DE60037460T2

DE60037460T2 - Abdeckmechanismus für stiftdruckkopf

Info

Publication number: DE60037460T2
Application number: DE60037460T
Authority: DE
Inventors: Kia Balmain Silverbrook; Tobin Allen Cremorne King
Original assignee: Silverbrook Research Pty Ltd
Current assignee: Silverbrook Research Pty Ltd
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2020-10-21
Also published as: CN1255282C; KR20030053520A; EP1370419B1; ATE380667T1; EP1370419A4; KR100552793B1; AU2005200087A1; JP3884709B2; DE60037460D1; AU2001210103B2; IL155463A0; EP1370419A1; ZA200303161B; AU2005200087B2; CN1501863A; JP2004516165A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Platzieren von Markierungen, wie z.B. Schrift und Zeichnungen, auf Substraten, und insbesondere Vorrichtungen, die dazu fähig sind, Markierungen mit unterscheidbaren Charakteristika, wie z.B. Farbe, Linienbreite und Art, zu platzieren. Das Markierens umfasst das Ablagern von Material, wie z.B. Tinte oder Toner, oder die Modifizierung des Substrats selbst, wie z.B. durch thermische oder elektrostatische Mittel.
HINTERGRUND
Derzeitige Zeichen- und Schreibgeräte, wie z.B. Federn und Bleistifte, sind im Hinblick auf die Eigenschaften der Markierung, die sie produzieren, relativ statisch. Ein Bleistift, eine Füllfeder oder ein Kugelschreiber weisen im allgemeinen einen einzigen Markierungspunkt auf, der eine einzige Farbe aus Blei oder Tinte ablagert. Der Markierungspunkt einer Feder kann nicht anders als durch einen Ersatz modifiziert werden, und Modifikationen der Eigenschaften von erzeugten Markierungen beruhen darauf, dass der Anwender die Orientierung des Geräts, die Richtung der Bewegung und die auf dem Substrat applizierte Kraft ändert. Obwohl einige Kugelschreiber mit mehreren getrennten Patronen erhältlich sind, verleiht dies dem Anwender nur die Fähigkeit, eine bestimmte Farbe auszuwählen. Weil jede Farbe durch eine getrennte Patrone geliefert wird, besteht eine Begrenzung der Zahl der Farben, die praktisch bereitgestellt werden können.
US 6 015 211 beschreibt eine tragbare Druckvorrichtung, die umfasst: Ein Gehäuse, ein Druckaggregat, das einen Druckkopf mit einer Druckoberfläche aufweist, wobei der Druckkopf zwischen einer erhöhten Position und einer erniedrigten Position im Hinblick auf das Gehäuse schaltbar ist; und eine Abdeckung, die die Druckoberfläche des Druckkopfs bedeckt, wenn der Druckkopf in der erhöhten Position ist. Um das Druckaggregat im Hinblick auf das Gehäuse frei drehbar zu lagern, ist ein Verbindungsmechanismus, der gekreuzte Arme 1185 aufweist, vorgesehen.
US 4 458 255 beschreibt einen piezoelektrisch angetriebenen Tintenstrahl-Druckkopf zum Ausstoßen von Tintentröpfchen aus einer Tintenversorgung innerhalb des Druckkopfs durch einen Abflusskanal auf eine Beschriftungsoberfläche, der einen Abdeckmechanismus umfasst, der während ausgewählter Zeitperioden elektromechanisch gesteuert werden kann, um die Tintenversorgung innerhalb des Druckkopfes von der Atmosphäre und von einer laminaren Luftströmung mit hoher Geschwindigkeit, die zur Beschleunigung der ausgestoßenen Tintentröpfchen verwendet wird, abzudichten.
US 4 450 454 beschreibt einen kleinen Tintenstrahldrucker, der eine Abdeckung aufweist, die gegen die Tintendüsenöffnungen presst, wenn der Drucker nicht in Betrieb ist. Der Druckkopf wird elektrisch angetrieben, aber der Betrieb der Düsenabdeckung wird zumindest teilweise manuell durchgeführt. Insbesondere der Düsenabdeckvorgang, der eine starke Kraft erfordert, wird oft manuell durchgeführt, um Energie zu sparen, und um die Komponentengröße zu verringern. Es sind auch Schaltungen vorgesehen, die einen unbeabsichtigten Fehler beim Bedecken der Düsen feststellen und darauf reagieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Bestreben, ein Schreib- oder Markierungsgerät mit erhöhter Verwendbarkeit bereitzustellen, stellt die vorliegende Erfindung im weiten Sinn einen Schreibstift oder eine Patrone für einen Schreibstift bereit, der einen Druckkopf vom Tintenstrahl-Typ aufweist, als Alternative zu einem konventionellen Stift oder Kugel einer Schreibfeder oder eines Bleistifts bereit. Die Ausgestaltung mit einem Druckkopf mit Tintenstrahl-Typ ermöglicht eine größere Variation der und eine leichtere Kontrolle von Eigenschaften der Markierungen, die im Vergleich zu konventionellen Schreibfedern und Schreibstiften ausgebildet werden.
Die Erfindung stellt im weiten Sinn ebenfalls eine Schreibfeder bereit, die eine Markierungsvorrichtung aufweist, und eine Markierung als sichtbaren Weg auf einer Oberfläche durchführen kann, wobei die Markierungsvorrichtung elektronisch steuerbar ist, um zumindest ein Merkmal des Weges zu verändern, und die Schreibfeder weist eine Anwender-Schnittstelle auf, wodurch ein Anwender das mindestens eine Merkmal modifizieren kann.
Die Markierungsvorrichtung kann mit der Schreibfeder integriert sein oder kann Teil einer austauschbaren Anwenderpatrone sein.
Im weiten Sinn stellt die Erfindung deshalb auch eine Patrone für eine Schreibfeder bereit, wobei die Patrone eine Markierungsvorrichtung aufweist und eine sichtbare Spur auf einer Oberfläche markieren kann, wobei die Markierungsvorrichtung elektronisch steuerbar ist, um mindestens ein Merkmal des Weges zu ändern.
Die Schreibfeder oder die Patrone kann eine nicht-markierende Stiftspitze aufweisen. Die Stiftspitze ist vorzugsweise entlang einer ersten Achse relativ zum Patronenkörper oder der Schreibfeder bewegbar. Alternativ kann die Stiftspitze fixiert sein. In der bevorzugten Form der Stiftspitze und der Markierungsvorrichtung sind beide Teile einer durch den Anwender austauschbaren Patrone, aber die Stiftspitze kann Teil der Schreibfeder sein, und die Markierungsvorrichtung Teil einer Wegwerfpatrone.
Ein Positions(Stand)sensor, der die relative Position (Stand) der Stiftspitze registriert, oder ein Kraftsensor, der die auf die Stiftspitze ausgeübte Druckkraft registriert, oder beide, können vorgesehen sein. Die registrierte Information kann verwendet werden, um nur die Markierungsvorrichtung ein- oder abzuschalten, oder sie kann auch verwendet werden, um ein Merkmal des aufgetragenen Weges zu steuern.
Ein Ein-/Ausschalter kann nach Feststellen von mehr als einem bestimmten Grad der Bewegung der Stiftspitze oder der Anwendung von mehr als der vorbestimmten Druckkraft an die Stiftspitze in einen "Ein"-Zustand geschaltet werden.
Die Markierungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Abdeckvorrichtung, die zwischen einer offenen Position (Stand), in der der Druckkopf Tinte auf der Oberfläche anbringen kann, und einer geschlossenen Position (Stand), worin die Abdeckung den Druckkopf vom Anbringen von Tinte blockiert, bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe eine entlang einer ersten Achse bewegbare Stiftspitze umfasst, wobei die Stiftspitze an der Abdeckvorrichtung angreift, wobei die Abdeckvorrichtung vor dem Druckkopf montiert ist und um eine zweite Achse parallel zu der ersten Achse drehbar ist, wobei die Bewe gung der Stiftspitze entlang der ersten Achse die Abdeckvorrichtung drehend zwischen der offenen und der geschlossenen Position (Stand) bewegt.
Vorzugsweise wird diese Bewegung durch eine Bewegung der Stiftspitze erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stiftspitze einen Schlitz oder eine Nut (Rille) auf, der/die in einem anderen Winkel als 0° oder 90° zur ersten Achse verläuft. Die Abdeckvorrichtung umfasst einen Arm, der an dem Schlitz bzw. der Nut eingreift.
Die Patrone oder Schreibfeder kann eine Stromquelle für mindestens die Markierungsvorrichtung und vorzugsweise für die Anwender-Schnittstelle aufweisen. Die Stromquelle kann eine Wegwerfbatterie oder eine wiederaufladbare Batterie sein.
Wenn eine Patrone bereitgestellt wird, umfasst die Patrone vorzugsweise einen elektrischen Input zum Empfangen von mindestens einem Kontrollsignal zum Ändern des mindestens einen Merkmals der Schreibfeder. Die Markierungsvorrichtung kann auf die Oberfläche wirken, oder es kann eine Übertragungseinrichtung bereitgestellt werden, auf die die Markierungsvorrichtung wirkt.
Wo eine Patrone bereitgestellt ist, kann die Patrone einen permanenten Speicher aufweisen, der mindestens Daten speichert, die sich auf das modifizierbare Merkmal oder die Merkmale bezieht.
Die Markierungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Druckkopf vom Tintenstrahl-Typ, aber es können auch andere Markierungsvorrichtungen verwendet werden.
Die Erfindung stellt in einer weiteren Ausführungsform eine Schreibfeder bereit, die eine Markierungsvorrichtung umfasst, die einen sichtbaren Weg auf einer Oberfläche markieren kann, wobei die Markierungsvorrichtung elektronisch steuerbar ist, um mindestens ein Merkmal des Weges zu ändern, und die Schreibfeder eine Anwender-Schnittstelle aufweist, wodurch ein Anwender das mindestens eine Merkmal modifizieren kann, und mindestens einen Sensor zum Registrieren von Bildern oder Farben oder beiden.
Auf der Basis des registrierten Bildes oder der Farbe kann mindestens ein Merkmal modifiziert werden.
Die Schreibfeder umfasst vorzugsweise einen Speicher zum Speichern von mindestens einem von einem Anwender festgesetzten Merkmalssatz, und ein vom Anwender festgesetzter Satz weist optional Merkmale auf, die von einem durch den Sensor registrierten Bild oder einer Farbe abgeleitet sind.
Einer der Sensoren kann dazu fähig sein, Bilder zu registrieren, einschließlich von codierten Daten, die Merkmale betreffen.
Der Sensor kann benachbart zur Markierungsvorrichtung oder an einem Ende der Schreibfeder lokalisiert sein, wobei dann die Markierungsvorrichtung am anderen Ende der Schreibfeder lokalisiert ist.
Der Sensor ist vorzugsweise durch Drücken des Gerätes gegen eine Oberfläche betreibbar.
Die Anwender-Schnittstelle kann mindestens einen Schieber oder mindestens einen Steuerknopf oder mindestens einen Schieber und mindestens ein Steuerknopf aufweisen.
Die Anwender-Schnittstelle kann eine Anzeige zum Anzeigen von Information, die das mindestens eine Merkmal betrifft, aufweisen.
Die Anwender-Schnittstelle ist vorzugsweise so betreibbar, um einen Kreislauf durch die gespeicherten Sets von mindestens einem Merkmal zu durchlaufen.
Die Erfindung stellt auch eine Schreibfeder bereit, die eine Markiervorrichtung aufweist und betreibbar ist, um einen sichtbaren Weg auf einer Oberfläche zu markieren, wobei die Markierungsvorrichtung elektro nisch steuerbar ist, um mindestens ein Merkmal des Weges zu verändern, die Schreibfeder eine Anwender-Schnittstelle aufweist, wodurch ein Anwender das mindestens eine Merkmal modifizieren kann, und mindestens einen Sensor, der Bilder, einschließlich codierter Daten, registrieren kann.
Die Schreibfeder weist vorzugsweise einen Decoder zum Decodieren der verschlüsselten Daten und zur Änderung von mindestens einem Merkmal als Reaktion auf die decodierten Daten auf.
Die Schreibfeder kann einen Empfänger zum Empfang von Befehlen aus einer externen Kontrollstelle aufweisen, wobei mindestens ein Merkmal als Reaktion auf die empfangenen Befehle verändert wird.
Die Schreibfeder weist vorzugsweise einen Speicher zum Speichern verschiedener Sätze (Sets) von Merkmalskennzeichen auf. Der Speicher kann mindestens einen vom Anwender festgesetzten Satz des mindestens einen Merkmals speichern.
Die Schreibfeder umfasst vorzugsweise einen Transmitter zum Übertragen von registrierten Bilddaten, codierten Daten oder decodierten Daten an eine äußere Steuerstelle auf.
Die Feder überträgt vorzugsweise registrierte Bilddaten, codierte Daten oder decodierte Daten an eine externe Kontrollstelle, zusammen mit dem Kennwert oder den Kennwerten des mindestens einen Merkmals des Weges an der Stelle des registrierten Bildes.
Die Schreibfeder kann eine Vorrichtung zur Registrierung der Position oder eine Vorrichtung zur Registrierung der Bewegung oder beide aufweisen, und mindestens ein Merkmal ist von der relativen Position der Schreibfeder, der relativen Geschwindigkeit oder der relativen Geschwindigkeit der Schreibfeder oder beiden abhängig.
Die Position oder Geschwindigkeit der Schreibfeder kann von der registrierten Position der Bilder abgeleitet werden oder kann von den decodierten Daten in den registrierten Bildern abgeleitet werden.
Die Erfindung stellt außerdem im weiten Sinn einen Druckkopf vom Tintenstrahl-Typ bereit, der eine Vielzahl von Tintenausstoßvorrichtungen und eine zentrale Achse aufweist, wobei die Tintenausstoßvorrichtungen in einer Serie von Gruppen angeordnet sind, von denen jede generell entlang nicht-paralleler Linien verläuft.
Benachbarte Tintenausstoßvorrichtungen jeder Gruppe können sich an abwechselnden Seiten einer radialen Linie oder auf einer radialen Linie befinden.
Ein Satz der Vorrichtungen kann mit einer gemeinsamen Tintenversorgung verbunden sein. Jeder Satz umfasst vorzugsweise Vorrichtungen von mehr als einer Gruppe und insbesondere weist jeder Satz eine von den anderen Sätzen verschiedene Tintenversorgung auf. Die Vorrichtungen einer Gruppe sind vorzugsweise Teil des gleichen Satzes und benachbarte Gruppen gehören zu verschiedenen Sätzen.
Die Gruppe verschiedener Sätze ist vorzugsweise in einem sich wiederholenden Muster angeordnet. Vorzugsweise sind 4 Sätze und 12 Gruppen vorhanden.
Vorzugsweise wird jede Gruppe von Vorrichtungen mit Tinte aus einem gemeinsamen Gang beliefert, wobei alle Gänge sich in einem ersten Niveau im Druckkopf befinden, Gänge für einen Satz von Vorrichtungen teilweise durch mindestens einen Verbindungsdurchgang an einem zweiten Niveau verbunden sind, und die verbindenden Durchgänge jedes Satzes unterhalb der Gänge von mindestens einem anderen Satz verlaufen.
Der Druckkopf umfasst vorzugsweise eine erste Schicht aus festem Material, eine Tintenstrahlvorrichtung-Schicht oberhalb der ersten Schicht und eine zweite Schicht aus festem Material unterhalb der ersten Schicht.
Die Gänge sind vorzugsweise Schlitze, die durch die Dicke der ersten Schicht verlaufen, und die verbindenden Durchgänge sind vorzugsweise Rillen in der unteren Oberfläche der zweiten Schicht, die nur teilweise durch die Dicke der zweiten Schicht verlaufen.
Vorzugsweise weist die zweite Schicht Verbindungsdurchgänge auf, die die Gänge mit den verbindenden Durchgängen verbinden, wobei die verbindenden Durchgänge durch die Dicke der zweiten Schicht verlaufen.
Die erste, zweite und die Tintenausstoßvorrichtungsschicht sind getrennte Schichten oder Teil einer integrierten Vorrichtung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schreibfeder gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
2 ist eine Draufsicht der in 1 dargestellten Schreibfeder.
3 zeigt eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Schreibfeder.
4 zeigt eine Endansicht der in 1 dargestellten Schreibfeder.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Patrone der in 1 gezeigten Schreibfeder.
6 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Patrone der 5.
7 zeigt eine Seitenansicht des Spitzenbereichs der Schreibfeder der 1 mit Papier bei verschiedenen Orientierungen.
8 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Patrone zur Verwendung in einer Schreibfeder gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
9 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Schreibfeder gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
10 zeigt eine axiale Querschnittsansicht der Schreibfeder der 9.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
12 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Schreibfeder der 11.
13 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Teils der Schreibfeder der 11.
14 zeigt eine erste auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Teils der Patrone der 5, 6 und 8.
15 zeigt eine zweite auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Teils der Patrone der 5, 6 und 8.
16 zeigt eine Draufsicht auf den in den Patronen der 5, 6 und 8 verwendeten Druckkopf.
17 zeigt eine perspektivische Ansicht von oben des Druckkopfs der 16 in einer offenen Position (Stand).
18 zeigt eine perspektivische Ansicht von oben des Druckkopfs der 16 in einer geschlossenen Position (Stand).
19 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht von oben des Druckkopfs der 16 in einer offenen Position (Stand).
20 zeigt eine perspektivische Ansicht von unten des Druckkopfs der 16 in einer offenen Position (Stand).
20a zeigt eine Draufsicht von unten des Druckkopfs der 16 in einer offenen Position (Stand).
21 zeigt eine auseinander gezogene perspektivischen Ansicht von oben des Druckkopfs der 16 in einer offenen Position (Stand).
22 zeigt eine perspektivische Ansicht von oben der MEMS-Tintenstrahlschicht des Druckkopfs der 16.
23 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schreibfeder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
24 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schreibfeder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
25 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schreibfeder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
26 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schreibfeder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
27 zeigt eine Farbkarte zur Verwendung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
28 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schreibfeder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit aufgesetzter Abdeckkappe.
29 zeigt eine perspektivische Ansicht der Schreibfeder der 28 mit abgenommener Abdeckkappe.
30 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Schreibfeder der 19.
31 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht von Teilen der Schreibfeder der 29.
32 zeigt eine andere auseinander gezogene perspektivische Ansicht von Teilen der Schreibfeder der 29.
33 zeigt eine andere auseinander gezogene perspektivische Ansicht von Teilen der Schreibfeder der 29.
34 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schreibfeder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN UND ANDEREN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Anmerkung: Memjet^TM ist ein Warenzeichen von Silverbrook Research Pty Ltd., Australien

GRUNDSÄTZLICHE SCHREIBFEDER- & PATRONENKONSTRUKTION
Die 1 bis 6 zeigen eine Schreibfeder 1110 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Schreibfeder weist ein generell röhrenförmiges Federgehäuse 1112 auf, in dem eine austauschbare Patrone 1114 lokalisiert ist. Die Patrone 1114 umfasst eine Tintenversorgung 1116, eine Stiftspitze 1118 und einen Druckkopf 1120 und ist so ausgestaltet, dass sie verworfen wird, wenn die Tintenversorgung erschöpft ist oder der Stift oder der Druckkopf beschädigt sind, wobei eine neue Patrone in das Federgehäuse eingeführt wird. Die Schreibfeder kann jedoch auch als Wegwerfgerät hergestellt sein, wobei die Patrone und das Federgehäuse integriert sind oder nicht für eine Endverwendung trennbar sind.
Die Tintenversorgung 1116 umfasst ein längliches hohles Rohr 1122, das an einem Ende durch eine erste Endabdeckung 1124 und am anderen Ende durch eine zweite Endabdeckung 1126 verschlossen ist. Das Rohr 1122 besteht vorzugsweise aus einen thermoplastischen Material, kann aber auch aus anderen Materialien bestehen. Wenn es aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, ist das Rohr vorzugsweise extrudiert, um ein konstantes Querschnittsprofil aufzuweisen. Das Rohr kann jedoch spritzgegossen sein. Wenn es aus Metall hergestellt ist, kann das Rohr auch extrudiert sein. Das Rohr 1122 weist eine Anzahl von Rippen 1128 auf, die das Innere des Rohrs in vier getrennte Kammern 1130, 1132, 1134 und 1136 unterteilen. Diese Rippen verleihen auch Festigkeit. Die Kammern sind mit Tinte gefüllt. In der einfachsten Ausführung weisen die Kammern alle die gleiche gefärbte Tinte auf. Alternativ können verschieden gefärbte Tinten in jeder Kammer sein. Mit vier Farben und einem geeigneten Druckkopf ist es möglich, fast jede gewünschte Farbe unter Verwendung einer Kombination von Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarz-(Cyan, Magenta, Yellow and Black)(MYK)-Farbtinten herzustellen.
Die Kammer 1130 nimmt ca. die Hälfte des Rohrvolumens ein, während die drei verbleibenden Kammern jeweils ein Sechstel des Rohrvolumens einnehmen. In einer CMYK-Farbdruckvorrichtung wird Schwarz (Black) normalerweise mehr als Farbe gedruckt, und deshalb würde schwarze Tinte in Kammer 1130 gelagert werden, und die drei anderen Farben in den Kammern 1132, 1134 und 1136. Es ist einzusehen, dass die Zahl und die relativen Volumina der Kammern, wenn gewünscht, variiert werden können. Einige derzeitige Desktop-Tintenstrahldrucker verwenden sechs verschiedene Farbtinten zusätzlich zu Schwarz, und wenn gewünscht, kann das Rohr in sieben Kammern unterteilt sein. Die Farbtintenkammern müssen nicht alle das gleiche Volumen aufweisen, und die Kammer für die schwarze Tinte (wenn schwarze Tinte verwendet wird) muss nicht die Hälfte des verfügbaren Volumens aufweisen. Da Farbe verfügbarer wird, kann der Anteil eines Druckens mit schwarzer Tinte zurückgehen, und so kann das Verhältnis von schwarzer Tinte zu Farbtinte sich ändern. Ähnlich besteht, weil Farbtinten in gleichen Mengen geliefert werden, kein Grund dafür, warum z.B. eine größere Versorgung mit Magenta nicht vorgesehen werden könnte.
Die erste Endabdeckung 1124 ist so geformt, um im wesentlichen die Enden jeder der Kammern abzudichten. Die Endabdeckung 1124 umfasst kleine Lufteinlässe 1140, um Luft in die Kammern eintreten zu lassen, wenn die Tinte verbraucht wird. Um ein Austrocknen der Tinten durch Verdampfung zu verhindern (die verwendeten Tinten sind üblicherweise solche auf Wasserbasis), ist zwischen der Tinte und der Endabdeckung 1124 eine bewegliche Dichtung, nicht dargestellt, vorgesehen. Wenn Tinte verwendet wird, bewegt sich die Abdichtung entlang der entsprechenden Kammer.
Die zweite Endkappe 1126 ist ebenfalls so geformt, um im wesentlichen jede der Kammern abzudichten, aber ist mit Durchgängen 1178 (siehe 15), die die Kammern mit dem Druckkopf 1120, der an das freie Ende der Abdeckung 1126 gebunden ist, verbinden. Der Druckkopf ist vorzugsweise ein Druckkopf vom Tintenstrahl-Typ und insbesondere ein Tintenstrahlsystem auf der Basis eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS). Ein Tintenstrahlsystem auf der Basis von MEMS stößt Tinte unter Verwendung mechanischer Betätigungselemente und nicht durch Erhitzen der Tinte aus, wie dies derzeit von den meisten Tin tenstrahldruckern, die zur Zeit erhältlich sind, angewendet wird. Weil solche Tintenstrahlsysteme auf der Basis von MEMS im Vergleich zu solchen Druckern einen geringeren Stromverbrauch aufweisen, macht sie das zur Verwendung in tragbaren Geräten, wo der verfügbare Strom begrenzt ist, attraktiv. Für ein besseres Verständnis von MEMS-Tintenstrahlgeräten und Methoden ihrer Herstellung wird auf unsere früheren US-Anmeldungen, Docket Nr. 1J052US, verwiesen, der Inhalt hiermit durch Bezugnahme darauf Bestandteil dieser Beschreibung ist.
Der Druckkopf ist an die Endabdeckung 1126 gebunden, aber auf einer flexiblen gedruckten Schaltung (PCB) 1144 montiert, die Steuer- und Stromkontakte 1146 aufweist.
Eine Stiftspitze 1118 ist an der Endabdeckung 1126 so montiert, dass sie eine geringe axiale Bewegung durchführen kann. Die axiale Bewegung der Stiftspitze 1118 wird durch integrierte Arme 1148 gesteuert, die lateral und axial vom inneren Ende der Stiftspitze verlaufen, um sich gegen einen Steg 1184 zu stützen (siehe 15). Bei der Anwendung verursacht ein Drücken des Stifts gegen ein Substrat, dass die Arme 1148 sich biegen, und es dem Stift ermöglichen, sich zurückzuziehen. Der Stift wird vorzugsweise durch Spritzgießen eines thermoplastischen Materials, insbesondere Acetyl, hergestellt. Diese Bewegung verläuft typischerweise maximal 0,5 mm und liefert dem Anwender einige Information. Zusätzlich nimmt die Flexibilität der Stiftspitze eine geringe Menge an Rauhigkeit in der Substratoberfläche auf. Wenn gewünscht, kann die Stiftspitze fixiert sein und ermöglicht im wesentlichen keine Bewegung.
Die erste Endabdeckung 1124 ist so geformt, um eine kleine Knopf- oder Zylinderbatterie 1138 aufzunehmen. Die Batterie kann bloß am Ende der Endabdeckung sitzen, oder sie kann seitwärts in eine Kammer in der Endabdeckung eingeführt sein. Die Lokalisierung der Batterie in einer Kammer ermöglicht es, beide Enden einer Knopf- oder zylinderförmigen Batterie leicht mit elektrischen Kontakten in der Kammer zu verbinden. Ein bloßes Aufsitzen der Batterie am Ende ermöglicht nur ein leichtes Kontaktieren mit einem Terminal. Ein oder zwei Drähte oder elektrische Zuführungen 1139 sind vorgesehen, die eine oder beide Enden der Batterie 1138 mit dem PCB 1144 verbinden.
Eine Spitzenabdeckung 1152 verläuft über die Endabdeckung 1126, den Druckkopf 1120, PCB 1144 und die Stiftspitze 1118, und eine Öffnung 1154 ist vorgesehen, durch die das freie Ende 1156 der Stiftspitze 1118 hervorsteht.
Die Öffnung 1154 weist eine orale Form auf und ermöglicht es dem Druckkopf 1120, Tinte durch die Öffnung unterhalb der Stiftspitze auszustoßen.
Die Patrone 1116 ist im Schreibfedergehäuse 1112 positioniert und durch eine oder mehrere in die Spitzenabdeckung 1152 integrierte elastische Schnappbefestigungsflügel 1148 fixiert. Wenn die Batterie 1138 sicher an der Endabdeckung mit beiden Enden in elektrischer Verbindung mit dem PCB 1114 montiert ist, braucht die Patrone nicht auf andere Weise in das Schreibfedergehäuse 1112 einzugreifen. Wenn nur ein Ende mit der PCB verbunden ist, kann das Federgehäuse verwendet werden, um einen Weg für das andere Ende, wenn erwünscht über Schalter, bereitzustellen, in welchem Fall dann das freie Ende der Batterie in ein in dem verschlossenen Ende 1160 des Gehäuses 1112 montiertes Terminal eingreift.
In einer einfarbigen Schreibfeder ist die minimale Funktionalität, die zur Steuerung des Druckkopfs erforderlich ist, ein Ein-/Ausschalter, und eine Schaltung zur Steuerung der Tintenstrahlantriebselemente. Der Ein-/Ausschalter wird vorzugsweise so gesteuert, dass Tinte nur dann ausgestoßen wird, wenn die Stiftspitze gegen ein Substrat gedrückt wird. Das Drücken des Stifts gegen ein Substrat ergibt eine Druckkraft in der Stiftspitze. In dieser Ausführungsform führt dies zu einer Bewegung des Stiftes, und der Ein-/Ausschalter kann durch diese Bewegung aktiviert werden, indem man die Druckkraft registriert, oder durch andere Mittel. Wenn der Stift im wesentlichen fixiert ist, ist eine Bewegung der Stiftspitze relativ zum Rest der Schreibfeder nicht möglich.
Die PCB und die Druckkopfschaltung können permanent mit der Batterie verbunden sein, oder die Schreibfeder kann mit einem getrennten "Haupt"-Ein-/Ausschalter versehen sein. Die Bereitstellung eines Haupt-Ein-/Ausschalters ermöglicht es dem Anwender, die Schreibfeder auf eine nicht-markierende Weise zu verwenden, wie z.B. zur Verwendung mit einem Berührungsschirm einer Vorrichtung vom Personalrechner-Typ. Zur Sicherstellung eines nicht-druckenden Zustandes der Schreibfeder können, wie dies später erläutert wird, andere Mechanismen verwendet werden. Wenn kein Überlagerungs-Typ-System vorhanden ist, und die Schreibfeder somit permanent "eingeschaltet" ist, weisen die Druckkopf- oder PCB-Schaltung oder beide vorzugsweise eine "Sleep-Mode"-Schaltung auf, die die meisten der elektrischen Schaltungen abschaltet, um Batteriestrom zu schonen. Das Drücken der Stiftspitze führt zu einem "Aufwachen" des elektrischen Systems zum Drucken. Bei einer kontaktlosen Vorrichtung wird die Verzögerung des durch Ändern des Schlafzustandes in einen aktiven Zustand verursachten Druckbeginns so gering sein, dass sie für einen Anwender nicht bemerkt wird. Wenn die Schreibfeder einen Bewegungssensor aufweist, wie z.B. einen Beschleunigungsmesser, dann kann dieser Sensor die Schreibfeder bei der Registrierung von Bewegung über eine bestimmte Schwelle "aufwecken".
Wie dies am besten in den 1 und 3 ersichtlich ist, ist das Schreibfedergehäuse 1112 nicht symmetrisch, sondern stattdessen mit einem Fingergriff 1162 versehen. Dieser Fingergriff 1162 regt den Anwender dazu an, die Feder in einer Orientierung zu halten, in der die Stiftspitze 1118 oberhalb des Druckkopfs 1120 ist. Die Orientierung der Feder ist jedoch nicht kritisch, und die Feder ist so konfiguriert, dass die Stiftspitze den Weg der Tinte vom Druckkopf zum Papier bei jeder Orientierung blockiert, wie in 7 gezeigt.
7 zeigt die gegen Papier ruhende Stiftspitze bei drei verschiedenen Orientierungen, angezeigt durch die Zahlen 1164, 1166 und 1168. Der Weg der Tinte vom Druckkopf ist durch Linie 1170 angezeigt. Das Papierblatt 1164 repräsentiert eine Orientierung, bei der die Stiftspitze sich oberhalb des Druckkopfs befindet, während das Papierblatt 1166 eine Orientierung mit der Stiftspitze unterhalb des Druckkopfs repräsentiert. Papierblatt 1168 repräsentiert eine Orientierung, bei der die Stiftspitze an der Seite des Druckkopfs ist. Wie ersichtlich, blockiert die Stiftspitze den Weg der Tinte zum Papier in keiner Orientierung.
8 zeigt eine Patrone 1172, die ähnlich ist zu der der 1 bis 6, mit der Ausnahme, dass die Patrone keine Batterie aufweist. Die Patrone ist sonst im wesentlichen identisch mit der Patrone der 1 bis 6, und deshalb sind die gleichen Teile mit den gleichen Zeichen identifiziert. Die Hauptdifferenzen sind die, dass die Endabdeckung 1174 ein einfacher Stopfen ist und keine Vorkehrung zur Aufnahme einer Batterie aufweist. Zusätzlich ist keine elektrische Verbindung oder Drähte vorhanden, die zum PCB 1144 verlaufen. Die Patrone 1172 soll zur Verwendung in einem Schreibfedergehäuse dienen, das eine Stromquelle, entweder eine Batterie oder eine Drahtverbindung, aufweist. Das Gehäuse der Schreibfeder umfasst elektrische Terminals zum Kontaktieren mit der PCB 1146. Die Tintenversorgung 1116 kann die gleiche Länge wie die für die selbst versorgte Ausführungsform aufweisen, oder sie kann eine verschiedene Länge aufweisen. Die Batterie in der Schreibfeder kann eine Batterie vom Wegwerf-Typ oder vom Wiederauflade-Typ sein. Die Patronen umfassen vorzugsweise codierte oder in einem permanenten Speicher gespeicherte Identitätsinformation, die eine oder mehrere Eigenschaften der Patrone identifizieren, wie z.B. ob die Patrone eine Ein- oder Mehrfarbenpatrone ist, die maximal mögliche Breite einer Linie usw. Zusätzlich können die Patronen Schaltungen zum Anzeigen von Tintenständen in jeder Kammer oder zum Bestimmen, ob die Tinte ausgelaufen ist, aufweisen. Diese Information kann für die Schreibfeder über die Kontakte am PCB 1144 verfügbar sein. Alternativ verringert die Schreibfedersteuerung ein berechnetes, angenommenes oder durch die Patrone geliefertes anfängliches Tintenvolumen zu dem beim Druck auftretenden Volumen. In einer Form kann die Patrone das anfängliche Tintenvolumen in einem permanenten Speicher speichern, und die Schreibfeder kann diese Information aus der Patrone entnehmen, wenn die Patrone installiert ist. Dies ermöglicht es, dass die Patrone eine relativ "stumme" Vorrichtung ist.
SCHREIBFEDER MIT SENSOR
Ein Schreibfeder mit einer eingebauten optischen Sensorvorrichtung ist in den 9 und 10 dargestellt. Die Schreibfeder 1200 weist ein Gehäuseformteil 1202, ein Chassisformteil 1204 und ein Frontformteil 1206 auf. Die Schreibfeder 1200 verwendet als Patrone 1208 die gleiche wie in den 1 bis 6 gezeigt, d.h., eine Wegwerfpatrone mit selbständiger Stromversorgung.
Die Schreibfeder umfasst auch eine optische Sensoranordnung 1210, die eine PCB 1212 und ein optisches Teil 1214 umfasst. Die PCB 1212 weist einen Bildsensor 1216, einen Lichtquellensensor 1218, Bearbeitungs-Chips 1220, einen Radiosender-Chip 1222, Anzeige-LEDs 1224 und eine Antenne 1226 auf. Die Antenne 1226 ist mit der PCB 1212 über einen Draht 1228 verbunden. Die PCB umfasst optional einen Beschleunigungsmesser 1203. Der Bildsensor 1216 kann auf ein enges Band elektromagnetischer Wellenlängen oder ein Breitband ansprechen. Die Lichtquellenvorrichtung 1218 sendet elektromagnetische Strahlung bei einigen oder allen Wellenlängen aus, gegenüber denen der Sensor anspricht. Der Bildsensor 1216 setzt sich vorzugsweise aus einem oder mehreren Ladungs-gekuppelten Vorrichtungen (CCD) oder CMOS-Bildsensoren zusammen. Die Lichtquelle 1218 setzt sich vorzugsweise aus einer oder mehreren LEDs zusammen, die elektromagnetische Strahlung bei einer oder mehreren vorgegebenen Wellenlängen emittieren. Die Lichtquellen und Bildsensoren können mit einem oder mehreren Filtern versehen sein, um unerwünschte Wellenlängen auszufiltern. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, einen ersten Satz von Bildsensoren zu haben, die nur gegenüber Infrarotstrahlung ansprechen, und einen zweiten Satz, der nur gegenüber sichtbarem Licht anspricht. Ähnlich kann es wünschenswert sein, einen ersten Satz von Lichtquellen zu haben, der nur Infrarotstrahlung emittiert, und einen zweiten Satz, der nur sichtbares Licht emittiert. Andere Kombinationen von Wellenlängen sind möglich, und die Vorrichtung kann gegenüber mehr als zwei Wellenlängenbanden ansprechen.
Die Feder 1200 kann eine Netzseiten-Feder (netpage pen) mit einer steuerbaren Markierfunktion sein. Von der Lichtquelle 1218 emittiertes Licht wird bei der Anwendung durch das optische Teil 1214 zur Linse 1232 und dann zum Substrat geführt. Durch die Linse empfangenes Licht wird durch das optische Teil 1214 zum Bildsensor 1216 geführt. Wenn mehrere Lichtquellen oder Bildsensoren vorhanden sind, umfasst das optische Teil, wie erforderlich, Strahlenkombinatoren und Aufspalter und Filter. Die Linse ist vorzugsweise Teil des optischen Teils und das Frontteil hat eine Öffnung 1233, durch die Licht von und zum optischen Teil 1214 verläuft. Die Öffnung 1233 kann durch das Fehlen von Material oder durch Vorsehen eines gegenüber vom Bildsensor/den Bildsensoren 1216 verwendeten Licht im wesentlichen durch lässigen Materials gebildet werden.
Die PCB ist in Schlitzen 1234 im Chassisformteil 1204 montiert, und die Antenne verläuft in einem Schlitz (nicht dargestellt) in der oberen Oberfläche des Chassisformteils 1204. Das Chassisformteil gleitet in das Gehäuseformteil und wird durch das Frontformteil 1206 in seiner Position gehalten. Das Frontformteil 1206 ist ein Schnappverschluss im Gehäuseformteil mit Schnappverbindungen (nicht dargestellt), die in die Aussparung 1236 des Gehäuseformteils eingreifen. Die Feder-PCB 1212 greift in die Kontakte 1144 der Patronen-PCB 1144 ein, um Strom aus der in der Patrone enthaltenen Batterie zu empfangen, und um den Betrieb des Druckkopfs zu steuern. Die Steuerung des Druckkopfs hängt von der Applikation und dem Prozessor ab und wird in späteren Abschnitten dieses Dokuments besprochen.
STEUERUNG DES DRUCKKOPFS
11 bis 13 zeigen eine Schreibfeder 1250 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Schreibfeder weist ein einfaches röhrenförmiges Gehäuse 1252 auf, in dem eine Tintenpatrone 1114 aufgenommen wird. Die Patrone 1114 kann eine einfarbige Tintenpatrone oder eine Farbpatrone sein. Das Gehäuse 1252 umfasst eine PCB 1254, an der ein Prozessor-Chip oder -Chips 1256 und ein Potentiometer 1257 montiert sind. Das Potentiometer ist so positioniert, dass es unter der oberen Oberfläche des Gehäuses 1252 liegt und ist mit einem äußeren Schieber 1258 verbunden. Der Schieber 1258 gleitet in einem Schlitz 1260 des Gehäuses. Die PCB 1254 weist Kontakte 1262 auf, die in die Kontakte 1246 der Patrone 1114 eingreifen, um Strom zu erhalten und um den Druckkopf 1120 zu steuern.
Das Potentiometer kann ein Merkmal der durch den Druckkopf 1120 abgelagerten Tinte einstellen. Dies kann die Menge an abgelagerter Tinte sein, die Breite der erzeugten Linie, die Farbe der abgelagerten Tinte (in einer Farbpatrone) oder irgendein anderes Merkmal.
Wie bereits früher erwähnt, können die Patronen Information umfassen, die eine oder mehrere Eigenschaften der Patrone identifizieren, wie z.B., ob die Patrone eine Ein- oder Mehrfarbenpatrone ist, die maximal mögliche Breite der Linie usw. Der Prozessor 1256 und der Feder-PCB 1254 können diese Information aus der Patrone erhalten, und das relevante Merkmal des Druckkopfs 1120 ändern. Die Patrone 1114 kann einen Bereich 1268 aufweisen, der das zu modifizierende Merkmal anzeigt. Die Information kann auf dem Patronengehäuse direkt aufgedruckt oder mittels eines Aufklebers angebracht sein. Das Gehäuse kann benachbart zum Schieber 1256 eine transparente Fläche 1264 aufweisen, die durch die Fläche 1268 sichtbar ist. So kann z.B. eine Farbpatrone, deren Farbausstoß modifiziert werden kann, einen Regenbogenstreifen an der Fläche 1268 aufweisen, der durch die Fläche 1264 sichtbar ist. Der Anwender kann eine Farbe bloß durch Verschieben des Schiebers 1268 so auswählen, dass die Indexlinie 1266 benachbart zur gewünschten Farbe ist. Eine Einfarbenpatrone mit einstellbarer Linienbreite kann einen Keil aufweisen, der die axial verlaufende Linienbreite repräsentiert. Es ist offensichtlich, dass auch andere Merkmale steuerbar sind.
DRUCKKOPF UND STIFTSPITZE
Die 14 und 15 zeigen im Detail eine bevorzugte Druckkopfanordnung und eine Stiftspitze zur Verwendung in der Patrone und Schreibfeder der vorliegenden Erfindung, und wie sie in den Patronen der 5, 6 und 8 verwendet wird. Gleiche Teile weisen deshalb die gleichen Bezugszeichen auf.
Der Druckkopf 1120 ist an der PCB 1114 montiert und wird in einer Aussparung 1176 in der Endabdeckung 1126 aufgenommen. Sowohl der Druckkopf als auch die Aussparung sind nicht kreisförmig, um eine korrekte Orientierung zu unterstützen. Die Endabdeckung 1126 weist vier Tintengänge 1178 auf, von denen jeder in die Aussparung 1176 an Tintenauslässen 1180 austritt. Diese Auslasse kommunizieren mit den Tinteneinlässen 1182 des Druckkopfs 1120.
Die Stiftspitze 1118 ist in einem Schlitz 1184 der Spitzenabdeckung 1152 montiert und durch die Oberfläche 1190 der Endabdeckung 1126 in Position gehalten. Die Auslegerarme 1148 liegen gegen den Steg 1184 auf und belasten die Stiftspitze nach außen. Der Vorderteil 1186 der Stiftspitze ist im Querschnitt kreisförmig, aber der hintere Teil 1188 weist einen flachen Teil 1191 auf, der über die Oberfläche 1190 der Endabdeckung 1126 gleitet.
Die Stiftspitze weist einen Schlitz 1181 auf, der entlang der flachen Oberfläche 1191 schräg verläuft. Der Druckkopf 1120 weist eine drehbare Abdeckvorrichtung 1183 auf. Die Abdeckvorrichtung ist zwischen ersten und zweiten Betriebspositionen bewegbar. In der ersten Position sind die Ausspritzdüsen des Druckkopfs bedeckt und vorzugsweise abgedichtet, um ein Austrocknen der Tinte im Druckkopf und ein Eindringen von Fremdmaterial oder beides zu verhindern. In der zweiten Position sind die Tintenausstoßdüsen des Druckkopfs nicht bedeckt, und der Druckkopf kann seine Funktion erfüllen. Die Abdeckvorrichtung 1183 umfasst einen Arm 1185, der in den Schlitz 1181 eingreift. Wenn die Stiftspitze relativ zum Druckkopf sich nach innen und außen bewegt, wird die Abdeckvorrichtung 1183 dazu veranlasst, zu rotieren. Wenn die Stiftspitze unter Belastung und voll ausgefahren ist, ist die Abdeckvorrichtung in der ersten Position, und wenn die Stiftspitze heruntergedrückt ist, ist die Abdeckvorrichtung in der zweiten Position. Die Abdeckvorrichtung 1183 kann einen Ein-/Ausschalter für den Druckkopf 1120 aufweisen, wodurch der Druckkopf nur dann funktioniert, wenn die Abdeckvorrichtung in der zweiten Betriebsposition ist. Der Schlitz kann einen schrägen Teil aufweisen, um die Abdeckvorrichtung zu öffnen und zu schließen, und dann einen Teil, der axial verläuft, wo keine Bewegung der Abdeckvorrichtung mit einer Bewegung der Stiftspitze auftritt.
DRUCKKOPF- UND ABDECKVORRICHTUNGSKONSTRUKTION
Die Konstruktion und Anordnung des Druckkopfs 1120 und der Abdeckvorrichtung 1183 sind in den 16 bis einschließlich 24 dargestellt. Der Druckkopf 1120 besteht aus einer Anordnung von vier Schichten 1302, 1304, 1306 und 1308 aus einem Halbleitermaterial. Die Schicht 1306 ist eine Schicht elektrisch aktiver Halbleiterelemente und schließt MEMS-Tintenausstoßvorrichtungen 1310 ein. Die Schicht 1306 wurde unter Verwendung von Standard-Halbleiterherstellungsverfahren hergestellt. Die Schichten 1302 und 1304 sind im Druckkopf elektrisch inaktiv und stellen Durchgangswege bereit, um die Tinte von den Tinteneinlässen 1182 zu den Tintenausstoßvorrichtung 1310 zu liefern. Die Schicht 1308 ist ebenfalls elektrisch inaktiv und bildet eine Schutzvorrichtung mit Öffnungen 1312 oberhalb jeder Tintenausstoßvorrichtung 1310, um es Tinte zu ermöglichen, aus dem Druckkopf ausgestoßen zu werden. Die Schichten 1302, 1304 und 1308 müssen nicht aus gleichem Material wie die Schicht 1306 oder gar ein Halbleiter sein, aber unter Verwendung des gleichen Materials vermeidet man Probleme mit Material-Schnittstellen. Unter Verwendung von Halbleitermaterial für alle Komponenten kann die gesamte Anordnung außerdem unter Verwendung von Halbleiter-Herstellungsverfahren hergestellt werden.
Der Druckkopf 1120 weist vier Tinteneinlässe 1182 auf, und die Tintenausstoßvorrichtungen 1310 sind in zwölf Gruppen (Sets) angeordnet, die vom Zentrum 1300 des Druckkopfs ungefähr radial nach außen verlaufen. Jede vierte radiale Linie von Tintenausstoßvorrichtungen 1310 ist mit dem gleichen Tinteneinlass verbunden. Die mit der dem gleichen Tintenauslass verbundenen Tintenausstoßvorrichtungen bilden eine Gruppe von Tintenausstoßvorrichtungen. Die Tintenausstoßvorrichtungen 1310 sind an alternierenden Seiten einer radialen Linie angeordnet, die einen engeren radialen Abstand von ihren Mittelpunkten ergibt (gibt es irgendeinen anderen Grund?). Die zwölf "Linien" der Tintenausstoßvorrichtungen 1310 sind symmetrisch in einem Abstand von 30° um das Zentrum 1300 des Druckkopfs angeordnet. Es ist einzusehen, dass die Anzahl von "Linien" der Tintenausstoßvorrichtungen 1310 mehr oder weniger als 12 betragen kann. Ähnlich können mehr oder weniger als vier Tinteneinlässe 1182 vorhanden sein. Vorzugsweise ist eine gleiche Anzahl von Linien für jeden Tinteneinlass 1182 vorhanden. Wenn eine einzige Tinte in der Patrone verwendet wird, missen die Tinteneinlässe nicht eine gleiche Anzahl von "Linien" der Tintenausstoßvorrichtungen speisen.
Die Schicht 1306 umfasst einen Vorsprung 1311, an der eine Anzahl von Sets elektrischer Steuerkontakte 1312 vorgesehen sind. Zur Klarheit sind nur vier Kontakte gezeigt; es ist einzusehen, dass, abhängig von der Anzahl von verwendeten verschiedenen Farbtinten und dem gewünschten Steuerungsgrad gegenüber jeder individuellen Tintenausstoßvorrichtung 1310 und anderen Erfordernissen mehr vorhanden sein können. Der Druckkopf ist an der PCB 1114 durch Binden der Fahne auf die PCB 1114 montiert. Die elektrischen Kontakte 1312 greifen in entsprechende Kontakte (nicht dargestellt) an der PCB 1114 ein. Die Schicht 1306 weist eine Steuerschaltung für jede Tintenausstoßvorrichtung auf, um die Vorrichtung zu steuern, wenn sie angeschaltet wird. Jede Steuerung mit höherem Grad, wie z.B. welche Farbtinten drucken sollen und in welchen relativen Mengen, wird im allgemeinen außerhalb des Druckkopfs ausgeführt. Dies kann durch eine Schaltung an der PCB 1114 oder den Feder-PCBs, wie z.B. 1210 der Vorrichtung der 9 und 10, oder 1254 der Vorrichtung der 11, 12 und 13, geschehen. Diese Steuerungen höheren Grades werden an den Druckkopf 1120 über Kontakte 1312 weiter gegeben. Vorzugsweise gibt es mindestens ein Satz von Kontakten 1312 für jeden Satz von Tintenausstoßvorrichtungen. Jede Linie oder jede individuelle Tintenausstoßvorrichtung kann jedoch adressierbar sein. Auf einfachste Weise kann jeder Satz durch die Steuersignale bloß ein- oder ausgeschaltet werden.
Wie in 16 in Draufsicht ersichtlich, weist der Druckkopf 1120 im wesentlichen ein achteckiges Profil mit Vorsprüngen 1314 und 1316 auf, die von gegenüberliegenden Stirnflächen des Achtecks verlaufen. Es ist ersichtlich, dass Vorsprung 1316 nur aus den Schichten 1302, 1304, 1306 ausgebildet wird, während Vorsprung 1316 aus allen vier Schichten 1302, 1304, 1306 und 1308 ausgebildet wird. Dies ermöglicht es der PCB 1114, an die Schicht 1306 gebunden zu werden, ohne über die Oberseite der Schicht 1308 zu verlaufen. Die achteckige Form mit Vorsprüngen unterstützt auch das Lokalisieren des Druckkopfs in der Aussparung 1180 in der Endabdeckung 1126.
Die Abdeckvorrichtung 1183 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Halbleitermaterial wie der Druckkopf und ist am Druckkopf zur Rotation um das Druckkopfzentrum 1300 montiert. Wie die nicht elektrisch aktiven Schichten braucht die Abdeckvorrichtung nicht aus dem gleichen Material wie der Druckkopf oder sogar ein Halbleiter zu sein. Die Abdeckvorrichtung kann zwischen einer offenen Position (siehe 17) und einer geschlossenen Position (siehe 18) rotieren. Die offene Position ist, wie in den 16 und 18 dargestellt, und die geschlossene Position ist mit strichliertem Umriss dargestellt. Die Abdeckvorrichtung 1183 weist zwölf radial verlaufende Öffnungen 1318 auf. Diese Öffnungen weisen eine solche Größe auf und sind so angeordnet, dass in der offenen Position alle Tintenausstoßvorrichtungen frei sind, um Tinte durch die Öffnungen auszustoßen. In der geschlossenen Position liegen die Öffnungen 318 über Material zwischen den Linien der Tintenausstoßvorrichtungen, und das Material der Abdeckvorrichtung zwischen den Öffnungen 1318 bedeckt die Öffnungen 1320 in der oberen Schicht 1308. Somit kann Tinte aus dem Druckkopf nicht austreten und Fremdmaterial kann nicht in die Öffnungen 1320 und die Tintenausstoßvorrichtungen eindringen, um möglicherweise eine Blockade zu verursachen. Die Öffnungen 1318 sind vorzugsweise in der Abdeckvorrichtung 1183 unter Verwendung von Standard-Halbleiter-Ätzverfahren ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform entspricht jede Öffnung einer Reihe von sich überlappenden zylindrischen Bohrungen, von denen der Durchmesser eine Funktion des radialen Abstands vom Zentrum der Abdeckvorrichtung 1300 ist. Alternativ können die Öffnungen durch zwei in einem kleinen Winkel zu einander radial verlaufenden Linien definiert sein. Es ist einzusehen, dass die Außenseite der Abdeckvorrichtung sich beim Drehen stärker bewegt als die Innenseite, weshalb die Öffnungen sich in der Breite vergrößern müssen, wenn der radiale Abstand sich vergrößert.
Die Abdeckvorrichtung ist im wesentlichen planar und weist acht Beine 1322 auf, die von der Peripherie der unteren Oberfläche 1326 nach unten verlaufen. Diese Beine sind um den Umfang gleichmäßig beabstandet und greifen in entsprechende Schlitze 1328 ein, die in der peripheren Kante der oberen Oberfläche 1329 der oberen Schicht 1308 ausgebildet sind. Die Schlitze sind rechteckig mit abgerundeten inneren Ecken. Die innere Oberfläche 1330 der Schlitze 1328 und die innere Oberfläche 1332 der Beine können bogenförmig sein und auf dem Druckkopfzentrum 1300 zentriert sein, um die Sicherstellung, dass die Abdeckvorrichtung um die zentrale Achse 1300 rotiert, zu unterstützen. Dies ist jedoch nicht essentiell. In der dargestellten Ausführungsform weist jede Fläche des Achtecks einen Schlitz 1328 auf, aber dies ist nicht essentiell, und es können auch z.B. nur alternierende Flächen einen Schlitz darin enthalten. Die Symmetrie der Beine 1322 und Schlitze 1328 sind ebenfalls nicht essentiell.
Die Rotation der Abdeckvorrichtung wird verursacht durch Eingreifen des Arms 1185 in den gewinkelten Schlitz 1181 in der Stiftspitze. Die Rotation der Abdeckvorrichtung wird schließlich durch die Beine 1322 und Schlitze 1328 begrenzt. Um eine Beschädigung der Abdeckvorrichtung, des Druckkopfs und der Stiftspitze zu verhindern, weist der Arm 1185 einen schmaleren Teil 1334 auf. Für den Fall, dass die Stiftspitze zu weit gestoßen wird, biegt sich der Arm 1185 um den engeren Teil 1334. Zusätzlich sind Schutzarme 1336 an jeder Seite des Arms 1185 vorgesehen und dienen ebenfalls zur Begrenzung der Drehung. Die Aussparung 1176, in die der Druckkopf eingeführt ist, weist eine Öffnung auf, in der die Schutzarme lokalisiert sind. Wenn aus irgendeinem Grund die Abdeckvorrichtung zu stark rotiert wird, kontaktieren die Schutzar me die Seite der Öffnung und begrenzen die Rotation bevor die Beine 1322 das Ende der Schlitze 1328 kontaktieren.
DRUCKKOPFANTRIEB
Während die Schreibfeder eingeschaltet werden kann, ist es wünschenswert, dass der Druckkopf nur in Betrieb ist, wenn die Stiftspitze gegen ein Substrat gepresst wird. Die Stiftspitze kann verursachen, dass ein einfacher Ein-/Ausschalter sich schließt, wenn sie sich in die Feder bewegt. Alternativ kann ein Drucksensor die Menge an Kraft, die an die Stiftspitze angelegt wird, messen. In dieser Hinsicht können die Auslegerarme 1148 direkt als elektrische Kraftsensoren verwendet werden. Alternativ kann ein getrennter Drucksensor auf das innere Ende der Stiftspitze wirken. Wenn ein Drucksensor verwendet wird, kann er verwendet werden, um den Druckkopf bloß ein- oder abzuschalten oder (elektronisch) die Rate des Tintenausstoßes mit einem höheren Druck zu steuern, was z.B. zu einer höheren Tintenausstoßrate führt. Der registrierte Druck kann durch eine Steuerung verwendet werden, um andere Merkmale zu steuern, wie z.B. die Linienbreite. Die Drehung der Abdeckvorrichtung kann ebenfalls einen Ein-/Ausschalter dazu veranlassen, seinen Zustand zu ändern.
DRUCKKOPF-TINTENDURCHGÄNGE
Der Druckkopf weist die verschiedenen Farbtintenausstoßvorrichtungen auf, die radial angeordnet sind, und dies repräsentiert Probleme beim Zuführen von Tinte zu den Ausstoßvorrichtungen, wenn verschiedene Farbtintenausstoßvorrichtungen Zwischenschichten bilden. In konventionellen Druckern sind die Tintenausstoßvorrichtungen in parallelen Reihen angeordnet, wodurch alle verschiedenen Tinten an jede Reihe von einem oder beiden Enden der Reihen zugeführt werden können. In einer radialen Anordnung ist dies nicht möglich.
Die rückseitige Oberfläche der Grundschicht 1302 ist mit vier Tinteneinlässen 1182 versehen. Diese Einlässe weisen an der rückseitigen Oberfläche auf ca. der Hälfte der Dicke der Schicht 1302 eine ovale Form auf und setzen sich dann als kreisförmige Öffnung 1340 durch die obere Oberfläche fort. Die rückseitige Oberfläche der Schicht 1302 weist auch vier Rillen 1342, 1344, 1346 und 1348 auf, die im zentralen Bereich lokalisiert sind. Es gibt eine Anzahl von Löchern, die von den Rillen durch die Schicht 1302 verlaufen (siehe 21 und 24). Die untere Oberfläche der unteren Schicht 1302 dichtet gegen die Endabdichtung 1126 so ab, dass diese Rillen abgedichtete Durchgänge bilden.
Wie vorstehend erwähnt, sind vier Tinteneinlässe und zwölf Linien von Tintenausstoßvorrichtungen 1310 vorhanden, wodurch drei Linien der Tintenausstoßvorrichtungen Tinte aus dem gleichen Tinteneinlass empfangen müssen. Nach 21 ist ein erster Satz von drei Linien von Tintenausstoßvorrichtungen als 1370, 1371 und 1372 beziffert. Dieser Satz empfängt Tinte, die durch den Tinteneinlass 1182a geliefert wird. Die zweite Schicht 1304 weist einen Schlitz 1350 auf, der über ihre Dicke unter der Linie der Tintenausstoßvorrichtungen verläuft. Das äußere Ende des Schlitzes 1350 ist mit dem Tinteneinlass 1182a ausgerichtet und liefert so Tinte an die Vorrichtungen der Linie 1370 über ihm, wie dies in 19 ersichtlich ist. Das andere Ende des Schlitzes 1350 ist mit dem Loch 1356 in der Schicht 1302 ausgerichtet, um mit der Rille 1342 zu kommunizieren. Die Enden der Rille 1342 weisen Löcher 1358 und 1360 zu der oberen Oberfläche auf, und diese kommunizieren mit den Schlitzen 1352 bzw. 1354. Diese Schlitze liefern Tinte zu den Linien 1371 bzw. 1372. Die Zufuhr von Tinte aus dem gegenüberliegenden Tinteneinlass 1182 zu entsprechenden Linien 1376, 1377 und 1378 der Tintenausstoßvorrichtungen wird mit einem Spiegelbild der Schlitze und Rillen bewirkt.
Tinteneinlass 1182b kommuniziert mit Schlitz 1362 und beliefert so Linie 1373 der Tintenausstoßvorrichtungen. Das innere Ende des Schlitzes 1362 kommuniziert mit Loch 1364 in Schicht 1302. Dieses Loch 1364 kommuniziert mit Rille 1344. Das andere Ende der Rille 1344 weist ein Loch 1366 auf, das zur oberen Oberfläche verläuft, die mit dem Schlitz 1368 kommuniziert. Der Schlitz 1368 verläuft unter den Linien 1374 und 1375 der Tintenausstoßvorrichtungen, und so empfangen alle drei Linien die gleiche Tinte. Die Zufuhr von Tinte vom Einlass 1182d zu den Linien 1379, 1380 und 1381 wird mit einer Spiegelbildanordnung der Schlitze und Rillen erzielt.
STEUERUNG VON MERKMALEN DER DRUCKTINTE
FARBSTEUERUNG VIA POTENTIOMETER
23 zeigt eine Vierfarben-Schreibfeder 1400, die ein Federgehäuse 1402 und eine ersetzbare Vierfarbentintenpatrone 1114 aufweist. Das Federgehäuse 1401 weist drei Drehpotentiometer 1404, 1406 und 1408 auf. Die Potentiometer regeln den Farbton, die Sättigung bzw. den Helligkeitswert. Das Federgehäuse weist auch eine Anzeige 1410 auf, die eine den Einstellungen entsprechende Farbe anzeigt. Die Anzeige 1410 ist vorzugsweise eine organische lichtemittierende Dioden-(OLED)Anzeige, die die gewünschten Farben anzeigen kann. Alternativ kann die Anzeige eine Kombination mehrerer verschiedener gefärbter Pulsweitenmodulierter LEDs oder eine Farb-LCD sein. Eine passive Anzeige kann mit einer graphischen Repräsentation der Wirkung jeder auf der zur entsprechenden Kontrolle benachbarten Oberfläche aufgedruckten Kontrolle vorgesehen sein. Eine weitere Variation sieht eine Anzeige vor, die numerische Werte von HSV oder Text ausgibt. Die Anzeige kann weggelassen werden, und der Anwender vertraut nur auf dem Zeichnen einer Probenlinie, um die gewünschten Merkmale zu erhalten. Die Potentiometer können anstelle von Rotationspotentiometern auch linear sein.
Es ist einzusehen, dass andere Farbsteuermodelle verwendet werden können. Anstelle des Steuerns von HSV können die Potentiometer Rot-, Grün- und Blau-(Red, Green & Blue) (RGB)-Merkmale oder die relativen Mengen von abgeschiedenen Cyan-, Magenta- und Gelb-(Cyan, Magenta and Yellow) (CMY)-Tinten steuern. Die Feder kann mit der Fähigkeit ausgestattet sein, es den Potentiometern zu ermöglichen, jede HSV, RGB oder CMY zu ändern.
Farbsteuerung durch Ringtasten
24 zeigt eine Schreibfeder 1420, die ein Federgehäuse 1422 und eine ersetzbare Vierfarbentintenpatrone 1114 aufweist. Das Federgehäuse 1422 weist eine Farbanzeige 1424 auf, vorzugsweise eine OLED, und drei Steuertasten 1426, 1428 und 1430 auf. Das Federgehäuse umfasst einen permanenten Speicher, in dem eine Vielzahl verschiedener Farbwerte gespeichert ist. Die Steuertaste 1426 ist betreibbar, um die Feder in einem "Auswahl"-Modus zu setzen, wodurch die Tasten 1428 und 1430 die Feder dazu veranlassen, durch die verfügbaren gespeicherten Werte zu durchlaufen, wobei die Anzeige 1424 die entsprechende zu druckende Farbe anzeigt. Die Tasten 1428 und 1430 verursachen, dass die Feder durch die Typen in entgegengesetzten Richtungen hindurch läuft. Sobald der gewünschte Wert angezeigt ist, kann er über die Taste 1438 ausgewählt werden, und die Feder produziert dann den ausgewählten Linien-Typ, bis er verändert wird. Es ist auch einzusehen, dass die Linienbreite auf ähnliche Weise modifiziert werden kann, wobei die Feder eine Anzahl von gespeicherten Linienbreiten aufweist, die durch den Anwender ausgewählt werden können. Andere Steuermodelle liegen im Rahmen der Erfindung, und die Erfindung ist nicht auf die Steuerung von Merkmalen via Potentiometer oder Steuertasten beschränkt.
Bemerkenswert ist es, dass eine einzige Feder eine Steuerung von Farbe, Linien-Typ und Linienbreite und anderen gewünschten Merkmalen mit einer einzigen Anzeige und drei Steuertasten bereitstellen kann, wobei die Auswahltaste die Feder dazu veranlasst, verfügbare Merkmale, wie z.B. Farbe, Linien-Typ und Linienbreite, zu durchlaufen. Zusätzliche Tasten können vorgesehen werden, um Farbkomponenten, wie z.B. Farbton, Sättigung und Wert, individuell zu durchlaufen.
Farbsteuerung via Probenahme
Netzseite-(Netpage)-Registrieren
26 zeigt eine Schreibfeder 1450, die eine Vierfarbentintenpatrone 1114 und ein Federgehäuse 1452 aufweist. Das Federgehäuse beherbergt die Sensoranordnung 1454, die im Hinblick auf die 9 und 10 beschrieben wurde, und die dazu fähig ist, ein Substrat abzubilden. Das Federgehäuse weist Steuertasten 1456 und einen permanenten Speicher (nicht dargestellt) auf. Die Feder kann aus irgendeinem Objekt durch "Clicken" der Stiftspitze 1154 gegen das Objekt entweder allein oder zusammen mit dem Niederdrücken einer geeigneten Taste 1456 eine Farbe "herauspicken". Eine Farbkarte 1510, in 27 gezeigt, kann mit einem Regenbogen vordefinierter Farben 1512 zur Verwendung mit der Feder vorgesehen sein. Die Karte umfasst auch einen Bereich 1415 zum Festsetzen der Helligkeit der Farben und einen Bereich 1516 zur Auswahl einer Linienbreite und/oder einer Art.
Die Sensoranordnung 1454 kann Netpage-Markierungen bestimmen und decodieren, und eine "Farbkarte" mit einer Serie von Farbproben, von denen jede auch mit Markierungen vom Netpage-Typ unsichtbar codiert ist, aufweisen. Die Markierungen für jede Farbprobe können bloß die Funktion und nicht die Position anzeigen, wie z.B. "Stelle die Farbe auf X", worin X die Farbe der Probe ist. Die Feder umfasst einen Speicher, in dem die mit einem bestimmten Markierungscode assoziierte Funktion gespeichert ist. Um die Feder auf eine bestimmte Farbe einzustellen, klickt der Anwender bloß die gewünschte Farbe an, und die Feder registriert und decodiert die Markierung.
Eine alternative Struktur der Farbkarte (nicht dargestellt) kann zwei Befehlsbereiche aufweisen. Der erste Bereich weist Markierungen auf, die mit dem Befehl "Stelle den Farbauswahlmodus ein" oder "Picke den Modus auf" entspricht, während der zweite Bereich Markierungen aufweist, die äquivalent sind mit dem Befehl "Stelle die Farbe auf die derzeitige Farbe ein" oder "Einstellen" des Modus. Um eine Farbe auszuwählen, muss der Anwender nur auf den ersten Bereich "Klicken" die gewünschte Farbprobe anklicken und dann den zweiten "Einstellbereich" anklicken.
In einer weiteren Variation kann die Farbkarte eine Serie verschiedener Farben aufweisen, deren Werte in einer einzigen Markierung codiert sind. Die Karte kann einen Bereich aufweisen, der mit diesen Markierungen codiert ist, so dass der Anwender den Bereich anklicken kann und eine Reihe von Farben anstelle von nur einer aufnehmen kann.
Alternativ können die Markierungen wie im Netpage-System wirken, wo die Markierungen decodiert und auf einen Netpage-Server übertragen werden. Der Server bestimmt die mit den Markierungen assoziierte Funktion und überträgt eine entsprechende Instruktion zur Feder zurück. In dieser Hinsicht wird auf die Ausführungsformen der 9 und 10 Bezug genommen, die eine geeignete Hardware (Sender und Antenne) zur Übertragung und zum Empfang von Information an eine externe Vorrichtung aufweist.
Wenn eine Feder mit einem Computersystem verbunden ist, können die Merkmale von dem, was gedruckt ist, durch den Anwender unter Verwendung des Computers und nicht der Steuerungen auf der Feder festgesetzt werden.
Die Farbkarte kann auch Bereiche aufweisen, die es dem Anwender ermöglichen, irgendein anderes Merkmal auf der gedruckten Linie festzusetzen, wie z.B. Linien-Typ oder Linienbreite.
Die Anzeige kann verwendet werden, um Anzeigemodus, Auswahl und Statusinformation anzuzeigen, einschließlich von:

• Modusbezeichnung
• derzeitige Farbe/Textur zum Zeichnen/Malen
• derzeitige Linienbreite zum Zeichnen
• derzeitiger Pinsel zum Malen
• die ersten wenigen Worte der derzeitigen Textauswahl
• Bildfragment einer derzeitigen Bildauswahl
• URI einer Hyperverbindung(Hyperlink)-Auswahl
• Federstatus (Strom, Kommunikation mit Drucker usw.)
• Fehlermeldungen

Registrieren mit Sensor am Ende der Feder
Die 28 bis 33 zeigen eine Schreibfeder 1470, die eine ersetzbare Vierfarbentintenpatrone 1114 aufweist. Das Federgehäuse 1472 weist an seinem oberen Ende eine optische Sensorvorrichtung 1474 auf. Das Federgehäuse weist eine Farbanzeige 1476 und eine Steuertaste 1478 auf. Die Anzeige und die Steuertaste sind in einer ersten PCB 1480 zusammen mit einem Steuerchip oder Chips 1479 montiert. Der (die) Chip(s) 1479 enthält/enthalten eine geringe Menge eines permanenten Speichers, der zum Speichern einer geringen Anzahl von Farb (oder anderen Merkmalen)proben fähig ist. Die PCB weist Kontakte 1482 zum Kontaktieren mit den Kontakten der Tintenpatrone 1114 und zum Empfangen von Strom und zur Steuerung des Druckkopfs 1120 auf. Die Sensorvorrichtung 1474 ist an einer zweiten PCB 1483 montiert, die mit Kontakten (nicht dargestellt) an der ersten PCB angreift. Zwei PCBs sind zur Erleichterung der Herstellung vorgesehen, und eine einzige PCB kann vorgesehen sein, an der alle Komponenten montiert sind.
Die Sensorvorrichtung 1474 weist ein Chassisformteil 1484 auf. Dieses Formteil sitzt in einer Aussparung im inneren Ende des Federgehäuses und ist in einer im wesentlichen fixierten Position. Es wird ein Bildsen sor bereitgestellt, der zur Probenahme einer sichtbaren Farbe fähig ist. Der Sensor 1486 ist vorzugsweise ein RGB-Photorezeptor. Andere Punkt-, Linien- oder Bildsensoren können angewendet werden.
Das Formteil 1484 weist eine Aussparung 1488 auf, in der ein Bewegungsschalter 1490 lokalisiert ist. Dieser Schalter ist zwischen dem Formteil und der PCB 1483, an der der Bildsensor 1486 montiert ist, sandwichartig angebracht. Der Schalter 1490 ist normalerweise offen, wird aber durch eine Druckkraft geschlossen. Ein Linsenformteil 1492, das eine Linse 1494 aufweist, ist gleitbar im Ende der Feder montiert und gegen die PCB 1482 gelagert. Das Formteil 1492 umfasst einen Abstandsring 1496, um die Linse 1494 daran zu hindern, ein generell planares Substrat zu kontaktieren. Licht tritt in die Linse 1494 ein und wird auf den Punkt-, Linien- oder Bildsensor 1496 fokussiert/gelenkt. Das Linsenformteil 1492 kann in die Feder gedrückt werden, indem man den Schalter drückt und ihn dazu veranlasst, den Zustand von offen zu geschlossen zu ändern. Durch Auflassen der Druckkraft zwingt der Schalter das Formteil 1492 nach außen. Die Farbe der durch die Feder erzeugten Linie kann auf eine Vielzahl von Wegen gesteuert werden. Wie erwähnt, sind die Steuerungschips 1479 dazu fähig, eine Anzahl verschiedener Farben zu speichern. Die zu druckende Farbe kann durch Verwendung der Steuertaste 1478 aus den gespeicherten Farben ausgewählt werden. Die ausgewählte Farbe wird an der Farbanzeige angezeigt. Es ist auch möglich, kundenspezifische Farben in dem Speicher unter Verwendung der Bildsensorvorrichtung 1474 zu mustern und zu speichern. Der Anwender kann den Bildsensor 1474 gegen das Muster der gewünschten Farbe "klicken". Dies verursacht, dass der Schalter 1490 schließt, und die bestimmte Farbe durch den Bildsensor 1486 zum Steuerchip (zu den Steuerungschips) 1479 geleitet wird. Der Steuerchip setzt dann die zu druckende Farbe fest und zeigt die gemusterte Farbe an. Der Anwender kann die Farben durch "klicken" auf ein verschiedenes Farbmuster oder durch Verwenden der Steuertaste 1478 zur Auswahl einer der gespeicherten Farben verändern. Mit der Sensorvorrichtung gemusterte Farben können in dem Speicher für eine spätere Verwendung gespeichert werden. Nach "klicken" des Musters kann der Anwender die Taste 1474 drücken, um die gemusterte Farbe in dem Speicher zu speichern, vorzugsweise innerhalb einer bestimmten Zeit, wie z.B. 5 Sekunden. Wenn die Taste nicht gedrückt wird, wird die Farbe als "temporäre" Farbe behandelt und nicht gespeichert. Der Speicher kann nur dazu fähig sein, eine geringe Anzahl von Farben zu speichern, wie z.B. 5 oder 10; ein Speichern von mehr Farben kann möglich sein, macht aber die Auswahl der gewünschten Farbe für den Anwender schwieriger. Wenn der Speicher seine Kapazität erreicht hat, kann die Feder eines einer Anzahl von Programmen zum Löschen einer gespeicherten Farbe verwenden, um Platz für die neue Farbe zu schaffen. Die Löschung kann die der ältesten gespeicherten Farbe, der zuletzt häufig verwendeten Farbe usw. sein. Alternativ kann der Anwender manuell eine Farbe löschen und dann die zu speichernde Farbe wieder mustern. Andere Löschungsprogramme sind innerhalb des Rahmens der Erfindung.
Andere Arten des Betriebs sind möglich, z.B. kann die Feder automatisch alle gemusterten Farben speichern, ohne eine Eingabe des Anwenders zu benötigen. Die Feder kann zwei oder mehrere getrennte Speicher bereitstellen (selbst, wenn nur eine physikalische Speichervorrichtung vorhanden ist). Ein erster Speicher kann verwendet werden, um "favorisierte" Farben zu speichern, und der zweite Speicher kann verwendet werden, um "temporäre" Farben zu speichern.
Der Sensor kann verwendet werden, um von der Farbe verschiedene Merkmale zu mustern, wie z.B. die Linienbreite und die Linienart.
LINIENART- ODER FARBSTEUERUNG DURCH ZEICHNEN
34 zeigt eine Schreibfeder 1500, die ein Federgehäuse 1502 und eine austauschbare Patrone 1114 aufweist. Die Patrone kann eine Einfarben- oder Mehrfarbenpatrone sein. Das Federgehäuse umfasst eine Steuertaste 1504 und einen Indikator 1506. Der Indikator kann eine einzige oder eine Mehrfarben-LED-Anordnung sein und kann getrennt oder in eine Steuertaste eingebaut sein. Die Feder umfasst eine Steuerschaltung zum Steuern des Druckkopfs 1120 und einen permanenten Speicher zum Speichern von Merkmalen der gedruckten Linie. Die Feder weist zwei Modi auf; einen ersten Modus, in denn es den zur Zeit ausgewählten Merkmalssatz druckt, und einen zweiten Modus zum Auswählen eines der gespeicherten Merkmalssätze. Die Feder ist normalerweise im ersten Modus und wird in den zweiten Modus gestellt, wenn der Anwender die Steuertaste 1504 drückt. Vorzugsweise ist die Steuertaste 1504 auf der Feder so lokalisiert, dass es unwahrscheinlich ist, dass bei einer normalen Anwendung der Anwender zufällig die Taste drückt, aber leicht zugänglich ist. Eine Lokalisierung ist das Ende der Feder 1508, obwohl dies zwei Hände zum Betrieb erfordert. In der Nähe des Spitzenbereichs ist ein Betrieb mit einer Hand möglich.
Im zweiten Modus zeigt die Feder dies vorzugsweise mittels des Indikators 1506 an. Der Indikator kann im ersten Modus inaktiv sein und im zweiten Modus aufblitzen oder die Farbe verändern. Wenn gewünscht, kann der Indikator auch weggelassen werden.
Um die verfügbaren Merkmalssätze zu durchlaufen, zeichnet der Anwender bloß eine Linie auf ein Stück Papier oder dergleichen. Wie vorstehend erläutert, wird der Druckkopf nur aktiviert, wenn die Stiftspitze auf das Papier gepresst wird. Ein Durchlaufen durch die Sätze kann deshalb durch den Beginn oder die Beendigung des Zeichnens ausgelöst werden. In der bevorzugten Ausführungsform zeichnet der Anwender eine Linie und hebt die Feder. Der gerade gezeichnete Merkmalssatz wird auf das "derzeitige" Merkmal "Abheben" der Stiftspitze festgesetzt. Wenn der Anwender die Taste 1504 drückt, setzt die Feder das Drucken mit dem "derzeitigen" Merkmalssatz fort, d.h., die gerade gezogene Linie. Wenn die Taste nicht gedrückt wird, dann wird bei "Aufsetzen" der Stiftspitze der "derzeitige" Merkmalssatz im Speicher zum nächsten Satz verändert, und dieser neue Merkmalssatz wird gedruckt. Durch Zeichnen von Linien hinter einander wird die Feder dazu veranlasst, die verfügbaren Merkmalssätze zu durchlaufen. Die Merkmalssätze können Farben, Linienbreiten, Linienarten oder irgendein anderes Merkmal sein, das verändert werden kann, oder eine Kombination solcher Merkmale. Die Feder kann eine Anzahl von Gruppen von Merkmalssätzen aufweisen, wobei z.B. eine erste Gruppe eine Farbauswahl ermöglicht, eine zweite Gruppe eine Linienartauswahl ermöglicht und eine dritte Gruppe eine Auswahl der Linienbreite ermöglicht. Das Auswählen der geeigneten Gruppe zur Modifikation kann erzielt werden, indem man die Steuertaste 1504 verwendet. Alternativ kann man alle Elemente aller Gruppen hinter einander durchlaufen.
HINDIREKTES DRUCKEN
Obwohl ein direktes Drucken von Tinte auf ein Substrat das bevorzugte Druckverfahren ist, ist ein indirektes Drucken möglich. Ein kleiner Memjet-Druckkopf kann verwendet werden, um ein universelles Zeichenwerkzeug herzustellen. Eine kleine zylindrische Walze ist in Kontakt mit der Seite. Die Walze rotiert so um die Achse des Stiftes, dass die Walze über die Seite gezogen wird, und orientiert sich selbst so, dass sie in rechten Winkeln zur Richtung der Bewegung ist. Der Memjet-Druckkopf wird hinter der Walze montiert. Er druckt auf dem Rücken der Walze, und die Walze überträgt das gedruckte Bild auf die Seite. Eine kleine Reinigungsstation entfernt Tinte von der Oberfläche der Walze, nachdem sie die Seite kontaktiert hat, wodurch der Druckkopf immer auf eine reine Oberfläche druckt. Der Druckkopf reproduziert via einem schwankenden Zwei-Niveau-CMY oder -CMYK ein kontinuierliches Farbbild. Der Stift kann so programmiert sein, dass er irgendeine gefärbte texturierte kontinuierliche Linie oder Farbstrich bildet. Die Geschwindigkeit des Druckens wird durch die Geschwindigkeit der Bewegung der Walze relativ zur Seite bestimmt. Dies kann auf verschiedene Weise bestimmt werden, z.B. aus der aktuellen Drehung der Walze, oder durch kontinuierliches Bebildern der Oberfläche und Bestimmen der Bewegung auf die gleiche Weise wie eine optische Maus der zweiten Generation oder durch Registrieren und Decodieren der Karte einer selbstkartierenden Oberfläche.
Der Stift kann auch in einen nicht-markierenden Modus geschaltet werden, wobei man die Notwendigkeit für markierende und nicht-markierende Spitzen vermeidet.
Der Anwender kann virtuelle Farben, Texturen und Linienarten in die universelle Feder aus gedruckten Paletten laden. Der Stift kann optional seine derzeitigen Einstellungen via LCD oder LEDs anzeigen.
STRICHEFFEKTE
Die Schreibfeder der vorliegenden Erfindung ist zu vielen verschiedenen Stricheffekten fähig. Einige, wie z.B. Farbe und Linienbreite, sind unabhängig von der Zeit und der Position. Andere, wie z.B. das Drucken einer punktierten Linie, hängt von der Zeit und der relativen Position der Feder ab. Die Ausführungsform der 9 und 10 weisen optional eine Beschleunigungsmesser-Array auf. Dieses Array kann verwendet werden, um die relative Position der Feder abzuleiten, wenn sie sich über ein Substrat bewegt. Eine Punkt-Strich-Linie kann so mit gleich langen Strichen trotz einer Variation der Federgeschwindigkeit gezogen werden. Es sind auch viele andere Effekte möglich, die umfassen:

Strichart Farbtextur (flach, Bild, prozedural) Opazitätstextur (flach, Bild, prozedural) Spitzenform (2D-Form, 3D-Form, Orientierung) Bestimmt Strichbreite Bestimmt "Kappen"- und Eckenformen

Variierende Art mit Zeit (Geschwindigkeit) Linienbreite Opazität (Luftbürste) Raum (einschließlich Orientierung) "Bloßgelegtes" ("Reveal") Bild "Scheckiger Anstrich" Gestrichelte Linie Regenbogenfarben "Bildschlauch" Lokation Ein/Aus Spezifische Art/derzeitige Art Neigung 3D-Spitzenform

Kraft ("Druck") Strichbreite Opazität (Luftbürste)

Simulierte Physik der Spitze, Tinte, des Papiers, der Brüste, der Farbe und Leinwand Übertragung von Tinte (Farbe) von der Spitze/Bürste zu Papier/Leinwand Gestreifter Bürstenstrich Überschichten (Strich auf Leinwand und Strich auf Strich) Diffusion Viskosität Mischen Kubelka-Munk-Farbmodell

Simulierte Belichtung Lichtquellenrichtung und Farbe Farbphysik der Medien Überschichtungstopographie

Beispiele Feder Kugelschreiber Kalligraphie Bleistift Graphit Farbe Kohle Ölfarbe Wasserfarbe Kreide Pastellstift

BEWEGUNGSREGISTRIERUNG
Die Ausführungsform der 9 und 10 umfasst optional einen Beschleunigungsmesser. Dieser Beschleunigungsmesser kann verwendet werden, um innerhalb eines Federstrichs oder einer Anzahl von Strichen eine relative Bewegungsregistrierung/Positionierung bereitzustellen. Diese Bewegung kann aufgezeichnet und verwendet werden, um eine digitale Tintenaufzeichnung der Anwenderstriche bereitzustellen. Die relative Bewegungsregistrierung kann durch andere Mittel erreicht werden, wie z.B. Gyroskope oder Verwendung einer rollenden Kugel in Kontakt mit dem Substrat.
Ein absolutes Positionieren innerhalb eines Striches ist wünschenswerter. Die Feder der 9 und 10 weist eine Netpage-Funktionalität auf – sie ist dazu fähig, auf einem Substrat gedruckte unsichtbare Markierungen zu bestimmen und zu decodieren. Diese Netpage-Funktionalität stattet die Feder mit der Fähigkeit aus, ihre Position auf einem codierten Netpage-Substrat absolut (und somit absolut innerhalb eines Strichs) unter Verwendung der in den Merkmalen codierten absoluten Positionierung zu fixieren. Alternativ kann die Feder sich auf eine auf dem Netzgitter basierende Anordnung der Markierungen stützen, um ein absolutes Positionieren innerhalb des Strichs ohne Decodieren der Markierungen sicherzustellen. Ein absolutes Positionieren innerhalb des Strichs kann unter Verwendung anderer Mittel erreicht werden, wie z.B. einem Abbilden der Oberfläche des Substrats und der Verwendung der Textur des Substrats zur Bestimmung der Bewegung.
Wie vorstehend angegeben, ermöglicht die Verwendung von Netpage(Netzseite)-Markierungen ein absolutes Positionieren innerhalb einer Seite. Dies ermöglicht es, die Feder durch eine Netpage-Anwendung zur Markierung einer Netpage-Oberfläche zu steuern. Der Anwender bewegt die Feder über die Seite. Wenn die Feder sich bewegt, stellt sie Merkmale fest, die ihre absolute Position an der zu etablierenden Seite ermöglicht. Die Netpage-Applikation steuert die Feder, um die Seite gemäß ihrer Position zu markieren. Somit kann die Feder verwendet werden, um ein Bild durch Reiben des Stiftes über den relevanten Teil der Seite "bloßzulegen".
COMPUTERSCHNITTSTELLE
Die Schreibfeder der 9 und 10 ist Netpage-befähigt und weist eine Zwei-Wege-Kommunikation mit einem Netpage-Server auf. Unter Verwendung geeigneter Software ist es möglich, die Merkmale der Markierungsvorrichtung von einer Netpage-Applikation zu steuern. Der Anwender kann z.B. eine Farbe, eine Palette von Farben, Spitzenarten oder Linienarten aufnehmen und sie in den Speicher der Feder herunterladen.
Die Netpage-Markierungen können eine Funktion oder Lokation codieren. Die Feder kann in Speicherfunktionen gespeichert sein, so dass die Feder durch registrierte Merkmale ohne Notwendigkeit der Hinzuziehung eines Netpage-Servers gesteuert werden kann. Die Lokations-Code-Interpretation muss üblicherweise durch einen Netpage-Server durchgeführt werden.
Das Netpage-System umfasst ein als "digitale Tinte" bezeichnetes Merkmal, wobei das System den Weg der Feder aufzeichnet, um eine Aufzeichnung von Unterschriften zu ermöglichen. Die Feder der 9 und 10 ermöglicht auch die Aufzeichnung der "Art" der digitalen Tinte. Die Feder kann an den Netpage-Server Information in Relation zu einem oder mehreren Merkmalen der auf dem Substrat platzierten sichtbaren Markierungen übertragen. Diese Merkmale umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, die Farbe, Linienbreite und die Linienart.
Die Kommunikation der Feder kann durch Infrarot-, Kurzstrecken-(DECT, Bluetooth)- oder Langstrecken-(DMCA, GSM)-Radioübertragung über ein lokales Relais (Bluetooth oder Mobiltelephon) oder via eine temporäre oder permanente Drahtverbindung vorgenommen werden. Eine temporäre Drahtverbindung kann zum Herunterladen einer ganzen Palette nützlich sein.
SCHLUSSFOLGERUNG
Obwohl die Erfindung in Bezug auf Aufzeichnungsvorrichtungen vom Tintenstrahl-Typ beschrieben wurde, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf Vorrichtungen vom Tintenstrahl-Typ oder Vorrichtungen, die Material auf ein Substrat ablagern, beschränkt ist. Die Erfindung umfasst Vorrichtungen, die das Substrat verändern, wie z.B. thermische Drucker und (E-Ink-)Drucker vom elektronischen Papier-Typ, die den Zustand elektronisch aufladbarer Elemente eines Substrats verändern. Für ein besseres Verständnis der elektronisch aktiven Tinten wird Bezug genommen auf die US-Patente 6 017 584 , 6 124 851 , 6 120 839 , 6 120 588 , 6 118 426 und 6 067 185 , alle auf E Ink Corporation übertragen.
Es ist erkennbar, dass, obwohl die beschriebenen Vorrichtungen jeweils nur einige der Merkmale der Erfindung umfassen, einige oder alle der in zwei oder mehreren verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale kombiniert werden können.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform und eine Anzahl spezifischer alternativer Ausführungsformen beschrieben. Der Rahmen der Erfindung wird nur durch die anliegenden Ansprüche begrenzt.

Claims

Druckkopfbaugruppe (1120) vom Tintenstrahl-Typ, umfassend: eine Abdeckvorrichtung (1183), die zwischen einem offenen Stand, worin der Druckkopf Tinte auf der Oberfläche anbringen kann, und einem geschlossenen Stand, worin die Abdeckvorrichtung den Druckkopf vom Anbringen von Tinte blockiert, bewegt werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (1120) eine entlang einer ersten Achse bewegbare Stiftspitze (1118) umfasst, wobei die Stiftspitze an der Abdeckvorrichtung (1183) angreift, wobei die Abdeckvorrichtung (1183) vor dem Druckkopf montiert ist und um eine zweite Achse parallel zu der ersten Achse drehbar ist, wobei die Bewegung der Stiftspitze (1118) entlang der ersten Achse die Abdeckvorrichtung (1183) drehend zwischen dem offenen und dem geschlossenen Stand bewegt.
Baugruppe (1120) nach Anspruch 1, wobei der Druckkopf eine Vielzahl von in einer Serie von Gruppen angeordneten Tintenausstoßvorrichtungen (1310) umfasst, wobei jede der Gruppen sich im Wesentlichen entlang 25 radialer Linien ab einem gemeinsamen Punkt erstreckt.
Baugruppe (1120) nach Anspruch 2, wobei die Tintenausstoßvorrichtungen (1310) jeder Gruppe sich an abwechselnden Seiten einer radialen Linie befinden.
Baugruppe (1120) nach Anspruch 2, wobei die Tintenausstoßvorrichtungen (1310) jeder Gruppe sich auf einer radialen Linie befinden.
Baugruppe (1120) nach Anspruch 2, wobei die Abdeckvorrichtung (1183) eine gleiche Anzahl radial verlaufender Öffnungen (1318) umfasst.
Baugruppe (1120) nach Anspruch 5, wobei die Weite der Öffnungen (1318) generell mit dem radialen Abstand zu dem gemeinsamen Punkt ansteigt.
Baugruppe (1120) nach Anspruch 1, weiter umfassend die Stiftspitze (1118), die einen Schlitz oder eine Nut (1181) umfasst, die sich in einem anderen Winkel als 10° oder 90° zu der ersten Achse erstreckt; und die Abdeckvorrichtung einschließlich eines Arms (1185), der an dem Schlitz bzw. der Nut (1181) angreift.
Baugruppe (1120) nach Anspruch 7, die weiter einen Ein/Aus-Schalter umfasst, der durch Bewegen der Abdeckvorrichtung bedienbar ist.
Baugruppe (1120) nach Anspruch 7, wobei der Ein/Aus-Schalter in die Abdeckvorrichtung (1183) eingebaut ist.