專利名稱：筆式打印頭的封蓋機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及做標記的工具，例如在底質(zhì)上書寫和繪圖等，尤其指能夠做出有可選特征的標記的設(shè)備，例如顏色、線寬、線型等。所述的標記包括材料(例如墨水或調(diào)色劑)的沉積，或者底質(zhì)本身的改變，例如通過熱或電方式改變等。
同類專利申請與本發(fā)明有關(guān)的各種方法、系統(tǒng)和裝置在本發(fā)明的申請者或受讓人與本申明同時申報的下列同類專利申請中揭示PCT/AU00/01273，PCT/AU00/01279，PCT/AU00/01288，PCT/AU00/01282，PCT/AU00/01276，PCT/AU00/01280，PCT/AU00/01274，PCT/AU00/01289，PCT/AU00/01275，PCT/AU00/01277，PCT/AU00/01286，PCT/AU00/01281，PCT/AU00/01278，PCT/AU00/01287，PCT/AU00/01285，PCT/AU00/01284和PCT/AU00/01283.
這些同類專利申請的揭示以互參方式綜合在此。
與本發(fā)明有關(guān)的各種方法、系統(tǒng)和裝置在本發(fā)明的申請者或受讓人于2000年9月15日申報的同類專利申請PCT/AU00/01108、PCT/AU00/01110和PCT/AU00/01111中揭示。
這些同類專利申請的揭示以互參方式綜合在此。
與本發(fā)明有關(guān)的各種方法、系統(tǒng)和裝置在本發(fā)明的申請者或受讓人于2000年6月30日與本申明同時申報的下列同類專利申請中揭示PCT/AU00/00762，PCT/AU00/00763，PCT/AU00/00761，PCT/AU00/00760，PCT/AU00/00759，PCT/AU00/00758，PCT/AU00/00764，PCT/AU00/00765，PCT/AU00/00766，PCT/AU00/00767，PCT/AU00/00768，PCT/AU00/00773，PCT/AU00/00774，PCT/AU00/00775，PCT/AU00/00776，PCT/AU00/00777，PCT/AU00/00770，PCT/AU00/00769，PCT/AU00/00771，PCT/AU00/00772，PCT/AU00/00754，PCT/AU00/00755，PCT/AU00/00756和PCT/AU00/00757這些同類專利申請的揭示以互參方式綜合在此。
與本發(fā)明有關(guān)的各種方法、系統(tǒng)和裝置在本發(fā)明的申請者或受讓人于2000年5月24日與本申明同時申報的下列同類專利申請中揭示PCT/AU00/00518，PCT/AU00/00519，PCT/AU00/00520，PCT/AU00/00521，PCT/AU00/00522，PCT/AU00/00523，PCT/AU00/00524，PCT/AU00/00525，PCT/AU00/00526，PCT/AU00/00527，PCT/AU00/00528，PCT/AU00/00529，PCT/AU00/00530，PCT/AU00/00531，PCT/AU00/00532，PCT/AU00/00533，PCT/AU00/00534，PCT/AU00/00535，PCT/AU00/00536，PCT/AU00/00537，PCT/AU00/00538，PCT/AU00/00539，PCT/AU00/00540，PCT/AU00/00541，PCT/AU00/00542，PCT/AU00/00543，PCT/AU00/00544，PCT/AU00/00545，PCT/AU00/00547，PCT/AU00/00546，PCT/AU00/00554，PCT/AU00/00556，PCT/AU00/00557，PCT/AU00/00558，PCT/AU00/00559，PCT/AU00/00560，
PCT/AU00/00561，PCT/AU00/00562，PCT/AU00/00563，PCT/AU00/00564，PCT/AU00/00565，PCT/AU00/00566，PCT/AU00/00567，PCT/AU00/00568，PCT/AU00/00569，PCT/AU00/00570，PCT/AU00/00571，PCT/AU00/00572，PCT/AU00/00573，PCT/AU00/00574，PCT/AU00/00575，PCT/AU00/00576，PCT/AU00/00577，PCT/AU00/00578，PCT/AU00/00579，PCT/AU00/00581，PCT/AU00/00580，PCT/AU00/00582，PCT/AU00/00587，PCT/AU00/00588，PCT/AU00/00589，PCT/AU00/00583，PCT/AU00/00593，PCT/AU00/00590，PCT/AU00/00591，PCT/AU00/00592，PCT/AU00/00594，PCT/AU00/00595，PCT/AU00/00596，PCT/AU00/00597，PCT/AU00/00598，PCT/AU00/00516，PCT/AU00/00517和PCT/AU00/00511.
這些同類專利申請的揭示以互參方式綜合在此。
背景技術(shù)：
目前的制圖和書寫工具(例如鋼筆和鉛筆)就其產(chǎn)生的標記的特征來說是比較靜態(tài)的設(shè)備。鉛筆、自來水筆或圓珠筆通常只有一個標記點，這個標記點可以留下單色鉛痕或墨水。除了換筆外，筆留下的標記點無法修改，如果想對標記的特征進行任何更改，只能依靠用戶改變工具的方向、運動方向、以及作用在底質(zhì)上的力。雖然某些圓珠筆帶有多個獨立的筆芯，但是這些筆芯只允許用戶選擇特定的顏色。由于每種顏色是由一個單獨的筆芯提供的，所以實際能夠提供的顏色數(shù)目是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是為書寫或標記工具增加功能，從廣義上說，本發(fā)明為筆或筆芯提供了一種噴墨型打印頭，以替代常規(guī)的鋼筆或鉛筆的筆尖或筆頭。與常規(guī)的鋼筆和鉛筆相比，所提供的噴墨型打印頭支持對標記的特征進行更多的變化，也更容易控制標記的特征。
從廣義上說，本發(fā)明提供了一種帶有標記裝置的筆，這種筆可以在表面上標記出可見的路徑，標記裝置能夠通過電子方式控制，從而改變路徑的至少一種屬性，所述筆包括一個用戶界面，通過該用戶界面，用戶可以修改至少一種屬性。
標記裝置可以與筆整合在一起，也可以是能夠由用戶替換的筆芯的一部分。
因此，從廣義上說，本發(fā)明還為筆提供了一種筆芯，所述筆芯帶有一個標記裝置，并且可以在表面上標記出可見的路徑；所述標記裝置可以是電控的，從而改變路徑的至少一種屬性。
所述的筆或筆芯可以帶有一個非標記筆尖。筆尖優(yōu)選的是可以沿相對于筆芯體或筆的第一個軸運動。另外，筆尖也可以是固定的。在本發(fā)明的一個優(yōu)選形式中，筆尖和標記裝置都是可由用戶替換的筆芯的一部分，但是筆尖可以是筆的一部分，而標記裝置可以是一次性筆芯的一部分。
另外，還可以提供能夠感知筆尖的相對位置的一個位置傳感器，或者能夠感知作用于筆尖的壓力的一個力傳感器，或者同時提供兩者。所感知的信息可以僅用于開啟或關(guān)閉標記裝置，也可以用于控制所沉積的路徑的屬性。
在感知到當筆尖的移動超過預定的移動量時，或者筆尖上受到的壓力超過預定的壓力時，一個“開啟/關(guān)閉”開關(guān)可以被置于“開啟”狀態(tài)。
標記裝置優(yōu)選的包括一個蓋封裝置，該蓋封裝置可以在開啟位置和關(guān)閉位置之間移動，當位于開啟位置時，打印頭可以在底質(zhì)上沉積墨水，當位于關(guān)閉位置時，蓋封裝置會阻止打印頭沉積墨水。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選形式中，所述蓋封裝置可以在開啟和關(guān)閉位置之間圍繞一個軸旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的是，這種運動通過筆尖的運動來實現(xiàn)。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，筆尖可以沿著第一個軸運動，這個軸包括一個狹槽或槽，該狹槽或槽沿與第一個軸呈一定角度(不包括0°或90°)延伸。在標記裝置前面安裝有一個蓋封裝置，該蓋封裝置可以在開啟和關(guān)閉位置之間圍繞與第一個軸平行的第二個軸旋轉(zhuǎn)。蓋封裝置包括一個與所述狹槽或槽接合的臂，筆尖沿第一個軸的運動會使蓋封裝置在開啟和關(guān)閉位置之間運動。
筆芯或筆可以包括一個至少為標記裝置供電的電源，該電源優(yōu)選地還為用戶界面供電。電源可以是一次性電池或可充電電池。
如果提供的是筆芯，那么該筆芯優(yōu)選地帶有一個電輸入裝置，該電輸入裝置至少用于接收改變筆的至少一種屬性的至少一種控制信號。
標記裝置可以在表面上工作，也可以為標記裝置提供一種輸送裝置以支持標記裝置。
如果提供的是筆芯，那么筆芯可以帶有一個永久存儲器，該永久存儲器至少存儲與可變屬性或?qū)傩韵嚓P(guān)的數(shù)據(jù)。
標記裝置優(yōu)選是噴墨型打印頭，但是也可以是其它類型的標記裝置。
在本發(fā)明的另一個實施例中提供了一種包括一個標記裝置并能夠在一個表面上標記出可見路徑的筆，其中的標記裝置可以通過電子方式控制，從而改變路徑的至少一種屬性。所述的筆包括一個用戶界面，用戶可以通過該用戶界面修改至少一種屬性。所述的筆還包括至少一個傳感器裝置，用于感知圖像或顏色，或者同時感知兩者。
可以根據(jù)感知的圖像或顏色修改至少一種屬性。
所述的筆優(yōu)選地包括一個存儲器，用于存儲至少一組用戶定義的屬性和一組用戶定義的可選屬性，包括從由傳感器裝置感知的圖像或顏色獲得的屬性。
其中一種傳感器裝置能夠感知包括與屬性有關(guān)的編碼數(shù)據(jù)的圖像。
傳感器裝置可以與標記裝置相鄰，或者位于筆的一端，而標記裝置位于筆的另一端。
傳感器裝置優(yōu)選在可以通過抵著表面向底質(zhì)推的方式來操作。
用戶界面可以包括至少一個滑塊、至少一個控制按鈕、或者至少一個滑塊和至少一個控制按鈕。
用戶界面可以包括一個顯示器，用于顯示與至少一種屬性有關(guān)的信息。
用戶界面優(yōu)選在可以循環(huán)顯示所存儲的至少一種屬性。
本發(fā)明還提供了一種包括一個標記裝置并且可以在一個表面上標記出可見的路徑的筆，其中的標記裝置可以通過電子方式控制，從而改變路徑的至少一種屬性；所述的筆包括一個用戶界面，用戶可以通過這個用戶界面修改至少一種屬性；所述的筆還帶有至少一個傳感器裝置，該傳感器裝置能夠感知包括編碼數(shù)據(jù)圖像在內(nèi)的圖像。
所述的筆優(yōu)選地包括一個解碼器，以便解碼編碼的數(shù)據(jù)并響應解碼的數(shù)據(jù)以改變至少一種屬性。
所述的筆可以包括一個接收器，用于從外部控制抑制源接收命令，并且響應所述接收的命令從而改變至少一種屬性。
所述的筆優(yōu)選地包括一個存儲器，用于存儲不同的屬性值組。所述存儲器可以存儲至少一組用戶定義的屬性。
所述的筆優(yōu)選包括一個發(fā)送器，用于向外部控制源發(fā)送感知的圖像數(shù)據(jù)、編碼數(shù)據(jù)、或解碼數(shù)據(jù)。
所述的筆優(yōu)地能夠在向外部控制源發(fā)送圖像數(shù)據(jù)、編碼數(shù)據(jù)或解碼數(shù)據(jù)的同時發(fā)送在感知的圖像位置上的路徑的至少一種屬性值。
所述的筆可以包括一個位置傳感器裝置或一個運動傳感器裝置，或者同時帶有這兩個裝置，其中至少一種屬性取決于筆的相對位置、筆的相對速度、或者這兩者。
筆的位置或速度可以從感知的圖像位置中獲得，也可以從在感知的圖像中的編碼數(shù)據(jù)獲得。
從廣義上說，本發(fā)明還提供了一種噴墨型打印頭，該打印頭帶有多個噴墨裝置和一個中心軸，所述噴墨裝置排列為一系列的組，每一組都沿著不平行的線延伸。
每組噴墨裝置的相鄰墨嘴可以定位于一條徑向線的兩側(cè)或者定位在徑向線。
可以把一套上述裝置與一個公用墨水源連接。每套裝置優(yōu)選地包括多于一組的裝置，最好每套裝置有不同的墨水源。一組中的墨嘴優(yōu)選地屬于同一套，相鄰的組應屬于不同的套。
不同套中的組最好以重復樣式排列。
最好有4套12組墨嘴。
每組墨嘴優(yōu)選地由一個公共通道供墨，所有通道位于打印頭的第一級上，一套墨嘴的通道至少應通過第二級上的一條互連通路部分地互連，每套的互連通路至少從另一套的通道下部通過。
打印頭優(yōu)選地包括第一層固體材料，位于第一層上的一個噴墨裝置層、以及位于第一層下的第二層固體材料。
通道優(yōu)選地是穿過第一層的狹槽，互連通路優(yōu)選地是在第二層的底面中的槽并且只穿過第二層的一部分。
第二層優(yōu)選地包括把通道與互連通路鏈接的鏈接通路，鏈接通路穿過第二層。
第一層、第二層和噴墨裝置層是獨立的層，或者分別是完整裝置的一部分。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的筆的立體圖；圖2是圖1所示的筆的主視圖；圖3是圖1所示的筆的側(cè)視圖；圖4是圖1所示的筆的端視圖；圖5是在圖1所示的筆中使用的筆芯的立體圖；圖6是圖5所示的筆芯的分解立體圖；圖7是圖1所示的筆的筆尖區(qū)域的側(cè)視圖，其中還示出了帶有各種方向的紙；圖8是在根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的筆中使用的筆芯的分解立體圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的筆的分解立體圖；圖10是圖9中的筆軸向橫截面剖視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的筆的立體圖；圖12是圖11所示的筆的分解立體圖；圖13是圖11所示的筆的局部分解立體圖；圖14是圖5、6、8所示的筆芯的一部分的第一個局部分解立體圖；圖15是圖5、6、8所示的筆芯的一部分的第二個局部分解立體圖；圖16是在圖5、6、8所示的筆芯中使用的打印頭的俯視圖；圖17是圖16所示的打印頭在開啟位置上的俯瞰立體圖；圖18是圖16所示的打印頭在關(guān)閉位置上的俯瞰立體圖；圖19是圖16所示的打印頭在開啟位置上的俯瞰立體橫截面剖視圖；圖20是圖16所示的打印頭在開啟位置上的仰視立體圖；圖20a是圖16所示的打印頭在開啟位置上的仰視平面圖；圖21是圖16所示的打印頭在開啟位置上的俯瞰分解立體圖；圖22是圖16所示的打印頭的MEMS噴墨層的俯瞰立體圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的筆的立體圖；圖24是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的筆的立體圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的筆的立體圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的筆的立體圖；圖27顯示了與本發(fā)明的各種實施例一起使用的一個彩色卡片；圖28是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的帶有一個筆帽的筆的立體圖；
圖29是圖28所示的不帶筆帽的筆的局部分解立體圖；圖30是圖29中的筆的分解立體圖；圖31是圖29中的筆的局部分解立體圖；圖32是圖29中的筆的另一個局部分解立體圖；圖33是圖29中的筆的另一個局部分解立體圖；圖34是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的筆的立體圖。
具體實施例方式
注MemjetTM是澳大利亞Silverbrook Research有限公司的商標。
筆和筆芯的基本構(gòu)造圖1-6顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的筆1110。該筆通常有一個管狀的筆體1112，其中帶有可更換的筆芯組件1114。筆芯1114包括一個墨水源1116、筆尖1118和打印頭1120，當墨水源耗盡或筆尖或打印頭破損時，筆芯1114作廢，此時可以把一個新筆芯插入到筆體中。但是，筆有可能是一次性的，在這種情況下，筆芯和筆體是一個整體，無法被最終的用戶分離。
墨水源1116帶有一個細長的中空管1122，管1122的一羰由第一個端蓋1124封閉，另一端由第二個端蓋1126封閉。管1122優(yōu)選地由熱塑性塑料制成，但是也可以由其它材料制成。如果是由塑料制成的，那么該管優(yōu)選地是采用擠壓成型的，以保證具有不變的截面形狀。但是，該管也可能是注朔成型的。如果是由金屬制成的，那么該管也可通過擠壓成型的。管1122帶有多個肋1128，肋1128把管的內(nèi)部劃分為四個獨立的腔1130、1132、1134和1136。這些肋還提高了管的剛性。腔中充滿墨水。最簡單的是，腔中全部充有相同顏色的墨水。另外，每個腔中也可以充有不同顏色的墨水。采用四種顏色和一個合適的打印頭，由藍綠色、紅紫色、黃色和黑色(CMYK)彩色油墨的組合幾乎可以產(chǎn)生任何想要的顏色。
腔1130大約占管容積的一半，其余的腔每個各占管容積的六分之一。在一個CMYK彩色打印設(shè)備中，黑色墨水的用量一般超過彩色墨水的用量，因此黑色墨水存儲在腔1130，其它三種顏色存儲在腔1132、1134和1136中。需要說明的是，腔的數(shù)量和相對容積可以變化。有些目前的桌面噴墨打印機除了使用黑色墨水外，還使用六個不同顏色的墨水，如果需要，可以把管分成七個腔。彩色墨水腔的容積不必全部相同，黑色墨水腔(如果使用黑色墨水)也不必是可用容積的一半。隨著彩色越來越接近，使用黑色墨水打印的比例可能會降低，因此黑色墨水與彩色墨水的比例可以改變。
同樣，雖然在本發(fā)明中彩色墨水的量相等，但是也沒有理由，例如，不可以提供更多量的紅紫色墨水。
第一個端蓋1124的形狀正好能夠密封每一個腔的末端。端蓋1124包括一個小進氣孔1140，以便在使用墨水時使空氣進入腔中。為了防止墨水因蒸發(fā)而干燥(所用的墨水通常是水基的)，在墨水和端蓋1124之間提供了一個可拆卸的密封(沒有示出)。在使用墨水時，需要把該密封從各個腔上去掉。
第二個端蓋1126的形狀也能夠密封每一個腔，但是它配有通路1178(見圖15)，通路1178把這些腔與粘接到端蓋1126的自由端的打印頭1120連通。打印頭優(yōu)選的是一種噴墨式打印頭，并且優(yōu)選的是基于微電機系統(tǒng)(MEMS)的噴墨打印頭。基于MEMS的噴墨打印頭使用機械驅(qū)動器排出墨水，而不是通過墨水的加熱(這種方式在現(xiàn)用的大多數(shù)噴墨式打印機中使用)。因此，基于MEMS的噴墨打印機與普通打印機相比功耗更低，更適合于在可用功率有限的便攜式設(shè)備中使用。為了更透徹地理解MEMS噴墨設(shè)備和其制造方法，請參考我們以前的美國專利申請(備案號IJ052US)，其中的內(nèi)容以參考方式綜合在此。
打印頭粘接到端蓋1126上，但是安裝在一塊柔性印制電路板(PCB)1144上，這塊柔性印制電路板帶有控制和電源觸點1146。
在端蓋1126上安裝有一個筆尖1118，該筆尖能夠沿軸向稍微移動。筆尖1118的軸向移動由臂1148控制，臂1148從筆尖內(nèi)端沿徑向和軸向延伸并靠在一個塊1184上(見圖15)。在使用時，對著底質(zhì)壓下筆尖可以使臂1148彎曲，從而使筆尖收回。筆尖優(yōu)選地由熱塑性材料采用注模成型工藝制成，并且最好是乙?；牧?Acetyl)。這種移動量代表性地為最大是0.5mm，同時為用戶提供一些反饋。另外，筆尖的柔性還能適應底質(zhì)表面的一些凹凸不平。如果需要，也可以把筆尖固定，不允許其移動。
第一個端蓋1124的形狀可以容納一個小型的按鈕式或圓柱式電池1138。電池可以僅僅固定在端蓋的末端，也可以側(cè)向插入到端蓋中的腔中。把電池放置到腔中可以使按鈕式或圓柱式電池的兩極能夠更容易地與腔中的電觸點接觸。把電池固定在端蓋的末端上只能使電池的一極能夠與電觸點方便地接觸?？梢圆捎靡粭l或兩條線或其它的導電方式1139把電池1138的一極或兩極與印刷電路板(PCB)1144連接。
筆尖帽1152延伸通過端蓋1126、打印頭1120、PCB1144、以及筆尖1118，筆尖1118的自由端1156可以通過孔隙1154探出?？紫?154是橢圓形的，允許打印頭1120通過筆尖下的孔隙排出墨水。
筆芯1116位于筆體1112內(nèi)，它由與筆尖帽1152成一體的一個或多個彈性卡扣動作臂1158定位和緊固在適當?shù)奈恢蒙?。如果電?138是緊固在端蓋上且其兩極與PCB1114電連接，那么筆芯不需要與筆體1112接合。如果電池只有一極與PCB連接，那么筆體可以用作另一極的連接通路，必要時還可以加一個開關(guān)。無論在哪種情況下，電池的自由端必須與固定在筆體1112的封閉端1160中的端頭連接。
對于單色筆，控制打印頭所需的最低功能是一個開啟/關(guān)閉開關(guān)和一條控制噴墨驅(qū)動器的電路。PCB或打印頭本身構(gòu)成噴墨驅(qū)動器的控制回路的一部分。開啟/關(guān)閉開關(guān)優(yōu)選的是能夠控制，這樣，只有當把筆尖對著底質(zhì)壓下時，才能噴出墨水。對著底質(zhì)壓下筆尖會在筆尖上產(chǎn)生壓力。在本實施例中，這會導致筆尖移動，并且使開啟/關(guān)閉開關(guān)在運動、感知壓力、或者其它方式的觸發(fā)下動作。如果筆尖是固定的，那么筆尖不可能相對于筆的其它部分運動。
PCB和打印頭電路可以永久性地與電池連接，或者也可以在筆上提供一個單獨的“主”開啟/關(guān)閉開關(guān)。提供一個這樣的主開啟/關(guān)閉開關(guān)允許用戶以非標記方式使用筆，例如與個人管理器等裝置的觸摸屏一起使用。還可以使用其它裝置使筆不打印，我們將在下文中說明這種情況。如果不提供開關(guān)裝置而使筆始終處于“開啟”狀態(tài)，那么打印頭或PCB的電路或者這兩條電路應支持“睡眠方式”，在這種方式下，大多數(shù)電路被關(guān)閉，以便節(jié)省電池。按下筆尖可以“喚醒”電子系統(tǒng)并進行打印。由于采用的是固態(tài)元件，所以從睡眠狀態(tài)切換到工作狀態(tài)可能導致的打印延遲非常小，用戶察覺不到。如果筆帶有一個運動傳感器裝置(例如加速計)，那么當筆尖的運動超過預先設(shè)定的門限時，這個傳感器裝置可以“喚醒”筆。
如圖1和圖3所示，筆體1112是不對稱的，而是帶有一個指握部分1162。指握部分1162使用戶在握住筆時，筆尖1118位于打印頭1120之上。但是，筆的方向不是關(guān)鍵的，實際上，在方向上沒有限制，只要筆尖不阻礙打印頭向紙噴墨的路徑就可以，如圖7所示。
圖7顯示了筆尖?？吭诘娜N不同方向的紙上，三種不同方向的紙分別標記為1164、1166、1168。從打印頭排出墨水的路徑由直線1170表示。紙張1164代表的方向是筆尖位于打印頭上面，而紙張1166代表的方向是筆尖位于打印頭下面。紙張1168代表的方向是筆尖位于打印頭的側(cè)面。正如所看到的，在上述任何方向上，筆尖都不會妨礙向紙排出墨水的路徑。
圖8顯示了一個與圖1-6中的筆芯類似的筆芯1172，但是這個筆芯不帶有電池。在其它方面，這個筆芯與圖1-6中顯示的筆芯完全相同，因此，其中的相同部分以相同的附圖標記代表。這個筆芯的主要區(qū)別是，端蓋1174只是一個簡單的塞子，沒有提供容納電池的位置。另外，其中也沒有與PCB1144的電連接或?qū)Ь€連接。這種筆芯1172主要用于帶有電源的筆體中，其中的電源可以是電池或者導線連接。筆體帶有一個與PCB1146接觸的導電端子。墨水源1116的長度可以與上述自供電式筆的墨水源相同，也可以不同。筆中的電池可以是一次性的，也可以是可充電電池。
筆芯優(yōu)選的是帶有硬編碼的或存儲在永久性存儲器中的標識信息，這種標識信息確定筆芯的特征，例如筆芯是單色的還是彩色的，行的最大寬度等等。另外，筆芯還可以包括用于監(jiān)視每個腔中的墨水液面或檢測墨水是否用盡的電路。這種信息可以通過PCB1144上的觸點傳遞給筆。另外，在打印時，筆控制器也可以按一定的噴墨速度計算剩余墨量或者以筆芯的初始容積減去使用的墨水量來計算剩余的墨水量。在本發(fā)明的一種形式中，筆芯可以在永久性存儲器中存儲初始墨水容積數(shù)值，在安裝筆芯時，筆可以從筆芯中提取這種信息。這樣，筆芯可以成為一種比較“傻瓜型”的裝置。
帶有傳感器的筆圖9和圖10中顯示了一種帶有內(nèi)嵌光學傳感器裝置的筆。筆1200包括一個模體1202、一個底模1204和一個前模1206。筆1200使用與圖1-6中顯示的筆芯相同的筆芯1208，即，一種自供電的一次性的筆芯。
筆還包括一個光學傳感套件1210，該套件包括一個PCB 1212和一個光學模制件1214。PCB 1212包括一個圖像傳感器裝置1216、一個光源裝置1218、處理芯片1220、無線發(fā)射機芯片1222、顯示LED 1224以及天線1226。天線1226通過導線1228與PCB 1212連接。PCB還可以包括一個加速度計1230。圖像傳感器裝置1216可以響應窄頻帶電磁波或?qū)掝l帶電磁波。光源裝置1218以感光器件能夠響應的某些波長或全部波長發(fā)射電磁輻射。圖像傳感器裝置1216優(yōu)選的是由一個或多個電荷耦合器件(CCD)或CMOS圖像傳感器組成。光源1218優(yōu)選的是帶有一個或多個LED組成，這些LED以一個或多個預選的波長發(fā)射電磁輻射。光源和圖像傳感器可以由一個或多個過濾器組成，以濾除不需要的波長。在某些情況下，可能希望使第一套圖像傳感器只響應紅外輻射，使第二套圖像傳感器只響應可見光。類似地，可能希望使第一套光源只發(fā)射紅外輻射，使第二套光源只發(fā)射可見光。其它形式的波長組合也是可能的，上述裝置可能響應兩個波段以上的波長。
在我們以前的專利申請PCT/AU00/00565(備案號NPS001)、PCT/AU00/00560(備案號NPP001)和PCT/AU00/00569(備案號NPT002)中，我們曾經(jīng)揭示了一種稱為netpage的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個用于感知打印在紙上的不可見標記的筆。筆1200可以包含在我們以前的專利申請中揭示的netpage筆的全部功能，實際上，它是一種帶有可控標記功能的netpage筆。
由光源裝置1218發(fā)射的光通過光學模制件1214傳導到鏡頭1232，然后傳導到所使用的底質(zhì)上。由鏡頭接收的光被光學模制件1214傳導到圖像傳感器裝置1216上。如果有多個光源或圖像傳感器，那么光學模制件需要包括光束組合器、分離器以及濾鏡。鏡頭優(yōu)選是光學模制件的一部分，并且前模帶有一個孔隙1233，光通過這個孔隙1233傳遞到光學模制件1214上。孔隙1233可以通過蝕刻等方法產(chǎn)生或者由透明的材料制成，使光線能夠通過孔隙1233傳遞到圖像傳感器裝置1216。
PCB安裝在底模1204的狹槽1234中，天線在底模1204的上表面中的一個狹槽(沒有示出)中延伸。底模伸到模體中，并由前模1206固定到適當?shù)奈恢蒙?。前?206是模體中的一個卡件，它帶有一個與模體的凹槽1236相接合的卡扣接頭(沒有示出)。筆PCB 1212與筆芯PCB 1144的觸點1144接合，以便從筆芯所帶的電池受電，并控制打印頭1120的工作。打印頭的控制取決于應用和處理器，我們將在本文檔的后續(xù)部分中討論。
打印頭的控制圖11-13顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的筆1250。筆帶有一個簡單的管狀筆體1252，其中可以容納一個墨芯1114。筆芯1114可以是單色墨芯，也可以是彩色筆芯。筆體1252包括一塊PCB 1254和一個電位計1257，在PCB 1254上安裝有一個處理器芯片多個或芯片1256。電位計位于筆體1252的上表面之下，并且與一個外部滑塊1258連接。滑塊1258可以在筆體的狹槽1260中滑動。PCB 1254包括接觸墊1262，它與筆芯1114的觸點1146接合，以便從筆芯的電池受電并控制打印頭1120。
電位計能夠調(diào)整由打印頭1120沉積的墨水的某種特征。例如，可以是沉積的墨水量、產(chǎn)生的行的寬度、沉積的墨水的顏色(對于彩色筆芯)或者任何其它的屬性。
如上所述，筆芯可以包括確定筆芯的一個或多個特征的信息，例如筆芯是單色的還是彩色的、行的最大寬度等等。筆PCB 1254的處理器1256可以從筆芯獲得這種信息，并更改打印頭1120的相關(guān)屬性。筆芯1114可以包括一個指示可以被修改的屬性的區(qū)域1268。信息可以直接打印在筆芯體上，也可以粘貼在筆芯體上。筆體可以包括一個與滑塊1256相鄰的透明區(qū)1264，通過這個透明區(qū)1264可以看到區(qū)域1268。因此，對于一個允許修改顏色輸出的彩色筆芯來說，在區(qū)域1268上可能帶有一個彩虹紋，通過區(qū)域1264可以看到這個彩虹條紋。用戶只需滑動滑塊1258，使標線1266與所需的顏色相鄰，就可以選擇任何顏色。對于帶有可調(diào)整線寬功能的單色筆芯，可以沿軸線方向提供一個指示線寬的楔塊。顯而易見，其它的屬性也是可以控制的。
打印頭和筆尖圖14和圖15詳細顯示了在本發(fā)明的筆芯和筆中使用的一種優(yōu)選的打印頭和筆尖，它們也可以用在圖5、6、8所示的筆芯中。因此，對于相同的部件，我們使用相同的附圖標記。
打印頭1120安裝在PCB 1114上，置于端蓋1126的凹槽1176中。打印頭和凹槽都不是圓形的，以便于正確定向。端蓋1126帶有四個墨水通道1178，每個墨水通道在墨水出口1180處縮進凹槽1176中。這些出口與打印頭1120的墨水進口1182相通。
筆尖1118安裝在筆尖帽1152的狹槽1184中，由端蓋1126的表面1190固定就位。懸臂1148抵在塊1184上，使筆尖向外稍稍偏斜。筆尖的前部1186的橫截面是圓形的，但是后部1188帶有一個扁平部分1191，這部分可以在端蓋1126的表面1190上滑動。
筆尖包括一個狹槽1181，狹槽1181沿平面1191斜向延伸。打印頭1120帶有一個可旋轉(zhuǎn)的封蓋1183。封蓋可以在第一和第二工作位置之間移動。在第一位置上，打印頭的墨水噴嘴被蓋住，優(yōu)選的是被密封住，以防止打印頭中的墨水變燥以及雜質(zhì)進入。在第二位置上，打印頭的墨水噴嘴沒有被蓋住，打印頭可以工作。封蓋1183帶有一個臂1185，臂1185與狹槽1181接合。因此，當筆尖相對于打印頭滑入滑出時，可以使封蓋1183旋轉(zhuǎn)。當筆尖上沒有壓力并完全伸出時，封蓋處于第一位置；當筆尖被壓下時，封蓋處于第二位置。封蓋1183可以作為打印頭1120的一個開關(guān)，這樣，只有在封蓋處于第二工作位置時，打印頭才能工作。狹槽可以帶有一個傾斜部分，以啟閉封蓋，還可以帶有一個軸向延伸的部分，這樣，封蓋不會與筆尖一起移動。
打印頭和封蓋的結(jié)構(gòu)打印頭1120和封蓋1183的結(jié)構(gòu)和排列方式在圖16到圖24中顯示。打印頭1120是一個由四層半導體材料(1302、1304、1306、1308)構(gòu)成的組件。層1306是一個導電半導體元件層，包括MEMS噴墨裝置1310。層1306采用標準的半導體制造技術(shù)制成。層1302和1304是打印頭中的不導電層，它們?yōu)閺哪M口1182向噴墨裝置1310輸送墨水提供了通路。層1308也是不導電的，它在每個噴墨裝置1310上形成一個帶有孔1312的防護裝置，允許墨水從打印頭噴出。層1302、1304、和1308的制造材料不必與層1306的制造材料相同，甚至可以它們的制造材料可以不是半導體材料，但是采用相同材料制成，可以避免材料接口的問題。另外，通過為所有部件使用半導體材料，可以采用半導體制造技術(shù)制造整個組件。
打印頭1120有四墨水進口1182，噴墨裝置1310被安排為12套，每套從打印頭的中心1300大致徑向向外延伸。噴墨裝置1310的每四條徑向線與同一個墨水進口連通。與相同的墨水進口連通的噴墨裝置構(gòu)成一組。噴墨裝置1310交替排列在徑向線的兩側(cè)，這樣使它們與中心的距離更近。(是否有其它原因？)這12行噴墨裝置1310相對于打印頭的中心1300對稱地排列，相互之間的間隔為30°。需要說明的是，噴墨裝置1310的行數(shù)可以少于或多于12。類似地，墨水進口1182的數(shù)量也可以多于或少于4個。優(yōu)選的是每個墨水進口1182的行數(shù)相等。如果筆芯使用單色墨水，墨水進口不必與噴墨裝置的行數(shù)對應。
層1306包括一個接頭片1311，接頭片1311上有多組電控觸點1312。為了便于顯示，在圖中只顯示了4個觸電。需要注意的是，根據(jù)所用的彩色墨水的數(shù)量、對每個噴墨裝置1310的控制程度、以及其它要求，可能有更多數(shù)量的觸點。通過把接頭片粘接在PCB 1114上使打印頭安裝在PCB1114上。電觸點1312與PCB 1114上的相應觸點(沒有示出)接合。層1306包括用于控制每個噴墨裝置的控制回路。但是，通常情況下，所有較高級的控制(例如打印哪些顏色以及顏色的相對量)是在打印頭的外部控制的。這種控制可能由PCB 1114或筆PCBs上的電路實現(xiàn)，例如在圖9和圖10所示的裝置的1210，或者圖11、12和13所示的裝置的1254。這些高級控制通過觸點1312傳遞到打印頭1120上。優(yōu)選的是至少為每組噴墨裝置提供一組觸點1312。但是，每行噴墨裝置或每個噴墨裝置是可編址的。在最簡單的情況下，每組噴墨裝置可以由控制信號開啟或關(guān)閉。
如圖16的俯視圖所示，打印頭1120實際上是八角形的，接頭片1314和1316從八角形的相對面上延伸開來。需要說明的是，接頭片1314只由層1302、1304和1306構(gòu)成，而接頭片1316由全部四層構(gòu)成，即1302、1304、1306和1308。這樣，PCB 1114可以粘接到層1306上，而不在層1308上延伸。帶有接頭片的八角形形狀還有助于定位端蓋1126的凹槽1180中的打印頭。
封蓋1183優(yōu)選的是也由與打印頭相同的半導體材料制成，并且安裝在打印頭上，以便圍繞打印頭的中心1300旋轉(zhuǎn)。對于非導電層，封蓋不必由與打印頭相同的材料制成，甚至不必使用半導體材料制成。封蓋可以在開啟位置(見圖17)和關(guān)閉位置(見圖18)之間旋轉(zhuǎn)。在圖16和圖18中，顯示了開啟位置，而關(guān)閉位置以虛線表示。封蓋1183有12個徑向延伸的孔1318。這些孔的大小和排列方式能夠保證在開啟位置時，所有噴墨裝置都可以不受阻礙地通過這些孔噴出墨水。在關(guān)閉位置時，孔1318覆蓋噴墨裝置行之間的材料，而孔1318之間的封蓋材料覆蓋上層1308中的孔1320。這樣，墨水無法從打印頭漏出，雜質(zhì)也無法進入孔1320中導致噴墨裝置堵塞?？?318優(yōu)選的是使用標準半導體蝕刻法形成于封蓋1183中。在所示的實施例中，每個孔相當于一系列重疊的柱狀鉆孔，其直徑是從封蓋的中心1300算起的徑向距離的函數(shù)。另外，這些孔也可以由兩條徑向延伸的、相互之間角度較小的線構(gòu)成。需要說明的是，在旋轉(zhuǎn)時，封蓋的外側(cè)比內(nèi)側(cè)移動的距離大，因此當徑向距離增加時，需要相應增加孔的寬度。
封蓋基本上是平的，帶有從底面1326的周圍向下延伸的8條腿1322。這些腿均勻分布在周邊上，并與上層1308的上表面1329的外緣上的相應狹槽1328接合。狹槽是矩形的，帶有圓形內(nèi)角。狹槽1328的內(nèi)表面1330和腿的內(nèi)表面1332可以是弧形的，并圍繞著打印頭的中心1300，以保證封蓋繞中心軸1300旋轉(zhuǎn)。但是，這也并不是必需的。在所示的實施例中，八角形的每個面帶有一個狹槽1328，但這不是必需的，例如，也可以每隔一個面上帶有狹槽。腿1322和狹槽1328的對稱性也不是必需的。
封蓋的旋轉(zhuǎn)是由筆尖中的成角度的狹槽1181中的作用臂1185帶動的。封蓋的旋轉(zhuǎn)最終由腿1322和狹槽1328來限制。為了防止損壞封蓋、打印頭或筆尖，臂1185帶有一個較窄部分1334。當筆尖被壓得太多時，臂1185的較窄部分1334會彎曲。另外，在臂1185的兩側(cè)都有護臂1336，用于限制封蓋的旋轉(zhuǎn)。容納打印頭的凹槽1176帶有一個開口，護臂位于其中。如果由于某種原因封蓋旋轉(zhuǎn)太多，那么護臂會觸到開口的側(cè)面，從而限制封蓋的旋轉(zhuǎn)，使腿1322不與狹槽1328的任何一端碰觸。
打印頭的激活當筆可以開啟時，只有當把筆尖在底質(zhì)上壓下時才驅(qū)動打印頭才是所需的。當移動到筆中時，筆尖可以使“開啟/關(guān)閉”開關(guān)關(guān)閉。另外，還可以采用力傳感器來測量施加于筆尖的力。在這方面，可以把懸臂1148直接用作電動力傳感器。另外，也可以讓筆尖的內(nèi)端觸發(fā)一個獨立的力傳感器。如果使用力傳感器，那么可以僅用它開啟或關(guān)閉打印頭，或者(以電子方式)控制噴墨的速度，從而實現(xiàn)施力越大噴墨量越大。力傳感器感知的力可由控制器用來控制其它屬性，例如線寬等。封蓋的旋轉(zhuǎn)也可以觸發(fā)“開啟/關(guān)閉”開關(guān)動作。
打印頭墨水通路打印頭有徑向排列的用于不同墨水的噴墨裝置，但是，在這種情況下，如果不同墨水的噴墨裝置是交錯排列的，就可能為向噴墨裝置供墨帶來問題。在現(xiàn)有的打印機中，噴墨裝置是在并排的行上排列的，因此，可以從行的任意一端或行的兩端供組所有不同的墨水。但是，在徑向排列的情況下，這是不可能的。
底層1302的背面具有四個墨水進口1182。這些進口是橢圓形的，其厚度大約為層1302的一半，后面是直通上表面的圓柱孔1340。層1302的背面的中部還有4個槽1342、1344、1346和1348。有多個孔從槽通過層1302延伸(見圖21和圖24)。較低層1302的下表面由端蓋1126密封，因此，這些槽構(gòu)成了密封的通路。
如上所述，一共有4個墨水進口和12行噴墨裝置1310，因此，每三行噴墨裝置需要從相同的墨水進口接收墨水。請看圖21，其中第一組三行噴墨裝置的編號為1370、1371和1372。這組噴墨裝置通過墨水進口1182a接收墨水。第二層1304有一個貫穿其厚度的狹槽1350，狹槽1350位于噴墨裝置行之下。狹槽1350的外端與墨水進口1182a對齊，因此可以向上面的行1370供墨，這一點可以從圖19看出。狹槽1350的另一端與層1302中的孔1356對齊，從而與槽1342連通。槽1342的兩端各有一個通向上表面的孔1358和1360，這兩個孔分別與狹槽1352和1354連通。這些狹槽分別向行1371和1372供墨。從相對的墨水進口1182c向噴墨裝置的各個行1376、1377和1378提供墨水是通過相應的狹槽和槽實現(xiàn)的。
墨水進口1182b與狹槽1362連通，因此向噴墨裝置的行1373供墨。狹槽1362的內(nèi)端與層1302中的孔1364連通?？?364與槽1344連通。槽1344的另一端帶有一個延伸到上表面的孔1366，孔1366與狹槽1368連通。狹槽1368在噴墨裝置的行1374和1375之下延伸，因此，這三行噴墨裝置都接收相同的墨水。從進口1182d向行1379、1380和1381提供墨水是通過狹槽和槽的鏡像裝置實現(xiàn)的。
打印墨水的屬性的控制通過電位計控制顏色圖23顯示了一個四色筆1400，筆1400帶有一個筆體1402和一個可更換的四色墨芯1114。筆體1401包括三個旋轉(zhuǎn)電位計1404、1406和1408。這些電位計分別控制色彩、飽和度和亮度值。筆體還帶有一個顯示裝置1410，它顯示與設(shè)置相對應的顏色。顯示裝置1410優(yōu)選的為能夠顯示所需顏色的有機發(fā)光二極管(OLED)。另外，顯示裝置也可以是幾種不同顏色脈沖寬度調(diào)制的LED或彩色LCD的組合?？梢圆捎脽o源顯示裝置以圖形方式顯示在底質(zhì)上的相應區(qū)域中控制打印的顏色。還可以采用輸出HSV的數(shù)值或文本的顯示裝置。當然，也可以省略顯示裝置，用戶只需根據(jù)在底質(zhì)上畫線的效果來獲得所需的屬性。電位計除了可以是旋轉(zhuǎn)電位計，也可以是直線型電位計。
需要說明的是，也可以采用其它形式的顏色控制模式。除了控制色彩、飽和度和亮度外，電位計也可以控制紅色、綠色、藍色(RGB)的屬性，或者藍綠色、紅紫色和黃色(CMY)的比率。筆還可以具有允許電位計改變?nèi)魏蜨SV、RGB或CMY的能力。
通過循環(huán)按鈕控制顏色圖24顯示了一個筆1420，筆1420包括一個筆體1422和一個可更換的四色墨芯1114。筆體1422帶有一個彩色顯示裝置1424(優(yōu)選的為OLED)和3個控制按鈕1426、1428和1430。筆體包括永久存儲器，在永久存儲器中可以存儲多個不同的顏色值?？梢圆僮骺刂瓢粹o1426把筆置于某種“選擇”模式，其中通過按鈕1428和1430可以循環(huán)選擇可用的存儲值，而顯示裝置1424顯示要打印的相應的顏色。按鈕1428和1430使筆以不同的方向循環(huán)選擇數(shù)值。
如果只需按一個方向循環(huán)顯示數(shù)值，那么按鈕1430可以省略。當顯示所需值時，可以通過按鈕1426選擇該值，然后筆會產(chǎn)生選定的顏色組合，直到下一次改變。
通過循環(huán)按鈕控制線屬性圖25顯示了一個筆1432，筆1432包括一個筆體1434和一個可更換的四色墨芯1114。筆體1434帶有一個彩色顯示裝置1436(優(yōu)選的為OLED)和3個控制按鈕1438、1440和1442。筆體帶有永久存儲器，其中存儲多種不同的線型，例如實線、虛線、點劃線等等。可以操作控制按鈕1438把筆置于某種“選擇”模式，其中通過按鈕1440和1442可以循環(huán)選擇存儲的線型，而顯示裝置1436顯示要打印的相應的線。按鈕1428和1430使筆以在相對的方向循環(huán)選擇線型。當顯示所需值時，可以通過按鈕1438選擇該值，然后筆會產(chǎn)生選定的線型，直到下一次改變。還應理解的是，可以按照相似的方式修改線寬，在筆中可以存儲多種線寬以便用戶選擇。
在本發(fā)明的保護范圍還可以有其它的控制模式，不局限于通過電位計或控制按鈕控制屬性。
可以理解的是，使用一個顯示裝置和三個控制按鈕，一枝筆可以提供對顏色、線型和線寬、以及所需的其它屬性的控制，其中選擇按鈕用于在可用屬性之間循環(huán)，例如顏色、線型和線寬。使用其它的按鈕可以在顏色成分之間循環(huán)，例如色彩、飽和度和量度值等。
通過取樣控制顏色Netpage感知圖25顯示了一個筆1450，筆1450帶有一個筆芯1114和一個筆體1452。筆體與圖9和圖10中所示的傳感器組件1454成一體，能夠?qū)Φ踪|(zhì)成像。筆體包括控制按鈕1456和永久存儲器(沒有示出)。通過抵著物體只“敲擊”筆尖或一并推其中一個合適的按鈕，可操作筆從任何一個物體中”挑選“顏色。使用如圖27中所示的色卡1510可以為筆提供預定義的顏色彩條1512。這種卡還包括一個用于設(shè)置顏色亮度的區(qū)域1514和一個用于選擇線寬和/或線型的區(qū)域1516。
傳感器組件1454可以檢測和解碼在我們以前的專利申請PCT/AU00/00569(備案號NPT002)所述的netpage標記，另外，還可以隨帶使用一個“色卡”，這種色卡帶有一系列色樣，每個色樣還帶有采用不可見墨水印刷的編碼的netpage標記。每種色樣的標記可以僅僅指示功能，而不是位置，例如“把顏色設(shè)置為X”，其中X是色樣的顏色。上述筆包括存儲器，在其中可以存儲與特定標記代碼相關(guān)的功能。如果想把筆設(shè)置為產(chǎn)生某種特定的顏色，那么用戶只需點擊想要的顏色，筆就會感知并解碼標記。
色卡的另一種結(jié)構(gòu)(沒有示出)可以包括兩個命令區(qū)。第一個區(qū)域包括相當于“設(shè)置為顏色選擇模式”或“拾取”模式的命令的標記，第二個區(qū)域帶有相當于“把顏色設(shè)置為當前顏色”或“設(shè)置”模式的命令的標記。如果想選擇一個顏色，用戶只需“點擊”第一個區(qū)域，點選所需的色樣，然后點擊第二“設(shè)置”區(qū)域。
另一種形式的色卡可以帶有一系列不同的顏色，這些顏色的值編碼的在單個標記中。這種卡可以帶有一個使用這些標記編碼的區(qū)域，這樣，用戶可以點擊這個區(qū)域并加載一系列顏色，而不僅限于一種顏色。
另外，標記還可以作為netpage系統(tǒng)中的標記使用，這些標記被解碼并傳送到一個netpage服務器上。服務器確定與標記有關(guān)的功能，并向筆回送適當?shù)闹噶?。關(guān)于這一點，請參考圖9和圖10的實施例，圖9和圖10中的實施例帶有適當硬件(發(fā)送器和天線)，用于向外部設(shè)備發(fā)送信息以及從外部設(shè)備接收信息。
如果筆與計算機系統(tǒng)連接，那么用戶也可以使用計算機設(shè)置要打印的屬性，而不必在筆上控制。
色卡還帶有允許用戶設(shè)置要打印的線的其它屬性(例如線型和線寬)的區(qū)域。
顯示裝置可用來顯示模式、選擇、以及狀態(tài)信息，包括·模式名·用于繪圖的當前顏色/紋理·用于繪圖的當前線寬·用于上色的當前刷子·當前選擇的文本的前幾個字·當前選擇的圖像的局部·選擇的超鏈接的URL·筆的狀態(tài)(電源、與打印機的通信等等)·錯誤信息使用筆頂端的傳感器感知圖28到圖33顯示了一個筆1470，筆1470包括一個可更換的四色墨芯1114。筆體的頂端1472包括一個光學傳感器裝置1474。筆體1434包括一個彩色顯示器1476和1個控制按鈕1478。顯示器和控制按鈕與控制器芯片或芯片1479一起安裝在第一塊PCB 1480上。芯片1479包括少量幾個永久存儲器，能夠存儲少量顏色(或其它屬性)樣本。PCB包括接觸墊1482，用于與墨芯1114的接觸墊接觸、受電、以及控制打印頭1120。傳感器裝置1474安裝在第二塊PCB 1483上，它與第一塊PCB上的觸點(沒有示出)接合。為了制造方便，采用了兩塊PCB，當然，也可以使用一塊PCB安裝所有組件。
傳感器裝置1474包括一個底模1484。這個底模位于筆體內(nèi)端的一個凹槽中，并且完全位于一個固定位置上。底模上有一個能夠?qū)θ魏慰梢婎伾拥膱D像傳感器。傳感器1486優(yōu)選的為一個RGB感光器。也可以使用其它形式的點、線、或圖像傳感器。
模制件1484包括一個凹槽1488，其中裝有一個動作開關(guān)1490。這個開關(guān)夾在模制件和帶有圖像傳感器1486的PCB 1483之間。開關(guān)1490是常開的，但是當受到壓力時會閉合。鏡頭模制件1492包括一個鏡頭1494，它安裝在筆的末端中，并且抵著PCB 1482，并且可以滑動。模制件1492包括一個阻止環(huán)1496，用于防止鏡頭1494與一個平面底質(zhì)接觸。光線進入鏡頭1494，并被聚焦/引導到點、線、或圖像傳感器1496上。鏡頭模制件1492可以按入筆中，此時它壓下開關(guān)，使筆的狀態(tài)從開啟狀態(tài)改變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。解除壓力時，開關(guān)把鏡頭模制件1492向外推出。
可以通過多種方式控制筆產(chǎn)生的線的顏色。如上所述，控制器芯片1479能夠存儲多種不同的顏色值?？梢允褂每刂瓢粹o1478從存儲的顏色值中選擇要打印的顏色。所選顏色顯示在彩色顯示器上。還可以使用圖像傳感器裝置1474取樣自定義顏色并把這些顏色存儲在存儲器中。用戶可以在所需要的顏色樣本上“點擊”圖像傳感器1474。這個動作使開關(guān)1490關(guān)閉，由圖像傳感器1486檢測的顏色被傳送到控制器芯片1479中。然后，控制器芯片把要打印和要顯示的顏色設(shè)置為取樣的顏色。用戶可以在不同的色樣上”點擊”或者使用控制按鈕1478選擇某個存儲的顏色來改變當前顏色。
使用傳感器裝置取樣的顏色可以存儲在存儲器中留作后用。在色樣上“點擊”后，用戶可以按下按鈕1474把取樣的顏色存入存儲器中(優(yōu)選的是在預定時間內(nèi)，例如5秒)。如果不按這個按鈕，那么該顏色將被視作“臨時”顏色，不會存儲到存儲器中。存儲器也許只能存儲少量顏色，例如5種或10種。雖然可以存儲更多的顏色，但是這會增加用戶選擇顏色的麻煩。當存儲器滿時，可以使筆根據(jù)其中一個顏色方案刪除某種存儲的顏色，為新顏色留出空間。例如，可以刪除存儲時間最長的顏色、最近最少使用的顏色、最不常用的顏色等等。另外，也可以讓筆為用戶提示手工刪除某種顏色，然后重新取樣要存儲的顏色。其它刪除方案也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
其它的工作狀態(tài)也是可能的，例如，筆可以自動地存儲所有取樣的顏色，而不需要用戶輸入。筆可以提供兩個或更多單獨的存儲器(即使實際上只有一個物理存貯裝置)。第一個存儲器可能用來存儲“最喜愛的”顏色，第二個存儲器可以存儲“臨時”顏色，等等。
傳感器也可以用來對顏色以外的屬性取樣，例如線寬和線型等等。
通過繪圖控制線型或顏色圖34顯示了一個筆1500，筆1500帶有一個筆體1502和一個可更換的筆芯1114。筆芯1114可以是單色筆芯，也可以是四色筆芯。筆體包括一個控制按鈕1504和一個指示器1506。指示器可以是一個單色或多色LED組件，可以是獨立的，也可以與控制按鈕整合在一起。筆包括用于控制打印頭1120的控制器電路以及用于存儲打印的線的屬性的永久存儲器。
筆有兩個模式第一個模式用于打印當前選擇的一套屬性，第二個模式用于選擇存儲的某個屬性。在一般情況下，筆處于第一個模式，當用戶按控制按鈕1504時，筆被置于第二個模式?？刂瓢粹o1504優(yōu)選地位于筆上，這樣，在保持易用性的同時，還可以避免用戶在正常使用筆時不小心按下按鈕。按鈕可以位于筆1508的頂部，但是這需要兩只手操作。如果按鈕在筆尖附近，可以用一只手操作。
當處于第二個模式時，筆優(yōu)選地能通過指示器1506來指示位于這種模式。例如，在第一個模式中，指示器可以不工作；當處于第二個模式時，指示器可以閃爍或變色。如果需要，也可以省略指示器。
如果想在可用的屬性之間循環(huán)瀏覽，用戶只需在一張紙或類似介質(zhì)上畫一條線。如上所述，當筆尖按在紙上按下時，打印頭被激活。因此，通過開始或終止繪圖可以觸發(fā)循環(huán)瀏覽。在本發(fā)明的一個優(yōu)選形式中，用戶可以畫一條線，然后提起筆。在用戶提起筆尖時，剛剛畫線使用的屬性集會被設(shè)置為“當前”屬性集。如果用戶按按鈕1504，那么筆可以繼續(xù)使用″當前的″屬性集(即，剛剛畫的線)打印。如果沒有按此按鈕，然后當用戶再次按下筆尖時，“當前”屬性集被改變?yōu)榇鎯ζ髦写鎯Φ南乱粋€屬性集，并使用新的屬性集打印。通過相繼畫線，可以使筆在可用的屬性集之間循環(huán)。屬性集可以是顏色、線寬、線型、或任何可以改變的其它特征，也可以是這些特征的組合。筆可以有多組屬性集，例如，第一組允許選擇顏色、第二組允許選擇線型、第三組允許選擇線寬，等等?？梢允褂每刂瓢粹o1504來選擇適當?shù)慕M進行修改。另外，用戶也可以按順序瀏覽組中的各個元素。
間接打印雖然一般采用在底質(zhì)上直接打印墨水的方法，但是間接打印也是可能的?？梢允褂靡粋€小Memjet打印頭實現(xiàn)一種通用的繪圖工具。一個小的圓柱輥與紙面接觸。這個輥在筆尖軸的四周自由旋轉(zhuǎn)，這樣，當輥被拖過紙面時，它會自動地調(diào)整為與運動方向垂直。Memjet打印頭安裝在輥的后面。它在輥的后面打印，輥把打印的圖像轉(zhuǎn)送到紙面上。在輥接觸紙面后，一個小型的清洗裝置可以把輥表面上的墨水清洗干凈，這樣可以保證打印頭始終在清潔表面上打印。打印頭通過抖動的雙層CMY或CMYK再生一種連續(xù)色調(diào)彩色圖像。可以通過編程使筆尖產(chǎn)生任何顏色、任何紋理的實線或彩色筆劃。打印的速度取決于輥相對于紙面運動的速度?？梢圆捎枚喾N方式確定打印速度，例如根據(jù)輥的實際旋轉(zhuǎn)速度，或者在紙面上連續(xù)成像并檢測運動，就像第二代光鼠標一樣，或者通過感知和解碼自映射表面的映射等。
還可以把筆尖切換為非標記模式，從而同時滿足對標記筆尖和非標記筆尖的需求。
用戶可以從打印的調(diào)色板上把虛擬顏色、紋理和線型加載到通用筆中。筆尖也可以通過一個LCD或LED隨意指示自己的當前設(shè)置。
筆劃效果本發(fā)明的筆能夠產(chǎn)生多種變化的筆劃效果。有些屬性，例如顏色和線寬，是與時間和位置無關(guān)的。另一些屬性，例如打印虛線，與時間和/或筆的相對位置有關(guān)。圖9和圖10中顯示的實施例還可以包括一個加速度計陣列。當筆在底質(zhì)上移動時，這個陣列可用來確定筆的相對位置。因此，即使筆速發(fā)生變化，畫出的點劃線也是均勻的。本發(fā)明的筆還可以支持其它效果，例如筆劃風格彩色紋理(平面、圖像、有序的)不透明紋理(平面、圖像、有序的)筆尖形狀(2D形狀、3D形狀、方向)確定筆畫寬度確定“字冠”和邊角形狀隨下列內(nèi)容變化的風格時間(速度)筆畫寬度不透明(噴槍)空間(包括方向)“漸顯”圖像
“方格上色”虛線彩虹色“管狀圖像”位置開/關(guān)特定風格/當前風格傾斜3D筆尖形狀力(“壓力”)筆畫寬度不透明(噴槍)筆尖、墨水、紙、刷子、顏料、以及畫布的模擬特征從筆尖/刷子向紙/畫布輸送墨水/顏料紋狀刷子筆劃分層(畫布上的筆劃以及筆劃重疊)擴散粘滯混合庫貝爾卡—蒙克顏色模式模擬照明光源方向和顏色介質(zhì)的顏色特征分層圖像例子鋼筆圓珠筆毛筆鉛筆碳筆彩色筆炭筆油畫顏料水彩蠟筆粉蠟筆關(guān)于這部分內(nèi)容，請參考我們以前的專利申請PCT/AU00/112,777(備案號ART24)、PCT/AU00/112,797(備案號ART30)、PCT/AU00/113,091(備案號ART47)和PCT/AU00/113,054(備案號ART52)。
運作感知圖9和圖10中的實施例還可以有選擇地包括一個加速度計。加速度計可用于在一次筆劃或多次筆畫中感知相對運動/定位。可以把這種運作記錄下來，然后用于提供關(guān)于用戶筆畫的數(shù)字墨水記錄。相對運動的感知也可以用其它方式實現(xiàn)，例如陀螺儀或使用與底質(zhì)接觸的滾動球等。
筆劃內(nèi)的絕對定位更為重要。圖9和圖10中所示的筆帶有netpage功能——它能夠和解碼打印在底質(zhì)上的不可見標記。這種netpage功能為筆提供了使用編碼在標記中的絕對定位信息在netpage編碼的底質(zhì)上定位其絕對位置(在筆劃內(nèi)的絕對位置)的能力。另外，筆也可以根據(jù)標記的柵格布局實現(xiàn)在筆劃內(nèi)的絕對定位能力，而不需要對標記解碼。在筆劃內(nèi)的絕對定位也可以使用其它方式實現(xiàn)，例如在底質(zhì)的表面上成像，以及使用底質(zhì)的紋理來檢測運動等。
如上所述，netpage標記的使用支持在頁面內(nèi)的絕對定位。
因此，這種方式支持使用netpage應用控制筆以標記netpage表面。用戶把筆移過頁面。當筆移動時，它檢測標記，以便確定標記在要建立的頁面上的絕對位置。Netpage控制筆的應用根據(jù)筆的位置標記頁面。因此，這種方式可用于通過在頁面的相關(guān)部分上摩擦筆尖來“展現(xiàn)”圖像。
計算機接口圖9和圖10中的筆支持netpage，并且能夠與netpage服務器雙向通信。使用適當?shù)能浖涂梢詮膎etpage應用中控制標記裝置的屬性。例如，用戶可以拾取某種顏色、顏料的調(diào)色板、筆尖類型或線型，然后把這些信息下載到筆的存儲器中。
Netpage標記可以編碼一種功能或一個位置；筆可能已經(jīng)在存儲器中存儲了功能，這樣，可以通過感知的標記控制筆，而不需要向netpage服務器獲取控制。位置代碼的譯碼通常需要由netpage服務器進行。
Netpage系統(tǒng)包括一種稱為“數(shù)字墨水”的特性，采用這種特性，系統(tǒng)記錄筆的路徑，以便啟用簽名記錄。圖9和圖10所示的筆還能夠記錄數(shù)字墨水的“風格”。筆可以向netpage服務器傳送關(guān)于底質(zhì)上的不可見標記的一種或多種屬性的信息。這些屬性包括但不僅限于顏色、線寬、和線型。
筆的通信可以通過紅外、近距離(DECT、藍牙)或遠距離(CDMA、GSM)無線發(fā)射實現(xiàn)，也可以通過本地中繼(藍牙到移動電話)或通過臨時或永久有線連接實現(xiàn)。臨時有線連接對于下載整個調(diào)色板可能比較有用。
結(jié)論同時本發(fā)明是參考噴墨式標記裝置描述的，但是需要理解的是，本發(fā)明不僅限于噴墨式設(shè)備或者在底質(zhì)上沉積材料的設(shè)備。本發(fā)明包括可以改變底質(zhì)的設(shè)備，例如熱敏式打印機和電子紙式(電子墨水)打印機，這種設(shè)備可以改變底質(zhì)的元件(能夠以電子方式改變的元件)的狀態(tài)。關(guān)于電子活性墨水的更多信息，請參考美國專利6,017,584、6,124,851、6,120,839、6,120,588、6,118,426和6,067,185，這些專利都屬于E Ink公司，其內(nèi)容以參考方式包含在此。
需要理解的是，雖然本文中描述的實施例都只具有本發(fā)明的部分特性，但是在兩個或多個實施例中揭示的特性可以合并在一起。
本發(fā)明是以參考一個優(yōu)選實施例和若干特定實施例說明的。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應該懂得，與本文中明確闡述的實施例不同的其它實施例也應屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，應該理解的是，本發(fā)明不僅限于在當前的說明書以及互參的文檔中所描述的特定實施例。本發(fā)明的范圍僅受所述權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種噴墨型打印頭組件，包括一個封蓋裝置，該封蓋裝置可以在開啟位置和關(guān)閉位置之間移動，在開啟位置時打印頭可以在一個表面上沉積墨水，在關(guān)閉位置時封蓋裝置阻止打印頭沉積墨水。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于所述的封蓋裝置可繞第一個軸旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于所述打印頭包括多個噴墨裝置，所述噴墨裝置分為一系列組，每一組通常從一個公共點沿著徑向線延伸。
4.如權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于所述的每組的噴墨裝置定位在一條徑向線的兩側(cè)。
5.如權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于所述的每組的相鄰噴墨裝置定位在一條徑向線上。
6.如權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于所述的封蓋裝置包括相應數(shù)量的徑向延伸的孔。
7.如權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于所述孔的寬度通常隨與所述公共點的徑向距離的增加而增加。
8.如權(quán)利要求1所述的組件還包括一個沿第一個軸運動的筆尖，所述筆尖帶有一個與所述第一個軸呈一定角度方向，0°和90°除外，延伸的狹槽或槽；其中所述封蓋裝置安裝在所述打印頭的前面，并且可以在開啟和關(guān)閉位置之間繞與所述第一個軸平行的第二個軸旋轉(zhuǎn)；所述封蓋裝置包括一個與所述狹槽或槽接合的臂；而筆尖沿所述第一個軸的運動會使所述封蓋裝置在開啟和關(guān)閉位置之間運動。
9.如權(quán)利要求8所述的組件還包括一個可通過所述封蓋裝置的運動操作的開啟/關(guān)閉開關(guān)。
10.如權(quán)利要求8所述的組件，其特征在于所述開啟/關(guān)閉開關(guān)整合到所述封蓋裝置中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種噴墨式打印頭組件，包括一個可以在開啟位置和關(guān)閉位置之間移動的封蓋裝置，在開啟位置時打印頭可以在一個表面上沉積墨水，在關(guān)閉位置時封蓋裝置會阻止打印頭沉積墨水。
文檔編號B41J3/28GK1501863SQ00819979
公開日2004年6月2日 申請日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月20日
發(fā)明者卡·西爾弗布魯克, 卡 西爾弗布魯克, 托比·艾倫·金, 艾倫 金 申請人:西爾弗布魯克研究有限公司