专利名称：可更换墨盒的电连接的制作方法
本申请书与下面所列的共同转让的申请有关1997年1月30日提交的系列号为08/789959，代理案号为10961157的“Ink ContainerConfigured For Use With Printer用于打印机的墨盒配置”，和1997年1月30日提交的系列号为08/791290，代理案号为10961158的专利申请“Eletrical And Fluidic Interface For An Ink Supply用于墨水供给的电和流体接口”，和1997年1月30日提交的系列号为08/789957，代理案号为10961159的专利申请“Ink Container Configured For Use WithCompact Supply Station与小型供给座配合使用的墨盒配置”，其所公开的内容被引入作为参考。
本发明涉及一种使用可更换的能从打印头分离的墨盒的喷墨打印机。更准确地说，本发明涉及可更换墨盒，它含有提供用来控制打印机参数的电信号的存储器。
过去所用的喷墨打印机或者采用与打印头成一个整体一起更换的墨水供给装置，或者采用与打印头分离并更换的墨水供给装置。一种采用与打印头分离并更换的墨水供给装置的打印机称为“离轴”墨水输送系统。这些离轴墨水输送系统采用与打印头分开放置的墨水供给装置。离轴这一词涉及墨水供给装置相对打印头扫描轴的放置位置。在这些类型的系统中，通过在打印介质前进的同时让打印头扫过打印介质来形成图象。在打印机内墨水供给装置固定在离开扫描打印头的地方。墨水供给装置与打印头有流体的连结关系，以便向打印头供给墨水。
过去所用的离轴墨水输送系统一直采用一种放置在墨盒内的存储器，用以根据存储在存储器内的信息来改变打印头驱动状态。例如，授予Ujita等人的美国专利5,506,611公开了使用这样一种存储器，此存储器有给打印头提供驱动条件的电气线端。这些驱动条件包括驱动电压、脉冲宽度、频率、和预定的流出量。存储器这样安装在墨盒的外表面，使得存储器的电触点分隔地排布在墨盒的外表面。当把墨盒插进喷墨打印机时，与喷墨打印机(bubble-jet printer)相关的电气线端接触到与墨盒相关的分隔地排布的电气线端。
与使用处在墨盒外部的电触点或电气线端有关的一个问题是，这些电触点受到污染。处理墨盒或墨水从流体互连处泄漏都会造成污染。处理墨盒带来的污染包括经常出现在人皮肤上的手油和盐。这污染可转移到与打印机相关连的电触点。一个特别的污染问题是灰尘和手油的结合。电触点的污染能造成墨盒与打印机之间的不可靠的电接触，从而造成系统的可靠性问题。此外，使用处在墨盒外表面的电触点会使这些电气线端易受湿气和溅溢出的墨水的液体污染。液体污染会造成这些电触点之间的短路，从而造成错误(faulty)的电互连以及可能使系统失效。此外，喷墨打印机所用的墨水使用了溶剂和表面活化剂，在这些物质的长期作用下会腐蚀电触点，从而阻碍了打印机与墨盒之间的正常接触。
与使用处在墨盒外部的电触点或电气线端有关的另一个问题是，这些电触点受到机械损伤，例如擦伤、凹陷或剥离，还可举出一些损伤的类型。如果这些损伤够大的话，会造成可靠性问题或者打印机和墨盒之间的电互连失效。
与使用处在墨盒外部的电气线端有关的还有另一个问题是，这些电触点使存储器处在静电放电(ESD)之下。与带电表面接触的电气线端造成了静电放电，从而导致通过存储器放电。这种放电可使存储器造成灾难性的失效或者减少寿命或者降低可靠性。例如CMOS半导体器件的存储器特别易受静电放电损坏。
一直需要有低运行成本的打印系统，例如采用离轴型墨水供给装置的打印机。此外，这些打印系统应能容易运行，例如包括某种形式的存储器，用以存储打印参数，以便让用户在更换墨盒时不必调整打印参数。这些墨水供给装置应能可靠地插入打印系统，保证能达到与打印机之间的适当流体互连和电互连。此外，这些互连应该可靠和长期使用而不恶化。例如，流体互连应该长期使用而不漏，电互连应该长期使用而可靠。此外，这些墨盒不应要求用户作特别的处理，而应由用户可靠地和容易地连接，从而与打印机形成肯定高度可靠的机械的、电的和流体的互连。
最后，在不要求相当大的接触力的情况下，墨盒与打印机之间的电互连应是可靠的。使用大的接触力往往会改进电互连的可靠性。大的接触力互连会要求提高闩锁和插入力量，从而因较大力的闩锁弹簧和大的闩锁表面而导致成本提高。因此，电互连应能有高的可靠性和要求相当低的互连力。
本发明是用于离轴打印系统的可更换墨盒。打印系统包括打印部分，它对来自可更换墨盒的用于控制打印参数的电信号作出响应。这可更换墨盒包括多个电触点，这些电触点的每个都与存储单元电连接。存储单元含有控制打印系统参数的信息。在可更换墨盒有一个外壳(housing)，它有朝外的外表面和内表面。内表面确定了外壳内的空腔范围。所述多个电触点在空腔内排布成跟与打印系统相关连的对应的电触点相啮合。与打印系统相关连的所述对应的电触点排布在打印(marking)介质容器的空腔内，以便一旦适当地把打印(marking)介质容器安放在离轴打印系统内时，跟与可更换墨盒相关的多个电触点相啮合。使用这些电触点就允许存储器与打印机之间交换信息。
图1是装有本发明的墨盒的喷墨打印机(摘去盖子)的透视图。
图2是用于图1喷墨打印机类型墨水供给装置安放座的分解形式的透视图，这时墨水供给装置处在将要插进墨水供给装置安放座的位置。
图3a，3b，3c和3d是本发明的墨盒的等角图，其中电互连部分以放大的形式显示。
图4a和4b是本发明的墨水供给装置，它是沿图3a中的A-A’线所取的剖面图。
图5表示本发明的墨盒与喷墨打印机的墨水供给座部分之间电接口的放大的局部分解的透视图。
图1描述喷墨打印机10的一个实施例在去掉盖子后的透视图，它有一个或多个墨盒12，这些墨盒带有多个排布在空腔内的电触点，这就是本发明的主题。本发明采用了排布在空腔内的电触点，这样就会减少或消除对电触点的污染和机械损伤，从而改进了喷墨打印机10和墨盒12之间的电连接的可靠性。
本发明的这些电触点供喷墨打印机10和墨盒12之间的信息交换之用。随着出现新的墨水和介质，为打印机补偿这些不同的墨水和介质变得越来越重要。使用处于墨盒12的电存储器使打印机10能够从存储器读取信息和补充安装在打印机10上的特殊墨水。因此，使用与墨盒12装在一起的存储器大大地提高了打印机使用的容易程度，并且若电连接是可靠的话，就会保证高质量的输出图象。此外，为了补充所用的墨水，在墨盒12内的存储器可提供各种各样的功能，例如提供使用数据、校准数据、消耗数据和维护信息等等。
打印机10包括用来夹持纸源的托架14。当起动打印机时，来自托架14的张纸被纸张馈送器(没画出)送进打印机10。在打印期间，纸通过打印区16，含有一个或几个打印头20的扫描滑架18扫过纸张，以便在其上打印出条幅(swath)。在滑架18打印出一系列条幅的同时，纸张一步步地通过打印区16，从而在其上形成图象。
在完成打印后，纸张被送到输出托架22。纸源14和输出托架22相对打印区16的安放位置可根据所用的特定纸张馈送机构而改变。
滑架18在扫描机构上在整个打印区16移动，这扫描机构包括滑杆24，滑架18在其上滑动。在滑架18上的定位装置，例如编码带(codedstrip)和光电探测器被用来使滑架18精确定位。利用普通的驱动皮带和滑轮装置把滑架18连接到步进电动机，利用这电动机带动滑架18横过打印区16。
带状电缆把电信号传送到滑架18以便有选择地激励所述各打印头20。当有选择地激励各打印头20时，当通过打印区16时，被选的颜色的墨水被喷到打印介质上。
本发明涉及墨盒12，它给打印头20提供墨水以便喷到打印介质上。墨盒12称为离轴墨水供给装置，因为墨盒12放置在离开打印头20扫描所沿的扫描轴的地方。这个离轴墨水输送系统包括墨水供给座(supply station)30，用以接纳各个单独的墨盒32、34、36和38。这些墨盒32、34、36和38在彩色打印机的典型情况下是黑墨水、黄墨水、洋红色墨水和蓝绿色墨水的墨盒。供给座30含有机械接口、流体接口和电接口，以便当把适当的墨盒32、34、36和38插进供给座30时，墨盒在机械上就被闩锁在该位置上，并且完成与打印机10之间的电和流体接口的连接。流体从墨盒12通过这些流体接口到达供给座30，然后通过四根管道40，这些管道把各个墨盒32、34、36和38与滑架18上的对应打印头20在流体上连接起来。
图2描述本发明的墨盒12处在将要插进打印机10的供给座30的位置。墨盒12含有介质打印液，例如墨水的供给源。在墨盒12中还有流体出口49、多个电触点50、对准装置40和闩锁装置42。在墨盒12上的对准装置40在把墨盒12插进供给座30期间帮助对准墨盒12。对准装置40与供给座30上的对应的对准装置44相配合。此外，对准装置40和44还提供了楔住功能(Keying function)，以保证只有那些有适当参数，例如有适当颜色和墨水种类的墨盒才能被插进打印机10。在1995年12月4日提交的系列号为08/566,521的共同未决的美国专利申请“Keying System For Ink Supply Containers”中更详细讨论了楔住功能，该申请被转让给本发明的受让人，并被引入作为本文的参考。
一旦适当的墨盒12被适当地对准并插进供给座30，闩锁另件46就啮合在墨盒12上的闩锁装置42，从而把墨盒12闩锁在供给座30上。与墨盒12适当地闩锁在供给座30上的同时，与供给座30相关的流体入口48与墨盒12的对应流体出口49啮合，从而使介质打印液能够从墨盒12流到打印机10，并最终流到打印头20，以便把墨水淀积到打印介质上。在一个最佳实施例中，闩锁装置42和46的啮合大约在和供给座30与对应的流体出口49的啮合同时发生，从而使流体能够从墨盒12流到打印机10。
把墨盒12插进供给座30，就在墨盒12与供给座30之间形成作为本发明主题的电互连。与墨盒12相关的电触点50跟与供给座30相关的对应电触点51相啮合，从而使信息能够在墨盒12与供给座30之间传送。在墨盒12上的这些电触点的定位和取向使得能够在墨盒12与供给座30之间形成高度可靠的电接触。
图3a，3b和3c描述本发明的一个最佳墨盒12的等角图。墨盒12包括外表面或外壳60，它在把墨盒12插进供给座30的方向上有前缘62和后缘64。墨盒12有一个内表面65，它形成空腔66。外表面60形成矩形开口70，此开口处在墨盒12的前缘62并通到空腔66。在一个最佳实施例中，墨盒12的外表面60有斜角缘68，它起码部分地围绕着开口70。
图3d描述示于图3c的空腔66的放大的透视图。诸如半导体存储器的存储器74设置在空腔66的内表面65。存储器74与多个电触点50的每一个电连接。电触点50是这样配置的，以便跟与供给座30相关的对应的电触点51相啮合。
在这最佳实施例中，把到空腔66的开口70做成尺寸足够小，以防止手指进入空腔66，从而消除和减少手指无意中进入空腔66的可能性。适当地确定开口70的尺寸对于防止由于处理墨盒12造成的对与存储器74相关的电触点50的污染和机械损伤是十分关键的。把电触点50设置在空腔66内的做法可防止灰尘沉积在接触面上。积累在电触点50上的灰尘会阻碍电触点50与电触点51的可靠的电啮合。
流体出口49处在墨盒12的前缘62上，与空腔66相对并相隔开。流体出口49配置成跟与供给座30相关的流体入口48相啮合，以便使流体能够从墨盒12到达供给座30。重要的是，流体出口49要远离多个电触点50，以便把墨水从流体出口49漏出污染电触点50的可能性减到最小。在这最佳实施例中，流体出口49和电触点50被放置在墨盒12的前缘62的相反端。把在空腔66内的电触点50设置在远离流体出口49的地方，就消除或大大地减小了污染电触点的可能性。造成污染的墨水或是从流体出口漏出来的，或是在墨盒12拔出或插入打印机10的时候，流体出口49与流体入口48之间的啮合或断开时溅出来的。
图4a描述沿着剖面线A-A’取的墨盒12的剖面图。墨盒12包括墨水池80、流体出口49、电触点50和电存储器74。墨水池80使墨水能够通过流体出口49流到供给座30的对应流体入口48。墨盒12可以是下述的类型，它包括某种形式的泵或加压机构，这类型的墨盒经常用于需要大流量率的情况，墨盒或是一种非加压系统，其特征在于重力或毛细管力保证了墨水在墨水池80与打印机10之间的流动。
图4b描述存储器74和电触点50的放大图。在一个最佳实施例中，存储器74和电触点50被安装在基片81上。使用粘合剂把基片81这样安装在空腔66的内表面65，使得电触点50面朝空腔66内部。在基片81上有安装孔82，用于在安装期间保证基片81的适当对准。每个电触点50被基片81彼此电绝缘。此外，电触点50中的每一个与存储器74电连接。
在一个最佳实施例中，电触点50代表用于电源和接地连接以及时钟信号和数据信号连接的触点。把墨盒12适当地插入打印机10，就实现与打印机10相关的电触点51和与墨盒12相关的电触点50的啮合，从而在打印机10与墨盒12之间形成电接口。在电源和地线加到存储器74的情况下，数据在打印机10与墨盒12之间以时钟信号所稳定了的速率传送。关键的是，在打印机10与墨盒12之间由电触点50和51形成的电连接应是低电阻连接，以保证可靠的数据传送。如果电触点50和51不能形成低电阻连接，例如因为这些电触点中的任一个受污染，则数据会不能正常传送，或传送来的数据会不可靠或不准确。因此，关键的是，在打印机10与墨盒12之间要形成可靠的低电阻连接，以保证正常的数据传送。
图5描述一个放大的透视图，它表示部分分解的墨盒12处在准备插到与供给座30相关的电触点51的情形。处在墨盒12的前缘62的空腔66用虚线表示。用虚线表示的还有基片81、电触点50和存储器74，它们每个都处在空腔66内。
与供给座30相关的电触点51安装在电连接器83上。电连接器83有锥形的前缘部分100，它嵌入墨盒12的前缘62上的斜角开口68，从而引导电连接器83进入空腔66内。电连接器83的电触点51弹簧从电连接器83朝外偏置。当墨盒12插入打印机10的时候，电触点51被在空腔66的内壁上的电触点50所压，从而在打印机10与电连接到存储器74的电触点50之间形成低电阻的电连接。电触点51中的每一个都电连接到与打印机10相连的电气线端85。
在一个最佳实施例中，与供给座30相关的整个电连接器83在与墨盒12的插入方向正交的两个方向上是浮动的。坐标系统的Z轴表示墨盒12的插入方向。X和Y轴代表墨盒12插入时电连接器83的自由方向。在墨盒12插入供给座30时，电连接器83的锥形的前缘100嵌入空腔66的开口70。当墨盒12进一步插入供给座30时，电连接器83可自由地沿X和Y移动以便适当对准空腔66。电弹簧触点51与墨盒12的电触点50啮合，并被偏置而贴紧电触点50。用这种方式，保证了墨盒12与供给座30之间的可靠电接触。在一个最佳实施例中，电触点50以每根引线90克的啮合力与电弹簧触点51啮合。在另一个最佳实施例中，锥形的前缘100伸出超过弹簧触点51的啮合面大约3毫米。
电连接器83的锥形的前缘100以及空腔66的开口68处的斜缘考虑到开口68与锥形的前缘100之间的安装误差。这种安装误差的容限是重要的，因为，为了生产低成本的打印机，与打印机10相关的另件都以合理的成本用模压的方法由塑料制成。这种模压制成的塑料另件经常有尺寸变化，从而造成了墨盒12与供给座30之间的起始对准变化。此外，电连接器83在X和Y轴方向浮动，这增加了墨盒12插入之前电连接器83起始定位的可变性。这种浮动的连接器83进一步增加了具有对准容差导入装置的必要性。正是这种分别在墨盒12和供给座30上对准容差装置以及对准装置40和44，保证了墨盒12可靠地插入打印机10。
虽然本发明的一个最佳实施例使用了要求四个电触点50的存储器74，但也可使用有更多或更少数目的电触点50的存储器。此外，这本发明的最佳实施例使用处在空腔66内的相同内表面的电触点50。电触点50也可分别处在空腔66内的不同的内表面上。
在最佳实施例中，电触点50也可处在空腔66内的一个内表面上。另一种办法是，电触点50可处在一个或多个直立的壁的内表面上，此壁沿着插入方向(Z轴)延伸。在这情况下，直立的壁起码部分地形成空腔66。把电触点50定位在直立的壁的向内的表面，防止和限制了把电触点50暴露于污染源。
本发明提供了一种在墨盒12与墨水供给座30之间的可靠的电连接。在墨盒12的前缘62的电触点50的定位简化了在墨盒12与供给座30之间的机械接口。此外，把电触点50设置在远离墨水出口49并设置在墨盒12的前缘上的空腔66内的做法，有助于把由于墨水或其它污染形式造成的对电触点的污染的危险减到最小，其中墨水的污染会使电触点短路，而把墨盒12插入打印机10之前的处理会造成其它形式的污染。由处理墨盒12带来的污染会是特别难以对付的，因为这种污染可从墨盒电触点50传播到与打印机10相关的电触点51，在这情况下，简单地更换墨盒12可能无补于事。
权利要求
1.一种用于离轴打印系统(10)的可更换墨盒(12)，打印系统(10)包括打印部分，它对来自可更换墨盒(12)的用于控制打印参数的电信号作出响应，其特征在于可更换墨盒(12)包括多个电触点(50)，这些电触点(50)中的每个都与存储器(74)电连接，存储器(74)存储着控制打印系统参数的信息；具有朝外的外表面和内表面(65)的外壳(60)，内表面(65)形成了外壳(60)内的空腔(66)，固定在空腔(66)内的电触点(50)是这样设置和排列的，使得它们跟与打印系统(10)相关连的对应的电触点(51)相啮合，与打印系统(10)相关连的电触点(51)设置在墨盒(12)的空腔(66)内，当适当地把墨盒(12)置于离轴打印系统内时，就提供了控制打印参数的信息。
2.权利要求1的可更换墨盒(12)，其特征在于存储单元(74)是半导体存储器。
3.权利要求1的可更换墨盒(12)，其特征在于外壳(60)还包括安装在外壳(60)内的墨水源。
4.权利要求1的可更换墨盒(12)，其特征在于所述外壳具有相对于可更换墨盒(12)插入离轴打印系统(10)的方向的前缘(62)，空腔(66)包含朝着可更换墨盒(12)的前缘(62)设置的存储单元(74)。
5.权利要求4的可更换墨盒(12)，其特征在于可更换墨盒(12)的外表面(60)具有空腔(66)的开口(70)，并且开口(70)是沿着可更换墨盒(12)的前缘(62)设置的。
6.权利要求5的可更换墨盒(12)，其特征在于开口(70)是矩形的。
7.权利要求1的可更换墨盒(12)，其特征在于空腔(66)有一平面，存储单元(74)固定此平面上。
8.权利要求7的可更换墨盒(12)，其特征在于空腔(66)有第二平面，此第二平面平行于固定存储单元(74)的平面，并与此平面隔开。
9.权利要求1的可更换墨盒(12)，其特征在于多个电触点(50)安装在空腔(66)内，面向与墨盒(12)插入离轴打印系统(10)方向正交的方向。
10.一种把其内有电存储器(74)的墨盒(12)插入离轴打印系统(10)的打印部分的方法，其特征在于这方法包括把墨盒(12)推入离轴打印系统(10)的打印部分，墨盒(12)有外表面(60)，它具有通到外表面(60)内的凹进处的开口(70)，开口(70)有与打印部分上的凸出部分(100)相应的形状，开口(70)与凸出部分(100)相啮合，并促使凸出部分(100)进入与开口(70)对准的位置；和使设置在凸出部分的电触点(51)与设置在凹进处的对应的电触点(50)啮合起来。
11.权利要求10的用来插入墨盒(12)的方法，其特征在于还包括通过使设置在凸出部分(100)的电触点(51)与设置在凹进处的电触点(50)啮合，实现在打印机与墨盒(12)之间传送信息。
12.权利要求11的用来插入墨盒(12)的方法，其特征在于在打印机与墨盒(12)之间传送信息就是从墨盒(12)向打印机提供指示打印参数的信号。
13.权利要求10的用来插入墨盒(12)的方法，其特征在于还包括墨盒(12)与离轴打印系统(10)的流体连接。
14.一种适合于可更换地安装在离轴打印系统(10)上的可更换墨盒(12)，所述打印系统包括打印部分，后者对来自可更换墨盒(12)的用于控制打印参数的电信号作出响应，其特征在于可更换墨盒(12)包括多个电触点(50)，这些电触点(50)中的每个都与存储器(74)电连接，存储器(74)存储着控制打印系统参数的信息；和其上设置多个墨盒电触点(50)的墨盒外壳(60)，所述电触点(50)与对应的系统电触点(51)啮合，系统电触点(51)被支承在连接器本体(83)上，后者有一定的移动度，以至连接器本体(83)能在与插入方向垂直的方向上移动，从而允许墨盒电触点(50)相对于系统电触点(51)具有安装公差，墨盒外壳(60)形成相对于插入方向的前缘表面(62)，连接器本体(83)伸到超出前缘表面(62)，从而在把墨盒外壳(60)适当地安装在打印系统(10)内的时候，允许墨盒电触点(50)相对于系统电触点(51)适当地定位。
15.权利要求14的可更换墨盒(12)，其特征在于墨盒外壳(60)对连接器本体(83)有一作用力，它是多个系统电触点(51)所施加的力的反作用力。
16.权利要求14的可更换墨盒(12)，其特征在于墨盒外壳(60)有一短轴，它垂直于插入方向，多个系统电触点(51)所施加的力沿着该短轴的方向。
17.权利要求14的可更换墨盒(12)，其特征在于所述接触面基本上是平面。
18.权利要求14的可更换墨盒(12)，其特征在于所述接触面基本上与插入方向一致。
全文摘要
本发明是用于打印系统(10)的可更换打印介质容器(12)。打印介质容器(12)包括与存储器(74)电连接的多个电触点(50)。存储器(74)含有控制打印系统(10)的参数的信息。可更换墨盒(12)的外壳(60)的内表面(65)形成该外壳内的空腔(66)。电触点(50)固定空腔(66)内,设置和排列成跟与打印系统(10)关联的对应的电触点(51)啮合。利用这些电触点(50,51)就允许存储单元(74)与打印机之间交换信息。
文档编号B41J2/175GK1189415SQ97122299
公开日1998年8月5日 申请日期1997年11月11日 优先权日1997年1月30日
发明者J·E·克拉克, S·M·艾梅尔阿尔, R·L·巴蒂, M·L·布洛克, D·O·梅里尔 申请人:惠普公司