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Bereich der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Tintenstrahldruckmechanismus
und spezieller auf ein Dual-Tintenstrahl-Stiftwagensystem, das zwei Stifte
für ein
Bewegen über
eine Druckzone des Mechanismus exakt ausrichtet, um hochqualitative
Bilder zu drucken.
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Hintergrund
der Erfindung
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Tintenstrahl-Druckmechanismen
verwenden Stifte, die Tropfen von flüssigem Farbmittel, das hierin
allgemein als „Tinte" bezeichnet wird,
auf eine Seite abschießen.
Jeder Stift weist einen Druckkopf auf, der mit sehr kleinen Düsen gebildet
ist, durch die die Tintentropfen abgefeuert werden. Um ein Bild
zu drucken, wird der Druckkopf über
die Seite hin- und hergetrieben, wobei Tropfen von Tinte in einem
gewünschten
Muster abgeschossen werden, während er
sich bewegt. Der spezielle Tintenausstoßmechanismus innerhalb des
Druckkopfs kann eine Vielfalt an unterschiedlichen Formen annehmen,
die Fachleuten bekannt sind, wie z. B. jene, die eine piezoelektrische
oder thermische Druckkopftechnologie verwenden. Zum Beispiel sind
zwei ältere
thermische Tintenausstoßmechanismen
in den U.S.-Patenten Nr. 5.278.584 und 4.683.481 gezeigt, die beide
an die Anmelderin der vorliegenden Erfindung, der Hewlett Packard
Company, übertragen
worden sind. Bei einem thermischen System ist eine Barriereschicht,
die Tintenkanäle
und Verdampfungskammern enthält, zwischen
einer Düsenöffnungsplatte
und einer Substratschicht angeordnet. Diese Substratschicht enthält typischerweise
lineare Arrays von Heizelementen, wie z. B. Widerständen, die
mit Energie versorgt werden, um die Tinte innerhalb der Verdampfungskammern
zu erwärmen.
Bei einem Erwärmen
wird ein Tintentröpfchen
von einer Düse,
die dem mit Energie versorgten Widerstand zugeordnet ist, ausgestoßen. Durch
selektives Versorgen der Widerstände mit
Energie, während
sich der Druckkopf über
die Seite bewegt, wird die Tinte in einem Muster auf das Druckmedium
ausgestoßen,
um ein gewünschtes Bild
zu bilden (z. B. Bild, Tabelle oder Text).
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Um
den Druckkopf zu säubern
und zu schützen,
ist typischerweise ein „Servicestations"-Mechanismus innerhalb
des Druckerchassis angebracht, so daß der Tintenkopf über die
Station zur Wartung bewegt werden kann. Zur Speicherung oder während Nichtdruckperioden
umfassen die Servicestationen üblicherweise
ein Abdeckungssystem, das die Druckkopfdüsen vor Schmutzstoffen und
Austrocknen humidisch versiegelt. Einige Abdeckungen sind ebenfalls
entworfen worden, um ein Vorbereiten zu vereinfachen, z. B. indem
sie mit einer Pumpeinheit verbunden sind, die ein Vakuum auf den
Druckkopf zieht. Während
des Betriebs werden Verstopfungen im Druckkopf in periodischer Weise
durch Abfeuern einer Anzahl von Tropfen von Tinte durch jede der Düsen in einem
Prozeß gereinigt,
der als „Spucken" bekannt ist, wobei
die Resttinte in einem „Speibecken"-Reservoirabschnitt
der Servicestation gesammelt wird. Nach dem Spucken, Entfernen der
Abdeckung oder gelegentlich während
des Druckens weisen die meisten Servicestationen einen elastomeren Wischer
auf, der die Druckkopfoberfläche
wischt, um einen Tintenrest sowie Papierstaub oder anderer Schmutz,
der sich auf dem Druckkopf angesammelt hat, zu entfernen.
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Um
die Deutlichkeit und den Kontrast des gedruckten Bildes zu verbessern,
hat man sich in jüngsten
Forschungsarbeiten auf ein Verbessern der Tinte an sich konzentriert.
Um ein schnelleres, wasserfesteres Drucken mit dunkleren Schwarztönen zu ermöglichen,
sind pigmentbasierte Schwarztinten entwickelt worden. Diese pigmentbasierten
Tinten haben einen höheren
Feststoffanteil als die älteren
farbstoffbasierten Tinten. Beide Typen von Tinte trocknen schnell,
was den Tintenstrahl-Druckmechanismen ermöglicht, einfaches Papier zu
verwenden. Um hochqualitative Druckkopie- Druckbilder mit sowohl dunklen Schwarztönen als
auch lebendigen Farben zu ermöglichen,
verwenden aktuelle Druckerentwürfe
einen Schwarzstift und einen einzigen Dreifarbstift oder einen Schwarzstift
in Kombination mit vier monochromen Farbstiften.
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Ein älterer Drucker,
siehe z. B. EP-A-622 235 und speziell 2, verwendet
vier einzelne Stifte, die Schwarz-, Cyan-, Magenta- und Gelbtinten
tragen. Die Wagenstruktur zum Ausrichten dieser vier Stifte weist
sechs Merkmale auf, die mit den zugeordneten Merkmalen auf jedem
Stift übereinstimmen.
Die Merkmale, die zum Steuern der Stiftausrichtung erforderlich
sind, sind in den folgenden drei orthogonalen Richtungen:
- 1. eine Druckkopf-Bewegungsrichtung (X-Achse),
- 2. eine Papiervorschubsrichtung (Y-Achse) und
- 3. eine Aufwärtsrichtung
(Z-Achse).
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Eine
weitere Stiftfehlausrichtung ist als ein Theta-Z-(θ-Z)-Fehler bekannt,
der sich auf ein winkelmäßiges Verbiegen
der Stifte um die Z-Achse bezieht. Ein Theta-Z-Fehler manifestiert
sich als ein Sägezahnfehler
in dem gedruckten Bild, da die Druckkopfspalten der Düsen nicht
parallel zur Y-Achsen-Papiervorschubsrichtung sind.
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Um
eine ordnungsgemäße Stiftausrichtung beizubehalten,
erforderten die älteren
Vier-Stift-Druckerentwürfe,
daß sowohl
die Stifte als auch der Wagen sehr enge Toleranzen aufwiesen. Leider
konnten die erforderlichen Toleranzen unter Verwendung von ökonomisch
geformten Teilen nicht erreicht werden. Stattdessen mußten alle
Wagenmerkmale maschinell bearbeitet werden, und für jeden
Stift erforderten drei der sechs Merkmale eine maschinelle Bearbeitung.
Diese sekundären
maschinellen Bearbeitungsoperationen sind im Gegensatz zu einem
bloßen
Formen eines Merkmals arbeitsaufwendig und kostspielig.
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Dieser ältere Vier-Stift-Wagen
lokalisierte die Stifte gegenüber
den X-Merkmalen unter Verwendung einer X-Vorspannfeder und eines flexiblen Bauglieds
mit einem eingeformten Nocken, der die notwendige Kraft auf die
Klemmoberfläche
des Stiftes aufbrachte, um denselben sicher auf die X-, Y- und Z-Merkmale
aufzusetzen. Leider erforderten die X-Vorspannfedern, die bei diesem älteren Vier-Stift-Entwurf verwendet
wurden, kostspielige sekundäre
Fertigungsoperationen einschließlich
einer Wärmebehandlung
und Plattierung, um die gewünschten
Verhaltenspegel zu erreichen. Dieser ältere Wagen verwendete den
elektrischen Verbindungsmechanismus, der die Abfeuerungssignale vom
Wagen an die Stifte kommuniziert, um die notwendige Kraft zum Aufsetzen
der Stifte in sicherer Weise auf eines der Y-Achsenmerkmale zu liefern.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP0622234A offenbart
einen Vierstiftwagen mit vier Kassettenfächern. Jedes Fach hat eine
Seitenwand, die eine Anzahl von Bezugspunkten trägt, und eine gegenüberliegende
Seitenwand, an der eine nach unten vorstehende einseitig eingespannte
Blattfeder befestigt ist. Alle vier Kassetten werden durch die vier Blattfedern
in die gleiche Richtung gedrückt.
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Für eine Stiftinstallation
erforderte das Klemmsystem, das durch diesen früheren Vier-Stift-Drucker verwendet
wurde, einen Operator, um jeden Stift zu drücken und zu drehen, bis er
einrastete. Dieser Einrastentwurf erforderte einen Operator, um
die Reibungskräfte
innerhalb des Wagens aufzuheben, die häufig zu ungleichmäßigen oder
lateralen Kräften
führten,
die während
des Einbringens auf die Stifte ausgeübt wurden. Leider können diese Installationsschwierigkeiten
verhindern, daß die
Stiftmerkmale auf ihren entsprechenden Wagenmerkmalen richtig aufsitzen.
Ein solches unordnungsgemäßes Aufsitzen
der Stifte verschlechterte die Druckqualität, weil die Düsen nicht
mehr bezüglich
der anderen Stifte im Wagen ausgerichtet waren.
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Bei
einem Zwei-Stift-System, das einen Schwarzstift und einen zweiten
Dreifarbstift verwendete, mußte
der Wagen eine exakte und wiederholbare Positionierung der Stifte
relativ zueinander und zum gesamten Drucksystem liefern. Die exakte
Positionierung der Stifte ist eine der primären Variablen zum Steuern der
Ausrichtung der Tintenpunkte auf dem Papier, was einen direkten
Einfluß auf
die Druckqualität
nimmt. Ferner besteht ein Bedarf an einem Wagenklemmsystem, das
ein einfaches Ersetzen der Stifte ermöglicht, während ein hoher Grad an Wiederholbarkeit
beim Aufsetzen der Stiftmerkmale auf die Wagenmerkmale sichergestellt
wird. Außerdem
besteht ein Bedarf an einem wirtschaftlicheren Wagensystem, das
Stiftpositionierungstoleranzen, die mit dem früheren Vier-Stift-Druckerentwurf
vergleichbar sind, ohne sekundäre
maschinelle Bearbeitungsoperationen erreicht. Daher besteht ein
Bedarf an einem verbesserten Dual-Tintenstrahlstift-Wagensystem
zum Beibehalten einer Druckkopfausrichtung während des Druckens.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Doppel-Stift-Wagensystem
vorgesehen zum Bewegen eines Paars von Tintenstrahlstiften über eine
Druckzone eines Tintenstrahldruckmechanismus, das folgende Merkmale
umfasst: einen Wagenkörper,
der eine Hauptwand und zwei Seitenwände aufweist, wobei die Hauptwand
konfiguriert ist, um zwischen einem Paar von Stiften angeordnet zu
sein, wobei die Hauptwand zwei gegenüberliegende Seitenoberflächen aufweist,
die jeweils zumindest einen Bezugspunkt definieren; und einen Vorspannungsmechanismus,
der durch Innenoberflächen
der Seitenwände
des Körpers
getragen wird, um jeden Stift in entgegengesetzten Richtungen hin
zueinander in Kontakt mit den jeweiligen Hauptwandbezugspunkten
derselben zu drücken.
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Die
Hauptwandseitenoberflächen
können
jeweils zumindest zwei Bezugspunkte definieren, die entweder eine
konvex gebogene Oberfläche
oder eine im Wesentlichen flache Oberfläche sein können.
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Die
Hauptwandseitenoberflächen
können
jeweils drei Bezugspunkte definieren. Jeder Stift weist einen Druckkopfabschnitt
zum selektiven Ausstoßen von
Tinte und eine Seitenwand mit drei Ausrichtungsbezugspunkten auf,
die sich von derselben erstrecken, zum Kontaktieren der Hauptwandbezugspunkte,
wenn derselbe in den Wagenkörper
eingebaut ist. Auf jeder Hauptwandseitenoberfläche ist ein erster Bezugspunkt
benachbart zu dem Druckkopfabschnitt angeordnet, ein zweiter Bezugspunkt
ist lateral von dem ersten Bezugspunkt angeordnet und ein dritter Bezugspunkt
ist in einer senkrechten Richtung von dem ersten Bezugspunkt angeordnet.
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Der
Wagenkörper
kann benachbarte Stiftkammern zum Halten von Stiften definieren,
und ferner einen einzelnen geraden Bezugsstab umfassen, der sich über beide
Stiftkammern erstreckt und mit einer longitudinalen Achse im Wesentlichen
parallel zu einer Wagenbewegungsachse ist.
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Das
Wagensystem kann ferner ein Paar von Verriegelungshebeln umfassen,
die schwenkbar durch ein Gelenk an dem Wagenkörper befestigt sind, zum Festklemmen
der Stifte in dem Wagenkörper.
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Der
Wagenkörper
kann benachbarte Stiftkammern zum Halten von Stiften mit unterschiedlichen
Breiteabmessungen definieren.
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Ein
Gesamtziel der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen eines Tintenstrahldruckmechanismus,
der ein Paar von Tintenstrahlstiften verwendet, um eine qualitativ
hochwertige Druckkopieausgabe zu liefern.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen eines
Doppeltintenstrahlstiftwagensystems für Stifte, die aus geformten
Teilen hergestellt sind, ohne die Druck kopfqualität zu opfern,
um einen ökonomischen
Tintenstrahldruckmechanismus zu liefern.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen eines
Verfahrens zum genauen Ausrichten eines Paars von Tintenstrahlstiften
in einem Druckmechanismus.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Tintenstrahldruckmechanismus,
der eine Form eines Dual-Tintenstrahlstift-Wagensystems der vorliegenden Erfindung
beinhaltet.
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2 ist
eine perspektivische Vorderansicht des Dual-Tintenstrahlstift-Wagensystems von 1, das
gezeigt ist, während
es zwei Stifte hält,
wobei die Stiftarretierungen geöffnet
sind.
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3 ist
eine perspektivische Rückansicht der
zwei Stifte von 1, die Seite an Seite gezeigt sind,
während
sie innerhalb des Wagensystems ausgerichtet sind.
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4 ist
eine perspektivische Vorderansicht der zwei Stifte von 1,
die Seite an Seite gezeigt sind, während sie innerhalb des Wagensystems
ausgerichtet sind.
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5 und 6 sind
perspektivische Vorderansichten des Wagen- systems von 1, die aus
unterschiedlichen Winkeln erstellt wurden, wobei die Stifte entfernt
worden sind, um andere Merkmale der Stiftaufnahmekammern zu zeigen.
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7 ist
eine perspektivische Bodenansicht des Wagensystems von 1,
wobei die Stifte entfernt worden sind.
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8 ist
eine perspektivische Bodenansicht des Wagensystems von 1,
das gezeigt ist, während
es zwei Stifte hält,
wobei die Stiftarretierungen zum Drucken geschlossen sind.
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Ausführliche
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
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1 stellt
ein Ausführungsbeispiel
eines Tintenstrahldruckmechanismus dar, der hier als ein Tintenstrahldrucker 20 gezeigt
ist, der gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist, der zum Drucken für Geschäftsberichte, Korrespondenz,
Desktop-Publishing und dergleichen in einer Industrie-, Büro-, Privat-
oder anderen Umgebung verwendet werden kann. Eine Vielfalt an Tintenstrahldruckmechanismen
ist im Handel erhältlich.
Zum Beispiel umfassen einige der Druckmechanismen, die die vorliegende
Erfindung verkörpern
können,
Plotter, tragbare Druckeinheiten, Kopierer, Kameras, Videodrucker und
Faxgeräte,
um nur einige zu nennen. Der Einfachheit halber sind die Konzepte
der vorliegenden Erfindung in der Umgebung eines Tintenstrahldruckers 20 dargestellt.
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Obgleich
es offensichtlich ist, daß die
Druckerkomponenten von Modell zu Modell variieren können, umfaßt der typische
Tintenstrahldrucker 20 ein Chassis 22, das durch
ein Gehäuse
umgeben ist, eine Verkleidung oder Umfassung 24, typischerweise aus
einem Kunststoffmaterial. Die Blätter
des Druckmediums werden durch eine Druckzone 25 durch ein Druckmedien-Handhabungssystem 26 zugeführt. Die
Druckmedien können
ein beliebiger Typ von geeignetem Blattmaterial sein, wie z. B.
Papier, Karton, Transparentfolien, Mylar und dergleichen, jedoch wird
das dargestellte Ausführungsbeispiel
der Einfachheit halber unter Verwendung von Papier als das Druckmedium
beschrieben. Das Druckmedien-Handhabungssystem 26 weist
eine Zuführablage 28 zum Lagern
von Papierblättern
vor dem Drucken auf. Eine Reihe von herkömmlichen Papierantriebsrollen
(nicht gezeigt), die durch einen Schrittmotor 30 und eine Antriebszahnradanordnung 32 getrieben
werden, können
verwendet werden, um das Druckmedium von der Ablage 28 unter
einem Papierführungsbauglied 34 in
die Druckzone 25 zu bewegen, wie für Blatt 35 gezeigt
ist. Nach dem Drucken treibt der Motor 30 das gedruckte
Blatt 35 auf ein Paar von einfahrbaren Ausgabe-Trockenungsflügelbaugliedern 36.
Die Flügel 36 halten
das neu gedruckte Blatt vorübergehend über zuvor
gedruckten Blättern,
die noch in einem Ausgabeablageabschnitt 38 trocknen, bevor sie
wieder in die Seiten eingefahren werden, um das neu gedruckte Blatt
in die Ausgabeablage 38 abzulegen. Das Medienhandhabungssystem 26 kann
eine Reihe von Einstellungsmechanismen zum Realisieren unterschiedlicher
Größen von
Druckmedien einschließlich
eines Briefes, Dokumentes (Legal), DIN A4, Umschlägen etc.,
wie z. B. einen Längeneinstellungsschiebehebel 40,
einen Breiteneinstellungsschiebehebel 42 und eine Umschlagszuführschiebeplatte 44 umfassen.
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Der
Drucker 20 weist auch eine Druckersteuerung auf, die schematisch
als ein Mikroprozessor 45 dargestellt ist, der Anweisungen
von einem Hostgerät,
typischerweise einem Computer, wie z. B. einem Personalcomputer
(nicht gezeigt), empfängt.
Die Druckersteuerung 45 kann auch ansprechend auf Benutzereingaben
operieren, die durch ein Tastenfeld 46 geliefert werden,
das auf dem äußeren der Verkleidung 24 positioniert
ist. Ein Monitor, der mit dem Computerhost gekoppelt ist, kann verwendet werden,
um einem Operator visuelle Informationen anzuzeigen, wie z. B. den
Druckerstatus oder ein spezielles Programm, das auf dem Hostcomputer läuft. Die
Personalcomputer, ihre Eingabegvorrichtungen, wie z. B. eine Tastatur
und/oder eine Mausvorrichtung, und Monitore sind Fachleuten hinreichend
bekannt.
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Ein
Wagenführungsstab 48 wird
durch das Chassis 22 unterstützt, um ein Dual-Tintenstrahlstift-Wagensystem 50 gleitend
zu unterstützen,
das gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist, um sich über die Druckzone 25 vor-
und zurückzubewegen.
Der Wagen 50 wird ebenfalls entlang dem Führungsstab 48 in
einen Wartungsbereich getrieben, der allgemein durch den Pfeil 52 angezeigt
ist, der im Inneren des Gehäuses 24 positioniert
ist. Wie in 2 gezeigt ist, weist der Wagen 50 ein
Paar von Lagern 54 auf, die den Wagen gleitend unterstützen, während sich
derselbe entlang dem Führungsstab 48 bewegt.
Der Wagen weist auch ein Rollenbauglied 55 auf, das entlang
einer lateralen Oberfläche
des Chassis 22 rollt. Die Rolle 55 liefert in
Kombination mit dem Paar von Lagern 54 ein Dreipunkt-Wagenunterstützungssystem.
Vorzugsweise sind die Lager 54 Lager des V-Rillentyps,
wie jene, die im U.S.-Patent Nr. 5.366.305 offenbart sind, das an
die Hewlett Packard Company, der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, übertragen
wurde. Ein Wagen-Gleichstrommotor 56 ist durch ein Antriebszahnrad 57 gekoppelt,
um einen Endlosriemen 58 anzutreiben. Der Motor 56 arbeitet
ansprechend auf Steuerungssignale, die von der Steuerung 45 empfangen
werden. Der Riemen 58 kann in herkömmlicher Weise am Wagen 50 befestigt
sein, um den Wagen entlang dem Führungsstab 48 ansprechend
auf eine Drehung des Motors 56 inkremental vorwärtszubewegen.
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In
der Druckzone 25 empfängt
das Medienblatt 35 Tinte von einer Tintenstrahlkassette,
wie z. B. einer Schwarztintenkassette 60 und/oder einer
Farbtintenkassette 62. Die Kassetten 60 und 62 werden von
Fachleuten häufig
als „Stifte" bezeichnet. Der dargestellte
Farbstift 62 ist ein Dreifarbstift, obwohl bei einigen
Ausführungsbeispielen
ein Paar von einzelnen monochromen Stiften verwendet werden kann.
Obwohl der Farbstift 62 eine pigmentbasierte Tinte enthalten
kann, wird der Stift 62 zu Darstellungszwecken als ein
Stift beschrieben, der drei farbstoffbasierte Tintenfarben enthält, wie
z. B. Cyan, Gelb und Magenta. Der Schwarztintenstift 60 ist
hierin dargestellt, als ein Stift, der eine pigmentbasierte Tinte
enthält.
Es ist offensichtlich, daß andere
Typen von Tinten ebenfalls in den Stiften 60, 62 verwendet werden
können,
wie z. B. paraffinbasierte Tinten sowie Hybrid- oder Verbundtinten,
die sowohl Farbstoff- als auch Pigmentcharakteristika aufweisen.
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Die
dargestellten Stifte 60, 62 umfassen jeweils Reservoire
zum Speichern eines Vorrats an Tinte in denselben. Die Stifte 60, 62 weisen
jeweils Druckköpfe 64 bzw. 66 auf,
von denen ein jeder eine Öffnungsplatte
mit einer Mehrzahl von Düsen
aufweist, die durch dieselbe in einer Weise, die Fachleuten hinreichend
bekannt ist, gebildet sind. Die dargestellten Druckköpfe 64, 66 sind
thermische Tintenstrahldruckköpfe,
obwohl andere Typen von Druckköpfen
verwendet werden können,
wie z. B. piezoelektrische Druckköpfe. Die Druckköpfe 64, 66 umfassen
typischerweise eine Mehrzahl von Widerständen, die den Düsen zugeordnet
sind. Nachdem ein ausgewählter
Widerstand mit Energie versorgt worden ist, wird eine Gasblase gebildet,
die ein Tröpfchen
von Tinte von der Düse
und auf ein Blatt Papier in der Druckzone 25 unter der
Düse ausstößt. Die Druckkopfwiderstände werden
ansprechend auf Abfeuerungsbefehl-Steuerungssignale, die durch einen Multileiterstreifen 68 von
der Steuerung 45 an den Druckkopfwagen 50 geliefert
werden, selektiv mit Energie versorgt.
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Unter
Bezugnahme auf 2 umfaßt der Wagen 50 einen
Arretiermechanismus, der als zwei Klemmhebel dargestellt ist, Arretierbauglieder
oder -deckel 70 und 72, die durch ein Scharnier 74 schwenkbar
an einem Körperabschnitt 75 des
Wagens angebracht sind. Der Wagenkörper 75 definiert auch
vorzugsweise ein dünnes
Ausrichtungsnetz oder eine Hauptwand 76, die zwischen 1,0
bis 6,0 mm dick sein kann, sich jedoch vorzugsweise in der Ordnung
von einer nominalen Dicke von 3,5 mm bewegt. Die Hauptwand 76 teilt
einen Innenabschnitt des Körpers 75 in
eine Schwarzstiftkammer 80 und eine Farbstiftkammer 82.
Bevor die Art und Weise, in der der Wagen 50 die Stifte
festklemmt und ausrichtet, beschrieben wird, ist es hilfreich, die
verschiedenen Merkmalspunkte und Nockenoberflächen zu begreifen, die in herkömmlicher
Weise in das Innere der Stifte 60 bis 62 geformt
sind.
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3 und 4 zeigen
jeweils eine Vorder- und eine Rückansicht
der Stifte 60, 62 von unten, wohingegen 2 eine
Vorderdraufsicht der Stifte zeigt. Der Schwarzstift 60 weist
einen Hohlkörper 84 auf,
der ein Reservoir zum Speichern eines Vorrats an Tinte bildet, die
durch die Düsen
innerhalb des Druckkopfs 64 selektiv ausgestoßen wird.
Der Stiftkörper 84 umfaßt ein äußeres Umfangsbauglied 85, in
dem eine außerhalb
gelegene Wand 86 und eine innerhalb gelegene Wand 88 angeordnet
sind. Ein Einbringungshandgriff oder eine Greifoberfläche 90 ist
in praktischer Weise zwischen einer Vorderwand 92 und einer
oberen Wand 94 zur Verwendung beim Installieren und Entfernen
des Stifts 60 vom Wagen 50 angebracht. Eine Bodenwand 95 erstreckt
sich zwischen der Vorderwand 92 und einem Nasenabschnitt 96,
der den Druckkopf 64 häust.
Eine Rückwand 98 erstreckt
sich von der oberen Wand 94 abwärts, um einen Abschnitt der
Nase 96 zu bilden.
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Die
Rückwand 98 unterstützt eine
herkömmliche
Flex-Tab-Schaltung 100 mit
einer Mehrzahl von elektrischen Verbindungsanschlußflächen (die
der Einfachheit halber ausgelassen wurden), die, wie im U.S.-Patent
Nr. 4.907.018 beschrieben, das an die Anmelderin der vorliegenden
Erfindung, der Hewlett Packard Company, übertragen wurde, konstruiert sein
können.
An dieser Stelle kann die Flex-Tab-Schaltung 100 in praktischer
Weise erweitert werden, um mit dem Druckkopf 64 einen elektrischen
Kontakt herzustellen. Vorzugsweise sind der Handgriff 90,
die Umfangswände 92, 94, 96, 95 und 98 sowie
eine Druckkopfanbringungswand 102, die den Druckkopf 64 aufnimmt,
als ein einzelnes einheitliches Teil 85 geformt. Dies ist
insbesondere vorteilhaft, weil eine Gruppe von Stiftlokalisierungsmerkmalen
ebenfalls durch dieses einzelne Stiftumfangsbauglied 85 definiert
sein kann.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel definiert
das äußere Umfangsbauglied 85 eine
Mehrzahl von X-, Y-, Z-Koordinatenachsen,
die die Bauglieder oder Merkmale lokalisieren. Zu Darstellungszwecken
ist ein X-, Y-, Z-Koordinatenachsensystem 103 in 1 bis 8 gezeigt,
wobei die X-Achse in die Bewegungsrichtung parallel zur Bewegungsachse
des Wagens 50 zeigt, der durch den Führungsstab 48 definiert
ist. Die Y-Achse ist parallel zum Papiervorschubweg durch den Drucker 20.
Das Z zeigt in eine Aufwärtsrichtung
und wird als eine Referenz für eine
Stift-zu-Papierbeabstandung
verwendet, was eine kritische Komponente zum Liefern von hochqualitativen
Druckkopiebildern ist.
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Um
den Stift 60 im Hinblick auf die X-Achse zu lokalisieren,
wird das Umfangsbauglied 85 vorzugsweise während des
Formens konturiert, um drei X-Achsenrichtungs-Positionierungs-Stege
oder -merkmale (Datums) zu definieren, speziell: Ein X1-Merkmal 104,
das nahe der Stiftnase 96 positioniert ist, ein X2-Merkmal 106,
das entlang der Bodenwand 95 nahe der Vorderwand 92 positioniert
ist, und ein X3-Merkmal 108,
das an der oberen hinteren Ecke positioniert ist. Um den Stift 60 im
Hinblick auf die Z-Achse auszurichten, definiert das Umfangsbauglied 85 ein
Z-Merkmal 110, das entlang der Bodenwand 95 positioniert
ist. Zwei Merkmale werden verwendet, um den Stift 60 im
Hinblick auf die Y-Achse auszurichten,
speziell: Ein Y-1-Merkmal 112 wird von dem Nasenabschnitt 96 versetzt
und erstreckt sich nach unten von der Bodenwand 95, und
ein Y-2-Merkmal 114 steht von der Rückwand 98 ab. Obgleich
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die X-Merkmale 104, 106, 108 alle entlang
der gleichen Seitenwand 88 angeordnet sind, ist es offensichtlich, daß für einige
Implementierungen das äußere Umfangsbauglied 85 auch ähnlich positionierte
Merkmale neben der außerhalb
gelegenen Wand 86 definieren kann.
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Das äußere Umfangsbauglied 85 definiert auch
einen Arretierungssteg 115, die durch das Formbauglied 85 geformt
ist, um eine Kontur mit einer abgeschrägten Nockenoberfläche zu umfassen. Der
Arretierungssteg 115 ist beim sicheren Aufsetzen des Stifts 60 innerhalb
des Wagens 50, wie ferner nachstehend beschrieben, nützlich.
Der Arretierungssteg 115 liegt benachbart zu einem Stützbauglied 116,
das vorteilhafterweise verwendet wird, um eine Stützoberfläche für das X3-Merkmal 108 bereitzustellen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die abgeschrägte
Nockenoberfläche 105 nach
unten geneigt (positive Z-Richtung), wenn sie sich in eine negative
Y-Richtung weg von dem Umfangsbauglied 85 bewegt. Die Nockenoberfläche 115 ist
ebenfalls nach unten abgeschrägt
(negative Z-Richtung), wenn sie sich in eine positive X-Richtung
von der Seite bewegt, wo sie sich dem Stützbauglied 116 anschließt. Die
Arretierungssteg-Nockenstruktur 115 ist entlang
einer oberen hinteren Ecke oder Schulter 118 des Umfangsbauglieds 85 und
unterhalb der oberen Wand 90 positioniert. Die Schulteroberfläche 118 ist speziell
zum Installieren und Ausfahren des Stifts 60 vom Wagen 50 nützlich,
wie nachstehend weiter beschrieben ist.
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Der
dargestellte Farbstift 62 umfaßt ein äußeres Umfangsbauglied 120,
das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zwischen einer innerhalb gelegenen Seitenwand 122 und einer
außerhalb
gelegenen Seitenwand 124, die zusammen einen Hohlstiftkörper 125 definieren,
sandwichartig angeordnet ist. Der Hohlstiftkörper 125 definiert
oder häust
vorzugsweise drei Reservoire zum Speichern eines Vorrats an drei
Farben von Tinte (z. B. Cyan, Magenta und Gelb), die durch die Düsen innerhalb
des Druckkopfs 66 selektiv ausgestoßen wird. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
weist der Stift 62 einen Einbringungshandgriff oder eine
Greifoberfläche 126 auf,
die in praktischer Weise zwischen der vorderen bzw. der oberen Wand 128, 130 positioniert
ist. Der Handgriff 126 ist zum Installieren und Entfernen
des Stifts 62 auf dem Wagen 50 nützlich.
Eine Bodenwand 132 verbindet die Vorderwand 128 mit
einem Nasenabschnitt 134, der den Druckkopf 66 häust. Eine
Rückwand 136 erstreckt
sich abwärts
von der oberen Wand 130, um einen Abschnitt einer Nase 134 zu
bilden.
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Eine
herkömmliche
Flex-Tab-Schaltung 138, die vorstehend für die Flex-Tab-Schaltung 100 beschrieben
wurde, kann eine Mehrzahl an elektrischen Verbindungsanschlußflächen (die
der Einfachheit halber ausgelassen wurden) aufweisen, die durch
die Rückwand 136 unterstützt werden,
um mit dem Druckkopf 66 einen elektrischen Kontakt herzustellen.
Vorzugsweise sind der Handgriff 126, die Umfangswände 128, 130, 132, 134 und 136 sowie
die Druckkopf-Anbringungswand 138, die den Druckkopf 66 aufnimmt,
als ein einziges einheitliches Teil 120 geformt. Dies ist
speziell vorteilhaft, weil eine Gruppe von Stiftlokalisierungsmerkmalen
auch durch dieses einzelne Stiftumfangsbauglied 120 definiert
werden kann.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel definiert
das äußere Umfangsbauglied 120 eine Mehrzahl
von X-, Y-, Z-Koordinatenachsen-Lokalisierungsbaugliedern
oder -merkmalen. Um den Stift 62 im Hinblick auf die X-Achse
zu lokalisieren, wird das Umfangsbauglied 120 vorzugsweise
während
des Formens konturiert, um die drei X-Achsenrichtungs-Positionierungsstege
oder -merkmale zu definieren, speziell: ein X1-Merkmal 140,
das nahe der Stiftnase 134 positioniert ist, ein X2-Merkmal 142, das
entlang der Bodenwand 95 nahe der Vorderwand 92 positioniert
ist, und ein X3-Merkmal 144, das an der oberen hinteren
Ecke positioniert ist. Um den Stift 62 im Hinblick auf
die Z-Achse auszurichten, definiert das Umfangsbauglied 120 ein
Z-Merkmal 145,
das entlang der Bodenwand 132 positioniert ist. Die zwei Merkmale
werden verwendet, um den Stift 62 im Hinblick auf die Y-Achse
auszurichten. Zuerst wird ein Y-1-Merkmal 146 von einer Winkelposition
der Bodenwand 132 versetzt, um sich von der Bodenwand 132 nach
unten zu erstrecken. Zweitens steht ein Y-2-Merkmal 148 von
der Rückwand 98 vor.
Obgleich in dem dargestellten Ausführungs beispiel die X-Merkmale 140, 142, 144 alle
entlang der gleichen Seitenwand 122 positioniert sind,
ist es offensichtlich, daß bei
einigen Implementierungen das äußere Umfangsbauglied 120 auch ähnlich positionierte
Merkmale benachbart zur außerhalb
gelegenen Wand 124 definieren kann. Der dargestellte Stift 62 umfaßt beispielsweise
drei Merkmale für
eine Stiftausrichtung in die Bewegungsachsen(X)-Richtung, speziell
ein X1-Merkmal 150, ein X2-Merkmal 152 und ein X3-Merkmal 154,
die alle ihren jeweiligen X1-, X2- und X3-Merkmalen 140, 142 und 144 gegenüberliegen.
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Ein
Arretierungssteg 155, der konturiert ist, um eine abgeschrägte Nockenoberfläche aufzuweisen,
ist mit dem äußeren Umfangsbauglied 120 beispielsweise
durch Verbinden mit Haftmitteln unter Verwendung von Ultraschallschweißtechniken
oder anderen vergleichbaren Verfahren, die Fachleuten bekannt sind,
verbunden. Der Arretierungssteg 155 ist beim sicheren Aufsetzen
des Stifts 62 im Wagen 50 nützlich, wie nachstehend beschrieben
wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
neigt sich die geneigte Nockenoberfläche 155 nach oben
(positive Z-Richtung), wenn sie in eine negative Y-Richtung weg
vom Umfangsbauglied 120 bewegt wird. Die Nockenoberfläche 125 neigt
sich ebenfalls nach unten (negative Z-Richtung), wenn sie in eine
negative X-Richtung zur Seitenwand 124 bewegt wird. Der
Arretierungssteg 155 liegt benachbart zu einer abgerundeten
Schulteroberfläche 156 (siehe 2),
die entlang der oberen Oberfläche 130 des
Umfangsbauglieds 120 gebildet ist. Die abgerundete Schulter 156 ist
beim Führen
des Arretierungsbauglieds 72 nach unten über den
Stift 62 nützlich,
wie nachstehend weiter beschrieben wird. Die Arretierungssteg-Nockenstruktur 155 ist
entlang einer oberen hinteren Ecke oder Schulter 158 des
Umfangsbauglieds 120 und unter der oberen Wand 130 positioniert.
Die Schulteroberfläche 158 ist
speziell zum Installieren und Ausfahren des Stifts 62 vom
Wagen 50 nützlich, wie
nachstehend weiter beschrieben wird.
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Für den dargestellten
Stift 62 mit den Y- und Z-Merkmalen, die sich im wesentlichen
in der Mitte des Stiftkörpers 120 befinden,
und mit symmetrischen X-Merkmalen, die entlang jeder Seite des Stifts
angeordnet sind, ist es offensichtlich, daß der Stift 62 bei
anderen Implementierungen gegen eine Ausrichtungswand neben der
Seitenwand 124 ausgerichtet werden kann. Um diesen symmetrischen Entwurf
zu unterstützen,
ist der Arretierungssteg 155 ebenfalls mit einer zweiten
abgeschrägten
Oberfläche
symmetrisch gebildet, die sich der Nockenoberfläche 155 anschließt, die
hier von Interesse ist. Es ist offensichtlich, daß der Stift 60 zur
Verwendung bei anderen Implementierungen symmetrisch entworfen sein
kann.
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Wie
in 5 bis 8 gezeigt ist, umfaßt der Wagen 50 eine
Gruppe von X-, Y- und Z-Merkmalen oder Lokalisierungsstegen für sowohl
die schwarzen als auch die farbigen Stifte 60, 62.
Berücksichtigt man
zunächst
die Ausrichtung in die X-Achsenrichtung,
werden die Stifte 60, 62 durch die Vorspannungsbauglieder
zur Hauptwand hin gedrückt.
Speziell wird der Stift 60 durch ein federgespanntes flexibles
Bauglied 170 zu der Hauptwand 76 hin vorgespannt,
wohingegen die Farbkassette 62 zur Wand 76 hin
durch ein federgespanntes flexibles Bauglied 172 vorgespannt
wird. Vorzugsweise weist jedes flexible Bauglied 170, 172 einen
Hakenabschnitt auf, der über
einer oberen Oberfläche
der jeweiligen Seitenwände 174, 176 des
Wagenkörpers 75 befestigt sein
kann. Wie in 7 gezeigt ist, werden die Bauglieder 170, 172 nach
außen
von den jeweiligen Enden 174, 176 durch Schraubenfedern 178 vorgespannt.
Die Federbauglieder 170, 172 zwingen die jeweiligen
Stifte 60, 80 zu den X-Achsen-Lokalisierungsmerkmalen hin, die entlang
der Hauptwand 76 positioniert sind.
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Für den Schwarzstift 60,
wird das X1-Merkmal 104 gegen ein X1-Merkmal 180 gezwungen,
und das X2-Merkmal 106 wird gegen ein X2-Wagenmerkmal 182 gezwungen.
Die X1- und X2-Merkmale 180, 182 sind als geformte
Stege gezeigt, die als ein einstückiger
Abschnitt der Hauptwand 76 geformt sind. Um eine gewünschte Stiftseparation
nahe der Oberseite des Schwarzstiftes 60 zu ermöglichen,
definiert die Wand 76 einen Schlitz, der einen Ausrichtungsstift 184 umgibt,
der als ein X3-Wagenmerkmal dient, um das Schwarzstift-X3-Merkmal 108 zu
kontaktieren. Es ist offensichtlich, daß das X3-Merkmal 184 auch
ein geformter Steg sein kann, wie z. B. jener, der für die X1-
und X2-Merkmale 180, 182 gezeigt ist, jedoch wird
der X3-Ausrichtungsstift 184 wegen seiner einfachen Herstellung
bevorzugt.
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Tatsächlich ist
das X1-Merkmal vorzugsweise ein separater Stift, der als ein X1-Merkmal-Stift 180' gezeigt ist
(der nur in 5 und 6 gezeigt ist),
der in der nächsten
Nähe zum
Druckkopf aller der X-Merkmale positioniert ist. Vorzugsweise sind der
X1-Merkmalsstift 180' und
der X3-Merkmalsstift 184 aus
Stahl, die bei engen Abmessungstoleranzen in der Ordnung von 0,0025
mm (+/– 0,0001
Zoll) bei einem diametrischen Fehler hergestellt werden können. Diese
Toleranzen werden bei Stahl in einfacher und wirtschaftlicher Weise
erreicht, obwohl sich andere Materialien bei einigen Implementierungen
als geeignet erweisen können.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind der X1-Merkmalsstift 180'' und der X3-Merkmalsstift 184 in
eine Rückwand 185 des
Wagenkörpers 75 eingeformt,
um sich in die Schlitze zu erstrecken, die durch die Hauptwand 76 definiert
sind. Der Einfachheit halber wird nur auf das X1-geformte-Merkmal 108 im Rest
der ausführlichen Beschreibung
Bezug genommen, obwohl es offensichtlich ist, daß der X1-Merkmalsstift 180' bei einer beliebigen
Implementierung durch die X1-Steg 180 ersetzt werden kann.
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Für den Farbstift 62 entlang
dem Inneren der Farbstiftkammer 82 weist die Hauptwand 76 ein X1-Merkmal 186 und
ein X2-Merkmal 188 auf, die gezeigt sind, wie sie in die
Wand 76 einstückig
eingeformt sind. Wie vorstehend für das X1-Schwarzwagenmerkmal 180 beschrieben,
ist das X1-Farbwagenmerkmal
vorzugsweise ein Stahlstift 180' (der nur in 5 und 6 gezeigt
ist), jedoch wird nur auf das X1-geformte-Merkmal 186 in
der nachstehenden Beschreibung der Einfachheit halber Bezug genommen,
obwohl es offensichtlich ist, daß der X1-Merkmalsstift 180' bei einer gegebenen
Implementierung durch den X1-Steg 186 ersetzt werden kann.
Das Farbstift-X1-Merkmal 140 nimmt mit dem X1-Wagenmerkmal 186 Eingriff,
und das X2-Stiftmerkmal 142 nimmt mit dem X2-Farbwagenmerkmal 188 Eingriff. Der
Abschnitt des X3-Stahlstifts 184,
der sich in die Farbstiftkammer 182 erstreckt, dient als
ein X3-Ausrichtungsmerkmal für
den Farbstift 62. Das X3-Farbstiftmerkmal 144 nimmt
mit dem X3-Ausrichtungsstiftmerkmal 184 Eingriff.
Auf diese Weise werden alle X1-, X2- und X3-Merkmale in jeder Stiftkammer 80, 82 während des
Formprozesses der Herstellung des Wagenkörpers 75 einheitlich
gebildet, um eine Wiederholbarkeit für die nachfolgenden Wagenkörper sicherzustellen.
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Es
wird nun die Ausrichtung in den verbleibenden Y- und Z-Richtungen untersucht,
wobei das Wagensystem 50 einen Y-Z-Referenzstab 190 umfaßt, der
vorzugsweise einstückig
in den Taschen 191, 192 geformt ist, die durch
die Wagenwände 174 bzw. 176 definiert
sind. Der Stab 190 weist eine Längsachse 193 auf,
die im wesentlichen parallel zu einer Bohrungsachse 194 durch
die Wagenlager 54 ist. Entlang der Unterseite des Schwarzstifts 60,
ruhen das Y1-Merkmal 112 und das Z-Merkmal 110 in Winkeln von
90° entlang
dem Y-Z-Referenzstab 190, wie in 8 gezeigt
ist. Desgleichen nehmen auch das Y1-Merkmal 146 und das
Z-Merkmal 145 auf dem Farbstift 62 ebenfalls mit
dem Y-Z-Stab 190 Eingriff, während sich derselbe durch das
Innere der Wagenkammer 82 erstreckt. Ein zweites Y2-Wagenmerkmal
ist durch die hintere Wagenwand 185 entlang einem Y2-Merkmalsbereich 196 für den Schwarzstift 60 vorgesehen,
und ein Y2-Merkmalsbereich 198 für den Farbstift 62.
Der Y2-Merkmalsbereich 196 wird durch das Y2-Stiftmerkmal 114 für den Schwarzstift 60 geschnitten,
während
der Bereich 198 durch das Y2-Stiftmerkmal 148 für den Farbstift 62 geschnitten
wird. Desgleichen ermöglicht
die hintere Wandoberfläche 198 innerhalb
der Kammer 82 eine Y2-Merkmalsoberfläche für den Farbstift 62,
der mit dem Y2-Farbstiftmerkmal 148 ausgerichtet
ist.
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Um
eine positive Vorspannkraft in jeweils die X-, Y- und Z-Richtungen zu liefern
sowie um die Stifte 60, 62 im Wagen 50 zu
sichern, weist der Arretierungsmechanismus die Klemmhebel 70, 72 auf,
die als ein Hauptkörper
des Mechanismus dienen. Der Arretierungsmechanismus weist auch vorgespannte Eingriffnamebauglieder
auf, wie z. B. federbelastete Nockenoberflächen 200, 202,
die entlang der Hebelunterseiten positioniert sind. Die Nockenoberfläche 202 auf
dem schwarzen Hebel 70 nimmt mit der abgeschrägten Nockenoberfläche 115 auf
dem Stift 60 Eingriff, wohingegen die Nockenoberfläche 202 auf dem
Farbhebel 72 mit der abgeschrägten Nockenoberfläche 155 des
Schritts 62 Eingriff nimmt. Die Nockenoberflächen 200, 202 sind
vorzugsweise einstückig
geformt, um von Eingriffnamebaugliedern vorzustehen, wie z. B. den
Federplattenbaugliedern 203 bzw. 204. Die Vorspannungsbauglieder,
wie z. B. die Schraubenfedern 205, spannen die Federplatten 203, 204 weg
von den jeweiligen Hebeln 70, 72 vor. Die dargestellten
Hebel 70, 72 können
jeweils eine Federtasche 206 darin zum Aufnehmen von Federn 205 definieren,
wobei sich das Äußere der
Federtasche über
der oberen Oberfläche
von jedem Hebel 70, 72 erstreckt. Vorzugsweise
sind die Federplatten 203, 204 innerhalb der jeweiligen
Hebel 70, 72 für eine
Bewegung zu den Hebeln eingepaßt,
wenn die Federn 205 während
eines Schließens
der Hebel komprimiert werden.
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Um
den Arretierungsmechanismus zu schließen, wenn die Stifte 60, 62 in
die Kammern 80, 82 installiert werden, sind die
Hebel 70, 72 an dem Scharnier 74 über den
Stiften schwenkbar gelagert. Während
des Schließens
des Arretierungsmechanismus wird eine kontrollierte Kraft durch
die Nocken 200, 202 in die ausgewählten Richtungen
auf die jeweiligen Arretierungsstege 115, 155 ausgeübt, die
jeden Stift 60, 62 mit den Wagen-X-, -Y- und Z-Merkmalen in
Kontakt bringen. Die relativen Abschrägungen der Arretie rungsnockenoberflächen 200, 202 und
der Stiftarretierungsstege 115, 155 sind konfiguriert,
um die Stifte 60, 62 zu den X-Merkmalen entlang
der Hauptwand 76, den X-Merkmalen entlang der Rückwand 185 und
den Y-Z-Merkmalen, die durch den Referenzstab 190 festgelegt
sind, zu zwingen. Die Hebel 70, 72, die Federplatten 203, 204 und
die relative Positionierung der Federn 205 im Hinblick
auf das Scharnier 74 sind vorzugsweise angeordnet, um als ein Über-Mitte-Klemm-Mechanismus zu funktionieren.
In dieser Weise beginnen sich die Komprimierungsfedern 205 tatsächlich auszudehnen,
wenn die Hebel 70, 72 über den Stiften 60, 62 während des letzten
Zentimeters der Bewegung geschlossen werden. Diese Über-Mitte-Wirkung
klemmt vorzugsweise die Stifte im Wagen 50 fest und hält die Hebel
in einer geschlossenen Position.
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Jeder
Hebel 70, 72 kann einen nützlichen Stiftentfernungs-Führungsnocken, wie z. B. die
Nocken 207 bzw. 208, vorzugsweise entlang der
außen gelegenen
Kante von jedem Hebel umfassen. Die Führungsnocken 207, 208 drücken die
Stiftschultern 118, 158 von den Federplatten 203 bzw. 204 beim Ausfahren
der Stifte 60, 62 vom Wagensystem 50 weg.
Die durch die Hebelführungsnocken 207, 208 gelieferte
Wirkung verhindert in vorteilhafter Weise ein Steckenbleiben der
Stifte im Wagen 50, wenn ein Ausbau erforderlich ist.
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Unter
Bezugnahme auf 7 und 8 ist eine
Ausrichtungseinstellung gemäß der vorliegenden
Erfindung durch einen Theta-Z-(θ-Z)-Winkelausrichtungs-
oder Registrierungsmechanismus 210 vorgesehen. Der Theta-Z-Justierer 210 bewegt
einen unteren Abschnitt der Hauptwand 76 im Hinblick auf die
Seitenwände 174, 176 des
Wagenkörpers.
Die Hauptwand 76 ist von der Farbkammer-Seitenwand 176 durch
ein Vorspannbauglied, wie z. B. eine Schraubenfeder 212,
federmäßig vorgespannt.
Die Hauptwand 76 weist ein drehbares Ausrichtungsbauglied
auf, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Abschließen des
unteren Abschnitts der Wand 76, eine gegenüberliegende
Feder 212, mit einem abgewinkelten Ausrichtungsfuß 214 gebildet
ist. Der Fuß 214 weist
eine vertikale Wand auf, die sich in einem Winkel zur positiven
X-Richtung erstreckt, die sich in eine negative Y-Richtung zur Hinterseite des
Wagens 50 bewegt (siehe 5). Die
abgewinkelte Oberfläche
des Fußes 214 kann
an verschiedenen Punkten entlang ihrer Länge durch ein Einstellungsbauglied,
wie z. B. ein drehbares Gewindebauglied, z. B. eine Schraube 215,
Eingriff nehmen. Die Registrierungsschraube 215 erstreckt
sich durch einen mit einem Gewinde versehenen Durchgang oder nimmt
mit demselben gewindemäßig Eingriff,
der durch einen mit einem Gewinde versehenen Vorsprungabschnitt 216 definiert
ist, der entlang der unteren Oberfläche des Wagenkörpers 75 positioniert ist.
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Wird
die Winkelregistrierungsschraube 215 weiter mit dem Fuß 214 in
Eingriffnahme gedreht, werden das schwarze und das farbige X2-Merkmal 182, 188 zur
Farbstiftkammer 82 gedrückt.
Die Drehung der Registrierungsschraube 215 aus dem Vorsprung 216 heraus
ermöglicht
der Hauptwand 76 und den X2-Merkmalen 182, 188,
sich zur Schwarzstiftkammer 80 unter der Vorspannkraft,
die durch das Federbauglied 212 geliefert wird, zu bewegen.
Diese Theta-Z-Winkeleinstellung wird typischerweise bei einer Initialanordnung
oder während
eines Kundendiensts oder einer Wartung ausgeführt.
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Vorteilhafterweise
kann das Theta-Z-Einstellungssystem 210 durch Ausfahren
einer Sonde (nicht gezeigt) durch ein Loch 218 aktiviert
werden, das in der Wagenkörper-Seitenwand 174 gebildet
ist. Eine solche Sonde schneidet dann das Schwarzstift-X2-Merkmal 182,
um den X-Achsenversatz der Wand 76 im Hinblick auf das
schwarze X1-Merkmal 180 zu messen. Die Schraube 215 kann
dann gedreht werden, bis eine gewünschte Theta-Z-Einstellung
vorgenommen worden ist, die durch die Sonde gemessen wird. Durch
die Einstellung eines einzelnen Registrierungsbauglieds wird gleichzeitig
die Theta-Z-Winkelausrichtung
von jedem Stift 80, 82 eingestellt. Daher wird
die Ausrichtung der Düsenspalten
von sowohl den schwarzen als auch den farbigen Druckköpfen 64, 66 im Hinblick
auf die Papiervorschubs-Y-Achse richtig eingestellt, was die Sägezahnfehler
in dem gedruckten Bild eliminiert.
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Der
Wagenkörper 75 umfaßt auch
einen Stiftnasen-Führungsabschnitt 220,
der als ein allgemeines T-förmiges
Bauglied 220 konfiguriert sein kann, das sich von der Unterseite
der Hauptwand 76 erstreckt. Diese T-förmige Führung 220 positioniert die
Stifte 60, 62 in vorteilhafter Weise zur Wagenrückwand 185 hin.
Während
der Stiftinstallation drückt
die Führung 220 die
Stiftnasen 96, 134 nach hinten, so daß die Y1-Merkmale 112, 176 hinter
dem Y-Z-Referenzstab 190 landen
und nicht auf der Oberseite des Stabs.
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Die
nach vorne gerichtete Oberfläche
der Wagenrückwand 185 weist
vorzugsweise eine Reihe von federbelasteten Verbindungsstiften auf
(die der Einfachheit halber aus den Fig. ausgelassen wurden), um
Abfeuerungsbefehle an die Leiteranschlußflächen der Stift-Flex-Tab-Schaltungen 100, 138 zu liefern.
Für die
Schwarz- und Farbstifte 60, 62 können die
Wagenverbindungsstifte in den Bereichen positioniert sein, die durch
die Pfeile 222 bzw. 224 angezeigt sind. Die geeigneten
Typen von Verbindungsstiftanordnungen sind in den U.S.-Patenten
Nr. 4.706.097 und 5.295.839 gezeigt, die an die Anmelderin der vorliegenden
Erfindung, der Hewlett Packard Company, übertragen worden sind.
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Die
nach hinten gerichtete Oberfläche
der Wagenrückwand 185 kann
eine praktische Anbringungsposition für mehrere unterschiedliche
Komponenten bieten. Der flexible Leiter 68, der die Abfeuerungsbefehle
an die Stifte liefert, kann beispielsweise mit einer Elektronikdecodierungsplatine
verbunden sein, die an der hinteren Oberfläche der Rückwand 185 angebracht
ist. Um den Wagen 50 über
die Druckzone 25 und den Servicestationsbereich 52 zu treiben,
kann der Wagenantriebsriemen 58 in herkömmlicher Weise an der Rückseite
der Wand 185 angebracht sein. Um eine dynamische Stabilität des Wagens 50 zu
unterstützen,
ist der Antriebsriemen 58 vorzugsweise an der Wagenrückwand 185,
so nah wie möglich
an den Wagenlagern 54 angebracht. Um Wagenpositions-Rückkopplungsinformationen an
die Druckersteuerung 45 zu liefern, erstreckt sich ein
Codiererstreifen 225 (siehe 1) entlang
der Länge
der Druckzone 25 und über
den Servicestationsbereich 52. Eine herkömmliche
optische Codiererleseeinrichtung (nicht gezeigt) kann auch auf der hinteren
Oberfläche
der Wagenrückwand 185 angebracht
sein, um die Positionsinformationen, die durch den Codiererstreifen 225 geliefert
werden, zu lesen. Um exakte Positionsinformationen zu liefern, wird
die optische Codiererleseeinrichtung vorzugsweise so nah wie möglich an
den Düsenplatten
der Druckköpfe 64, 66 angeordnet.
Die Art und Weise des Anbringens des Riemens 58 am Wagen
sowie die Art und Weise des Lieferns von Positionsrückmeldungsinformationen über die
Codiererstreifenleseeinrichtung kann auf viele verschiedene Weisen,
die in der Technik bekannt sind, erreicht werden.
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Während des
Betriebs, bei dem ein Druckergehäusedeckel 230 geöffnet ist
(1), werden die Stifte 60, 62 in
dem Wagen 50 unter Verwendung von Griffen 90 und 126 eingebracht.
Die spitzzulaufende Konfiguration der Wagen-X2- und X3-Merkmale 182, 184 und 188 erleichtert
ein einfaches Einbringen der Stifte in die Stiftkammern. Die Klemmhebel 70, 72 werden
dann abwärts
gedreht, um die Stifte 60, 62 im Wagen 50 festzuklemmen.
Die Stiftinstallation, die durch den Wagen 50 ermöglicht wird,
ist intuitiv einfach, weil die benutzerbetätigten Arretierungen 70, 72 und
die Nockenoberflächen 200, 202 dazu
beitragen, die Stifte 60, 62 in und aus dem Wagen 50 zu führen. Der
Wagen 50 wird dann von Seite zu Seite entlang des Führungsstabs 48 durch
den Betrieb des Motors 56 und den Riemen 58 bewegt,
wie durch die Druckersteuerung 45 angewiesen wird. Die
Stifte 60, 62 empfangen Abfeuerungsbefehle von
der Druckersteuerung 45 über die Flexschaltungsleiter 68.
In Zeiten der Inaktivität
kehrt der Wagen die Stifte 60, 62 zum Servicestationsbe reich 52 für Kundendienst, Wartung,
und Abdeckung (Versiegelung) während der
Druckerinaktivitätsperioden
zurück.
Die Stifte 60, 62 werden ganz einfach aus dem
Wagen 50 durch Anheben der Klemmhebel 70, 72 und
Anheben der Stifte durch die Griffe 90, 126 aus
dem Wagen ausgebaut. Die Hebelführungen 207, 208 drücken die Stifte
weg von den Hebeln, um ein Steckenbleiben während des Stiftentfernens zu
verhindern. Vorteilhafterweise, wenn der Druckerdeckel 230 geöffnet ist,
bewegt die Steuerung 45 den Wagen zu einer Position entlang
der Druckzone 25, z. B. wie in 1 gezeigt
ist, wo die Stifte ohne weiteres ersetzt werden können.
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Die
hierin verwendeten Begriffe „Ausrichtung", „Registrierung", „Merkmal" und „Referenz" sind im wesentlichen
synonym. Zur Vereinfach des Verständnisses ist jedoch allgemein
nur eines dieser Adjektive in Verbindung mit einer einzelnen Wagenkomponente
verwendet worden. Der Y-Z-Referenzstab 190 könnte auch
als ein „Ausrichtungsstab", ein „Merkmalsstab" oder ein „Registrierungsstab" bezeichnet werden.
Ferner, obgleich die Kammern 80, 82 als Umhüllungen
dargestellt sind, ist es offensichtlich, daß Abschnitte des Körpers, wie
z. B. die Seitenwände 174, 176,
ausgelassen werden können
und andere Typen von Vorspannungsbaugliedern verwendet werden können, um
die Stifte 60, 62 mit der Hauptwand 76 in
Eingriffnahme zu treiben. Außerdem,
obgleich der dargestellte Wagen 50 ein Paar von Stiften
hält, ist
es offensichtlich, daß diese
Konzepte ohne weiteres auf zwei Paare von Stiften erweitert werden
können,
d. h. ein Vier-Stift-System. Ein solches Vier-Stift-Wagensystem
kann durch Verdoppeln des Wagens 50, z. B. durch Konstruieren
eines im wesentlichen Spiegelbildes des Wagens 50 und durch
Ausführen
der Seitenwände 176 entweder verbunden
oder als eine einzelne einheitliche Wand, konstruiert sein.
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Vorteile
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Um
ein hochqualitatives Bild auf dem Blatt 35 als eine Druckkopieausgabe
des Druckers 20 zu liefern, muß die Positionierung der Druckköpfe 64, 66 relativ
zueinander und zum gesamten Drucksystem präzise sowie wiederholbar sein.
Das heißt,
wenn ein leerer Stift durch einen Operator ausgetauscht wird, muß die Ausrichtung
des neuen vollen Stiftes mit dem leeren Stift identisch sein. Die
Positionierung der Stifte 60, 62 ist eine der
primären
Variablen, die die Registrierung der Tintentröpfchen auf dem Druckmedium
steuert. Der Wagen 50 positioniert die Stifte durch eine
strategische Auswahl von Merkmalen, die die Stifte auf den Wagen
und den Wagen auf den Drucker verweisen.
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Die
X-Achsenpositionierung der Stifte 60, 62 wird
durch Ausrichten der Stifte ermöglicht,
so daß die
X-Merkmale einander zugewandt sind. Bei dem dargestellten Wagen 50 sind
die Schwarzstift-X-Merkmale 104, 106, 108 zu
den Farbstift-X-Merkmalen 140, 142, 144 gerichtet,
wobei die Hauptwand 76 und der X3-Ausrichtungsstift 184 zwischen
denselben sandwichartig angeordnet sind. Durch sandwichartiges Anordnen
der Hauptwand 76 zwischen den Stiften kann die Dicke der
Wand 76 einfacher gesteuert werden als bei früheren Entwürfen, wie
z. B. dem DeskJet® 1200, wo die Merkmale alle
auf einer Seite des Stifts angeordnet und durch unterschiedliche
Toleranzen in der Stiftdicke beeinflußt wurden. Von den drei X-Merkmalen
sind die X1-Merkmale 104, 140 (Stifte)
und 182, 188 (Wagen) angeblich die einflußreichsten
beim Bewirken einer exakten Tropfenplazierung, da diese Merkmale
den Düsen
der Druckköpfe 64, 66 am
nächsten
sind.
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Die
Y-Achsenpositionierung der Stifte 60, 62 wird
vorzugsweise durch Einformen des Y-Z-Referenzstabs 190 in
den Wagenkörper 75,
im wesentlichen parallel zur Mittellinie 194 der eingeformten
Lager 54 erreicht. In dieser Weise wird die exakte Ausrichtung
der Stifte im Hinblick auf die X- und Z-Merkmale relativ zur Wagenbewegungsachse
ermöglicht, die
durch den Wagenführungsstab 48 definiert
ist. Zwei Wagenmerkmale tragen zur exakten Ausrichtung der Y1- und Z-Merkmale für die Stifte
bei. Zunächst
werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die V-Rillenlager 54 als
Null-Toleranz-Lager mit einem Null-Preßpaßfehler eingeformt. Das Einformen
der Lager 54 hebt die gemeinsamen Faktoren für sowohl
Y-Positions- als auch Theta-Z-Fehler auf, die üblicherweise auftraten, wenn
eingepreßte
zylindrische Lagerschalen bei älteren
Druckmechanismen verwendet wurden.
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Das
zweite Merkmal, das zu einer exakten Ausrichtung der Y1- und Z-Merkmale
beiträgt,
betrifft das Konzept des Ausrichtens der Stift-Y1-Stiftmerkmale 112, 146 entlang
dem geraden Referenzstab 190. Der Stab 190 weist
vorzugsweise eine Länge auf,
die näherungsweise
zweimal so lange ist wie die Entfernung zwischen dem schwarzen und
dem farbigen Y1-Merkmal 112, 146.
Außerdem
wird der Y-Z-Stab 190 ebenfalls an beiden Enden durch die Wagenkörpertaschen 191, 192 exakt
unterstützt. Vorteilhafterweise
betragen die Y-Richtungs-Positionsfehler
näherungsweise
die Hälfte
von beliebigen Positionsfehlern, die an den Enden des Stabs 190 auftreten,
da die Entfernung zwischen den Trägern 191, 192 zweimal
so lang ist wie die Entfernung zwischen den Y1-Stiftemerkmalen 112, 146.
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Die
Theta-Z-Positionierung der Stifte 60, 62 wird
vorteilhafterweise durch Einstellen eines einzelnen Registrierungsmechanismus 210 gesteuert.
Indem die Theta-Z-Einstellung
von der Schwarzstift-Kammerseite der Wand 76 erfolgt, wird
die Ausrichtung der schwarzen Düsen
des Druckers 64 optimiert. Die Optimierung der Schwarzstiftdüsen wird bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
bevorzugt, weil der Schwarzstift 60 eine größere Düsenspalte
oder Bandhöhe
in der Ordnung von 1,27 cm (0,5 Zoll) relativ zur Bandhöhe von jeder
Gruppe von Farbdüsen
des Druckkopfs 66 aufweist, die in der Ordnung von 0,53
cm (0,21 Zoll) sind. Es ist offensichtlich, daß ein beliebiger Dickenfehler
des X2-Farbmerkmals 188 zu irgendeinem Theta-Z-Positionsfehler für den Farbstift 60 beitragen
kann. Die Auswirkung von einem beliebigen Dickenfehler auf die X2- Merkmale 182, 188 wird
jedoch durch die Verwendung von zylindrisch geformten Baugliedern 182, 188 minimiert.
Außerdem
minimiert die Verwendung zylindrisch geformter Bauglieder 182, 188 in
vorteilhafterweise die Positionsfehler des Farbstifts 60 aufgrund
eines Verbiegens des X2-Merkmalstrahls
von den Theta-Z-Einstellungen.
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Das
Wagensystem 50 ist speziell beim Ermöglichen einer inhärenten exakten
X-Achsenbezugnahme durch die Verwendung einer relativ dünnen Hauptwand 76 und
dem Hochtoleranzstift 184 vorteilhaft. Sowohl das X-Achsen
als auch das Y-Achsenbezugnahmeschema
können
sich maschinellen Bearbeitungstoleranzen nähern, ohne kostspielige sekundäre maschinelle
Bearbeitungsoperationen zu erfordern. Das Theta-Z-Registrierungsschema 210 ermöglicht in
exakter Weise eine gleichzeitige Einstellung der Stifte auf maschinelle
Fertigungstoleranzen unter Verwendung eines wirtschaftlich geformten Ausrichtungsfußes 214 und
einer Einstellungsschraube 215.
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Das
hebelbetätigte
Klemmsystem 70, 72 ermöglicht eine gesteuertere Ausübung der
Kraft auf die Stifte während
des Klemmens als in älteren
Systemen. Hier interagiert der Operator mit den Hebeln 70, 72,
um die Stifte in eine Druckposition einzupassen, und interagiert
nicht mit den Stiften direkt. In dieser Weise werden während des
Festklemmens potentiell Schaden verursachende Lateralkräfte am Stift verhindert,
die bei älteren
Druckerentwürfen
häufig anzutreffen
waren. Ein weiterer Vorteil des Wagens 50 ist die Verwendung
von Vorspannungs-Schraubfedern 178 für die X-Vorspannungs-Flexiblen-Bauglieder 170, 172.
Die Schraubenfedern 178 liefern eine exaktere Steuerung
der Vorspannkraft als ältere flexible
Federentwürfe,
die unter größeren Kraftschwankungen
aufgrund kleiner Fertigungsvariationen der flexiblen Dicke litten.
Daher ermöglicht
der X-Vorspannmechanismus
des Wagens 50 eine exaktere Steuerung der Vorspannkraft.