JP3955528B2 - ペン用プリントヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上への筆記や描写等のマーキングを行うための道具に関し、より詳しくは、色、ライン幅及びスタイルなどの特性を選択できるマーキングを行うことのできる装置に関する。マーキングはインク、トナー等の材料を乗せること、或いは熱又は静電気的手段等により基板自身を修正することを含む。
【０００２】
（同時係属出願）
本発明に関連する種々の方法、システム及び装置が本発明の出願人或いは出願人により、本発明と同時に出願された以下の同日出願に開示されている：
ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２７３，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２７９，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８８，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８２，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２７６，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８０，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２７４，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８９，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２７５，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２７７，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８６，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８１，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２７８，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８７，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８５，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８４，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１２８３。
【０００３】
これらの同日出願の開示は、参照して本明細書に組み入れる。
【０００４】
本発明に関連する種々の方法、システム及び装置は、本発明の出願人或いは出願人により、２０００年９月１５日に出願された以下の同日出願に開示されている：
ＰＣＴ／ＡＵ００／０１１０８，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１１１０，ＰＣＴ／ＡＵ００／０１１１１１。
【０００５】
これらの同日出願の開示は、参照して本明細書に組み入れる。
【０００６】
本発明に関連する種々の方法、システム及び装置は、本発明の出願人或いは出願人により、２０００年６月３０日に出願された以下の同日出願に開示されている：
ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６２，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６３，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６１，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６０，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７５９，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７５８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６５，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７７３，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７７４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７７５，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７７６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７７７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７７０，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７６９，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７７１，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７７２，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７５４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７５５，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７５６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００７５７。
【０００７】
これらの同日出願の開示は、参照して本明細書に組み入れる。
【０００８】
本発明に関連する種々の方法、システム及び装置は、本発明の出願人或いは出願人により、２０００年５月２４日に出願された以下の同日出願に開示されている：
ＰＣＴ／ＡＵ００／００５１８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５１９，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２０，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２１，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２２，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２３，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２５，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５２９，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３０，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３１，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３２，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３３，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３５，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５３９，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５４０，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５４１，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５４２，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５４３，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５４４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５４５，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５４７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５４６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５５４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５５６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５５７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５５８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５５９，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６０，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６１，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６２，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６３，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６５，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５６９，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７０，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７１，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７２，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７３ ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７５，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５７９，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５８１，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５８０，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５８２，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５８７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５８８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５８９，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５８３，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５９３，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５９０，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５９１，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５９２，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５９４，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５９５，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５９６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５９７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５９８，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５１６，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５１７，ＰＣＴ／ＡＵ００／００５１１。
【０００９】
これらの同日出願の開示は、参照して本明細書に組み入れる。
【００１０】
【発明の背景】
現在、ペンや鉛筆等の描写及び筆記道具は、書こうとするマーキングの特性に関して静的な道具である。鉛筆、万年筆或いはボールペンは、一般に一色の芯或いはインクを付着させる単一のマーキングを有している。ペンのマーキングポイントは交換する以外に変更できず、マーキングの特性の変更は道具の向き、運動方向及び基板への力を変更するユーザーに依存する。あるボールペンは複数の別個のカートリッジを利用できるが、これは単にユーザーに特定の色の選択を可能にするだけである。各色は別個のカートリッジにより提供されるため、実際に提供可能な色の数には限度がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
有用性を向上させた筆記或いはマーキングの道具を提供すべく、１つの広い形態として、本発明はペン或いは鉛筆の従来のニブ或いは芯に代わるインクジェット式プリントヘッドを含むペン或いはペン用のカートリッジを提供する。インクジェット式プリントヘッドを提供することにより、従来のペンや鉛筆と比較して、作成されるマーキングの特性のバリエーションが豊富となり、またその特性の制御も容易となる。
【００１２】
本発明は更に、１つの広い形態として、表面に見える経路をマークするマーキング装置を有し、このマーキング装置は経路の少なくとも１つの属性を変更するよう電子的に制御可能であり、ユーザインターフェースを更に有し、これによりユーザは少なくとも１つの属性を修正できるペンを提供する。
【００１３】
マーキング装置はペンと一体か、もしくはユーザが交換可能なカートリッジの一部であっても良い。
【００１４】
従って、１つの広い形態として、本発明は、表面に見える経路をマークするマーキング装置を有し、このマーキング装置は経路の少なくとも１つの属性を変更するよう電子的に制御可能であるペン用のカートリッジを提供する。
【００１５】
ペン或いはカートリッジは、ノンマーキングスタイラスニブを有する。スタイラスニブは、好ましくはカートリッジ本体或いはペンに対して第１軸線に沿って移動自在である。或いはスタイラスニブを固定しても良い。好適な形態では、スタイラス及びマーキング装置は両方共ユーザにより交換自在なカートリッジの一部であるが、スタイラスニブはペンの一部であっても良く、マーキング装置は使い捨てカートリッジの一部であっても良い。
【００１６】
スタイラスニブの相対的位置を感知する位置センサ、或いはスタイラスニブに加えられる圧縮力を感知する力センサ、又はこれらの両方を設けても良い。感知された情報は、マーキング装置をオン或いはオフとするためにだけ使用しても良く、或いは付着させた経路の属性を制御するために使用しても良い。
【００１７】
スタイラスニブの所定量以上の運動を感知した場合、或いはスタイラスニブへ所定以上の圧縮力が加わった場合に、オンオフスイッチを「オン」状態にしても良い。
【００１８】
マーキング装置は好ましくは、プリントヘッドが表面にインクを付着させる開放位置と、プリントヘッドがインクを付着させるのがキャッパが防ぐ閉鎖位置との間で移動自在なキャッピング装置を有する。
【００１９】
好適な形態では、キャッピング装置は開放位置と閉鎖位置との間の軸線回りで回転する。この運動はスタイラスニブの運動により行われるのが好ましい。
【００２０】
好適な実施の形態では、スタイラスニブは第１軸線に対して０度或いは９０度以外の角度で延びるスロット或いは溝を有する、第１軸線に沿って移動自在なスタイラスニブが設けられる。キャッピング装置は、マーキング装置の前方に取り付けられ、開放位置と閉鎖位置との間の第１軸線と平行な第２軸線回りに回転自在である。キャッピング装置は、スロット或いは溝に係合するアームを有し、これにより、第１軸線に沿ったスタイラスニブの運動がキャッピング装置を開放位置と閉鎖位置との間で移動する。
【００２１】
カートリッジ或いはペンは、少なくともマーキング装置のため、好ましくはユーザインターフェースのための電源を有する。電源は使い捨てのバッテリ或いは交換式バッテリでも良い。
【００２２】
カートリッジが設けられる場合、カートリッジはペンからの少なくとも１つの属性を変更する少なくとも１つの制御信号を受信するための電気入力部を有するのが好ましい。
【００２３】
マーキング装置は表面に作動しても良く、或いはマーキング装置が作動する表面に移動装置を設けても良い。
【００２４】
カートリッジを設ける場合、カートリッジは少なくとも属性或いは修正可能な属性を記憶する不揮発性メモリを有していても良い。
【００２５】
マーキング装置はインク噴射式プリントヘッドであるのが好ましいが、その他のマーキング装置を使用しても良い。
【００２６】
別の実施の形態では、本発明は、表面に見える経路をマークするマーキング装置を有し、このマーキング装置は経路の少なくとも１つの属性を変更するよう電子的に制御可能であり、ユーザが少なくとも１つの属性を修正できるためのユーザインターフェースと、イメージ或いは色、又はその両方を感知する少なくとも１つの感知装置を有するペンを提供する。
【００２７】
少なくとも１つの属性を、感知されたイメージ或いは色に基づいて、修正しても良い。
【００２８】
ペンはユーザが定義した少なくとも１組の属性を記憶するメモリを有するのが好ましく、オプションとしてユーザの定義した組は感知装置が感知したイメージ或いは色から得られる属性を有する。
【００２９】
感知装置の１つは属性に関する符号化されたデータを有するイメージを感知できても良い。
【００３０】
感知装置はマーキング装置に隣接して配置してしても、或いはペンの一端に配置して他端にマーキング装置を配置しても良い。
【００３１】
感知装置はそれを表面に対して押し付けることにより作動するのが好ましい。
【００３２】
ユーザインターフェースは、少なくとも１つのスライダ、或いは少なくとも１つのコントロールボタン、或いは少なくとも１つのスライダと少なくとも１つの制御ボタンを有していても良い。
【００３３】
ユーザインターフェースは、少なくとも１つの属性に関する情報を表示するディスプレイを有していても良い。
【００３４】
ユーザインターフェースは、記憶された少なくとも１つの属性の組を循環するよう作動するのが好ましい。
【００３５】
本発明は、表面に見える経路をマークするマーキング装置を有し、このマーキング装置は経路の少なくとも１つの属性を変更するよう電子的に制御可能であり、ユーザが少なくとも１つの属性を修正できるためのユーザインターフェースと、符号化されたデータを含むイメージを感知する少なくとも１つの感知装置を有するペンを提供する。
【００３６】
ペンは符号化されたデータを解読し、解読されたデータに応答して少なくとも１つの属性を変更するデコーダを有するのが好ましい。
【００３７】
ペンは外部からの制御源からのコマンドを受信する受信装置を有していてもよく、少なくとも１つの属性は受信したコマンドに応答して変更される。
【００３８】
ペンは属性の値の複数の異なる組を記憶するメモリを有するのが好ましい。このメモリは少なくとも１つの属性の、ユーザが定義した少なくとも１つの組を記憶しても良い。
【００３９】
ペンは感知したイメージデータ、符号化されたデータ或いは解読されたデータを外部制御源に送信するための送信機を有するのが好ましい。
【００４０】
ペンは感知したイメージの場所の経路の少なくとも１つの属性の値と共に、感知したイメージデータ、符号化されたデータ或いは解読されたデータを外部制御源に送信するのが好ましい。
【００４１】
ペンは位置感知装置或いは運動感知装置又はその両方を有していても良く、少なくとも１つの属性はペンの相対位置或いはペンの相対速度又はその両方に依存する。
【００４２】
ペンの位置或いは速度はイメージの感知された位置から得ても良く、あるいは感知されたイメージの符号化されたデータから得ても良い。
【００４３】
本発明は更に、１つの広い形態として、複数のインク噴射装置と中心軸線とを有し、インク噴射装置は、一連のグループに配置され、各グループは、平行でない線に沿って概ね延びており、各インク噴射装置は、出口ノズルを含んでおり、各グループの出口ノズルは、半径方向の線の両側に交互に配置されているインク噴射式ペン用のプリントヘッドを提供する。
【００４４】
各グループの隣接するインク噴射装置は、半径方向線の両側に交互に配置されるか、或いは半径方向線上に配置されても良い。
【００４５】
１組のインク噴射装置は、共通のインク供給源に連結されても良い。好ましくは、各組は１つのグループの装置を有し、更に好ましくは、各組は他の組とは異なるインク供給源を有する。グループの装置は同じ組の一部であるのが好ましく、隣接するグループは異なる組に属する。
【００４６】
異なる組のグループは、繰り返しのパターンで配置されるのが好ましい。
【００４７】
好ましくは組の数は４で、グループの数は１２である。
【００４８】
好ましくは、装置の各グループは共通のギャラリーからインクが供給され、全てのギャラリーはプリントヘッドの第１層にあり、装置の組のギャラリーは第２層の少なくとも１つの相互連結通路により一部が互いに連結されており、各組の相互連結通路は少なくとも１つの別の組のギャラリーの下方を通過している。
【００４９】
プリントヘッドは堅い材料の第１層と、その第１層の上方のインク噴射装置層と、第１層の下方の堅い材料の第２層を有するのが好ましい。
【００５０】
ギャラリーは第１層の厚さを貫通して延びたスロットであるのが好ましく、相互連結通路は第２層の厚さを部分的に貫通して延びた第２層の下面の溝であるのが好ましい。
【００５１】
第２層はギャラリーを相互連結通路に連結する連結通路を有し、この連結通路は第２層の厚さを貫通して延びているのが好ましい。
【００５２】
第１及び第２層、及びインク噴射装置層は別個の層、或いは一体の装置の一部である。
【００５３】
【発明の実施の形態】
注）「Ｍｅｍｊｅｔ^TM 」は、オーストラリア、Ｓｉｌｖｅｒｂｒｏｏｋ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｔｙ Ｌｔｄの登録商標である。
ペンとカートリッジの基本的構造
図１〜６は、本発明の第１の実施の形態によるペン１１１０を示す。ペンは略管状のペン本体１１１２を有し、その中に交換式のカートリッジ組立体１１１４が設けられる。カートリッジ組立体１１１４は、インク供給部１１１６と、スタイラスニブ１１１８と、プリントヘッド１１２０とを有し、インク供給部が空になったりスタイラス或いはプリントヘッドが損傷すると、カートリッジ組立体１１１４は捨てられ、新たなカートリッジがペン本体に挿入される。しかし、ペンを使い捨てとして製造し、カートリッジとペン本体を一体に成形しても良いし、一般ユーザに別体として提供しなくても良い。
【００５４】
インク供給部１１１６は長い中空管１１２２を有し、この中空管１１２２の一端は第１エンドキャップ１１２４により閉鎖され、他端は第２エンドキャップ１１２６により閉鎖される。管１１２２は熱可塑性材料で出来ているのが好ましいが、他の材料で出来ていても良い。樹脂製とした場合、管は一定の断面を有するように押し出し成形されるのが好ましい。しかしながら、管は、成形してもよい。金属で成形した場合は、管は、押出されても良い。管を射出成形しても良い。管１１２２は自身を４つの別個のチャンバ１１３０、１１３２，１１３４及び１１３６に分割する多数のリブ１１２８を有する。これらのリブは剛性を有する。チャンバにはインクが充填される。最も簡単な例は、チャンバは全て同じ色のインクを有する。各チャンバには異なる色のインクを充填しても良い。４色と適切なプリントヘッドがあれば、シアン、マゼンタ、黄色及び黒（ＣＭＹＫ）のインクの組み合わせを用いて、殆どの所望の色を生成することができる。
【００５５】
チャンバ１１３０は管の容積の略半分を占有し、残りの３つのチャンバは管の容積の６分の１をそれぞれ占有する。ＣＭＹＫ色印刷装置では、黒は通常他の色より多く印刷されるため、黒インクはチャンバ１１３０に入れられ、他の３色はチャンバ１１３２，１１３４及び１１３６に入れられる。チャンバの数及び相対的な容積は必要に応じて変更して良い。現在のデスクトップ型インクジェットプリンタは黒の他に異なる６色のインクを使用しており、必要に応じて管を６つのチャンバに分割している。色インクチャンバは全て同じ容積である必要はなく、また黒インクチャンバ（黒インクを使用する場合）は利用可能な容積の半分である必要もない。色インクの使用が多ければ、黒インクを使用する印刷の比を下げてもよく、色インクに対する黒インクの比を変更しても良い。同様に、色インクは同量で供給され、例えばマゼンタの大量供給ができない理由はない。
【００５６】
第１エンドキャップ１１２４は、各チャンバの端部を略シール出来る形状とされる。エンドキャップ１１２４は、インクを使用する際に空気をチャンバに導入する小さな空気入口１１４０を有する。蒸発によりインクが乾燥するのを防ぐために（使用されるインクは通常は水性である）、インクとエンドキャップ１１２４との間に図示しない可動シールが設けられる。インクの使用時に、シールはそれぞれのチャンバに沿って移動する。
【００５７】
第２エンドキャップ１１２６も各チャンバの端部を略シール出来る形状とされるが、第２エンドキャップ１１２６にはチャンバをプリントヘッド１１２０に連通させる通路１１７８（図１５を参照）が設けられ、この通路はキャップ１１２６の自由端に結合される。プリントヘッドはインクジェット式プリントヘッドであるのが好ましく、より好ましくはマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）式のインクジェットである。ＭＥＭＳ式インクジェットは現在殆どのインクジェット式プリンタで使用されているインクを加熱することによる方式ではなく、機械的なアクチュエータを使用してインクを噴射する。このようなＭＥＭＳ式インクジェットは上記のプリンタと比較して消費電力が低いため、使用電力が制限される携帯型装置にＭＥＭＳ式インクジェットを使用することが望まれている。ＭＥＭＳ式インクジェット及び製造方法をより良く理解するために、本出願人による先願である米国出願整理番号ＩＪ０５２ＵＳを参照されたい。その内容は参照して本明細書に組み入れる。
【００５８】
プリントヘッドはエンドキャップ１１２６に結合されているが、制御及び電力接点１１４６を有する可撓性プリント回路基板（ＰＣＢ）１１４４に取り付けられている。
【００５９】
スタイラスニブ１１１８は、少量の軸方向への移動が可能なようにエンドキャップ１１２６に取り付けられる。スタイラスニブ１１１８の軸方向への移動は一体型アーム１１４８により制御される。アーム１１４８はスタイラスの内端から横方向及び軸方向に延び、ランド１１８４（図１５を参照）を支持する。使用時には、スタイラスを基板に押し付け、アーム１１４８を曲げてスタイラスを後退させる。スタイラスは熱可塑性材料により射出成形で形成するのが好ましく、アセチレンが最も好ましい。この移動は典型的には最大で０．５ｍｍであり、ユーザーにフィードバックを提供する。また、スタイラスニブの可撓性は基板の表面粗さを少量であれば吸収する。必要であればスタイラスニブを殆ど動かないように固定しても良い。
【００６０】
第１エンドキャップ１１２４は、小さなボタン或いは円筒状バッテリ１１３８を受容できる形状とされる。バッテリはエンドキャップの端部の上に単に着座させても良く、或いはエンドキャップのチャンバ内に横から挿入しても良い。チャンバ内にバッテリを配置することにより、ボタン或いは円筒状バッテリの両端子をチャンバ内の電気接点により容易に係合させることができる。バッテリを端部だけに着座させることにより、１方の端子との係合が容易となる。１本或いは２本のワイヤ、或いは他の電気路１１３９が設けられており、これはバッテリ１１３８の１つ或いは両方の端子をプリント回路基板１１１４に接続する。
【００６１】
ニブキャブ１１５２は、エンドキャップ１１２６、プリントヘッド１１２０、プリント回路基板１１１４及びスタイラスニブ１１１８にわたり延びている。穴１１５４を貫通してスタイラスニブ１１１８の自由端１１５６が突出している。穴１１５４は楕円形を成し、スタイラスニブの下方の穴を介してプリントヘッド１１２０にインクを噴射させる。
【００６２】
カートリッジ１１１６はペン本体１１１２内に設けられ、ニブキャブ１１５２に一体に形成された単数或いは複数の弾性スナップアクションアーム１１５８により適所に固定される。バッテリ１１３８がエンドキャップに固定され、両端子がプリント回路基板１１１４に電気的に接続される場合は、カートリッジはペン本体１１１２と係合する必要はない。一方の端子のみがプリント回路基板に接続される場合には、必要であればスイッチを介して他方の端子の通路を提供するためにペン本体を使用しても良い。その場合、バッテリの自由端はペン本体１１１２の閉鎖端１１６０内に取り付けられた端子と係合する。
【００６３】
単色のペンでは、プリントヘッドを制御するのに必要な最小限の機能はオンオフスイッチと、インクジェットアクチュエータを制御する回路である。プリント回路基板或いはプリントヘッド自身がインクジェットアクチュエータ用の制御回路を内蔵している。オンオフスイッチはスタイラスニブが基板に押し付けられた時にだけインクを噴射するように制御されるのが好ましい。スタイラスを基板に押し付けることにより、スタイラスニブに圧縮力が生じる。この実施の形態では、これによりスタイラスが動き、この動き、或いは圧縮力を感知することにより、或いは他の手段により、オンオフスイッチが起動する。スタイラスが実質的に固定されている場合、ペンの他の部分に対するスタイラスニブの動きは生じない。
【００６４】
プリント回路基板及びプリントヘッド回路は、バッテリに永久的に連結されていても良く、或いはペンが別個の「マスター」オンオフスイッチを有していても良い。「マスター」オンオフスイッチを設けることで、個人用のオーガナイザー式装置のタッチスクリーンと共に使用するなどのノンマーキングモードでユーザがペンを使用することが可能となる。後述するように、印刷しないというペンの機能を確保すべく、他の機構を使用しても良い。機能を無効にするシステムがない場合、ペンは永久的の「オン」であり、プリントヘッド或いはプリント回路基板回路或いはその両方がバッテリ電力を節約すべく殆どの電気回路をオフにする「スリープモード」式の回路を有するのが好ましい。スタイラスニブを押すと電気システム及び印刷が「目覚める」。固形状態の装置であれば、スリープモードからアクティブモードへの切り替えにより生じる印刷開始の遅れはユーザが気づかない程小さい。ペンが加速度計等の運動感知装置を有している場合、このセンサは特定の閾値以上の動きを感知してペンを「目覚めさせる」ことができる。
【００６５】
図１及び３に最も明瞭に示すように、ペン本体１１１２は対称ではなく、フィンガーグリップ１１６２が設けられている。フィンガーグリップ１１６２によりユーザはプリントヘッド１１２０上のスタイラスニブ１１１８の方向にペンを持つことが容易になる。しかし、ペンの方向は重要ではなく、図７に示すように、ペンはスタイラスニブがどの方向でもプリントヘッドから紙へのインクの通路を妨げないように構成されている。
【００６６】
図７は、３つの異なる方向１１６４，１１６６，１１６８で紙に接しているスタイラスニブを示している。プリントヘッドからのインク通路は線１１７０で示す。紙１１６４はスタイラスニブがプリントヘッド上方にある方向を示しており、紙１１６６はスタイラスニブがプリントヘッドの下方にある方向を示している。紙１１６８はスタイラスニブがプリントヘッドの側部にある方向を示している。図示されるように、スタイラスニブはどの方向でも紙へのインク通路を妨げていない。
【００６７】
図８は、カートリッジがバッテリを有していない点を除けば、図１〜６と同様なカートリッジ１１７２を示している。このカートリッジは図１〜６のカートリッジと実質的に同じであるため、同じ部品には同じ番号を付す。主な違いはエンドキャップ１１７４は簡単なプラグであり、バッテリを受容するものは持っていない。また、プリント回路基板１１４４まで延びた電気接続部或いはワイヤもない。カートリッジ１１７２はバッテリやワイヤで接続などの電源を有するペン本体に使用されることを意図している。ペン本体はプリント回路基板１１４６に接続される電機端子を有する。インク供給部１１１６はその自家動力の実施の形態と同じ長さ、或いは異なる長さでも良い。ペン内のバッテリは使い捨て式でも交換式でも良い。
【００６８】
カートリッジはそれが単色或いは色カートリッジであるかどうか、線の可能な最大幅などのカートリッジの特性の１つ或いは複数の特性を識別するコード化された、或いは不揮発性メモリに記憶された個体情報を有しているのが好ましい。また、カートリッジは各チャンバ内のインクの液面を監視するか、いつインク切れになるかを検出するための回路を有していても良い。この情報はプリント回路基板１１４４の接点を介してペンに伝えられる。或いは、印刷が開始された際に、計算された、或いは予測された、或いはカートリッジに供給される初期インク容量をペンのコントローラが減少させていく。１つの形態では、カートリッジは初期インク容量を不揮発メモリに記憶しても良く、カートリッジの取り付け時にカートリッジからこの情報をペンに入力しても良い。これにより、カートリッジを比較的「簡易」な装置とすることができる。
【００６９】
センサ付きペン
光学センサ装置を内蔵したペンを図９及び１０に示す。ペン１２００は本体モルディング１２０２、シャーシモルディング１２０４及び前部モルディング１２０６を有する。ペン１２００は図１〜６に示すものとおなじカートリッジ１２０８、即ち、自家動力式使い捨てカートリッジを使用する。
【００７０】
またペンは、プリント回路基板１２１２及び光学モルディング１２１４からなる光学感知パッケージ１２１０を有する。プリント回路基板１２１２はイメージセンサ装置１２１６、光源装置１２１８、プロセシングチップ１２２０、無線送信チップ１２２２、ディスプレイ光ダイオード１２２４及びアンテナ１２２６を有する。アンテナ１２２６はワイヤ１２２８を介してプリント回路基板１２１２に接続されている。プリント回路基板は、加速度計１２３０をオプションとして有している。イメージセンサ装置１２１６は、電磁波長の狭帯域或いは広帯域に応答しても良い。光源装置１２１８は、センサ装置が応答する幾つか或いは全ての波長で電磁放射を発する。イメージセンサ装置１２１６は単数或いは複数の電荷結合素子（ＣＣＤ）或いはＣＭＯＳイメージセンサを有するのが好ましい。光源１２１８は事前に選択された単数或いは複数の波長で電磁放射を発する単数或いは複数のダイオードよりなるのが好ましい。光源及びイメージセンサは、不要な波長を除去する単数或いは複数のフィルタを有していても良い。ある状況では、赤外線だけに反応する第１組のイメージセンサと、可視光線だけに反応する第２組のイメージセンサを有するのが好ましい。同様に、赤外線だけを発する第１組の光源と、可視光線だけを発する第２組の光源を有するのが好ましい。波長の他の組み合わせも可能であり、装置は２つ以上の波長帯域に反応しても良い。
【００７１】
本出願人による先願であるＰＣＴ／ＡＵＯＯ／００５６５（整理番号ＮＰＳ００１），ＰＣＴ／ＡＵＯＯ／００５６０（整理番号ＮＰＰ００１）及びＰＣＴ／ＡＵＯＯ／００５６９（整理番号ＮＰＴ００２）の中で、紙に印刷された見えないタグを感知するペンを有する、ネットページと呼ばれるシステムを開示している。このペン１２００は上記先願に開示されるネットページペンの全ての機能を有していても良く、制御可能なマーキング機能を有するネットページペンであっても良い。
【００７２】
光源装置１２１８から発せられる光は、光学モルディング１２１４からレンズ１２３２に案内され、更に使用中の基板に案内される。レンズが受け取った光は、光学モルディング１２１４によりイメージセンサ装置１２１６に案内される。複数の光源或いはイメージセンサがある場合、光学モルディングには必要に応じてビーム結合器、スプリッタ及びフィルタが設けられる。好ましくはレンズは光学モルディングの一部であり、前部モルディングは穴１２３３を有し、この穴を介して光が光学モルディング１２１４に行き来する。穴１２３３はその材料に穴をあけるか、或いはイメージセンサ装置１２１６に使用される実質的に光を通す材料を設けることにより形成される。
【００７３】
プリント回路基板は、シャーシモルディング１２０４のスロット１２３４内に取り付けられ、アンテナはシャーシモルディング１２０４の上面のスロット（図示せず）内で延びている。シャーシモルディングは本体モルディング内でスライドし、前部モルディング１２０６により適所に保持される。前部モルディング１２０６は本体モルディングの凹部１２３６に嵌合（図示せず）及び係合するスナップを有する、本体モルディングにおけるスナップフィットである。ペンのプリント回路基板１２１２は、カートリッジプリント回路基板１１４４の接点１１４４と係合してカートリッジのバッテリから電力を受け取り、プリントヘッド１１２０の作業を制御する。プリントヘッドの制御はその用途と処理装置に依存するが、これについては後述する。
【００７４】
プリントヘッドの制御
図１１〜１３は、本発明の別の実施の形態によるペン１２５０を示す。このペンは単純な筒状体１２５２を有し、その中にインクカートリッジ１１１４が設けられる。カートリッジ１１１４は単色インクカートリッジでも色カートリッジでも良い。筒状体１２５２はプリント回路基板１２５４を備え、その上にプロセッサチップ或いはチップ１２５６及び電位差計１２５７が取り付けられる。電位差計は筒状体１２５２の上面の下に配置され、外部スライダ１２５８に連結されている。スライダ１２５８は筒状体１２６０のスロット内でスライドする。プリント回路基板１２５４はカートリッジ１１１４の接点１１４６を係合して電力を受け取りプリントヘッド１１２０を制御する接点パッド１２６２を有する。
【００７５】
電位差計は、プリントヘッド１１２０により付着したインクの１つの特性を調節可能である。この特性とは、付着させるインクの量、作成するライン幅、付着させるインクの色（色カートリッジ内）又はそのほかの属性である。
【００７６】
上述したように、カートリッジはそれが単色或いは色カートリッジであるかどうか、線の可能な最大幅などのカートリッジの特性の１つ或いは複数の特性を含んでいる。プリント回路基板１２５４のプロセッサ１２５６カートリッジからこの情報を得て、プリントヘッド１１２０の関連する属性を変更することができる。カートリッジ１１１４は変更しても良い属性を示すエリア１２６８を有する。この情報はカートリッジ本体に直接印刷しても良いし、ステッカー等により貼っても良い。本体はスライダ１２５６に隣接する透明エリア１２６５を有し、このエリアを介してエリア１２６８を見ることができる。従って、例えば出力された色を変更したい色カートリッジのエリア１２６８に虹のストライプを付け、それをエリア１２６４を介して見ることができる。ユーザは欲しい色がインデックス線１２６６に隣接するように、スライダ１２５８をただスライドさせれば色を選択することができる。調整可能なライン幅を備えた単色カートリッジは、軸方向に伸びるライン幅を表わす楔を有することが出来る。明らかに、他の属性は制御可能である。
【００７７】
プリントヘッド及びスタイラスニブ
図１４及び１５は、本発明のカートリッジ及びペン、図５，６及び８のカートリッジに使用される、プリントヘッド及びスタイラスニブの好適な構成を詳細に示す。同じ部品には同じ参照番号を付す。
【００７８】
プリントヘッド１１２０はプリント回路基板１１１４に取り付けられ、エンドキャップ１１２６の凹部１１７６内に受容される。プリントヘッド及び凹部は両方とも正しい方向では非円形である。エンドキャップ１１２６は４つのインクギャラリ１１７８を有し、これらギャラリはインク出口１１８０で凹部１１７６内に出る。これら出口はプリントヘッド１１２０のインク位置口１１８２に連通している。
【００７９】
スタイラスニブ１１１８はニブキャブ１１５２のスロット１１８４内に取り付けられ、エンドキャップ１１２６の面１１９０により適所に保持される。片持ちアーム１１４８はランド１１８４を支持し、スタイラスニブを外方に押圧する。スタイラスニブの前部１１８６の断面は円形であるが、後部１１８８は平坦部１１９１を有し、これがエンドキャップ１１２６の面１１９０上をスライドする。
【００８０】
スタイラスニブは平面１１９１に沿って斜めに延びたスロット１１８１を有する。プリントヘッド１１２０は回転キャッパ１１８３を有する。キャッパは第１及び第２作動位置間で移動自在である。第１位置では、プリントヘッドのインク噴射ノズルが覆われ、好ましくはシールされてプリントヘッド内のインクが乾燥するのを防いだり、異物の進入を防ぐ。第２位置では、プリントヘッドのインク噴射ノズルは覆われず、プリントヘッドが作動し得る。キャッパ１１８３はスロット１１８１に係合するアーム１１８５を有する。従って、スタイラスニブがプリントヘッドに対して出入りすると、キャッパ１１８３は回転する。スタイラスニブには負荷がかからず、完全に延びている時にはキャッパは第１位置にあり、スタイラスニブが押し下げられている時にはキャッパは第２位置にある。キャッパ１１８３内にはプリントヘッド１１２０用のオンオフスイッチが設けられ、キャッパが第２作動位置にある時にのみプリントヘッドが作動し得る。スロットはキャッパを開閉する傾斜部と、スタイラスニブの動きに対してキャッパが動かない軸方向に延びた部分とを有する。
【００８１】
プリントヘッド及びキャッパの構造
プリントヘッド１１２０及びキャッパ１１８３の構造及び構成を図１６〜２４に示す。プリントヘッド１１２０は半導体材料で作製された４つの層１３０２、１３０４、１３０６及び１３０８からなる組立体である。層１３０６は電気的に活性である半導体素子であり、ＭＥＭＳインク噴射装置１３１０を有する。層１３０６は標準的な半導体製造技術で製造される。層１３０２及び１３０４はプリントヘッドでにおいて電気的に不活性であり、インク入口１１８２からインク噴射装置１３１０にインクを供給する通路を提供する。層１３０８も電気的に不活性であり、各インク噴射装置１３１０の上方にインクをプリントヘッドから噴射させる穴１３１２を有するガードを形成する。層１３０２，１３０４及び１３０８は層１３０６と同じ材質でなくても良く、或いは半導体でなくても良いが、同じ材質を用いることにより、材質の境界面の問題を避けることができる。更に、全ての構成要素に半導体材料を使用することにより、組立体全体を半導体製造技術により製造しても良い。
【００８２】
プリントヘッド１１２０は４つのインク入口１１８２を有し、インク噴射装置１３１０を１２組設け、各インク噴射装置をプリントヘッドの中心１３００から略半径方向外方に延出させる。３つおきのインク噴射装置１３１０の半径方向線を同じインク入口に連結する。同じインク入口に連結されたインク噴射装置は、一組のインク噴射装置を構成する。インク噴射装置１３１０を半径方向の線の両側に交互に配置し、中心の半径方向の間隔が短くなる（他の理由があるか？）インク噴射装置１３１０の１２本の「線」をプリントヘッドの中心１３００回りに３０度間隔で対称に配列する。インク噴射装置１３１０の「線」の数は１２より多くても少なくても良い。同様にインク入口１１８２の数の４つより多くても少なくても良い。各インク入口１１８２の線の数は等しいことが好ましい。カートリッジに単一のインクを用いる場合には、インク入口はインク噴射装置の同じ数の「線」を供給しなくても良い。
【００８３】
層１３０６はタブ１３１１を有し、その上には多数組の電気制御接点１３１２が設けられる。明瞭化のために４つの接点しか示していないが、使用される色インクの数、各インク噴射装置１３１０に望まれる制御の度合い、またその他の要件により接点の数を増やしても良い。タブをプリント回路基板１１１４に接着することによりプリントヘッドをプリント回路基板１１１４に取り付ける。電気接点１３１２がプリント回路基板１１１４上の対応する接点（図示せず）に係合する。インク噴射装置がオンとなった時にこの装置を制御するために、層１３０６は各インク噴射装置用に制御回路を有する。しかし、一般には、何色のインクで印刷するか、相対的な量などの高いレベルの制御はプリントヘッドの外部で行われる。これはプリント回路基板１１１４の回路、図９及び１０の装置の１２１０等のペンプリント回路基板、或いは図１１〜１３の装置の１２５４により行っても良い。このような高いレベルの制御は接点１３１２を介してプリントヘッド１１２０に送られる。インク噴射装置の各組に対して少なくとも１組の接点１３１２を設けるのが好ましい。しかし、各線、或いは各インク噴射装置はアドレス指定できても良い。最も簡単な例は、制御信号により各組をオン、オフさせることである。
【００８４】
図１６の平面図から分かるように、プリントヘッド１１２０は略八角形の形状であり、その八角形の両側から延びたタブ１３１４及び１３１６を有する。タブ１３１４は層１３０２，１３０４及び１３０６からしか形成されていないのに対し、タブ１３１６は１３０２，１３０４，１３０６及び１３０８の４層全てから形成されている。これにより、プリント回路基板１１１４を最上層１３０８の上方に延ばすことなく層１３０６に固定することができる。タブを有する八角形の形状はプリントヘッドをエンドキャップ１１２６の凹部１１８０内に配置する助けにもなる。
【００８５】
キャッパ１１８３もプリントヘッドと同じ半導体材料で形成し、プリントヘッドにその中心１３００の回りに回転自在に取り付けるのが好ましい。電気的に不活性な層と同じく、キャッパをプリントヘッドと同じ材料で形成しなくとも良く、また半導体でなくても良い。キャッパは開放位置（図１７参照）と閉鎖位置（図１８参照）との間で回転させても良い。開放位置は図１６及び１８に点線で示す閉鎖位置と共に示される。キャッパ１１８３は半径方向に延びる１２個の穴１３１８を有する。開放位置において、全てのインク噴射装置が穴を介して自由にインクを噴射できるように穴の寸法及び配列が設計される。閉鎖位置では穴１３１８はインク噴射装置の線の間の材料に重なり、穴１３１８間のキャッパの材料は上部層１３０８の穴１３２０に重なる。従ってインクはプリントヘッドから漏れず、異物も穴１３２０やインク噴射装置内に入らず、閉塞される。好ましくは標準的な半導体エッチング方法を用いてキャッパ１１８３に穴１３１８を形成する。各穴に示される実施の形態は一部重なる一連の円筒状の穴であり、その直径はキャッパの中心１３００からの半径方向の距離である。代わりに互いに小さな角度をなす半径方向に延びる２本の線により穴を画成しても良い。穴の半径方向の距離が延びるとその幅も増加するようにキャッパの外側は内側よりも多く移動する。
【００８６】
キャッパは実質的に平面であり、８本の脚１３２２が下面１３２６の周囲から下方に延びている。これらの脚は周囲を中心に等間隔で配置され、上部層１３０８の上面１３２９の周縁部に形成された対応するスロット１３２８内に係合する。スロットは四角形であり、内角が丸まっている。スロット１３２８の内面１３３０と脚の内面１３３２は弓形であり、その中心がプリントヘッドの中心１３００にあり、キャッパが中心１３００の回りに回転することを保証しても良い。しかし、これは不可欠なことではない。実施の形態では八角形の各面はスロット１３２８を有しているが、これも不可欠なものではなく、例えば１つおきの面がスロットを有していても良い。脚１３２２やスロット１３２８の対称性も不可欠なものではない。
【００８７】
アーム１１８５をスタイラスニブの角度をなすスロット１１８１内に係合させることによりキャッパが回転する。キャッパの回転は脚１３２２及びスロット１３２８により結局は制限される。キャッパの損傷を防ぐために、プリントヘッド、スタイラスニブ或いはアーム１１８５は狭幅部１３３４を有する。スタイラスニブを押しこみ過ぎた場合、アーム１１８５が狭幅部を中心に屈曲する。また、ガードアーム１３３６がアーム１１８５の何れかの側に設けられ、回転を制限する。プリントヘッドが挿入される凹部１１７６は開口部を有し、その中にガードアームが配置される。何らかの理由でキャッパが回転し過ぎた時に、ガードアームが開口部の側部に接触して、脚１３２２がスロット１３２８の端部に接する前に回転を制限する。
【００８８】
プリントヘッドの作動
ペンがオンの間、スタイラスニブが基板に押圧された時にだけプリントヘッドが作動するのが好ましい。スタイラスニブは簡単なオンオフスイッチをそれがペン内に移動された時に閉鎖しても良い。代わりに、力センサがスタイラスニブに加えられた力の量を計測しても良い。これに関し、片持ちアーム１１４８を電気センサとして直接使用しても良い。代わりに、スタイラスニブのない端部により個別力センサを作動させても良い。力センサを使用する場合、プリントヘッドを（電気的に）オン或いはオフにしてより強い力でインク噴射率を制御し、噴射率を高めても良い。コントローラにより力センサを使用してライン幅等の他の属性を制御しても良い。キャッパの回転によりオン／オフスイッチに状態を変更させても良い。
【００８９】
プリントヘッドのインク通路
プリントヘッドは半径方向に配列された異なる色のインク噴射装置を有する。これにより、異なる色のインク噴射装置が交互に配置される場合に、インクを噴射装置に供給する問題が生じる。従来のプリンタでは、インク噴射装置は平行な列に配置されているため、異なるインクは列の何れかの一端或いは両端から各列に供給される。半径方向の配置ではこれは不可能である。
【００９０】
底層１３０２の後面には４つのインク入口１１８２が設けられる。インク入口は層１３０２の厚さの略半分までの後面が楕円形であり、それから上面まで円形の穴１３４０として連続する。層１３０２の後面は中央領域に設けられた４つの溝１３４２，１３４４，１３４６及び１３４８をも有する。これらの溝は溝から層１３０２（図２１及び２４参照）から延びた多数の穴である。下層１３０２の下面はエンドキャップ１１２６に対してシールされ、これらの溝がシールされた通路を画成する。
【００９１】
上述のように４つのインク入口とインク噴射装置１３１０の１２本の線があるため、インク噴射装置の３本の線は同じインク入口からインクを受ける必要がある。図２１ａを参照し、インク噴射装置の３本の線の第１組に番号１３７０、１３７１及び１３７２を付す。この組がインク入口１１８２ａにより供給されるインクを受ける。第２層１３０４はその厚さを介してインク噴射装置の線の下を延びるスロット１３５０を有する。スロット１３５０の外端はインク入口１１８２ａを整合し、図１９に示すように、その上方の装置の線１３７０にインクを供給する。スロット１３５０の他端は層１３０２の穴１３５６に整合して溝１３４２に連通する。溝１３４２の端部は上面への穴１３５８及び１３６０を有し、これらがスロット１３５２及び１３５４にそれぞれ連通する。これらのスロットはインクを線１３７１及び１３７２にそれぞれ供給する。対向するインク入口１１８２ｃからインク噴射装置の線１３７６，１３７７及び１３７８へのインクの供給はスロットと溝の対称配置により行われる。
【００９２】
インク入口１１８２ｂはスロット１３６２に連通し、インク噴射装置の線１３７３を供給する。スロット１３６２の内端は層１３０２の穴１３６４に連通している。この穴１３６４は溝１３４４に連通している。溝１３４４の他端はスロット１３６８に連通する上面まで延びた穴１３６６を有する。スロット１３６８はインク噴射装置の線１３７４及び１３７５の下を延びており、３本全ての線は同じインクを受ける。入口１１８２ｄから線１３７９，１３８０及び１３８１へのインクの供給はスロット及び溝を対称に設けることにより行われる。
【００９３】
印刷されるインクの属性の制御
電位差計による色の制御
図２３は、ペン本体１４０２及び交換可能な４色インクカートリッジ１１１４を有する４色ペン１４００を示す。ペン本体１４０１は３つの回転電位差計１４０４，１４０６及び１４０８を有する。これらの電位差計はそれぞれ色調、彩度及び 輝度を制御する。ペン本体は設定に対応する色を表示するディスプレイ１４１０をも有する。ディスプレイ１４１０は要求される色を表示可能な有機光放射ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイであるのが好ましい。或いはこのディスプレイは、異なる何色かの色のパルス幅変調ＬＥＤ或いは色ＬＣＤの組み合わせであっても良い。受信ディスプレイはそれぞれの制御に隣接する面に印刷された各制御の効果を示すグラフィカルな表示を有していても良い。更に変化させれば、ディスプレイにＨＳＶの数値或いはテキストを出力させることができる。ディスプレイを省略して、ユーザが簡単な線を描くことにより所望の属性を得ても良い。電位差計を回転電位差計ではなく線状であっても良い。
【００９４】
他の色制御モデルを使用しても良い。ＨＳＶを制御する代わりに、電位差計が赤、緑、青（ＲＧＢ）属性、或いは付着させるシアン、マゼンタ及び黄色（ＣＭＹ）インクを制御しても良い。電位差計にＨＳＶ、ＲＧＢ或いはＣＭＹを変更させる能力をペンに与えても良い。
【００９５】
サイクルボタンによる色の制御
図２４は、ペン本体１４２２及び交換式の４つの色インクカートリッジ１１１４を有するペン１４２０を示す。ペン本体１４２２はカラーディスプレイ１４２４、好ましくはＯＬＥＤ、及び３つの制御ボタン１４２６，１４２８及び１４３０を有する。ペン本体は不揮発性メモリを有し、その中に複数の異なる色値が記憶されている。制御ボタン１４２６はペンを「選択」モードにし、これによりボタン１４２８及び１４３０がペンを記憶されている利用可能な値を循環させ、ディスプレイ１４２４が対応する印刷される色を表示する。ボタン１４２８及び１４３０はペンを異なる方向に値をスクロールさせる。一方向へのスクロールしかできない場合はボタン１４３０を省略してもよい。所望の値が表示されると、ボタン１４２６によりそれを選択し、ペンはそれが変更されるまで選択された組み合わせを生成する。
【００９６】
サイクルボタンによる線の属性制御
図２５は、ペン本体１４３４及び交換式の４つの色インクカートリッジ１１１４を有するペン１４３２を示す。ペン本体１４３４はカラーディスプレイ１４３６、好ましくはＯＬＥＤ、及び３つの制御ボタン１４３８，１４４０及び１４４２０を有する。ペン本体は不揮発性メモリを有し、その中に実線、点線、二点鎖線等の複数の異なる線のタイプが記憶されている。制御ボタン１４３８はペンを「選択」モードにし、これによりボタン１４４０及び１４４２がペンを記憶されている利用可能な線のタイプを循環させ、ディスプレイ１４３６が対応する印刷される色を表示する。ボタン１４２８及び１４３０はペンを両方向にタイプをスクロールさせる。所望の値が表示されると、ボタン１４３８によりそれを選択し、ペンはそれが変更されるまで選択された線のタイプを生成する。ペンに記憶された多数の線幅を設け、それをユーザに選択させることにより、ライン幅も同様に変更しても良い。
【００９７】
その他の制御モードも本発明の範囲内であり、本発明は電位差計或いは制御ボタンによる属性の制御に限定されない。
【００９８】
単一のペンが色、線のタイプ、ライン幅、また必要に応じてその他の属性に対して、単一のディスプレイ、３つの制御ボタンを有していても良く、選択ボタンによりペンに色、線のタイプ、ライン幅等の属性を循環させても良い。また色調、彩度、値等の個々の色成分を循環させるボタンを設けても良い。
【００９９】
サンプリングによる色の制御
ネットページ感知
図２６は４つの色インクカートリッジ１１１４及びペン本体１４５２を有するペン１４５０を示す。ペン本体は図９及び１０を参照して説明したセンサパッケージ１４５４を内蔵しており、このセンサパッケージは基板をイメージすることができる。ペン本体は制御ボタン１４５６及び不揮発性メモリ（図示せず）を有している。ペンは単体で、或いはボタン１４５６の１つを押して、物体に対してスタイラスニブ１１５４を「クリック」することによりその物体から色を「抽出」する。図２７に示す色カード１５１０に、ペンと共に使用するように前もって定義した色１５１２の虹を設けても良い。カードは色の輝度を設定するためのエリア１５１４、及び線幅及び／或いはスタイルを設定するためのエリア１５１６を有している。
【０１００】
センサパッケージ１４５４は本出願人による先願ＰＣＴ／ＡＵＯＯ／００５６９（整理番号ＮＰＴ００２）に記載されるネットページタグを検出及び解読可能であっても良い。「色カード」はネットページタイプのタグが見えないようにコード化された一連の色サンプルを有していても良い。各いろサンプルのタグは位置ではなく、例えば「色をＸに設定」（Ｘはサンプルの色）等の機能を示すだけで良い。ペンは特定のタグコードに関連する機能が記憶されたメモリを有する。ペンを特定の色に設定するためには、ユーザは所望の色をクリックするだけで、ペンはタグを感知して解読する。
【０１０１】
色カード（図示せず）の別の構造として、２つの共通エリアを有していても良い。第１のエリアは「色選択モードに移動」或いは「抽出」モードのコマンドに相当するタグを有し、第２エリアは「色を現在の色に設定」或いは「設定」モードのコマンドに相当するタグを有する。色を選択するには、ユーザは第１エリア上で「クリック」し、所望の色サンプルをクリックし、次いで第２エリアの「設定」をクリックするだけで良い。
【０１０２】
更なるバリエーションとして、色カードは値が単一のタグに符号化された異なる一連の色を有していても良い。ユーザがこのエリアをクリックして１つではく一連の色をアップロードできるように、カードは上記タグが符号化されたエリアを有していても良い。
【０１０３】
或いは、タグを解読してネットページサーバに転送するネットページシステムにおけるようにタグを作動させても良い。サーバはタグに関する機能を判断し、ペンに適切な支持を送る。これに関しては、情報を外部装置との間でやりとりする適切なハードウェア（送信機及び端手名）を含む図９及び１０の実施の形態を参照されたい。
【０１０４】
ペンをコンピュータシステムに接続した場合、印刷するものの属性を、ペンの制御ではなくコンピュータを用いてユーザが設定しても良い。
【０１０５】
色カードは、線のタイプ或いは線幅等のその他の印刷される線の属性をユーザに設定させるエリアを有していても良い。
【０１０６】
ディスプレイは以下を含むモード、選択及び状態の情報を表示するために使用しても良い：
・ モード名
・ 描写／印刷用の現在の色／テクスチャー
・ 描写用の現在の線幅
・ ペイント用の現在のブラシ
・ 現在のテキスト選択の最初の数文字
・ 現在のイメージ選択のイメージ部分
・ ハイパーリンク選択のＵＲＩ
・ ペンの状態（電力、プリンタとの連結等）
・ エラーメッセージ
ペン頂部のセンサの感知
図２８〜３３は交換式の４つの色インクカートリッジ１１１４を有するペン１４７０を示す。ペン本体１４７２はその上端に光学センサ装置１４７４を有する。ペン本体はカラーディスプレイ１４７６と制御ボタン１４７８を有する。ディスプレイと制御ボタンはコントローラチップ或いはチップ１４７９と共に第１プリント回路基板１４８０に取り付けられる。チップ１４７９は少量の色（或いは他の属性）サンプルを記憶可能な少量の不揮発性メモリを有する。プリント回路基板は電力を受け取りプリントヘッド１１２０を制御するためのインクカートリッジ１１１４の接点パッドに接触する接点パッド１４８２を有する。センサ装置１４７４は第２プリント回路基板に取り付けられ、これは第１プリント回路基板の接点（図示せず）に係合している。製造を容易とするために２つのプリント回路基板が設けられ、全ての構成要素が取り付けられた単一のプリント回路基板を設けても良い。
【０１０７】
センサ装置１４７４はシャーシモルディング１４８４を有する。このモルディングはペン本体の内端の凹部内に着座しており、略固定位置にある。いかなる可視色をも抽出できるイメージセンサが設けられる。センサ１４８６はＲＧＢ光受容体であるのが好ましい。他の点として、線或いはイメージセンサを使用しても良い。
【０１０８】
モルディング１４８４は凹部１４８８を有し、その中に移動スイッチ１４９０が設けられる。このスイッチはイメージセンサ１４８６が取り付けられたプリント回路基板１４８３とモルディングとの間で切り替えられる。スイッチ１４９０は通常は開いているが、圧縮力により閉じる。レンズ１４９４を有するレンズモルディング１４９２がペンの端部に摺動自在に取り付けられ、プリント回路基板１４８２を支持している。モルディング１４９２はレンズ１４９４が略平坦な基板に接触するのを防ぐスタンドオフリング１４９６を有する。光がレンズ１４９４に入り、焦点が点、線あるいはイメージセンサ１４９６に合わされてそこに向けられる。レンズモルディング１４９２はペン内に押し込まれ、スイッチを押してスイッチを開放状態から閉鎖状態にする。圧縮力を解除するとスイッチはモルディング１４９２を外方に押圧する。
【０１０９】
ペンにより生成される線の色は多種の方法で制御しても良い。上述のように、コントローラチップ１４７９は多数の異なる色を記憶できる。印刷すべき色は制御ボタン１４７８を使用して記憶された色から選択しても良い。選択された色はカラーディスプレイに表示される。イメージ感知装置１４７４を用いてカスタム色を抽出してメモリに記憶させることもできる。ユーザは所望の色のサンプルに対してイメージセンサ１４７４を「クリック」する。これによりスイッチ１４９０が閉じて、イメージセンサ１４８６により検出された色がコントローラチップ１４７９に送られる。その後、コントローラチップは印刷されて表示される色を抽出された色に設定する。ユーザに異なる色のサンプルを「クリック」させるか、制御ボタン１４７８を使用することにより、色を変更して記憶された色の１つを選択させても良い。
【０１１０】
感知装置により抽出された色を後で使用するために、メモリに記憶させても良い。サンプルを「クリック」した後、ユーザはボタン１４７４を好ましくは予め設定して時間、例えば５秒間押して、抽出した色をメモリに記憶させても良い。ボタンが押されなかった場合、その色は「一時的」な色として扱われ、記憶されない。メモリは例えば５或いは１０色等の少ない数しか記憶できなくても良い。多くの色を記憶することも可能であるが、所望の色を増やすとユーザにとって選択が困難になる。メモリの容量が限界に達すると、ペンは新たな色のための空き容量を作るために記憶された色を削除する数多くの方法の１つを実行しても良い。削除は、記憶された色の古い順、最近最も使用されなかった色、使用頻度の少ない順、等で行われる。或いは、ユーザに手動で色を削除させ、その後、記憶すべき色を再度抽出させても良い。その他の削除方法も本発明の範囲内である。
【０１１１】
その他の作動モードも可能である。例えば、ペンはユーザに入力を要求せずに抽出された全ての色を自動的に記憶しても良い。ペンに２つ或いはそれ以上の別個のメモリ（１つの物理的メモリ装置しかなくても）を設けても良い。第１のメモリを「お気に入り」の色を記憶させ、第２のメモリに「一時的」な色を記憶させても良い。
【０１１２】
センサを線幅や線のスタイル等の色以外属性を抽出するために使用しても良い。
【０１１３】
描写による線のスタイル或いは色の制御
図３４はペン本体１５０２及び交換式カートリッジ１１１４を有するペン１５００を示す。カートリッジは単色カートリッジ或いは４色カートリッジである。ペン本体は制御ボタン１５０４及びインジケータ１５０６を有する。インジケータは単色或いは多色ダイオード組立体であっても良く、また別個のものでも制御ボタンに組み込まれていても良い。ペンはプリントヘッド１１２０を制御するコントローラ回路と、印刷する線の属性を記憶する不揮発性メモリを有する。ペンは、現在選択されている属性の組を印刷する第１モードと、記憶されている属性の組の１つを選択する第２モードとの２つのモードを有する。通常ペンは第１モードにあり、ユーザが制御ボタン１５０４を押すと第２モードになる。通常の使用ではユーザはボタンを不用意に押すことがありそうもなく、押そうと思えば容易に押せるように、制御ボタン１５０４はペン上に配置されるのが好ましい。１つの位置としてはペン１５０８の頂点部があるが、これは操作するのに両手が必要である。ニブの近くであれば片手で操作できる。
【０１１４】
ペンが第２モードにある時に、ペンがこのモードであることをインジケータ１５０６により示すことが好ましい。インジケータは第１モードでは不活動状態であり、第２モードではフラッシュするか色を変えても良い。必要なければインジケータは省略しても良い。
【０１１５】
利用可能な属性の組を循環するために、ユーザは一枚の紙等に線を引くだけで良い。上述のように、プリントヘッドはスタイラスニブが紙に対して押された時にのみ作動する。従って、線引きを開始するか中断すれば組の循環が行われる。好適な形態では、ユーザは線を引き、ペンを持ち上げる。今描かれた属性の組が、スタイラスニブが離れた時点で「現在」の属性の組として設定される。ユーザがボタン１５０４を押した場合、ペンは「現在」の属性の組、即ち今描かれた線で印刷を続行する。ボタンが押されなかった場合、スタイラスニブが「置かれた」時点で「現在」の属性の組がメモリ内の次の組に変更され、その新たな属性の組が印刷される。次々に線を引くことにより、ペンは利用可能な属性の組を循環する。属性の組は色、線幅、線のスタイル或いはその他の特性であっても良く、これらは変更しても良いし、或いは特性の組み合わせであっても良い。ペンは属性の組の多くのグループを有していても良い。例えば、第１のグループは色の選択を可能とし、第２のグループは線のスタイルの選択を可能とし、第３のグループは線幅の選択を可能にさせても良い。修正を行うために適切なグループを選択することを制御ボタン１５０４を使用して行っても良い。或いは、全てのグループの全ての部材を連続して循環しても良い。
【０１１６】
間接的な印刷
インクを直接基板に印刷するのが好ましい印刷方法であるが、間接的な印刷も可能である。ユニバーサル描写方法として小さな「Ｍｅｍｊｅｔ」プリントヘッドを使用できる。小さな円筒状ローラがページに接触している。ローラはスタイラスの軸線回りに自由に回転し、ローラがページを横断してドラッグされ、それが自身を自動的に方向付けして運動方向と直角になる。Ｍｅｍｊｅｔプリントヘッドはローラの裏に取り付けられる。それがローラの背面に印刷し、印刷されたイメージをローラがページに転送する。ローラがページに接触した後、小さなクリーニングステーションがローラの表面からインクを除去するため、プリントヘッドは常にきれいな面に印刷を行う。プリントヘッドはディザーリングされた二段式のＣＭＹ或いはＣＭＹＫを介してコントン色のイメージを再生する。スタイラスは、如何なる色やテクスチャーの連続した線或いはペイントストロークをも生成するようにプログラムすることが出来る。印刷率がページに対するローラの運動速度により命令される。これはローラの実際の回転から、或いは連続的に面をイメージして第２世代の光学マウスと同じ方法で運動を検出することにより、或いは自動マッピング面のマップを感知して解読することにより、等の幾つかの方法で判断することができる。
【０１１７】
スタイラスを、マーキングニブ及びノンマーキングニブを両方共必要としないノンマーキングモードに切り替えることもできる。
【０１１８】
ユーザは仮想の色、テクスチャー及び線のスタイルを、印刷されたパレットからユニバーサルペンにロードすることができる。オプションとして、スタイラスはその現在の設定を１つ或いは複数のダイオードを介して表示することができる。
【０１１９】
ストロークの効果
本発明のペンは多種のストローク効果が可能である。色及び線幅などの幾つかのストローク効果は時間及び位置とは独立している。点線の印刷などの他のストローク効果は時間やペンの相対的位置に依存する。図９及び１０の実施の形態はオプションとして加速度計配列を有する。この配列はペンが基板上を移動する際にペンの相対的位置を検出する。従って、点線はペンの速度が変化しても同じ長さで描かれる。その他以下のような多くの効果が可能である：
ストロークスタイル
色テクスチャー（平坦、イメージ、手順）
不透明度テクスチャー（平坦、イメージ、手順）
ニブの形状（２Ｄ形、３Ｄ形、方向）
ストローク幅を判断
「キャップ」及び角部の形状を判断
以下の要素と共にスタイルを変更
時間（速度）
ストローク幅
不透明度（エアブラシ）
スペース（方向を含む）
「リビール」イメージ
「色とりどりのペイント」
破線
虹色
「イメージホース」
場所
オン／オフ
特定のスタイル／現在のスタイル
傾き
３Ｄ ニブ形状
力（「圧力」）
ストローク幅
不透明度（エアブラシ）
ニブ、インク、紙、ブラシ、ペイント及びキャンバスのシミュレートされた物理学
インク／ペイントをニブ／ブラシから紙／キャンバスに転送ストライプドブラシストローク
レイヤー（キャンバス上のストローク及びストローク上のストローク）
拡散
粘性
混合
Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ 色モデル
シミュレートされた照明
光源の方向及び色
媒体の色の物理学
レイヤーの地形
例
ペン
ボールポイント
カリグラフィー
鉛筆
グラファイト
色
チャコール
油絵の具
水彩絵の具
クレヨン
パステル
これに関し、本出願人による以下の先願を参照されたい：ＰＣＴ／ＡＵＯＯ／１１２，７７７（整理番号ＡＲＴ２４），ＰＣＴ／ＡＵＯＯ／１１２，７９７（整理番号ＡＲＴ３０），ＰＣＴ／ＡＵＯＯ／１１３，０９１（整理番号ＡＲＴ４７） 及びＰＣＴ／ＡＵＯＯ／１１３，０５４（整理番号ＡＲＴ５２）。
【０１２０】
運動の感知
図９及び１０の実施の形態は、オプションとして加速度計を有する。この加速度計はペンのストローク或いはストローク数内の感知／位置決めの相対的運動を提供するために使用しても良い。この運動は記録してユーザのストロークのデジタルインク記録を提供しても良い。相対運動はジャイロスコープ等の他の手段や、基板に接触しているローリングボールを用いて感知しても良い。
【０１２１】
ストローク内で絶対的な位置決めを行うのが更に好ましい。図９及び１０のペンはネットページ機能を有する。これは基板に印刷された見えないタグを伝出して解読できる。このネットページ機能はタグ内の解読された絶対位置を用いてペンの位置をネットページの解読された基板に絶対的に固定する（従って、絶対的にストローク内）能力をペンに与える。或いは、ペンをタグのレイアウトに基づくグリッドに依存させて、タグを解読せずに絶対的にストローク内に位置決めしても良い。基板の面のイメージして基板のテクスチャーを使用して運動を検出する等の他の手段を用いてストローク内への絶対的な位置決めを行っても良い。
【０１２２】
上述のように、ネットページタグを使用することによりページ内に絶対的に位置決めを行うことができる。これにより、ペンをネットページアプリケーションにより制御してネットページ面を作成することが可能になる。ユーザはページ上でペンを移動させる。ペンが移動すると、ページ上の絶対位置を確立できるタグを検出する。ネットページアプリケーションはその位置に従ってそのページをマークするようペンを制御する。ページの関連する部分の上でスタイラスを擦ることにより、イメージを「見せる」ためにこのようなｅｎを使用することができる。
【０１２３】
コンピュータインターフェース
図９及び１０のペンはネットページ可能であり、ネットページのサーバとのコミュニケーションが２通りある。適切なソフトウェアを使用し、ネットページアプリケーションからマーキング装置の属性を制御することができる。例えば、ユーザが色、色パレット、ニブスタイル、或いは線スタイルを選択し、それらをペンのメモリにダウンロードしても良い。
【０１２４】
ネットページのタグは機能或いは位置を符号化しても良い。ネットページサーバに逆戻りしなくて良いように感知されたタグによりペンを制御できるように、ペンには多くの機能を記憶させても良い。通常は位置コードの判読はネットページサーバにより行う必要がある。
【０１２５】
ネットページシステムは「デジタルインク」と呼ばれる特徴を有する。これにより、システムはペンの経路を記録して署名の記録が可能となる。図９及び１０のペンはデジタルインクの「スタイル」をも記録する能力を提供する。ペンは基板上の見えるマークの１つ或いは複数の属性に関する情報をネットページサーバに転送しても良い。これらの属性には色、線幅及び線のスタイルが含まれるが、これらには限定されない。
【０１２６】
ペンとのコミュニケーションは、ローカルリレー（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈから移動電話）を介して、或いは一時的又は永久的なワイヤ接続を介して、赤外線、短距離（ＤＥＣＴ，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）或いは長距離（ＣＤＭＡ，ＧＳＭ）無線伝送により行っても良い。全体のパレットのダウンロードには一時的なワイヤ接続が有効かも知れない。
【０１２７】
結論
本発明をインクジェット式マーキング装置に関して説明したが、本発明はインクジェット式装置或いは基板に材料を付着させる装置に限定されない。本発明は、基板の電気的に交換可能な要素の状態を変化させる、感熱式プリンタ及び電子紙タイプ（ｅインク）プリンタなどの基板を変える装置を有する。電子活性インクをより良く理解するために、以下の米国特許：ＵＳＰ６，０１７，５８４；６，１２４，８５１；６，１２０，８３９；６，１２０，５８８；６，１１８，４２６及び６，０６７，１８５を参照されたい。これらは全て、Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡されている。これらの内容は、本明細書に組み入れる。
【０１２８】
各実施の形態には本発明の特徴の一部しか含まれておらず、２つ或いはそれ以上の異なる実施の形態に開示される特徴の一部或いは全てを組み合わせても良い。
【０１２９】
本発明は、好適な実施の形態及び多くの代替的な実施の形態を参照して記載されている。しかし、当業者であれば、記載された特定のものとは異なるその他の多くの実施の形態も本発明の思想及び範囲に属することを理解できよう。従って、本発明はクロスレフェレンスとして盛り込まれた文献を含む、本明細書に記載された特定の実施の形態に限定されることを意図したものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態によるペンの斜視図を示す。
【図２】 図１のペンの平面図を示す。
【図３】 図１のペンの側面図を示す。
【図４】 図１のペンの端面図を示す。
【図５】 図１のペンに使用するカートリッジの斜視図を示す。
【図６】 図５のカートリッジの分解斜視図を示す。
【図７】 種々の方向に設定された紙と共に示す図１のペンのニブ領域の側面図を示す。
【図８】 本発明の第２の実施の形態によるペンに使用するカートリッジの分解斜視図を示す。
【図９】 本発明の第３の実施の形態によるペンに使用するカートリッジの分解斜視図を示す。
【図１０】 図９のペンの軸線からの断面図を示す。
【図１１】 本発明の第４の実施の形態によるペン斜視図を示す。
【図１２】 図１１のペンの分解斜視図を示す。
【図１３】 図１１のペンの部分分解斜視図を示す。
【図１４】 図５，６及び８のカートリッジの第１部分分解斜視図を示す。
【図１５】 図５，６及び８のカートリッジの第２部分分解斜視図を示す。
【図１６】 図５，６及び８のカートリッジに使用するプリントヘッドの平面図を示す。
【図１７】 開口位置にある、図１６のプリントヘッドの上方から見た斜視図を示す。
【図１８】 閉鎖位置にある、図１６のプリントヘッドの上方から見た斜視図を示す。
【図１９】 開口位置にある、図１６のプリントヘッドの上方から見た断面斜視図を示す。
【図２０】 閉鎖位置にある、図１６のプリントヘッドの下方から見た断面斜視図を示す。
【図２０ａ】 開口位置にある、図１６のプリントヘッドの下方から見た平面図を示す。
【図２１】 開口位置にある、図１６のプリントヘッドの上方から見た分解斜視図を示す。
【図２２】 図１６のプリントヘッドのＭＥＭＳインクジェット層の上方から見た斜視図を示す。
【図２３】 本発明の第１の実施の形態によるペンの斜視図を示す。
【図２４】 本発明の別の実施の形態によるペンの斜視図を示す。
【図２５】 本発明の更に別のの実施の形態によるペンの斜視図を示す。
【図２６】 本発明の更に別の実施の形態によるペンの斜視図を示す。
【図２７】 本発明の種々の実施の形態で使用される色カードを示す
【図２８】 本発明の更に別の実施の形態によるペンにキャップを被せた斜視図を示す。
【図２９】 図２８のペンからキャップを外した斜視図を示す。
【図３０】 図２９のペンの分解斜視図を示す。
【図３１】 図２９の部分分解斜視図を示す。
【図３２】 図２９の別の部分分解斜視図を示す。
【図３３】 図２９の別の部分分解斜視図を示す。
【図３４】 本発明の更に別の実施の形態によるペンの斜視図を示す。
【符号の説明】
１１８３ 回転キャッパ
１３２８、１３５０、１３６８、１３５４、１３５２、１３６２ スロット
１３０２、１３０４、１３０６、１３０８ 層
１３７０、１３７５、１３７７、１３７９、１３７２、１３７４、１３７６、１３８１、１３７１，１３７５、１３７８、１３８０ 線
１１８２ａ、１１８２ｂ、１１８２ｃ、１１８２ｄ インク入口
１３６６、１３５６、１３６４、１３５８ 穴

Claims (7)

1. 複数のインク噴射装置及び中心軸線を有するインク噴射式ペン用のプリントヘッドであって、
   前記インク噴射装置は、一連のグループに並べられ、
   各グループは、平行ではない線にほぼ沿って延びており、
   各インク噴射装置は、出口ノズルを含んでおり、
   各グループの前記出口ノズルは、半径方向の線の両側に交互に配置されており、
   各グループは、共通のギャラリーからインクが供給され、
   全てのギャラリーは、プリントヘッドの第１層にあり、
   装置の組のギャラリーは、第２層で少なくとも１つの相互連結通路により部分的に相互連結しており、
   各組の前記相互連結通路は、少なくとも１つの他の組のギャラリーの下方を通過している、インク噴射式ペン用のプリントヘッド。
2. 固形材料の第１層を含み、インク噴射装置は、前記第１層及びそれよりも下方の固定材料の第２層よりも上方に重ねられている、請求項１に記載のプリントヘッド。
3. 前記ギャラリーは、第１層の厚さを貫通して延びるスロットである、請求項２に記載のプリントヘッド。
4. 前記相互連結通路は、前記第２層の厚さの途中まで延びる第２層の下面に設けられた溝である、請求項２に記載のプリントヘッド。
5. 前記第２層は、前記ギャラリーと相互連結通路とを連結する連結通路を含み、この連結通路は前記第２層の厚さを貫通して延びる、請求項２に記載のプリントヘッド。
6. 前記第１、第２及びインク噴射装置の層は、別々の層である、請求項２に記載のプリントヘッド。
7. 前記第１、第２及びインク噴射装置の層は、一体の装置の一部である、請求項２に記載のプリントヘッド。

Images