JP2006188056A - プリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構造の取付板を有し、調整の高精度を有する位置に取付板を安定して保持可能なプリントヘッド・キャリッジを与えることを目的とする。
【解決手段】本発明は、印刷装置と、プリントヘッド組立体に対する取付板と、取付板をボディに調整可能に接続するサスペンション構造とにおける往復動作に対して案内及び駆動されるボディを有するプリントヘッド・キャリッジに係る。該構造は、ヒンジ板の枠組みと、少なくとも１つの調整機構とを有する。該枠組みは、該板の幅が低減されている部分が形成する弾性のヒンジを有する。少なくとも１つの調整機構は、少なくとも１つのヒンジを弾性に屈折させることにより取付板の位置を調整するよう適合される。取付板の少なくとも１自由度に対する調整ユニットは、取付板の共通支持点に接続され、互いに対して直角に方向付けられた２つのヒンジ板と、長手方向でヒンジ板を押す及び／又は引くよう適合された調整機構とを有し、他のヒンジ板の少なくとも１つのヒンジの弾性屈折を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷装置、プリントヘッド組立体に対する取付板、及び、取付板をボディに調整可能に接続するサスペンション構造における往復動作に対して案内及び駆動されるボディを有するプリントヘッド・キャリッジに係る。サスペンション構造は、ヒンジ板の枠組みと、少なくとも１つの調整機構とを有する。ヒンジ板の枠組みは、ヒンジ板の幅が低減されている部分によって形成される弾性のヒンジを有する。少なくとも１つの調整機構は、ヒンジのうち少なくとも１つを弾性に屈折させることによって取付板の位置を調整するよう適合される。

この種類のプリントヘッド・キャリッジは、欧州特許第Ａ−０ ６９３ ３８２号明細書（特許文献１）より既知である。

インクジェット印刷装置等の走査型の印刷装置において、プリントヘッド・キャリッジは、印刷面にわたってサブ走査方向Ｘにおいて段階的に進められる記録媒体を走査するよう、主要な走査方向Ｙにおいて往復して動かされる。優れた印刷品質を得るよう、プリントヘッドを有する取付板が、印刷面に対して正確に調整されることが重要である。例えば、インクジェット印刷装置においては、プリントヘッドは、１つ又はそれ以上のノズルのアレイを有する。該ノズルからは、インクの液滴がキャリッジの走査動作中の適切なタイミングで記録媒体上に噴出されるため、画像が記録媒体上に形成される。取付板は、インクの液滴の飛沫距離は全てのノズルに対して同一であるよう調整されなければならない。これは、取付板が、印刷面に対して正確に平行である位置に安定して保持されるべきであることを意味する。更には、主要な走査方向に対するノズルのアレイの角度は、９０°等の高精度を有して調整されなければならない。

多色印刷装置等における場合のようにキャリッジが複数のプリントヘッドを有する場合、プリントヘッドの操作は多量の熱の生成を頻繁に伴うという事実から他の問題が発生し得、取付板は、熱膨張の影響を受け易く、互いに対してプリントヘッドの位置を変更し得る。これは特に、室温では固形であるインクを有して操作する熱溶解インクジェット印刷装置に対する場合である。そのため、プリントヘッドは、インクを溶解するよう例えば１００℃又はそれ以上の比較的高い温度に加熱されなければならない。取付板の温度が均質である場合、熱膨張は、個別のノズルが加圧されるタイミングで適切に制御することによって補われ得る。しかしながら、取付板の温度分布が均一ではない場合、熱膨張を補うのは難しくなる。

印刷装置の高生産性を達成するよう、キャリッジは、非常に高速である各走査経路の最初及び終わりに加速及び減速されなければならない。結果として、慣性の大きな力が生成され、取付板がシフト又は振動するようにされ得る。従って、サスペンション構造が取付板を所望される位置に安定して保持するよう十分な硬さを有する、ことが要求される。
欧州特許第Ａ−０ ６９３ ３８２号明細書

本発明は、取付板が単純な構造を有するにも関わらず、調整の高い正確性を有する位置に取付板を安定して保持することができるプリントヘッド・キャリッジを与えることを目的とする。

本発明によれば、この目的は、上述された種類のプリントヘッド・キャリッジによって達成される。該キャリッジでは、取付板の少なくとも１自由度に対する調整ユニットは、取付板の共通支持点に接続され、且つ、互いに対して直角に方向付けられた２つのヒンジ板と、１つのヒンジ板をその長手方向において押す及び／又は引くよう適応された調整機構とを有し、他のヒンジ板の少なくとも１つのヒンジの弾性の屈折を有する。

かかるヒンジ板の枠組みの使用は、取付板が所望された位置において安定的に支持され得るという利点を有し、ヒンジの弾性は、取付板の正確な優れた調整に対して活用され得る。ヒンジ板は、一方向、即ちその長手方向において剛性であるが、長手方向に対して法線である方向において、及び、ヒンジ板の平面において、比較的高いバネ定数を有する重ね板バネのように動作する。故に、ヒンジ板に接続された取付板の一部分は、一方向において堅固に支持され得、一方向に対して直交する方向で調整され得る。

これは、個別の自由度に対する調整操作が互いに対して結合されないため、取付板の調整が２又はそれ以上の自由度で必要である際に特に有用である。

弾性のヒンジの比較的高いバネ定数は、取付板の共振周波数が高く、また、故に印刷装置が運転している際に予測されるべき励振周波数の帯域から十分にオフセットされる、という効果を有する。故に、取付板の振動は有効に抑えられ得る。

ヒンジの弾性はまた、取付板の熱膨張及び熱収縮を吸収することが可能である。他の留意すべき有利性は、例えばヒンジ板がバネ鋼で作られている際でも、狭いヒンジ部分が非常に低い熱伝導率を有するという事実からもたらされる。そのため、取付板の優れた熱絶縁性が達成され、サスペンション構造を介する熱の分散が大幅に抑えられる。結果として、取付板の均一な温度プロフィールが達成され得るため、熱膨張の補償が促進され、熱溶解インクジェット印刷装置の場合は、熱エネルギの損失が最低限まで低減される。

本発明の光学的特性は、従属項において示される。

２自由度に対する調整ユニットは、取付板上で共通の支持点に接続され互いに対して直角に方向付けられた２つのヒンジ板と、２つのヒンジ板の一方と夫々関連付けられ長手方向で同一のものを押す及び／又は引くよう適合された２つの独立した調整機構とを有する。

調整機構は、望ましくは、ヒンジ板の端部に堅固に接続され、且つ、ヒンジ板の端部の周辺において弾性のヒンジを介してキャリッジのボディの固定された点に接続された、レバーを有する。

共通の支持点から離れた２つのヒンジ板の端部は、三角形の枠組みを形成することができるよう、リンクを介して望ましくは接続される。望ましくは、各ヒンジ板は、その対向する端部の近くに位置付けられた２つのヒンジを有する。同様に、三角形の枠の第３の側部を形成するリンクは、また、その対向する端部において２つのヒンジを有し得る。

望ましくは、取付板は矩形の板であり、該板は、矩形のより短い側から突出する２つの支持点と、矩形の長い側の一方から突出する第３の支持点を有する。調整ユニットは、３つの支持点の夫々に関連付けられ得る。続いて、取付板の調整可能な自由度は、取付板の平面に対して法線である方向Ｚにおいて３つの支持点の位置を有する。これらの自由度は、取付板と印刷装置の印刷面との間の距離、及び取付板と印刷面との間の平行度を制御することが可能である。３つの調整ユニットのうちの１つは、２自由度を有するものであり得るため、方向Ｘにおいて関連付けられた時点の位置を調整することが追加的に可能である。該方向は、この支持点が突出している取付板の側方に対して平行である。このＸ方向における調整は、取付板が取付板の平面に対して法線である軸の周囲で回転することを引き起こし、故に、主要な走査方向Ｙに対して取付板のスキュー角を制御することが可能である。

キャリッジ・ボディは、取付板を取り巻く２つのカンチレバー・アームを望ましくは有し、該アームの夫々が１つの調整ユニットを有する。第３の調整ユニットは、キャリッジ・ボディの側面に取り付けられ得る。取付板及びプリントヘッドは、印刷装置の印刷表面の上方に短い距離で配置されるべきであるため、２つのカンチレバー・アームは、ボディから下方向へ突出し、キャリッジ・ボディの下方のレベルで取付板を保持する。ボディの側面に直接取り付けられた調整ユニットが続いて配置され得るため、ヒンジ板のうちの１つがボディから下方向へ突出するが、その一方で第２のヒンジ板は、取付板の一側に沿って延びる。この第２のヒンジ板は、その自由である端部を２つのヒンジ板のＶ型構造の頂点に接続することによって、ボディで堅固に支持され得、その上方端部はボディで固定される。

本発明の望ましい実施例は、これより図面とあわせて説明される。

図１中に図示されたプリントヘッド・キャリッジは、ボディ１０、金属で作られたプリントヘッド取付板１２、及び、取付板１２をボディ１０に調整可能に接続するサスペンション構造１４を有する。

従来技術により周知である通り、ボディ１０は、図１中に図示された直交座標系Ｘ，Ｙ，ＺのＹ方向に延びるガイドレール（図示せず）上で案内される。取付板１２は、８つのソケット１６を有し、対応する数のインクジェット・プリントヘッド（図示せず）を収容するよう適合される。熱溶解インクジェットのプリントヘッド等のプリントヘッドは、故に、ある位置で保持され、該位置においては、共通の平面においてすべて置かれたプリントヘッドの下方向に方向付けられたノズルは、印刷装置の印刷面（図示せず）に直面し、ノズルの平面と印刷面上で支持される記録媒体の面との間に形成される極僅かなギャップを有する。

サスペンション構造１４は、ボディ１０の２つのカンチレバー・アーム、及び、ボディ１０とカンチレバー・アーム１８を取付板１２から横方向に突出する３つの支持点２６，２８，３０に夫々接続する３つの調整ユニット２０，２２，２４によって形成される。調整ユニット２０は、支持点２６のＺ位置を微細に調整するが、Ｙ方向においてこの支持点を堅固に保持するよう役割をなす。同様に、調整ユニット２２は、支持点２８のＺ位置を調整するが、Ｘ方向においてこの支持点を堅固に保持するよう役割をなす。調整ユニット２４は、Ｘ及びＺの両方向において支持点３０の独立調整に対して適合される。支持点２８は、基本的にＸ方向に固定されるため、Ｘ方向における支持点３０の調整は、取付板１２をＸ−Ｙ平面において回転させる。

調整ユニット２０及び２２は夫々、垂直方向に向けられたヒンジ板３２及び水平方向に向けられたヒンジ板３４を有する。該２つの板は、夫々共通支持点２６及び２８に接続される。更に、これら２つの調整ユニットの夫々は、レバー３６及び３８を有する。該レバーは、垂直のヒンジ板３２の上端部に接続され、その自由である端部は、位置決めネジ組立体４０，４２を用いてボディ１０に対して調整可能である。

第３の調整ユニット２４は、２つのヒンジ板３２，３４を有するが、２つの位置決めネジ組立体４４，４６を有する。

図２により明確に見られ得る通り、取付板１６は、２つのカンチレバー・アーム１８によって取り巻かれた細長い矩形の形状を有する。該アームには、調整ユニット２２及び２４が取り付けられる。対応するし時点２８及び３０は、互いに対して正確に対向して配置される。第３の支持点２６は、取付板１２のより長い側の１つの中心から突出し、関連付けられた調整ユニット２０は、ボディ１０の側面４８に取り付けられる。

調整ユニット２０の詳細の構造は、これより図３とあわせて記載される。

ヒンジ板３２は、バネ鋼からなる細長い板であり、その幅は一組の対向する半円の切出しによって局所的に低減される。そのため、切出しの間に残る板の部分は、弾性のヒンジ５０としての役割をなし得る。板３２は、かかる２つのヒンジを有し、一方は支持点２７で固定された底端部の近くであり、他方はレバー３６に接続された上端部に近い。このレバー３６自体は、ヒンジ板として構成され、ヒンジ板３２を超えて僅かに突出する端部におけるヒンジ５２を有する。ヒンジ５２は、レバー３６を２つの固定点５６でボディ１０の前面４８に堅固に取り付けられたベース板５４に接続する。

水平なヒンジ板３４は、垂直なヒンジ板３２の構造に対応する構造を有する。支持点２６から離れたヒンジ板３４の端部は、ヒンジのうちの１つを介して、２つのヒンジ板５８及び６０によって形成されたＶ字型構造の頂点に接続される。ヒンジ板５８は、ベース板５４に接続され、ヒンジ板６０は、ボディ１０の前面に固定して取り付けられる。故に、ヒンジ板３２，３４，５８及び６０とベース板５４は、レバー３６の端部とともに、２つの三角形から作られた比較的剛性な枠組みを形成する。特には、ボディ１０の前面と２つのヒンジ板５８及び６０によって形成された三角形は、ヒンジ板３４をＹ方向において安定的に支持する。任意で、レバーとヒンジ板の枠組み全体は、一個構成で製造され得、１枚のスプリング鋼から切り出され得る。

レバー３６及び位置決めネジ組立体４０は、垂直なヒンジ板３２及び取付板の支持点２６のＺ位置を調整するよう、調整機構を形成する。例えば、レバー３６の左側端部が位置決めネジ組立体４０を用いて下方向に動かされる（両方向矢印Ｚ１）際、レバーはヒンジ５２によって形成された支点の周囲を回転し、ヒンジ板３２は、下方向に押される。支持点２６の下方向への動作は、水平なヒンジ板３４のヒンジの僅かに弾性な屈曲によって可能とされる。このようにして、支持点２６のＺ位置及びＺ位置のみが、非常に高精度を有して調整され得る。

多種のヒンジ板３２，３４，５８及び６０のヒンジ位置はまた、取付板１２からボディ１０への熱流を制限し、それによって取付板１２を熱絶縁する機能を有する。

図４に図示された取付板の支持点２８に対する調整ユニット２２は、同一の機能原理に基づく。ここでは、ヒンジ板３２の上部は、横方向にオフセットされたヒンジ６２を介してカンチレバー・アーム１８上の固定点６４に接続される。同様に、水平なヒンジ板３４の一端は、他のヒンジを介して固定点６６に接続される。固定点６４及び６６は、金属のリンク６８によって堅固に接続される。そのため、ボディ１０及びそのカンチレバー・アーム１８がプラスチックから作られ比較的低い剛性を有する際でさえも、安定的な矩形の枠は、ヒンジ板３２及び３４と共に形成される。レバー３８は、垂直なヒンジ板３２の上端部に接続される。位置決めネジ組立体４２が、両方向矢印Ｚ２によって示される方向においてレバー３８の上端部を動かすよう使用される際、レバーは、ヒンジ６２によって形成された支点の周囲で回転し、ヒンジ板３２は上下に押される。そのため、支持点２８のＺ位置及びＺ位置のみは、高精度を有して調整され得る。

図５は、取付板の支持点３０に対する調整ユニット２４を図示する。この調整ユニットは、調整ユニット２２と同一の構造を基本的には有し、上述されたそれらの構成部品は、同等の参照符号によって指定済みであり、再度説明されない。Ｚ方向での調整は、ここでは、位置決めネジ組立体４４及びレバー３８を用いて達成される。

位置決めネジ組立体４６は、ヒンジ７２によって形成される支持点の周囲でレバー７０を回転させる。そのため、水平なヒンジ板３４は、レバー７０の一端に接続され、Ｘ方向において押される。ヒンジ板３２及び３４は、互いに対して直角に方向付けられるため、Ｘ方向における支持点３０の調整はＸ位置に影響を与えず、その逆も同様である。

本発明に従ったプリントヘッド・キャリッジの簡易化した斜視図である。 キャリッジの平面図である。 キャリッジの正面図である。 図３中の矢印ＩＶ−ＩＶ及びＶ−Ｖの方向で夫々見られた調整ユニットの図である。 図３中の矢印ＩＶ−ＩＶ及びＶ−Ｖの方向で夫々見られた調整ユニットの図である。

符号の説明

１０ ボディ
１２ 取付板
１４ サスペンション構造
１６ ソケット
１８ カンチレバー・アーム
２０ 調整ユニット
２２ 調整ユニット
２４ 調整ユニット
２６ 支持点
２８ 支持点
３０ 支持点
３２ ヒンジ板
３４ ヒンジ板
３６ レバー
３８ レバー
４０ 位置決めネジ組立体
４２ 位置決めネジ組立体
４４ 位置決めネジ組立体
４６ 位置決めネジ組立体
４８ 前面
５０ ヒンジ

Claims (10)

1. ボディ（１０）を有するプリントヘッド・キャリッジであって、
   前記ボディは、印刷装置と、プリントヘッド組立体に対する取付板（１２）と、前記取付板（１２）を前記ボディ（１０）に調整可能に接続するサスペンション構造（１４）と、における往復動作に対して案内及び駆動され、
   前記サスペンション構造（１４）は、ヒンジ板（３２，３４）の枠組みと、少なくとも１つの調整機構（３６，４０；３８，４２；４４；７０，４６）とを有し、
   前記ヒンジ板の前記枠組みは、前記ヒンジ板の幅が低減されている部分によって形成される弾性のヒンジ（５０；７２）を有し、
   前記少なくとも１つの調整機構は、前記ヒンジのうち少なくとも１つを弾性に屈折させることによって前記取付板（１２）の位置を調整するよう適合され、
   前記取付板（１２）の少なくとも１自由度に対する調整ユニット（２０；２４）は、前記取付板（１２）の共通支持点（２６；２８；３０）に接続され、互いに対して直角に方向付けられた２つのヒンジ板（３２，３４）と、長手方向においてヒンジ板（３２）を押す及び／又は引くよう適合された調整機構（３６，４０；３８，４２；４４）とを有し、他のヒンジ板（３４）の少なくとも１つのヒンジの弾性屈折を有する、ことを特徴とする、
   プリントヘッド・キャリッジ。
2. 前記ヒンジ板（３２，３４）は、金属、望ましくはバネ鋼で作られる、
   請求項１記載のキャリッジ。
3. 前記サスペンション構造（１４）は、少なくとも２自由度において前記取付板（１２）を調整するよう適合される、
   請求項１又は２記載のプリントヘッド。
4. 前記ヒンジ板（１２）の２自由度に対する調整ユニット（２４）は、前記取付板の共通支持点（３０）に接続され、互いに対して直角に方向付けられた２つのヒンジ板（３２，３４）と、２つのヒンジ板の一方をその長手方向において押す及び／又は引くよう夫々が適合される２つの調整機構（３６，４０；７０，４６）とを有し、夫々他のヒンジ板の少なくとも１つのヒンジの弾性屈折を有する、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のキャリッジ。
5. 前記調整機構は、前記ヒンジ板（３２；３４）の一端部に接続され、前記ヒンジ板付近に位置付けられたヒンジ（５２；６２；７２）によって前記ボディ（１０）に接続されたレバー（３６；３８；７０）と、前記ボディ（１０）に接続されたヒンジ（５２；６２：７２）の周囲で前記レバーを回転させる機構（４０；４２；４４，４６）とを有する、
   請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のキャリッジ。
6. 前記共通支持点（２６；２８，３０）から離れた前記２つのヒンジ板（３２，３４）の前記端部は、前記ヒンジ板と共に三角形の枠組みを形成するリンク（５８；６８）によって接続される、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のキャリッジ。
7. 各ヒンジ板（３２，３４）は、その対向する端部の近くに位置付けられた２つのヒンジ（５０）を有する、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のキャリッジ。
8. 前記リンク（５８；６４）は、前記リンクの両端部を前記ヒンジ板（３２，３４）に接続する２つの弾性のヒンジを有する、
   請求項６及び７記載のキャリッジ。
9. 前記取付板（１２）は、矩形の板であり、
   前記矩形の板は、その対向する端部から突出している２つの支持点（２８，３０）と、前記取付板から横方向に突出する第３の支持点（２６）を有し、調整ユニット（２０；２２；２４）は、前記支持点の夫々と関連付けられる、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のキャリッジ。
10. 前記サスペンション構造（１４）は、前記取付板の平面の法線の方向において前記ボディ（１２）からオフセットされる位置において前記取付板（１２）を保持するよう適合され、
    前記サスペンション構造は、前記ボディ（１０）から突出し、前記取付板を取り巻く２つのカンチレバー・アーム（１８）を有し、２つの調整ユニット（２２，２４）は、前記カンチレバー・アーム（１８）の夫々１つに取り付けられ、
    前記第３の調整ユニット（２０）は、前記ボディ（１０）の前面（４８）に取り付けられたヒンジ板（５８，６０）のＶ字型配置と、前記取付板（１２）と同じ高さである前記Ｖ字型配置の頂点とを有し、前記取付板の前記支持点（２６）に接続された前記ヒンジ板の１つ（３４）を支持しする、
    請求項９記載のキャリッジ。

Images