УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЖЕКЦИИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ С ЕДИНСТВЕННЫМ СОЕДИНИТЕЛЕМ ДЛЯ ПОДАЧИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
FLUID EJECTION DEVICE WITH SINGLE CONNECTOR FOR POWER SUPPLY

ОБЛАСТЬ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Системы струйной печати и сменные компоненты принтеров, такие как некоторые узлы печатающих головок для струйной печати, в общем случае включают в себя матрицу печатающей головки, имеющую некоторое количество сопел для выбрасывания чернил на запечатываемый материал-носитель. Матрица печатающей головки может включать в себя электрический интерфейс соединений, позволяющих передавать сигналы и подавать электропитание для управления работой сопел матрицы печатающей головки. Хотя размеры матриц печатающих головок продолжают сокращаться, степень, до которой можно уменьшить размер матрицы печатающей головки, может быть ограничена площадью, необходимой, чтобы обеспечить соединения, позволяющие передавать электрические сигналы и подавать электропитание в печатающую головку.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0002] В разделе «Подробное описание» приводятся в качестве примера ссылки на прилагаемые чертежи, согласно всем из которых можно воплотить различные варианты осуществления.
[0003] На фиг. 1 представлена блок-схема возможной системы для эжекции текучей среды.
[0004] На фиг. 2 представлено перспективное изображение возможного картриджа для эжекции текучей среды.
[0005] На фиг. 3 представлен вид сверху возможного устройства для эжекции текучей среды, имеющего матрицу печатающей головки с единственным соединителем для подачи электропитания.
[0006] На фиг. 4 представлен вид сверху еще одного возможного устройства для эжекции текучей среды, имеющего матрицу печатающей головки с единственным соединителем для подачи электропитания.
[0007] На фиг. 5 представлена блок-схема последовательности операций возможного способа эксплуатации устройства для эжекции текучей среды, имеющего матрицу печатающей головки с единственным соединителем для подачи электропитания.
[0008] На вышеуказанных чертежах приведены некоторые примеры, подробное описание которых приводится ниже. Чертежи не обязательно сделаны в масштабе, и различные элементы и виды чертежей могут быть показаны в излишне увеличенном масштабе или схематично для ясности и/или выразительности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0009] Продолжается уменьшение размеров конструктивных элементов устройств. Печатающие головки, например, могут реализовать повышенное качество печати по мере увеличения количества сопел. Устройства, которые включают в себя устройства микро-(и меньших)электромеханических систем (обычно именуемых «МЭМСЭ»), по определению очень малы и продолжают служить в широком диапазоне приложений в разнообразных отраслях.
[0010] Вместе с тем, экономичное изготовление конструктивных элементов малых устройств с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной надежностью может быть проблематичным. Продолжая пример с печатающими головками, следует отмечать увеличенное количество сопел и/или уменьшенные размеры печатающих головок. В случаях некоторых печатающих головок для струйной печати основным геометрическим параметром доработки в контексте стоимости может быть ширина матрицы печатающей головки, поскольку длина матрицы может устанавливаться желаемой полосой печати. Однако ширина матрицы печатающей головки может быть ограничена схемами управления и режимами протекания текучих сред, и даже при учете этих ограничений, остающимся ограничением может быть ширина, необходимая, чтобы обеспечить соединения, позволяющие передавать сигналы и подавать электропитание для печатающей головке. Хотя одним подходом удовлетворению ограничения по контактным площадкам может быть ограничение уменьшения размеров контактных площадок, это решение может приводить к неприемлемым требованиям по управлению установкой для термосварки. Аналогичным образом, могут оказаться возможными многочисленные ряды контактных площадок, расположенных в шахматном порядке, но это решение может потребовать применения технологии проводных соединений, а не высокопроизводительной технологии термоактивируемого скрепления (ТТС), обычно применяемой для крепления гибких схем к матрице печатающей головки.
[0011] В данном документе описываются различные воплощения устройства для эжекции текучей среды, включающего в себя щелевое отверстие для подачи текучей среды вдоль длины матрицы печатающей головки устройства для эжекции текучей среды и применяемого для подачи текучей среды во множество эжекторов капель, схемы управления, расположенные рядом с по меньшей мере одной стороной щелевого отверстия для подачи текучей среды, предназначенные для управления эжекцией капель текучей среды из множества эжекторов капель, и единственный соединитель для подачи электропитания на первом конце матрицы печатающей головки, предназначенный для подачи электропитания в схемы управления. Матрица печатающей головки может включать в себя соединитель заземления на втором конце, противоположном первому концу, матрицы печатающей головки, предназначенный для соединения схемы управления с «землей». В различных воплощениях ширину матрицы печатающей головки можно сузить - по сравнению с конфигурациями, в которых соединитель для подачи электропитания находится на каждом конце матрицы печатающей головки, - путем исключения соединителей электропитания на втором конце матрицы печатающей головки. Вместо этого различные воплощения предусматривают единственный соединитель для подачи электропитания для всей печатающей головки. В различных воплощениях соединитель заземления может быть единственным соединителем заземления, и тогда соединители заземления на первом конце исключают, чтобы обеспечить дополнительное сужение матрицы печатающей головки.
[0012] На фиг. 1 изображена возможная система 100 для эжекции текучей среды, приспособленная для включения в нее устройства для эжекции текучей среды, содержащего единственный соединитель для подачи электропитания, как описывается здесь. В различных воплощениях система 100 для эжекции текучей среды может содержать струйный принтер или систему струйной печати. Система 100 для эжекции текучей среды может включать в себя узел 102 печатающих головок, узел 104 подачи текучей среды, узел 106 установки, узел 108 транспортировки материала-носителя, электронный контроллер 110 и по меньшей мере один источник 112 питания, который может обеспечивать электропитание для различных электрических компонентов системы 100 для эжекции текучей среды.
[0013] Узел 102 печатающих головок может включать в себя по меньшей мере одну печатающую головку 114. Печатающая головка 114 может содержать матрицу печатающей головки, имеющую щелевое отверстие для подачи текучей среды вдоль длины матрицы печатающей головки, предназначенное для подачи текучей среды, такой как чернила, например, во множество эжекторов 116 капель, например, таких как насадки или сопла. Матрица печатающей головки может дополнительно включать в себя схемы управления, расположенные рядом с по меньшей мере одной стороной щелевого отверстия для подачи текучей среды, предназначенные для управления эжекцией капель текучей среды из множества эжекторов 116 капель, единственный соединитель 122 для подачи электропитания на первом конце матрицы печатающей головки, предназначенный для подачи электропитания на схемы управления, и соединитель заземления на втором конце, противоположном первому концу, матрицы печатающей головки, предназначенный для соединения схем управления с «землей». Множество эжекторов 116 капель могут выбрасывать капли текучей среды по направлению к запечатываемому материалу-носителю 118 с целью печати на запечатываемом материале-носителе 118. Запечатываемый материал-носитель 118 может представлять собой листовой или рулонный материал любого типа, например, такой как бумага, стопка карточек, диапозитивы, сложно-полиэфирный материал, фанера, пенокартон, ткань, парусина и т.п. Эжекторы 116 капель можно расположить в одном или нескольких столбцах или массивах таким образом, что надлежащее упорядоченное выбрасывание текучей среды из эжекторов 116 капель сможет вызвать печать букв, символов и/или другой графики или изображений на запечатываемом материале-носителе 118 по мере продвижения узла 102 печатающих головок и запечатываемого материала-носителя 118 друг относительно друга.
[0014] Узел 104 подачи текучей среды может подавать текучую среду в узел 102 печатающих головок и может включать в себя резервуар 120 для хранения текучей среды. В общем случае текучая среда может течь из резервуара 120 в узел 102 печатающих головок, а узел 104 подачи текучей среды и узел 102 печатающих головок могут образовывать одноканальную систему подачи текучей среды или систему рециркуляционной подачи текучей среды. В одноканальной системе подачи текучей среды, во время печати возможен расход по существу всей текучей среды, подаваемой в узел 102 печатающих головок. Вместе с тем, в системе рециркуляционной подачи текучей среды во время печати возможен расход лишь части текучей среды, подаваемой в узел 102 печатающих головок. Текучая среда, не расходуемая во время печати, может возвращаться в узел 104 подачи текучей среды. Резервуар 120 узла 104 подачи текучей среды можно извлекать, заменять и/или пополнять.
[0015] Узел 106 установки может позиционировать узел 102 печатающих головок относительно узла 108 транспортировки материала-носителя, а узел 108 транспортировки материала-носителя может позиционировать запечатываемый материал-носитель 118 относительно узла 102 печатающих головок. В этой конфигурации, рядом с эжекторами 116 капель в области между узлом 102 печатающих головок и запечатываемым материалом-носителем 118 может быть ограничена зона 124 печати. В некоторых воплощениях узел 102 печатающих головок представляет собой узел печатающих головок сканирующего типа. В таком случае узел 106 установки может включать в себя каретку для перемещения узла 102 печатающих головок относительно узла 108 транспортировки материала-носителя, предназначенную для сканирования запечатываемого материала-носителя 118. В других воплощениях узел 102 печатающих головок представляет собой узел печатающих головок, не являющийся узлом сканирующего типа. В таком случае узел 106 установки может крепить узел 102 печатающих головок в предписанном положении относительно узла 108 транспортировки материала-носителя. Таким образом, узел 108 транспортировки материала-носителя может позиционировать этот запечатываемый материал-носитель 118 относительно узла 102 печатающих головок.
[0016] Электронный контроллер 110 может включать в себя процессор (центральный процессор, ЦП) 126, запоминающее устройство 128, программно-аппаратные средства, программные средства и другую электронику для осуществления связи с узлом 102 печатающих головок, узлом 128 установки и узлом 108 транспортировки материала-носителя, а также управления ими. Запоминающее устройство 128 может включать в себя как энергозависимые (например, оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) так и энергонезависимые (например, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), жесткий диск, гибкий диск, постоянное запоминающее устройство на компакт-диске (CD-ROM) и т.д.) запоминающие компоненты, содержащие считываемые компьютером или процессором носители, которые обеспечивают хранение исполняемых компьютером или процессором закодированных команд, структур данных, программных модулей и других данных для печатающей системы 100. Электронный контроллер 110 может принимать данные 130 из главной системы, такой как компьютер, и временно хранить данные 130 в запоминающем устройстве 128. Как правило, данные 130 можно посылать в печатающую систему 100 по некоторому электронному инфракрасному, оптическому или иному каналу передачи информации. Данные 130 могут представлять собой, например, документ и/или файл, подлежащий печати. В таком случае данные 130 могут образовывать задание на печать для печатающей системы 100 и могут включать в себя одну или несколько команд задания на печать и/или один или несколько параметров команд задания на печать.
[0017] В различных воплощениях электронный контроллер 110 может управлять узлом 102 печатающих головок для выбрасывания капель текучей среды из эжекторов 116 капель. Таким образом, электронный контроллер 110 может определять рисунок выбрасываемых капель текучей среды, которые образуют буквы, символы и/или другую графику или изображения на запечатываемом материале-носителе 118. Рисунок выбрасываемых капель текучей среды может определяться командами и/или параметрами команд задания на печать из данных 130.
[0018] В различных воплощениях печатающая система 100 является системой для струйной термопечати с дозированием чернил, имеющей печатающую головку 114 для струйной термопечати (СТП), пригодную для воплощения матрицы печатающей головки, имеющей единственный соединитель 122 для подачи электропитания, как описывается здесь. В некоторых воплощениях узел 102 печатающих головок может включать в себя единственную печатающую головку 114 для СТП, а в других воплощениях узел 102 печатающих головок может включать в себя широкий массив печатающих головок 114 для СТП. Хотя производственные процессы, связанные с печатающими головками для СТП, весьма подходят для внедрения в матрицах печатающих головок, описываемых здесь, воплощение матрицы печатающей головки, имеющей единственный соединитель 122 для подачи электропитания, возможно также с помощью печатающих головок других типов, таких как пьезоэлектрическая печатающая головка.
[0019] В различных воплощениях узел 102 печатающих головок, узел 104 подачи текучей среды и резервуар 120 могут быть вместе заключены в некотором сменном устройстве, таком как встраиваемый картридж печатающих головок. На фиг. 2 представлено перспективное изображение возможного картриджа 200 для струйной печати, который может включать в себя узел 102 печатающих головок, узел 104 подачи чернил и резервуар 120 в соответствии с воплощением изобретения. В дополнение к одной или нескольким печатающим головкам 214 картридж 200 для струйной печати может включать в себя электрические контакты 232 и камеру 234 подачи чернил (или другой текучей среды). В некоторых воплощениях картридж 200 может иметь камеру 234 подачи, которая хранит чернила одного цвета, а в других воплощениях он может иметь некоторое количество камер 234, каждая из которых хранит чернила отличающегося цвета. Электрические контакты 232 могут нести электрические сигналы в контроллер (например, такой как электрический контроллер 110, описанный здесь со ссылками на фиг. 1) и из него, а также электропитание (например, из источника 112 питания), чтобы вызвать выбрасывание капель чернил через эжекторы 216 капель и одностороннюю термочувствительность печатающей головки 214.
[0020] На фиг. 3 изображен вид сверху возможного устройства 300 для эжекции текучей среды, имеющего единственный соединитель 322 для подачи электропитания на первом конце 336 матрицы или подложки 338 печатающей головки. В различных воплощениях устройство 300 для эжекции текучей среды может содержать, по меньшей мере - частично, печатающую головку или узел печатающих головок. В некоторых воплощениях, например, устройство 300 для эжекции текучей среды может представлять собой печатающую головку для струйной печати или узел для струйной печати. В том смысле, в каком он употребляется здесь, термин «соединитель» может включать в себя контактную площадку, столбиковый вывод или аналогичное средство.
[0021] Как изображено, устройство 300 для эжекции текучей среды имеет множество щелевых отверстий 340 для подачи текучей среды (нижележащий слой, показанный пунктирной линией) в матрицу 338 печатающей головки, проходящих параллельно вдоль длины матрицы 338 печатающей головки между первым концом 338 и вторым концом 342 матрицы 338 печатающей головки. В других воплощениях устройство 300 для эжекции текучей среды может включать в себя более двух изображенных щелевых отверстий 340 для подачи текучей среды. В еще одних воплощениях устройство 300 для эжекции текучей среды может включать в себя единственное щелевое отверстие 340 для подачи текучей среды.
[0022] Каждому из щелевых отверстий 340 для подачи текучей среды можно придать конфигурацию, обеспечивающую подачу текучей среды в соответствующее множество эжекторов 316 капель текучей среды. В различных воплощениях и как изображено на чертежах, множество эжекторов 316 капель может содержать множество столбцов эжекторов 316 капель. Следует отметить, что в иллюстрируемом примере изображены по два столбца эжекторов 316 капель на щелевое отверстие 340 для подачи текучей среды, но многие воплощения могут предусматривать меньше или больше столбцов и/или столбцы, в которых количество эжекторов 316 капель больше или меньше, чем показанное. Хотя это не изображено, устройство 300 для эжекции текучей среды может дополнительно включать в себя множество исполнительных механизмов, при этом исполнительный механизм находится вблизи каждого эжектора 316 текучей среды, вызывая выбрасывание текучей среды через соответствующий один из эжекторов 316 текучей среды. В некоторых воплощениях исполнительные механизмы могут содержать резистивные или нагревательные элементы. В некоторых воплощениях исполнительные механизмы содержат разделенные резисторы или одиночные прямоугольные резисторы. В других воплощениях в качестве исполнительных механизмов можно использовать исполнительные механизмы других типов, например, такие как пьезоэлектрические исполнительные механизмы или другие исполнительные механизмы.
[0023] Матрица 338 печатающей головки может включать в себя схемы 344 управления (области, включающие в себя схемы 344 управления, в целом показаны пунктирными линиями) рядом с по меньшей мере одной стороной каждого из щелевых отверстий 340 для подачи текучей среды, предназначенные для управления эжекцией капель текучей среды из множества эжекторов 316 капель. В других воплощениях матрица 338 печатающей головки может включать в себя схемы 344 управления рядом только с одной стороной каждого из щелевых отверстий 340 для подачи текучей среды. В различных воплощениях схемы 344 управления могут содержать логику для управления отдельными эжекторами 316 капель или группами таких эжекторов. В этих различных воплощениях схемы 344 управления могут содержать, например, транзисторы, адресные шины и т.д., для управления отдельными эжекторами 316 капель или группами таких эжекторов.
[0024] Как уже отмечалось здесь, матрица 338 печатающей головки может содержать единственный соединитель 322 для подачи электропитания на первом конце 336 матрицы 338 печатающей головки, предназначенный для подачи электропитания на схемы 344 управления, так что на втором конце 342 в таком случае нет соединителей электропитания. За счет исключения соединителей для подачи электропитания на втором конце 342 и использования единственного соединителя 322 для подачи электропитания с целью подачи электропитания на логику по всей матрице 338 печатающей головки, можно сократить габаритную ширину матрицы 338 печатающей головки по сравнению с конфигурациями, предусматривающими соединители для подачи электропитания на первом конце 336 и втором конце 342. В некоторых воплощениях можно поддерживать точность подачи электропитания путем расширения трассировки на матрице 338 печатающей головки, но в этих воплощениях ширину матрицы 338 печатающей головки, если таковая имеется, можно увеличить, делая это увеличение меньшим, чем сокращения ширины, обеспечиваемые устранением соединителей для подачи электропитания на втором конце 342.
[0025] В дополнение к единственному соединителю 322 для подачи электропитания, матрица 338 печатающей головки также может включать в себя другие соединители для схем, облегчающие работу матрицы 338 печатающей головки. Например, матрица 338 печатающей головки может включать в себя соединители для электропитания и заземления сопел (все вместе обозначенные позицией 346 на фиг. 3) для подсоединения проводов электропитания и обратных проводов к эжекторам 316 капель и соединители 348 сигналов для осуществления цифровой связи в направлении к схемам 344 управления и от них (например, с такой целью, как упорядочение режима адресации, выборка сигналов информации о состоянии, которые вызывают срабатывание эжектора (эжекторов) 318 капель, и т.д.).
[0026] Матрица 338 печатающей головки может также включать в себя соединитель 350 заземления на втором конце 342, противоположном первому концу 336, матрицы 338 печатающей головки, для соединения схем 344 управления с «землей». В различных воплощениях соединитель 350 заземления может быть единственным соединителем заземления для всей матрицы 338 печатающей головки, что может обеспечить сокращение габаритной ширины матрицы 338 печатающей головки по сравнению с конфигурацией, предусматривающей соединитель заземления на первом конце 336 и втором конце 342. Однако в других воплощениях матрица 338 печатающей головки может включать в себя еще один соединитель заземления на первом конце 336 матрицы 338 печатающей головки. Как изображено, например, на фиг. 4, устройство, 400 для эжекции текучей среды включает в себя матрицу 438 печатающей головки, содержащую соединители 446 для подачи электропитания и заземления сопел, соединители 448 для передачи сигналов и единственный соединитель 422 для подачи электропитания на первом конце 436 матрицы печатающей головки 438, соединитель 450 заземления на втором конце 442, и еще один соединитель заземления 450 на первом конце 436.
[0027] На фиг. 5 представлена блок-схема последовательности операций возможного способа 500, связанного с эксплуатацией устройства для эжекции текучей среды, с единственным соединителем для подачи электропитания в соответствии с различными описываемыми здесь воплощениями. Способ 500 может быть связан с различными воплощениями, описанными здесь со ссылками на фиг. 1, 2, 3 и 4, а подробности операций, показанных в способе 500, можно найти в соответствующем обсуждении таких воплощений. Операции способа 500 можно воплотить как программируемые команды, хранимые на считываемом компьютером или процессором носителе, таком как запоминающее устройство 128, описанное здесь со ссылками на фиг. 1. В одном воплощении операции способа 600 могут быть проведены путем считывания и исполнения таких программируемых команд процессором, таким как процессор 126, описанный здесь со ссылками на фиг. 1. Следует отметить, что различные рассмотренные и/или проиллюстрированные операции можно в общем случае, в свою очередь, именовать несколькими дискретными операциями, способствуя пониманию различных воплощений. Порядок описания не следует считать указывающим, что эти операции зависят от порядка выполнения, если это не указано явно. Более того, некоторые воплощения могут предусматривать большее или меньшее количество операций, чем описанное.
[0028] Обращаясь теперь к фиг. 5, способ 500 может начинаться или продолжаться в блоке 502 посредством подачи текучей среды через щелевое отверстие для подачи текучей среды в матрице печатающей головки во множество эжекторов капель.
[0029] Способ 500 может переходить к блоку 504 посредством подачи электропитания на схемы управления, расположенные рядом с по меньшей мере одной стороной щелевого отверстия для подачи текучей среды, с помощью единственного соединителя для подачи электропитания на конце матрицы печатающей головки. В различных воплощениях способ 500 может включать в себя соединение схем управления с «землей» посредством соединителя заземления на втором конце, противоположном первому концу, матрицы печатающей головки. В дополнительных воплощениях способ 500 может включать в себя подачу электропитания на еще одни схемы управления, находящиеся рядом с по меньшей мере одной стороной еще одного щелевого отверстия для подачи текучей среды в матрице печатающей головки, с помощью единственного соединителя для подачи электропитания. В различных этих воплощениях способ 500 может включать в себя соединение еще одних схем управления с «землей» посредством соединителя заземления на втором конце матрицы печатающей головки.
[0030] Способ 500 может продолжаться управлением эжекцией капель текучей среды из множества эжекторов капель, осуществляемым схемами управления. В различных воплощениях схемы управления могут управлять одним или несколькими исполнительными механизмами, такими как резистивные элементы, нагревательные элементы или пьезоэлектрические элементы, находящиеся, например, вблизи камер для выбрасывания и эжекторов капель, чтобы вызывать выбрасывание текучей среды через соответствующий один из эжекторов капель.
[0031] Хотя здесь проиллюстрированы и описаны определенные воплощения, обычные специалисты в данной области техники поймут, что проиллюстрированные и описанные здесь воплощения можно заменить широким кругом альтернативных и/или эквивалентных воплощений, рассчитанных на достижение тех же целей, в рамках объема притязаний данного изобретения. Специалисты в данной области техники легко поймут, что воплощения можно реализовать посредством большого разнообразия способов. Данную заявку следует считать охватывающей любые адаптации или изменения рассмотренных здесь воплощений. Поэтому обоснованно предполагается, что воплощения ограничиваются только формулой изобретения и ее эквивалентами.