JP3872666B2 - ハードコピー装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリンタのようなハードコピー装置において、摺動キャリッジ（摺動往復台）が走査すべき媒体に対して移動するときにこの摺動キャリッジを支持するためのビームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術のプリンタでは、プリントヘッド搬送用キャリッジを支持するビーム（梁部材）は、プリンタに剛性を与えるために必要な構造要素である。そのため、このようなビームは、特にシート・メタル（薄板金）製のビームである場合には、必要な程度の剛性を提供するために実質的に長方形の断面を有している。
【０００３】
このような長方形断面に伴う問題は、様々な構成要素の機能を達成するのに望ましいようにこれらの構成要素を相対的に近接して一緒に設置することが妨げられるということである。プリンタでは、関連する構成要素は、スライダ・ロッド，プリントヘッド，駆動ベルト，及び／又はエンコーダ装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上術の問題を克服又は減少させることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
ａ） 案内部材、及び
ｂ） 前記案内部材に移動可能に取付けられ、走査平面に平行に移動するプリントヘッド、
を支持し、さらに、
ｃ） 前記プリントヘッドを移動させるための駆動機構、もしくは、
ｄ） ハードコピー装置の基台に対する前記プリントヘッドの位置を決定するためのエンコーダ装置、
の少なくとも一方、
を支持する構造ビームを含み、
前記構造ビームが、前記走査平面に対して実質的に平行な第１の面、及び、これに近接して前記案内部材に対向している第２の面を含む複数の面を備えているハードコピー装置において、
前記第２の面が、少なくとも、前記案内部材に最も近接している第１の部分と、前記第１の部分からセットバックしている第２の部分とを含み、
前記駆動機構もしくは前記エンコーダの少なくとも一方が前記第２の部分の前に配置されること、
を特徴とするハードコピー装置、
が提供される。
【０００６】
上記のハードコピー装置の長所は、駆動機構及び／又はエンコーダ装置を第２の部分の前に設置できるということである。これにより、上述の様々な構成要素の全てを案内部材に近接して設置できる装置が得られる。特に、垂直方向にコンパクトにまとまった装置も得られる。ハードコピー装置がプリンタである場合には、走査平面が媒体の前進する平面に対応することが認識されるであろう。
【０００７】
好適な実施形態では、第２の面全体は、５０゜の角度で第１の面に対して傾斜されている。これにより、構成要素の都合の良い配置が可能になり、そしてこのことはビームが比較的堅固な断面形状を有することを意味する。
【０００８】
好ましくは、ビームは台形の断面形状を有している。これは、特に堅固な形状である。第１の面に加え、この第１の面より上方にあってこの第１の面に対してほぼ平行に配置された第３の面が設けられる。この第３の面は、ケーブル又は管をプリントヘッドに接続するための支持体を形成できる。
【０００９】
好適な実施形態では、特にコンパクトな装置を構成するために、駆動ベルトの形態を成す駆動機構が、エンコーダ装置と第２の面の第２の部分との間に設置される。
【００１０】
本発明の好適な実施形態では、ハードコピー装置のプリントヘッドは、構造ビームの第２の案内部材上を摺動するためのブッシング（ブッシュ）を組み込んだ独自の支持領域を備えており、ブッシングは、プリントヘッドの対応する表面に係合してその表面に対して限定的に回転できる、球面の一部分をなす形状を有する部分と、ブッシング部分から延びてプリントヘッド上の構造物に取付けられているフレキシブルアーム（可撓性アーム）とを含む。このことは、本発明の独自の特徴を構成していることが認識されよう。
【００１１】
本発明の好適実施形態を次に付図を参照して、単なる例として説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、従来技術によるプリンタのプリンタ・キャリッジ（印刷キャリッジ）のビーム１２を概略的に示している。このビーム１２は、比較的廉価である薄板金又はアルミニウム押出成形部材により作られており、ビーム１２に剛性を与えるべく長方形の断面を有している。プリンタ・キャリッジ（図示せず）を支持するためのスライダ・ロッド１３は、ビーム１２の上面の前方側隅部に近接する箇所においてこのビーム１２上に図示の如く取付けられている。 プリンタ・キャリッジは、プラテン１７上に配置される印刷媒体（図示せず）に印刷するためのプリントヘッド１６を支持している。
【００１３】
スライダ・ロッド１３は、プリンタの精密に製造された構成要素である。従って、プリントヘッド１６をスライダ・ロッド１３にできるだけ近接して設置し、その位置で配置精度を維持して正確なドット付着及び良好な印刷品質を確保すべきである。
【００１４】
プリンタ・キャリッジを往復移動させるために駆動ベルト機構が設けられ、この駆動ベルト機構は、２つのラン（run）２１，２２を有するエンドレス（無端）の往復ベルト２０を備えている。このエンドレス往復ベルト２０のラン２１，２２のうちの一方がプリント・キャリッジに駆動可能に係合されている。この係合は、プリンタ・キャリッジが急速に移動され、かつ、頻繁に方向が反転されるように、比較的に高い駆動力を発生するようになっている。これらの駆動力は、スライダ・ロッド１３で生ずる摩擦力の発生箇所及びプリンタ・キャリッジの重心に関連する慣性力発生箇所の双方から離れた位置に加えられる。そのため、この駆動力は、不必要なトルク成分を生じ、スライダ・ロッド１３を中心とする回転移動を生ずる傾向がある。従って、プリント・キャリッジ駆動用のベルト２０をプリンタ・キャリッジの重心及びスライダ・ロッド１３のできるだけ近くの位置に設置すべきである。
【００１５】
スライダ・ロッド１３に沿うキャリッジの位置を制御しかつ監視するためのエンコーダ装置２５も図１のシステムに設けられている。このエンコーダ装置２５は、プリンタに固定され、かつ、厳密に配列された垂直標識が付けられた
一定長のテープ２６を含んでおり、このテープ２６の垂直標識は、プリンタ・キャリッジに取付けられたセンサ２７により走査されるようになっている。センサ２７により検出された信号は、プリンタ・キャリッジの加速移動及び減速移動を常時決定する。２４００ｄｐｉの印刷解像度でプリントヘッドの位置を０．０１ｍｍ以内で決定するのが望ましいので、エンコーダ装置２５をプリントヘッドに可能な限り近づけて、その読みができるだけ正確となるようにし、プリント・キャリッジの回転又は揺動によりその読みを誤ることのないようにすべきである。また、スライダ・ロッド１３が真直（真正のストレート状態）から偏っている場合には、それに起因して生ずるプリンタ・キャリッジの速度の変化を検出して迅速に矯正する必要がある。
【００１６】
従って、様々なプリンタ構成要素を一緒に互いに近接して設置することが望ましいことがわかるであろう。但し、ビーム１２の形状は、要望の通りに近接していない周辺位置に各構成要素を設置しなければならないことを示唆していることがわかるであろう。また、構成要素の幾つかがビーム１２の上方に設置されているので、プリンタは可成りの高さを有している。ビーム１２の高さを単に低くすることによりプリンタの高さを低減するのは不可能である。そのようすれば、ビームの剛性が低くなり、印刷品質の低下に至るからである。
【００１７】
次に、図２に示すように、本発明によるプリンタ３０は、構造ビーム３１，３２を備えている。ビーム３１は、プリントヘッド３６の下に印刷平面若しくは走査平面Ｂを形成している印刷プラテン３５の上に印刷媒体を平らにしておく押さ付装置の一部分を構成するいわゆる真空ビームである。挟み装置３７及び駆動ローラ３８は、プリントヘッド３６を通過するように印刷媒体を前進させるための駆動システムの一部分を構成している。なお、プリンタ・キャリッジは、重心３９を有している。
【００１８】
印刷媒体は、駆動ローラ３８を中心に矢印Ａで示した曲線経路に沿って印刷プラテン３５に近づくことができるようになっている。これに代えて、印刷媒体４９は、比較的に堅い及び／又は厚い材料であってもよいが、プリンタ３０の後方から真直ぐな経路に沿って印刷プラテン３５に近づくことができるようになっている。
【００１９】
ビーム３２は、薄板金から作られたものであり、図１のプリンタのビーム１２に対応するプリンタ・キャリッジ・ビームである。そのビーム３２は、上壁４１，後壁４２，及び下壁４３を有している。前壁４５は、垂直な壁ではなく、ビーム３２の断面が台形形状となるようにその前壁４５が傾斜している。下壁４３と前壁４５との間の角度は５０゜である。前壁４５の下縁に隣接してその前壁４５にスライダ・ロッド３３が取付けられており、そのスライダ・ロッド３３上をプリンタ・キャリッジ１００の一つ又はそれ以上の軸受（図示せず）が摺動するように構成されている。キャリッジ１００の更に他の軸受が、ビーム３２の後壁４２の垂直状延長部４６に設けられたフランジ４８に係合している。この軸受は、図２においては概略的に図示されており、以下においては図３〜図８に関連して更に詳細に説明することとする。
【００２０】
スライダ・ロッド３３の位置は、プリントヘッド３６がプラテン３５から所要間隔でスライダ・ロッド３３に対して比較的に近接して走行できる位置に設定されている。
【００２１】
エンコーダ装置５０がスライダ・ロッド３３の上方に近接した位置で、前壁４５から離れた位置に設置されている。エンコーダ装置５０は、プリンタの走査軸方向に延長し、かつ、プリンタ・キャリッジ１００と一緒に走行するセンサ５２のアームの間を通過する標識付きテープ５１を含んでいる。
【００２２】
プリンタ・キャリッジ１００の駆動ベルトの２つのラン（run）７１,７２は、エンコーダ装置５０とビーム３２の前壁４５との間に延びている。
【００２３】
図３〜図８は、フランジ４８の下面に沿って摺動する上面を有するブッシング１５０を示しており、このブッシング１５０は、ビーム３２の上壁４１に係合しているばね２９によってフランジ４８に対して押圧されている。ブッシング１５０は、弾性を有する金属材から作られており、２つの平板状のフレキシブルアーム１５２，１５３間に配置されたスライダ本体部１５１を備えている。スライダ本体部１５１の上面５４は、ほぼ中心箇所の窪み部６０の周りに設置された４つの摺動表面領域５６，５７，５８，５９を有している。使用中において、領域５６〜５９は、フランジ４８の下面上を摺動するよう配置されており、これらの領域５６〜５９は、フランジ４８に接触しない区域６１，６２に対して隆起している。
【００２４】
スライダ本体部１５１の下面は、頂部が切取られた、球の一部分の形状をなす部分（突起）６５を含んでおり、この部分６５は、アーム１５２，１５３の下面と面一であるスライダ本体部１５１の表面６６に連なっている。部分６５の曲率中心は、摺動面５４のわずか上にある。部分６５もその側面６７，６８の位置で頂部を切取られている。部分６５は、実質的に表面６６の中心位置に設けられ、窪み部６０がその内部に延びている。球の一部分の形状をなす部分６５は、その表面が滑らかに磨かれている。
【００２５】
第１のアーム１５２は、スライダ本体部１５１の一端から延びており、その自由端には、アーム１５２の主要部に対して平行に延びかつその中に長孔７４を有する端部７３で終わる角度付け部分７８を有している。第２のアーム１５３は、スライダ本体部１５１の反対側の端から延びており、その自由端にはフック形状部７６を有している。
【００２６】
図３，図７，及び図８は、ブッシング１５０を受けるよう設けられたプリンタ・キャリッジ１００の一部分を示している。明瞭化のために、アーム１５３を図３及び図８においては省略してある。キャリッジ１００は、平面図では長方形であるがその表面が凹球面の一部を形成している凹部（窪み部）８１を有している。この凹部８１の表面は、滑らかに磨かれている。凹部８１から長手方向に離れて更に別の長方形状の凹部８２及び８３が設けられており、凹部８２にはそのベース部分から突出する円形のピン８４が備えられている。
【００２７】
組立に際しては、部分６５が凹部８１内に挿入され、フック形状部７６及び端部７３がそれぞれ凹部８３及び８２内に挿入され、ピン８４が孔７４に挿通される。次いで、ブッシング１５０がキャリッジ１００に取付けられる。次いで、キャリッジ１００がビーム３２に取付けられ、これによりブッシング１５０の摺動面５４がばね２９によりフランジ４８の下面に対して上方に押されるような状態にする。この状態の下では、アーム１５３はブッシング１５０を組立中に移動しないようにする働きをするだけなので、このアーム１５３は何も機能をも持たなくなる。
【００２８】
図８は、キャリッジ１００に対するブッシング１５０の三つの理論回転軸Ｐ，Ｑ，及びＲを示している。全ての表面領域５６〜５９がフランジ４８の下面上で平らであるようにするために、軸Ｐ及びＱを中心とする回転が可能ならしめられている。板ばねの形態を成すアーム１５２の形状及び弾力性がこのような回転を可能とし、ブッシング１５０にかかる荷重が表面領域５６〜５９をフランジ４８上で平らに維持する傾向があるようになる。
【００２９】
一方、長孔７４とピン８４との係合が、ビーム３２に対するキャリッジ１００の不必要な移動を生ずる軸Ｒを中心とする回転を妨げる。
【００３０】
アーム１５２の長手方向のブッシング１５０の変位は、この方向に延びる長孔７４によってではなく、キャリッジ１００の荷重力に対してこのキャリッジ１００と一緒に移動してこのような変位を可能としなければならない、球面の一部分の形状をなす部分６５により妨げられる。この部分６５は、ブッシング１５０の横方向の変位をも阻止する。
【００３１】
図２から分かるように、ビーム３２の前部の形状がプリントヘッド３６，スライダ・ロッド３３，エンコーダ装置５０，及び駆動ベルト７１，７２の近接並置を可能としていることがわかる。これにより、印刷媒体４９に対するプリントヘッド３６の間隔，角度，及び速度の制御及び検出、並びに、高い印刷品質の維持を、高精度で行なうことが可能となる。その上、ベルト７１，７２は、プリンタ・キャリッジ１００の重心３９に比較的に近い位置にある。加えて、上述の構成要素は、ビーム３２の前（すなわち、その上壁４１と下壁４３の高さの間）に設置されているので、垂直方向において小型化した装置が得られる。その上、ビーム１２の断面形状は、満足な程度の剛性を与え得るようになっている。他に、上壁４１の上面は空いたままなので、キャリッジ１００に接続される付随ケーブル及び／又はインク供給管の便利な支持体を形成できる。
【００３２】
上述の装置の更に他の長所は、次の通りである。
− キャリッジ１００の移動がより正確であるため、画像品質が一層良いこと。このことは、大型プリンタでは特に有利である。
− 重要構造部品を、それらを従来の製品の場合のように精密に製作する必要がないので、廉価に構成できること。及び
− 望ましくない不整列によるトルクが小さいので、キャリッジに予めかけられている荷重（キャリッジ予荷重）を低くでき、その結果、それを移動させるのに必要なエネルギが少なくて済み、キャリッジの移動が滑らかになり、同じモータで加速度がより大きくなること。
【００３３】
ブッシング１５０の長所は、それがビーム３２とキャリッジ１００との間に一様な比較的大きな接触面を与え、ペンと紙との間隔を良く制御できるようにすることである。大きな表面積は、また、圧力をあまり高くせずに高いキャリッジ荷重を支持でき、環境塵埃（周囲のダスト）の影響を少なくする。その他に、ブッシング１５０はセルフ−アライニング（self-aligning）の部材であるから、接触面の磨耗は非常に小さい。アーム１５２の構成は、必要な三つの回転自由度のうち２つを精密に与える。
【００３４】
表面部分６５の曲率中心は摺動面５４のわずか上にあるので、装置は、摩擦力の影響が増大しても非常に安定である。
【００３５】
上述の装置に様々な変更を施すことができる。例えば、駆動ベルト７１，７２及びエンコーダ装置５０の位置を入れ替えてもよい。他の変更例では、駆動ベルト７１，７２を前壁４５から遠くの位置に移すことができ、或いは別の形態のキャリッジ駆動機構に置き換えることができる。それに代えて、エンコーダ装置５０を、前壁４５から遠くの位置に移動させることができ、或いは別の形態の検出機構に置き換えてもよい。
【００３６】
後壁４２及び下壁４３の形状は重要ではないが、例示した形状は、ビーム３２の剛性（強度）に寄与するので、好適であることがわかるであろう。下壁４３は印刷媒体４９の経路を形成するのに役立つから、その下壁４３の形状は好適には平坦である。その下壁４３は、曲がるべきではない印刷媒体４９の全ての厚さに対して真直ぐな経路が得られるように、平面Ｂの上方において十分な高さにあるべきである。
【００３７】
下壁４３と前壁４５との間の角度は２５゜〜７５゜の範囲内にあり、好適には４５゜〜５５゜の範囲内にある。
【００３８】
スライダ・ロッド３３をラック−ピニオン機構のような、キャリッジ１００の移動を案内する別の装置で置き換えてよい。
【００３９】
この装置を、プリンタ以外のハードコピー装置に使用することができる。加えて、位置を監視するために別々のエンコーダ５０を必要とするのを回避することができる読取装置に使用でき、この場合には、プリントヘッド３６は光学式又は他のスキャナ装置により置き換えられる。
【００４０】
図９〜図１５は、断面形状が異なるキャリッジビームを備えた実施形態を示している。
【００４１】
図９は、ほぼ三角形をなすシート・メタル製のビーム３１２を示している。このビーム３１２は、所要範囲の剛性を有しているが、垂下ケーブルなどを支持する上壁４１に相当するような表面を備えていない。
【００４２】
図１０は、実質的にＬ形のシート・メタル製のビーム４１２を示している。このビーム４１２は、好適な実施形態の場合のように垂直方向においてコンパクトである装置を提供せず、ビーム４１２もそれほど堅くない。
【００４３】
図１１は、ビームの一方のアームが、それに取付けられた別の要素により与えられる別のＬ字形状のビーム５１２を示している。このビーム５１２は、製作するのに高価である。
【００４４】
図１２は、２つの傾斜面６１３を有する前壁を備えたシート・メタル製のビーム６１２を示している。このビーム６１２は、製作するのに高価であり、好適な実施形態の場合に比較して高さが高くなる。
【００４５】
図１３は、更に他の変更形状を備えているが、あまり高い剛性を与えないシート・メタル製のビーム７１２を示している。
【００４６】
図１４は、図２のものを反転させた台形状のビーム８１２を示している。しかし、このような形状では、ビーム８１２をプリントヘッド３６に対して高い位置に配置する必要があり、プリンタ３０の高さが増大する。
【００４７】
図１５は、アルミニウムから成る押出成形品のビーム９１２を示している。符号９１５で示すような内部の強化部を、押出成形プロセス中に適宜に形成して、精密なビームを得るようにすることができるが、シート・メタル製のビームよりも高価になる。
【００４８】
ブッシング１５０に様々な変更を施すことができる。例えば、アーム１５３を省略することができる。部分（突起）６５の表面の曲率中心を、摩擦力のモーメントを零にすべく摺動面５４の平面と一致するように配置することができる。このようにすると、摩擦力の作用によるブッシング１５０の不安定な回転が回避される。曲率中心の位置をもっと高くしてもよいが、安定度が充分ではない。キャリッジ１００に、凹部８１の代わりに、球の一部分の形状をなすように突出する突起部を設けてよく、この場合には、ブッシング１５０の突起６５は、この突起６５にマッチングする、球の一部分の形状をなす凹部（窪み部）で置き換えられる。
【００４９】
所要の軸を中心とするスライダ本体部１５１の回転が許容され、第３の軸を中心とする回転が制限されていれば、アーム１５２の断面形状を異ならしめることができる。スライダ本体部１５１の側面６７，６８の頂部を切取る必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のプリンタの概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を構成するプリントヘッドキャリッジ装置を組込んだプリンタの断面図である。
【図３】図２において右側に設けられた摺動機構を部分的に破断して示す底面側から見た斜視図である。
【図４】図３の摺動機構に用いられているブッシングの側面図である。
【図５】図３のブッシングの平面図である。
【図６】図３のブッシングの底面図である。
【図７】図４〜図６のブッシングを取付けるプリンタ・キャリッジを縮小して示す平面図である。
【図８】図３の摺動機構を部分的に破断して示す上方側から見た斜視図である。
【図９〜図１５】本発明の７つの代替の実施形態におけるビームの断面形状を示す図である。

Claims (12)

1. ａ） 案内部材、及び
   ｂ） 前記案内部材に移動可能に取付けられ、走査平面に平行に移動するプリントヘッド、
   を支持し、さらに、
   ｃ） 前記プリントヘッドを移動させるための駆動機構、もしくは、
   ｄ） ハードコピー装置の基台に対する前記プリントヘッドの位置を決定するためのエンコーダ装置、
   の少なくとも一方、
   を支持する構造ビームを含み、
   前記構造ビームが、前記走査平面に対して実質的に平行な第１の面、及び、これに近接して前記案内部材に対向している第２の面を含む複数の面を備えているハードコピー装置において、
   前記第２の面が、少なくとも、前記案内部材に最も近接している第１の部分と、前記第１の部分からセットバックしている第２の部分とを含み、
   前記駆動機構もしくは前記エンコーダの少なくとも一方が前記第２の部分の前に配置されること、
   を特徴とするハードコピー装置。
2. 前記第２の面の少なくとも一部が、前記第１の面に対して傾斜されていることを特徴とする請求項１に記載のハードコピー装置。
3. 前記第２の面のほぼ全てが、前記第１の面に対して傾斜されていることを特徴とする請求項２に記載のハードコピー装置。
4. 傾斜角が２５°〜７５°の範囲内にあることを特徴とする請求項２又は３に記載のハードコピー装置。
5. 前記構造ビームが、前記第１の面に対してほぼ平行に延び、かつ、前記第１の面の側とは反対側の前記第２の面の縁部に隣接している第３の面を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のハードコピー装置。
6. 前記構造ビームが、閉じた形状を画成する断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のハードコピー装置。
7. 前記閉じた形状が、実質的に台形の形状を有することを特徴とする請求項６に記載のハードコピー装置。
8. 前記第２の面の前記第２の部分の前に設置されたエンコーダ装置を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のハードコピー装置。
9. 前記駆動機構が、前記第２の面の前記第２の部分の前に設置された駆動ベルトを含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のハードコピー装置。
10. 前記駆動ベルトが、前記エンコーダ装置と前記第２の面の前記第２の部分との間に設置されていることを特徴とする請求項９に記載のハードコピー装置。
11. 前記案内部材が、スライダ・ロッドであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のハードコピー装置。
12. 前記プリントヘッドが、前記構造ビームに設けられた第２の案内部材に移動可能に取付けられ、前記プリントヘッドが、前記第２の案内部材上を摺動するためのブッシングを備え、前記ブッシングは、前記プリントヘッドの対応する面に係合してそれに対して限定的に回転できる部分球面を有する部分と、前記ブッシングの部分から延びかつ前記プリントヘッド上の構造物に取付けられているブレキシブルアームとを含むことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のハードコピー装置。

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