JP5185287B2 - インク品質管理のためのプロセス及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク管理のプロセス及び方法に関する。

本発明は、プリンタに供給されるか又はプリンタに使用されるインクの品質の管理及びモニタリング、特に、インクジェットプリンタに使用される液体インクの品質の管理において応用される。本発明に対する工業的及び専門的応用は決して除外されないけれども、本発明は、家庭用プリンタにおけるインク品質の管理に向けられている。

技術的現状の例証が文書（１）により提供されており、その参考文献表は本明細書の最後に与えられている。プリンタ、特にインクジェットプリンタは、実際、使用されるインクの品質に対して脆弱である。不適切な又は変質したインクが使用された場合、最も乏しい演色又は印刷濃度が最終的に生じる。不適切な又は変質したインクは、インクジェットノズルを詰まらせて印刷ヘッドを壊してしまう恐れもある。

一般に、使用されるプリンタに適合された色及び粘性を示さないインクは、色校正の質に対して悪影響を及ぼすであろう。しかし、不慣れなユーザーは、結果として生じる乏しい印刷品質の根本的な原因を必ずしも突き止めることができるわけではない。リスクは、彼等が誤ってプリンタ又は印刷媒体の品質のせいにすることである。

これらのインク補給の問題を防ぐために、適合性のないインクリザーバ又はカートリッジを備え付けることを不可能にする極めて簡単な装置をプリンタには設けることができる。しかし、この手段は不適切であるとわかることが多い。

インク管理に関与する障害は、依然として家庭用に設計されたカートリッジベースのプリンタでさらに困難にされる。コンパチブルなカートリッジに対して非常に大きな市場があるが、売り場に出たインクは、特定のプリンタを用いて使用するために特別に設計されたインクと全く同じ特性を示すわけではない。特定の場合において、市場は、消費されたカートリッジをユーザーが再補充することを可能にするカートリッジの詰め替え用品及び補充用キットも提供する。再度ここで、補充用インクは、常に最高の品質のものであるわけではない。

最後に、インクカートリッジの市場は偽造品及び不法なコピーの犠牲ともなり、プリンタ専用であると推奨されたカートリッジが、実際、ユーザーが合法的に期待したよりも非常に低い品質のインクを含有する場合がある。

米国特許出願第６，３１２，１１８号 米国公開特許出願第２００４／０１５７２０９号

使用するところであるインクはプリンタの印刷品質性能に対して悪影響を及ぼす恐れがあり、おそらくプリンタ自体に損害を与えてしまうという事実をユーザーに警告するよう設計されたプロセス及び装置を提案することが本発明の目的である。

別の目的は、使用するところであるインクが偽造品であるか、又は、少なくともプリンタによって要求される特性を示さないインクであり得るとユーザーに警告することである。

さらに別の目的は、使用しているインクが、プリンタとは適合性があるけれども、どういうわけか改変され、もはや必要な特性を示さないとユーザーに警告することである。本発明のこの態様は、特に、コンティニュアス型インクジェットプリンタ等、リサイクルされたインクを使用するプリンタに向けられている。

これらの目標を達成するために、本発明は、特にインク品質管理法に関し：
インプリントポリマーのための統合型微量天秤センサが供給されたインクジェットプリンタであって、それによって、前記微量天秤は、前記インプリントポリマーと適合性がある少なくとも１つの標的化合物を含有した設定値のインクと接触した場合に、設定値の振動性特徴を示すインクジェットプリンタ；
該プリンタに供給するインクと接触して置かれた微量天秤；
該微量天秤の振動性特徴の測定；
この振動性特徴が設定値の特徴とは異なる場合に発せられる警告；
を含む。

本明細書において、インプリントポリマーの微量天秤は、１又は複数の標的化合物の分子インプリントを保有するポリマーがグラフトされる振動性要素を意味している。前記ポリマーは、分子インプリントポリマー（ＭＩＰ）として既知であり、前記標的化合物における分子と対になることができるという特性を示す。

分子インプリントポリマーは、それ自体周知である。文書（２）を参照することがこの事項において有用でありえ、その参考文献表は本明細書の最後に与えられている。

微量天秤におけるインプリントポリマーが標的化合物を含有する媒体と接触して置かれる場合、標的化合物における分子はポリマーと選択的に対になり、それによって、微量天秤の質量を変える。この態様は、前述の文書（２）において記載されている。しかし、この対合プロセスは、選択性であるけれども、前記媒体内の標的化合物の濃度次第であることを強調されたい。

前記微量天秤の質量における変化の主な結果は、その振動性特徴における変化である。本明細書において、振動性特徴は、刺激に応答してどのように天秤が振る舞うかを明らかにする特徴を意味している。振動性特徴は、共鳴周波数、Ｑファクター、立ち上がり時間、又は、緩和時間であり得る。

上記のように、微量天秤の質量は１又は複数の標的分子の濃度と共に増加する。このプロセスは、対合の作用によるものである。逆に、濃度が減少する場合、脱離に似ている機構を介して標的分子はＭＩＰから放出され、従って、質量の減少を誘発する傾向がある。微量天秤の質量の増加は、共鳴周波数又は立ち上がり時間の減少、及び、緩和時間の増加を誘発する傾向があり、一方、微量天秤の質量の減少は反対の作用を有する。

媒体内の設定された標的化合物濃度で、微量天秤は、媒体と平衡に達する傾向があり、その濃度に対する特徴である振動性作用を示す。平衡の状態は、微量天秤だけでなく、標的化合物及びその濃度にも依存する。「設定値のインク」と名付けられたインクに対するものと同じ標的分子濃度を含有する媒体と微量天秤が接触している場合に得られる平衡の状態は、設定値の振動性特徴を示している。設定値のインクは、所定のプリンタモデル又はプリンタの種類で使用されるために特別に設計されたインクである。

設定値の特徴は、製造段階中、及び、微量天秤にインプリントポリマーが取り付けられる際にプリセットすることができる。標的化合物を含有した設定値のインクと微量天秤を接触させて置くことにより、設定値の特徴として測定及び記憶することもできる。

原則として、１又は複数の標的化合物の選択は特に重要ではない。唯一の制限は、化合物からインプリントポリマーを生成することが可能でなければならないということである。すなわち、特定の標的化合物をインクにおいて容易に検出し、さらに、偽造のインク製造者により再現することができるというリスクは依然として残る。

従って、標的化合物を検出されないようにするために、一般的にインクに存在する化合物を選択することが望ましい。これは、微量天秤との適合性が、単に化合物の濃度から生じるということを意味しているであろう。実際、上記のように、本発明によるシステムは、単純な化合物の存在に反応するだけでなく、さらに重要なことには、設定値の濃度である所与の濃度での化合物の存在に反応する。従って、簡単なインクの成分分析は、どの一般的に存在する要素が標的化合物として使用されたかを決定することができない。

このように、標的化合物は、殺生物性又は界面活性の特性も有する化合物であることが好ましい。そのような化合物は、プリンタインクにおいて一般的に使用される。

例えば、カソン（Ｋａｔｈｏｎ）等のイソチアゾロン又は他の芳香族の殺生物剤を含めた、芳香族の界面活性化合物又は殺生物剤を使用することができる。

少なくとも化合物の一部がそうである限り、化合物全体がインプリント可能である必要はない。選択された界面活性剤は、イオン性又は非イオン性でありえ、糖等のインプリント可能な親水性の上部、（置換されていようがいまいが）ベンジル等の芳香族化合物、又は、アンモニウム塩を有している。

標的分子を検出するのをさらにより困難にする改善された実施形態において、インプリントポリマーを、標的化合物の範囲、特に、２つの異なる標的化合物と選択的に適合性があるよう選ぶことができる。

これは、微量天秤上に２種類以上のインプリントポリマーを単純にグラフトすることによって容易に達成することができ、それぞれが、そのそれぞれの標的化合物と適合性がある。このシナリオにおいて、使用されるインクは、標的化合物のそれぞれに対して設定値の濃度に従う必要がある。従って、実際、微量天秤の質量は、設定された振動性特徴を示すという事実と共に、単純な標的分子の存在だけでなく、これらの標的分子の濃度及びインクにおけるそれぞれの割合に依存している。

本発明は、いわゆる「オンデマンド型」プリンタにおいて実行することができるが、コンティニュアス型インクジェットプリンタにおいても有利に使用することができる。これらのプリンタは、連続的な液滴のジェットをそらすことによって機能し、その一部が印刷基板に達するよう意図される。印刷において使用されないインクは回収され、再利用される。しかし、このように再利用されたインクは、それにもかかわらず、噴霧される際に明白な変化を経る。この変化は、その特徴を変える傾向がある。これらの変化は、主に、自由空気に曝露された際の液滴の酸化により引き起こされる。

この酸化は、インクの色における変化を生じ得るが、主な作用は、インク内に含有された殺生物性化合物の破壊のままである。これらの殺生物剤から剥奪されると、インクは、一般的にその流動性において変化をもたらす細菌増殖に対して脆弱になる。

リサイクルされたインクの品質を管理するために、本発明によるプロセスは、インプリントポリマーの全て又は一部が１又は複数の標的化合物のうち少なくとも１つの酸化し得る部分と適合性がある場合、微量天秤を使用することが好ましい。

このように、インクが自由空気に曝露されると、酸化し得る標的化合物又は少なくともその酸化し得る要素が酸化にさらされる。これは、インプリントポリマーに対するこれらの標的化合物の適合性を打ち消し、その分子認識を防ぐ作用を有する。

結果は微量天秤の質量における変化であり、その質量は減り、その結果、その振動性特徴にシフトをトリガする。

このシナリオにおいて、発せられる警告は、プリンタインクを補充するか、又は、取り替えるためのプロンプトであり得る。前記酸化し得る標的化合物は、例えば、前述のイソチアゾロン又はアンモニウム塩を含む。

本発明は、前述のプロセスに対応するインク管理システムにも関する。当該システムは、インプリントポリマーの微量天秤、該微量天秤の振動性特徴と設定値の特徴を比較するための比較器、及び、該比較器により制御される警告装置を含む。

天秤の振動性特徴と設定値の特徴との相違が、警告装置をトリガする。警告装置は、可聴及び（又は）可視信号を含むことができる。これは、例えば、使用されているインクは印刷の質を損い得ると述べた、スクリーン上に表示されたメッセージであり得る。このメッセージは、ユーザーがいかなる有意な量の時間に対してもリザーバ内に存在するインクを使用することになる場合に、プリンタをカバーする保証はもはや適用されないと示すこともできる。

さらに、変化が微量天秤の設定値の状態において検出される、すなわち、振動性特徴における変化が検出される事象において、これは、警告メッセージを発するのに加えて、特定のプリンタ機能を遮断するために使用することもできる。

例えば、比較器が異常な振動性特徴を検出した場合、いかなる損害も排除するために、カラー印刷機能を遮断するか、又は、印刷ヘッドへのインク補給を止めることができる。

本発明の他の特徴及び利点が、インクジェットプリンタにおける本発明の特定の実行を例示している付随の図面の１つの図を参考にして、以下の説明において明らかになる。この説明は、単に例証として与えられ、徹底的な例ではない。

本発明による微量天秤を有したプリンタの概略図である。

ただ１つの図により、本発明による微量天秤（１０）を有したプリンタ（１）の非常に概略的な例証が与えられている。微量天秤は、圧電振動子（１２）、及び、該振動子に動力を与え、振動子の特徴を表す測定信号を生じるよう意図された測定モジュール（１４）を含む。振動子（１２）は、主要な表面が電極（１８）及び（１９）を保有する水晶結晶板等の結晶（１６）を主に含む。電極は、例えば、白金電極又は金電極である。電気測定信号を電極に適用することによって、結晶は、定常状態又は他の振動にさらすことができる。結晶の振動は、次に、電極を介して電気出力信号を生じる。振動周波数、より一般的には前述の振動特徴は、振動子の質量によって、この場合、電極のうちの１つの質量によって影響される。電気出力信号を使用して、例えば共鳴周波数及び立ち上がり時間、又は、緩和時間等を考慮に入れる測定信号を生じる。

示された例において、電極の１つ（１８）は、該電極上にグラフトされたインプリントポリマーの層（２０）で被覆される。インプリントポリマーは、インプリントとして使用される標的分子上に生成される。これは、インプリントポリマーがこれらの分子と適合性があり、この種の分子と対になる傾向があるということを意味している。

インプリントポリマーは既知の方法で製造され、その方法は、標的分子と接触して置かれるモノマー、及び、標的分子周辺の前記モノマーの重合を含む。しかし、後のステップを抜かすことが可能であり、それによって、インプリントポリマーが生成されると標的分子が放出される。

実際、標的分子（２４）を含有するインク（２２）と接触してポリマーの層（２０）が置かれる場合、これらの標的分子のうち特定数が、まだ対になっていないインプリントポリマーと対になる。逆に、インクが標的分子を含有していないか、又は、含有していても低い濃度でのみ含有する場合、すでに対になっているポリマーはその標的分子を放出する傾向がある。

インプリントポリマーの層と設定された濃度の標的分子を有した設定値のインク（２２）との接触は、２つの標的分子対合及び標的分子放出の現象間に平衡の状態を生じる。従って、これは、ポリマー層、従って振動子に設定値の重量及び設定値の振動性特徴を与える。

プリンタ（１）において、微量天秤は、インクリザーバ（３０）と流体連絡している。リザーバは、例えば、インクカートリッジであり得る。微量天秤は、リザーバ（３０）をインクジェット印刷ヘッド（３４）に連結するコンジット（３２）を内部に装着させることができる。印刷ヘッド（３４）からリザーバ（３６）まで導く未使用インク回収コンジットが点線によって示されている。微量天秤は、インクが設定値の特徴よりも下がる場合に不用のインク排出リザーバ（図には示されていない）内へのインクの流出をトリガするのが可能になるように、インク回収コンジットも内部に装着させることができる。

モジュール（１４）から生じる測定信号は、比較器（４０）の入力まで送られる。比較器はこの測定信号を、設定値の信号又は既定の設定値（４２）と比較する。これは、結局微量天秤の振動性特徴を設定値の振動性特徴と比較することになる。設定値は、予め決められた濃度で標的分子を含有する設定値のインクに一致する所定値であり得る。微量天秤が設定値のインクにおいて平衡状態に達し、設定値の振動性特徴を与えた場合に、設定値も確立及び記録することができる。

所定のエラー範囲内で、微量天秤の振動性特徴が設定値の特徴と一致する場合、比較器は非活動状態のままとどまる。しかし、このエラー範囲外で振動性特徴が設定値の特徴からそれる場合、比較器は、警告（４４）をトリガする信号を放つ。この警告は、例えば、警告メッセージのスクリーン表示であり得る。より簡略な実施形態において、警告は、簡単な信号灯又は内蔵のブザーでもあり得る。

さらに、比較器により発せられる警告信号は、使用中のインクの拒絶もトリガするか、又は、プリンタの全て又は一部を使用不能に追い込むことができる。この実施形態は、回路安全装置（４６）の開放又は閉鎖によって例示されている。

１つのプリンタがいくつかの微量天秤を含むことができる。個々の微量天秤は、カラープリンタにおける各インクのチャネルと付随させることができる。各カラーインクは、各インクにおいて同じか、又は、インクの色により異なる場合がある標的化合物を１又は複数含むことができる。このように、いくつか異なる設定値の特徴を、同じインク又は異なる色を有する異なるインクに使用することができる。

Claims (3)

1. インクジェットプリンタにおいて、インプリントポリマーの微量天秤を提供するステップであって、それによって、前記微量天秤が、少なくとも１つの前記インプリントポリマーと適合性がある標的化合物を設定濃度で含有する設定値のインクと接触した場合に平衡の設定値の振動性特徴を示すステップ、
   前記プリンタの補給インクと接触して前記微量天秤を置くステップ、
   前記微量天秤の振動性特徴を測定するステップ、
   前記振動性特徴が前記設定値の特徴と異なる場合に警告を発するステップ、
   を含むインク品質管理のプロセス。
2. 前記微量天秤が設定値のインクで平衡の状態に達せられ、振動性特徴が測定されて、前記振動性特徴が設定値の特徴として記憶されるステップを含む、請求項１に記載のプロセス。
3. インプリントされた化合物の微量天秤、該微量天秤の振動性特徴を設定値の特徴と比較するための比較器、及び、該比較器により制御される警告装置を含むインク管理システム。

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