DE69413292T2

DE69413292T2 - Elektrische Druckerzusammenschaltung

Info

Publication number: DE69413292T2
Application number: DE69413292T
Authority: DE
Inventors: Wistar W. Escondido California 92029 Rhoads; Arthur K. San Diego California 92124 Wilson
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2014-04-08
Also published as: EP0622233A3; KR100325575B1; EP0622233B1; JP3491960B2; ES2120531T3; JPH06320833A; DE69413292D1; US5461482A; EP0622233A2

Description

1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Drucker und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sicherstellen eines guten elektrischen Kontakts zwischen Verbindungsanschlußflächen an einer Druckkassette und den entsprechenden Verbindungsanschlußflächen in dem Abteil eines Druckwagens.

2. VERWANDTE TECHNIK

Tintenstrahldruckköpfe wirken durch Ausstoßen eines Tintentröpfchens durch eine Düse und auf ein Aufzeichnungsmedium, wie z. B. ein Blatt Papier. Wenn eine Anzahl von Düsen in einer Struktur, wie z. B. einer rechteckigen Matrix, angeordnet sind, bewirkt die ordnungsgemäße folgende Ausstoßung von Tinte von jeder Düse, daß Zeichen oder andere Bilder auf dem Papier gedruckt werden, sowie sich der Druckkopf relativ zu dem Papier bewegt. Der Druckkopf ist üblicherweise ein Teil einer wegwerfbaren Druckkassette, die einen Tintenvorrat enthält. Die Druckkassette ist für einen leichten Einbau und eine leichte Entfernung aus einem Abteil in einem Druckwagen entworfen. Die Druckkassetten werden Hunderte von Malen während der Lebensdauer eines Druckwagens eingebaut und entfernt.
Bei einem Typ einer thermischen Tintenstrahldruckkassette umfaßt die Tintenkassette folgende Merkmale: 1) einen Tintenbehälter und Tintenkanäle, um Tinte in die Nähe jeder der Düsen zuzuführen; 2) einen Druckkopf, bei dem die Düsen in einer gewünschten Struktur gebildet sind; 3) ein Substrat, das an einer unteren Oberfläche des Druckkopfs befestigt ist, wobei eine Serie von Dünnbandheizerwiderständen, allgemein ein Widerstand unterhalb jeder Düse, an dem Substrat gebildet ist; und 4) Verbindungsanschlußflächen, die an einem isolierenden Band gebildet sind, mit denen elektrische Verbindungen zu entsprechenden Verbindungsanschlußflächen an der Druckkassette hergestellt werden.
Um einen Tintenpunkt von einer Düse zu drucken, wird ein elektrischer Strom durch gepaarte Verbindungsanschlußflächen des Druckwagens und der Druckkassette zu einem ausgewählten Widerstand der Druckkassette geschickt. Der Heizer wird ohmisch geheizt, was seinerseits eine dünne Schicht von benachbarter Tinte erwärmt. Dies führt zu einer Verdampfung der Tinte, wobei Dampfblasen in der Tinte bewirken, daß ein Tintentröpfchen durch eine zugeordnete Düse auf das Papier ausgestoßen wird. Die Widerstände in dem Substrat sind durch Leiter, die auf dem isolierenden Band gebildet sind, mit den Verbindungsanschlußflächen an dem isolierenden Band verbunden. Die Verbindungsanschlußflächen, die Leiter und das isolierende Band sind zusammen als TAB-Schaltung bekannt, da das isolierende Band mit dem Druckkopf durch den gut bekannten Prozeß des automatisierten Bandbondens (TAB; TAB = Tape Automated Bonding) verbunden wird.
Es gibt mehrere Probleme, die den bekannten Geräten zugeordnet sind, die zu einem inadäquaten elektrischen Kontakt zwischen entsprechenden Verbindungsanschlußflächen führen. Im Stand der Technik waren die Verbindungsanschlußflächen des Druckwagens Anschlußpunkte einer Schaltung, die an einem flexiblen, isolierenden Band (auch als "Flex"-Schaltung bekannt) gebildet waren. Früher wurde das flexible, isolierende Band an der Druckkassette derart angebracht, daß der Verbindungsbereich übereingespannt wurde. Fig. 1 ist ein Schema einer Querschnittansicht eines flexiblen, isolierenden Bands 87, bei dem zwei gegenüberliegende Enden 91 und 92 an der Druckkassette 30 befestigt sind.
Ein Grund für den inadäquaten elektrischen Kontakt zwischen den Verbindungsanschlußflächen besteht darin, daß mehrere Seiten an der Druckkassette 30 befestigt sind, wobei das flexible, isolierende Band 87 übereingespannt wird, was eine nicht-gleichmäßige Durchbiegung des Bands 87 bewirkt, wenn eine Kontaktkraft F an das Band 87 angelegt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, beult sich das flexible, isolierende Band 87, wenn die Kontaktkraft F angelegt wird. Das Beulen führt zu einem inadäquaten Kontakt zwischen einigen der Verbindungsanschlußflächen des Druckwagens und der Druckkassette, da nicht alle Verbindungsanschlußflächen an dem Band 87 mit dem gleichen Betrag durchgebogen werden.
Ein weiterer Grund für einen nicht-adäquaten elektrischen Kontakt zwischen entsprechenden Verbindungsanschlußflächen besteht in der Notwendigkeit, daß jede Verbindungsanschlußfläche der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 genau bezüglich jeder Verbindungsanschlußfläche in dem Wagenabteil des Druckwagens 30 positioniert werden muß. Ein inadäquates Positionieren von entsprechenden Verbindungsanschlußflächen aufgrund einer Nichtgleichmäßigkeit der Höhe der Verbindungsanschlußflächen (ab hier auch "Ebenheits"-Problem genannt) kann zu "fehlenden Punkten" aufgrund eines nichtadäquaten Kontakts führen. Im Stand der Technik weist die flexible Schaltung Erhebungen auf einer Seite und Vertiefungen auf der anderen Seite auf. Die Verbindungsanschlußflächen sind an den Erhebungen der flexiblen Schaltung gebildet. Die flexible Schaltung wird durch eine elastomere Anschlußfläche getragen, die Säulen auf gegenüberliegenden Seiten aufweist.
Eine bekannte elastomere Anschlußfläche ist in dem Vereinigten-Staaten-Patent 4,706,097 an Harmon beschrieben. Wie in Fig. 3A des Vereinigten-Staaten-Patents 4,706,097, an Harmon, beschrieben, werden Spitzen von Säulen der elastomeren Anschlußfläche, die hin zu der flexiblen Schaltung gerichtet sind, in die Vertiefungen an der flexiblen Schaltung eingebracht. Die Säulen der elastomeren Anschlußfläche wirken, um die Verbindungsanschlußflächen der flexiblen Schaltung in einen Kontakt mit entsprechenden Verbindungsanschlußflächen der TAB-Schaltung zu schieben. Aufgrund der Deformierbarkeit des elastomeren Materials wirken die Säulen der elastomeren Anschlußfläche ferner, um lokale, kleinere Variationen der Höhe der Verbindungsanschlußflächen an der flexiblen Schaltung oder der TAB-Schaltung zu kompensieren.
Ein Problem der bekannten elastomeren Anschlußfläche besteht darin, daß die Höhe der Säulen auf der Seite, die der Seite gegenüber liegt, die hin zu der Flexschaltung gerichtet ist, die notwendig ist, um eine adäquate Kontaktkraft sicherzustellen, zu einem langen Säulenbeulen oder zu einem Biegen der Säulen führt. Das lange Säulenbeulen führt zu einem inadäquaten Kontakt zwischen entsprechenden Verbindungsanschlußflächen, da eine gebogene Säule nicht die notwendige minimale Kontaktkraft ausübt.
Ein weiteres Problem der bekannten elastomeren Anschlußfläche besteht darin, daß die Federcharakteristika der Säulen eine enge Steuerung der relativen Positionen der Druckkassette und des Druckwagens erfordern. Eine enge Steuerung ist notwendig, da eine kleine Variation der Verschiebung (d. h. ein Änderung der relativen Positionen des Druckwagens und der Druckkassette) zu einer großen Variation der Kontaktkraft führt.
Ferner ist in Fig. 2 des Vereinigten-Staaten-Patents 4,706,097, an Harmon, gezeigt, daß eine relativ große Variation des Verschiebungsdeltas O zu einer großen Variation der Last LI zwischen den Verbindungsanschlußflächen führt. Wenn die Flexschaltungsverbindungsanschlußfläche zu weit verschoben ist, kann die Last ausreichend groß werden, um die Verbindungsanschlußflächen zu beschädigen. Auf der anderen Seite fällt die Last unter LI, wenn die Verschiebung unter Delta D abfällt, was zu einem nicht-adäquaten elektrischen Kontakt zwischen den Verbindungsanschlußflächen der Flexschaltung und der TAB-Schaltung führt.
Außerdem muß die Druckkassette, um einen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt sicherzustellen, in dem Druckwagen derart positioniert werden, daß die entsprechenden Verbindungsanschlußflächen an der Flexschaltung und der TAB-Schaltung in parallelen Ebenen positioniert sind. Wenn die Druckkassette mit einem Winkel bezüglich des Druckwagens ausgerichtet wird, gibt es eine breite Variation der Kontaktkräfte zwischen einigen Verbindungsanschlußflächenpaaren. Folglich können einige Verbindungsanschlußflächen beschädigt werden, oder es kann ein nicht-adäquater elektrischer Kontakt zwischen einigen Anschlußpaaren auftreten. Die bekannte elastomere Anschlußfläche konnte eine derartige Fehlausrichtung nicht kompensieren.
Ferner ist es für einen ordnungsgemäßen Kontakt zwischen den Verbindungsanschlußflächen für jede Druckkassette 24-27 und jedes Wagenabteil notwendig, daß dieselben relativ sauber sind. Das Vorhandensein einer restlichen heißen Schmelze, von getrockneter Tinte, von Packungsspänen oder kleinen Fasern kann zu Verunreinigungsfehlern führen. Jegliche Verunreinigung, wie z. B. ein Hautstück mit einem Durchmesser von 3 Millizoll, das zwischen den Verbindungsanschlußflächen eingefangen ist, führt zu einem nicht-ordnungsgemäßen Kontakt, was zu dem Problem der "fehlenden Punkte" führt. Im Stand der Technik wurde, um saubere Oberflächen sicherzustellen, eine Reinigungsbürste oder ein Wattestäbchen verwendet, um die Verunreinigungen wegzubürsten. Der Nachteil dieser Technik besteht darin, daß das Wattestäbchen selbst Fasern hinterlassen hat, die ihrerseits Verunreinigungsfehler der Verbindungsanschlußflächen bewirkten.
Die Zuverlässigkeit des Kontakts zwischen Verbindungsanschlußflächen kann ferner durch Erhöhen der Kraft des Kontakts zwischen den Verbindungsanschlußflächen verbessert werden. Es gibt jedoch mehrere Probleme, die dem Erhöhen der Kontaktkraft bei bekannten Geräten zugeordnet sind. Bei spielsweise kann eine große Erhöhung der Kontaktkraft die Verbindungsanschlußflächen an dem Druckwagen beschädigen. Ferner sind, wenn die Druckkassette mit einem Winkel eingebracht wird, die am weitesten weg liegenden Verbindungsanschlußflächen einer größeren Kraft derart ausgesetzt, daß die maximale Last auf das begrenzt ist, dem die am weitesten weg liegenden Verbindungsanschlußflächen standhalten können. Ein weiteres Problem besteht darin, daß, da die Verbindungsanschlußflächen des Druckwagens an einem flexiblen, isolierenden Band gebildet sind, das durch eine elastomere Anschlußfläche getragen wird, die Erhebungen aufweist, eine Erhöhung der Kontaktkraft zu einem Beulen der Erhebungen der elastomeren Anschlußfläche führt.
Außerdem wurde im Stand der Technik, wenn die Druckkassette in den Druckwagen eingebracht wurde, eine Drehbewegung mit einem kleinen Radius zwischen der Druckkassette und dem Druckwagen verwendet, um die entsprechenden Verbindungsanschlußflächen in einen Kontakt miteinander zu bringen. Die bekannte Drehbewegung ist detailliert in dem Vereinigten- Staaten-Patent 4,872,026 an Rasmussen u. a. beschrieben.
Die bekannte Drehbewegung ist ferner detailliert in der EP- A-0376719 (Canon Kabushiki Kaisha) beschrieben. Das Gerät, das in diesem Dokument beschrieben ist, ist ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das einen Strahlaufzeichnungskopf eines Typs mit integriertem Tintentank aufweist, der drehbar an einem Wagen angebracht ist, derart, daß die elektrische Verbindung des Aufzeichnungskopfes mit dem Wagen durch Drehung des Aufzeichnungskopfes bezüglich des Wagens hergestellt wird. Diese Drehung bewirkt ein Reiben zwischen den Verbindungsanschlüssen des Aufzeichnungskopfes und dem Wagen, um einen guten elektrischen Kontakt zu bewirken. Die Elektrodenanschlußflächen an dem Wagen sind auf einem elastischen Bauglied angeordnet, das sich unter den Wagenelektrodenanschlußflächen deformiert, wenn die Wagenelektrodenanschlußflächen durch entsprechende Elektrodenanschlußflächen an dem Aufzeichnungskopf gedrückt werden.
Wenn schließlich die Eigenschaften der elastomeren Anschlußfläche geändert werden, um eines der obigen Probleme zu lösen, beeinflußt eine derartige Änderung ungünstig die anderen Probleme, derart, daß alle Probleme nicht gleichzeitig durch die bekannte elastomere Anschlußfläche angegangen werden können.
Daher besteht ein Bedarf nach einem kostengünstigen und zuverlässigen Verfahren und einer kostengünstigen und zuverlässigen Struktur zum Verbessern des elektrischen Kontakts zwischen den Verbindungsanschlußflächen an einer Druckkassette und den entsprechenden Verbindungsanschlußflächen in dem Abteil eines Druckwagens.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung wird ein adäquater elektrischer Kontakt zwischen den Verbindungsanschlußflächen an einer Druckkassette und den Verbindungsanschlußflächen an einem Druckwagen erreicht, während der Fall der Beschädigung der Verbindungsanschlußflächen reduziert wird.
Die Erfindung umfaßt einen elastomeren Kompensator, der eine Kraft auf jede der Verbindungsanschlußflächen einer Flexschaltung ausübt. Der Kompensator weist zugespitzte Säulen mit halbsphärischen Kuppeln auf, die auf einer Seite gebildet sind, die hin zu dem flexiblen, isolierenden Band gerichtet ist. Die Kuppeln der Säulen des Kompensators werden in entsprechende Vertiefungen eingebracht, die in dem flexiblen, isolierenden Band an der Position jeder Verbindungsanschlußfläche gebildet sind. Das Höhen-zu-Durchmesser-Verhältnis jeder Säule ist ausreichend klein, daß ein Beulen der Säulen minimiert oder eliminiert wird. Da die Säulen einzeln deformierbar sind, wirken die Säulen, um lokale Variationen der Höhen der Verbindungsanschlußflächen zu kompensieren.
Die Seite des elastomeren Kompensators, die gegenüber der Seite liegt, die hin zu dem flexiblen, isolierenden Band gerichtet ist, wird durch eine schwebende Kardanplatte getragen. Die Kardanplatte besteht aus einem nicht-deformierbaren, starren Material und wird durch eine Feder derart gedrückt, daß die Platte sich bezüglich der Feder kardanisch bewegen kann. Die Feder und die Platte legen zusammen mit dem elastomeren Kompensator eine Kraft durch die Schaltungsverbindungsanschlußflächen an die Verbindungsanschlußflächen an der Druckkassette an.
Die Feder, die Platte und der elastomere Kompensator ermöglichen eine globale Neuverteilung der Kraft auf die Verbindungsanschlußflächen derart, daß, wenn sich die Ebene der Druckkassettenverbindungsanschlußflächen in einem Winkel bezüglich der Ebene der Flexschaltungsverbindungsanschlußflächen befindet, die kardanisch aufgehängte Platte und der elastomere Kompensator helfen, die Kraft auszugleichen, die auf jede Druckkassettenverbindungsanschlußfläche ausgeübt wird.
Die Kardanplatte ruht auf Anschlägen und die Feder ist vorbelastet, um die Kardanplatte gegen die Anschläge zu halten, wenn eine Druckkassette nicht in dem Druckwagen eingebaut ist. Die Feder liefert eine ausreichende Kraft für einen adäquaten elektrischen Kontakt, wenn die Kardanplatte gegen die Anschläge aufliegt. Die Kraft, die durch die Feder geliefert wird, bleibt über eine relativ große Verschiebung der Kardanplatte von den Anschlägen aufgrund einer niedrigen Federkonstante etwa konstant. Daher muß die Druckkassette die Flexschaltung (sowie die elastomere Anschlußfläche, die Kardanplatte und die Feder) nicht über eine große Strecke verschieben, um eine ausreichende Kontaktkraft zu erhalten. Außerdem wird eine relativ konstante Kraft zwischen den Verbindungsanschlußflächen an der Flexschaltung und der Druckkassette derart beibehalten, daß übermäßige Kräfte (die die Verbindungsanschlußflächen beschädigen könnten) und kleine Kräfte (die keinen adäquaten elektrischen Kontakt ergeben könnten) vermieden werden.
Wenn die Druckkassette anfangs in den Druckwagen eingebracht wird, kommen die Verbindungsanschlußflächen der Druckkassette einleitend in einen Kontakt mit der Flexschaltung. In dieser Position befindet sich die Druckkassette in einem Winkel bezüglich des Druckwagens. Bei einem weiteren Einbringen bewirken die Kardanplatte und die Feder unter der Flexschaltung, daß die Flexschaltung über die Verbindungsanschlußflächen der Druckkassette schwenkt und mit denselben einen Kontakt bildet, trotz einer Winkelanordnung zwischen der Druckkassette und dem Druckwagen. Sowie die Druckkassette in die Endposition derselben in dem Druckwagen gedreht wird, bewirkt ein Gleiten zwischen den Verbindungsanschlußflächen der Flexschaltung und der Druckkassette einen wesentlichen Wischbetrag der Anschlußflächen, um jegliche Verunreinigungsstoffe und Korrosion wegzukratzen, was folglich einen zuverlässigen elektrischen Kontakt sicherstellt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schema einer Querschnittansicht eines flexiblen, isolierenden Bands, bei dem zwei gegenüberliegende Enden an dem Druckwagen befestigt sind.
Fig. 2a ist eine perspektivische Ansicht eines Druckers gemäß dieser Erfindung.
Fig. 2b ist eine perspektivische Ansicht eines Druckwagens, der benachbart zu einem Druckmedium angeordnet ist.
Fig. 2c ist eine perspektivische Ansicht des Druckwagens von Fig. 2a, der vier Druckkassetten umfaßt.
Fig. 2d ist eine weitere perspektivische Ansicht des Druckwagens von Fig. 2b.
Fig. 3a ist eine perspektivische Ansicht einer Druckkassette, die in dem Druckwagen von Fig. 2b - 2d verwendet wird.
Fig. 3b ist eine perspektivische Ansicht der Druckkassette von Fig. 3a, die die Verbindungsanschlußflächen der Druckkassette zeigt, die an dem isolierenden Band gebildet sind.
Fig. 3c ist eine perspektivische Ansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 3b.
Fig. 4a sind perspektivische Ansichten des Druckwagens der und 4b Fig. 2b - 2d bevor die Druckkassetten eingebracht werden.
Fig. 4c ist eine Querschnittsansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 4a (in der X-Richtung des Koordinatensystems).
Fig. 4d ist eine Querschnittsansicht der Details des Verbindungsbereichs unterhalb der Flexschaltung von Fig. 4c.
Fig. 5a ist eine Querschnittsansicht des Verbindungsbereichs eines Druckwagens, die Details der Struktur zeigt, die unter der Flexschaltung von Fig. 4a gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt.
Fig. 5b ist eine Querschnittsansicht des Verbindungsbereichs des Druckwagens, die Details der Struktur zeigt, die unter der Flexschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung liegt.
Fig. 6a ist eine Querschnittsendansicht (wie in Z-Richtung gesehen) einer Flexschaltung, eines elastomeren Kompensators, einer Kardanplatte und einer Feder zur Verwendung in dem Verbindungsbereich von Fig. 6a und 6b.
Fig. 6b ist eine Querschnittsseitenansicht (in X-Richtung gesehen) der Elemente, die in Fig. 6a gezeigt sind.
Fig. 6c ist eine perspektivische Explosionsansicht der Elemente, die in den Fig. 6a und 6b gezeigt sind.
Fig. 7 ist eine Kraft-gegen-Verschiebung-Kurve des Druckwagens dieser Erfindung.
Fig. 8a ist eine Querschnittsansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 4a (in der X-Richtung des Koordinatensystems), die die Anfangsposition einer Druckkassette zeigt, die in ein Abteil eingebracht wird.
Fig. 8b ist eine Querschnittsansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 4a (in der X-Richtung des Koordinatensystems), die die Position einer Druckkassette zeigt, die in ein Abteil geringfügig weiter als in Fig. 8a eingebracht ist.
Fig. 8c ist eine Querschnittsansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 4a (in der X-Richtung des Koordinatensystems), die die Position einer Druckkassette zeigt, die in ein Abteil geringfügig weiter als in Fig. 8b eingebracht ist.
Fig. 8d ist eine Querschnittsansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 4a (in der X-Richtung des Koordinatensystems), die die Endposition einer Druckkassette zeigt, die in ein Abteil des Druckwagens eingebracht ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Diese Erfindung schafft einen adäquaten elektrischen Kontakt zwischen Verbindungsanschlußflächen einer Druckkassette und Verbindungsanschlußflächen eines Druckwagens. Die Verbindungsanschlußflächen der Druckkassette sind an einem flexiblen, isolierenden Band an Anschlußpunkten der elektrisch leitfähigen Spuren gebildet, die in dem Band ("Flexschaltung") gebildet sind. Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Ende des flexiblen, isolierenden Bands an einer Seite des Druckwagens angebracht, und das andere Ende ist an einer gegenüberliegenden Seite des Druckwagens angebracht, wobei sich das flexible, isolierende Band um ein Ende eines Abschnitts des Druckwagens biegt.
Diese Erfindung umfaßt ferner einen elastomeren Kompensator, der Säulen mit halbsphärischen Kuppeln aufweist, die auf einer Seite gebildet sind, die hin zu dem flexiblen, isolierenden Band gerichtet ist, um lokale Variationen der Höhen der Verbindungsanschlußflächen des Druckwagens zu kompensieren. Die Kuppeln der Säulen des Kompensators werden in entsprechende Vertiefungen eingebracht, die in dem flexiblen, isolierenden Band an der Position jeder Verbindungsanschlußfläche gebildet sind. Das Höhen-zu-Durchmesser-Verhältnis jeder Säule ist ausreichend gering, daß ein Beulen der Säulen minimiert oder eliminiert wird.
Diese Erfindung umfaßt ferner eine schwebende Kardanplatte und eine Feder. Die Platte wird durch die Feder gegen Anschläge des Druckwagens derart gedrückt, daß die Platte sich bezüglich der Feder kardanisch bewegen kann. Die Feder und die Platte legen zusammen eine ausreichende Kraft durch den elastomeren Kompensator und die Flexschaltungsverbindungsanschlußflächen an die Verbindungsanschlußflächen an der Druckkassette derart an, daß ein adäquater elektrischer Kontakt erhalten wird.
Die Feder, die Platte und der elastomere Kompensator ermöglichen eine globale Neuverteilung der Kraft auf die Verbindungsanschlußflächen derart, daß, wenn sich die Ebene der Druckkassettenverbindungsanschlußflächen in einem Winkel bezüglich der Ebene der Flexschaltungsverbindungsanschlußflächen befindet, die Feder, die Platte und der elastomere Kompensator dazu beitragen, die Kraft auszugleichen, die auf jede Druckkassettenverbindungsanschlußfläche ausgeübt wird. Die Feder wird vorbelastet, und dieselbe weist eine relativ kleine Federkonstante derart auf, daß die Kraft, die geliefert wird, über eine relativ große Verschiebung der Flexschaltung etwa konstant verbleibt.
Gemäß dieser Erfindung wird, wenn die Druckkassette anfangs in den Druckwagen eingebracht wird, jeglicher überschüssiger Spielraum in der Flexschaltung hinaus in eine Biegung um ein Ende eines Abschnitts des Druckwagens geschoben. Die Verbindungsanschlußflächen der Druckkassette kommen einleitend in einen Kontakt mit der Flexschaltung, bevor die Druckkassette vollständig in den Druckwagen eingebracht wird. Die Kardanplatte und die Feder unter der Flexschaltung bewirken, daß die Flexschaltung über die Verbindungsanschlußflächen der Druckkassette schwenkt und einen Kontakt mit denselben bildet, trotz einer Winkelanordnung zwischen der Druckkassette und dem Druckwagen. Ein weiteres Einbringen der Druckkassette führt zu einem wesentlichen Betrag eines Gleitens zwischen den Verbindungsanschlußflächen an der Druckkassette bzw. der Flexschaltung, was zu einem Wischen der Anschlußflächen führt. Der große Betrag der Wischwirkung kratzt die meisten Verunreinigungsstoffe und die Korrosion weg, was einen zuverlässigen elektrischen Kontakt sicherstellt. Die oben beschriebenen Aspekte dieser Erfindung werden detaillierter im folgenden beschrieben. Obwohl die folgende Beschreibung sich auf einen Farbdrucker bezieht, sind zahlreiche Variationen möglich.
Fig. 2a ist eine perspektivische Ansicht eines Druckers gemäß dieser Erfindung. Wie in Fig. 2a gezeigt, umfaßt ein Tischdrucker 10 einen Druckwagen 30, der auf einer Gleitstange 31 reitet. Ein Eingabebehälter 14 ist mit Papier in einem Medienstapel 13 geladen zum Drucken von Bildern gezeigt. Das gedruckte Papier wird in einen Ausgabebehälter 12 ausgegeben. Während des normalen Betriebs ist der schützende vordere Zugriffsdeckel 11 derart verschlossen, daß der Druckwagen 30 nicht freigelegt ist.
Fig. 2b ist eine perspektivische Ansicht eines Druckwagens 30, der benachbart zu einem Druckmedium 32 (z. B. einem Blatt Papier) angeordnet ist. Vier getrennte Druckkassetten 24, 25, 26 und 27 sind in getrennten Abteilen des Druckwagens 30 angebracht gezeigt. Veranschaulichend enthält eine der vier Kassetten 24, 25, 26 oder 27 schwarze Tinte, eine weitere enthält cyanfarbene Tinte, eine weitere enthält magentafarbene Tinte, und eine weitere enthält gelbe Tinte. Andere Druckkassettenzahlen und unterschiedliche Tintenfarben können verwendet werden, z. B. drei Druckkassetten, die jeweils rote, grüne oder blaue Tinte enthalten. Jede der Druckkassetten 24, 25, 26 und 27 ist, wie im folgenden bezüglich Fig. 3a, 3b und 3c beschrieben, aufgebaut.
Wie in Fig. 2b gezeigt, kann der Druckwagen 30 entlang der feststehenden Stange 31 hin und her quer zu dem Druckmedium 32 entlang der Achse bewegt werden, die durch den Pfeil X des Koordinatensystems 34 (die X-Achse ist als die Wagenbewegungsachse bekannt) definiert ist. Eine Rolle 35 schiebt die Position des Druckmediums 32 in der Y-Richtung (die Y- Achse ist als die Medienvorschubachse bekannt), wie benötigt, vor. Tintentropfen werden von Düsen, die in der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 (wie im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3a beschrieben) in der negativen Z-Richtung (die Z-Achse ist als die Tropfenflugbahnachse bekannt) ausgestoßen. Das Koordinatensystem 34 wird einheitlich in den Figuren durch diese Beschreibung hindurch verwendet.
Fig. 2c ist eine perspektivische Ansicht eines Druckwagens 30 von Fig. 2, der vier Druckkassetten 24, 25, 26 und 27 umfaßt. Der Druckwagen 30 ist mit einer stangenaufnehmenden Ausnehmung 90 zum Aufnehmen der Stange 31 (Fig. 2a) versehen, um es zu ermöglichen, daß der Druckwagen 30 entlang der X-Achse des Koordinatensystems 34 bewegt wird. Der Druckwagen 30 weist vier Abteile 64, 65, 66 und 67 (besser in Fig. 4a gezeigt) zum Aufnehmen einer entsprechenden Druckkassette 24, 25, 26 und 27 auf. Wie in Fig. 2d sichtbar, weist jedes der vier Abteile 64, 65, 66 und 67 eine rechteckige Öffnung 46, 47, 48 bzw. 49 auf, durch die sich ein Schnauzenabschnitt 42, 43, 44 bzw. 45 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 erstreckt. Jede der Druckkassetten 24, 25, 26 und 27 weist einen Vorstand 80 (Fig. 8a) auf, der an dem Druckkassettengehäuse 60 (Fig. 3a) gebildet ist, der durch einen elastischen Arm 82, der von einer Oberfläche jedes der Abteile 64, 65, 66 und 67 vorsteht, kontaktiert wird, um die entsprechende Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 gegen den Druckwagen 30 zu drücken, um die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 am richtigen Platz zu befestigen. Die Einbringung jeder der Druckkassetten 24, 25, 26 und 27 in ein entsprechendes Abteil 64, 65, 66 oder 67 wird detailliert im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 8a, 8b, 8c und 8d beschrieben.
Fig. 2d ist eine weitere perspektivische Ansicht eines Druckwagens 30 von Fig. 2c. Die Schnauzenabschnitte 42, 43, 44 und 45 der Druckkassetten 24, 25, 26 bzw. 27 sind durch Öffnungen 46, 47, 48 bzw. 49 in dem Druckwagen 30 vorstehend gezeigt. Die Druckköpfe 52, 53, 54 und 55 sind an den Schnauzenabschnitten 42, 43, 44 bzw. 45 befestigt. Ein Bezug 124 (Fig. 4b) ist nicht in Fig. 2d zur Klarheit gezeigt.
Fig. 3a ist eine perspektivische Ansicht einer Druckkassette 24. Es ist offensichtlich, daß die anderen Druckkassetten 24, 25, 26, 27 in der Struktur ähnlich zu der Druckkassette 24 sind, die in den Fig. 3a, 3b und 3c gezeigt ist. Wie in Fig. 3a gezeigt, weist die Druckkassette 24 ein Gehäuse 60 auf, das als ein Tintenbehälter wirkt. Das Gehäuse 60 umfaßt eine Seitenwand 78 und einen Abschnitt 76. Ein Tintenfülloch 77 ist in dem Abschnitt 76 zum Füllen der Druckkassette 24 mit Tinte gebildet. Eine Seitenwand 78 kann aus Metall bestehen. Der Abschnitt 76 besteht beispielsweise aus Kunststoff.
Wie in Fig. 3a gezeigt, ist der Abschnitt 76 mit Vorständen 70, 72, 74, 80 (Fig. 8a), 58 und 109 versehen, die einstückig mit dem Abschnitt 76 des Gehäuses 60 gebildet sind. Die Vorstände 70, 72, 74, 80 und 58 richten die Druckkassette 24 präzise innerhalb des Druckwagens 30 aus, wie es detailliert in den vorher erwähnten Europäischen Patentanmeldungen, die an dem gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurden, beschrieben ist: die Anmeldung mit dem Titel "Datum Formation for Improved Alignment of Multiple Nozzle Members in a Printer", Jeff A. Thoman u. a., die Anmeldung mit dem Titel "Reliable Contact Pad Arrangement on Plastic Print Cartridge", W. Bruce Reid, die Anmeldung mit dem Titel "Side Biased Datum Scheme for Inkjet Cartridge and Carriage", David W. Swanson u. a. Die Vorstände 70, 72 und 109 sind die X-Bezüge, die die Bewegung der Druckkassette 24 entlang der X-Achse (Wagenbewegungsachse) beschränken. Die Vorstände 58 und 80 (Fig. 8a) sind die Y-Bezüge, die die Druckkassette 24 entlang der Y-Achse (die Medienvorschubachse) beschränken. Beispielsweise wird der Vorstand 58 gegen einen Bezug 124 (Fig. 4b) der oberen Wand der Öffnungen 46, 47, 48 und 49 gedrückt, um die Position der Druckkassette 24 entlang der Y-Achse zu definieren, die durch das Koordinatensystem 34 gezeigt ist. Schließlich ist der Vorstand 74 der Z-Bezug, der die Bewegung entlang der Z-Achse (der Tropfenflugbahnachse) beschränkt. Diese sechs Bezüge stellen einen präzisen kinematischen Kontakt zwischen den Druckkassetten 24 und dem Druckwagen 30 sicher, wie es detaillierter in der vorher erwähnten Europäischen Anmeldung mit dem Titel "Side Biased Datum Scheme for Inkjet Cartridge and Carriage", beschrieben ist. Vorstände 75, die in Fig. 3a gezeigt sind, sind in unterschiedlichen Strukturen an dem Abschnitt 76 jeder Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 gebildet, um zu ermöglichen, daß unterschiedliche Druckkassetten 24, 25, 26 oder 27 in ein geeignetes, entsprechendes Abteil 64, 65, 66 oder 67 eingebracht werden können. Beispielsweise enthält jedes der Abteile 65, 66 und 67 eine spezielle Struktur von Schlitzen, die verhindern, daß eine Druckkassette für schwarze Tinte unbeabsichtigt in die Abteile 65, 66 oder 67 eingebracht wird.
Wie in Fig. 3a gezeigt, umfaßt der Schnauzenabschnitt 42 der Druckkassette 24 einen Druckkopf 52, der eine Düsenplatte umfaßt, die typischerweise aus Metall, wie z. B. goldbeschichtetes Nickel, besteht. Die zwei parallelen Düsenreihen werden in der Düsenplatte des Druckkopfes 52 gebildet. Der Druckkopf 52 wird durch einen Klebstoff an einem unterliegenden Substrat (nicht gezeigt) befestigt, in dem Heizerwiderstände derart gebildet sind, daß jeder Heizerwiderstand einer der Düsen zugeordnet ist.
Ein herkömmliches Verfahren wird verwendet, um ein Bild zu drucken. Beispielsweise wird ein elektrischer Strom durch die Heizerwiderstände geschickt, der Wärme erzeugt. Die Wärme verdampft Tinte, die zu den Düsen benachbart ist, wobei die Dampfblasen bewirken, daß Tinte aus den Düsen ausgestoßen wird. Die Heizerwiderstände werden selektiv geheizt, derart, daß Tinte von speziellen Düsen ausgestoßen wird, um ein gewünschtes Bild auf einem Druckmedium benachbart zu den Düsen zu bilden.
Fig. 3b ist eine perspektivische Ansicht einer Druckkassette 24, die Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24 zeigt, die an einem isolierenden Band 62 gebildet sind. Die Verbindungsanschlußflächen 61 in Fig. 3b sind im Gegensatz zu den kreisförmigen Verbindungsanschlußflächen des Stands der Technik rechteckförmig. Außerdem sind die benachbarten Verbindungsanschlußflächen 61 in Fig. 3b durch einen Minimalabstand getrennt, der möglich ist, um jede Verbindungsan schlußfläche 61 mit einem maximalen Kontaktbereich zu versehen. Der große Kontaktbereich kompensiert eine Fehlausrichtung zwischen der Positionierung der Verbindungsanschlußflächen 61 und der Verbindungsanschlußflächen an der Flexschaltung in dem Druckwagen 30 (was detaillierter im folgenden beschrieben ist), wobei dennoch ein adäquater elektrischer Kontakt zwischen den entsprechenden Verbindungsanschlußflächen beibehalten wird. Leiter werden an dem isolierenden Band 62 gebildet, und dieselben verbinden Verbindungsanschlußflächen 61 mit Elektroden an dem Substrat unterhalb des Druckkopfs 52. Die Verbindungsanschlußflächen 61, die Leiter und die Elektroden an dem isolierenden Band 62 sind zusammen als TAB-Schaltung bekannt, da das isolierende Band 62 mit dem Druckkopf 52 unter Verwendung des gut bekannten Prozesses des automatisierten Bandbondens (TAB) verbunden ist.
Fig. 3c ist eine perspektivische Ansicht entlang des Schnittes A-A von Fig. 3b. Wie in Fig. 3c gezeigt, sind die Verbindungsanschlußflächen 61 lediglich entlang der Seite des Abschnitts 76 gebildet, da der Mittelabschnitt des Abschnittes 76 zu einem Absinken während des Spritzgußprozesses neigt, der verwendet wird, um den Abschnitt 76 zu bilden. Ein isolierendes Band 62 kann an den Abschnitt 76 unter Verwendung jedes beliebigen geeigneten Klebstoffs geklebt werden, oder dasselbe kann an den Abschnitt 76 an ausgewählten Punkten an dem Band 62 wärmegefügt werden. Die Details des Verbindungsbereichs der Druckkassette sind in der vorher erwähnten Vereinigten-Staaten-Anmeldung mit dem Titel "Reliable Contact Pad Arrangement on Plastic Print Cartridge", eingereicht am 30.04.1993, beschrieben.
Fig. 4a und 4b sind perspektivische Ansichten des Druckwagens 30, bevor die Druckkassetten 24, 25, 26 und 27 eingebracht werden. Der Druckwagen 30 kann aus Kunststoff durch beispielsweise Spritzgießen unter Verwendung von herkömmlichen Verfahren gebildet werden, um einen Druckwagen 30 mit sehr konsistenten Merkmalen zu schaffen. Ein elastischer Me tallarm 68, der detaillierter an dem oberen Ende von Fig. 4a gezeigt ist, ist für jedes Abteil 64, 65, 66 oder 67 vorgesehen, um die Druckkassette 24, 25, 26 bzw. 27 gegen eine Wand 89 des Abteils 64, 65, 66 bzw. 67 zu drücken.
Ein Verbindungsbereich an der Wand jedes Abteils 64, 65, 66 und 67 ist mit einer Flexschaltung 84 (Fig. 4a) versehen, die Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 umfaßt. Jede der Verbindungsanschlußflächen 85 an der Flexschaltung 84 ist an einem Anschlußende einer elektrisch leitfähigen Spur gebildet, die in einem flexiblen Band 87 (Fig. 4c) gebildet ist. Eine elektrische Leistungsversorgung, die dem Drucker zugeordnet ist, führt selektiv elektrischen Strom durch die elektrisch leitfähigen Spuren zu den Verbindungsanschlußflächen 85 der Flexschaltung 84 zu. Durch selektives Übertragen von elektrischem Strom durch die Verbindungsanschlußflächen 85 an der Flexschaltung 84 zu den Verbindungsanschlußflächen 61 (Fig. 3b) an jeder der Druckkassetten 24, 25, 26 und 27 (und folglich zu ausgewählten Widerständen der Heizerwiderstände) wird Tinte durch bestimmte Düsen in der Platte 52 ausgestoßen, um ein gewünschtes Bild auf dem Druckmedium 32 zu bilden.
Um einen adäquaten elektrischen Kontakt zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 an der Flexschaltung 84 und den Verbindungsanschlußflächen 61 an den Druckkassetten 24, 25, 26 und 27 zu bilden, ist es notwendig, einen minimalen Betrag einer Kontaktkraft vorzusehen. Um diese minimale Kontaktkraft vorzusehen, wird die Flexschaltung 84 auf der Rückseite durch einen elastomeren Kompensator, eine Kardanplatte und eine Feder getragen, wie es detaillierter im folgenden erklärt ist.
Wenn ein inadäquater elektrischer Kontakt zwischen den Verbindungsanschlußflächen 61 an der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 und den entsprechenden Verbindungsanschlußflächen 85 an dem Druckwagen 30 vorliegt, können einer oder mehrere Heizerwiderstände nicht derart geheizt werden, daß eine oder mehrere Düsen in der Platte 52 keine Tinte ausstoßen können. Wenn sich sogar ein einziges Verbindungsanschlußflächenpaar 61 und 85 nicht in einem ordnungsgemäßen Kontakt befindet, werden bis zu acht Düsen nicht abfeuern (da bis zu acht Düsen in der Platte 52 durch eine Reihen/Spalten-Multiplexanordnung mit einer einzigen Verbindungsanschlußfläche 61 verbunden sind), derart, daß fast 10% der Punkte in der Druckerausgabe fehlen würden. Der Defekt der fehlenden Punkte kann sehr auffällig sein, da bei einer Manifestierung eine Leerzeile von acht Leerstellen mit einer Häufigkeit von etwa einer Zeile pro einem Drittel Zoll in der Medienvorschubrichtung (Y-Richtung) auftreten würde.
Fig. 4c ist eine Querschnittsansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 4a (d. h. in der X-Richtung des Koordinatensystems 34). Wie in Fig. 4c sichtbar, umfaßt die Flexschaltung 84 ein flexibles, isolierendes Band 87, an dem Verbindungsanschlußflächen 85 gebildet sind. Die Flexschaltung 84 ist an dem Druckwagen 30 an einem Ende 91 durch Wärmefügen über Kunststoffbolzen, um Nieten zu bilden, befestigt, und dieselbe ist an einem Ende 91 mit einer gedruckten Schaltungsplatine (nicht gezeigt) an dem Druckwagen 30 festgeklemmt.
Fig. 4d ist eine Querschnittsansicht der Details des Verbindungsbereichs um die Flexschaltung 84 von Fig. 4c. Wie in Fig. 4d sichtbar, weist das flexible, isolierende Band 87 erhabene Erhebungen 110 auf einer Seite und entsprechende Vertiefungen 111 auf der anderen Seite auf. Die Verbindungsanschlußflächen 85 sind auf den erhabenen Erhebungen 110 des flexiblen, isolierenden Bands 87 gebildet. Die Verbindungsanschlußflächen 85 sind über leitfähige Zuleitungen 112, die an dem flexiblen, isolierenden Band 87 gebildet sind, mit einer gedruckten Schaltungsplatine (nicht gezeigt) verbunden, die die elektrischen Signale zuführt, die durch die Heizerwiderstände der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 benötigt werden, um die Tinte zu verdampfen. Das flexible, isolierende Band 87 könnte beispielsweise aus einem Polyesterband bestehen. Ein derartiges flexibles, isolierendes Band 87 und eine gedruckte Schaltungsplatine können unter Verwendung von herkömmlichen Techniken hergestellt werden.
Fig. 5a ist eine Querschnittsansicht des Verbindungsbereichs des Druckwagens 30, die Details der Struktur zeigt, die unter der Flexschaltung 84 von Fig. 4a gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt. Wie in Fig. 5a gezeigt, ist ein flexibles, isolierendes Band 87 an dem Ende 91 an der Wand des Druckwagens 30, z. B. durch Nieten, befestigt. Das andere Ende 92 des flexiblen, isolierenden Bands 87 ist im wesentlichen nicht befestigt oder frei schwebend. Das Anlegen einer Kraft F durch die Druckkassette 24 (nicht gezeigt) an das flexible, isolierende Band 87 führt nicht zu einem Beulen des flexiblen, isolierenden Bands 87, da der Spielraum in dem Band durch das frei schwebende Ende 92 aufgenommen wird. An der Unterseite des flexiblen, isolierenden Bands 87 befindet sich ein elastomerer Kompensator 94, eine Kardanplatte (nicht gezeigt) und eine Feder (nicht gezeigt), die die Verbindungsanschlußflächen 85 an dem Druckwagen 30 gegen entsprechende Verbindungsanschlußflächen 61 (Fig. 4d) an der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 drücken.
Fig. 5b ist eine Querschnittsansicht des Verbindungsbereichs eines Abteils 64, 65, 66 oder 67 des Druckwagens 30, die Details der Struktur auf der Rückseite der Flexschaltung 84 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt. Das Ende 91 des flexiblen, isolierenden Bands 87 ist an einer Wand eines Abteils 64, 65, 66 oder 67 des Druckwagens 30 befestigt. Das entgegengesetzte Ende 92 des flexiblen, isolierenden Bands 87 ist um ein U-förmiges Ende eines Abschnitts 96 des Druckwagens 30 gebogen, und dasselbe ist an einer gegenüberliegenden Seite der Wand des Abteils 64, 65, 66 oder 67 befestigt. Das Anlegen der Kraft F führt nicht zu einem Beulen, da der Spielraum in dem flexiblen, isolierenden Band 87 um die Biegung des Abschnitts 96 des Druckwagens 30 aufgenommen wird. Aufgrund der Reibung zwischen der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 und dem flexi blen, isolierenden Band 87 wird der Spielraum in dem flexiblen, isolierenden Band 87 in die Biegung derart geschoben, daß der Verbindungsbereich zwischen der Befestigung 91 und der Verbindungsanschlußfläche 130 (Fig. 8a) unter Spannung plaziert wird, was sicherstellt, daß sich das flexible, isolierende Band 87 nicht beult.
Fig. 6a ist eine Querschnittsendansicht (in Z-Richtung gesehen) einer Flexschaltung 84, eines elastomeren Kompensators 94, einer Kardanplatte 102 und einer Feder 106 zur Verwendung bei dem Verbindungsbereich von Fig. 6a und 6b.
Fig. 6b ist eine Querschnittsseitenansicht (in X-Richtung gesehen) der Elemente von Fig. 6a. Fig. 6c ist eine perspektivische Explosionsansicht der Elemente, die in den Fig. 6a und 6b gezeigt sind.
Wie in den Fig. 6a und 6b gezeigt, trägt der elastomere Kompensator 94 das flexible, isolierende Band 87 der Flexschaltung 84. Der elastomere Kompensator 94 umfaßt eine Basis 116, die bei einem Ausführungsbeispiel 17 mm lang, 12,5 mm breit und 2,5 mm dick ist. Der elastomere Kompensator 94 umfaßt ferner Säulen 114 auf einer Seite 115, die hin zu dem flexiblen, isolierenden Band 87 gerichtet ist. Wie besser in Fig. 4d sichtbar, ist jede Säule 114 zugespitzt, und dieselbe weist eine halbsphärische Kuppel auf. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die Säulen 114 eine Zuspitzung z von 106º, eine Gesamthöhe h von 1 mm, einen Basisdurchmesser d von 1,02 mm und einen Kuppelradius r von 0,30 mm auf. Daher ist die Höhe jeder Säule 114 des elastomeren Kompensators 94 im Vergleich zu dem mittleren Durchmesser der Säule 114 (gemessen auf halber Höhe) klein, derart, daß das Beulen der Säule 114 minimiert oder eliminiert wird.
Die Kuppeln der Säulen 114 des elastomeren Kompensators 94 werden in die Vertiefungen 111 (Fig. 4d) an dem flexiblen, isolierenden Band 87 eingebracht. Der elastomere Kompensator 94 besteht aus einem federnden, elastischen, deformierbaren Material, vorzugsweise Gummi. Da der elastomere Kompensator 94 aus einem elastischen Material besteht, wirken die Säulen 114 dazu, um lokale Variationen des Abstands zwischen den Druckwagenverbindungsanschlußflächen 85 und den Druckkassettenverbindungsanschlußflächen 61 zu kompensieren, d. h. Anschlußflächen-zu-Anschlußflächen-Höhenvariationen an dem flexiblen, isolierenden Band 87 und der Druckkassetten-TAB- Schaltung. Beim Einbringen der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in ein entsprechendes Abteil 64, 65, 66 oder 67 wird der elastomere Kompensator 94 um etwa 0,5 mm deformiert.
Wie in den Fig. 6a und 6b gezeigt, wird die Seite 118 des elastomeren Kompensators 94, die der Seite 115 gegenüber liegt, die hin zu dem flexiblen, isolierenden Band 87 gerichtet ist, durch eine Kardanplatte 102 getragen. Der elastomere Kompensator 94 weist drei Vorstände 117 an der Seite 118 (besser in Fig. 6c gezeigt) auf, die in entsprechende Löcher 134 (Fig. 6c) in der Kardanplatte 102 eingebracht sind. Die Vorstände 117 dienen dazu, um den elastomeren Kompensator 94 benachbart zu und feststehend relativ zu der Kardanplatte 102 zu halten, und dieselben sind geeignet dimensioniert, um diesen Zweck zu erreichen, und um eine korrekte Ausrichtung des elastomeren Kompensators 94 bezüglich der Kardanplatte 102 sicherzustellen.
Eine Kardanplatte 102 liegt in der Kammer 119 (Fig. 6a und 6b) jedes Abteils 64, 65, 66 und 67 des Druckwagens 30. In der Kammer 119 ruht die Kardanplatte 102 auf den Anschlägen 104 vor der Einbringung einer Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in ein entsprechendes Abteil 64, 65, 66 oder 67. Die Kardanplatte 102 bewegt sich jedoch innerhalb der Kammer 119 beim Einbringen einer Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 kardanisch. Die Kardanbewegung der Kardanplatte 102 ist detailliert im folgenden beschrieben. Die Kardanplatte 102 weist eine flache Oberfläche (Fig. 6c) auf einer Seite mit drei Löchern 134 auf, um die entsprechenden Vorstände 117 des elastomeren Kompensators 94 aufzunehmen. Eine zentrale Ausnehmung 135 wird aufgrund des Spritzgußprozesses gebildet und dieselbe ist nicht notwendig, um diese Erfindung zu praktizieren. Die Abmessungen der Kardanplatte 102 und die Abmessungen der Löcher 134 und der Ausnehmung 135 sind nicht notwendig, um es Fachleuten zu ermöglichen, diese Erfindung zu praktizieren. Die andere Seite der Kardanplatte 102 weist eine zentrale Rippe 140 und Seitenanschläge 141 auf, wie es in den Fig. 6a und 6b gezeigt ist. Die Rippe 140 steht nach unten 0,5 mm weiter als die Unterseite der Kardanplatte 102 vor, und dieselbe wird auf der Feder 106 getragen. Die Rippe 140 der Kardanplatte 102 ermöglicht es der Kardanplatte 102 sich kardanisch in der X-Richtung zu bewegen. Die Kardanplatte 102 besteht vorzugsweise aus einem nicht-deformierbaren starren Material, wie z. B. Kunststoff durch einen Spritzgußprozeß.
Wie in Fig. 6a und 6b gezeigt, trägt eine "W"-förmige Feder 106 die Kardanplatte 102 an der Rippe 140 der Kardanplatte 102. Wenn die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in ein entsprechendes Abteil 64, 65, 66 oder 67 eingebracht wird, drückt die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 die Kardanplatte 102 weg von den Anschlägen 104, derart, daß die Kardanplatte 102 sich kardanisch bezüglich des Druckwagens 30 derart bewegt, daß eine ordnungsgemäße Ausrichtung zwischen den Verbindungsanschlußflächen 61 an der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 und den Verbindungsanschlußflächen 85 an dem Druckwagen 30 gebildet wird. Die Rippe 140 der Kardanplatte 102 ruht auf der zentralen Invertiertes-V-Biegung 144 der Feder 106, derart, daß es einen ausreichenden Zwischenraum zwischen den Seitenanschlägen 141 der Kardanplatte 102 und der Feder 106 gibt. Der Zwischenraum zwischen den Seitenanschlägen 141 und der Feder 106 ermöglicht es, daß sich die Kardanplatte 102 kardanisch in der Z-Richtung bewegt.
Ein Vorteil des Vorsehens einer Rippe 140 anstatt eines zentralen Drehpunkts in der Kardanplatte 102 besteht darin, daß sich die Kardanplatte 102 von einem wesentlichen Betrag eines Gleitens in der Richtung der Rippe 140 (der Z-Richtung) erholen kann, wenn sich die äußere Kraft ändert. Auf eine ähnliche Art und Weise ermöglicht das Vorsehen einer zentra len Invertiertes-V-Biegung 144 entlang der Länge der Feder 106, daß sich die Kardanplatte 102 von einem wesentlichen Betrag des Gleitens in der Richtung der Länge der Feder 106 (die X-Richtung) erholt.
Die Feder 106 ist an Haken 108 angebracht, die in den Seitenwänden der Kammer 119 des Druckwagens 30 gebildet sind. Die Kardanplatte 102 und die Feder 106 ermöglichen eine globale Neuverteilung von Kraft auf die Verbindungsanschlußflächen 85 derart, daß, wenn sich die Ebene der Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in einem Winkel bezüglich der Ebene der Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 befindet, die Kardanplatte 102 und die Feder 106 helfen, die Kraft auszugleichen, die auf jede Druckkassettenverbindungsanschlußfläche 61 ausgeübt wird. Wenn sich folglich die Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 nicht in einer Ebene parallel zu den Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 befinden, ermöglicht die Kardanstruktur der Kardanplatte 102 und die Feder 106, daß sich die Flexschaltung 84 über die Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 schwenkt und einen Kontakt mit denselben bildet.
Ein noch weiterer Aspekt dieser Erfindung besteht darin, daß die Feder 106 eine vorbelastete Kraft aufweist, wenn dieselbe in dem Druckwagen 30 eingebaut wird, derart, daß die Kardanplatte 102 die Anschläge 104 des Druckwagens 30 mit einer ausreichenden Kraft F&sub0; (Fig. 7) kontaktiert, um eine elektrische Verbindung zwischen der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 und dem Druckwagen 30 zu bilden. Fig. 7 ist eine Kraft-gegen-Verschiebung-Kurve für den Druckwagen 30 dieser Erfindung. In Fig. 7 ist die gezeigte Verschiebung D die Verschiebung der Kardanplatte 102. In Fig. 7 ist die gezeigte Kraft F die Kontaktkraft zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 und den Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassetten 24, 25, 26 oder 27. Der elastomere Kompensator 94 trägt nicht zu der Gesamtkraft F zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und den Verbindungsanschlußflächen 61 bei, da der elastomere Kompensator 94 vollständig durch die Kardanplatte 102 und die Feder 106 getragen wird. Folglich, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ist eine minimale Kraft F&sub0; für sogar die kleinste Verschiebung der Kardanplatte 102 garantiert. Um die Kraft F&sub0; zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und den Verbindungsanschlußflächen 61 zu erzeugen, wird der elastomere Kompensator 94 0,5 mm beim Einbringen der Kassette 24, 25, 26 oder 27 deformiert.
Außerdem verbleibt, wie in Fig. 7 gezeigt, die Kraft, die durch die Feder 106 zugeführt wird, (F&sub0; F&sub1;) für eine große Variation der Verschiebung (DI - D&sub0;) etwa konstant. Die Kardanplatte 102 und die Feder 106 liefern den korrekten Betrag der Kraft, der für einen elektrischen Kontakt zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und 61 notwendig ist, trotz einer relativ großen Variation der Verschiebung der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 bezüglich des Abteils 64, 65, 66 oder 67. Daher wird bei jeder Einbringung etwa eine gleiche Kraft F&sub0; FI zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und den entsprechenden Verbindungsanschlußflächen 61 ausgeübt, selbst wenn über die Lebensdauer eines Druckwagens 30 eine Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 gegen eine Flexschaltung 84 mit einem unterschiedlichen Abstandsbetrag jedesmal, wenn eine andere Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in ein Abteil 64, 65, 66 oder 67 eingebracht wird, drücken kann.
Die Feder 106 gleicht ferner die Kraft aus, die auf die Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 während der Einbringung der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 ausgeübt wird. Kurz bevor die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 vollständig in dem Druckwagen 30 in Sitz gebracht wird, werden die am weitesten entfernten Verbindungsanschlußflächen 130 (Fig. 8a) des Druckwagens 30 durch die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 gedrückt. Die Verschiebung der Verbindungsanschlußflächen 130 ist nicht wesentlich größer als die Verschiebung der Verbindungsanschlußflächen 132, da die Kardan platte 102 und die Feder 106 bewirken, daß die Verbindungsanschlußflächen zwischen den Verbindungsanschlußflächen 130 und 132 des Druckwagens 30 einen Kontakt mit den Verbindungsanschlußflächen 61 an der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27, wie im folgenden beschrieben, bilden. Daher kann die Kraft F zwischen den Verbindungsanschlußflächen 61 und den Verbindungsanschlußflächen 85 optimiert werden, um die gewünschte Wischfunktion für das Wegkratzen von Verunreinigungsstoffen (wie im folgenden beschrieben) durchzuführen, anstatt daß die Kraft F auf die maximale Last begrenzt wird, der die am weitesten entfernten Verbindungsanschlußflächen 130 standhalten können.
Die Feder 106 kann aus einem beliebigen Material bestehen, derart, daß eine flache Kraftkurve für die Gleichung F = F&sub0; + KX, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, erreicht wird, wobei X die relative Verschiebung D - D&sub0; ist. Die Federkonstante K ist ausreichend klein, derart, daß trotz eines relativ großen X F F&sub0; gilt. Eine derartige Feder 106 nimmt variierende Bedingungen auf, und dieselbe liefert eine adäquate Kontaktkraft F, die weder so groß ist, daß dieselbe die Verbindungsanschlußflächen 85 und 61 beschädigt, noch so klein ist, daß dieselbe zu einem inadäquaten elektrischen Kontakt zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und 61 führt. In der Gleichung F = F&sub0; + KX stellt die vorbelastete Kraft F sicher, daß es eine adäquate Kontaktkraft F für sogar die kleinste Verschiebung (D 0) gibt.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Feder 106 aus rostfreiem Stahl mit einer Federkonstante K = 500 g/mm und einer Vorladekraft F&sub0; von etwa 900 g (etwa 30 g pro Verbindungsanschlußfläche). Die Feder weist eine Breite von etwa 12 mm auf. Der größte Abstand zwischen den Beinen der W-förmigen Feder ist etwa 22 mm. Der Winkel 143 (Fig. 6b) ist etwa 100º. Der Winkel 145 der zentralen Invertiertes-V- Biegung 144 der Feder 106 ist etwa 106º. Die zentralen Ausschnitte 146 (Fig. 6c) werden vorgesehen, um die Federkonstante K der Feder 106 abzusenken, während etwa eine kon stante Spannung durch die gesamte Feder 106 sichergestellt wird.
Fig. 8a ist eine Querschnittsansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 4a (in der X-Richtung des Koordinatensystems 34), die die Anfangsposition einer Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 bei der Einbringung in ein Abteil 64, 65, 66 oder 67 zeigt. Wie in Fig. 8a gezeigt, wird bei der anfänglichen Einbringung die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 vollständig in ein Abteil 64, 65, 66 oder 67 des Druckwagens 30 in einer linearen Bewegung gedrückt, bis ein Vorstand 74 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 durch den Vorstand 120 (besser in Fig. 4a gezeigt) des Druckwagens 30 in der Z-Richtung beschränkt wird. Die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 ist ferner im wesentlichen in der X-Richtung durch Vorstände 70 und 72 sowie durch einen elastischen Metallarm 68 (Fig. 4a und 4b) in dem Abteil 64, 65, 66 oder 67 beschränkt, der die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 gegen eine rechte Wand 89 des Abteils 64, 65, 66 oder 67 drückt.
In der Position von Fig. 8a befindet sich der Vorstand 58 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in einem Kontakt mit dem Vorstand 124 (ferner in Fig. 4b gezeigt) des Druckwagens 30. Ferner werden die am weitesten weg liegenden Verbindungsanschlußflächen (wie z. B. die Anschlußflächen 130 und benachbarte Anschlußflächen) des Druckwagens 30 leicht durch die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 gedrückt, derart, daß die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 im wesentlichen in der Y-Richtung ebenfalls feststehend ist. Der Vorteil des Vorsehens eines Vorstands 58 gegenüber den Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 besteht darin, daß der Benutzer nicht die Kontaktkraft zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und den Verbindungsanschlußflächen 61 überwinden muß. Statt dessen wird die Kontaktkraft durch den Vorstand 58, der in einen Kontakt mit dem Vorstand 124 kommt, ausgeglichen.
In der Position von Fig. 8a ist der Winkel zwischen der Oberfläche 76 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 und der Z-Achse des Druckwagens 30 etwa 6º. Beim Erreichen dieser Position wurde jeglicher Spielraum in dem flexiblen, isolierenden Band 87 hinaus durch die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in die Biegung 96 des Druckwagens 30 gedrückt. Eine Reibungskraft wird auf die Flexschaltung 84 durch die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 ausgeübt, sowie die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in den Druckwagen 30 eingebracht wird. Da das flexible, isolierende Band 87 an dem Ende 91 (Fig. 4a) an einer Wand des Abteils 64, 65, 66 oder 67 befestigt ist, wird das flexible, isolierende Band 87 flach und gerade, derart, daß eine ordnungsgemäße Ausrichtung zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 und den Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 erreicht wird.
Fig. 8b ist eine Querschnittsansicht entlang eines Schnitts A-A von Fig. 4a (in der X-Richtung des Koordinatensystems 34), die die Position einer Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 geringfügig weiter in ein Abteil 64, 65, 66 oder 67 eingebracht zeigt als in Fig. 8a. Um diese Position von Fig. 8b zu erreichen, wird die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 um einen Drehpunkt 121 (Fig. 8a) auf dem Vorstand 124 von dem Druckwagen 30 gedreht. Der Drehpunkt 121 ist in einem radialen Abstand von etwa 27 mm weg von der Ebene der Verbindungsanschlußflächen 85 positioniert. Der große radiale Abstand des Drehpunkts 121 von den Verbindungsanschlußflächen 85 ermöglicht einen wesentlichen Betrag einer Translationsbewegung zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und den Verbindungsanschlußflächen 61, die ihrerseits einen großen Betrag einer Wischwirkung liefert, um jegliche Verunreinigungsstoffe (wie im folgenden beschrieben) zu entfernen.
In Fig. 8b befindet sich die Oberfläche 76 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in einem Winkel 4º bezüglich der Z-Achse des Druckwagens 30. In der Position von Fig. 8b wurde die Flexschaltung 84 (Fig. 4a und 4b) ausreichend durch die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 verschoben, daß die Kardan platte 102 und die Feder 106 (Fig. 4c und 4d) bewirken, so daß die Verbindungsanschlußflächen 85 an der Flexschaltung 84 sich über die Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 schwenken und einen Kontakt mit denselben bilden. Wie im vorhergehenden beschrieben, verbleibt die Kraft, die durch die Kardanplatte 102 und die Feder 106 zugeführt wird, für eine große Variation der Versetzung (D&sub1; - D&sub0;) etwa konstant (F&sub0; F&sub1;). Daher ermöglichen die Kardanplatte 102 und die Feder 106, daß ein Kontakt zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und den Verbindungsanschlußflächen 61, trotz einer relativ großen Variation der Verschiebung oder des Winkels der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 bezüglich des Druckwagens 30, gebildet wird. Der frühe Kontakt zwischen der Flexschaltung 84 und den Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27, der durch die Kardanplatte 102 und die Feder 106 bewirkt wird, unterstützt die Wischwirkung, wie es im folgenden beschrieben ist.
In der Position von Fig. 8b befinden sich alle Verbindungsanschlußflächen 85 zwischen den Anschlußflächen 130 und 132 in einem Kontakt mit dem Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in der Y-Richtung. Die Verbindungsanschlußflächen 85 und die Verbindungsanschlußflächen 61 entsprechen einander jedoch nicht, daß sich die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 und der Druckwagen 30 nicht in einer Ausrichtung befinden. Es besteht etwa ein Abstand von 2,174 mm entlang der Z-Richtung zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und den entsprechenden Verbindungsanschlußflächen 61, der noch überbrückt werden muß, bevor die Verbindungsanschlußflächen 85 entsprechende Verbindungsanschlußflächen 61 kontaktieren.
Fig. 8c ist eine Querschnittansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 4a (in der X-Richtung des Koordinatensystems 34), die die Position einer Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in ein Abteil 64, 65, 66 oder 67 geringfügig weiter eingebracht zeigt als in Fig. 8b. In Fig. 8c ist die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 weiter eingebracht als in Fig. 8b gezeigt, derart, daß die Oberfläche 76 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 sich in einem Winkel von 2º bezüglich der Z-Achse des Druckwagens 30 befindet. Um die Position in Fig. 8c zu erreichen, bewegt sich der Drehpunkt an dem Vorstand 124 zu dem Drehpunkt 122 (Fig. 8b), eine nach innen gerichtete Position von dem Drehpunkt 121, sowie sich die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in dem Druckwagen 30 dreht. Obwohl allgemein eine Drehbewegung vorliegt, gibt es eine Gleitbewegung zwischen den Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 und den Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30. Während des Erreichens der Position in Fig. 8c tritt aufgrund der Gleitbewegung und aufgrund der Kontaktkraft, die durch die Feder 106 ausgeübt wird, eine Wischwirkung entlang einer großen Strecke (über 1 mm) mit einer gleichmäßigen Kraft (etwa 900 g) zwischen den Verbindungsanschlußflächen 61 und den Verbindungsanschlußflächen 85 auf. In der in Fig. 8c gezeigten Position liegt immer noch ein Abstand von 1 mm in der Z-Richtung zwischen den Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 und den entsprechenden Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 vor.
Fig. 8d ist eine Querschnittsansicht entlang des Schnitts A-A von Fig. 4a (in der X-Richtung des Koordinatensystems 34), die die Endposition einer Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 zeigt, die in ein Abteil 64, 65, 66 oder 67 des Druckwagens 30 eingebracht ist. In der Endposition von Fig. 8d ist der Vorstand 58 bündig mit dem Vorstand 124. Ferner ist die Oberfläche 76 parallel zu der Z-Achse, und der Vorstand 80 befindet sich in einem Kontakt mit dem Vorstand 125 an dem Boden des Abteils 64, 65, 66 oder 67 des Druckwagens 30. Beim Erreichen der Endposition von Fig. 8d bewegt sich der Drehpunkt an dem Vorstand 124 zu dem Drehpunkt 123 (Fig. 8c), eine nach innen gerichtete Position von dem Drehpunkt 122, sowie sich die Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in dem Druckwagen 30 dreht. Die Gesamtbewegung des Drehpunkts von dem Drehpunkt 121 (Fig. 8a) zu dem Drehpunkt 123 (Fig. 8c) beträgt etwa 0,08 mm.
Während des Erreichens der Endposition von Fig. 8d von der Position in Fig. 8c tritt eine zusätzliche Wischwirkung auf einer Strecke von über 1 mm mit einer gleichmäßigen Kraft von 1.000 g zwischen den Verbindungsanschlußflächen 61 und den Verbindungsanschlußflächen 85 auf. In der Endposition befinden sich die Verbindungsanschlußflächen 61 an der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 und die entsprechenden Verbindungsanschlußflächen 85 an dem Druckwagen 30 in jeder der X-, Y- und Z-Richtungen in einer ordnungsgemäßen Ausrichtung zueinander.
Daher wird bei dieser Erfindung eine Wischwirkung auf einer Strecke von etwa 2,174 mm mit etwa 1.000 g Kraft zwischen den Druckkassettenverbindungsanschlußflächen 61 und den Druckwagenverbindungsanschlußflächen 85 in der Z-Richtung vorgesehen. Aufgrund dieser großen Wischwirkung mit einer Kraft., die quer zu den Verbindungsanschlußflächen 85 räumlich gleichmäßig ist, sollte jegliche Korrosion auf oder jegliche Verunreinigungsstoffe zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und 61 weggewischt werden. Daher führt die Endposition der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 zu einem adäquaten elektrischen Kontakt zwischen den Druckkassettenverbindungsanschlußflächen 61 und den Druckwagenverbindungsanschlußflächen 85 ungeachtet der Y-Richtungsverschiebung oder der Winkelvariation der Verbindungsanschlußflächen 61 an der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27.
Ein Nachteil der obigen Technik besteht darin, daß bei wiederholten Einbringungen der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 in den Druckwagen 30 die Verbindungsanschlußflächen 85 und die Verbindungsanschlußflächen 61 aufgrund der Gleitbewegung und der Kontaktkraft zwischen den Verbindungsanschlußflächen 85 und den Verbindungsanschlußflächen 61 beginnen zu verschleißen. Bei einem Ausführungsbeispiel bestehen die Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 aus einem weicheren Material, während die Verbindungsan schlußflächen 85 des Druckwagens 30 aus einem härteren Material derart bestehen, daß die Verbindungsanschlußflächen 61 der wegwerfbaren Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 dieselben sind, die zuerst verschlissen werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Goldoberfläche mit 200 bis 240 knoop Härte für die Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 und eine Goldoberfläche von 40 bis 90 knoop Härte für die Verbindungsanschlußflächen 61 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27 verwendet.
Der große Betrag der Wischwirkung der Druckkassetten 24, 25, 26 und 27, der oben beschrieben wurde, löst das Problem der "fehlenden Punkte".
Ferner ist, aufgrund des Vorsehens der Vorstände innerhalb der Breite des Abschnitts 76 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27, die volle Breite der Vorderoberfläche des Abschnitts 76 der Druckkassette 24, 25, 26 oder 27, an der die Verbindungsanschlußflächen 61 angebracht sind (Fig. 3b), zum Positionieren der Verbindungsanschlußflächen 61 verfügbar. Die größere Breite ermöglicht es, daß die Verbindungsanschlußflächen 61 größer sind, derart, daß ein besserer elektrischer Kontakt mit entsprechenden Verbindungsanschlußflächen 85 des Druckwagens 30 erreicht wird. Die größere Abmessung der Verbindungsanschlußflächen 61 ermöglicht größere Herstellungstoleranzen. Ein weiterer Vorteil einer großen verfügbaren Breite des Abschnitts 76 besteht darin, daß eine gleichmäßige Kraftverteilung zwischen den Verbindungsanschlußflächen 61 und den Verbindungsanschlußflächen 85 ohne weiteres erreicht wird, obwohl der Abschnitt 76 zu einem Absinken während des Spritzgußprozesses neigt, wie es im vorhergehenden unter Bezugnahme auf Fig. 3c beschrieben wurde.
Dementsprechend wurden eine neue flexible Elektrodenstruktur und ein Verfahren zum Sicherstellen eines elektrischen Kontakts zwischen Verbindungsanschlußflächen einer Druckkassette und eines Druckwagens detailliert beschrieben.
Obwohl spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist es Fachleuten offensichtlich, daß Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dieser Erfindung in den umfassenden Aspekten derselben abzuweichen, und daher sollen die beigefügten Ansprüche innerhalb ihres Bereichs alle derartigen Änderungen und Modifikationen umfassen, die innerhalb des wahren Geistes und des Bereichs dieser Erfindung fallen. Beispielsweise kann, anstatt daß ein flexibles, isolierendes Band 87 mit einer U-förmigen Biegung, wie im vorhergehenden beschrieben, vorgesehen wird, eine L-förmige Biegung vorgesehen werden, ohne von dem Geist dieser Erfindung abzuweichen. Ferner können der elastomere Kompensator und die Feder in der Druckkassette anstatt oder zusätzlich zu dem Druckwagen eingebaut werden. Außerdem können anstatt einer Feder eine getrennte Kardanstruktur und eine herkömmliche Feder verwendet werden. Zahlreiche andere Variationen sind bei den flexiblen Elektrodenstrukturen und den Verfahren zum Sicherstellen eines elektrischen Kontakts zwischen den Anschlußflächen eines Druckwagens und einer Druckkassette möglich, wobei dieselben alle in dem Bereich der beigefügten Ansprüche umfaßt sind.

Claims

1. Eine Vorrichtung zur Verwendung als ein Drucker, mit folgenden Merkmalen:

einem Druckwagen (30);

einer Druckkassette (24, 25, 26 oder 27) mit elektrisch leitenden Verbindungsanschlußflächen (61) auf derselben;

einem flexiblen, isolierenden Band (87), das an dem Wagen (30) befestigt ist, wobei das Band (87) eine erste Oberfläche und elektrisch leitfähige Verbindungsanschlußflächen (85) an der ersten Oberfläche und eine Serie von Erhebungen (110) auf der ersten Oberfläche und eine Serie von Vertiefungen (111) auf einer zweiten Oberfläche aufweist, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt und hin zu dem Wagen (30) gerichtet ist;

einem elastomeren Kompensator (94) an dem Wagen (30), wobei der Kompensator (94) eine erste Seite (115) und eine zweite Seite, die der ersten Seite (115) gegenüberliegt, und eine nach außen gerichtete Serie von Säulen (114) aufweist, die auf der ersten Seite (115) gebildet sind, wobei jede derselben ein halbsphärisches fernes Ende aufweist, das sich in eine jeweilige der Serie von Bandvertiefungen (111) erstreckt; und

einer Kardanstruktur (102, 106) in dem Wagen (30), die drehbar den Kompensator (94) trägt und das ferne Ende der Säulen (114) in die Bandvertiefungen (111) drückt.

2. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Kardanstruktur (102, 106) ferner folgende Merkmale aufweist:

eine Kardanplatte (102), die eine erste Seite und eine zweite Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, aufweist, wobei die erste Seite benachbart zu dem Band (87) ist; und

eine Feder (106), die zu der zweiten Seite der Kardanplatte (102) benachbart ist.

3. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Feder (106) vorbelastet ist, um die Kardanplatte (102) gegen das Band (87) mit einer Kraft einer gewünschten Größe vorzuspannen.

4. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der die Feder (106) eine im wesentlichen konstante Kraft für einen erwarteten Verschiebungsbereich des Bands (87) liefert.

5. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der die Säulen (114) jeweils derart zugespitzt sind, daß eine erste Größe einer charakteristischen Abmessung jeder Säule (114), die an und parallel zu der ersten Seite (115) des elastomeren Kompensators (94) gemessen wird, größer als eine zweite Größe der charakteristischen Abmessung ist, die parallel zu der ersten Seite (115) des elastomeren Kompensators (94) und an einem Ende der Säule (114), das fern von der ersten Seite (115) des elastomeren Kompensators (94) ist, gemessen wird.

6. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 5, bei der:

jede Säule (114) eine charakteristische Abmessung aufweist, die an und parallel zu der ersten Seite (115) des elastomeren Kompensators (94) gemessen wird;

das Verhältnis der Höhe jeder Säule (114) zu der Größe der charakteristischen Abmessung kleiner als 1 ist.

7. Ein Verfahren zum Erzeugen eines elektrischen Kontakts zwischen elektrisch leitfähigen Verbindungsanschlußflächen (61) an einer Druckkassette (24, 25, 26 oder 27) und entsprechenden elektrisch leitfähigen Verbindungsanschlußflächen (85) an einem Druckwagen (30), wenn die Druckkassette (24, 25, 26 oder 27) in den Druckwagen (30) eingebaut wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Verbinden eines flexiblen, isolierenden Bands (87) mit dem Druckwagen (30), wobei das flexible, isolierende Band (87) Erhebungen (110) auf einer Seite und Vertiefungen (111) auf einer gegenüberliegenden Seite aufweist, wobei die Verbindungsanschlußflächen (85) des Druckwagens (30) auf den Erhebungen (110) gebildet sind;

Positionieren eines elastomeren Kompensators (94) in dem Druckwagen (30), der Säulen (114) auf einer Seite (115) und eine flache Oberfläche auf einer gegenüberliegenden Seite aufweist, wobei jede der Säulen (114) eine halbsphärische Spitze aufweist, derart, daß die Spitze der Säulen (114) in die Vertiefungen (111) des flexiblen, isolierenden Bands (87) eingebracht wird;

Tragen der flachen Oberfläche des elastomeren Kompensators (94) mit einer starren Platte (102); und

kardanisches gefedertes Anordnen der starren Platte (102) derart, daß das flexible, isolierende Band (87) trotz einer winkeligen Anordnung zwischen der Druckkassette (24, 25, 26 oder 27) und dem Druckwagen (30) über die jeweiligen Verbindungsanschlußflächen (61, 85) an der Druckkassette (24, 25, 26 oder 27) und dem Druckwagen (30) schwenkt und einen Kontakt zwischen denselben bildet.