JP4105703B2 - 消耗物質用の容器のシール装置 - Google Patents

Description

本発明は包括的には消耗物質用の容器のシール装置に関し、詳細には、一体型の電子メモリデバイスを有する交換式の容器のシール装置に関する。

多くのタイプの機器または装置（devices）が、消耗物質（consumable substance）の供給源を必要とする。そのような物質は、燃料または潤滑剤等、機器が正常に動作するのに必要な場合がある。またはそのような物質は、機器が最終の製品またはアウトプットの形成における構成要素（component）または成分として利用する場合がある。消耗物質は、交換式の容器に入れて供給される場合があり、この交換式の容器は、その物質が空に近づくと交換される。

ユーザが交換することができる消耗品を有するプリンタ（ならびにファクシミリおよび複写機等の関連装置）は、当該技術分野において周知である。例えば、インクジェットプリンタは通常、プリントヘッドと一体化しているか別個の供給源の形であるかのどちらかである交換式のインク供給源を利用する。レーザプリンタにおいて、トナーは通常交換式のカートリッジに入って供給され、このカートリッジは、その上に画像が形成される感光ドラムを含んでもよい。

消耗物質の容器の製造においては通常、これを利用する機器によって容器から物質が実質的に引き出される速度よりもはるかに高い速度で容器を充填する。例えばプリンタのインク供給源では、消耗品にインクを高速で充填する一般的な技法のひとつは、インク充填ニードルを受け入れる大きさである別個の充填ポートを消耗品上に設ける、というものである。次にインクが、組立ライン上の容器内に高速で注入される。消耗品を充填しニードルを引き出した後に充填ポートは閉じられるが、これは通常プラグ（栓、plug）によってである。

消耗物質の容器は、一体型の電子メモリデバイスを有することがますます一般的になっており、このような電子メモリデバイスは、これを利用する機器によってさまざまな目的に用いることができる。メモリデバイスは、異なる物質同士を区別する「キーイング（keying）」機構として用いてもよく、キャリブレーション情報を含んでいてもよく、または、消耗品内での物質レベル等、消耗品のステータス状態を指示するのに用いてもよい。メモリデバイスはまた、そのデバイスの特殊な機構をイネーブルにしたり、機器のユーザにその他の価値（value）を提供する等、多くのその他の目的に用いてもよい。以前のメモリデバイスは通常電気接点を有しており、これを利用する機器におけるその電気接点と結合する接点に接続しなければならなかったが、新しいデバイスは、ワイヤレスで無線周波数（ＲＦ）通信に依拠することが多い。

交換式の容器の物理的設計を変更すると、研究開発費の面でも組立ラインの設備更新コストの面でも、コストが法外に高くなる可能性がある。容器の現行の製品群にメモリデバイスを付け加えることが望ましいかもしれないが、一般的に、古い機器への後方互換性を維持することもまた必要である。

内容物が異なる実質的に同様の容器同士（異なるカラーのインクを収容している、または充填レベルの異なる、インク供給源同士等）を区別するのにメモリデバイスを用いる場合には、そのような区別が組立ラインのできるだけ下流で行われて、扱わなければならない構成要素の別個のラインが少なくなりサプライチェーンおよび製造プロセスにおいて存在する自由度が大きくなるようにすることが、通常好ましい。

さらに、製造（manufacturer）後に容器を再び特徴づける（re-characterize）必要が生じる（例えば、消耗物質についての更新情報を提供するために、または機器の新しいまたは変更した機構をイネーブルにするために、等）場合には、一体型のメモリデバイスを交換するという簡単な方法のほうが、メモリデバイスを電子的に再プログラミングすることよりも費用対効果が大きくなる可能性がある。容器上の一体型のメモリデバイスが故障した場合もまた、交換するという簡単な方法で、費用対効果の大きい状態で消耗品容器を修理することができる。
本発明は、上記課題を解決し、交換するという簡単な方法で、費用対効果の大きい消耗物質用の容器のシール装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、消耗物質用の容器の充填ポート内に配置され、該充填ポートをシールするコルク栓部材本体と、該コルク栓部材本体に組み込まれたワイヤレス電子メモリデバイスとを備えたことにある。
本発明の実施形態は、消耗物質の容器の充填ポートをシールするプラグすなわち（or）「コルク栓（corking）部材」内に形成されたワイヤレス電子メモリデバイスと、プラグを組み込んでいる容器と、関連方法とを含む。

本発明の他の態様および利点は、例として本発明の原理を説明する以下の詳細な説明を添付図面とともに読めば、明白となろう。

本発明の実施形態を例示的インクジェットプリント消耗品に関して説明する。しかし、本発明は例示的消耗品に限定されるものでもインクジェット消耗品の分野に限定されるものでもなく、充填ポートを有するその他の消耗物質容器においても利用することができる。

図１は、本発明の実施形態を用いることができる例示的プリンタ消耗品１００を示す。例示的消耗品は、プリンタのプリントキャリッジ上に通常取り付けられ一体型のプリントヘッドを含むタイプであるが、例えば、走査キャリッジ上に搭載されているか離れて配置されている（「軸外」）のどちらかであるプリントヘッドがないインク容器等、その他のタイプのプリント消耗品もまた、本発明を利用してもよい。

例示的消耗品は、インク充填動作中の消耗品の向きと同じ、充填ポート１２０が上向きになる向きで示す。図示の消耗品は、その上に金属の側面片（side pieces）１０４がプレスされる、硬質の外部フレーム１０２で形成されている。消耗品は、プリントヘッド１０８を含む「先端」領域１０６を有する。フレーム１０２を貫いて円形の充填ポート１２０が設けられ、消耗品に液体インクを充填することができるようにしている。

わかりやすくするために、例示的消耗品１００をある程度簡単な形で示す。例示的消耗品の実施形態は、例えば米国特許第５，７３７，００２号（Swanson他、TWO MATERIAL FRAME HAVING DISSIMILAR PROPERTIES FOR THERMAL INK-JET CARTRIDGE）において説明されているインクジェットカートリッジ用のフレーム等、より複雑な構造を有してもよい（may）。例示的消耗品の実施形態はまた、プリント中に背圧を調整する機構（図１には示さず）等、さらなる機構も含んでもよい。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、例示的消耗品の充填ポート１２０の領域を示す、図１の２−２線部分断面図である。例示的消耗品のインク槽１１２を充填するには、図１に示すように先端領域１０６が直立位置にある状態で消耗品を保持する。ニードル（図示せず）が充填ポート開口部１２０を貫きインク槽１１２内に下ろされ、ほとんど槽の底部に達する。こうするのはインクが落ちる距離ができるだけ短くなるようにするためである。落ちると泡立つインクもあり、それによってプリントヘッドのプライミングが困難になってしまうからである。次にポンプによってインク充填ニードルを通じて、槽内のインクがほとんどインク充填穴１２０の内側に達する程度まで、インク槽１１２にインクを充填する。この時点でニードルを消耗品から引き出し、図２（ａ）に示すようにインク充填ポート１２０の上にコルク栓部材２００を配置する。コルク栓部材は、後述するように電子メモリデバイスを含んでおり、これもまた後述するように、実質的に丸いボール以外の形を有してもよい。通常、充填ポート１２０とコルク栓部材２００とは両方とも断面が実質的に円形であるが、その他の構成も可能である。コルク栓部材２００は開口部１２０にぴったり嵌合し、挿入されるときに、開口部の大きさに対するそのサイズのために、開口部１２０を取り囲むプラスチック材料のうちのいくらかを変位させる。コルク栓部材１２０は、押込み工具（pressing tool）３００によってインク充填ポート１２０に押し込まれ、インク充填ポート１２０をぴったりとシールするようになっている。図２（ｂ）に、充填ポート１２０内でのコルク栓部材２００の最終位置を示す。

図３は、本発明の一実施形態によるコルク栓部材２００’の部分破断図である。破線で示すように、コルク栓部材本体の上部をファントム画法で示し、内部が見えるようにしている。コルク栓部材本体の内部には、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）と呼ばれることもある技術を利用する無線周波数通信機能を組み込んだ、電子メモリデバイス２１０がある。

日立マクセルが開発したコイルオンチップ（登録商標）技術は、メモリデバイスを実施する例示的な好適な技術のひとつである。例示的メモリデバイスには、２．５ｍｍ角の集積回路チップ上に搭載されたアンテナコイル２１４が含まれる。後述のように、アンテナは、発電、回路制御、および記憶を行う電子回路２１２を取り囲んでいる。アンテナコイルをチップ表面上に形成した状態で、さらなる電子回路または外部電気接続を全く必要とすることなく、例示的電子メモリデバイス２１０をコルク栓部材２００’に埋め込むことができる。電子回路とアンテナとが共通の基板上に搭載される技術および別個のアンテナ素子を利用する技術を含む他の好適な技術もまた、用いてもよい。

例示的メモリデバイス２１０は、さまざまな当該技術分野において既知のＲＦＩＤリーダ法を用いて読出しまたは書込みを行うことができる、全部で１２８バイトのメモリを有する読み書きデバイスである。通常、このメモリデバイスを含む製品に隣接して、リーダ／ライタ（図３には示さず）が配置されている。メモリデバイスは、リーダ／ライタが生成するＲＦ場から、電力とデータの両方を引き出す。例示的メモリデバイスは、搬送周波数１３．５６ＭＨｚ、動作距離約０．５ｍｍから３ｍｍ（リーダ／ライタの性能またはシステム環境次第で変動する）、およびデータ速度２６．４８キロビット毎秒（ｋｂｐｓ）で動作する。例示的デバイスのメモリは、電気的に消去可能・書込み可能なリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）として構成されるが、例えばリードオンリメモリ（ＲＯＭ）または書込み可能なリードオンリメモリ（ＰＲＯＭ）等、その他の構成のメモリを利用してもよい。

コルク栓部材２００’は、メモリデバイス２１０の回りに好適な材料２１６を成形することによって製造してもよく、あるいは、当該技術分野において既知のさまざまなパッケージング方法のうちのいずれによって製造してもよい。

図４は、例示的メモリデバイスの動作を示す電気ブロック図である。集積回路３１０上には、コイルアンテナ３１４と電子回路３１２とが含まれている。電子回路は、アンテナに当たるＲＦ場から電子回路用の電力を引き出す発電回路４１０と、ＥＥＰＲＯＭ４１４と、ＥＥＰＲＯＭ４１４からの読出しおよびＥＥＰＲＯＭ４１４への書込みを制御しアンテナからデータを受け取りアンテナにデータを送る、制御回路４１２とを含む。

動作において、消耗品が取り付けられているデバイス内の（または別個のプログラミングまたは読出しステーション内の）制御電子機器４２０が、アンテナ４２４に取り付けたトランシーバ４２２を制御する信号を発生する。アンテナ４２４は、メモリデバイス３１０からデータを読み出しメモリデバイス３１０にデータを書き込むことができるようにするＲＦ場を生成する。

図５は、本発明の実施形態を用いることができる例示的プリントシステム５００を示す。前述したように、本発明はまた、異なる構成を有するプリンタにおいて、および、消耗物質の容器を利用するプリンタ以外の装置（デバイス、devices）とともに利用してもよい。図５に示すように、１つまたは複数の容器１００’、１００’’は通常、例示的プリンタの走査キャリッジ５１０内に取り付けられていてもよい。このキャリッジ５１０は、インクまたはその他の流体がプリント媒体上に付着される間に、その媒体を横切って走査する。

図６は、例示的プリンタの走査キャリッジ５１０上に搭載されたアンテナコイル５２４を、コルク栓部材２００’’内に収容されたメモリデバイス２１０’’の近傍に配置する方法を、概略的に示す（わかりやすくするために、消耗品容器１００’’とコルク栓部材２００’’とは正確な縮尺率で示しているわけではない）。図４に関して説明したように、アンテナコイル５２４は、プリンタ内に配置されたトランシーバ（図６には示さず）に接続されている。最適な動作のために、アンテナコイル同士が実質的に互いに平行な状態で、メモリデバイス２１０’’のアンテナが、走査キャリッジ５１０上のアンテナと適切に整列した状態で維持される。アンテナコイル同士が適切に整列していなければ通信が低下するからである。走査キャリッジ５１０上に搭載されないタイプの消耗品については、消耗品の充填ポートの近傍で適切に整列する任意の適切な位置に、アンテナコイル５２４が搭載される。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、充填ポート１２０内に配置したときに例示的コルク栓部材７００が物理的に確実に適切な整列を維持するようにするのに利用することができる一方法を示す。図７に示すように、コルク栓部材７００の前部７０４は細長く、コルク栓部材７００が確実に適切に整列して充填ポート１２０内に取り付けられ、挿入時に回転して整列から外れることがないようにしている。前述したように、例示的コルク栓部材７００の断面は通常円形である。コルク栓部材の後部７０２は、これまでの各図に示すものと実質的に同じであってもよい。

または（他の実施形態として、Alternatively）、図８（ａ）および図８（ｂ）は、コルク栓部材８００の前部８０２が図２、図３、および図６に示すものと実質的に同じ状態で、後部上に「フィン」すなわち突起部８０４を設けることができる方法を示す。フィン８０４もまた、コルク栓部材８００が確実に充填ポート１２０との適切な整列を維持するようにする。

図７および図８に示す前部および後部の機構の組合せ、または、コルク栓部材が確実に充填ポートと適切に整列するようにするいかなるその他の物理的整列機構もまた、利用してもよい。新しい容器の設計においては、充填ポートの側面の形状を整列が容易になるようにする（図示せず）こと等によって、コルク栓部材を適切に整列させるのに役立つよう充填ポートを構成してもよい。コルク栓部材の充填ポートへの挿入プロセスによって高い信頼性で適切な整列が行われるならば、コルク栓部材の実施形態は、図２（ａ）、図２（ｂ）、および図３に示すボール形部材等、物理的整列機構がないものであってもよい。

図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、および図９（ｄ）は、本発明の一実施形態による、これまで充填ポート１２０内に配置されていた１つのコルク栓部材２００’’’を新しいコルク栓部材７００’と交換することができる方法を示す。交換は、不良のメモリデバイスを正常に動作しているデバイスと交換する、メモリデバイスを物理的に交換することでその内容をアップグレードまたは変更する、または、これまでメモリデバイスのなかった容器上にメモリデバイスを設けるよう、行ってもよい。

図９（ａ）においてわかるように、これまで取り付けていたコルク栓部材２００’’’が充填ポート１２０内にある。図９（ｂ）において、押込み工具３００’が、これまで取り付けていたコルク栓部材２００’’’を充填ポート１２０から外して流体槽１１２に押し込む。これまで取り付けていたコルク栓部材２００’’’が機能しているメモリデバイスを含むとしても、コルク栓部材２００’’’は、今では充填ポート１２０に隣接して配置された読み書きアンテナからは離れすぎてアクセスすることができない。図９（ｃ）において、押込み工具３００’’を利用して、新しいすなわち交換用のコルク栓部材７００’を充填ポート１２０に押し込む。図９（ｄ）において、新しいすなわち交換用のコルク栓部材７００’が充填ポート１２０内に取り付けられているのがわかる。

コルク栓部材を充填ポートから引き出す（図示せず）等、コルク栓部材を交換するその他の方法もまた利用してもよい。

消耗物質用の容器には、例えば充填ポートの上にシーリングテープまたはラベルを配置する等、コルク栓部材の挿入以外のなんらかの方法でシールされた充填ポートを有するタイプのものもある。必要であればそのシーリングテープまたはラベルを除去して、図９（ｃ）および図９（ｄ）に示すようにコルク栓部材７００’を充填ポート１２０に押し込むことによって、本発明によるメモリデバイスをそのような容器に付加してもよい。

図１０は、コルク栓部材の他の実施形態を示す。この実施形態において、メモリデバイス２１０’’’はコルク栓部材１０００に外部から取り付けられている。メモリデバイス２１０’’’は、コルク栓部材１０００に接着してエポキシ等の材料１０２０によって封入してもよい。または、メモリデバイスは、当該技術分野において既知のパッケージング方法のうちのいずれに従ってパッケージングしてもよく、このパッケージは次にコルク栓部材に接着される（図示せず）。

上記は、本発明の特定の実施形態の詳細な説明である。開示した実施形態からの逸脱も本発明の範囲内である場合があり、当業者には明白な変更が心に浮かぶ、ということが理解される。出願人は、開示したものと同じ機能を果たす、当該技術分野において既知の他の実施を本発明が含む、ということを意図する。本明細書は、本発明が権利を有する全保護範囲を不当に狭めるよう解釈するべきではない。

添付の特許請求の範囲におけるすべてのミーンズ・プラス・ファンクションまたはステップ・プラス・ファンクション要素の対応する構造、材料、行為（acts）、および均等物は、具体的に特許を請求するその他の特許を請求する要素と組み合わせた機能を果たすためのいかなる構造、材料、または行為も含むよう意図される。

以上本発明の各実施例について説明したが、実施例の理解を容易にするために、実施例ごとの要約を以下に列挙する。
〔１〕 消耗物質１００用の容器のシール装置であって、
消耗物質用の容器の充填ポート１２０をシールする形状の本体２００、２００'、２００''、７００、８００と、
該本体と一体型のワイヤレス電子メモリデバイス２１０、２１０'、２１０''と
を備える、消耗物質用の容器のシール装置。
〔２〕 前記ワイヤレス電子メモリデバイス２１０、２１０'、２１０''は前記本体内に収容されている、〔１〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔３〕 前記本体２００、２００'、２００''、７００、８００は、断面が実質的に円形である、〔１〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔４〕 前記本体７００、８００は物理的整列機構７０４、８０４を有する、〔１〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔５〕 前記本体７００は前部を有し、前記整列機構は前記前部の伸長部７０４を備える、〔４〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔６〕 前記本体８００は後部を有し、前記物理的整列機構は前記後部上の少なくとも１つの突起部８０４を備える、〔４〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔７〕 前記ワイヤレス電子メモリデバイス２１０、２１０'、２１０''はさらに、電気的に消去可能・書込み可能なメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を備える、〔１〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔８〕 前記ワイヤレス電子メモリデバイス２１０、２１０'、２１０''はさらに、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）を備える、〔１〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔９〕 前記ワイヤレス電子メモリデバイス２１０、２１０'、２１０''はさらに、書込み可能なリードオンリメモリ（ＰＲＯＭ）を備える、〔１〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔１０〕 前記ワイヤレス電子メモリデバイス２１０、２１０'、２１０''はさらに、アンテナ２１４を備える、〔１〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔１１〕 前記電子メモリデバイス２１０、２１０'、２１０''はさらに、集積回路チップ上に形成された電子回路２１２、３１２とコイルアンテナ２１４、３１４とを備える、〔１〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
〔１２〕 前記電子メモリデバイス２１０、２１０'、２１０''は前記本体に外部から取り付けられている、〔１〕に記載の消耗物質用の容器のシール装置。

本発明の実施形態を用いることができる例示的プリンタ消耗品を示す図である。 コルク栓部材の挿入中の例示的消耗品の充填ポートの領域を示す、図１の２−２線部分断面図である。 コルク栓部材の挿入後の例示的消耗品の充填ポートの領域を示す、図１の２−２線部分断面図である。 本発明の一実施形態による例示的コルク栓部材の部分破断図である。 例示的メモリデバイスの動作を示す電気ブロック図である。 本発明の実施形態を用いることができる例示的プリントシステムを示す図である。 例示的プリンタ内に搭載されたアンテナをメモリデバイスの近傍に配置しメモリデバイスのアンテナに整列させる方法を概略的に示す図である。 充填ポート内に配置したときに例示的コルク栓部材が物理的に確実に適切な整列を維持するようにするのに利用することができる一方法を示す図である。 充填ポート内に配置したときに例示的コルク栓部材が物理的に確実に適切な整列を維持するようにするのに利用することができる一方法を示す図である。 充填ポート内に配置したときに例示的コルク栓部材が物理的に確実に適切な整列を維持するようにするのに利用することができる他の方法を示す図である。 充填ポート内に配置したときに例示的コルク栓部材が物理的に確実に適切な整列を維持するようにするのに利用することができる他の方法を示す図である。 本発明の一実施形態による、これまで充填ポート内に配置されていた１つのコルク栓部材を新しいコルク栓部材と交換することができる方法を示す図である。 本発明の一実施形態による、これまで充填ポート内に配置されていた１つのコルク栓部材を新しいコルク栓部材と交換することができる方法を示す図である。 本発明の一実施形態による、これまで充填ポート内に配置されていた１つのコルク栓部材を新しいコルク栓部材と交換することができる方法を示す図である。 本発明の一実施形態による、これまで充填ポート内に配置されていた１つのコルク栓部材を新しいコルク栓部材と交換することができる方法を示す図である。 本発明のさらなる実施形態による他の例示的コルク栓部材を示す図である。

符号の説明

１００ プリンタ消耗品
１００’、１００’’ 容器
１０２ 外部フレーム
１０４ 金属の側面片
１０６ 先端領域
１０８ プリントヘッド
１２０ 充填ポート
２００，２００’，２００’’ コルク栓部材
２１０，２１０’，２１０’’ 電子メモリデバイス
２１２，３１２ 電子回路
２１４ アンテナコイル
２１６ 好適な材料
３１０ 集積回路
４１０ 発電回路
４１２ 制御回路
５１０ 走査キャリッジ
５２４ アンテナコイル

Claims (12)

1. 消耗物質用の容器のシール装置であって、
   前記消耗物質用の容器の充填ポート内に配置され、該充填ポートをシールするコルク栓部材本体と、
   該コルク栓部材本体に組み込まれたワイヤレス電子メモリデバイスと、
   を備える、消耗物質用の容器のシール装置。
2. 前記ワイヤレス電子メモリデバイスは前記コルク栓部材本体内に収容されている、請求項１に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
3. 前記コルク栓部材本体は、断面が実質的に円形である、請求項１に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
4. 前記コルク栓部材本体は物理的整列機構を有する、請求項１に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
5. 前記コルク栓部材本体は前部を有し、前記整列機構としては、挿入時の整列を維持するために、前記前部に細長い伸長部を備える、請求項４に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
6. 前記コルク栓部材本体は後部を有し、前記物理的整列機構は前記後部上の少なくとも１つの突起部を備える、請求項４に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
7. 前記ワイヤレス電子メモリデバイスは、電気的に消去可能・書込み可能なメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を備える、請求項１に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
8. 前記ワイヤレス電子メモリデバイスは、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）を備える、請求項１に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
9. 前記ワイヤレス電子メモリデバイスは、書込み可能なメモリ（ＰＲＯＭ）を備える、請求項１に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
10. 前記ワイヤレス電子メモリデバイスは、アンテナを備える、請求項１に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
11. 前記電子メモリデバイスは、集積回路チップ上に形成された電子回路とコイルアンテナとを備える、請求項１に記載の消耗物質用の容器のシール装置。
12. 前記電子メモリデバイスは前記本体に外部から取り付けられている、請求項１に記載の消耗物質用の容器のシール装置。

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