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
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Description
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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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