Настоящее изобретение относится к пишущим инструментам, использующим струю жидкости, такую как чернила.
В частности, настоящее изобретение относится к пишущим инструментам, содержащим практически трубчатый элемент, расположенный между первым концом и вторым концом инструмента и предназначенный для удержания пользователем в руке, при этом указанный элемент содержит:
- емкость для жидкости;
- систему выброса жидкости, содержащую головку выброса жидкости, соединенную с емкостью для жидкости, при этом головка выброса предназначена для выбрасывания жидкости на подложку на расстоянии; и
- блок обработки, предназначенный для приведения в действие системы выброса жидкости для обеспечения выбрасывания жидкости на подложку на расстоянии головкой выброса.
В известных пишущих инструментах данного типа трубчатый элемент, как правило, содержит щуп, содержащий первый конец, предназначенный для введения в контакт с подложкой во время письма, и второй конец, соединенный с механизмом определения движений щупа во время контакта с подложкой. Этот механизм определения соединен с блоком обработки для обеспечения приведения в действие системы выброса жидкости. Таким образом, когда пользователь держит в руке пишущий инструмент и приближает его к подложке, щуп входит в контакт с поверхностью подложки, что позволяет механизму определения выдать сигнал блоку обработки для обеспечения начала выброса жидкости.
С этого момента, хотя и пишущая головка, то есть головка выброса жидкости, может больше не находиться в контакте с подложкой, вместе с тем необходимо, чтобы щуп находился в контакте с подложкой, чтобы обеспечить начало выбрасывания жидкости. Это введение в контакт щупа с подложкой может, в частности, представлять определенное неудобство для пользователя, когда указанная подложка имеет более или менее шероховатую поверхность.
Кроме того, поскольку конец щупа, вводимый в контакт с подложкой, обычно находится в непосредственной близости с точкой соприкосновения жидкости с указанной подложкой, существует значительная опасность введения указанного конца щупа в контакт с непросохшей жидкостью и размазывания этой жидкости по подложке во время нормального использования пишущего инструмента.
Наконец, щуп, который обязательно должен выступать за пределы головки выброса жидкости, может подвергаться резким ударам, приводящим к необратимому повреждению механизма определения и, как следствие, к выводу из строя всего пишущего инструмента.
Целью настоящего изобретения является устранение вышеуказанных технических проблем путем создания простого и надежного пишущего инструмента, обеспечивающего оптимальный комфорт для пользователя.
В этой связи объектом настоящего изобретения является пишущий инструмент, в котором трубчатый элемент содержит:
- средства измерения, обеспечивающие измерение расстояния между головкой выброса и подложкой без установления физического контакта между пишущим инструментом и подложкой, при этом средства измерения соединены с блоком обработки;
- средства определения движения головки выброса, при этом средства определения движения соединены с блоком обработки;
причем блок обработки выполнен с возможностью управления приведением в действие системы выброса жидкости, когда, с одной стороны, средствами измерения определено, что расстояние между головкой выброса и подложкой составляет значение, меньшее заранее определенного максимального значения, и, с другой стороны, средствами определения движения обнаружено движение головки выброса.
Благодаря такой конструкции, пишущий инструмент совсем не соприкасается с подложкой, на которую должна выбрасываться жидкость, и пользователь инструмента просто управляет выбрасыванием чернила, приближая инструмент к подложке на соответствующее расстояние и сообщая инструменту движение. Такое приведение в действие выброса жидкости может быть остановлено пользователем либо посредством остановки руки и, следовательно, инструмента, либо посредством удаления пишущего инструмента, а точнее, головки выброса жидкости, от подложки. Таким образом, такой пишущий инструмент может вызывать или не вызывать выброс жидкости в оптимальных условиях, приближающихся к известным до сих пор условиям письма, при помощи классических пишущих инструментов, при этом не требуется никакого даже минимального физического контакта с подложкой для письма.
В предпочтительных вариантах выполнения настоящего изобретения дополнительно выполняются следующие условия:
- блок обработки выполнен с возможностью управления приведением в действие системы выброса жидкости, когда, с одной стороны, средства измерения определяют, что расстояние между головкой выброса и подложкой находится между заранее определенным минимальным значением и указанным заранее определенным максимальным значением, и когда, с другой стороны, средства определения движения обнаруживают движение головки выброса;
- средства измерения содержат оптическую систему, предназначенную для измерения расстояния между головкой выброса и подложкой;
- средства определения движения образованы оптической системой и блоком обработки, предназначенным для определения относительного перемещения головки выброса по отношению к подложке в зависимости от расстояний, измеренных оптической системой;
- средства измерения содержат акустический ультразвуковой зонд, предназначенный для измерения расстояния между головкой выброса и подложкой;
- средства определения движения образованы акустическим зондом и блоком обработки, предназначенным для определения относительных перемещений головки выброса по отношению к подложке в зависимости от расстояний, измеренных акустическим зондом;
- средства определения движения содержат акселерометр;
- трубчатый элемент содержит источник электрического питания и средства подачи напряжения, соединенные с источником электрического питания, при этом указанные средства подачи напряжения выполнены с возможностью их приведения в действие пользователем для обеспечения подачи напряжения на систему выброса жидкости, блок обработки и средства измерения и определения движения;
- трубчатый элемент содержит средства излучения визуального светового пятна на подложку для отметки точки соприкосновения выбрасываемой жидкости с подложкой;
- головка выброса жидкости содержит, по меньшей мере, одно сопло, предназначенное для выброса капелек жидкости, а система выброса дополнительно содержит генератор электрических сигналов для управления приведением в действие, по меньшей мере, одного из указанных сопел головки выброса;
- трубчатый элемент содержит наружную стенку, на которой установлены средства выбора размера капелек, при этом указанные средства выбора соединены с генератором электрических сигналов системы выброса для изменения частоты и/или амплитуды указанных электрических сигналов, управляющих приведением в действие, по меньшей мере, одного из указанных сопел головки выброса;
- блок обработки выполнен с возможностью приведения в действие коммуникационных средств, предназначенных для подачи сигнала тревоги пользователю, когда, с одной стороны, средствами измерения определено, что расстояние между головкой выброса и подложкой, по меньшей мере, меньше заранее определенного максимального значения, и когда, с другой стороны, средства определения движения не обнаруживают никакого движения головки выброса в течение заранее определенного интервала времени; и
- когда система выброса жидкости не приведена в действие в течение первого интервала времени, блок обработки выполняют с возможностью приведения в действие в течение второго интервала времени коммуникационных средств, предназначенных для подачи сигнала тревоги, и с возможностью дальнейшего управления приведением в действие системы выброса жидкости, когда средствами измерения определено, что расстояние между головкой выброса и подложкой снова меньше заранее определенного максимального значения, и когда средствами определения движения снова обнаружено движение головки выброса.
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания нескольких вариантов его осуществления, приведенных в качестве неограничивающих примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлено:
Фиг.1 - схематичное изображение в разрезе пишущего инструмента, согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения.
Фиг.2 - блок-схема различных элементов, входящих в состав пишущего инструмента в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.3 - изображение в разрезе пишущего инструмента согласно второму предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения.
На разных фигурах идентичные или аналогичные элементы обозначены одинаковыми позициями.
На фиг.1 показан пишущий инструмент 1, содержащий практически трубчатый элемент 2, расположенный между первым концом 2а и вторым концом 2b. Этот трубчатый элемент 2 содержит внутреннюю стенку 21, ограничивающую полое внутреннее пространство, и наружную стенку 22, предназначенную для удержания рукой пользователя.
Полое внутреннее пространство, ограниченное внутренней стенкой 21 трубчатого элемента 2, содержит емкость 3 для жидкости и систему 4 выброса указанной жидкости, непосредственно соединенную с емкостью 3. Емкость 3 для жидкости выполнена съемной и установлена в полом внутреннем пространстве трубчатого элемента 2 с возможностью ее замены на другую емкость после использования указанной жидкости. В зависимости от случаев применения инструмента содержащаяся в этой емкости жидкость может быть чернилами, или жидкостью для удаления чернил, или жидкостью для закрашивания чернил, когда инструмент используют в качестве корректора, или клеем, когда указанный инструмент используют в качестве средства для нанесения или распыления клея. В систему 4 выброса входит головка 41 выброса жидкости, непосредственно соединенная каналом 31 с емкостью 3 для жидкости, и генератор 42 электрических сигналов, предназначенный для управления приведением в действие указанной головки 41 выброса.
В рассматриваемом примере головка 41 выброса выполнена в виде головки выброса с использованием пьезоэлектрического эффекта, содержащей сопло 43 выброса, расположенное на уровне конца 2а трубчатого элемента 2. Этот конец 2а может быть выполнен в виде наконечника, непосредственно надетого на внутреннюю стенку 22 центральной части трубчатого элемента 2. Указанный наконечник содержит концевое отверстие, в котором устанавливают сопло 43 головки 41 выброса. Сопло 43 выброса может быть установлено неподвижно на конце 2а, выполненном в виде наконечника 2а или с возможностью перемещения при помощи соответствующего механизма для хранения указанного сопла внутри наконечника, что позволяет избежать любой возможности повреждения указанного сопла, когда пишущий инструмент не используется. Головка 41 выброса, как известно, содержит пьезоэлектрический элемент, выполненный с возможностью деформирования, когда на него действуют электрические сигналы, исходящие из генератора 42, создавая, таким образом, микрокапельки 7 на уровне сопла 43 выброса, выбрасываемые на подложку 8.
Система 4 выброса жидкости может также содержать субстрат, например, из стекла, на котором установлен, по меньшей мере, один нагревательный элемент сопротивления, расположенный на уровне, по меньшей мере, одного малоразмерного канала, содержащего небольшое количество чернила, поступающего из емкости 3. Таким образом, когда генерируемый генератором 41 электрический сигнал поступает на нагревательный элемент, последний мгновенно нагревается, создавая, таким образом, в чернилах паровой пузырь, который выталкивает на подложку 8 мелкую капельку 7 жидкости.
Система 4 выброса жидкости может также содержать баллончик со сжатым газом, предназначенный для взаимодействия с механизмом удержания воздуха и с баллончиком с жидкостью. Этот механизм удержания воздуха может содержать пробойник, предназначенный для высвобождения содержащегося в баллончике газа и его подачи под давлением в переднюю камеру, и множество клапанов для регулирования расхода газа, поступающего в сопло, которое также соединено с емкостью 3 для жидкости.
Пишущий инструмент содержит также блок 6 обработки, предназначенный для приведения в действие генератора 42 электрических сигналов (или электрических импульсов) для того, чтобы обеспечить возможность выбрасывать на расстоянии капельки 7 на подложку 8 из сопла 43 системы выброса. Полое внутреннее пространство трубчатого элемента 2 содержит также на уровне своего конца 2b источник электрического питания, представляющий собой, например, подзаряжающуюся или неподзаряжающуюся батарейку или даже две батарейки и позволяющий подавать при помощи выключателя 11 напряжение на различные электрические элементы, входящие в состав пишущего инструмента. Выключатель 11 может быть заменен любым средством подачи напряжения, приводимым в действие пользователем инструмента, и, в частности, средствами определения удержания в руке трубчатого элемента 2 пользователем, такими, например, как емкостной датчик, расположенный на уровне наружной стенки 22 трубчатого элемента 2 и предназначенный для обнаружения давления во время захвата инструмента рукой пользователя.
Конец 2b трубчатого элемента 2 может быть выполнен, например, в виде колпачка, установленного съемным на центральной части указанного трубчатого элемента 2 для обеспечения замены двух использованных батареек 10 на новые батарейки.
На уровне конца 2а трубчатый элемент 2 содержит также средства 12 измерения, предназначенные для измерения расстояния между головкой 41 выброса и подложкой 8 без установления физического контакта между пишущим инструментом и подложкой 8, т.о. средства 12 измерения выполнены с возможностью измерения расстояния между соплом 43 выброса и подложкой 8.
В данном варианте выполнения настоящего изобретения в состав средств 12 измерений входит оптическая система 13, содержащая источник 13а инфракрасного света LED, который излучает падающий световой пучок FI в направлении подложки 8, создавая на указанной подложке 8 световое пятно, и пучок отраженного света FR, которые впоследствии анализируются фотодиодом 13b для расчета угла наклона падающего пучка FI по отношению к подложке 8.
Поскольку известно расстояние между фотодиодом 13b и инфракрасной лампой 13а и вычислен угол наклона падающего светового пучка FI, то в дальнейшем достаточно рассчитать при помощи простых тригонометрических уравнений расстояние, разделяющее инфракрасную лампу и подложку 8. Этот фотодиод может быть фотодиодом S6560, выпускаемым под торговым знаком HAMAMATSU.
Выходящий из оптической системы 13 падающий световой пучок FI практически направлен в том же направлении, в котором выбрасываются капельки жидкости. Это направление падающего светового пучка практически совпадает в рассматриваемом примере с продольной осью трубчатого элемента 2. Таким образом, расстояние, измеренное между соплом 43 выброса и подложкой, соответствует также траектории капелек от указанного сопла 43 до подложки 8.
Согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения оптическая система 13 может также содержать средства излучения конического светового пучка, ось симметрии которого совпадает с продольной осью трубчатого элемента 2. В этом случае оптическая система содержит датчик, выполненный с возможностью вычисления радиуса светового пятна, образованного коническим пучком на подложке 8. Поскольку радиус светового пятна пропорционален расстоянию, разделяющему средства излучения конического пучка и подложку 8, то можно линейно определить расстояние между средствами излучения и подложкой. Точно так же, если ось симметрии конического пучка наклонена по отношению к подложке, световое пятно, образованное на подложке, будет уже не круглым, а эллипсоидальным, и датчик будет также приспособлен для измерения длины малой оси эллипсоидального пятна для определения расстояния, разделяющего средства излучения конического пучка и подложку. Действительно, в этом случае независимо от наклона пишущего инструмента длина малой оси эллипсоидального пятна является только пропорциональной расстоянию, разделяющему средства излучения и подложку, и только длина большей оси эллипсоидального пятна пропорциональна наклону конического пучка.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения средства 12 измерения могут также представлять собой акустический ультразвуковой зонд. В этом случае расстояние, измеренное между соплом 43 и подложкой 8, соответствует наименьшему расстоянию, разделяющему указанное сопло 43 и подложку 8, причем независимо от наклона пишущего инструмента по отношению к подложке 8.
Как показано на фиг.1 и 2, оптическая система 13, образующая средства 12 измерения, непосредственно соединена с блоком 6 обработки, в памяти которого хранится значение измерения, произведенного оптической системой 13. Блок обработки может быть также выполнен с возможностью управления оптической системой 13 для производства операций измерения, повторяющихся через определенные интервалы времени. Эти интервалы времени могут, например, составлять от 1 мкс до 0,1 секунды.
Трубчатый элемент 2 содержит также средства 14 определения движения головки 41 выброса по отношению к подложке 8.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения средства 14 определения движения могут быть выполнены в виде акселерометра, непосредственно связанного с блоком 6 обработки. Средства 14 определения движения могут быть также выполнены в виде гироскопа.
Далее со ссылками на фиг.1 и 2 следует описание работы пишущего инструмента.
При использовании пишущего инструмента 1 для письма на подложке 2, пользователь, прежде всего, подает напряжение на различные электрические элементы указанного карандаша, воздействуя на выключатель 11.
В этом случае пользователь приближает конец пишущего инструмента в направлении подложки 8 таким образом, чтобы средства измерения, образованные оптической системой 13, автоматически и без физического контакта с подложкой 8 произвели вычисление расстояния, разделяющего сопло 43 выброса и подложку 8. Точно так же движение пишущего инструмента в направлении подложки 8 обнаруживается акселерометром 14, который непосредственно выдает сигнал обнаружения на блок 6 обработки.
Этот блок 6 обработки выполнен с возможностью управления приведением в действие системы 4 выброса жидкости и, следовательно, выбросом капелек 7 на подложку 8, только когда средства 14 определения движения, образованные оптической системой 13, определяют, что расстояние между соплом 43 выброса и подложкой 8 оказывается меньше заранее определенного максимального значения.
Это заранее определенное максимальное значение может составлять, например, приблизительно 1 см.
Таким образом, когда средства 12 измерения определяют, что расстояние между соплом 43 и подложкой 8 превышает заранее определенное максимальное значение, и когда средства определения обнаруживают движение пишущего инструмента, блок 6 обработки не будет управлять системой выброса, и ни одна капелька не выбрасывается на подложку 8.
Точно так же блок 6 обработки не будет выдавать команду на выбрасывание капелек, когда пишущий инструмент не находится в движении, даже если сопло 43 находится на соответствующем расстоянии от подложки, то есть на расстоянии, меньшем заранее определенного максимального значения.
Согласно варианту выполнения настоящего изобретения блок 6 обработки может быть также выполнен с возможностью остановки действия системы выброса жидкости, когда сопло 43 выброса находится слишком близко от подложки 8, чтобы обеспечить нормальное выбрасывание капелек 7 жидкости на подложку. В этом случае блок 6 обработки выдает команду на приведение в действие системы выброса жидкости, только если акселерометр 14 обнаружит движение пишущего инструмента по отношению к подложке и если оптическая система 13 определит, что расстояние между соплом 43 выброса и подложкой 8 находится в диапазоне, ограниченном заранее определенным минимальным значением и заранее определенным максимальным значением. Трубчатый элемент 2 пишущего инструмента может также содержать на своей наружной стенке 22 средства 15 выбора размера капелек 7, чтобы смодулировать и изменить толщину линии, которая будет образована последовательностью капелек, наносимых на подложку 8. Эти средства 15 выбора могут быть выполнены, в частности, в виде кнопки, например трехпозиционной кнопки, позволяющей получать три разные толщины линии. Указанная кнопка 15 с селективным положением непосредственно соединена с генератором 42 электрических сигналов системы 4 выброса, чтобы изменять заранее определенным образом частоту и/или амплитуду электрических сигналов, поступающих непосредственно на головку 41 выброса жидкости, меняя, таким образом, пропорционально размер и частоту выбрасывания капелек 7 на подложку 8.
Точно так же, чтобы обеспечить пользователю максимальный комфорт при письме, блок 6 обработки может быть выполнен с возможностью приведения в действие коммуникационных средств 16, предназначенных для подачи сигнала тревоги, когда, с одной стороны, оптическая система 13 определяет, что расстояние между головкой 41 выброса чернил и подложкой 8, по меньшей мере, равно значению, меньшему заранее определенного максимального значения, и когда, с другой стороны, средства 14 определения движения не обнаруживают никакого движения головки 41 выброса по отношению к подложке 8 в течение заранее определенного интервала времени. Эти коммуникационные средства 16 могут быть выполнены, например, в виде излучателя визуальных световых сигналов или излучателем воспринимаемых на слух акустических сигналов, позволяющих пользователю знать, что головка 41 выброса жидкости или, точнее, сопло 43 выброса находится на соответствующем расстоянии от подложки, чтобы позволить привести в действие генератор 42 электрических сигналов, и что даже случайное движение пишущего инструмента может повлечь за собой приведение в действие системы 4 выброса и, следовательно, выброс капелек жидкости на подложку 8.
Точно так же, чтобы обеспечить пользователю максимальный комфорт при письме, блок 6 обработки может быть выполнен с возможностью приведения в действие коммуникационных средств 16 для излучения сигнала тревоги, когда система 4 выброса жидкости не приведена в действие после заданного интервала времени (например, 30 секунд или одной минуты) и когда средства 12 измерения обнаруживают, что расстояние между головкой 41 выброса и подложкой 8 опять стало соответствующим, и средства определения движения опять обнаруживают движение пишущего инструмента. В этом случае блок обработки приводит в действие коммуникационные средства в течение, например, двух секунд, чтобы предупредить пользователя о том, что в следующий момент произойдет выброс жидкости, и после этого 2-секундного интервала времени блок 6 обработки приводит в действие систему 4 выброса жидкости.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг.3, средства определения движения пишущего инструмента образованы не акселерометром или гороскопом, а их роль выполняют непосредственно блок 6 обработки и система 12 измерения, предназначенная также для определения расстояния между соплом 43 выброса и подложкой 8.
Действительно, как уже было указано выше, блок 6 обработки выполнен с возможностью приема от средств 12 измерения значений, измеряемых несколько раз через очень близкие интервалы времени. Таким образом, в этом случае блок 6 обработки может определять относительные перемещения головки 43 выброса по отношению к подложке 8 в зависимости от двух значений расстояния, измеренных средствами 12 измерения в течение определенного интервала времени. Эти относительные перемещения будут определяться только в том случае, когда головка 41 выброса не перемещается в плоскости, строго параллельной плоскости подложки 8. Тем не менее, когда нормальный пользователь использует пишущий инструмент для письма, он автоматически производит на уровне пишущей головки непроизвольные микротолчки, и эти микротолчки автоматически обнаруживаются средствами 12 измерения и блоком 6 обработки так же, как обычное движение. В этом момент, если сопло 43 выброса находится в соответствующем положении относительно подложки 8, блок 6 обработки приводит в действие систему выброса жидкости на расстоянии.
Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения средства 12 измерения могут быть также выполнены в виде оптической системы 13 или в виде акустического ультразвукового зонда.
В случае, когда средства 12 измерения выполнены в виде акустического ультразвукового зонда, трубчатый элемент 2 может также содержать на уровне своего конца 2а средства излучения визуального светового пятна на подложку 8, при этом данное световое пятно предназначено для обозначения точки соприкосновения капелек 7 с подложкой.
Пишущий инструмент, содержащий емкость для жидкости, головку выброса жидкости, при этом головка выброса предназначена для выбрасывания жидкости на подложку на расстоянии, и блок обработки, предназначенный для приведения в действия головки выброса. Инструмент дополнительно содержит средства измерения, предназначенные для измерения расстояния между головкой выброса и подложкой, и средства определения движения головки выброса по отношению к подложке, при этом блок обработки выполнен с возможностью управления приведением в действие головки выброса жидкости, когда, с одной стороны, средствами измерения определено, что расстояние между головкой выброса и подложкой составляет значение, меньшее заранее определенного максимального значения, и, с другой стороны, средствами определения движения обнаружено движение головки выброса по отношению к подложке. Использование данного изобретения обеспечивает возможность исключения введения щупа в контакт с непросохшей жидкостью и размазывания ее по подложке во время нормального использования пишущего инструмента. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
| US 5501535 А, 26.03.1996 | |||
| СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СПЛАВОВ МЕТАЛЛОВ ВЕНТИЛЬНОЙ ГРУППЫ СО СКВОЗНЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ОКСИДИРОВАНИЕМ | 2017 |
|
RU2661135C1 |
| US 6299372 B1, 09.10.2001 | |||
| Пишущий прибор автоматической чертежной машины | 1984 |
|
SU1234229A1 |
| Прибор для письма | 1983 |
|
SU1158382A1 |
