(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスティック材料から作製され、インクジェットペンの外周を画定し、第１および第２の対向する側面開口領域を取り囲む外部ペンフレーム構造と、
前記外部ペンフレーム構造内に装着されたインク溜めと、
前記インク溜めに結合され、前記外部ペンフレーム構造の外方に向けてインクを吐出できるように装着されたインクジェット印刷ヘッドと、
前記外部ペンフレーム構造に取付けられて前記側面開口領域を覆う第１、第２のカバー部材と、からなるインクジェットペンであって、前記カバー部材と前記外部ペンフレーム構造は、相互に取付けるための取付け手段を有し、前記取付け手段は、前記カバーの外周端部から一体不可分に突出する複数の金属タブと、前記外部ペンフレーム構造自体に、かつ、その内側に形成され、複数の前記金属タブに対応すると共に、前記金属タブが圧入される複数のタブレセプタクルとからなることを特徴とするインクジェットペン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はサーマルインクジェット（ＴＩＪ）ペンに関し、より詳細には金属製のカバーをペンに取り付ける技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＩＪ技術は、コンピュータプリンタに広く用いられている。一般に、ＴＩＪ技術は通常画像あるいは画像の一部を作成するために選択的に起動されて、インク溜めから（紙等の）印刷媒体にインクを噴射または噴霧する、いくつかの微小な制御可能なインクジェットを有する印刷ヘッドを有する。ＴＩＪプリンタは、たとえばヒューレット−パッカード・ジャーナル（Hewlett-Packard Journal）の１９８５年５月の第５号、第３６巻、１９８８年８月の第４号、第３９巻に説明されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、プラスティック製の外部ペンフレーム構造とこのプラスティックのフレーム構造に取り付けられて、このフレームによって形成される開放領域を封じてＴＩＪペン内のインク溜めを保護する金属製カバーを有するＴＩＪペンを提供することである。
【０００４】
本発明の他の目的は、接着剤、ねじあるいは超音波処理を用いずに、金属製カバーをプラスティックフレームに固着する技術を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るサーマルインクジェットペンは、ペンフレームに取り付けられたカバーを有するものであって、プラスティック材料で構成された複数のタブ結合機構を有する外部ペンフレーム構造と、前記フレーム構造の結合機構に係合するように前記面から突出した複数の間隔をあけた金属製タブを備えて前記フレーム構造に取り付けるカバーとからなり、前記タブはプラスティック製の前記結合機構を変位させるように前記フレーム構造の前記結合機構に圧入されて係合し、前記タブは前記フレーム構造に固定され、それによって前記カバーが前記フレーム構造に固着される構成としたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】
本発明のサーマルインクジェットペンは、プラスティック製の外部ペンフレーム構造と、このフレーム構造に取り付けられた金属製カバーを有する。このフレーム構造は、ペンの外周とその側面に１つずつの２つの大きな開放領域を形成し、インク溜めがこのフレーム構造内に取り付けられ、サーマルインクジェット印刷ヘッドがこのインク溜めに結合される。
【０００７】
平面部材からなる２つの金属製カバーが、前記フレーム構造のそれぞれの開放領域を覆って、インク溜めを保護するよう係合する。この係合においては、金属製カバーの平面から突出した、間隔をおいて設けられた複数個の金属タブが、フレーム構造の備えるプラスティック製の複数個のタブ結合機構を変位させるように圧入して、タブ結合機構と係合する。
【０００８】
この係合においては、これらのタブの、タブ本体に対して広がった構造をもつ端部が、フレーム構造のプラスティックからなるタブ結合機構を変位させる。一方、タブ結合機構に形成されたスロットの幅は、タブの広がった端部、さらに好適には、傾斜した側面を有するタブよりも小さく形成されていて、タブがスロットに圧入されると、スロットを取り囲むプラスティックが変位をうける。
【０００９】
その結果、金属製カバーのタブは、プラスティック製の外部ペンフレーム構造に固定される。このように、従来技術である接着剤、ねじ、熱処理あるいは超音波処理を用いずに、このカバーをフレーム構造に固着する。
【００１０】
【実施例】
図１から図１０は、本発明を実施したＴＩＪペン５０を示す。このペンはペンフレーム６０と１対の横カバー７０、８０を有する。ペンフレーム６０は、ペン５０の外周を狭い平坦な構造として形成する。ＴＩＪペン５０は、印刷システムに多くの利点を提供する。ペン５０はプリンタキャリッジの幅、したがってプリンタの幅全体が小さくなるように狭くなっている。
【００１１】
ペン５０は、係属中の米国特許出願第０７／９２８，８１１号、０７／９２９，６１５号に詳細に説明する、簡単で効率的なインク供給システムを有する。一般に、インクは２片の薄いポリエチレンバッグ材料６２によって形成されたインク溜めの内部に入っており、このインク溜めはペンフレーム６０上の相容性のプラスティック材料に接着されている。このバッグ内の２つのピストンとばね（図示せず）が、印刷ヘッド５２からのインクのもれを防止するための負圧を提供する。
【００１２】
ペンフレーム６０は、２つの異なるプラスティック材料で構成されている。第１の材料は外面を形成し、支持構造を提供するエンジニアリングプラスティックである。この目的に適したプラスティックの例としては、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）がある。第２のプラスティック材料は、係属中の米国特許出願第０７／８５３，３７２号に詳細に説明するように、インクの流路を提供し、またバッグ材料の取り付けに適している。
【００１３】
カバー７０、８０は、任意の適当な材料で作成することができ、この実施例ではこれらのカバーは金属でできている。これらの薄い横カバー７０、８０は内部部品を保護し、システムにかなりの剛性を加え、高い体積効率を提供する。カバー７０、８０は、前塗装した面を有する金属や、ＰＶＣ圧着金属等の前処理した金属で作成して、美感のある外観を提供することができる。カバー７０、８０は、たとえばペンの取扱い中のように、カバーに力が加わるときにインクのもれを防止するために剛性でなければならない。カバー７０、８０に用いることのできる材料の例としては、厚みが約０．０１９インチの低炭素鋼がある。
【００１４】
金属製カバー７０、８０は、接着剤あるいはねじ、あるいは熱処理や超音波処理を用いてペンフレーム６０に取り付けることができる。しかし、本発明の他の特徴によれば、カバーを薄いプラスティックフレームに取り付けるさいの問題は、フレーム上の結合プラスティック機構に固定されるカバー上の一連の金属製タブを設計することによって解決される。これらのタブは、組み立て時にフレームの結合機構上のプラスティックを変位させて、接着剤、ねじ、熱処理あるいは超音波処理を用いずに、簡単な機械的プレスを用いてカバーをフレームに取り付けることができる。これらのカバータブはまた、フレームに固定できるように設計されており、タブに面取コーナを加えることによって、引き込み面を提供して組み立てを容易にすることができる。その結果得られるカバーとフレームの継ぎ目は、ペンに外部から加わるせん断力、軸方向力および横方向の力に抵抗する。この継ぎ目は意匠的に適したカバー材料（たとえば前塗装した金属、ＰＶＣ圧着金属、あるいは適当な化粧面を有する金属）の使用を可能にする。
【００１５】
カバー７０は、ペンフレーム６０に形成された対応するダブテイルスロット機構６４にはまるように設計された、一連の間隔のあいたタブ７２を有する。カバー８０はカバー７０のミラーイメージであり、ダブテイルスロット機構６４と同様なペンフレーム６０の端部の対応するダブテイルスロット機構（図示せず）にはまるように設計された間隔のあいた金属製タブ８２を有する。これら２つのカバー７０、８０を取り付ける技術は同じであるため、カバー７０の取り付けのみを詳細に説明する。
【００１６】
図２は、ペンフレーム６０に取り付けられたカバー７０を示し、カバータブはペンフレーム６０の対応するスロット機構に部分的に圧入されている。図２のカバー／フレーム構成の残る組み立てステップは、タブをスロット機構に完全に入れるためにカバーに力を加えることだけである。
【００１７】
ペンフレーム６０は、好適には射出成型で作成される。通常、カバーと一体化する前のフレームの側面は、少し内側に倒れている。同様に、製作後のカバー７０のタブ７２は、カバーの表面に対して厳密に垂直をなしておらず、ある程度外側に曲がっている。タブとスロットのはめあいを容易にするために、特殊なツーリングが採用される。このツーリングは、フレーム側面の上端をカバーを受けるように外側に押圧し、タブをカバーの表面に対して垂直な位置に押圧する。その結果、タブはフレームの側面に形成されたダブテイルスロット機構６４に適正に位置合わせされ、タブがスロットに係合するようにタブを圧入する力を加えることができる。
【００１８】
図３は、カバータブを圧入してペンフレーム６０のダブテイルスロット機構６４に係合させ、図２に示すような、部分的に組み立てられたカバー／フレーム構成を得るための機械的プレス構成を示す。ツール１００はブレード先端部１０４を有するアーム１０２を含む。くの字形部分１０６が軸点１０８を中心に枢転する。アーム１０２と、くの字形部分１０６は、くの字形部分１０６に固定され、アーム１０２に形成されたスロット１０７を貫通したピンによって接続されている。アーム１０２は、ツーリングブロック１０９に形成されたスロット１０３に入る。
【００１９】
複動式空気圧シリンダ１１０は、点１１４でくの字形部分の中間領域に接続されたピストンロッド１１２を有する。シリンダ１１０が起動されると、ピストン１１２が往復運動して、くの字形部分１０６を駆動して軸点１０８を中心に上下に枢転させ、アーム１０２をスロット１０３内で上下に摺動させる。
【００２０】
ツール１００は、さらに傾斜したブロック面１１６とカバーの側面に沿って伸長する垂直面１１７を有する。タブ７２がこれらの面に接触すると、外向きに広がったタブはカバー表面に対して垂直な位置まで屈曲する。動作時において、ブレード先端部１０４は、フレームの内向きに傾斜した上端を外向きに押圧してカバータブに位置合わせするのに用いられる。プレスツール１２０が下向きに伸長して、カバー７０の上面に接触しカバーを下方に押す。動作開始時には、ブレード先端部１０４は完全に下方に伸長している。ブレード先端部１０４は、２つの隣り合うタブ７２の中間になるように位置決めされる。カバーが下方に押されるとき、ペンフレーム６０の側面がブレード先端部１０４に係合し、それによってカバーが下方に押されるとき、この側面を外向きに屈曲させる圧力を加える。
同時に、これらのタブはブロック面１１６、１１７と係合することによって位置合わせされ、これらのタブはペンフレーム６０に形成されたダブテイルスロット機構６４に位置合わせされる。カバーをプレスツール１２０で下方に押し続けると、ブレード先端部１０４は、シリンダ１１０が起動されてブレード先端部がフレームの側面から完全に退避するまでブレード先端部を持ち上げて、フレーム側面との係合状態を解くことによって後退する。これにより、カバー７０はプレスツール１２０を連続的に下に押すことによって、フレーム機構と係合するように圧入することができる。
【００２１】
本実施例では、プレスツール１２０はタブをダブテイルスロット機構６４に完全に入れるだけの力を加えることはなく、タブを図２に示す程度に部分的に入れるにすぎない。次に、部分的に組み立てられたペンが別のステーションに送られ、この別のステーションでは、より大きな力を加えることのできる別のプレスツールを用いて、タブがダブテイルスロットに完全に入れられる。タブ７２がダブテイルスロット機構６４に圧入されると、取り付けられたカバーには大きな剛性が与えられる。
【００２２】
通常、カバーの各側面に対して、フレームの隣接するダブテイルスロット機構の間に配設された複数のブレード先端部１０４があるが、各タブにブレード要素が必要であるわけではない。したがって、ペンフレーム６０の各側面に、それぞれが複数のブレード要素を有するツール１００を配設することができる。ツール１００のそれぞれについて、通常単一のシリンダ１００で起動されるように、複数のブレード要素が連動するようになっている。
【００２３】
カバーの周囲に１４個の固定タブを採用した一実施例においては、カバーをフレームに適正に取り付けるのには約４００ポンドの押圧力で十分であった。
【００２４】
図４は、ブレスツール１２０が下向きに移動し始めるときのブレード先端部１０４の位置を示す。このブレード先端部は、ペンフレーム６０に形成された隣り合うダブテイルスロット機構の間に配設されている。
【００２５】
図５は、図４と同じ線に沿った断面図であるが、ペンフレーム６０のダブテイルスロット機構６４にタブ７２が挿入された状態である。図６〜図８は、タブをダブテイルスロット機構６４に入れる方法をより詳細に示す。図６は、図２および図５に示すように、フレーム中に部分的に入れられたカバーを示す断面図である。図７は、カバーが上述したように完全に入った状態を示す。
【００２６】
図８は、ダブテイルスロット機構を形成する傾斜した側壁６４Ａ、６４Ｂを示す。側壁６４Ａ、６４Ｂはダブテイルスロット機構６４を構成する長壁６４Ｃに対して鋭角をなす。タブ７２は、タブがスロット機構に完全に入るようにペンフレーム６０を構成するプラスティック材料が、タブ７２の側端によって移動するような幅寸法を有する。側壁６４Ａ、６４Ｂの傾斜は、タブをこの機構内に捉えるはたらきをする。さらに、図４に示すように、側端７２Ａ、７２Ｂはカバーに対して厳密には垂直ではなく、少し外向きにテーパがついており、タブの端部７２Ｃの幅が、タブのカバー７０に隣接する部分の幅より大きくなっている。タブの先端はタブをダブテイルスロット機構６４に引き込むはたらきをする傾斜した端部を有する。
【００２７】
図９と図１０は、タブ７２がダブテイルスロット機構６４と係合する態様を示す。図９はダブテイルスロット機構６４の幅より広いタブ先端部の幅を示す。図１０は、タブがこの機構に係合した状態を示す。側壁がダブテイルスロット機構６４の端部でプラスティックを変位させる。
【００２８】
図１１は、カバー７０をペンフレーム６０に取り付けるのに用いることのできる代替ツール１００´を示す。本実施例では、ブレード１０２は、ツーリングブロック１０９´に形成された細い溝１０３´に摺動可能に入る、はるかに薄いブレード１０２´に置き換えられている。ブレード１０２´は、すきまゲージのブレードに似た可撓性の高力鋼で形成されている。ブレード１０２´の外側の端部は、コネクタブロック１５０に接続され、このコネクタブロックはブレードを選択的に押し下げたり、カバーとフレームの接合面から引き離したりする駆動要素（図示せず）に接続されている。他の点については、ツール１００´の動作はツール１００（図３）と同様である。ブレード１０２´はフレームの内向きに傾斜した上端を直立位置に押圧し、肩部１１６´はタブ７２を図示するような垂直位置に押圧する。
【００２９】
図１２〜図１７は、タブ７２のさまざまな代替的構成を示す。図１２と図１３は、タブ２００を示し、タブの先端部２０２がタブのフレームに形成された機構へのはめあいを容易にするため、引き込み半径で湾曲している。タブ２００の先端の幅もまた小さくなっている。図１４は、タブ２１０を示し、側面が互いに平行であり、カバーに対して垂直になっている。図１５はタブ２２０を示し、タブの側面はまず先端に向かって内側に傾斜し、また外側に傾斜して各先端側面部に隣接してふくらみ部分２２２および２２４を形成する。図１６はタブの先端部に隣接して半円形の切り欠き部２３２および２３４を有するタブ２３０を示す。図１７はタブ２４０を示し、フレーム機構を係合するために各タブ側面にフック要素２４２および２４４が形成されている。
【００３０】
なお上記の実施例は、本発明の原理を示す具体的な実施例を示すにすぎない。当業者には、本発明の範囲と精神から逸脱することなく、かかる原理にしたがって他の構成を考えることもできる。
【００３１】
【発明の効果】
ＴＩＪペン（サーマルインクジェットペン）のプラスティックフレームにカバーを取り付けるための本発明の技術は、フレーム上に最少限のプラスティックしか必要とせず、しかもＴＩＪペンに高い構造的一体性を付与することを可能にするものである。
【００３２】
また別の効果としては、接着剤、ねじ、熱処理あるいは超音波処理を用いず、簡単な機械的プレスを用いてカバーをフレームに取り付けることができる。プラスティックフレームのカバータブ結合機構は、分割面を有効に確立しながらモールドの強い機構の形成を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による２つの金属製サイドカバーを取り付けたＴＩＪペン（サーマルインクジェットペン）の等角図である。
【図２】  本発明による２つの金属製サイドカバーを取り付けたＴＩＪペンの等角図である。
【図３】  図１のＴＩＪペンへの金属製カバーの取り付けに用いられるツールを示す。
【図４】  図３の線４−４に沿った断面図である。
【図５】  図４の同じ線に沿った断面図であり、フレーム中のダブテイルスロット機構に圧入され係合したカバーを示す。
【図６】  図５の線６―６に沿った断面図である。
【図７】  カバーがフレームに完全に入った状態の同じ図である。
【図８】  図５の線７―７に沿った断面図である。
【図９】  係合前の位置にある固定タブとフレームダブテイルスロット機構の一例の拡大図である。
【図１０】  互いに係合した固定タブとフレームダブテイルスロット機構の一例の拡大図である。
【図１１】  金属製カバーのＴＩＪペンへの取り付けに用いることのできるツーリングの代替実施例を示す。
【図１２】  カバーをＴＩＪペンに取り付けるためのカバーから伸長する固定タブの構成を示す。
【図１３】  カバーをＴＩＪペンに取り付けるためのカバーから伸長する固定タブの構成を示す。
【図１４】  カバーをＴＩＪペンに取り付けるためのカバーから伸長する固定タブの別の構成を示す。
【図１５】  カバーをＴＩＪペンに取り付けるためのカバーから伸長する固定タブのさらに別の構成を示す。
【図１６】  カバーをＴＩＪペンに取り付けるためのカバーから伸長する固定タブの他の構成を示す。
【図１７】  カバーをＴＩＪペンに取り付けるためのカバーから伸長する固定タブのさらに他の構成を示す。
【符号の説明】
５０ ＴＩＪペン
５２ 印刷ヘッド
６０ ペンフレーム
６４  ダブテイルスロット機構
６４Ａ、６４Ｂ 側壁
６４Ｃ 長壁
７０、８０ 横カバー
７２ タブ
７２Ａ、７２Ｂ 側壁７２Ｃ タブの端部
１００ ツール
１０２ アーム
１０３  スロット
１０４  ブレード先端部
１０６ くの字形部分
１０７ スロット
１０８  軸点
１０９ ツーリングブロック
１１０ 複動式空気圧シリンダ
１１２ ピストンロッド
１１４ 点
１１６ ブロック面
１１７ 垂直面
１２０ プレスツール
１００´ 代替ツール
１０２´ ブレード
１０３´ 細溝
１０９´ ツーリングブロック
１１６´ 肩部
１５０ コネクタブロック
２０２ タブの先端部
２００、２１０、２２０、２３０、２４０ タブ
２２２、２２４ ふくらみ部分
２３２、２３４ 半円形の切り欠き部
２４２、２４４ フック要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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