JP3800346B2 - インクジェットのプリントヘッドをシールする泡状物で満たしたキャップ - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、１９９６年１０月３１日出願の同時係属の米国特許出願番号第０８／７４１，８５０号の一部係属出願である１９９７年２月２８日出願の同時係属の米国特許出願番号第０８／８０８，３６６号の、一部係属出願であり、これらの出願はすべて、少なくとも１人の共同発明者を共通に有する。
発明の分野
本発明は、一般的にインクジェットプリント機構に関し、より詳細には、特にプリントヘッド上の表面の凹凸を覆ってシールするときの、シールを改良した、インクジェットのプリントヘッドをシールする泡状物で満たしたキャップに関する。
発明の背景
インクジェットプリント機構では、しばしば「ペン」と呼ばれるカートリッジが用いられる。これは、ここでは一般的に「インク」と呼ぶ液体の着色剤の滴をページ上に噴出する。それぞれのペンは、そこを通ってインク滴が発射される非常に小さいノズルを形成したプリントヘッドを有する。画像をプリントするために、プリントヘッドがページを横切って左右に進み、移動中にインクの滴を所望のパターンで噴出する。プリントヘッド内のインク噴出機構は、圧電または熱プリントヘッド技術を用いたもの等、当業者に公知の様々な異なる形を取ることができる。例えば、米国特許番号第５，２７８，５８４号及び４，６８３，４８１号には、以前の熱インク噴出機構が２つ示されている。熱システムにおいては、インク・チャネル及び気化チャンバを含むバリアー層が、ノズルのオリフィス板と基板層の間に配置される。この基板層は、通常、抵抗器等のヒータ要素を何本かの直線状に配置したものを含み、ヒータ要素は、通電されて、気化チャンバ内のインクを加熱する。加熱すると、通電された抵抗器と関連するノズルから、インク滴が噴出される。プリントヘッドがページを横切って移動中に、抵抗器を選択的に通電することによって、インクがプリント媒体上にあるパターンで吐出され、所望の画像（例えば、絵、図表、またはテキスト）が形成される。
プリントヘッドを清浄にしまた保護するために、通常プリンタのシャシに「整備ステーション」機構が支持されており、プリントヘッドがメンテナンスのためにステーションの上方に移動することができるようになっている。保管、または非プリント期間中のために、こういった整備ステーションは通常、キャッピング・システムを含んでおり、このシステムによってプリントヘッドのノズルが汚染物質及び乾燥から実質的にシールされる。キャップには、プリントヘッド上に真空引きするポンピングユニットに接続されること等によってプライミングを促進するように設計されているものもある。動作中、「スピッティング」として知られる工程において多数のインクの滴をそれぞれのノズルを通って発射することによって、プリントヘッド内の詰まりが定期的にきれいにされ、廃インクは、整備ステーションの「廃液つぼ」槽部に収集される。大部分の整備ステーションは、スピッティングの後、キャップを取った後、及びプリント中時々、プリントヘッドの表面をぬぐうエラストマーのワイパで、プリントヘッド上に集まったいかなる紙ぼこりその他のくずと同様にインクの残留物を除去する。このぬぐう動作は通常、プリントヘッドとワイパの相対運動によって、例えば、ワイパを横切ってプリントヘッドを移動させることによって、プリントヘッドを横切ってワイパを移動させることによって、またはプリントヘッドとワイパの両方を移動させることによって、行われる。
プリントされた画像の明瞭度及びコントラストを改良するのに、最近の研究ではインク自体の改良に焦点を合わせてきた。ブラックはより暗く、カラーはより鮮やかな状態で、より色褪せしにくくまた水に強いプリントを行うために、顔料をベースにしたインクが開発された。こういった顔料をベースにしたインクは、以前の染料をベースにしたインクよりも固体の含量が多く、その結果、これら新しいインクについては、光学濃度がより高くなっている。どちらのタイプのインクも素早く乾燥し、それによって、インクジェット・プリント機構は、容易に入手可能で経済的な普通紙上に、高品質の画像を形成することができるようになっている。
初期のインクジェット・プリンタは、通常ブラックのインクを保持する、単一の単色のペンを用いていた。その後の世代のインクジェット・プリント機構では、通常単一のカートリッジ内にシアン、マゼンタ及びイエローのカラーを保持する３色のペンと交換することのできる、ブラックのペンを用いていた。この３色のペンは、シアン、マゼンタ及びイエローのインクの滴をすべて同じ位置にデポジットすることによって、「調整した」すなわち「複合した」ブラックの画像をプリントした。不都合なことに、使用する紙のタイプ等によって、この複合したブラックの画像は通常、縁がぎざぎざであり、また黒以外の色合いすなわち色調を有していた。次世代のプリンタでは、２ペン・システムまたは４ペン・システムのうちのどちらかを用いることによって、画像を更に高めた。２ペン・プリンタは、単一のキャリッジ内に搭載されたブラックのペンと３色のペンを有しており、くっきりした明瞭なブラックのテキストをプリントする一方で、フルカラーの画像を提供した。
４ペン・プリント機構は、ブラックのインク、シアンのインク、マゼンタのインク、及びイエローのインクを保持する４つの別個のペンを有していた。４ペン・プロッタは通常、４つの別個のキャリッジ内に４つのペンを保持し、従ってそれぞれのペンは個々に整備が必要であった。４ペン・デスクトップ・プリンタは、単一のキャリッジ内に４つのカートリッジを保持するように設計され、従って４つのカートリッジすべてを単一の整備ステーションによって整備することができた。インクジェット産業が新しいプリントヘッドの設計を研究していくにつれて、本産業において「オフ・アクシス(off-axis)」のプリンタとして知られているものにおいて永久的または半永久的なプリントヘッドを用いる傾向が生まれている。オフ・アクシスのシステムにおいて、プリントヘッドは、プリントゾーンを横切る供給インクを少量しか保持せず、この供給インクは、離れた位置、通常はデスクトップ・プリンタ内だが大型のプロッタ及び工業的な実施形態では供給インクをプリント機構の外部に保管するかもしれない、に配置された「オフ・アクシス」の静止した槽からインクを供給する配管を通じて補充される。このようにより小型になった搭載された供給インクによって、こういったオフ・アクシスのデスクトップ・プリンタは、４ペン設計に非常に適したものになっている。
こういった以前の２ペンよび４ペン・プリンタでは、作動していない期間中にそれぞれのプリントヘッドを密封する、複雑なキャッピング機構が必要であった。整備器具を移動させてそれぞれのプリントヘッドと係合させるために、様々な異なる機構が用いられてきた。例えば、キャップを垂直方向にプリントヘッドのオリフィス板に向かって移動するプリントヘッドが２つの整備機構が、本出願の譲受人であるカリフォルニア州パロアルト市のヒューレット・パッカード社に譲渡されている米国特許番号第５，１５５，４９７号に示されている。別のプリントヘッドが２つの整備機構は、これもまたヒューレット・パッカード社に譲渡された米国特許番号第５，４４０，３３１号に示されているように、キャリッジを用いてキャップを横方向にスロープを上って引っ張り、プリントヘッドと接触させる。２つのインクジェットのプリントヘッドにキャップをする平行移動装置は、ヒューレット・パッカード社が製造しているDeskJetデスクジェット（登録商標）７２０Ｃモデルのインクジェット・プリンタにおいて商業的に入手可能である。２つのインクジェットのプリントヘッドにキャップをする回転式装置は、DeskJet（登録商標）８５０Ｃ、８５５Ｃ、８２０Ｃ、８７０Ｃ及び８９０Ｃモデルのインクジェット・プリンタを含む、ヒューレット・パッカード社が製造しているいくつかのモデルのプリンタにおいて商業的に入手可能である。平行移動を用いる４ペンキャッピング・システムは、DeskJet（登録商標）１２００及び１６００モデルを含む、ヒューレット・パッカード社が製造しているいくつか他の商業的に入手可能なプリンタにおいて見られる。従って、様々な異なる機構及びアプローチの角度を用いて、キャップをプリントヘッドと係合するように物理的に移動してもよい。
こういった以前の整備ステーション機構におけるキャップは、通常、移動可能な台すなわちそりによって支持されるエラストマーのシール用リップを含んでいた。通常、キャップのリップがプリントヘッドと接触するときにシーリング空洞から空気を逃がすような準備がなされていた。もし空気を逃がすという特徴がなければ、キャップをする間に空気がプリントヘッドのノズルに押し込まれる可能性があり、それによってノズルをプライミングされていない状態にしてしまう(deprime)ことがある。当業者には、本出願の譲受人であるヒューレット・パッカード社に皆譲渡されている米国特許番号第５，０２７，１３４号、第５，２１６，４４９号及び第５，５１７，２２０号に示されているもの等の、様々な毛管通路空気抜き機構が知られている。
以前のキャップそりは、エラストマーのシーリング・リップをそり上にオンサート・モールド(onsert mold)することができる、高温熱可塑性材料や熱硬化性プラスチック材料を用いて製造されることが多かった。エラストマーのシーリング・リップは、基部においてつながってカップ状の構造を形成することもあれば、他のキャップのリップの設計は、そりから上向きに突出し、そり自体はシーリング空洞の底部を形成していた。不都合なことに、そりの一部を用いてシーリング空洞を画定するシステムでは、キャップのリップがそりとつながっている所で漏れが起こることが多かった。こういったリップ／そりの界面における漏れをシールするために、より強いキャッピング力を用いて、エラストマーのリップを物理的に押してそりとのしっかりとしたシールを得ていた。このようにキャップする力を強くすると、プリントヘッドを損傷したり、押しのけたり、整列を狂わせたりするかもしれず、また、少なくとも、通常はコスト高となる、より強固なプリントヘッドの設計が必要であるので、この解決策は不適当であった。
キャッピング・システムは、適切なシールを行う一方で、プリントヘッドにおけるいくつか異なるタイプのばらつきに対応する必要がある。例えば、商業的に入手可能なオリフィス板は不都合なことに完全に平らではないので、今日のプリントヘッドのオリフィス板は、表面の輪郭に波形すなわちひだを有するものが多い。波打っていることに加えて、こういったオリフィス板はまた、わずかに凸型、凹型、または複合した（凸型と凹型の両方の）構成に撓んでいるかもしれない。波打っているという特性によって、０．０５〜０．０８mm（２〜３ミル、０．００２〜０．００３インチ）までの高さのばらつきを生じるかもしれない。こういったオリフィス板はまた、それを覆ってキャップがシールせねばならない生来の表面粗さをいくらか有しているかもしれない。波打ちの問題と表面粗さの問題の両方をうまく処理する典型的な方法は、エラストマーのコンプライアンスによるものであり、その場合には、キャップのリップには柔らかい材料で用いられる。柔らかいキャップのリップが、圧縮され順応して、オリフィス板におけるこういった凹凸を覆ってシールする。例えば、シーリング・リップ用の単一の上向きの突出する畝を有する、以前の懸垂(suspended)リップ構造の１つが、本出願の譲受人であるヒューレット・パッカード社に譲渡された米国特許番号第５，４４８，２７０号に示されている。
それを覆ってプリントヘッドのキャップがシールせねばならない他の主な表面の凹凸は、シリコンのノズル板を、プリントヘッドの抵抗器に通電する発射信号を供給する柔軟性のある電気回路の一部に取り付けるのに用いられる、１つまたはそれより多い、カプセル化ビードである。通電された抵抗器はインクを加熱し、ついには通電された抵抗器と関連するノズルから滴が噴出される。こういったカプセル化ビードはノズル板の外面を超えて突出している。以前は、ビードとビードの間をシールするかビードを越えてシールするかのどちらかによって、カプセル化ビードの領域上でシールすることを回避するように設計されていた。プリンタの設計の１つ、カリフォルニア州パロアルト市のヒューレット・パッカード社が販売するDeskJet（登録商標）６９３Ｃのカラー・インクジェット・プリンタ、は、どちらか１つが標準の３色のペンと組み合わせて用いられる、互いに交換できるブラック及び写真品質のカラーのペンに対応する、キャッピング・システムを有している。このキャッピング・システムは、多数のシーリング・リップシステムを用いて、カプセル化ビードを横切って（に垂直に）シールしていた。
他の以前のキャッピング・システムの１つは、カリフォルニア州パロアルト市のヒューレット・パッカード社が販売するDeskJet（登録商標）８５０Ｃ、８５５Ｃ、８２０Ｃ及び８７０Ｃモデルのカラー・インクジェット・プリンタにおいて、現在商業的に入手可能である。こういった以前のプリンタにおけるキャッピング・システムは、多数のシーリング・リップシステムを用いて、カプセル化ビードの長さに沿ってシールしていた。すなわち、この以前の設計においては、多数のシーリング・リップは、カプセル化ビードと平行して走っており、製造公差の累積及び／またはキャップの配置の公差に対応するようになっているので、多数のリップのうちの少なくとも１つは、オリフィス板上の適切な位置に当たって、シールが形成される。不都合なことに、こういった微細な多数のリップは、製造が非常に困難である。リップは、モールドから取り外すときに折れて取れることが多いので、廃却率が比較的高く、その結果プリンタ製造についての全体の部品価格が高くなってしまう。実際、このリップが多数ある設計の高品質のキャップを安定して製造することができるのは数社に過ぎない。
適切にキャップをするためには、デリケートなプリントヘッドを損なったりペンをキャリッジにおける配置基準点から押しのけるかもしれない過度の力を加えることなく、適切に密封することが必要である。更に、以前のキャッピング・システムよりも製造がより経済的で、様々な専門業者が製造することができる、そのようなキャッピング・システムを提供することが望ましい。
発明の要約
本発明の一側面によれば、インクジェットプリント機構内のインクジェットのプリントヘッドのインク噴出ノズルをシールするキャップが提供される。キャップは、外面及び内面を有するエラストマーでできたスキン層を含み、外面は、キャップがシールする位置にある時にインク噴出ノズルを取り囲みシールするチャンバを画定するシーリング・リップを画定している。スキン層の内面は、シーリング・リップの少なくとも一部の下に空洞を画定している。キャップはまた、空洞内に泡状物コアを含む。
本発明の他の態様によれば、インクジェットプリント機構内のインクジェットのプリントヘッドのインク噴出ノズルをシールするためのプリントヘッドのキャップを構成する方法が提供される。本方法は、外面及び内面を有するエラストマーでできたスキン層をモールドする段階を含み、外面は、前記キャップがシールする位置にある時にインク噴出ノズルを取り囲んでシールするチャンバを画定するところのシーリング・リップを画定し、スキン層の内面は、シーリング・リップの少なくとも一部と対抗する空洞を画定している。泡状物を作る段階において、エラストマーが空洞内で泡状物にされて、空洞内に泡状物コアが形成される。本発明の他の態様によれば、インクジェットプリント機構は、上述のキャッピング・システムを設けてもよい。
本発明の全体的な目標は、特に即乾性の顔料または染料をベースにしたインクを用いる場合に、ペン及びプリント機構の寿命にわたってはっきりした鮮やかな画像をプリントするインクジェットプリント機構を提供することである。
本発明の更なる目標は、インクジェットプリント機構において、インクジェットのプリントヘッドを適切にシールし、以前のシステムよりも製造が容易で、消費者に丈夫で信頼性が高く経済的なインクジェットプリントユニットを提供する、キャッピング・システムを提供することである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のキャッピング・システムを有するプリントヘッドの整備ステーションを含む、インクジェットプリント機構、ここではオフ・アクシスのインクジェット・プリンタ、の一形状の斜視図である。
図２は、そりによって支持され、また単一のキャリッジ内に搭載された４つの別個のインクジェットのプリントヘッドをシールするように示された、本発明のキャッピング・システムの一形状の拡大断面正面立面図である。
図３は、わかりやすくするためにそりを省略した、図２の３−３線上平面図である。
図４は、本発明のキャッピング・システムを構成する他の態様の拡大斜視図である。
図５は、図４のキャッピング・システムの拡大断面側面立面図である。
図６は、その上に図４のキャップがオンサート・モールドされる支持部材の平面図である。
図７は、プリントヘッドのカプセル化ビードを覆ってシールするように示された図４のキャッピング・システムのシーリング・リップ部の拡大断面側面立面図である。
図８は、捕捉鉢を取り除いて示した、図４のキャッピング・システムの底面図である。
図９は、図４のキャッピング・システムの捕捉鉢部の平面図である。
図１０は、図９の１０−１０線断面側面立面図である。
図１１は、本発明のキャッピング・システムの他の形状についての、キャップ、ここでは泡状物で満たしたキャップ、を構成する他の態様の拡大斜視図である。
図１２は、図１１の泡状物で満たしたキャップ本体を製造する異なる態様を説明する段階Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを示すプロセス図である。
図１３は、図１１の泡状物で満たしたキャップ本体を製造する他の態様を説明する段階Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを示すプロセス図である。
図１４は、図１３の段階Ｄに続いて、図１１の泡状物で満たしたキャップ本体にキャッピング・システムの捕捉鉢部を取り付ける手段を形成するのに用いることができる最終段階を示すプロセス図である。
図１５は、図１２の段階Ｄに続いて、図１１の泡状物で満たしたキャップ本体にキャッピング・システムの捕捉鉢部を取り付ける手段を形成するのと同様にインサート部材を設置するのに用いることができる最終段階を示すプロセス図である。
図１６は、図１１の泡状物で満たしたキャップ本体を製造する更なる方法を説明する段階Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを示すプロセス図である。
図１７は、図１のプリンタ内でインクジェットのプリントヘッドをシールする一連の泡状物で満たしたキャップ本体を用いた、本発明のキャッピング・システムを構成する他の態様の部分拡大斜視図である。
図１８は、図１７の１８−１８線拡大断面正面立面図である。
図１９は、図１のプリンタ内でインクジェットのプリントヘッドをシールする一連の泡状物で満たしたキャップ本体を用いた、本発明のキャッピング・システムを構成する他の態様の拡大断面図である。
好適な実施例の詳細な説明
図１は、本発明に従って構成された、インクジェットプリント機構、ここでは「オフ・アクシス」のインクジェット・プリンタ２０、の一実施例を示す。これは、産業、オフィス、家庭その他の環境において、ビジネスの報告書、通信文、デスクトップ・パブリッシング、等用のプリントに用いることができる。様々なインクジェットプリント機構が商業的に入手可能である。例えば、本発明を実施することができるプリント機構には、ファクシミリ／プリンタの組み合わせ等の様々な組み合わせの装置と同様に、いくつか名を挙げれば、プロッタ、ポータブルプリントユニット、コピー機、カメラ、ビデオ・プリンタ及びファクシミリを含むものがある。便宜上、本発明の概念は、インクジェット・プリンタ２０の環境において説明する。
プリンタの部品はモデルによって変化するかもしれないということは明らかであるが、典型的なインクジェット・プリンタ２０は、通常プラスチック材料でできたハウジング、ケーシング、または外枠２４で取り囲まれたフレームまたはシャシ２２を含む。プリント媒体のシートが、媒体取扱いシステム２６によって、プリントゾーン２５を通って供給される。プリント媒体は、紙、カード用紙、透明シート、印画紙、布、マイラー、等いかなるタイプの適当なシート材料であってもよいが、便宜上、図示の実施例は、プリント媒体として紙を用いて説明する。媒体取扱いシステム２６は、プリント前の紙のシートを保管する供給トレイ２８を有している。ステッパ・モータ及び駆動歯車アセンブリによって駆動される一連の従来技術の紙ドライブローラ（図示せず）を用いて、プリント媒体を、入力供給トレイ２８からプリントゾーン２５を通って、そしてプリント後は、図１において引っ込んだすなわち休止位置で示す一対の出力乾燥ウイング部材３０上へと移動してもよい。両ウイング３０は、新しくプリントされたシートを、まだ出力トレイ部３２においてまだ乾燥中である以前にプリントされたシートの上方に少しの間保持し、その後両ウイング３０が両側面の方に引っ込んで、新しくプリントされたシートが出力トレイ３２内に落とされる。媒体取扱いシステム２６は、レターサイズ、リーガルサイズ、Ａ４、封筒、折り畳み式のバナーペーパー(banner paper)、等を含む異なるサイズのプリント媒体に対応する、スライド式長さ調節レバー３４、スライド式幅調節レバー３６及び封筒送りポート３８等の一連の調節機構を含んでもよい。
プリンタ２０はまた、通常パーソナル・コンピュータ（図示せず）またはローカル・エリア・ネットワーク（「ＬＡＮ」）システム等のコンピュータであるホスト装置から命令を受け取るプリンタ制御装置を有している。これは、概略的にマイクロプロセッサ４０として示す。プリンタ制御装置４０はまた、ケーシング２４の外部上に配置されたキー操作パネル４２を通して与えられたユーザの入力に応答して動作してもよい。コンピュータのホストに連結されたモニタを用いて、プリンタの状況やホストコンピュータ上で実行中の特定のプログラム等の視覚情報をオペレータに表示してもよい。パーソナル・コンピュータ、キーボード及び／またはマウス装置等のそれらの入力装置及びモニタは、すべて当業者にはよく知られている。
キャリッジ案内ロッド４４は、シャシ２２によって支持されて、オフ・アクシスのインクジェットのペンのキャリッジシステム４５が走査軸４６に沿ってプリントゾーン２５を横切って左右に動くのを摺動可能に支持する。キャリッジ４５はまた、案内ロッド４４に沿って、ハウジング２４の内部に配置され矢印４８で一般的に示す整備領域内に進む。従来技術のキャリッジ駆動歯車及びＤＣ（直流）モータ・アセンブリを連結して、従来技術の方法でキャリッジ４５に固着してもよいエンドレスベルト（図示せず）を駆動し、ＤＣモータが制御装置４０から受け取った制御信号に応答して動作して、ＤＣモータの回転に応答してキャリッジ４５を案内ロッド４４に沿って歩進的に前進させてもよい。キャリッジ位置フィードバック情報をプリンタ制御装置４０に提供するために、従来技術のエンコーダ・ストリップをプリントゾーン２５の長手に沿って整備ステーション領域４８の上方に延ばし、従来技術の光学的エンコーダ読み取り装置がプリントヘッドのキャリッジ４５の背面上に搭載されて、エンコーダ・ストリップによって提供された位置情報を読み取ってもよい。エンコーダ・ストリップの読み取り装置を経由して位置フィードバック情報を供給する態様は、当業者に知られている様々な異なる方法で行われてもよい。
プリントゾーン２５において、媒体シート３４は、図２に概略的に示すブラックのインクのカートリッジ５０及び３つの単色のカラーインクのカートリッジ５２、５４、５６等の、インクジェットのカートリッジからインクを受け取る。カートリッジ５０〜５６は、当業者には「ペン」と呼ばれることも多い。ブラックのインクのペン５０は、ここでは顔料をベースにしたインクを含むものとして示す。図示のカラーのペン５２〜５６は、顔料をベースにしたインクを含んでもよいが、説明のために、カラーのペン５２〜５６は、それぞれシアン、マゼンタ及びイエローのカラーの染料をベースにしたインクを含むものとして説明する。染料と顔料の両方の特性を有するハイブリッドすなわち複合のインクと同様に、パラフィンをベースにしたインク等、他のタイプのインクもまた、ペン５０〜５６内に用いてもよいことは明らかである。
図示のペン５０〜５６はそれぞれ、「オフ・アクシス」のインク供給システムとして知られているものの中にインクの備蓄を保管する小さい槽を含む。これは、プリントヘッドが走査軸４６に沿ってプリントゾーン２５の上方を往復運動する時にそれぞれのペンが供給インクのすべてを運ぶ槽を有する交換式のカートリッジシステムとは対照的である。従って、交換式のカートリッジシステムは、「オン・アクシス」のシステムとみなしてもよく、主要な供給インクをプリントゾーンを走査する軸から離れた静止位置に保管するシステムは「オフ・アクシス」のシステムと呼ばれる。図示のオフ・アクシスのプリンタ２０において、それぞれのプリントヘッド用のそれぞれのカラーのインクは、管路または管類システム５８を経由して、主要な静止槽６０、６２、６４及び６６のグループからペン５０、５２、５４及び５６の搭載されている槽へとそれぞれ供給される。静止したすなわち主要な槽６０〜６６は、プリンタのシャシ２２によって支持されたレセプタクル６８内に保管された交換式のインク供給容器である。ペン５０、５２、５４及び５６はそれぞれプリントヘッド７０、７２、７４、７６を有しており、これらは選択的にインクを噴出してプリントゾーン２５内の媒体のシート上に画像を形成する。プリントヘッド７０〜７６をきれいにするためのここで開示する概念は、図示のオフ・アクシスの半永久的または永久的プリントヘッドと同様に、完全に交換式のインクジェットのカートリッジにも等しく当てはまる。もっとも、図示のシステムの最大の利益は、プリントヘッドの寿命を延ばすことが特に望ましいオフ・アクシスのシステムにおいて実現されるかもしれない。
プリントヘッド７０、７２、７４及び７６はそれぞれ、当業者にはよく知られている態様でそこを貫いて形成された複数のノズルを有するオリフィス板を有する。それぞれのプリントヘッド７０〜７６のノズルは、オリフィス板に沿って、通常少なくとも１本、しかし通常２本の直線状に配置されている。従って、ここで用いる「直線状」という用語は、「ほぼ直線状」または実質的に直線状と解釈することができ、例えばジグザグに配置されたような、互いからわずかにオフセットのかかったノズルの配置も含むことができる。それぞれの直線状の配置は、通常走査軸４６に垂直な長さ方向に整列しており、それぞれの配列の長さによって、プリントヘッドの１回の通過についての最大画像高さが決定される。図示のプリントヘッド７０〜７６は熱インクジェットのプリントヘッドである。もっとも、圧電プリントヘッド等の他のタイプのプリントヘッドを用いてもよい。熱プリントヘッド７０〜７６は通常、ノズルと関連した複数の抵抗器を含む。選択した抵抗器に通電すると、気泡が形成され、その気泡がインクの滴をノズルからノズルの下のプリントゾーン２５内の紙のシート上に噴出する。プリントヘッドの抵抗器は、複数導体ケーブル・ストリップ７８によって制御装置４０からプリントヘッドのキャリッジ４５に供給される発射命令制御信号に応答して、選択的に通電される。
大たわみキャッピング・システム
図２及び図３は、本発明に従って構成された、ペン５０〜５６のプリントヘッド７０〜７６をシールする大たわみキャッピング・システム８０の１形状を示す。図示の実施例において、キャッピング・システム８０は、キャッピングそり部８５の一対のスロット８４内に収容される外縁部８３を有する柔軟性のあるフレーム８２を含む。フレーム８２をそり８５に固着するために、リベットやセルフタッピングねじ８６等の２つの留め具が、そり８５の一対の穴（図示せず）に挿入され、それらの留め具はまた、フレームの縁８３によって画定される一対の穴８７も留めている。フレーム８２をそり８５に取り付けるのにネジとスロットの配置を示しているが、様々の他の取付手段を用いてフレーム８２をそりに固着してもよい、ということは明らかである。例えば、フレーム８２をスロット８４内にスライドさせて入れるのではなく、それぞれのスロット８４をそれぞれの端において閉じて、フレーム８２を曲げてスロット８４に挿入してもよい。
柔軟性のあるフレーム８２は、フレームが、応力を加えられたり曲げられて自然な状態から離れた位置になった後に、自然の、好ましくは平らな状態に戻ることができるようにするばね特性を有するいかなるタイプのプラスチックまたは金属の材料で構成されていてもよい。フレーム８２用の好ましい材料は、好ましくはフレーム８２の寿命にわたってばね率がほぼ一定となる硬質(full-hard)で冷間圧延の、ＡＳＴＭ３０１または３０４のステンレス鋼等のステンレス鋼、または、通常ばねや構造部品を作るのに用いるタイプ１７−７のような析出硬化鋼合金(precipitation hardening steel alloy)である。例えば、厚さ０．５０８mm（公称０．０２０インチ）の金属のシム原材料(shim stock material)で構成されたフレーム８２は、適切に作動することがわかった。ステンレス鋼は、耐久性に優れ、インクからのみでなく高湿度や輸送中の温度の急激な変化等の他の環境要因からの腐食に対しても耐性があるので、好ましい。３００シリーズのステンレス鋼合金に加えて、例えば４００シリーズのステンレス合金等の他の合金も適切であろう。
従来技術のばね鋼もまたフレーム８２に適している。もっとも、環境要因による腐食ややインク自体によって引き起こされる劣化から保護するために、塗装その他のコーティング等の何らかの表面処理が必要かもしれない。様々なプラスチック材料のテストは行っていないが、プラスチックもまた、柔軟性のあるフレーム８２に適切な材料の役割をすると思われる。しかし、現在商業的に入手可能なプラスチックの性能特性であれば、そういったプラスチックは応力を加えられるとクリープを起こす傾向があるので、金属が好ましい。「クリープ」とは、プラスチックが応力を受けた後、復原力やばね率を何ら失うことなくその元の形状に戻ることができなくなることを述べる、プラスチック業界で用いる用語である。ここで提案されるフレーム８２用の金属はクリープ破壊を受けない。更に、好ましくは、オンサート・モールド技術を用いてキャッピング・アセンブリ８０が製造され、金属フレーム８２を用いることによってオンサート・モールドの温度を高くすることができる。このようにオンサート・モールドの温度を高くすることによって、エラストマーの材料のより完全な硬化すなわち交差結合と同様に、エラストマーのフレーム８２へのより良好な接着が促進される、と考えられている。モールド温度が高くなるとまた、硬化時間も短くなり、それによって製造サイクルが短縮され、その結果キャップ・アセンブリ８０の製造コストが低くなる。実際、キャップのそり８５がプラスチック材料でできている場合には、フレーム８２は、そり８５と一体になった部分としてオンサート・モールドしてもよい。
上の背景の項で説明したように、キャップのそり８５は、当業者に公知の様々な異なる方法で、プリントヘッド７２〜７６と係合するように移動されてもよい。例えば、キャップのそり８５は、用いるそり移動機構のタイプによって、平行移動して、回転して、斜めに、またはこれらの動きのいかなる組み合わせによっても、プリントヘッド７０〜７６に接近してもよい。いくつかの異なる移動機構及びそりの配置が、すべて本出願の譲受人であるヒューレット・パッカード社に譲渡されている、米国特許番号第４，８５３，７１７号、５，１０３，２４４号、５，１１５，２５０号、５，１５５，４９７号、５，３９４，１７８号、５，４４０，３３１号及び５，４５５，６０９号に示されている。実際、他のペン支持機構においては、プリントヘッド７０〜７６の方をキャッピング・システム８０と接触するように移動したり、プリントヘッドとキャッピング・システム８０の両方を一緒にプリントヘッドをシールする位置に移動する方がより実際的であるかもしれない。
図３に最もよく示されているとおり、縁８３内には、一連の入り組んで作られた穴すなわち凹部８８、８９及び８９’がフレーム８２を貫いてカットされており、キャップをしている間それぞれプリントヘッド７０、７２、７４及び７６の下にある４つのキャップ基部９０、９２、９４及び９６が画定されている。キャップ基部９０〜９６のそれぞれの端において、基部はフレーム８２を貫いて形成された穴８０、８９及び８９’によって画定されるＳ字形のばね部材９８等の懸架ばね要素によって縁８３に取り付けられている。穴８０、８９及び８９’は、例えばレーザ除去技術、エッチング、パンチングまたはスタンピングその他当業者に公知の方法でフレーム８２から材料を除去することによって形成してもよい。ばね要素９８は、様々な異なる形状を取ってもよく、ここで示すばね９８の構成は、柔軟性のあるフレーム支持システムの概念を説明するためのみの例示としてのものである。従って、他のばね構成を用いてこういった概念を実施してもよいということは明らかである。
好ましくは、４つのエラストマーのシーリング・リップ１００、１０２、１０４及び１０６は、それぞれキャップ基部９０、９２、９４及び９６上にオンサート・モールドされている。キャップのリップ１００〜１０６を基部９０〜９６上にオンサート・モールドする方法は、エラストマーの材料を金属またはプラスチックに接着する当業者に公知の様々な異なる方法で行ってもよい。例えば、柔軟性のあるフレーム、ここではフレーム８２、は、フレームを貫いてシーリング・リップ１００〜１０６の下に一連の穴を画定して、エラストマーがこういった穴を通って流れるようにし、フレーム８２の下面１０９に沿ってエラストマーの固着パッドすなわちステッチ点(stitch point)１０７を形成し、これらのステッチ点１０７を図２に示す。
キャップのリップ１００〜１０６用に選択される材料は、ニトリルゴム、エラストマーのシリコーン、エチレンポリプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等の弾性があり摩耗しないエラストマーの材料その他本技術において知られている同等な材料であればいかなるタイプのものでもよいが、ＥＰＤＭは、コストが経済的で、耐久力のあるシール特性がプリンタの寿命を通じて持続するので、好ましい。図２及び図３のキャップ１００〜１０６用の好適な化合物の１つは、そのマトリクスよりも硬い材料の粒子を含む柔軟性のあるエラストマーのマトリクスを備えており、それによって、こういった粒子が摩耗に耐えてキャップの耐用寿命を長くすることができる。こういった粒子は、ポリエチレン等の、摩耗しない硬いポリマーであってもよい。好ましくは、こういった粒子は、シラン等の結合剤でエラストマーのマトリクスに接着されている。図２及び３のキャップ１００〜１０６の好適な柔らかさは、ショアＡデュロメータの目盛りで測って、２５〜４５のデュロメータの範囲であり、より好適な値は３５±５のデュロメータである。
キャッピング・システム８０の基本的な部品を説明したので、動作の基本的方法とプリントヘッド７０〜７６をシールする方法を説明する。この動作の説明の助けとなるように、図１に示す向きの正のＸＹＺ座標軸を有するデカルト座標軸系を用いる。ここで、正のＸ軸は、整備ステーション領域４８からプリントゾーン２５を横切って、走査軸４６と平行に左に延びる。正のＹ軸は、プリンタ２０の前面から、プリントが完了するとページ３４が出力ウイング３６上に移動する向きに、外側へ向いている。正のＺ軸は、その上にプリンタ２０がある面から、上側へ向いている。
ここでは、ばね９８等の、ばね要素の様々な異なる実施例を示しているが、好ましくは、それぞれのタイプの懸架ばねは、カンチレバー特性とねじれ特性の両方を有する機能を果たす。懸架ばねのこういったカンチレバー及びねじれ特性によって、キャップ基部９０〜９６が、少なくとも基部の何分の１かだけ基準面１１０から外れて曲がり回転する。その程度は、フレームの縁がどれだけ曲がっていない状態かによって画定される。このように、キャップ基部９０が基準面１１０に関して回転し傾く柔軟性があることによって、トランポリンがそのフレームに関して曲がることができるのと同様に、各基部が独立したばねで懸架した台の役目をすることができる。トランポリンの台は延びるのに対して、図示の基部９０〜９６はほぼ剛性でキャップのリップ１００〜１０６をしっかりと支持するので、トランポリンとの類似は少々行き詰まってしまう。基部９０〜９６を局所的に補強して、ばね９８に影響を与えることなく剛性を増大してもよい。例えば、プラスチックのフレームについてはモールドで、または金属のフレームについてはスタンピング工程で、リブまたはディンプルを付け加えることによって、または、剛性のプラスチック部材等のその他の強化材料を基部にオンサート・モールドすることによって、基部９０〜９６を強化してもよい。
以下に更に説明するとおり、それぞれのキャップ１００〜１０６の上面はシーリング・リップを形成し、これらは、それぞれのプリントヘッド７０〜７６と係合したときには実質的に密封して、それぞれのオリフィス板、リップ、及びキャップ基部の間でシーリング・チャンバすなわち空洞を画定し、それによってノズル内のインクの乾燥が遅くなる。キャップのリップ１００〜１０６は、プリントヘッドのノズルを取り囲んでオリフィス板に対してシールを形成する大きさであってもよい。もっとも、実施例によっては、プリントヘッドのより大きい部分をシールするのが好ましいかもしれないが、これはシーリング・リップの大きさを変えてプリントヘッド７０〜７６のより大きい領域を覆うようにすることによって容易に行うことができる。プリントヘッド７０〜７６と実際に接触する、キャップのリップの好適なシールする縁の構成は、図４〜図５及び図７に関して以下に更に説明する。
図４及び図５は、図２〜図３のエラストマーのキャップ本体１００を、ここではオンサート・モールドの温度及び圧力に耐えるのに適したプラスチック材料でモールドされた、金属のキャップ基部９０の代わりに用いることができる、他の支持フレームすなわち基部１１８と組み合わせて用いて、本発明に従って構成された、他の大たわみキャッピング・システム１１５を示す。キャップ１００は、金属のキャップ基部９０またはプラスチックの基部１１８にオンサート・モールドされてもよいエラストマーの本体１２０を有する。本体は、上向きに突出してプリントヘッド７０をシールする上面１２２、及び基部１１８の下面１０９から下向きに延びる下面１２４を有する。上面１２２は、対向する一対の縦のリップ１２６、１２８、及び対向する一対の大たわみ横シーリング・リップ１３０、１３２によって画定される、ほぼ長方形のシーリング・チャンバ１２５を形成するように作られている。キャップ本体１２０はまた、キャップ基部９０の上面に沿ってリップ１２６〜１３２の間で延びて、シーリング・チャンバ１２５をエラストマーに沿って並べる底壁１３３を有している。これによって、以前のプリンタのリップ／そりの界面において起こっていた漏れが有利に回避される。２つのたわみ空洞１３４，１３５がそれぞれ、リップ１３２、１３０の真下の本体の下面１２４から内側へ突出している。リップ１３０、１３２の形状は変化してもよいことは明らかであるが、図示の実施例において、大たわみリップ１３０、１３２は対称的であり、リップ１３０の動作を説明すればリップ１３２の動作を説明するのに十分である。ここで、たわみ空洞１３５は、リップ１３０の、シールする壁１４０によってつながれた対向する外及び内壁１３６、１３８を画定するのに役立つ。内壁１３８の外面は、シーリング・チャンバ１２５を画定する助けとなる。大たわみシーリング・リップ１３０、１３２の動作を図７に関して説明する前に、キャップ１００の残りの部品を説明する。
上の背景の項で説明したように、プリントヘッド７０〜７６をリップ１００〜１０６と接触させる時に、シーリング・チャンバの空気抜きを行って圧力を減らし、そうしなければノズルをプライミングされていない状態にするかもしれないところの、エアがオリフィスに押し込められることを防止する、様々な異なる態様がある。図示の実施例において、キャップ基部９０〜９６、１１８のそれぞれは、シーリング・チャンバからフレーム８２、１１８の下面１０９まで延びる、穴１４２等の空気抜き開口部を有している。オンサート・モールド工程の間、エラストマーでできた空気抜きスロート１４４が穴１４２を並べ、本体の上面１２２からずっと下面１２４まで延びる。空気抜きスロート１４４の有効直径の大きさを調節することによって、適切な空気抜きを行ってもよい。
好ましくは、空気抜きスロート１４４は、シーリング空洞１２５の底壁１３３の上に上向きに延びて、入口ネック部１４５を画定する。ネック１４５は、偶発的な垂れの事象の間等のプリントヘッド７０からのわずかなインクの漏れが、空気抜きスロート１４４に直ちに流れ込むのを有利に防止する。シーリング・チャンバ内のエアに捕らえられた水分が液化し始めるにつれて、水分もキャップのチャンバ１２５内に蓄積する可能性がある。ネック１４５の上部外周は、好ましくは角を約９０°（モールド工程に必要な抜き勾配の目減り変位は無視する）と比較的鋭くして形成されている（図５の断面図で見たとき）。このようにネック１４５周辺を鋭くすることによって、インクだまりの上面に沿って作用するメニスカス力と組み合わさって、かなりの量のインクが空気抜きスロート１４４内に落ちないようになる。
キャップ本体１２０の下面１２４は、好ましくは、捕捉鉢１５０を弾性的につかむ少なくとも２つの鉢つかみ畝を有して形成される。捕捉鉢１５０は、ボール部１５２及びボール１５２の上縁から外向きに延びるリム部１５４を有する。リム１５４の対向する両辺が、つかみ畝１４６、１４８によって握られ、ボール１５２が、シーリング空洞１２５から空気抜きスロート１４４を通って漏れるいかなるインクも収集するように配置された状態で、鉢がキャップ本体１２０の下面１２４に当たってしっかりと保持される。
ボール１５２の内部１５６は空のままでもよいが、図示の実施例では、ボール１５２は吸収パッド１５８で満たされている。これは、フェルト、プレスボード、スポンジその他の材料でできたいかなるタイプの液体吸収材料であってもよいが、ここではスポンジパッド１５８として示す。スポンジパッド１５８は、乾燥状態で工場から出荷されてもよいが、より好ましくは、スポンジ１５８には、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、ＬＥＧ（リポ(lipponic)−エチレングリコール）、ＤＥＧ（ジエチレングリコール）またはグリセリン等の吸湿性材料に浸してある。こういった吸湿性材料は、自重量まで水を吸収することができる液体またはゼリー状の化合物である。プリントヘッド７０をシールした後は、その前に吸収したいかなる水も吸湿性材料から開放され、ノズルから要求される蒸発速度を低減し、シーリング・チャンバ１２５をほぼ１００％の相対湿度状態まで加湿して、プリントヘッドのノズル内のインクが乾燥するのを防止する助けとなる。結局は、シールされたキャップ内のこの飽和状態は、空気抜きの通路を通じて次第に消滅していって、周囲の相対湿度になる。これについては、図９及び１０に関して以下に更に説明する。更に、吸湿性材料をパッド１５８と共に用いることによって、シールされたキャップ内で飽和点に達するに違いないエアが追い出され、その量が低減する。低減したキャップの容積によって、空気抜きの通路の拡散速度との平衡状態により素早く達することになり、特にキャップをした状態で短い時間の後、ノズルが好ましい始動状態になる。更に、パッド１５８を用いると、泡状物が、偶発的なペンの垂れの事象から等のインク漏れを取り扱う助けとなる。
次に図４〜図６について、プラスチックのフレーム基部１１８は、キャップ・アセンブリを整備ステーションのそり１６５とつなぐ基部テーブル部１６４を含む。キャップ・アセンブリ１００をそり１６５につなぐのに、基部１１８は、テーブル１６４から下向きに突出し、それぞれ図６にも示すように足部１７０で終わっている４つの脚１６６、１６７、１６８及び１６９を有する。それぞれの脚７０は、そり１６５の位置アーム１７２によって捕捉され、図示の実施例における各アーム１７２は、テーブル１６４の下の位置から外向きに延びている。図４及び６に示すように、第１及び第２の対の位置データ１７４及び１７６がテーブル１６４から延びてペン整列部材１７８とかみ合ってもよい。その１つを、図６に概略的に示す。または、他のキャップを支持する隣接する基部上のデータ１７６及び１７４と係合してもよい。
図５に示すとおり、圧縮コイルばね１８０等のバイアスをかける部材を用いて、キャップのアセンブリを、整備ステーションのそり１６５から遠ざかりプリントヘッドと係合するように付勢する。そり１６５は、キャップ・アセンブリ１００の下の中央に配置され、ばね１８０の下部を収容する、引っ込んだポケット１８２を画定する。ばね１８０の上端は、捕捉鉢のボール１５２のまわりを取り囲み、鉢のリム１５４の下面を押す。フレームの脚１６６〜１６９のそれぞれの脚１７０は、キャップを取ったときには、ばね１８０の力の下で上向きに引っ張られ、そり位置アーム１７２の下端と係合する。キャップをすると、キャッピング力によってばね１８０がわずかに圧縮され、脚１６６〜１６９が整備ステーションのそり１６５から遠ざかる方向に下向きに移動することができる。
キャップ基部１１８の説明を終える前に、オンサート・モールド工程を促進する助けとなるいくつかの他の特徴について、図７に関して触れる。図７は、オンサート・モールド工程でキャップ本体１２０が形成される前のキャップ基部１１８の例示された実施例を示す。たわみ空洞１３４及び１３５を形成するのに、テーブル１６４は、そこを貫いて延びる２つのスロット１８４、１８５を画定している。キャップ本体１２０の上及び下部を基部１６４に固着する助けをするのに、第１のグループのオンサート・モールド・プラグ穴１８６が、空洞スロット１８４、１８５の間をテーブル１６４を貫いて延びる。スロット１８４、１８５及び隣接するテーブル１６４の外側の縁の間には、第２のグループのオンサート・モールド・プラグ穴１８７が、テーブル１６４を貫いて延びる。オンサート・モールド工程の間、本体１２０のエラストマーの材料は穴１８６及び１８７を通って流れる。最後に、本体１２０のエラストマーの材料を基部１６４の周辺において含むために、図５及び図６に示すように、上及び下バリアーすなわちフェンス１８８及び１８９が基部のそれぞれの上及び下面から外向きに突出する。
図７は、ブラックのインクのプリントヘッド７０のカプセル化ビード１９０を覆ってプリントヘッド７０をシールする、ブラックのキャップ１００を示す。プリントヘッドをシールするのに、大たわみリップ１３０は、下向きに中空のたわみ空洞１３５内に歪曲して、図７において示す断面図で見たときには笑っているような形のたわみ形状を形成する中央部１９１を有するシールする領域を含む。この笑っているような形のたわみの両極端の縁は、リップ１３０の外及び内縁に沿って、中央部１９１に縁をつける、２つのシーリング・バンド１９２及び１９４を含む、二重のシールを形成する。この笑っているような形を形成する工程で、壁１４０が曲がって外及び内壁１３６、１３８をゆがませると、壁１３６、１３８はわずかに内側または外側に曲がることができる。実際、壁１３６及び１３８によって提供される垂直の支持は、シーリング・バンド１９２、１９４を画定する助けとなる。シール１９２、１９４は、リップ１３０及び１３２が縦のリップ１２６及び１２８をつなぐ所の近くの端において互いをつないでいる。従って、２つの対向するバンド１９２、１９４は、キャップのリップのシールする領域１３０、１３２において、プリントヘッドに対するシールをほぼ形成している。
この二重のシール１９２、１９４は、キャップ１００を、ガラスのウィンドウパネル等のきれいな表面に押しつけることによって見ることができる。二重のシールの特徴は、オリフィス板７０〜７６に不注意にくっつくかもしれないインクの残留物、リントその他のくず等の表面の凹凸を覆ってシールすることに有利に対応する。例えば、外側のシール１９２の下に捕らえられた外れたリントの繊維は、内側のシール１９４の性能に何ら悪影響を与えない。従って、シール１９２の下にリントの繊維によって引き起こされた何らかの漏れがあるにもかかわらず、キャップをすることがシール１９４によって維持されている場合のシーリング空洞１２５内の湿度環境は維持される。実際、図７のカプセル化ビード１９０があっても、リップ１３０にとって何の困難にもならず、リップ１３０は、プリントヘッドのオリフィス板の平らな部分に対してシールするときよりも少し多く曲がるのみである。
図８は、鉢つかみ畝１４６、１４８の一実施例の形状をよりよく示すために捕捉鉢１５０を取り除いた、キャップ本体１２０の底面１２４を示す。キャップ１００がエアをプリントヘッドのノズル内に押し込むことを防止するために、空気抜きスロート１４４は、シーリング空洞１２５を鉢内部１５６につないでいる。図９及び１０に示すように、リム１５４の上面は、本体の下面１２４に対して組み立てられたときには空気抜きの通路１９５を画定するように内部に形成された、ここではらせんの溝として示す、谷を有している。図示の実施例において、らせんの空気抜き通路１９５は、捕捉鉢１５４の上面１９８から上向きに延びるらせんの畝１９６によって画定されている。空気抜きの通路１９５は、チャンバの鉢チャンバ１５６における入口ポートから、周囲大気における出口ポートまで延びており、シーリング・チャンバ１２５から大気までの空気抜きの通路の最後の部分を画定している。好ましくは、空気抜きのトンネル１９５は、長く狭い構成を有しており、断面積が小さく、プリントヘッドがシールされている場合には過度の気化を防止すると共に、初期のシールする工程の間はエアの空気抜きの通路を提供しもする。らせんの空気抜き通路１９５の長さを変えることによって、空気抜きを行う速度を容易に所望のものにすることができる。
泡状物で満たしたキャッピング・システム
図１１〜図１９は、図２〜図１０に関して上に示した大たわみキャッピング・システム８０、１１５のキャップ１００〜１０６の代わりに用いることができる、１つまたはそれよりも多い２層の泡状物で満たしたキャップ２００を含む、本発明に従って構成された泡状物で満たしたキャッピング・システムの他の形状を示す。上の背景の項で説明したように、プリンタ２０におけるペン５０〜５６のもの等の、４つの接近して配置されたプリントヘッドをシールすることは、非常に大変なことである、というのも、各キャップは、それぞれのプリントヘッド７０〜７６を適切にシールせねばならないだけではなく、整備ステーション自体が原因である公差と同様に、ペン５０〜５６、及びキャリッジ４５の間で蓄積される製造公差にも対応せねばならないからである。これらの製造公差すなわち「スタック」は、１つのユニットが、すべての部品が最小許容寸法を有して組み立てられ、他のユニットが、すべての部品が最大許容寸法を有して組み立てられ、各キャップがそれら最悪の場合の両極端のそれぞれをシールする必要があり、「最小寸法」のユニットについて適切なシールが維持されねばならず、「最大寸法」のユニットについてキャッピング力がかかり過ぎることが回避されねばならない、２つの最悪の場合の筋書きを仮定することを言う。
第１のキャップをする解決策は、図２及び図３に関して示したように、ねじれる柔軟性のあるフレーム８２を用いた。他の提案されたシステムは、キャップ基部１１８、満たされていない鉢１５０、及びばね１８０を、たわみ空洞１３４、１３５を有していないことによって大たわみキャップ１２０とは異なる中空でないエラストマーのキャップと共に用いた。図４〜図１０の大たわみキャッピング・アセンブリ１１５は、ここで触れた様々な利点を有するが、適切なプリントヘッドのシールを行い製造公差のスタックに対応しつつキャッピング力を低減する新しい方法を求めて、探索が続けられた。この、こういった目標をバランスをとって達成することができる、柔軟性のあるキャッピング・システムの探索に応答して、泡状物で満たしたキャップ２００が考え出された。泡状物で満たしたキャップ２００は、図２及び図３で示したものと同様の原理を用い、図４〜図１０に関して説明するように、単一のフレームを用いて複数のキャップ２００を支持するか、またはそれぞれのキャップについて別個の基部１１８を用いて、構成してもよい。
１ステップの泡状物を作る工程を用いてキャップを製造する、中間のキャップの設計が提案された。この工程において、エラストマーの材料は、モールドに導入されるときに泡状物にされ、エラストマーがモールドの表面においてスキンを形成した。不都合なことに、この１ステップの泡状物を作る工程によって形成されるキャップは、スキンにおいて多孔性を有することが多く、従って、こういったキャップはプリントヘッドにおいて信頼性の高いシールを行わなかった。更に、この１ステップの泡状物を作る工程においては、特に製造工程の注意がスキンを形成することに向けられている場合には、スキンの後ろの泡状物の多孔性を制御することが非常に困難であった。従って、この１ステップの泡状物を作る工程においては、泡状物の物質特性に影響を与えることなくして、スキンの壁厚を変化させたり、他の方法でスキンの性質を特注することは、事実上不可能であった。最後に、この１ステップの泡状物を作る工程を用いて形成されたキャップの主な不利な点は、部品ごとに製造の一貫性がなく、部品が品質基準を満たさないために廃却率が高くなり、その結果品質基準に合格した部品の価格が最終的に高くなる、ということである。
泡状物のキャップ２００は、図４〜図１０に関して説明した空気抜きを行う機構を用いて、図２〜３の単体の柔軟性のあるフレーム構造８２と、またはフレーム基部２１８と共に用いるように、以下で更に説明するように製造してもよい。泡状物で満たしたキャップ２００は、２層構造であり、一方の層は、内部空洞２１６を画定するように形成されたエラストマーのスキン２１５であり、内部空洞２１６は、泡状物にされたエラストマーの網状組織すなわちコア２２０を含む第２の層で満たされている。好ましくは、このスキン２１５及び泡状物コア２２０は共に、キャップ１００〜１０６用の上述の材料と同じもので形成されており、好ましくはＥＰＤＭエラストマーでできていて、スキンは、ショアＡの目盛りで測って、２５から８０またはそれよりも高い、またはショアＡの目盛りで測って、好ましくは３０〜５０の範囲の間、または更に好ましくは３５〜４５の範囲の間、のデュロメータまで硬くなっている。
これまで、キャップのデュロメータの選択は、小さな範囲に限定された非常に厳しい設計基準であり、そのため、上の背景の項で説明した以前のキャップを形成するのに用いることができる異なるタイプの材料の選択が不都合なことに限定されていた。スキン２１５の特性は、複合のキャップ２００のたわみ全体にかなり影響を与えるものではなく、それによって、多くの異なるタイプの材料または化合物がこの薄いスキン材料用に有利に用いることができる。この泡状物材料をコア２２０に用いると、スキン材料は有効なシーリングを行うためにあるデュロメータを有する必要はもはやなくなる、というのも、今では、複合のキャップ２００の弾性係数は、スキン材料によって制御される単なる生来の特性ではなく、泡状物コア２２０の密度によって主に制御される設計のパラメータであるからである。図示のオフ・アクシスのインクジェットのプリントヘッド７０〜７６について、複合のキャップ２００のわたみの好ましい範囲の１つは、４５０〜８００グラム（約１．０〜１．５ポンド）の力当たり約０．５mmのたわみであろう。更に、薄いスキン２１５は、泡状物コア２２０をプリントヘッドからのいかなるインクの残留物とも接触しないように分離し、それによって、さもなければインクジェットのインクと共存することができないような、フルオロエラストマー、シリコーン、ウレタン、等の材料を有利に用いることができる。
泡状物で満たしたキャップ２００の外側の部分は、図４及び５において一番よく示されているように、キャップ１００に関して上述したことと同様である。例えば、スキン２１５は、上向きに突出してプリントヘッド７０の周囲をシールする上面２２２を有する。キャップ２００はまた、スキン２１５及び泡状物コア２２０の両方の部分によって形成された下面２２４を有し、この下面２２４はフレーム基部８２、２１８の上面と接触している。スキンの外側の上面２２２は、対向する一対の縦のシーリング・リップ２２６、２２８、及び対向する一対の横のシーリング・リップ２３０、２３２によって画定される、ほぼ長方形のシーリング・チャンバ２２５を形成するように作られている。外側の表面の部品２２２〜２３２のそれぞれは、それぞれ大たわみキャップ１００の部品１２２〜１３２について上述したように、プリントヘッド７０のノズルを取り囲むオリフィス板をシールする。スキン２１５は、そこを貫く空気抜き穴２３４を画定し、空気抜き穴２３４は、シーリング空洞２２５の底面と同一平面になるように構成されてもよく、または好ましくは、空気抜き穴２３４は、オプションの入口ネック部２３５によって取り囲まれている。入口ネック部２３５は、図４〜５に示すネック１４５について上述したように構成されて、インクをシールするチャンバ２２５内に保持する等の、前に述べたものと同じ利点を達成してもよい。図示のキャップ２００において、泡状物コア２２０は、横の壁２３０、２３２の下と同様、縦の側壁２２６、２２８のそれぞれの下に延びている。
図１２は、下位区分Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが製造モールド工程における異なる段階を示す、キャップ２００が図１１と上下反対に形成された、泡状物で満たしたキャップ２００を構成する１方法を示す。図１２の段階Ａにおいて、スキン２１５’を、下部モールド空洞すなわち鋳型２３６及び上部モールド空洞すなわち鋳型２３８の間に形成して示す。スキン２１５’は、空気抜き開口部２３４を取り囲むオプションのネック２３５は有していないが、鋳型２３６、２３８を少し変形すれば、かかるネックを段階Ａにおいて形成することができる、ということは明らかである（例えば、図１３Ａを参照）。スキン２１５，２１５’は、射出成形、熱可塑性のエラストマーの材料（ＴＰＥ）を用いた熱可塑性射出成型法、熱硬化性のエラストマーの材料を用いた従来技術の熱硬化性モールド法、熱硬化性シリコーンＬＩＭ材料の液体射出成形（ＬＩＭ）、圧縮成型、等の当業者に公知の様々な異なる技術を用いて形成してもよい。
図１２の段階Ａは、キャップ２００の第１の層をスキン２１５’を作り出すために形成されたものとして示す。泡状物コア２２０をスキン２１５のシーリング・リップの後ろに形成するために、泡状物の予備形成品２４０を泡状物のシートから鋳型でカットし(die-cut)たり、好ましくは段階Ｂに示す形状に別個にモールドしてもよい。図１２の段階Ａ、Ｃ及びＤは単一の泡状物のキャップ２００の構成を示すが、キャップ２００を構成する好適な方法の１つは、４つのキャップ１００、１０２、１０４及び１０６のすべて（図１９も参照）等の多数のキャップを単一の段階で形成することであり、これを段階Ｂに概略的に示す。段階Ｂにおいて、泡状物の予備形成品２４０は、４つの泡状物を切り抜いたもの２４２、２４４、２４６及び２４８を有しており、これらを用いてそれぞれキャップ１００、１０２、１０３、１０６の内部空洞２１６を並べてもよい。実際、４つのキャップ１００〜１０６のすべてを単一のモールド２３６、２３８で形成することによって、有利にキャップ間に一貫性ができ、組み立ての誤差が事実上なくなり、１つのキャップが他のキャップに関して潜在的に整列しないということが回避される。図１２の段階Ｂ及びＣを結ぶ破線で示すように、予備的に形成された泡状物の長方形２４２が、段階Ａにおいて形成された空洞２１６の内部に配置される。図示のように、泡状物の予備形成品２４０は、空洞２１６によって画定される内部空間よりも小さい。
予備形成品２４０が空洞２１６内に取り付けられた後、新しい上部モールドすなわち鋳型２５０が下部鋳型２３６と接触する。図１２の段階Ｄは、泡状物を作る段階を備え、この段階において、モールドのアセンブリ２３６、２５０に熱が加えられ、泡状物の予備形成品２４０が泡状物の網状組織すなわちコア２２０内に膨張する。この、泡状物の予備形成品２４０の泡状物コア２２０内への膨張は、段階Ｃ及びＤにおいても示し、段階Ｃにおいては予備形成品２４０を高い密度で点を打って示し、段階Ｄにおいてはより低い密度で点を打って予備形成品２４０の最終の泡状物コア内への膨張を示す。この膨張によって、空洞２１６内の空間は満たされる。
泡状物コア２４０はモールドしてもよいが、好ましくは長方形２４２〜２４８は、鋳型でカットする工程を用いて、泡状物のシートからカットされる。それぞれの予備形成品の長方形２４２〜２４８を、長方形が集まった１つの網として一緒につなぐことによって、泡状物の予備形成品２４０全体を、多数のキャップ、図示の実施例では４つのキャップ１００〜１０６、の空洞２１６内に容易に配置することができる。他の方法では空洞２１６内に空間が残る可能性があるのとは対照的に、泡状物が完全に空洞２１６を満たすのに必要な流れの距離(flow distance)が、予備形成品２４０を用いて最小限にされるので、予備形成品２４０を用いると、均一性及びセルの配置が最高の程度になると考えられる。従って、鋳型でカットされた予備形成品２４０を用いることによって、組み立ての段階が減って製造が容易になるばかりでなく、より信頼性の高いキャップ２００用の最終製品が提供され、その結果最終的に、プリンタ２０の動作の信頼性がより高くなる。
泡状物の予備形成品２４０が好ましいが、技術及びモールド法が進歩すれば、射出工程等の他の製造工程を用いて泡状物２２０を空洞２１６内に移動する方が結局好ましくなるかもしれない。図１２の段階Ｄに概略的に示すように、他の射出泡状物モールド工程は、上部鋳型２５０内に形成されたゲート２５２、２５４等のゲートを用いて、原料の泡状物２５５を空洞２１６内に射出することによって達成されてもよい。このような泡状物射出工程においては、多数のゲート２５２、２５４を用いることによって最小の流れの長さを用いて、空洞２１６を通る泡状物材料の流れをより均一にしてもよい、というのも、泡状物材料は、空洞内に射出されると直ちに膨張を開始するからである。例えば、５０％の充填性能(fill capacity)であれば、空洞２１６の容積の５０％に等しい量の、原料のすなわち硬化していない泡状物が射出され、その泡状物は次に、流れて膨張して、空洞の残りの部分を満たすよう要求される。現在、この泡状物射出工程は、制御が困難であり、異なる量の泡状物を１つの空洞に射出してしまい、その結果最終のコア２２０における泡状物の密度が異なってしまうことが多い。泡状物の密度が異なると、その結果、キャップのリップ２２６〜２３２がプリントヘッド７０−７６と接触するときにシールする特性が均一ではなくなる可能性がある。キャッピング力が均一でないと、シールが適切でなくなる可能性があり、泡状物内に硬い点が形成される場合には、プリントヘッドのオリフィス板が損なわれる可能性がある。しかし、こういった問題の多くは、ゲートの幾何学的形状等の関連するモールドの要因をより十分に検討したり、多数のゲートの機構を用いることによって取り組むことができる。または、当業者には、発泡剤を用いてこの同じ泡状物を作る硬化を達成してコア２２０を製造してもよい、ということが明らかである。好ましくは、図１２の段階Ａ〜Ｄは、単一のモールドの下半分２３６をシャトルシステムで用いて、鋳型を異なる製造段階を通って前進させたり、下部鋳型２３６を静止状態に保持して、モールド工程の間他方の鋳型を所定位置に移動したり所定位置から移動することによって、行われてもよい。
ここにおいて説明する他の工程と同様に、図１２の工程は、少し変形して、スキンを薄膜のシートから形成し、それによって、泡状物の予備形成品２４０が挿入される前、または泡状物２５５の射出の前に、下部モールド２３６の空洞を並べてもよい。この薄膜のシートのスキン層は、好ましくは、ポリエチレン、サラン（登録商標）、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）、等の、泡状物を作る段階Ｄの硬化すなわち処理サイクルに耐えるように選択された、熱的に安定した薄膜である。段階Ｄの間、泡状物を作る加熱工程によって、泡状物２２０が薄膜のスキンに接着すなわち付着する。または、この薄膜工程は、前に挙げたもの等のエラストマーの薄いシートを用いてもよく、好ましくはＥＰＤＭのエラストマーの薄膜のシートを用いてもよい。
図１３は、本発明による泡状物で満たしたキャップ２００を製造する他の方法を示す。図１３において、オプションのネック２３５を、下部モールド空洞すなわち鋳型２５６及び上部モールド空洞すなわち鋳型２５８によって形成されたものとして示す。鋳型２５６及び２５８は、他の点においては図１２の鋳型２３６及び２３８と同様である。スロート２３４に沿ってスキン２１５のエラストマーを完全に並べるために、下部鋳型２５６がスロートを完全に貫いて延びて上部鋳型２５８と出会う。他の点においては、図１３の段階Ａは図１２の段階Ａと一致している。更に、図１３における段階Ｂの泡状物の予備形成品２４０に関する説明は、図１２の段階Ｂと同様である。
図１３の方法は、図１３の段階Ｃにおいてインサート２６０が取り付けられるという点で、図１２の方法と異なる。ここで、好ましくは、フレーム８２について上述したようなプラスチック材料でできた、あるいは金属の材料でできた、インサート２６０が見える。インサート２６０は、泡状物のインサート２４０が空洞２１６内に取り付けられた後に、モールドされたスキン２１５を覆ってはめ込まれる。インサート２６０は、それを貫く編み穴２６２、２６４のグループを有し、これらは、インサート２６０を泡状物コア２２０及びスキン２１５に機械的に、及び好ましくは化学的にも、接着するのに役立つ。図１３の段階Ｄに示すように、次に第２の上部モールド２６５がインサート２６０及び下部モールド２５８を覆って使用され、その後、泡状物の予備形成品２４２が加熱されて、膨張し、空洞２１６の空間を満たす。泡状物の予備形成品２４２はまた、膨張して編み穴２６２、２６４をも満たし、インサート２６０を、編み穴２６４を経由してスキン２１５に、及び穴２６４を経由して泡状物の網状組織２２０に、図１３の段階Ｄに示す接着すなわち編み点２６６において接着するのに役立つ。
泡状物の予備形成品２４０を用いるのではなく、その代わりに、上部鋳型２６５を図１２のゲート２５２、２５４と同様のゲートを有するように変形することにより、及び、ゲートのシステムの一部としてインサート２６０を貫く編み穴２６２もまた用いることにより、図１３の段階Ｄにおいて、原料の硬化していない泡状物２５５を射出することによって、泡状物コア２２０を形成してもよい、ということは明らかである。図１４は、ここでは段階Ｅとして示す、図１３の工程における最終のオプションの段階を示し、この段階において、第３の上部モールド空洞の鋳型２７０が、編み点２６６を覆って配置される。鋳型２７０は、バッキング層２７１及び一対の鉢保持部材１４６’及び１４８’をモールドするように作られている。鉢保持部材１４６’及び１４８’は、図５に関して上述した、空気抜き鉢１５０を保持するものと同じ構成であってもよい。
図１５は、一対の鉢保持リム１４６”及び１４８”を形成する他の実施例を示す。鉢保持部材１４６”及び１４８”も、図５に関して上述した、空気抜き鉢１５０を保持するものと同じ構成であってもよい。図１５は、空気抜き穴２３４を取り囲むオプションのネック２３５の形成を示すが、ここでは、図１５は、図１２の段階Ｄに続く、最終段階Ｅとみなしてもよい。図１５において、図１２の鋳型２３６の代わりに、新しい下部モールド空洞の鋳型２７２が用いられて、ネック２３５が形成される。図１５はまた、泡状物にされていないエラストマーを用いてインサート２６０をキャップ２００内にモールドしてインサート２６０を構造に固着する、というオプションの概念を示す。もっとも、ここに示す鋳型を、スキン２１５、２１５’を用いてインサート２６０を所定位置に固着するように変形してもよい、ということは明らかである。図１３の段階Ｄの泡状物を作る工程に続いて、上部モールド空洞の鋳型２７４を用いて、好ましくはスキン２１５、２１５’を形成するのに用いたＥＰＤＭのエラストマーでできた、エラストマーのバッキング層２７５を用いて、鉢保持リム１４６”、１４８”が形成される。ここで、層２７５からの泡状物にされていないエラストマーの編み点２７６のグループが、編み穴２６４、２６６を通して形成されて、インサート２６０を泡状物コア２２０及びスキン２１５に接着する。
バッキング層２７５、インサート２６０、泡状物２２０及びスキン２１５、２１５’の材料を注意深く有利に選択することによって、最終の鉢付着バッキング層２７５が、インサート２６０を、化学的にも機械的にも、スキン層２１５及び泡状物の網状組織２２０に有利に接着する。鉢保持部材１４６’、１４８’、１４６”、１４８”は、図１４及び１５において形成されるものとして示すが、キャップのアセンブリ２００を整備ステーションのフレームに搭載することによって、他の空気抜きシステムを泡状物で満たしたキャッピング・アセンブリ２００に適用してもよい、ということは明らかである。例えば、様々な空気抜きを行う機構について上の背景の項で触れており、他のものは商業的に入手可能なインクジェットプリント機構に示されている。もっとも、好適な実施例においては、吸収材料１５８で満たしているかまたは空のままの、空気抜き鉢１５０が用いられている。
図１６は、下位区分Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが製造モールド工程における異なる段階を示す、キャップ２００が図１１と上下反対に形成された、泡状物で満たしたキャップ２００を構成する他の方法を示す。図１６の段階Ａにおいて、スキン２１５”を、下部モールド空洞すなわち鋳型２８０及び上部モールド空洞すなわち鋳型２８２の間に形成して示し、ここでは、スキン２１５”は、空気抜き開口部２３４を取り囲むオプションのネック２３５を有しない。実際、本実施例において、最終仕上げ工程は、好ましくは予備に形成され、空気抜き穴２３４が、下部モールド２８０から取り除かれた後にキャップの底に鋳型で刻まれる。スキン２１５”は、上で触れた様々な異なるモールド技術を用いて形成してもよい。
図１２の段階Ａは、キャップ２００の第１の層をスキン２１５”を作り出すために形成されたものとして示す。ここで、空洞２１６’の内側及び外側の側壁は、基部近くで厚くなっており、厚さが均一でないスキンの使用を示す。これは、複合キャップ２００の力／たわみの特性に合わせて変えてもよい。泡状物コア２２０をスキン２１５のシーリング・リップの後ろに形成するために、単一のシートの泡状物の予備形成品２４０’は、４つの泡状物のキャップ領域２４２’、２４４’、２４６’及び２４８’を有しており、これらを用いてそれぞれキャップ１００、１０２、１０３、１０６の内部空洞２１６、２１６’を並べてもよい。実際、いくつかの異なるプリンタのユニット用のキャップのアセンブリのいくつかのグループを単一のモールドで形成して、次に、段階Ｄが完了した後にスキンを鋳型２８０から取り除いてから空気抜き穴２３４を形成するのに用いるのと同じ鋳型でカットする工程によって、分離してもよい。図１６の段階Ｂ及びＣを結ぶ破線で示すように、泡状物の予備形成品２０４’の部分２４２’が、スキン２１５”を覆って鋳型２８０の上面に沿って配置される。
予備形成品２４０’が取り付けられた後、新しい上部モールドすなわち鋳型２８４が泡状物の予備形成品のシート２４０’と接触し、プレスされて下部モールド２８０とモールド接触する(molding contact)。図１６の段階Ｄは、泡状物を作る段階を備え、この段階において、モールドのアセンブリ２８０、２８４に熱が加えられ、泡状物の予備形成品２４０’が泡状物の網状組織すなわちコア２２０内に膨張する。段階Ｄの領域２８５における泡状物２４０’の圧縮を、高い密度で点を打って示し、空洞１２６’内への膨張を、段階Ｄにおいてより低い密度で点を打って示す。図１２及び１３の作られた予備形成品２４０にわたって、単一の予備形成品のシート２４０’を用いることが好ましいかもしれない。予備形成品２４０のカットされた編みを形成し整列するのと比較して、シート２４０’を形成し取り扱う方が容易だからである。
泡状物で満たしたキャップ２００の他の形成方法が理解されたので、泡状物のキャップ２００をプリンタ２０内に取り付ける他の方法を、図１７及び１８に関して説明する。図１７及び１８は、本発明に従って構成された複数キャップ・アセンブリ２９０の好適な一実施例を示す。上述のように、プリントヘッド７０〜７６をシールするキャッピング・アセンブリを形成するのに必要な部品数を低減するために、図４及び図５に示す別個のキャップを搭載するアセンブリ１１５よりも、図２及び図３に示すキャッピング・アセンブリ８０等の多数のキャップの単一のそりのアセンブリが好ましい。図１７において、１つのグループになった４つの泡状物で満たしたキャップ２００の内の３つを、キャップ１００’、１０２’及び１０４’として示す。
複数キャップ・アセンブリ２９０は、図１２〜図１６に関して上述した原理を拡張して、インサート２９２の一部を縁２３３を覆って配置することによって、容易に形成することができる。インサート２９２は、領域１００’及び１０２’等のキャップの隣接する領域を分離するフィンガー２９４等の、何対かのフィンガーを有する。キャップのアセンブリ２９０はまた、それぞれのキャップについて泡状物コア２０を有する。泡状物コア２０は、単体の予備形成品２９５を用いて組み立てることができ、膨張前を図１７に示し、膨張後を図１８に示す。好ましくは、それぞれの対のインサートのフィンガー２９４は、互いに分離された末端を有し、泡状物の予備形成品２９５のつながった部分２９６を経由して、１００’及び１０２’等の隣接するキャップの泡状物コア２２０を相互接続する、そこを貫く通路を画定している。
インサート２９２はまた、そこを貫く一連の編み穴２６４’を有して形成されており、スキン２１５'''が最初にモールドされるときに編み点２９８が形成されている。スキン１２５'''がモールドされるときにリム１４６'''及び１４８'''によって保持されて形成することによって、複数キャップ・アセンブリ２９０の下に空気抜きを行う設備を設けて、上述のように鉢１５０を保持してもよい。
泡状物で満たしたキャップ２００の他の形成方法が理解されたので、泡状物のキャップ２００をプリンタ２０内に取り付ける他の方法を、図１９に関して説明する。図１９は、本発明に従って構成された複数キャップ・アセンブリ３００の他の好適な実施例を示す。上述のように、プリントヘッド７０〜７６をシールするキャッピング・アセンブリを形成するのに必要な部品数を低減するために、図４及び図５に示す別個のキャップを搭載するアセンブリ１１５よりも、図２及び図３に示すキャッピング・アセンブリ８０等の多数のキャップの単一のそりのアセンブリが好ましい。モールド空洞を横切って延びて４つの泡状物で満たしたキャップ２００を形成してプリントヘッド７０〜７６をシールするインサート２６０を用いることは、例えば、柔軟性のあるフレームのアセンブリ８２を用いて、容易に行うことができる。不都合なことに、インサートを用いるとモールド工程のコストが増大し、従って、最終の完成部品のコストが増大する。従って、図１９の多数のキャップの構成を用いて、図１２に示すインサート２６０のない泡状物で満たしたキャップ２００を形成することが望ましいかもしれない。
図１９において、泡状物で満たしたキャップ２００は、４つ、ここではキャップ１００’、１０２’、１０４’及び１０６’として示す、のグループで形成されており、プリントヘッド７０、７２、７４及び７６をシールする。複数キャップ・アセンブリ３００は、図１２に関して上述した原理を用いて、整備ステーションのキャップ支持台３０４の一部の上に配置された縁被覆３０２内に縁２３３を延ばすことによって、容易に形成することができる。例えばリム１４６’、１４８’または１４６'''、１４８'''によって保持される鉢１５０を用いて、複数キャップ・アセンブリ３００の下に空気抜きを行う設備を設けてもよい。リム１４６’、１４８’または１４６'''、１４８'''は、用いる鋳型２７０、２７４をインサート２６０なしでわずかに変形することによって、またはキャップの台３０４内に空気抜きの役割をする特徴を設けることによって、形成してもよい。上述のように、様々な他の空気抜きを行う機構もまた用いてもよい。例えば、空気抜き鉢１５０を所定位置に保持するために、リム１４６及び１４８と同様の一対の保持リム（図示せず）を、インサートの下面から延びるようにモールドしてもよい。キャップのアセンブリ３００を整備ステーションのキャップの台３０４に固着するために、好ましくは締め具部材３０５を用いて、縁被覆３０２の周辺を取り囲む。締め具部材３０５２８５を整備ステーションのキャップの台３０４に取り付ける方法は、相互に係合するスナップばめ(snap fits)によって、または図示のように接着剤等での接着によって、またはねじ等の締結手段を用いて、その他様々な公知の取り付け機構を用いて、等の当業者に公知の様々な方法で、行ってもよい。
結論
キャッピング・システム１００、１６０及び２００の、キャップ本体１２０を容易にモールドできること等の様々な利点が理解された。以前の設計における多数の畝のリップの概念をなくすことによって、モールドが容易で、実際、様々な専門業者が経済的に製造することができる、キャップが提供される。そうすると、この設計によって、プリンタのメーカは、より多くの専門業者から実用的な部品価格の相場を得、よりよいキャップ価格を得、費用を節減することができ、その節減は消費者に還元することができる。多数の畝のあるリップは、くずが畝の間に捕らえられてその結果シールする性能が低下するという問題が時々あったが、この問題は、キャッピング・システム１００、１６０及び２００を用いる場合には、有利に消滅する。
上述した漏れの制御に加えて、連続的なエラストマー本体でチャンバ１２５を構成することの更なる利点は、上の背景の項で説明した以前のモデルにおいては経験された、エラストマーのリップとキャップの支持具の間での望ましくない漏れが、防止されるということである。以前のプリンタは、リップをプリントヘッドにおいてシールするためだけではなく、支持するそりがシーリング空洞の一部を形成するリップ／そりの界面もシールするために、用いるキャッピング力を強くせねばならなかった。実際、図示の中空の空洞のキャップ１００で、プリントヘッドを適切にシールするのに必要なキャッピング力は、こういった以前のプリンタが必要とした力の７５％程度に過ぎない。従って、キャップ１００〜１０６を用いてプリントヘッドをシールするのに、プリントヘッドとキャップの支持構造の両方を、過大に設計する(over-design)必要がない。更に、オンサート・モールド技術を用いることによって、支持フレーム及びフレーム上のペン整列データに関して、キャップは、取り付け台の上にはめ込められるように延びる別個のキャップのリップを用いた以前のキャップの設計とは対照的に、非常に厳しい公差内に収まって、永久に基準となる(referenced)。こういった以前の設計では、不都合なことに、取り付け台上の位置から滑り落ちることが多く、取り付け台のフレームに関してねじれたり裏返ったりして、ノズルのいくつかがキャップが外れたままになることが多かった。たわみ空洞１３４、１３５に加えて、ステッチ点１０７及び関連するオンサート・モールド技術を用いることによって、信頼性が高く、効率的で、コスト有効度の高いキャッピング・システムが作り出される。
捕捉鉢１５０の使用は、特に吸湿性材料に浸したパッド１５８で満たした時には、インクのこぼれや水分の蓄積が有利に取り扱われる一方で、プリントヘッドがシールされたときの湿った環境が維持される。図９及び１０に示すように、捕捉鉢のリム部によって設けられる毛管空気抜き通路によって、シールが開始されたときにノズルが非準備状態になることが防止される。更に、１４６及び１４７等の、キャップ本体１２０の下面１２４に沿って形成されたつかみ畝は、特に自動化技術を用いてシステム１６０の実施例を構成する場合に、鉢１５０をキャップ本体に組み合わせる助けとなる。
キャップ本体１２０の更なる利点は、金属の柔軟性のあるフレーム８２やプラスチックのフレーム１１８等の様々な異なる支持構造に設計を適応させることができる、ということである。図７に関して上で詳細に説明したように、大たわみリップ１３０、１３２は、プリントヘッドの比較的平らな部分を覆う場合のみではなく、カプセル化ビード１９０等のかなりな表面の凹凸を覆う場合であっても、優れたシールを行うことができる。こういったシールを行う上で、リップ１３０１３２の中央部は、下向きにたわみ空洞１３５、１３４内にたわみ、図７において示す断面図で見たときには笑っているような形状を形成する。この笑っているような形のたわみ形状の両極端の縁によって、リップ１３０、１３２の内側及び外側の縁に沿って、二重のシール１９２、１９４が形成される。従って、以前の多数の畝のキャップのリップのシールする能力が、キャッピング・システム１００、１６０及び２００を用いて達成される一方で、そういった以前の設計の落とし穴が回避され、消費者に、より信頼性が高く、強固で、経済的なプリントユニット２０が提供される。
単一のキャップとして構成され基部ユニット１１８上に搭載されようと、または図１９に示すキャップが多数のアセンブリ３００としてであろうと、または図２及び３に示すように柔軟性のあるフレーム８２上に組み立てられていようと、泡状物で満たしたキャップ２００を用いた様々な利点もまた理解された。泡状物で満たしたキャップのアセンブリ２００の利点の１つは、中まで均一の(solid)エラストマーのキャップよりも性能が優れていることである。スキン２１５、２１５’を別個に形成し、その後空洞２１６に泡状物コア２２０を満たして２層構造を設けることによって、リップ２２６〜２３２において一貫した非多孔性のシールする表面が有利に提供される。これは、上述のように、１ステップの泡状物を作る工程を用いては不可能であった。更に、泡状物で満たしたキャップ２００は、図７に関して上述したような方法で、リップ２２６〜２３２のシールする表面１９１’の縁１９２’、１９４’で、カプセル化ビード１９０等の表面の凹凸を覆って有利にシールする。これによってまた、上述の以前の多数のリップの設計と関連するモールドの問題も回避される。
更に、泡状物コア２２０を形成する別個の工程に続いてスキン２１５、２１５’を別個にモールドすることによって、スキン２１５、２１５’及びコア２２０の両方を独立して最適化して、キャップ２２０のシールする能力を高めることができる。例えば、カプセル化ビード１９０を覆ってシールせねばならない横の領域２３０、２３２において壁を薄くし、プリントヘッド７０−７６の比較的長い部分に沿ってシールする横の壁２２６、２２８については壁を厚くする等、スキンの厚さを変えて、シールする異なる目的を達成してもよい。泡状物で満たしたキャップ２００の主な利点の１つは、広範囲の製造公差にわたって適切なシールを行うことができる一方で、以前のキャッピング・システムと比べてプリントヘッド７０〜７６が受けるキャッピング力が低減される、ということである。この優れたシールは、キャップ２００が圧縮されて、ペン５０〜５６、キャリッジ４５、及び整備ステーション自体、の間の様々な製造公差に対応することができる一方でまた、十分服従してプリントヘッドをシールすることができる、ということによって達成される。
更なる利点として、スキン２１５、２１５’及び泡状物コア２２０を同じ材料でできているように選択することによって、図１２及び１３の段階Ｄの泡状物を作る工程の間、泡状物コアを分子的にスキンと接着して、単体の構造を形成することができる。更に、インサート２６０をモールドする工程の間、泡状物コア２２０または層２７５の材料を、編み点２６６において物理的に接着するだけではなく、インサート２６０と化学的に接着するように選択することができる。
２層の泡状物のキャップ２００の重要な面の１つは、その複合的性質である。複合物として、スキン及び泡状物コア２２０の両方を、単一の元素のみが用いられてキャップが製造される場合には不可能なキャップの性能が可能なように、変形し設計することができる。例えば、オリフィス板に対してシールする材料には、あるシールする要求事項及びインクとの共存の要求事項がある。以前は、シールしインクの攻撃に耐性があるという能力のために、中まで均一のＥＰＤＭのエラストマーのキャップが用いられた。シールする性能、インクとの共存性、及び力／たわみの性能に関してキャップの要求事項が増大するにつれて、こういった競い合う要求事項のすべてを満たす能力において、キャップ用の材料が単一である場合の解決策は限界がある。以前の中まで均一のエラストマーのキャップが出会う主な問題は、ますます増大する力／たわみの要求を満たす、ということであった。上の背景の項で述べたように、図１１〜１９のようにまずスキンを作ってその後に泡状物を作る工程が続くのではなく、単一の段階で生産された泡状物のキャップは、性能の要求事項を満たさず、工程は一貫性を欠く。しかし将来、１ステップの工程を用いてここに説明した各特徴を有する適当な泡状物のキャップ２００を製造することができるまで、モールド工程に対して更なる改良が行われるかもしれない、ということは明らかである。
キャップ２００の中空でないスキン及び泡状物コアを別個に作成することができることによって、シールすること、インクとの共存性、及び力／たわみの要求事項を満たすのにほぼ無限の設計の柔軟性が与えられる。例えば、図１６に示すようにスキンの壁厚を変えると、スキンを通るエア及び上記の透過率を微調整することによって、シールすることと力／たわみの目標を満たす一方で、キャップがペンのオリフィス板に対してどのようにシールするかに関して設計上の自由度も与えられる。例えば、キャップのリップ２２６、２２８、２０３及び２３２は、図７に示す「笑っているような特徴」を高めてシール性能を増大するために、内側及び外側の縁においてより厚い領域を、中央においてより薄い領域を有するように形成してもよい。更に、キャップ２００の力／たわみは、スキンの異なる領域において厚さを変えることによって変えてもよい。更に、スキン及びコアの両方を形成する工程は、２つの異なるモールド段階で形成されるので、独立して最適化してもよく、その結果、複合の泡状物で満たしたキャップ２００に最適な設計がなされる。
上述のように、複数キャップ・アセンブリ３００を用いたり、柔軟性のあるフレーム８２上でいくつかのキャップ２００が実施されると、整備ステーションを組み立てるのに、従ってプリンタ２０を組み立てるのに必要な部品数が有利に低減する。部品が少なくなると、組み立てのコストが有利に低減され、一方で、注文したり、在庫を管理したり、追跡する(tracked)部品が少なくなることによって、関連するコストも低減する。更に、将来の設計で異なるキャップのたわみ特性を研究せねばならなくなっても、スキン材料、デュロメータ、幾何学的形状その他変数の変更等の、図示の設計のキャップ２００に対する変形を容易に行うことができ、こういった変更は、泡状物コア２２０のそのような変更とは独立して行うことができる。従って、泡状物で満たしたキャップ２００は、以前に提案された１ステップで泡状物にしたキャップを用いてもこれまで不可能であった、設計上の柔軟性を有している。更に、スキン２１５、２１５’及び泡状物コア２２０に対して別個の設計管理を行うことによって、材料の圧縮−硬化性能を高める等の他の要因もまた調節することができる。従って、泡状物で満たしたキャップ２００を用いることによって、設計上の柔軟性、性能の改良、及び在庫管理及び追跡すべき部品数の低減、が有利に可能になり、その結果、インクジェット・プリンタ２０を製造する組み立て段階が少なくなり、これらすべての結果、消費者にとってインクジェット・プリンタのユニットがより経済的になり、信頼性がより高くなる。

Claims (9)

1. インクジェットプリント機構内のインクジェットのプリントヘッドのインク噴出ノズルをシールするキャップ（２００）であって、
   外面（２２５）は、シールする位置にある時に前記インク噴出ノズルを取り囲んでシーリング・チャンバを画定するシーリング・リップ（１００、１０２、１０４、１０６）を画定し、内面（２１６）は、該シーリング・リップ内部の少なくとも一部に空間を画定するものである、前記外面及び前記内面を有するエラストマーで形成されたスキン層（２１５）と、
   前記空間内に満たされ、該スキン層と同じタイプのエラストマーを発泡させて作られる泡状物コア（２２０）と
   を含むキャップ。
2. 前記スキン層（２１５）と合わさって前記泡状物コア（２２０）をはさむ位置にあるインサート（２６０）を更に含む請求の範囲第１項に記載のキャップ。
3. 前記スキン層（２１５）が、外面（２２５）から内面（２１６）まで貫く空気抜き穴（２６２、２６４）を画定し、該空気抜き穴を取り囲み前記外面から前記シーリング・チャンバ内へと突出するネック（２３５）も画定している請求の範囲第１項に記載のキャップ。
4. インクジェットプリント機構内のインクジェットのプリントヘッドのインク噴出ノズルをシールするプリントヘッドのキャップ（２００）の製造方法であって、
   外面（２２５）は、シールする位置にある時に前記インク噴出ノズルを取り囲んでシーリング・チャンバを画定するシーリング・リップ（１００、１０２、１０４、１０６）を画定し、内面（２１６）は、前記シーリング・リップ内部の少なくとも一部に空間を画定するものである、外面及び内面を有するエラストマーで形成されたスキン層（２１５）をモールドするステップと、
   前記空間内で該エラストマーと同じタイプのエラストマーを泡状物にして、その空間中に該エラストマーを発泡させて作られる泡状物コア（２２０）を形成するステップと
   を含んでなる、キャップの製造方法。
5. 前記泡状物を作るステップが、原料のエラストマーの泡状物を前記空間内に射出し、次に前記原料のエラストマーの泡状物を膨張させて前記空間を満たすことを含む請求の範囲第４項に記載の方法。
6. 前記泡状物コア（２２０）及び前記スキン層（２１５）のうちの少なくとも一方にインサート（２６０）をモールドするステップを更に含む請求の範囲第４項に記載の方法。
7. インク噴出ノズルを有するインクジェットのプリントヘッドと、
   プリントのためのプリントゾーンに通じて、該プリントヘッドの整備のための整備領域へと往復運動させるキャリッジと、
   作動していない期間中に前記プリントヘッドのノズルをシールする、前記整備領域内のキャッピング・システムであり、該キャッピング・システムは、シールする位置に移動可能なキャップ支持台と、該キャップ支持台によって支持されるプリントヘッドのキャップ（２００）と
   を含むインクジェットプリント機構であって、該プリントヘッドのキャップは、
   外面（２２５）は、シールする位置にある時に前記インク噴出ノズルを取り囲んでシーリング・チャンバを画定するシーリング・リップ（１００、１０２、１０４、１０６）を画定し、内面（２１６）は、該シーリング・リップ内部の少なくとも一部に空間を画定するものである、前記外面及び前記内面を有するエラストマーで形成されたスキン層（２１５）と、
   前記空間内に満たされ、該エラストマーと同じタイプのエラストマーを発泡させて作られる泡状物コア（２２０）と
   を含むものであるインクジェットプリント機構。
8. 前記キャップ（２００）が、前記スキン層（２１５）と合わさって前記泡状物コア（２２０）をはさむ位置にあるインサート（２６０）を更に含む請求の範囲第７項に記載のインクジェットプリント機構。
9. 前記スキン層（２１５）が、外面（２２５）から内面（２１６）まで貫く空気抜き穴（２６２、２６４）を画定し、該空気抜き穴を取り囲み前記外面から前記シーリング・チャンバ内へと突出するネック（２３５）も画定している請求の範囲第７項に記載のインクジェットプリント機構。

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