JP4658069B2 - 液体ジェット式筆記具 - Google Patents

Description

本発明は、インクのような液体のジェットを噴射する筆記具に関する。より詳細には、そのような筆記具の中でも、本発明は、第１の端部と第２の端部に亘って直線的に延びる、ほぼ管状の部材であって、使用者が手で把持するように設計された管状部材を備え、該管状部材が、液体を入れる容器と、液体噴射システムと、処理装置を含むものに関する。該液体噴射システムは、液体の容器に接続された液体噴射ヘッドを備え、該噴射ヘッドが、離間された媒体の上に液体を噴射するように設計されており、また、処理装置は、該噴射ヘッドが、離間された媒体の上に液体を噴射できるように、液体噴射システムを作動させる役目を有する。

この種の既知の筆記具において、管状部材には一般に触覚器（ｆｅｅｌｅｒ）が設けられており、触覚器は、筆記中に媒体と接触するように働く第１の端部と、媒体との接触中に触覚器の動きを検出するための検出機構に接続された第２の端部を有する。この検出機構は、液体噴射システムを作動できるように処理装置に接続されている。従って、使用者がその手に筆記具を把持し、該使用者が筆記具を媒体の方へと動かすときに、触覚器が媒体の表面に接触し、それにより、検出機構は、液体の噴射を作動させるために信号を処理装置に送ることができる。

従って、筆記ヘッド、即ち液体噴射ヘッドについては、もはや媒体に接触している必要はないが、液体噴射を開始させるためには、筆記具の触覚器が媒体に接触していることが必須である。媒体に触覚器を接触させることは、特に、当該媒体がある程度粗い場合において使用者に違和感を与えることがある。

また、媒体に接触する触覚器の端部が通常、該媒体上に液体が噴射される弾着点の付近であるので、液体が乾かないうちにこれに該触覚器の端部が触れると、筆記具を普通に使用している間に媒体上を汚してしまう虞がある。

そして、筆記具が不注意にも、うっかりスイッチが入れたままにされると、液体噴射ヘッドを越えて延びる触覚器が、偶発的な接触を被ることがあり、例えば、筆記具をポケット等にしまい込んだ場合に、誤って液体噴射が引き起こされてしまうことになる。

本発明の目的は、信頼性があって簡単であり、しかも使用者に良好な書き心地を与える筆記具を提案することによって、上述した技術的問題を軽減することにある。

この目的を達成するために、本発明は、前記した管状部材がさらに次の手段を含むことを特徴とする筆記具を提供するものである。
筆記具と媒体との間の物理的な接触なしに作動し、噴射ヘッドと媒体との間の距離を測定するための測定手段が、処理装置に接続され、そして、
前記した管状部材が使用者によって把持されていることを検出するための把持検出手段が、処理装置に接続されており、
そして、前記処理装置は、第１に、噴射ヘッドと媒体との間の距離が予め決められた最大値未満であることを前記測定手段が判断し、第２に、使用者が前記管状部材を把持していることを前記把持検出手段が検出した場合に、液体噴射システムを作動させるように構成される。

このような構成によって、媒体に筆記具が接触することなく、該媒体上に液体が噴射されることになり、該筆記具の使用者は、管状部材、つまり、筆記具の外周の少なくとも一部を形成する部分を、普通に保持して押圧しながら、単に筆記具を媒体から適切な距離に持ってくるだけでインク噴射を作動させることができる。液体噴射のこのような作動は、筆記具、より正確には液体噴射ヘッドを、媒体から離すことによって停止させることができる。この筆記具は、ボールペンやサインペンのような従来の筆記具で経験済みの筆記条件に近い良好な条件でもって、液体を噴射させ、又は液体が噴射されないようにすることができ、しかも、筆記媒体との物理的な接触を少しも必要としない。

本発明の好ましい実施形態において、さらに以下に示す事項の１つ以上が用いられる。
第１に、噴射ヘッドと媒体との距離が、予め決められた最小値及び予め決められた前記最大値によって規定される範囲内であることが測定手段によって判断され、第２に、使用者が管状部材を把持していることを把持検出手段が検出した場合に、液体噴射システムを作動させるように処理装置が構成される。
管状部材がさらに、電源と、該電源に接続されたスイッチ手段とを含み、液体噴射システム、処理装置、測定手段を作動させるために該スイッチ手段が使用者によって操作可能とされる。
使用者によって操作可能とされるスイッチ手段は、管状部材が使用者によって把持されていることを検出するための把持検出手段により形成される。
使用者によって操作可能とされるスイッチ手段はさらに、管状部材が使用者によって把持されていることを検出するための把持検出手段を作動させることができる。
管状部材がさらに動き検出手段を含み、該手段は管状部材の動きを検出するとともに、処理装置に接続され、該処理装置が以下の場合に液体噴射システムを作動させるように構成される。
・噴射ヘッドと媒体との間の距離が、予め決められた最大値未満であることを測定手段が判断し、そして、
・使用者が管状部材を把持していることを、把持検出手段が検出し、そして、
・動き検出手段が、管状部材の動きを検出した場合。
測定手段が光学システムを備え、これが噴射ヘッドと媒体との間の距離を測定する役目を果たす。
測定手段が超音波音響プローブを備え、これが噴射ヘッドと媒体との間の距離を測定する役目を果たす。
液体噴射ヘッドには、液体の液滴を噴射するためのノズルが１つ以上設けられており、噴射システムがさらに、噴射ヘッドの１つ以上のノズルを作動させるための電気信号を生成する気信号発生器を含む。

本発明の他の特徴及び利点については、限定的でない例として与えられる以下の本発明の実施例の説明及び添付図面の参照から明らかになる。

尚、種々の図で、同様の参照符号は、同一又は類似の構成要素を示している。

図１は、第１の端部２ａと第２の端部２ｂとの間に亘って延びる、ほぼ管状の部材を含む筆記具１を示している。この管状部材は、中空の内部空間を画定する内壁２１と、使用者が手で把持するように設計された外壁２２を有する。

管状部材２の内壁２１によって画定される中空の内部空間は、液体の容器３と、液体を噴射するための噴射システム４を含んでおり、該噴射システムが容器３と直接的に関連している。液体の容器３は、管状部材２内の中空の内部空間において取り外し可能な状態で取り付けられており、これは、液体を使い切った後で別の容器に置き換えられるようにするためである。器具の使用法によっては、当該容器に入れられる液体がインクからなることもあり、また器具が修正器具として使用される場合には、インク消去用液体又はインクマスキング液体であり、あるいは器具が接着剤の塗布器又は噴射器として使用される場合には、接着剤からなることもある。噴射システム４は、通路３１を通して液体の容器３と直接的に接続された液体噴射ヘッド４１と、該噴射ヘッド４１の作動及び作動解除を制御するように設計された電気信号発生器４２によって形成される。

本例では、噴射ヘッド４１が、管状部材２の端部２ａに配置された噴射ノズル４３を含む、圧電性噴射ヘッドである。管状部材２の端部２ａは、管状部材２の中央部の内壁２１上から当該中央部内に直接嵌合されたエンドピース（末端部）で構成することができる。該エンドピ−ス２ａは、噴射ヘッド４１のノズル４３がその内部に配置された端部開口を提供する。噴射ノズル４３については、これをエンドピ−ス２ａに固定する方法、あるいは、前記ノズルをエンドピース内に収納できるように適正な機構を用いて格納式で取り付けることができ、それによって、筆記具が使用されない間、前記ノズルが損傷する危険を回避できる。よく知られているように、噴射ヘッド４１は、発生器４２からの電気信号に従って変形するように構成された圧電性素子を含み、それによって、媒体８上に噴射される微小液滴７が噴射ノズル４３で形成される。

液体噴射システム４はまた、例えば、ガラス製の基板を用いて形成することができ、その上には１つ以上の抵抗性発熱素子が取り付けられ、容器３からの少量のインクを含む１つ以上の、小型通路に位置される。したがって、電気信号が抵抗性素子上で発生器４２によって発生される時、該抵抗性素子上の温度が瞬時に上昇し、それによってインク中に蒸気の泡を形成して、その泡が媒体８上へと液体の微細な液滴７を発射させる。

液体噴射システム４はまた、圧縮ガスのカートリッジを１つ以上用いて形成することもでき、これは空気膨張機構及び液体のカートリッジと協同して動作する。該空気膨張機構は、カートリッジ内のガスを、圧力下でプリチャンバー（前室）内に解放させる役目をもつせん孔部と、液体の容器３に接続されたノズルへのガス流量率を制御するための、複数のバルブ（弁）を備える。

また、筆記具は、発生器４２を作動させるように設計された処理装置６を含んでおり、該発生器は、噴射システムの噴射ノズル４３が、離間された媒体８上に液滴７を噴射できるように電気信号（又は、電気パルス）を発生させるものである。筆記具の端部２ｂにおいて、管状部材２の中空の内部空間には、電源１０、例えば、１つのバッテリー又は２つのバッテリーで形成された電源、あるいは充電可能とされるか又はそれ以外の電源が含まれ、スイッチ１１を用いて、筆記具を構成する種々の電気的要素に電源を投入することができる。

管状部材２の端部２ｂは、例えば、２つの消耗したバッテリー１０を新しいバッテリーで置き換えることができるように、上記管状部材２の中央部に取り外し可能な状態で取り付けられたキャップの形態であっても構わない。

筆記具の端部２ａにおいて、管状部材２はまた、筆記具と媒体８との間の物理的な接触なしに作動して、噴射ヘッド４１と媒体８との間の距離を測定するための測定手段１２を含む。より正確には、測定手段１２が噴射ノズル４３と媒体８との間の距離を測定するように構成されている。

本実施例において、測定手段１２は光学システム１３を用いて構成され、当該光学システムは、例えば、媒体８上の光スポット、及び反射光ビームＦＲを形成するために、媒体８に向けて入射光ビームＦＩを送出する赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）１３ａを備えている。そして、光ビームは、媒体８に対する入射ビームＦＩの傾斜角を計算するためにフォトダイオード１３ｂによって解析される。

フォトダイオード１３ｂと赤外線ＬＥＤ１３ａとの間の距離は既知であり、そして入射光ビームＦＩの傾斜角が計算されると、簡単な三角法の関係が成立し、これは赤外線ＬＥＤと媒体８の間の距離を計算するために十分とされる。尚、該フォトダイオードについては、商標「ＨＡＭＡＭＡＴＳＵ」で販売されているフォトダイオードＳ６５６０で構成することができる。

他の各種実施例において、光学システム１３はまた、円錐形の光ビームを発生するための発光手段を含み、該ビームの対称軸が、管状部材２の長手方向の軸と一致する。そして、光学システムは、媒体８上に円錐形ビームによって形成された光スポットの半径を計算するように構成されたセンサーを含む。この光スポットの半径は、媒体８と、円錐形ビームを発する発光手段との距離に比例するので、それから線形的な方法で、発光手段と媒体との間の距離を決定することができる。同様に、円錐形ビームの対称軸が、媒体に対して傾斜している場合には、媒体上に形成される光スポットが、もはや円形でなく楕円形であり、よって、センサーはまた、媒体と、円錐形ビームを発するための発光手段との間の距離を決定するために、楕円スポットの短軸の長さを測定するように構成される。その場合に筆記具の傾斜には関係なく、楕円スポットの短軸の長さが発光手段と媒体との間の距離のみに比例し、楕円スポットの長軸の長さのみが円錐形ビームの傾斜に比例する。

別の実施例において、測定手段１２はまた、超音波音響プローブを用いて構成することができる。その場合に、ノズル４３と媒体８との間で測定される距離は、媒体８に対する筆記具の傾斜と独立に、該ノズル４３と媒体８との間の最短距離に対応する。

図１及び図２を参照すれば分かるように、測定手段１２を形成する光学システム１３は処理装置６に対して直接的に接続されており、該装置は、光学システム１３によって得られる測定値をメモリー内に保存する。また該処理装置は、光学システム１３が決められた時間間隔をもって繰り返し測定動作を行うように構成される。例えば、その時間間隔は１ミリ秒（ｍｓ）乃至０．１秒（ｓ）の範囲内とされる。

管状部材２はまた、該部材２が使用者によって把持されていることを検出するための把持検出手段１８を含み、該把持検出手段もまた処理装置６に接続されている。
この把持検出手段１８は、明らかに使用者が作動させるものであり、例えば、静電容量式センサー又は圧電式センサー、あるいは抵抗性センサーであって、管状部材の外壁２２に配置され、かつ使用者が筆記具を把持しているときの圧力を検出するように設計される。

よって、図１及び図２を参照すると、使用者がスイッチ１１を操作した場合に、該スイッチは各種の電気的構成要素、つまり、測定手段１２、把持検出手段１８、そして液体噴射システム４を作動させる。

使用者が筆記具を手に持つと、静電容量式又は圧電式のセンサー１８は、使用者が筆記具を媒体８に向けて動かす際に該使用者によって加えられる圧力を検出する。測定手段１２はまた、噴射ノズル４３と媒体８との間の距離を自動的に測定し、その測定結果を処理装置６に送る。

処理装置６はその際、液体噴射システム４を作動させ、これにより液滴７が媒体８上に噴射されるように構成されるが、これは、把持検出手段１８が圧力を検出し、かつ、噴射ノズル４３と媒体８との間の距離が予め決められた最大値未満であることを測定手段１２が測定した場合にのみ行われる。

例えば、前記の予め決められた最大値は、約１センチメートル（ｃｍ）とされる。

よって、ノズル４３と媒体８との間の距離が、予め決められた最大値より大きいと測定手段１２が判断し、そして、把持検出手段が、筆記具への圧力を検出した場合には、処理装置６が噴射システムを作動させず、媒体８上に液滴は噴射されない。

同様に、筆記具が使用者によって把持されていない場合には、たとえ、ノズル４３が媒体から適切な距離にあったとしても、即ち、該距離が予め決められた最大値未満であるとしても、処理装置６が液滴を噴射させることはない。

別の実施例において、噴射ノズル４３が媒体８に近すぎるために液体の液滴７を媒体上に適正に噴射できない時に、処理装置６は液体噴射システムの作動を停止させるように構成される。その場合に、検出手段１８が筆記具への圧力を検出し、かつ、噴射ノズル４３と媒体８との間の距離が、予め決められた最小値及び予め決められた最大値によって規定される値の範囲内であることを、光学システム１３が判断した場合にのみ、処理装置６が液体噴射システムを作動させる。筆記具の外壁２２において、筆記具の管状部材２にはまた、選択手段１５が設けられており、該手段は、媒体８上に付着する一連の液滴によって形成される線の太さを変調及び修正するために、液滴７の大きさを選択する手段である。該選択手段１５については、特に、３位置ボタンの形態とすることができ、その際、３つの異なる線幅を得ることができる。選択的な位置ボタン１５は、噴射システム４の電気信号発生器に対して直接的に接続されるが、これは、液体噴射ヘッド４１に直接送出される電気信号の、周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を、所定の方法で変化させることができるようにするためである。それによって、液滴の大きさと、媒体８上に噴射される液滴の頻度を、比例的に変化させることができる。

管状部材２はまた、動き検出手段１４を含む。本実施例において、動き検出手段１４が、処理装置６に対して直接的に接続された加速度計の形態とされる。該動き検出手段は特に、液体噴射システム４を作動させて媒体８上への液滴７の噴射を作動できるようにするための追加的な条件を付加する役目をもつ。

このように、処理装置６は、下記の場合にのみ、液体噴射システム４を作動させるように構成され、それは、
測定手段１２が、予め決められた最大値未満の距離を検出し、そして、
使用者が管状部材２を把持していることを、把持圧力の検出手段１８が検出し、そして、
動き検出手段１４が管状部材２の動きを検出した場合である。

同様に、使用者の書き心地を改善するために、第１に、光学システム１３が、インク噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離が予め決められた最大値未満であることを判断し、そして第２に、動き検出手段１４が、媒体８に対する噴射ヘッド４１の如何なる動きをも、予め決められた期間内に検出しない場合において、警告信号を発するように設計された通信手段１６を処理装置６が作動させるように構成することができる。例えば、当該通信手段１６については、可視光信号を発する発光手段とするか又は可聴音信号を発する発音手段の形態とすることが可能である。それによって、液体噴射ヘッド４１、より正確には、噴射ノズル４３が、電気信号発生器４２を作動させるのに適当とされる媒体からの距離にあること、並びに筆記具の運動が、たとえそれが偶発的な運動であったとしても、噴射システム４を作動させ、そしてそれによって媒体８上に液体の液滴を噴射できることを、使用者に知らせることができる。

同様に、使用者の書き心地を改善するために、液体噴射システム４が、与えられた、ある時間間隔（例えば、３０秒又は１分）の間、作動されない場合であって、噴射ヘッド４１と媒体８との間の距離が再び適正となったことが測定手段１２によって検出され、そして、動き検出手段が再び、筆記具の動きを検出した場合において、警報信号を発するために、処理装置６が通信手段１６を作動させるように構成することができる。その場合に、処理装置は、液体の噴射が間もなく始まることを使用者に警告するために、例えば、最大で２秒の間、通信手段を作動させ、そして、この最大２秒の時間間隔の後に、処理装置６が液体噴射システム４を作動させる。

図３に示す本発明の別の実施例において、各種の電気的構成要素を作動させるための、スイッチボタン１１は、筆記具の端部２ｂから削除することもできる。その場合に、筆記具のオン／オフ機能については、把持検出手段１８によって直接的に実装される。よって、使用者が筆記具を筆記位置に把持しているときには、使用者の指によって、管状部材の外壁２２のゾーンに圧力が加わることになり、これには把持圧力の検出手段１８が配置される。そして、把持圧力の検出手段１８は、筆記具内に集積された他の電気的構成要素に電源を投入して作動させることができるように構成される。

使用者は、媒体に向けて噴射ノズル４３を動かすことができる。測定手段１２はその際、ノズル４３と媒体との間の距離を自動的に測定し、そして、当該距離が予め決められた最大値未満である場合に、処理装置６は、離間された媒体８上への液体噴射を自動的に作動させ、このことは、ノズル４３と媒体８との間の距離が適切である場合に限り、そして、把持圧力の検出手段１８が、使用者の加えた圧力を検出する場合に限って行われる。

勿論、図３に示す筆記具の実施例において、図１に示す実施例について記述したのと同様の動き検出手段１４を含んでも良い。

本発明の筆記具の第１の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の筆記具の第１の実施形態を構成する各要素を示すブロック図である。 筆記具の第２の実施形態を示す断面図である。

Claims (9)

1. 第１の端部（２ａ）と第２の端部（２ｂ）に亘って延びるほぼ管状の部材であって、使用者によって把持されるように設計された管状部材（２）を備えた筆記具において、
   前記管状部材（２）が、
   液体の容器（３）と、
   前記液体の容器（３）に接続された液体噴射ヘッド（４１）であって、離間された媒体（８）上に液体を噴射するように設計されている該噴射ヘッド（４１）を備えた液体噴射システム（４）と、
   前記噴射ヘッド（４１）が離間された媒体（８）上に液体を噴射できるように前記液体噴射システム（４）を作動させる働きをもつ処理装置（６）と、を備え、
   さらに前記管状部材が、
   筆記具（１）と媒体（８）との間の物理的な接触なしに作動し、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離を測定するための測定手段（１２）であって、前記処理装置（６）に接続されている測定手段（１２）と、
   前記管状部材（２）が使用者によって把持されていることを検出するための把持検出手段（１８）であって、前記処理装置（６）に接続されている把持検出手段（１８）と、を備え、
   第１に、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が、予め決められた最大値未満であることを前記測定手段（１２）が判断し、そして、第２に、使用者が前記管状部材（２）を把持していることを前記把持検出手段（１８）が検出した場合に、前記処理装置（６）が前記液体噴射システム（４）を作動させるように構成されていることを特徴とする筆記具。
2. 第１に、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が、予め決められた最小値及び予め決められた前記最大値によって規定される範囲内であることを前記測定手段（１２）が判断し、そして、第２に、使用者が前記管状部材（２）を把持していることを前記把持検出手段（１８）が検出した場合に、前記処理装置（６）が前記液体噴射システム（４）を作動させるように構成されている、請求項１に記載の筆記具。
3. 前記管状部材（２）がさらに、電源（１０）と、該電源（１０）に接続されたスイッチ手段（１１；１８）を含み、該スイッチ手段（１１）が、前記液体噴射システム（４）、前記処理装置（６）、前記測定手段（１２）に電源を投入して作動させるために、使用者によって操作可能とされる、請求項１又は請求項２に記載の筆記具。
4. 使用者によって操作可能とされる前記スイッチ手段は、前記管状部材（２）が使用者によって把持されていることを検出するための前記把持検出手段（１８）で形成される、請求項３に記載の筆記具。
5. 使用者によって操作可能とされる前記スイッチ手段（１１）はさらに、前記管状部材（２）が使用者によって把持されていることを検出するための前記把持検出手段（１８）を作動させることができる、請求項３に記載の筆記具。
6. 前記管状部材がさらに、当該管状部材の動きを検出するための動き検出手段（１４；１６，２）であって、前記処理装置に接続されている動き検出手段（１４；１６，２）を含んでおり、
   前記処理装置が前記液体噴射システム（４）を作動させるのは、
   前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が、予め決められた最大値未満であることを前記測定手段（１２）が判断し、そして、
   使用者が前記管状部材（２）を把持していると前記把持検出手段（１８）が検出し、そして、
   前記した動き検出手段（１４）が前記管状部材（２）の動きを検出した場合であるように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の筆記具。
7. 前記測定手段（１２）が、前記噴射ヘッドと前記媒体との間の距離を測定するように働く光学システム（１３）を備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の筆記具。
8. 前記測定手段（１２）が、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離を測定するように働く超音波音響プローブを備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の筆記具。
9. 前記液体噴射ヘッド（４１）には、液体の液滴（７）を噴射するための１つ以上のノズル（４３）が設けられており、
   前記噴射システム（４）がさらに、前記噴射ヘッド（４１）の前記した１つ以上のノズル（４３）を作動させるための電気信号を発生させる電気信号発生器（４２）を含んでいる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の筆記具。

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