает очень хорошей износостойкостью и хорошей химической совместимостью с множеством различных составов печатных красок. Например, подходящие твердомеры (шкала Шора А) могут давать значения в интервале от 35 до 100 для скребкового ножа 80. В некоторых вариантах осуществления изобретения твердые скребки, например, изготовленные из пластмассообразного найлона, могут оказаться пригодными для очистки подкладки 75 для улавливания. Действительно, скребок, выполненный из стальной проволоки, не только является недорогим, но также позволяет легко отделять печатную краску, образовавшую корку, от скребка.
Чтобы ввести элементы 68 для протирки и колпачки 69 в контакт с печатающими головками 54 и 56, палету 62 смещают в направлении стрелки 66, причем закрытое положение показано на фиг.16. Пара колпачков 69 закреплена на палете 62 с использованием механизма подъема печатающей головки или колпачка, входящего в контакт с кареткой, при этом механизм подъема включает подпружиненные салазки 85. Салазки 85 присоединены к палете 62 двумя парами соединительных элементов 86 и 88, в целом четырьмя соединительными элементами, каждый из которых присоединен к палете 62 и к салазкам 85. Из четырех соединительных элементов на фиг.16 видны только два, при этом оставшиеся два соединительных элемента закрыты от осмотра двумя соединительными элементами, которые показаны. Салазки 85 могут быть смещены в опущенное положение, показанное пунктирными линиями на фиг.16, с помощью отклоняющего элемента, такого как пружинный элемент 90.
Когда каретка 313, показанная на фиг.3, обеспечит установку печатающего подмодуля 405, изображенного на фиг. 6 и фиг.13, в пишущем механизме 401 вблизи станции 60 обслуживания, посредством шестерни 65 и зубчатой рейки 64 осуществляется приведение палеты 62 в движение до тех пор, пока консоли 92, проходящие вверх от салазок 85, не войдут в контакт или с корпусом печатающего подмодуля 405, или с кареткой 313. Шестерня 65 продолжает обеспечивать смещение палеты 62 вправо, как показано на фиг.16, что заставляет салазки 82 подниматься вверх от палеты с растягиванием пружины 90 до тех пор, пока колпачки 69 не войдут в контакт с соответствующими печатающими головками 54, 56. Несмотря на то, что пары соединительных элементов 86, 88 показаны в вертикальном положении по отношению к колпачку на фиг.16, очевидно, что наклонное положение по отношению к палете 62 также может быть полезным в некоторых вариантах осуществления изобретения, например, для приспосабливания к небольшим колебаниям положения печатающих головок 54, 56 по высоте.
Таким образом, шестерня 65 с помощью зубчатой рейки 64 может обеспечить приведение палеты 62 в движение взад и вперед в направлении стрелки 66 с целью размещения палеты 62 в различных местах для обслуживания печатающих головок 54, 56. Для протирания печатающих головок 54, 56 палету предпочтительно смещают возвратно-поступательно взад и вперед, как показано стрелкой 66. Для осуществления пробрызгивания через сопла с целью устранения любых засорений или для отслеживания повышения температуры и т.п. палету смещают в положение очистки сопел, в котором улавливающая поверхность 75 находится под печатающими головками. Движение палеты, при котором осуществляется закрывание колпачками, описано выше. С целью удаления каких-либо остатков печатной краски с поверхности 75 для улавливания брызг палету 62 смещают до тех пор, пока нож 80 не выполнит соскребание с поверхности 75 для улавливания брызг и сброс счищенного материала в контейнер 84. При необходимости может быть выполнено возвратно-поступательное движение палеты 62 взад и вперед для очистки улавливающей поверхности 75.
Дополнительные детали, относящиеся к этой конкретной станции обслуживания, могут быть получены путем ссылки на заявку на патент США с порядковым номером 08/862952, однако дополнительные подробности не существенны для понимания настоящего изобретения.
Детали, относящиеся к еще одному типу совершающей поступательное движение станции обслуживания, такой как показанная в данной заявке на фиг.4, 5, 13 и 14, пригодной для настоящего изобретения, описаны в заявке на патент США с порядковым номером 08/667611, озаглавленной "Integrated Translational Service Station for Inkjet Printheads" (переуступлена правопреемнику настоящего изобретения и включена в данную заявку в качестве ссылки).
Несмотря на то, что станция обслуживания предпочтительно находится внутри модульного пишущего механизма, она может находиться в механизме для документальных копий и может быть подана в модульный пишущий механизм путем вставки в механизм для документальных копий. Однако при этом исключаются многие из преимуществ, которые имеют место при наличии одноразовой или восстанавливаемой станции обслуживания, встроенной при изготовлении в модульный пишущий механизм. Наиболее серьезная проблема, возникающая при этом, заключается в том, что модуль, удаленный без закрытия печатающей головки колпачком, с большой вероятностью вызовет ошибки печати при любой попытке повторного использования модуля в более поздний момент времени.
Как минимум, пишущий модуль должен включать устройство для закрывания печатающей головки колпачком. На фиг.17 показан пишущий механизм 401, имеющий салазки 1701 станции обслуживания только с одним колпачком 1703 для печатающей головки (ср. фиг. 4). Установочный элемент 1705 для колпачка поднимается вверх от салазок 1701 для входа в контакт со стороной печатающего подмодуля 405 для размещения колпачка 1703 относительно печатающей головки.
Работа
Коренное перераспределение элементов в струйном устройстве для получения документальных копий в соответствии с настоящим изобретением представлено в виде блок-схемы на фиг.7 и 10 и сравнивается с предшествующим уровнем техники, отраженным на фиг.8, 9, 11 и 12.
Фиг. 7 изображает структуру потока жидкости в расходном пишущем механизме 401 в соответствии с настоящим изобретением. Для сравнения на фиг.8 (предшествующий уровень техники) показан типовой промышленно изготавливаемый картридж для принтера, такой как картридж модели Hewlett-PackardТМ 51626, используемый в струйных принтерах HPТМ DeskJetТМ, OfficeJetТМ и других популярных устройствах для получения документальных копий; следует обратить внимание на то, что для такого промышленно изготавливаемого картриджа для печати требуется, чтобы станция 407 обслуживания была неотъемлемой частью устройства для получения документальных копий и имела ожидаемый срок службы, соответствующий сроку службы устройства. На фиг.9 (предшествующий уровень техники) изображен сменный картридж для струйного принтера, такой как показан на фиг. 1, в котором используется полупостоянный пишущий элемент, подобный изображенному на фиг.2; для таких систем требуются два вида расходных материалов, а станция 407 обслуживания должна быть постоянной, как в системе по фиг.8. Таким образом, сравнение с фиг.7 показывает отчетливые различия с точки зрения разделения расходных материалов, которые также указывают на достижение целей и преимуществ в соответствии с настоящим изобретением, перечисленных в вышеприведенном разделе "Краткое описание изобретения".
Аналогичный комплект фигур показывает различия в разделении электронной системы, что проиллюстрировано на фиг.10-12. На фиг.12 изображено разделение в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.11 (предшествующий уровень техники) изображено разделение, которое является широко распространенным для промышленно изготавливаемого изделия, например, принтера HP DeskJet 850С, в котором используются картриджи для печати, подобные рассмотренным выше. На фиг. 12 изображена система, для которой характерно расположение со смещением от оси, подобная используемой в принтере, в котором применяется полупостоянный пишущий элемент 210 по фиг.2. Известно, что в данной области техники разработаны алгоритмы управления для обслуживания пишущего инструмента, пополнения и печати (например, режимы печати и таблицы компонентов цветов). Наличие устройств управления влажными системами внутри модульного пишущего механизма создает преимущество, заключающееся в обеспечении возможности модернизации управления при других изменениях пишущей системы.
Другими словами, электронные блоки разделяются в соответствии с настоящим изобретением таким образом, что конструктору устройства для получения документальных копий требуются минимальные знания требований к струйным элементам. В предпочтительном варианте осуществления изобретения для осуществления печати устройство для получения документальных копий просто будет обращаться к пишущему механизму, задавая требуемый цвет на определенной координатной сетке из точек или пикселе. Пишущий механизм обеспечит автоматическую настройку на различные составы печатных красок, таблицы компонентов цветов на основе печатных красок и объемы капель. Кроме того, в пишущем механизме будет содержаться достаточное количество информации, чтобы обеспечить полное управление для реализации всех алгоритмов обслуживания и пополнения печатной краски. Новый пишущий механизм, соответствующий такому же протоколу, может быть добавлен позднее в течение срока службы изделия. Таким образом, новый пишущий механизм обеспечивает возможность свободы с точки зрения проектирования, которая отсутствует в применяемых в настоящее время немодульных системах в отношении печатных красок, размеров капель, управления каплями чернил в точечной матрице и алгоритмов станции обслуживания.
Это разделение придает "интеллект" модульному пишущему механизму. Существуют три уровня реализации. Самый базовый уровень предусматривает наличие информации самого нижнего уровня о пишущем механизме, которая содержится в модульном пишущем механизме. В пишущем механизме будет содержаться информация о синхронизации импульсов, порядке пропускания (импульсного разогрева) капель и другая относящаяся к этому информация. Устройство для получения документальных копий рассматривает пишущий элемент как колонку капель из х-пиколитров. Это освобождает разработчика устройства для получения документальных копий от необходимости знать требования самого низкого уровня к струйному пишущему механизму. При незначительных улучшениях именно эти параметры скорее всего будут изменяться, и они могут быть изменены, и новые пишущие механизмы будут совместимы с предшествующими системами устройств для получения документальных копий, находящимися в эксплуатации.
Следующий уровень состоит в обеспечении возможности обращения к пишущему механизму независимо от объема капель и таблиц компонентов цветов из печатных красок. Устройство для получения документальных копий будет обращаться к пишущему механизму, задавая определенные эталонные цвета на заданной координатной сетке. Пишущий механизм при этом должен содержать информацию для преобразования. Могут быть добавлены новые печатные краски с другими таблицами компонентов цветов, и модифицированные таблицы компонентов цветов в пишущем механизме будут автоматически корректироваться без каких-либо изменений в устройстве для получения документальных копий. Будет осуществлена настройка пишущего механизма с учетом измененного объема капель и заданной координатной сетки. Пишущий механизм на основе пишущего элемента на 10 пл (пиколитров) использует данные о каплях в 30 пл для разрешения 300 точек на дюйм (dpi) и автоматически преобразует их в управляющие данные о каплях в 10 пл, выпуская по три капли на каждый запрос о капле в 30 пл.
На самом высоком уровне пишущий механизм будет обладать способностью управлять всеми своими необходимыми функциями. Это предусматривает управление алгоритмами обслуживания и клапанами для печатных красок. Это может быть реализовано с помощью небольшой прикладной программы, аналогичной JAVAТМ-приложению, которая загружается из пишущего механизма в устройство для получения документальных копий с целью управления реализацией этих алгоритмов, или с помощью более целенаправленного протокола. Для реализации алгоритма обслуживания пишущий механизм даст команду каретке переместиться в определенное положение и затем автоматически выпустит несколько капель. Для управления подачей печатной краски могут быть использованы входные сигналы от определенных датчиков, отслеживающих уровень печатной краски, и выходные сигналы для клапанов, регулирующих поток печатных красок. Алгоритм управления будет выполняться по командам из пишущего механизма и может быть легко модернизирован при использовании нового пишущего механизма.
Кроме того, сравнение фиг.11 и 12 с фиг.10 показывает отчетливые различия с точки зрения разделения расходных материалов, которые указывают на выполнение целей и достижение преимуществ в соответствии с настоящим изобретением, перечисленных выше в разделе "Краткое описание изобретения". Таким образом, устройство управления пишущим механизмом может представлять собой интегральную схему, которая управляет последовательной подачей капель чернил, выпуском (импульсным разогревом), синхронизацией импульсов, блоком управления энергией импульсного разогрева, блоком управления температурой, масштабированием объема капель, коррекцией положения точек, алгоритмами преобразования цветов, таблицами компонентов цветов, алгоритмами режимов печати, протоколами согласования и т.п., которые могут использоваться при выполнении операций струйными печатающими головками согласно современному уровню техники, а также управляет алгоритмами обслуживания пишущих инструментов и алгоритмами пополнения.
На фиг. 13 и 14 показано устройство для получения документальных копий, образованное комбинацией механизма для документальных копий и пишущего механизма. В основном, когда печать не выполняется, как показано на фиг.5 и 13, вставленный печатающий подмодуль 405 закрыт колпачком с помощью станции 407 обслуживания (см. также фиг.4). Давление подается на нажимную пластину 441 для резервуаров с печатными красками через отклоненный элемент 341 для приложения давления, так что избыточное давление действует на каждый из резервуаров 411-417 для печатных красок. Лист печатного носителя 309 перемещается с помощью шагового двигателя 305 и соответствующей передачи 307, соединенной с приводным валиком 312 для бумаги, чтобы получить зону 311 печати, расположенную под печатающей головкой (невидимой) печатающего подмодуля 405, теперь присоединенного к выполняющей сканирующие проходы каретке и установленного с возможностью приведения в движение в поперечном направлении взад и вперед через зону 311 печати с помощью двигателя 323.
На фиг.14 система показана в процессе выполнения операции печати. Станция 407 обслуживания перемещена в сторону (ср. с положением на фиг.13), при этом при выполнении данного перемещения снимается колпачок с печатающей головки и протирается пластина с соплами. Могут быть выполнены любые алгоритмы пробрызгивания для очистки и заполнения отверстий печатающей головки. Каретка 313, приводимая в движение реверсивным двигателем 323 под управлением от блока "Управление принтером", фиг.10, перемещается (в направлении оси х, как указано стрелками) через зону 311 печати печатного носителя 309. Поворотный рычаг 451, несущий трубки 421-427 с печатной краской и гибкий шнур 609 (не показанный, но видный на фиг.15), соединенный с печатающим подмодулем 405 с возможностью поворота относительно него, следует за движущейся кареткой 313. Во время перемещения данные по обработке изображений (см. фиг.10, "Обработка изображений"), передаваемые в интегральную схему 613 пишущего механизма (фиг.6 и 10), используются известным образом или с помощью внутреннего алгоритма точечно-матричной печати для импульсного разогрева и выпуска капель печатной краски из отверстий 621 печатающей головки 611 (см. также фиг.6) на печатный носитель 309. После завершения сканирующего прохода через полосу в соответствии с используемым алгоритмом для данного режима печати (например, печать за 1 проход, за 2 прохода и т.д.) печатный носитель 309 перемещается на один шаг (в направлении оси у, как указано обозначенной стрелкой) для размещения следующей полосовой зоны 311 печати под печатающей головкой 611. С какой стороны позиции печати механизма для документальных копий будет входить передний край печатного носителя - с передней, задней, верхней или нижней - это вопрос выбора при проектировании.
Когда указатель 507 уровня печатной краски подает сигнал о том, что уровень печатной краски в печатающем подмодуле 405 ниже заданного, каретка 313 возвращает печатающий модуль обратно в печатающий механизм, и выполняется цикл пополнения. После завершения этого цикла печать возобновляется. Особо следует обратить внимание на то, что в соответствии с настоящим изобретением также используются алгоритмы немедленного пополнения. Например, см. патент США No. 5650811, выданный 22 июля 1997 на имя Seccombe и др., озаглавленный "Apparatus for Providing Ink to a Printhead [sic]" (переуступленный правопреемнику настоящего изобретения и включенный в данную заявку в качестве ссылки). В целом подразумевается, что пишущий инструмент может быть пополнен по запросу (по требованию), независимо от того, будет ли он установлен в заданном положении внутри пишущего механизма или будет ли он находиться в процессе печати. Различные варианты осуществления известны в данной области техники или могут быть выполнены как дополнительная разработка.
Альтернативные варианты осуществления изобретения
На фиг. 18 и 19 изображен альтернативный вариант осуществления пишущего механизма 1801. Корпусу 1803 придана такая конфигурация, которая обеспечивает возможность его вставки в дополняющий механизм для документальных копий (не показанный) таким образом, что модульный пишущий механизм расположен через зону печати (см. фиг. 3, 311). Четыре цельных резервуара 1805, 1807, 1809, 1811 для печатных красок по отдельности смонтированы в корпусе 1803. В предпочтительном варианте осуществления изобретения резервуары 1805-1811 обладают способностью создавать внутри себя повышенное давление. Следует обратить внимание на то, что это не только упрощает изготовление, но также делает пишущий механизм 1801 восстанавливаемым или реконфигурируемым за счет выполнения таких резервуаров, которые могут быть заменены по желанию. Однако следует признать, что то обстоятельство, что конечный пользователь будет иметь дело с отдельными заменяемыми резервуарами, приведет к исключению определенных преимуществ цельного модуля пишущего механизма и может вызвать серьезные отказы оборудования в случае смешивания несовместимых печатных красок.
На одном конце пишущего механизма 1801 струйная пишущая головка 1813 (видна только на фиг.19) расположена таким образом, что при установке пишущего механизма в совместимый механизм для документальных копий он располагается приблизительно над одним концом зоны печати. Предусмотрено кулачковое устройство 1815 для фиксации и расфиксации, предназначенное для высвобождения печатающей головки 1813, станции 1817 обслуживания и электрического соединителя 1819 с целью взаимоблокировки с устройствами дополняющего механизма для документальных копий, предназначенными для приведения в действия (элементов пишущего механизма) аналогично предыдущему варианту осуществления изобретения (см., например, элементы 313, фиг.3 и фиг.16). Трубопровод 1821 для печатных красок, включающий соответствующие соединительные элементы для подачи текучей среды к печатающей головке 1813 через трубки 1823 для печатных красок (видны только на фиг.19), смонтирован в корпусе 1803 таким образом, что при вставке отдельного резервуара 1805-1811 для печатной краски происходит выпуск печатной краски из каждого резервуара в трубопровод 1821, например, с помощью установки со щелчком, которая приводит к разрушению герметичной изоляции резервуара. Как и в предыдущем варианте осуществления изобретения, перемещающийся гибкий шнур 1825 установлен с возможностью следования за печатающей головкой 1813 при ее перемещении через печатный носитель.
Печатные краски
В данной заявке термин "печатная краска" используется как обобщающий для любых чернил, краски (например, красок для ткани, предназначенных для печатания на одежде), красителя, тонирующего вещества, термоплавкого состава, печатающей текучей среды или тому подобного вещества, которое совместимо со струйной техникой. Явным преимуществом настоящего изобретения является возможность предоставления конечному пользователю множества легко заменяемых пишущих механизмов, каждый из которых обладает своими, отличными от других характеристиками печати. Например, для печати в интенсивном режиме буквенно-цифровых текстов может быть установлена одна кассета с пишущим механизмом, содержащим резервуар большого объема для черной печатной краски; для получения печатных изображений с фотографическим качеством в одной кассете с пишущим механизмом устанавливают набор резервуаров с печатными красками разного цвета - например, светло-голубой, темно-голубой, светло-пурпурной, темно-пурпурной, желтой и черной.
И в данном случае при наличии пишущего механизма, сконфигурированного, как предпочтительная конструкция одноразового использования, могут быть поставлены комплекты (наборы) для замены или пополнения резервуаров.
В соответствии с настоящим изобретением разработанная реконфигурированная струйная система и элементы в виде ее подсистем, которые полезны в области печати и которые дают возможность использовать уникальные технологии производства, изготовления, разработки, сборки, использования, функционирования, восстановления, обновления и поставки элементов для струйного устройства для получения документальных копий. Вышеприведенное описание вариантов осуществления настоящего изобретения представлено лишь в целях его иллюстрации. Оно не предназначено для того, чтобы быть исчерпывающим или ограничивать изобретение до точного вида или до раскрытых, приведенных в качестве примера вариантов его осуществления. Ясно, что для специалистов-практиков в данной области техники очевидны многие модификации и варианты. Аналогичным образом, любые описанные операции способа можно поменять местами с другими операциями с целью достижения того же результата. Был выбран и описан вариант осуществления изобретения с тем, чтобы наилучшим образом разъяснить принципы изобретения и наилучшие варианты его практической реализации и в результате этого дать возможность другим специалистам в данной области понять изобретение посредством рассмотрения различных вариантов осуществления и различных модификаций, которые будут подходить для конкретного случая применения или предполагаемой аппаратной реализации. Предусмотрено, что объем изобретения определяется лишь приложенными пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.
Изобретение относится к струйной технике, в частности к способам для получения документальных копий с помощью модульных струйных устройств и систем. Модульные печатающие механизмы предназначены, согласно изобретению, для использования с совместимым модульным механизмом для документальных копий и устройством для получения документальных копий. Пересмотрено разделение струйного устройства для получения документальных копий по жидкостным элементам и по электронным устройствам. Модульное отделение механизма для документальных копий от пишущего механизма обеспечивает возможность получения заменяемого пишущего модуля, содержащего все ключевые элементы струйной пишущей системы, на основе требований к техническим средствам пишущих систем. В частности, имеются в виду те элементы, которые обладают наибольшей склонностью к старению или отказам с течением времени, в результате частого использования или действий конечного пользователя. Подсистема пишущего механизма включает один или более печатающих модулей, имеющих элементы печатающей головки с сопутствующими элементами для сбора и распределения печатных красок и механизмами для регулирования потока печатной краски и давления, один или более контейнеров для печатных красок - или постоянных, пополняемых, или заменяемых, один или более составов печатной краски, одно или более средств для подачи печатных красок, таких как трубки и клапаны, соединяющие по текучей среде контейнеры для печатной краски. Этим обеспечивается достижение преимуществ, присущих как струйным устройствам с одноразовыми резервуарами с краской, так и струйным устройствам с резервуарами, не расположенными на каретке пишущего устройства. 7 с. и 17 з.п. ф-лы, 21 ил.
| US 5576741 А, 19.11.1996 | |||
| Частотное устройство контроля утечек | 1978 |
|
SU724959A1 |
| Устройство для магнитной записи | 1977 |
|
SU664218A1 |
| СПОСОБ УСКОРЕНИЯ РОСТА И УВЕЛИЧЕНИЯ СЕМЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЮЦЕРНЫ | 2000 |
|
RU2221426C2 |
| US 4809015 A, 28.02.1989 | |||
| 0 |
|
SU401944A1 | |
| ПЕЧАТАЮЩАЯ ГОЛОВКА И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ РАСТРОВ НА ПОДЛОЖКЕ ПОСРЕДСТВОМ ПЕЧАТНОЙ ГОЛОВКИ | 1990 |
|
RU2076047C1 |
