DISPOSITIVO DE MEMORIA REEMPLAZABLE PARA UN RECIPIENTE DE SUSTANCIA CONSUMIBLE, Y METODOS CAMPO DE LA INVENCIÓN [0001] Esta invención se refiere en general a recipientes para substancias consumibles y más particularmente a recipientes reemplazables que tienen dispositivos de memoria electrónica integrales. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN [0002] Muchos tipos de equipos o dispositivos requieren un suministro de una sustancia consumible. La sustancia puede ser requerida para que el equipo opere adecuadamente, tal como un combustible o lubricante; o la sustancia puede utilizarse por el equipo como un componente o ingrediente para formar un producto o salida final . Sustancias consumibles pueden proporcionarse en recipientes reemplazables que se cambian cuando se agota la sustancia. [0003] Las impresoras con consumibles reemplazables por el usuario (y dispositivos relacionados tales como máquinas de fax y copiadoras) son bien conocidas en la técnica. Por ejemplo, impresora de inyección de tinta típicamente utilizan suministros de tinta reemplazables, ya sea integrados con una cabeza de impresión o en la forma de suministros separados. En impresoras láser, el pigmento electrostático (toner) típicamente se suministra en un cartucho reemplazable, que puede incluir el tambor fotosensible en el cual se forman las imágenes . [0004] Al fabricar recipientes de sustancias consumibles, es típico llenar los recipientes a una velocidad mucho más rápida que la velocidad en la cual la sustancia se retira subsecuentemente del recipiente por el equipo que la utiliza. Con los suministros de tinta para impresoras por ejemplo, una técnica común para llenar rápidamente consumibles con tinta es proporcionar una compuerta de llenado separada en el consumible, dimensionada para aceptar una aguja de llenado con tinta. La tinta luego se inyecta rápidamente al recipiente en una línea de ensamblado. Después de que el consumible se llena y se retira la aguja, la compuerta de llenado se cierra, típicamente con un tapón. [0005] Cada vez es más común que recipientes de sustancias consumibles tengan dispositivos de memoria electrónica integrales, que pueden utilizarse para una variedad de propósitos por el equipo que la utiliza. El dispositivo " de memoria puede emplearse como una característica de "cifrado" para distinguir entre diferentes sustancias, puede contener información de calibración o puede emplearse para indicar una condición de estado del consumible, tal como el nivel de la sustancia dentro del consumible. Los dispositivos de memoria también pueden emplearse para muchos otros propósitos tales que permitan características especializadas del dispositivo o proporcionen otro valor al usuario del equipo. Mientras que dispositivos de memoria previos típicamente tenían contactos eléctricos que tenían que conectarse a contactos de acoplamiento en el equipo de uso, dispositivos más recientes a menudo son inalámbricos y se basan en comunicaciones de radio frecuencia (RF = Radio Frequency) . [0006] Los cambios al diseño físico de un recipiente reemplazable pueden ser prohibitivamente costosos, tanto en términos de gastos de investigación y desarrollo como en los costos de revisar o reorganizar una línea de ensamblado. Mientras que agregar un dispositivo de memoria a una línea existente de recipientes puede ser conveniente, también hay necesidad general por mantener una compatibilidad en retrospectiva con los equipos más viejos. [0007] Cuando un dispositivo de memoria se utiliza para diferenciar entre recipientes sustancialmente similares que tienen diferentes contenidos (tales · como suministros de tintas que contienen diferentes colores de tinta o tienen diferentes niveles de llenado) , es típicamente preferible que se lleve a cabo la diferenciación lo más atrás posible en la linea de ensamblado, de manera tal que las menos lineas de componentes distintas requieran ser atendidas y exista mayor flexibilidad en la cadena de suministro y el proceso de fabricación. [0008] Además, si surge necesidad para re-caracterizar un recipiente después de' su fabricación (tal, por ejemplo proporcionar información actualizada respecto a las sustancias . consumibles o permitir características nuevas o revisadas del equipo) , un método simple para reemplazar el dispositivo de memoria integral puede demostrar ser más efectivo en costo que re-programar eléctricamente el dispositivo de memoria. Si un dispositivo de memoria integral en un recipiente ha fallado, un método de reemplazo simple también puede permitir reparación efectiva en costo de un recipiente consumible . COMPENDIO DE LA INVENCIÓN [0009] Modalidades de la presente invención incluyen dispositivos de memoria electrónica inalámbricos formados dentro de enchufes o "miembros de tapón", para sellar las compuertas de llenado de recipientes para sustancias consumibles; recipientes que incorporan los enchufes; y métodos relacionados.
[0010] Otros aspectos y ventajas de la presente invención serán aparentes de la siguiente descripción detallada, que se toma en conjunto con los dibujos acompañantes, que ilustra a manera de ejemplo los principios de la invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS [0011] La Figura 1 ilustra un consumible de impresora ejemplar en donde pueden emplearse modalidades de la invención; [0012] Las Figuras 2(a) y 2(b) son vistas en sección transversal parcial tomadas sobre la linea 2-2 de la Figura 1, ilustrando la (?) de compuerta de llenado del consumible ejemplar durante y después de inserción de un miembro de tapón; [0013] La Figura 3 es una vista en corte parcial de un miembro de tapón ejemplar de acuerdo con una modalidad de la invención; [0014] La Figura 4 es un diagrama de bloques eléctrico que ilustra la operación de un dispositivo de memoria ejemplar; [0015] La Figura 5 ilustra un sistema de impresión ejemplar en donde pueden emplearse modalidades de la presente invención; [0016] La Figura 6 ilustra una forma esquemática de como una antena montada dentro de la impresora ejemplar se ubica, en proximidad cercana con el dispositivo de memoria, y se alinea con la antena del dispositivo de memoria; [0017] Las Figuras 7 (a) y 7 (b) ilustran un enfoque que puede utilizarse para asegurar físicamente que el miembro de tapón ejemplar mantenga un alineamiento correcto cuando se coloque en la compuerta de llenado; [0018] Las Figuras 8(a) y 8(b) ilustran otro enfoque que puede utilizarse para asegurar físicamente que el miembro de tapón ejemplar mantenga un alineamiento correcto cuando se coloca en la compuerta de llenado; [0019] Las Figuras 9(a), 9(b), 9(c), y 9(d) ilustran como un miembro de tapón 200'''' previamente colocado en una compuerta de llenado 120 puede ser reemplazado con un nuevo miembro de tapón 700', de acuerdo con una modalidad de la invención; y [0020] La Figura 10 ilustra un miembro de tapón ejemplar alterno de acuerdo con una modalidad adicional de la invención. DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES DE LA INVENCIÓN [0021] Modalidades de la invención se describen con respecto a un consumible para impresión de inyección de tinta ejemplar; sin embargo la invención no se limita al consumible ejemplar ni al campo de consumibles de inyección de tinta, sino que puede emplearse en otros recipientes de sustancias consumibles que tienen compuertas de llenado. [0022] La Figura 1 ilustra un consumible de impresora ejemplar 100 en donde pueden emplearse modalidades de la invención. El consumible ejemplar puede ser del tipo que se instala típicamente en el carro de impresión de una impresora y que incluye una cabeza de impresión integral, pero otros tipos de consumibles en la impresión también pueden utilizar la invención, tales como por ejemplo recipientes de tinta sin cabezas de impresión que se montan ya sea en el carro de exploración o barrido, o ubicados en forma remota ("fuera de eje"). [0023] El consumible ejemplar se ilustra alimentado con la compuerta de llenado 120 con frente hacia arriba, como el consumible estaría orientado durante la operación de llenado con tinta. El consumible ilustrado se forma de un bastidor exterior rígido 102 en el cual se presionan piezas laterales de metal 104; el consumible tiene una región de "trompa" 106 que incluye una cabeza de impresión 108. Una compuerta de llenado circular 120 se proporciona a través del bastidor 102, permitiendo que el consumible se llene con tinta líquida. [0024] Para claridad el consumible ejemplar 100 se ilustra en una forma algo simplificada. Modalidades del consumible ejemplar pueden tener una estructura más compleja, tal como por ejemplo el bastidor para un cartucho de inyección de tinta descrito en la patente del los E.U.A. número 5,737,002 (Swanson y colaboradores, "TWO MATERIAL FRAME HAVING DISSIMILAR PROPERTIES FOR THERMAL INK-JET CARTRIDGE" (BASTIDOR DE DOS MATERIALES QUE TIENEN PROPIEDADES DIFERENTES PARA EL CARTUCHO DE IMPRESIÓN DE INYECCIÓN DE TINTA TÉRMICA) . Modalidades del consumible ejemplar también pueden incluir mecanismos adicionales tales como mecanismos para regular contrapresión durante impresión (no mostrado en la Figura 1) · [0025] Las Figuras 2 (a) y 2 (b) son vistas en sección transversal parcial, tomadas sobre la linea 2-2 de la Figura 1, que ilustran la región de la compuerta de llenado 120 del consumible ejemplar. Para llenar el depósito de tinta 112 del consumible ejemplar, el consumible se mantiene con la región de trompa 106 en una posición vertical como se ilustra en la Figura 1. Una aguja (no mostrada) se baja a través de la abertura de compuerta de llenado 120 dentro del depósito de tinta 112 casi tocando el fondo del depósito. Esto se realiza de manera tal que la tinta caiga la distancia más corta posible, ya que algunas tintas formarán espuma al caer, lo que hace difícil el cebado de la cabeza de impresión. El depósito de pluma 112 luego se llena con tinta a través de la aguja de llenado de tinta por una bomba al punto en que la tinta en el depósito casi toque el interior del orificio de llenado con tinta 120. En este punto, la aguja se retira del consumible y un miembro de tapón 200 se coloca sobre la compuerta de llenado de tinta 120, como se ilustra en la Figura 2(a) . El miembro de tapón incluye un dispositivo de memoria electrónica como se discute a continuación, y pueden tener formas diferentes a una bola sustancialmente redonda como también se discute a continuación. Típicamente, tanto en la compuerta de llenado 120, el miembro de tapón 200 tienen secciones transversales sustancialmente redondas aunque son posibles otras configuraciones. El miembro de tapón ajusta apretadamente dentro de la abertura 120 y desplaza algo del material plástico que circunda la abertura 120 conforme se inserta, debido a su tamaño respecto al tamaño de abertura. El miembro de tapón 120 se presiona en la compuerta para llenado de tinta 120 por una herramienta de presión 300, de manera tal que selle herméticamente la compuerta para llenado de tinta. La posición final del miembro de tapón 200 dentro de la compuerta de llenado, se muestra en la Figura 2 (b) . [0026] La Figura 3 es una vista en corte parcial de un miembro de tapón 200' de acuerdo con la modalidad de la invención. Como se indica por las lineas punteadas, la porción superior del cuerpo del miembro de tapón se ilustra en lineas punteadas, de manera tal que el interior sea visible. Dentro del cuerpo 200 del miembro de tapón está un dispositivo de memoria electrónica 210 que incorpora capacidad de comunicación de radio frecuencia que utiliza tecnología en ocasiones referida como identificación de radio frecuencia (RFID = Radio Frequency Identification) . [0027] Una tecnología de conveniente ejemplar para implementar el dispositivo de memoria es la tecnología Coil-on-ChipMR desarrollada por Hitachi Maxell. El dispositivo de memoria ejemplar incluye una bobina de antena 214 montada en un chip de circuito integrado cuadrado de 2.5 mm; la antena circunda los circuitos electrónicos 212 proporcionando generación de energía, circuitos de control y memoria, como se describe a continuación. Con la bobina de antena formada en la superficie de chip, el dispositivo de memoria electrónica ejemplar 210 puede estar incrustado en el miembro de tapón 200' sin necesidad por ningunos circuitos electrónicos adicionales o conexiones eléctricas externas. Otras tecnologías convenientes también pueden ser empleadas, incluyendo tecnologías en donde los circuitos electrónicos y la antena se montan en un substrato común y tecnologías que utilizan un elemento de antena discreto. [0028] El dispositivo de memoria ejemplar 210 es un dispositivo de lectura/escritura con memoria total de 128 bytes en el cual se puede escribir o leer utilizando diversos métodos de lectura REID conocidos en la especialidad. Típicamente, un lector/escritor (no mostrado en la Figura 3) se coloca adyacente al ítem que contiene el dispositivo de memoria; el dispositivo de memoria deriva tanto energía eléctrica como datos del campo de RF generado por el lector/escritor . El dispositivo de memoria ejemplar opera con una frecuencia portadora de 13.56 MHz; una distancia de operación de aproximadamente 0.5mm a 3mm (variable dependiendo del desempeño del lector/escritor o ambiente de sistema) ; y un lector de datos de 26.48 mil bits por segundo (kbps) . La memoria y dispositivo ejemplar se configuran como una memoria-de-solo-lectura programable electrónicamente borrable (EEPROM = Electrically Erasable Programmable Read-Only-Memory) , aunque pueden emplearse otras configuraciones de memoria tal como por ejemplo memoria-de-solo-lectura (ROM = Read-only-memory) o memoria-desolo-lectura programable (Programmable read-only-memory) . [0029] El miembro de tapón 200' puede producirse al moldear un material conveniente 216 alrededor del dispositivo de memoria 210 o por cualquiera de los diversos métodos de empacado conocidos en la técnica . [0030] La Figura 4 es un diagrama de bloques eléctrico que ilustra la operación del dispositivo de memoria ejemplar. Contenidos en el circuito integrado 310 están una antena de bobina 314 y circuitos electrónicos 312. Los circuitos electrónicos incluyen un circuito para generación de energía 410, para derivar energía eléctrica para los circuitos electrónicos del campo RF que incide en la antena; EEPROM 414 y circuitos electrónicos de control 412 para controlar la lectura y escritura del EEPROM 414 y para recibir datos y enviar datos a la antena. [0031] En operación, los componentes electrónicos de control 420 en el dispositivo en donde se instala el consumible (o en una estación de lectura o programación separada) generan señales para controlar un transistor 422 conectado a una antena 424, que genera un campo RF que permite lectura y escritura de datos del dispositivo de memoria 310. [0032] La Figura 5 ilustra un sistema de impresión ejemplar 500 en donde pueden emplearse modalidades de la presente invención. Como se ilustró previamente, la invención también puede utilizarse en impresoras que tienen diferentes configuraciones y con dispositivos diferentes a impresoras que utilizan recipientes de substancias consumibles . Como se indica en la Figura 5, uno o más recipientes 100', 100" pueden instalarse típicamente en un carro de exploración o barrido 510 de la impresora ejemplar; el carro se explora a través de la impresión, tinta u otros fluidos se depositan en el medio. [0033] La Figura 6 ilustra en forma esquemática como una bobina de antena 524 montada en el carro de exploración de la impresora ejemplar, se ubica en proximidad inmediata al dispositivo de memoria 210' contenido dentro del miembro de tapón 200' (por claridad, el recipiente consumible 100" y el miembro de tapón 200" no se muestran a escala) . Como se describe con respecto a la Figura 4, la bobina de antena 524 se conecta a un transceptor (no mostrado en la Figura 6) ubicado dentro de la impresora. Para hacer operación óptima, la antena del dispositivo de memoria 210" se mantiene en alineamiento adecuado con la antena en el carro de exploración, con las antenas de bobina substancialmente paralelas, ya que la comunicación se degrada si las bobinas de antena no se alinean adecuadamente. Para tipos de consumibles no mostrados en un carro de exploración, la bobina de antena 524 se monta en cualquier ubicación apropiada proporcionando cercana proximidad y adecuado alineamiento a la compuerta de llenado de consumible. [0034] Las Figuras 7 (a) y 7 (b) ilustran un enfoque que puede utilizarse para asegurar típicamente que el miembro de tapón ejemplar 700 mantenga un alineamiento correcto cuando se coloca en la compuerta de llenado 120. Como se ilustra en la Figura 7, la porción delantera 704 del miembro de tapón está alargada, asegurando que el miembro de tapón se alinea correctamente para instalación en la compuerta de llenado, y no gire fuera de alineamiento conforme se inserta. La sección transversal del miembro de tapón ejemplar 700 típicamente es redonda como se discutió anteriormente. La porción trasera 702 del miembro de tapón puede ser substancialmente la misma como se ilustra en Figuras previas. [0035] En forma alterna, las Figuras 8 (a) y 8 (b) ilustran como pueden proporcionarse "aletas" o protuberancias 704 en la porción trasera del miembro de tapón 800, con la porción delantera 802 que es substancialmente la misma que se ilustra en las Figuras 2, 3, y 6. Las aletas 804 también aseguran que el miembro de tapón mantenga un alineamiento correcto con la compuerta de llenado 120.
[0036] Combinaciones de las características delantera y trasera como se ilustra en las Figuras 7 y 8 también pueden utilizarse; o cualquier otra característica de alineamiento físico que asegure el alineamiento correcto del miembro de tapón con la compuerta de llenado. En nuevos diseñes de recipientes, la compuerta de llenado puede ayudarse a configurar correctamente para alinear el miembro de tapón, tal como al conformar los lados de la compuerta de llenado para facilitar alineamiento (no mostrado) . Modalidades del miembro de tapón pueden carecer de características de alineamiento físicas, tales como los miembros en forma de bola mostrados en las Figuras 2(a), 2(b), y 3, siempre que el proceso de inserción para el miembro de tapón en la compuerta de llenado proporcione confiablemente un alineamiento adecuado. [0037] Las Figuras 9(a), 9(b), 9(c), y 9(d) ilustran como un miembro de tapón 200" previamente colocado en la compuerta de llenado 120 puede reemplazarse con un nuevo miembro de tapón 700' de acuerdo con una modalidad de la invención. El reemplazo puede efectuarse para reemplazar un dispositivo de memoria defectuoso con un dispositivo de operación adecuada, para actualizar o cambiar los contenidos efectivos de memoria al reemplazarlo físicamente o proporcionar un dispositivo de memoria en un recipiente que carecía previamente de un dispositivo de memoria. [00328] Como se ve en la Figura 9(a), el miembro de tapón 200" previamente instalado está en la compuerta de llenado 120. En la Figura 9(b), la herramienta de presión 300' empuja el miembro de tapón previamente instalado fuera de la compuerta de llenado y dentro del depósito para fluido 112. Considerando que el miembro previamente instalado 200" incluye un dispositivo de memoria funcional, el miembro de tapón 200" ahora estará muy lejano de una antena de lectura/escritura colocada adyacente a la compuerta de llenado que se va a accesar. En Figura 9(c), la herramienta de prensado
300" se utilice para prensar el nuevo miembro de tapón o de reemplazo 700' en la compuerta de llenado; en la Figura 9 (d) , el miembro de tapón nuevo o de reemplazo 700' se ve instalado en la compuerta de llenado. [0039] Otros métodos para reemplazar el miembro de tapón también pueden utilizarse, tales como retirar el miembro de tapón fuera de la compuerta de llenado (no mostrado) . [0040] Algunos tipos de recipientes para substancias consumibles tienen una compuerta de llenado que se sella en otra forma diferente a la inserción de un miembro de tapón, tal como por ejemplo la colocación de una cinta o etiqueta de sellado sobre la compuerta de llenado. ün dispositivo de memoria de acuerdo con la presente invención puede agregarse a estos recipientes al retirar la cinta o etiqueta de sellado, de ser necesario y prensar un miembro de tapón en la compuerta de llenado como se ilustra en las Figuras 9(c) y 9(d). [0041] La Figura 10 ilustra una modalidad alterna de un miembro de tapón, en donde un dispositivo de memoria 200' ' ' se conecta externamente a un miembro de tapón 1000. El dispositivo de memoria puede adherirse al miembro de tapón y encapsularse con un material 1020 tal como epoxi. En forma alterna, el dispositivo de memoria puede empacarse de acuerdo con cualquiera de los métodos de empacado conocidos en la técnica, con el empaque luego adherido al miembro de tapón (no mostrado) . [0042] Lo anterior es una descripción detallada de modalidades particulares de la invención. Se reconoce que separaciones de las modalidades descritas pueden estar dentro del alcance de la invención y que se le ocurrirán a una persona con destreza en la técnica modificaciones obvias. Esta intención del solicitante de la invención incluye implementaciones alternas conocidas en la especialidad que realicen las mismas funciones que aquellas descritas. Esta especificación no habrá de considerarse que reduzca indebidamente el alcance completo de protección a la cual tiene derecho la invención . [0043] Las estructuras, materiales, actos y equivalentes correspondientes de todos los medios o etapas más elementos funcionales en las reivindicaciones siguientes se pretende que incluyan cualquier estructura material o acto para realizar la función en combinación con otros elementos reivindicados como se reclama específicamente . [0044] Lo que se reivindica: