(57)【要約】    【課題】  外部電源を利用することなく、機械エネルギーを利用して印刷を可能とする印刷装置を提供する。    【解決手段】  外力を蓄積する機械エネルギー蓄積機構１００及び１５０、機械エネルギーによりシートＳを搬送するシート搬送機構１３０、機械エネルギーにより印刷ヘッド１７０するヘッド搬送機構１６０、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する電気エネルギー変換機構２００、電気エネルギー変換機構２００により変換された電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積装置２１０、電気エネルギーにより動作し、シートＳの搬送及び／または印刷ヘッド１７０の搬送を制御する機構制御装置３３０、電気エネルギーにより動作し、印刷ヘッド１７０のシートＳへの印刷を制御する印刷制御装置３２０を備えている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械エネルギーを蓄積する機械エネルギー蓄積機構と、
蓄積された前記機械エネルギーを用いてシートの搬送及び／または前記シートへの印刷を行う機械エネルギー利用機構と、を備えたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
外部から付与された前記機械エネルギーを蓄積する機械エネルギー蓄積機構と、
前記機械エネルギーにより前記シートを搬送するシート搬送機構と、
前記機械エネルギーにより印刷ヘッドを搬送するヘッド搬送機構と、
前記機械エネルギーを電気エネルギーに変換する電気エネルギー変換機構と、
前記電気エネルギー変換機構により変換された前記電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積装置と、
前記電気エネルギーにより動作し、前記シート搬送機構による前記シートの搬送及び／または前記ヘッド搬送機構による前記印刷ヘッドの搬送を制御する機構制御装置と、
前記電気エネルギーにより動作し、印刷情報に基づいて前記印刷ヘッドの前記シートへの印刷を制御する印刷制御装置とを備えることを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
使用者の操作による力を前記機械エネルギー蓄積機構に伝達可能に構成されている、請求項１または２に記載の印刷装置。
【請求項４】
圧縮された気体による押圧力を前記機械エネルギー蓄積機構に伝達可能に構成されている、請求項１または２に記載の印刷装置。
【請求項５】
前記機械エネルギー蓄積機構は、弾性エネルギーを前記機械エネルギーとして蓄積する、請求項１乃至４のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項６】
前記機械エネルギー蓄積機構は、気体の内部エネルギーを前記機械エネルギーとして蓄積する、請求項１乃至４のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項７】
前記電気エネルギー変換機構は、前記機械エネルギー変換機構に蓄積された前記機械エネルギーが解放される際の機械エネルギーを前記電気エネルギーに変換可能に構成されている、請求項１または２に記載の印刷装置。
【請求項８】
前記電気エネルギー変換機構は、前記機械エネルギー変換機構に前記機械エネルギーを蓄積する際に当該機械エネルギーの一部を前記電気エネルギーに変換可能に構成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項９】
前記シートの位置及び前記印刷ヘッドの位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
検出された前記シートの位置及び／または前記ヘッドの位置を参照して、前記シートの搬送、前記印刷ヘッドの搬送、及び／または前記印刷情報に基づく前記印刷ヘッドの印刷を制御するように構成されている、請求項２乃至８のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項１０】
前記印刷制御装置は前記印刷情報として、外部から送信されてきた情報、記憶装置に格納されている情報、着脱自在に設けられた記憶媒体に格納されている情報、及び入力装置から入力された操作情報の中から選ばれる一つ以上の情報を利用可能に構成されている、請求項２乃至９のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項１１】
前記印刷制御装置は、入力装置から入力された操作情報を所定の図形または文字を表す印字情報に変換する変換手段を備える、請求項２乃至９のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項１２】
前記機構制御装置及び前記印刷制御装置の少なくとも一方が、非同期回路により構成されている、請求項２乃至１１のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項１３】
シートに印刷するための印刷装置であって、
使用者の操作による機械エネルギーを蓄積する機械エネルギー蓄積機構と、
前記機械エネルギー蓄積機構に蓄積された機械エネルギーの解放を規制する規制機構と、
前記規制機構による規制が解除された場合に、前記機械エネルギー蓄積機構から解放された機械エネルギーにより前記シートを搬送するシート搬送機構と、
前記機械エネルギー蓄積機構から解放された機械エネルギーにより印刷ヘッドを搬送するヘッド搬送機構と、
前記機械エネルギー蓄積機構から解放された機械エネルギーを電気エネルギーに変換する電気エネルギー変換機構と、
前記電気エネルギー変換機構により変換された前記電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積装置と、
前記電気エネルギー蓄積装置に蓄積された電気エネルギーにより動作し、前記シート搬送機構による前記シートの搬送及び／または前記ヘッド搬送機構による前記印刷ヘッドの搬送を制御する機構制御装置と、
前記電気エネルギー蓄積装置に蓄積された電気エネルギーにより動作し、印刷情報に基づいて前記印刷ヘッドの前記シートへの印刷を制御する印刷制御装置とを備えることを特徴とする印刷装置。
【請求項１４】
前記シート搬送機構は、前記ヘッド搬送機構により前記印刷ヘッドが所定位置に達した場合に前記シートの搬送の規制が解除され、所定量だけ前記シートが搬送された後に規制され、
前記ヘッド搬送機構は、前記シート搬送機構により前記シートが所定位置に搬送されている場合に前記印刷ヘッドの前記シート幅方向への搬送の規制が解除され、前記シートの幅だけ前記印刷ヘッドが搬送された後に規制されるよう構成されていることによって、
前記シート搬送機構と前記ヘッド搬送機構との間で交互に規制と解除が繰り返させる交互規制機構を備える、請求項２または１３に記載の印刷装置。
【請求項１５】
規制レバーで仮固定可能に構成されたラチェット機構を備え、当該ラチェット機構により前記機械エネルギー蓄積機構に蓄積された前記機械エネルギーの規制と解除とが行われる、請求項２乃至１４のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項１６】
前記シートの搬送方向が一定方向である、請求項１乃至１５のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項１７】
前記シートの搬送方向が、前記機械エネルギーの蓄積時と解放時とで異なる方向である、請求項１乃至１５のいずれかに記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ等に接続して端末装置として、または、単独で用いられる印刷装置に関し、特に動力源として、商用電源や蓄電池への充電を必要としない印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷装置は、動力源として外部から供給される電気エネルギーを利用していた。例えば電源コンセントに供給される商用電源を利用する据置型プリンタとして利用したり、商用電源から充電器を利用して内蔵される蓄電池に充電する携帯型プリンタとして利用したりしていた。コンピュータについては、商用電源が得られない場所等で継続的に使用できるようにした携帯用コンピュータが存在したが（特許文献１）、印刷装置についてはそのような先行技術が存在しなかった。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３４０１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在はモバイルコンピューティングの時代であり、出先で印刷をする需要が多い。しかし、従来の上記印刷装置では、移動先に商用電源を利用できる電源コンセントが無かったり、電池のスペアが足りなくなったりした場合には印刷を諦めざるを得なかった。
【０００５】
そこで、本発明は、外部電源を利用することなく、機械エネルギーを利用して印刷を可能とする印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、機械エネルギーを蓄積する機械エネルギー蓄積機構と、蓄積された機械エネルギーを用いてシートの搬送及び／またはシートへの印刷を行う機械エネルギー利用機構と、を備えたことを特徴とする印刷装置である。
【０００７】
上記構成によれば、機械エネルギー、すなわち操作者の操作や気体圧などによる機械エネルギーが蓄積されており、この蓄積された機械エネルギーを利用してシートが搬送したり、シートへ印刷したりするように構成されているので、外部電源を利用しなくても、どこでも手軽に印刷という目的を達成することができる。
【０００８】
ここで「シート」にはいわゆる紙媒体（普通紙、高級紙、特殊用紙）が一般的であるが、これに限定されることはない。例えばプラスチック薄膜や金属薄膜等、大凡印刷対象となりうるものであれば、本発明の「シート」という概念に属するものとして捉えてよい。印刷装置の構造によっては「シート」に可撓性を有することを要せず、例えば壁面などの硬度の高い印刷面に印刷可能な構造を備えれば、その壁面も本発明における「シート」と捉えることができる。その場合の「搬送」とは、印刷面と印刷を行う手段との相対位置を変更制御することを含む。
【０００９】
ここでシートの搬送方向として、一定方向にシートが搬送されるように機構を構成する場合と、機械エネルギーの蓄積時と解放時とで異なる方向にシートが搬送されるように機構を構成する場合とがある。
【００１０】
より具体的に、本発明は、外部から付与された機械エネルギーを蓄積する機械エネルギー蓄積機構と、機械エネルギーによりシートを搬送するシート搬送機構と、機械エネルギーにより印刷ヘッドを搬送するヘッド搬送機構と、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する電気エネルギー変換機構と、電気エネルギー変換機構により変換された電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積装置と、電気エネルギーにより動作し、シート搬送機構によるシートの搬送及び／またはヘッド搬送機構による印刷ヘッドの搬送を制御する機構制御装置と、電気エネルギーにより動作し、印刷情報に基づいて印刷ヘッドのシートへの印刷を制御する印刷制御装置とを備える。
【００１１】
上記構成によれば、機械エネルギーが外部から供給されると機械エネルギー蓄積機構に蓄積される。シート搬送機構は、この機械エネルギーによって、シートを搬送（駆動）する。また、ヘッド搬送機構は、この機械エネルギーによって印刷ヘッドを搬送（駆動）する。電気エネルギー変換機構は、この機械エネルギーを機械―電気エネルギー変換により電気エネルギーに変換する。電気エネルギー蓄積装置はこの電気エネルギーを蓄積する。機構制御装置は、この電気エネルギーにより動作し、シートや印刷ヘッドの搬送を制御する。また印刷制御装置もこの電気エネルギーによって動作し、印刷情報を参照してシートへの印刷を制御する。したがって、シートや印刷ヘッドの物理的な移動／搬送／駆動は機械エネルギーによって実現され、それらの制御が機械エネルギーから変換された電気エネルギーで達成される。
【００１２】
ここで、機械エネルギー蓄積機構に機械エネルギーを伝達する方法として、使用者の操作による力を機械エネルギー蓄積機構に伝達可能に構成することが考えられる。当該構成によれば、使用者が操作による力、例えばハンドルを回転させる力やレバーを操作する力が機械的に機械エネルギー蓄積機構に伝達されて蓄積されるものであり、このような構成によって、外部電源を用いずにエネルギーの蓄積が実現できる。
【００１３】
また他の態様として、機械エネルギー蓄積機構に機械エネルギーを伝達する場合、圧縮された気体による押圧力を機械エネルギー蓄積機構に伝達可能に構成されていることも可能である。このような態様の実現方法には種々の実施例が考えられる。例えば、圧縮された気体が充填されたキャニスターを含み、当該圧縮された気体による押圧力をエネルギー蓄積機構に伝達可能に構成されていてもよい。当該構成によれば、圧縮された気体の押圧力が機械エネルギー蓄積機構に伝達され機械エネルギーが蓄積されるものであり、このような構成によって、外部電源を用いずにエネルギーの蓄積が実現できる。
【００１４】
ここで、機械エネルギー蓄積機構は弾性エネルギーを機械エネルギーとして蓄積する。弾性エネルギーは、固体が変形すると内部に貯えられるエネルギーであり、弾性変形を利用したものとして、ゼンマイ機構、バネ機構、ゴム等の弾性体を利用した機構を含むことが考えられる。特にゼンマイ機構は、機械エネルギーを蓄積する手段として汎用されており安価に利用が可能であり、かつ、長時間、大きな量の機械エネルギーを蓄積できるので好適である。またバネやゴム等も安価に利用できるので、例えば玩具用印刷装置などに適当である。
【００１５】
また他の態様として、機械エネルギー蓄積機構は、気体の内部エネルギーを機械エネルギーとして蓄積することもできる。気体の内部エネルギーとは、熱力学第一法則で温度が一定のときは圧力と体積で規定される。例えば、気体の内部エネルギーを利用する場合として、気体を充填可能に構成されたシリンダーと、シリンダーに充填された気体の圧力を機械エネルギーとして解放する機構とを備えていてもよい。当該構成によれば、シリンダーに気体が充填されると気体が圧縮されていき、その圧力に応じた押圧力が発生する。圧縮された気体の押圧力を解放する際に、この押圧力を機械エネルギーとして取り出すので、一種の機械エネルギー蓄積機構として作用していることになる。
【００１６】
ここで、電気エネルギー変換機構は、機械エネルギー変換機構に蓄積された機械エネルギーが解放される際の機械エネルギーを電気エネルギーに変換可能に構成されている。この構成は、外部からの力を一旦機械エネルギー蓄積機構に蓄積し、蓄積された機械エネルギーを電気エネルギーに変換する構成である。
【００１７】
一方、電気エネルギー変換機構は、機械エネルギー変換機構に機械エネルギーを蓄積する際に当該機械エネルギーの一部を電気エネルギーに変換可能に構成されていてもよい。この構成は、外部からの力を機械エネルギー蓄積機構に蓄積しながら、それと並行して電気エネルギーへの変換も実施するような構成である。
【００１８】
また、本発明において、シートの位置及び印刷ヘッドの位置を検出する位置検出手段をさらに備え、検出されたシートの位置及び／またはヘッドの位置を参照して、印刷情報に基づく印刷ヘッドの印刷を制御するように構成されていてもよい。当該構成によれば、シートの位置や印刷ヘッドの位置が検出された場合に、シート搬送機構によるシートの搬送を制御したり、ヘッド搬送機構による印刷ヘッドの搬送を制御したり、印刷制御装置による印刷情報に基づくシートへの印刷を制御したりすることができる。
【００１９】
ここで、印刷制御装置は印刷情報として、外部から送信されてきた情報、記憶装置に格納されている情報、着脱自在に設けられた記憶装置に格納されている情報、及び入力装置から入力された操作情報の中から選ばれる一つ以上の情報を利用可能に構成されている。当該構成によれば、例えば外部のコンピュータ装置等から送信されてきた情報を入力しそれに対応して印刷したり、当初から記憶されているような記憶装置の格納情報に基づいて印刷したり、着脱自在な記憶媒体に格納されている情報に基づき印刷したり、入力装置から入力された操作情報に基づいて印刷したりが行える。
【００２０】
ここで「着脱自在な記憶媒体」には、ＦＤ、ＭＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のディスクタイプの記憶媒体、メモリスティック、ＩＣカードなどのメモリタイプの記憶媒体等、種々のものが考えられる。
【００２１】
また、印刷制御装置は、入力装置から入力された操作情報を所定の図形または文字を表す印字情報に変換する変換手段を備えていてもよい。この構成によれば、操作情報が一つの図形や文字に対応する操作情報であった場合それをデコードして対応する図形や文字を印刷するようにしたり、所定の図形や文字（列）を操作内容に対応させて登録しておき、操作内容に対応した図形や文字（列）を表示させたりできる。
【００２２】
ここで、機構制御装置及び印刷制御装置の少なくとも一方が、非同期回路により構成されていることは好ましい。非同期回路によれば、動作クロックを用いずイベント起動によって動作するため、必要なときに必要なだけの動作が行われその時に電力が消費され、電気エネルギーを極力制限したい当該印刷装置の電気回路に最適だからである。
【００２３】
本発明は、シートに印刷するための印刷装置であって、使用者の操作による機械エネルギーを蓄積する機械エネルギー蓄積機構と、機械エネルギー蓄積機構に蓄積された機械エネルギーの解放を規制する規制機構と、規制機構による規制が解除された場合に、機械エネルギー蓄積機構から解放された機械エネルギーによりシートを駆動するシート搬送機構と、機械エネルギー蓄積機構から解放された機械エネルギーにより印刷ヘッドを駆動するヘッド搬送機構と、機械エネルギー蓄積機構から解放された機械エネルギーを電気エネルギーに変換する電気エネルギー変換機構と、電気エネルギー変換機構により変換された電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積装置と、電気エネルギー蓄積装置に蓄積された電気エネルギーにより動作し、シート搬送機構によるシートの搬送及び／またはヘッド搬送機構による印刷ヘッドの搬送を制御する機構制御装置と、電気エネルギー蓄積装置に蓄積された電気エネルギーにより動作し、印刷情報に基づいて印刷ヘッドのシートへの印刷を制御する印刷制御装置とを備えることを特徴とする印刷装置である。
【００２４】
ここで、シート搬送機構は、ヘッド搬送機構により印刷ヘッドが所定位置に達した場合にシートの搬送の規制が解除され、所定量だけシートが搬送された後に規制され、ヘッド搬送機構は、シート搬送機構によりシートが所定位置に搬送されている場合に印刷ヘッドのシート幅方向への搬送の規制が解除され、シートの幅だけ印刷ヘッドが搬送された後に規制されるよう構成されていることによって、シート搬送機構とヘッド搬送機構との間で交互に規制と解除が繰り返させる交互規制機構を備える。この構成によれば、シートの搬送と印刷ヘッドの搬送が交互に実施されるため、ラインフィードとラインフィードごとのシート送りとのそれぞれに電気的な制御手段の補助が不要となり、機械エネルギーだけでシートと印刷ヘッドの搬送を完遂できる。そのため電気エネルギーの殆どを印刷制御に費やし省電力が図れ、一回の機械エネルギー蓄積で長時間の印刷が行えるようになる。
【００２５】
ここで、規制レバーで仮固定可能に構成されたラチェット機構を備え、当該ラチェット機構により前記機械エネルギー蓄積機構に蓄積された前記機械エネルギーの規制と解除とが行われる。当該構成によれば、蓄積された機械エネルギーが、ラチェット機構の解除によって解放され、また、ラチェット機構の規制によってエネルギーが保持されるので、機械エネルギー蓄積のタイミングと蓄積された機械エネルギーを解放させ印刷させるタイミングとを異ならせることが可能となる。このため、機械エネルギーが蓄積されている限り、好きな時に好きな枚数だけ印刷させるようなことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に本発明を実施するための好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下に説明する本発明の実施形態は、機械エネルギーを蓄積する手段、及び、蓄積された機械エネルギーを用いてシート（用紙）の搬送及びシートへの印刷を行う手段を備える印刷装置である。各実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、本発明は以下の実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
【００２７】
< 実施形態１ >
図１に、本実施形態１における印刷装置を含むシステム構成の説明図を示す。本実施形態１は、特に、一定方向にシートが搬送されるように構成された印刷装置に関する。図１には、本実施形態１の印刷装置１及び印刷装置１に印刷情報Ｄｐを送信するコンピュータ装置２が示されている。
【００２８】
印刷装置１は、外観上、本体１０に、シートＳが載置されるシートフィーダ１１が取り付けられており、シート受け１３が開くことにより、排出口１２が開口するようになっている。本体１０には、着脱可能な記憶媒体であるリムーバブルディスクを着脱可能に装着するためのスロット３０９、所定の文字や図形表示をするためのディスプレイ３１０、接続ケーブル２３が接続されコンピュータ装置２から送信される印刷情報Ｄｐを受信するためのコネクタ３１１、及び図示しない制御部３００（図９参照）に操作情報を入力するための入力装置３１３が設けられている。また、本体１０の側面には、本発明に係る機械エネルギー蓄積機構に機械エネルギーを付与するため、ユーザによって廻されるハンドル１０１が回転可能に設けられている。
【００２９】
コンピュータ装置２は汎用のパーソナルコンピュータとしての構成を備え、コンピュータ本体２０、液晶ディスプレイ２１、キーボード２２、マウス２４等を備えている。コンピュータ本体２０の背後の図示しないプリンタ用コネクタには接続ケーブル２３が接続され、コンピュータ装置２で生々された印刷情報（印刷される文字や図形に関する情報の他に印刷制御情報も含む）を印刷装置１に送信するようになっている。
【００３０】
図２に、本実施形態１の印刷装置１におけるシートＳの搬送方向を示す。図２に示されるように、本印刷装置１は、印刷前に、ハンドル１０１を矢印の方向にユーザが回転させることによって、その力が機械エネルギーとして内部に蓄積されようになっている。印刷を始める際には、入力装置３１３を操作することによって印刷開始が指示されると、シートフィーダ１１に載置されたシートＳが白抜き矢印の方向に搬送され巻き取られる。印刷時には、本印刷装置１は内部に蓄積された機械エネルギーを利用してシートＳを印刷前の巻き取り時と同じ方向に搬送し、排出口１２から印刷されたシートＳを排出するように動作する。この時、ハンドル１０１は機械エネルギー蓄積時と逆方向に回転し、機械エネルギーが解放される。
【００３１】
< 機能ブロック構成 >
図３に本発明の印刷装置１の機能ブロック図を示す。図３では、実線の矢印が機械エネルギーの流れを、白抜き矢印が電気エネルギーの流れを、破線矢印が制御信号の流れを示している。また、一点鎖線の矢印は本実施形態１に対する変形例を示している。
【００３２】
図３に示すように、印刷装置１は、外部から付与された機械エネルギー（外力）を蓄積する機械エネルギー蓄積機構１００及び１５０、機械エネルギーによりシートＳを搬送するシート搬送機構１３０、機械エネルギーにより印刷ヘッド１７０を搬送するヘッド搬送機構１６０、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する電気エネルギー変換機構２００、電気エネルギー変換機構２００により変換された電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積装置２１０、電気エネルギーにより動作し、シート搬送機構１３０によるシートＳの搬送及び／またはヘッド搬送機構１６０による印刷ヘッド１７０の搬送を制御する機構制御装置３３０、電気エネルギーにより動作し、印刷データＳｐに基づいて印刷ヘッド１７０のシートＳへの印刷を制御する印刷制御装置３２０を備えている。詳細な部品構成については、図６において詳述する。
【００３３】
本実施形態１では、機械エネルギー蓄積機構１００及び１５０に機械エネルギーを伝達する方法として、使用者がハンドル１０１を操作して供給された力を外力として機械エネルギー蓄積機構１００及び１５０に伝達可能に構成されている。
【００３４】
機械エネルギー蓄積機構として、本実施形態では、二つの機械エネルギー蓄積機構１００及び１５０を利用している。機械エネルギー蓄積機構１００は専らヘッド搬送機構１６０に機械エネルギーを伝達するために、機械エネルギー蓄積機構１５０は、専ら電気エネルギーへの変換とシート搬送機構に機械エネルギーを伝達するために設けられている。これら機械エネルギー蓄積機構は、もちろん機械エネルギーの出力（蓄積量）が大きければ一つのみ設けてもよい。また必要な機械エネルギーの程度に応じて、３以上の機械エネルギー蓄積機構を設けてもよい。
【００３５】
ここで、本実施形態１では、機械エネルギー蓄積機構１００及び１５０として、弾性エネルギーを利用するゼンマイ機構を含んでいる。ゼンマイ機構は、機械エネルギーを蓄積する手段として汎用されており安価に利用が可能であり、かつ、長時間、大きな量の機械エネルギーを蓄積できるので好適である。ゼンマイは、帯のような形状をした金属製の平線を渦巻き状に巻き上げたもので、解放状態から巻き上げの度合いを上げることによってトルクが生じ、その大きさに対応した機械エネルギーが保存されるものである。ゼンマイの幅と厚みはゼンマイの発生するトルクに大きく影響し、例えば幅が２倍になると２倍のトルクを発生させるが、厚みが２倍になると８倍のトルクを発生させるようになる。またゼンマイの長さが長くなるほど解放時の力の持続時間が延びる。必要とされるトルクの量と持続時間とに応じて、適当な幅と長さを有するゼンマイを選択することになる。トルクが強くなればなるほど多くの機械エネルギーを発生させ、沢山の機構部品を動かすことが可能であるが、同時に大きな摩擦を発生させることになるため耐久性が落ちる傾向にある。一般には、トルクを可能な限り低くし、その弱いトルクで動作可能なように、輪列摩擦を少なくするよう設計することが好ましい。ゼンマイは、香箱という箱に収められている。香箱から取り出し拘束力を解放した状態では、ゼンマイはＳ字形を呈し、ゼンマイ各部分が受ける力が均一になるように形成されている。ゼンマイの内端は香箱芯という軸に固定され、外端は折り返し等により香箱内壁に引っかけられている。ゼンマイの材料は種々に考えられるが、合金製のゼンマイが、弾性限界が高く好適である。例えば「ニバーフレックス」（商品名）や「イソフレックス」（商品名）が知られている。
【００３６】
電気エネルギー変換機構２００は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することができる構造を備えることを要し、本実施形態ではいわゆる発電機としての構造を備える。本実施形態１では、外力として与えられた機械エネルギーが一旦機械エネルギー蓄積機構１５０に蓄積され、蓄積された機械エネルギーが解放される際に、電気エネルギーへ変換されるように構成されている。
【００３７】
但し、図１の変形例Ｆｂで示すように、外力によって機械エネルギー蓄積機構１５０に蓄積されるのと並行してその一部を電気エネルギーに変換するように構成されていてもよい。また、外力が供給されている最中に、及び機械エネルギー蓄積機構１５０から蓄積された機械エネルギーが解放されている最中の双方において、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されていてもよい。
【００３８】
電気エネルギー蓄積装置２１０は、電気エネルギー変換機構２００で機械エネルギーから変換されて生じた電気エネルギーを蓄積可能に構成されている。その形態に限定は無いが、本実施形態１では蓄電池を用いる。ただし、大容量コンデンサ等を蓄電池として用いることも安価で好適である。蓄電池としては、充電可能な二次電池であり、鉛蓄電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−Ｃｄアルカリ電池、ニッケル水素電池、Ｍｇ−Ｌｉ電池、リチウム電池等が利用可能である。
【００３９】
図４に、本実施形態１における電気エネルギー変換機構２００と電気エネルギー蓄積装置２１０とを含む周辺構成の詳細を示す。図４に示すように、電気エネルギー変換機構２００は、いわゆる交流発電機としての構成を備え、電気エネルギー蓄積装置２１０は蓄電池としての構成を備えている。機械エネルギー蓄積機構１５０の解放機械エネルギー発生点である香箱歯車１５６から、発電に適する回転数にする輪列を備えた増速器１５７を経て適当な回転数で回転力が発電機２００に及ぼされる。この発電機２００で発電された交流電流は、整流器２０２で脈流電流に変換され、平滑回路２０４でリップルが除去され直流となって蓄電池２１０に充電されるようになっている。蓄電池２１０に蓄積された電気エネルギー、すなわち電力はＤＣ−ＤＣコンバータ２０６により制御部３００の動作に適当な動作電圧（例えば５Ｖ）に変換されて電源Ｖｄｄとして出力されるようになっている。
【００４０】
図５に、本実施形態１における制御部３００の具体的ブロック図を示す。制御部３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＡＭ３０２、ＲＯＭ３０３、インターフェース回路３０４、トランシーバ３０５、リムーバブルメディアコントロール（ＲＭＣ）回路３０６、記憶媒体駆動部３０７、着脱自在な記憶媒体３０８、スロット３０９、パラレルインターフェース装置３１６、コネクタ３１１、内部バス３１２、入力装置３１３、デコーダ３１４、パラレルインターフェース装置３１５を備えている。
【００４１】
制御部３００は、機械エネルギーから変換された電気エネルギーである電源Ｖｄｄで動作するコンピュータ装置となっている。ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０３に格納されているソフトウェアプログラムを順次実行して全体を所定の目的に合致するように制御し、この制御部３００を本発明の機構制御装置３３０及び印刷制御装置３２０として機能させるように動作する。ＲＡＭ３０２は、一次的な記憶領域としてＣＰＵ３０１が利用する他、外部（コンピュータ装置２）から送信された印刷情報Ｄｐや、記憶媒体３０８から読み出された印刷情報を格納するようになっている。インターフェース回路３０４は、ディスプレイ３１０に印刷装置１のステータスや入力装置に対応した表示、印刷情報を示す表示、ユーザに対する指示内容等をユーザに認識可能に表示するものである。トランシーバ３０５は、コネクタ３１１に接続されており、コンピュータ装置２（図１参照）から送信された印刷情報Ｄｐを受信し、またコンピュータ装置２に対する印刷装置１の要求信号を送信可能になっている。記憶媒体駆動部３０７は、当該印刷装置１で利用する記憶媒体３０８の形式に対応させて、格納された情報の読み出しや書き込みを行うものある。例えば記憶媒体３０８が、ＦＤ、ＭＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のディスク媒体である場合には、それぞれの規格の記憶媒体から情報を読み出し可能に構成されたディスクドライブ装置である。また、記憶媒体３０８が、フラッシュカード、メモリスティック、スマートカード、ＩＣカード等のメモリカードである場合には、それら記憶媒体を接続し内部バス３１２にデータを流通させることが可能なインターフェース回路である。パラレルインターフェース装置３１６は、必要に応じて検出されるシート位置データＤｓや印刷ヘッド位置データＤｈを受信して内部バス３１２に流し、ＣＰＵ３０１が生成したシート搬送制御信号（本実施形態では解除信号Ｓｓ）やヘッド搬送制御信号Ｓｈを出力したり、ＲＡＭ３０２等から転送される印刷データＳｐを出力したりする。デコーダ３１４は、本体１０に設けられた入力装置３１３からユーザの操作によって入力された操作情報を解析し、キーストロークに対応するコードを発生させパラレルインターフェース装置３１５経由で内部バス３１２に流通させる。
【００４２】
さて、当該制御部３００は、水晶振動子からの基本クロックによってタイミングを合わせながら命令が実行されていく同期型コンピュータとして動作してもよいが、特に本実施形態１では、非同期型コンピュータとして回路構成されているものとする。非同期型コンピュータは、イベント駆動型であり、外部からの信号の変化に対応して非同期に動作するように設計されている。心臓部となる非同期ＣＰＵは、基本的には同期型コンピュータと同様のブロック構造、例えば、プログラムカウンタ、次に実行すべき命令のアドレスを格納するメモリアドレスレジスタ、アクセスしようとするメモリ内から読み出したデータを保持するメモリデータレジスタ、現在実行中の命令を保持する命令レジスタ、演算・処理に必要とされるワークエリアである汎用レジスタ、演算回路、全体の制御回路等を備えている。但し、非同期ＣＰＵは、基本クロックによって各ブロックが動作するものではないため、一つのブロックにおける処理が、終わりデータが総て揃ったら次のブロックの処理が始まるように互いの動作順序を規定する特別の回路として、局所的な協調をとるためのランデブー回路やアービター回路が必要である。ランデブー回路は、非同期ＣＰＵの動作を協調させ中央制御のクロックが無くてもデータが順序立てて流れるようにパイプライン形式で制御する回路であり、例えばマラーＣ素子を用いる。アービター回路は、二つのブロックがほぼ同時にあるブロックにアクセスしようとした場合にどちらか一方の処理を優先させる調停処理を行う回路である。非同期ＣＰＵについては、昔から研究されている種々の公知技術を利用できる。例えば、「非同期チップで限界を破れ」、Ｉ．Ｅ．サザーランド等、日経サイエンス  ２００２  １１月号、ｐ６８〜７６にはその概略が開示されている。ＲＡＭ３０２やＲＯＭ３０３その他のインターフェース回路群も非同期型で動作するよう構成されていることが好ましい。非同期型コンピュータを利用すれば、動作が必要な瞬間だけ電流が流れ電力が消費されるため、極めて電力消費量の少ないシステムを提供でき、機械エネルギーから変換された範囲の電気エネルギーを利用する本発明のような印刷装置のコンピュータの回路構成として好ましい。
【００４３】
さて、図３の機能ブロック図の説明に戻る。上述したように、機構制御装置３３０は、シートＳの搬送を指示するシート搬送信号（本実施形態では解除信号Ｓｓ）を出力可能になっている。シート搬送機構１３０は、当該機構制御装置３３０から供給される解除信号Ｓｓによって規制が解除されている場合、例えば電磁スイッチにより規制レバー１２４（図６にて後述する）が操作されている場合に動作を開始し、シートＳを所定量送るようになっている。ヘッド搬送機構１６０は、当該シート搬送機構１３０との協働動作で、シートＳの所定量搬送の終了を待って印刷ヘッド１７０をシート幅方向（送り方向と直角方向）に搬送するようになっている。後述するが、シート搬送機構１３０によるシートＳの搬送とヘッド搬送機構１６０による印刷ヘッド１７０の搬送とは、交互に規制され、交互に動作するようになっている。
【００４４】
印刷制御装置３２０は、印刷ヘッド１７０の搬送時に併せて印刷データＳｐを印刷ヘッド１７０に供給し、シートＳに印刷データＳｐに対応する図形又は文字を印刷するようになっている。このとき、印刷制御装置３２０は、印刷ヘッド１７０の幅方向の搬送位置を示す、図示しない検出手段によって検出された印刷ヘッド位置データＤｈを参照し、印刷ヘッド１７０に印刷データＳｐを供給するタイミングを制御するようになっている。ここで、印刷制御装置３２０はコンピュータ装置２等の外部から送信されてきた情報（コネクタ３１１経由）、ＲＡＭ３０２やＲＯＭ３０３等の記憶装置に予め格納されている情報、着脱自在な記憶媒体３０８に格納されている情報、または入力装置３１３から入力された操作情報を、印刷情報として印刷ヘッド１７０に供給可能に構成されている。なお、印刷制御装置３２０は、入力装置３１３から入力された操作情報を所定の図形または文字を表す印字情報に変換する変換機能を備えていてもよい。この構成によれば、操作情報が一つの図形や文字に対応する操作情報であった場合それをデコードして対応する図形や文字を印刷するようにしたり、所定の図形や文字（列）を操作内容に対応させて登録しておき、操作内容に対応した図形や文字（列）を表示させたりできる。
【００４５】
なお、印刷ヘッド１７０の構造には、特に限定はなく、ヘッド搬送機構１６０で搬送されるキャリッジに交換可能に設けられるもので、その形式には、例えばインクジェット方式や静電吐出方式、熱膨張方式等によってインクを吐出させる液滴吐出型であっても、感熱印刷方式であっても、ドットインパクトタイプであってもよい。さらに印刷ヘッドの搬送という概念からははずれるが、レーザプリンタとしてドラムに静電力で付着させたトナーパウダーをシートＳに転写し熱等によって固着化させるものであってもよい。このような印刷ヘッド１７０に供給される印刷データＳｐは、印刷ヘッド１７０の仕様によって種々に設計変更される駆動パルスや画像情報等からなる。
【００４６】
なお、本実施形態１のシート搬送機構１３０では、印刷ヘッド１７０の搬送毎にするシート送り（紙送り）を総て機構部品の協働動作によって実施するため電気的な制御を要しない。このため本実施形態１では、機構動作の規制と規制解除を規定する解除信号Ｓｓを出力するようにしている。もちろん、変形例として、印刷ヘッドの往復動作や片道動作ごとの紙送りタイミングや紙送り量を電気的に制御する場合には、そのような制御内容を含んだシート搬送制御信号を出力可能に構成してもよい。
【００４７】
以上、図３の機能ブロック構成から判るように、本実施形態１では、シートや印刷ヘッドの物理的な移動／搬送／駆動は機械エネルギーによって実現され、それらの制御が機械エネルギーから変換された電気エネルギーを電源とすることで達成される。
【００４８】
< 機構構成 >
図６に本実施形態１の印刷装置１における具体的な機構部品の協働関係の説明図、図７に当該機構部品の主要部分の概念斜視図、図８にその概念平面図、図９にその概念側面図を示す。
【００４９】
上記機能ブロック（図３）でも一部説明したように、本印刷装置１の機構は、大きく、機械エネルギー蓄積機構１００及び１５０、ヘッド搬送機構１６０、中間車１２０、シート搬送機構１３０、交互規制機構１４０に区分けされている。機械エネルギー蓄積機構１００及び１５０は、ユーザの操作で加えられた力を機械エネルギーとして蓄積する機構部である。ヘッド搬送機構１６０は、機械エネルギー蓄積機構１５０に蓄積された機械エネルギーにより、印刷ヘッド１７０をキャリッジとともに移動する機構部である。中間車１２０は、機械エネルギー蓄積機構１００に蓄積された機械エネルギーをシート搬送機構１３０に伝達するための輪列であり、動作の起点となる規制レバー１２４により規制される機構部である。シート搬送機構１３０は、中間車１２０から伝達された機械エネルギーによりシートＳを搬送する機構部である。交互規制機構１４０は、本発明に係り、ヘッド搬送機構１６０による印刷ヘッド１７０の搬送とシート搬送機構１３０によるシートＳの搬送とを交互に実施させ交互に規制させるための機構部である。以下、各機構部を詳細に説明する。
【００５０】
機械エネルギー蓄積機構１００は、ハンドル１０１、回転規制カム１０２、規制レバー１０４、香箱１０６、伝達歯車１１２を備えている。ハンドル１０１は、図１及び図２で説明したように、印刷装置１の本体１０から外部に露出しており、ユーザによって操作可能な回転操作部となっている。図７及び図８に示すように、回転規制カム１０２は３つの段差が設けられたカムであり、支軸１０５で軸持された規制レバー１０４が図示しないバネ機構により回転規制カム１０２の軸芯方向に付勢されている。このため、回転規制カム１０２と規制レバー１０４とはラチェット機構を構成しており、１／３回転毎に仮固定され逆回転することが防止される。したがって、ハンドル１０１をユーザが操作する場合に１／３回転ごとに規制レバー１０４が回転規制カム１０２の段差を落ちる際に生ずるクリック音が聞こえるようになる。ハンドル１０１から手を離すと、香箱１０６内のゼンマイ１０７による付勢力によりハンドル１０１が逆回転しようとするが、このラチェット機構により１／３回転以上戻ることはない。これらハンドル１０１と回転規制カム１０２とは香箱芯１１０で伝達歯車１１２と同芯になっている。香箱１０６の内部にはゼンマイ１０７が収容されており、その一旦が香箱芯１１０に固定され、その外端が折り返しによって香箱１０６の外周内壁に固定されている。香箱１０６は香箱芯１１０の周囲を回動自在に設けられている。香箱１０６の外周は香箱歯車１０８が設けられている。図８において、香箱歯車１０８に拘束力が作用する状態でハンドル１０１を時計回りに廻すと、香箱１０６内部のゼンマイ１０７が巻き上げられて機械エネルギーが蓄積されていくようになっている。
【００５１】
機械エネルギー蓄積機構１５０は、かな１５２、香箱１５４、香箱芯１５８を備える。かな１５２は、機械エネルギー蓄積機構１００の伝達歯車１１２と、所定の増速比で回転速度が上げられるように歯合している。香箱芯１５８はかな１５２と同軸に形成され、当該香箱芯１５８の周囲を回転自在に香箱１５４が設けられている。香箱１５４の内部には、もう一つのゼンマイ１５５が設けられている。このゼンマイ１５５は内端が香箱芯１５８に固定され、外端が香箱１５４の外周内壁に折り返して固定されている。香箱１５４の外側には香箱歯車１５６が設けられている。図４で説明したように、この香箱歯車１５６は輪列である増速器１５７に歯合しており、適度な回転数となるように増速されて、発電機２００のロータに回転力を伝達するようになっている。
【００５２】
ヘッド搬送機構１６０は、かな１５６、クラッチ溝車１６４、案内ローラ１６２を備える。これらは総て同軸で固定されている。かな１５６は、前記機械エネルギー蓄積機構１５０の香箱歯車１５６と所定の増速比で歯合している。例えば、印刷ヘッド１７０が一回の走査（シートＳの幅方向に片道搬送される間）当たり１．５ｃｍの領域を印刷するものであるとした場合、シートＳをＡ４版（縦２９.７ｃｍ）とした場合に、ハンドル１０１が１／３回転する間に、案内ローラ１６２が１９．８回転（≒２９．７／１．５）するような比に選ばれる。クラッチ溝車１６４は、案内ローラ１６２の端部に設けられたフランジ状を呈しており、フランジ状に一箇所、クラッチ溝１６５が設けられている。案内ローラ１６２は、印刷ヘッド１７０を搬送するためのものであり、螺旋状に案内溝１６６が設けられている。この案内溝１６６には、ガイドレール１７２によって往復方向（シートＳの幅方向）に摺動自在に設けられた印刷ヘッド１７０（正確には印刷ヘッドを収容するキャリッジ（収容ケース））のガイド突起１７４が嵌合するように設けられている。この構成により、案内ローラ１６２が回転すると案内溝１６６に沿ってガイド突起１７４が往復方向に案内され、シートＳの幅方向にキャリッジ（印刷ヘッド１７０）を搬送するようになっている。この案内溝１６６は、一方向に印刷ヘッド１７０が搬送されると、その反対方向に再び印刷ヘッド１７０が搬送されるように、往復運動させるような形状に設けられている。この機構により、案内ローラ１６２が１回転すると、印刷ヘッド１７０が案内ローラ１６２の一方の端部から他方の端部まで動き、さらに１回転すると、印刷ヘッド１７０が他方の端部から一方の端部に動く。すなわち案内ローラ１６２が２回転で印刷ヘッド１７０が往復動作することになっている。
【００５３】
一方、中間車１２０は、かな１２１、回転規制カム１２２、伝達歯車１２６を備える。これらは同軸で固定されている。かな１２１は、機械エネルギー蓄積機構１００の香箱歯車１０８と、所定の増速比で歯合している。この増速比は、例えばハンドル１０１が１／３回転する間に中間車１２０が１回転するような比に選ばれる。図８から判るように、回転規制カム１２２は、一回転で一箇所の段差があるようなカムになっており、支軸１２３で軸持された規制レバー１２４が図示しないバネ機構により回転規制カム１２２の軸芯方向に付勢されている。このため、回転規制カム１２２と規制レバー１２４とはラチェット機構を構成しており、１回転毎に仮固定され逆回転することが防止される。この規制レバー１２４は、図６に示す電磁スイッチ３４０により、符号１２５の作用面（△印）が押されるようになっている。作用面１２５が押されると、この規制レバー１２４が回転規制カム１２２からはずれ、回転規制カム１２２が回転するようになっている。
【００５４】
シート搬送機構１３０は、かな１３２、軸１３３、紙送りローラ１３４、伝達歯車１３１を備える。これらは同軸で固定されている。かな１３２は、中間車１２０の伝達歯車１２６と所定の増速比で歯合している。ハンドル１０１が１／３回転する間に、シートＳが縦方向に総て搬送されるような増速比に設定する。例えば、紙送りローラ１３４の直径が４ｃｍでシートＳとしてＡ４版（縦方向２９．７ｃｍ）を使用する場合、香箱１０６から紙送りローラ１３４まで、７．１倍の増速比となるように歯数を定める。伝達歯車１３１は、歯合方向を変更するようなテーパ状歯車になっている。
【００５５】
交互規制機構１４０は、伝達歯車１４１とクラッチ溝車１４２を備える。伝達歯車１４１は、シート搬送機構１３０の伝達歯車１３１と歯合するように、テーパ状歯車を呈している。伝達歯車１４１には、その周囲にクラッチ溝車１４２が設けられている。クラッチ溝車１４２は皿の縁取りのような円周状の堤形状を有しており、一定間隔で案内溝１４４が切られている。伝達歯車１３１と伝達歯車１４１との増速比は、案内ローラ１６２によって印刷ヘッド１７０がシートＳの一端から他端まで一走査する間に、案内溝１４４から次の案内溝１４４までゆっくり回転するような比に選ばれる。この案内溝１４４は印刷ヘッド１７０が片道動くたびに、ヘッド搬送機構１６０のクラッチ溝車１６４を規制するようになっている。
【００５６】
上記各機構部は、図示しない地板（受）で回転自在に固定されており、軸持されるホゾ孔には、必要に応じて受石や油溜まりが設けられている。図面上は簡単にするため地板の図示を省略してある。
【００５７】
< 作用 >
次に、図６を主として参照しながら、本実施形態１の印刷装置１の動作を説明する。
機械エネルギーを蓄積する際には、ユーザはハンドル１０１をラチェット機構で回転が許可されている方向に回転させる（Ｓ１、図２の印刷前参照）。本実施形態では、ハンドル１０１が１／３で一枚のシートＳを印刷可能に構成されているが、ゼンマイ１０７や１５５が許容する限り、連続的にハンドル１０１を巻き上げて機械エネルギーをまとめて蓄積させてもよい。
【００５８】
ユーザがハンドル１０１を廻すほどにゼンマイの解放力によってハンドル１０１に逆回転力が働く。しかしユーザが手を離しても、規制レバー１０４及び回転規制カム１０２によるラチェット機構は働き、機械エネルギーの放出は防止される（Ｓ２）。
【００５９】
ここで規制レバー１０４を操作すると（Ｓ３）、規制が解かれ、ハンドル１０１が逆回転して一気にゼンマイ１０７や１５５に蓄積された機械エネルギーが放出される。当該印刷装置１において、入力装置３１３の操作により、または、直接規制レバー１０４を解除可能に構成することにより、エネルギーをリセットさせる機能を持たせてもよい。
【００６０】
さて、ラチェット機構が作用している限り、香箱芯１１０の回転にしたがって伝達歯車１１２が回転し（Ｓ７）、機械エネルギー蓄積機構１５０のかな１５２に回転が伝達され（Ｓ４０）、香箱１５４が拘束されているところで香箱芯１５８が回転する（Ｓ４１）。これにより、ゼンマイ１５５が巻き上げられ、機械エネルギー蓄積機構１５０において、機械エネルギーが蓄積される。
【００６１】
また、機械エネルギー蓄積機構１００においても、香箱１０６の動きが規制されているところで香箱芯１１０が回転するため（Ｓ４）、ゼンマイ１０７が巻き上げられる。これにより、機械エネルギー蓄積機構１００においても機械エネルギーが蓄積される。この香箱１０６の外端には、ゼンマイ１０７の解放力によって強いトルクが発生しているが（Ｓ５）、これが香箱歯車１０８経由で（Ｓ６）、中間車１２０のかな１２１に伝達され（Ｓ１０）、回転規制カム１２２にも伝達される（Ｓ１１）。ここで、当該回転規制カム１２２には規制レバー１２４が回転を規制しているので、回転規制カム１２２の回転が規制されている。この規制力が逆に香箱１０６のトルクを規制することになっているため、ゼンマイ１０７が巻き上げられる。同様に、後述する交互規制機構によってヘッド搬送機構１６０の回転が規制されているため、香箱１５４のトルクも規制され、ゼンマイ１５５が巻き上げられる。
【００６２】
すなわち、規制レバー１２４が回転規制カム１２２の回転を規制することで、総ての機構部においてゼンマイ１０７や１５５の解放方向の回転が規制されている。したがって、この規制レバー１２４が印刷動作の起点となっている。
【００６３】
さて、ユーザは、上述したように、随時ハンドル１０１を廻し、機械エネルギー蓄積機構１００及び１５０に機械エネルギーを蓄積させておく。そして印刷させたい場合、シートＳをシートフィーダ１１の適正位置に載置してから、入力装置３１３を操作し、印刷開始を指示する。制御部３００には蓄電池２１０から電力が供給されているため、入力装置３１３からの操作情報を正しく解釈し、機構制御装置３３０が解除信号Ｓｓを出力する（Ｓ６３）。この解除信号Ｓｓが供給されると、規制レバー１２４の作用面１２５に対向して設けられている電磁スイッチ３４０が一瞬動作し、規制レバー１２４の作用面１２５を押す（Ｓ１２）。作用面１２５が押されると、規制レバー１２４が動いてラチェット機構が外れ、回転規制カム１２２がトルクにしたがって回転し、伝達歯車１２６が回転を始める（Ｓ１３）。
【００６４】
伝達歯車１２６の回転は、シート搬送機構１３０のかな１３２に伝達され（Ｓ２０）、紙送りローラ１３４が回転する（Ｓ２１）。この回転にしたがって、紙送りローラ１３４にシートＳが巻き込まれる（Ｓ２２）。このときの搬送方向は、図２の左図のような方向である。紙送りローラ１３４の回転とともに伝達歯車１３１も回転する（Ｓ２２）。
【００６５】
図１０に示すように、伝達歯車１３１の回転は、交互規制機構１４０の伝達歯車１４１に伝達される（Ｓ３０）。伝達歯車１４１のクラッチがはずれている場合には、伝達歯車１３１及び伝達歯車１４１は図の矢印方向に動く。このとき、クラッチ溝車１４２は、ヘッド搬送機構１６０のクラッチ溝車１６４に一箇所設けられたクラッチ溝１６５に嵌合している。このため、クラッチ溝車１４２はクラッチ溝１６５内を摺動しながらゆっくり回転していく（Ｓ３１）。一方、図１０に示すように、案内ローラ１６２にはかな１６１から及ぼされたトルクが作用しているが（Ｓ５０）、そのクラッチ溝車１６４のクラッチ溝１６５がクラッチ溝車１４２に嵌合しているため、クラッチ溝車１６４の回転、ひいては案内ローラ１６２の回転が規制されている（Ｓ５１）。
【００６６】
ところが、図１１に示すように、伝達歯車１４１がさらに回転し、クラッチ溝車１４２の案内溝１４４が、クラッチ溝車１６４に差し掛かった瞬間に、クラッチ溝車１６４の拘束が解かれるため、案内ローラ１６２がクラッチ溝車１６４とともに回転し出す（図１１の矢印方向）。クラッチ溝車１６４が回転すると、今度は、クラッチ溝車１４２の案内溝１４４にクラッチ溝車１６４が嵌合しながら摺動していくよになり、クラッチ溝車１４２の回転が規制されてしまう。この規制はクラッチ溝車１６４が一回転し再びクラッチ溝１６５がクラッチ溝車１４２に差し掛かって、クラッチ溝車１４２の規制を解くまで続く。この間、図１１に矢印で示すように、案内ローラ１６２が回転するので、案内溝１６６の案内に沿って、ガイド突起１７４とともに、印刷ヘッド１７０（キャリッジ）がガイドレール１７２に沿って動く。案内ローラ１６２が一周する間に、印刷ヘッド１７０は、ローラの一端から他端まで搬送される。
【００６７】
以上の動作によれば、シート搬送機構１３０は、ヘッド搬送機構１６０により印刷ヘッド１７０が端部に搬送された場合に、クラッチ溝１６５がクラッチ溝車１４２に達してシートＳの搬送の規制が解除され、クラッチ溝車１４２が回転し所定量だけシートＳが搬送された後に、案内溝１４４がクラッチ溝車１６４に達して再び規制される。同様に、ヘッド搬送機構１６０は、シート搬送機構１３０によりシートＳが所定量搬送された場合に、案内溝１４４がクラッチ溝車１６４に達して印刷ヘッド１７０のシート幅方向への搬送の規制が解除され、クラッチ溝車１６４が回転しシートＳの幅だけ印刷ヘッド１７０が搬送された後に、クラッチ溝１６５がクラッチ溝車１４２に達して再び規制される。このように、交互規制機構１４０によって、シート搬送機構１３０とヘッド搬送機構１６０との間で交互に規制と解除が繰り返させる。
【００６８】
図１２に、以上の作用によって実施される印刷ヘッド１７０とシート送りとの関係を示す。最初、シートＳが紙送りローラ１３４と１３６によって所定量送られると（Ａ）、紙送りローラ１３４の動きが規制され、印刷ヘッド１７０の動きが解除され、最初のラインＬ１に印刷データにしたがった印刷が実施される（Ｂ）。印刷ヘッド１７０が反対方向まで搬送されると印刷ヘッド１７０の動きが規制され、紙送りローラ１３４と１３６の動きが再び解除され、シートＳが再び所定量搬送される（Ｃ）。所定量シートＳが搬送されるとシートの搬送が規制され、印刷ヘッド１７０の動きが解除され、反対方向にラインＬ２の印刷が実施される（Ｄ）。これらの印刷ヘッド１７０の往復動作を何サイクルか繰り返して、一枚のシートＳへの印刷が完遂される。
【００６９】
以上、本実施形態１によれば、ユーザのハンドル１０１の操作により任意に機械エネルギーを蓄積することが可能であり、規制レバー１２４を操作することで、この蓄積された機械エネルギーを利用してシートＳを搬送し、印刷することが可能に構成されているので、外部電源を利用しなくても、どこでも手軽に印刷という目的を達成することができる。
【００７０】
また本実施形態１の構成によれば、シートの搬送と印刷ヘッドの搬送が交互に実施されるため、ラインフィードとラインフィードごとのシート送りとのそれぞれに電気的な制御手段の補助が不要となり、機械エネルギーだけでシートと印刷ヘッドの搬送を完遂できる。そのため電気エネルギーの殆どを印刷制御に費やし省電力が図れ、一回の機械エネルギー蓄積で長時間の印刷が行えるようになる。
【００７１】
また本実施形態１の構成によれば、規制レバー１２４や１０４で仮固定可能に構成されたラチェット機構を備えるので、機械エネルギー蓄積のタイミングと蓄積された機械エネルギーを解放させ印刷させるタイミングとを異ならせることが可能となる。このため、任意の時間にユーザは機械エネルギーを蓄積することができ、またゼンマイに機械エネルギーが蓄積されている限り、好きな時に好きな枚数だけ印刷させるようなことが可能となる。
【００７２】
< 実施形態２ >
本実施形態２は、実施形態１とは異なり、機械エネルギーの蓄積時と解放時とで異なる方向にシートが搬送されるように機構を構成された印刷装置に関する。
図１３に、本実施形態２における印刷装置を含むシステム構成の説明図を示す。図１３には、本実施形態２の印刷装置３及び印刷装置３に印刷情報を送信するコンピュータ装置２が示されている。
【００７３】
印刷装置３は、外観上、本体３０に、シートＳが載置されるシートフィーダ３１が取り付けられている。シートの排出口やシート受けが無い点で実施形態１と異なる。本体３０には、実施形態１と同様、着脱可能な記憶媒体であるリムーバブルディスクを着脱可能に装着するためのスロット３０９、所定の文字や図形表示をするためのディスプレイ３１０、接続ケーブル２３が接続されコンピュータ装置２から送信される印刷情報を受信するためのコネクタ３１１、及び制御部３００（図９参照）に操作情報を入力するための入力装置３１３が設けられている。また、本体３０の側面には、本発明に係る機械エネルギー蓄積機構に機械エネルギーを付与するため、ユーザによって操作されるレバー３２が一定角回動可能に設けられている。
コンピュータ装置２は汎用のパーソナルコンピュータとしての構成を備え、実施形態１と同様の構成を備える。
【００７４】
本印刷装置３の機能ブロック図は、実施形態１（図３）と同様である。また機構部は、実施形態１（図６）に準じるような構成であるが、シートＳの搬送方向がレバー３２の操作時と解放時とで逆転するように構成されている。また、蓄電池への充電はゼンマイの解放時に行われるように構成されている。これらの機構部の変更は、公知の機械技術を用いて実施可能な範囲である。
【００７５】
図１４に、本実施形態２の印刷装置３におけるシートＳの搬送方向を示す。図１４に示されるように、本印刷装置３は、印刷前に、レバー３２を矢印の方向にユーザが倒すことによって、その力によってゼンマイが巻き上げられ機械エネルギーとして内部に蓄積される。レバー３２を倒すのと同時にその動きが紙送りローラに直結しており、シートＳをほぼ一杯まで巻き込むようになっている。シートＳを一杯まで巻き込んだ状態で、内部の機構部のラチェット機構により、一旦規制がかかるようになっている。
【００７６】
次に印刷時には、ユーザが入力装置３１３を操作することによって印刷開始を指示する。そうすると、ラチェット機構の規制が外され、ゼンマイの解放力にしたがって紙送りローラが逆回転し、シートフィーダ３１に載置されたシートＳが矢印の方向に逆に戻すように搬送される。このシートＳの逆方向の搬送時に、実施形態１に示したようなシート搬送と印刷ヘッド搬送との規制と解除が交互に行われるようになっている。この印刷時に、印刷装置３は内部に蓄積された機械エネルギーの一部を電気エネルギーに変換し、機械エネルギーの一部を蓄電池に充電するよう構成されている。
【００７７】
本実施形態２によれば、シートＳの巻き込みと排出とを異なる方向にしたので、巻き込んだシートが戻ってくる間に印刷されるような楽しい構成とすることができる。このためシートの大きさが限られているような場合に、簡単に操作で印刷が実行できる。したがって、例えば玩具としてのプリンタとして適当な態様である。
【００７８】
< 実施形態３ >
本実施形態３は、機械エネルギー蓄積機構への機械エネルギーの付与方法の変形例に関する。すなわち、実施形態１ではゼンマイ巻き上げをハンドル操作で実施していたが、本実施形態では圧縮気体を用いる点で異なる。
【００７９】
図１５に、本実施形態３における機械エネルギー蓄積機構の概念断面図を示す。図１５には機械エネルギー蓄積機構のみを示し、その他の機構の図示を省略してある。当該機構は、シリンダ４１０、シリンダ内を往復自在に摺動するピストン４２０、ピストン４２０に連結されたラック４２２、ラック４２２と歯合する伝達歯車４３０、ラチェット機構を構成する回転規制カム４３２と規制レバー４３４、伝達歯車４３０の回転に応じてゼンマイが巻き上げられるように収容されている香箱４３６を備えている。
【００８０】
シリンダ４１０内にはバネ４１２が敷設されており、図１５の位置を基準位置とするように、ピストン４２０を−Ｘ方向に付勢している。シリンダ４１０は接続部４１４を備え、着脱自在にキャニスタを装着可能になっている。キャニスタは、圧力容器４００の内部４０２に圧縮空気が充填されており、逆止弁４０４によって封止されている。なお、キャニスタに充填する気体は空気に限らず安価で高圧充填が可能であって安全なものであれば何でもよい。
【００８１】
一旦ゼンマイの巻き上げがされると、回転規制カム４３２と規制レバー４３４で構成されるラチェット機構によりゼンマイの巻き上げが戻ることが防止されるが、伝達歯車４３０またはラック４２２は、このラチェット機構のロック状態とは無関係にシリンダ４１０内の圧力に応じて逆方向に（−Ｘ方向）に戻ることが可能に構成されている。すなわち、一旦ラック４２２が＋Ｘ方向に移動した後に、ピストン４２０内の圧力が減圧され、バネ４１２の付勢力がピストン４２０に作用すると、ラック４２２とピストンがーＸ方向に戻ることが可能になっている。
【００８２】
上記の構成において、キャニスタをシリンダ４１０の接続部４１４に装着すると、キャニスタの逆止弁４０４が押されて内部４０２の圧縮空気がシリンダ４１０の内部に供給される。その押圧力によってピストン４２０がバネ４１２の付勢力に逆らって押され、ラック４２２が＋Ｘ方向に移動する。ラック４２２が移動すると、伝達歯車４３０が回転し、回転規制カム４３２が規制レバー４３４によって規制されながら回転し、香箱４３６内のゼンマイを巻き上げていく。キャニスタ内の圧縮空気が充分供給された段階で圧縮空気による押圧力とゼンマイの解放力とが釣り合う。この段階で、すなわちゼンマイの巻き上げが無くなり、例えばラチェット機構のクリック音がしなくなった段階でキャニスタを取り去ると、ラチェット機構の遊びによって僅かに回転が戻るが、規制レバー４３４によって規制が維持される。このようにして、キャニスタを利用して圧縮空気の押圧力をゼンマイ巻き上げに利用し、機械エネルギーとして蓄積させることが可能である。
【００８３】
さらにゼンマイの巻き上げが可能な場合には、使用後のキャニスタを接続部４１４から取り去って、新しい空気が充填されているキャニスタを再装着することでさらにゼンマイを巻き上げて、蓄積される機械エネルギー量を増大させることが可能である。本機械エネルギー蓄積機構では、シリンダ４１０内の圧力を減圧するとゼンマイの巻き上げ状態とは無関係にラック４２２とピストン４２０が−Ｘ方向に戻ることが可能になっているので、機械エネルギーの蓄積が可能な限り、何回でもキャニスタの取り替えが可能である。
【００８４】
以上、本実施形態３によれば、キャニスタを装着するだけで簡単に機械エネルギーの充填が可能であるため、努力してゼンマイ巻き上げをすることを不要としたため、ユーザに楽に本発明の機械エネルギー変換式の印刷装置を提供することが可能である。また、空気などの手に入りやすい気体をキャニスタに充填することで、安価に機械エネルギー供給源としてのキャニスタを提供することができるため、従来の電動式印刷装置のように電池のスペアを用意することと比べ、安易にエネルギーのスペアを提供することができる。
【００８５】
< 実施形態４ >
本実施形態４は、機械エネルギー蓄積機構自体の変形例に関する。すなわち、実施形態１ではゼンマイ機構を機械エネルギー蓄積媒体として用いたが、本実施形態では気体の内部エネルギーを機械エネルギーとして用いる点で異なる。
【００８６】
図１６に、本実施形態４における機械エネルギー蓄積機構の概念断面図を示す。図１６には機械エネルギー蓄積機構のみを示し、その他の機構の図示を省略してある。当該機構は、実施形態３のシリンダ４１０の上流にさらに、シリンダ４４０が設けられている。シリンダ４４０は、気体ポンピング用の手動ポンプとしての構成を備える。すなわち、取手４４２のついたピストン４４４を備える。シリンダ４４０には通気口４４１が設けられている。またピストン４４４には逆止弁４４５が設けられている。当該ピストン４４４は連通路４４６によってシリンダ４１０と連結されている。
【００８７】
さらにシリンダ４１０内にはピストン４２０が設けられ、ピストン４２０に連結されたラック４２２、ラック４２２と歯合する伝達歯車４３０、ラチェット機構を構成する回転規制カム４３２と規制レバー４３４、伝達歯車４３０の回転に応じて後続する機構に機械エネルギーを伝達するための伝達歯車４３８を備えている。本実施例には、シリンダ４１０内にはバネ４１２が設けられ、軽くピストン４２０を−Ｘ方向に付勢している。また、ラチェット機構を構成する規制レバー４３４の規制方向が実施形態３と逆、すなわち、ピストン４２０が＋Ｘ方向に動こうとするとその動きを規制するようになっている。
【００８８】
上記構成において、本実施形態４では、シリンダ４１０が機械エネルギー蓄積機構として作用するようになっている。すなわち、ユーザが取手４４２を把持しピストン４４４の往復動、すなわちポンピングを行う際、ピストン４４４を引いた場合には逆止弁４４５が開弁し、シリンダ４４０内に空気が入り込み、次にピストン４４４を押すと、逆止弁４４５が閉鎖され、シリンダ４４０内部の空気が圧縮されて連通路４４６経てシリンダ４１０内部に流入する。この動作を繰り返すと、徐々にシリンダ４１０の内圧が上昇しその空気圧による押圧力に応じてピストン４２０及びラック４２２が＋Ｘ方向に動こうとする。ところが、本実施形態のラチェット機構は、ラック４２２が＋Ｘ方向に動くことを阻止するように作用するので、シリンダ４１０の内圧が高まってもピストン４２０は動かない。すなわちこの内圧という形で機械エネルギーがシリンダ４１０内に蓄積される。
【００８９】
機械エネルギーを解放する場合、ユーザは規制レバー４３４を解除する。規制レバー４３４が解除されるとシリンダ４１０内の圧縮空気による押圧力によってピストン４２０が＋Ｘ方向に押され、この力がラック４２２から伝達歯車４３０のトルクとして伝達される。このトルクを利用して電気エネルギーへの変換やシート搬送機構、ヘッド搬送機構の動作をさせることができる。
【００９０】
ピストン４２０が＋Ｘ方向へ移動しシリンダ４１０の底近くまで移動したら、一旦内圧を解放しシリンダ４１０内部の気圧を元に戻す。気圧が下がると、ピストン４２０はバネ４１２の緩やかな付勢力で自然に元の位置まで復帰する。再度機械エネルギーを充填させたい場合には、また取手４４２を往復動させてポンピングすればよい。
【００９１】
以上、本実施形態４によれば、空気のポンピングだけで簡単に機械エネルギーの充填が可能であるため、外部電源を用いることなく、どこでも印刷をすることができる。また、ゼンマイを用いないので、安価に装置を提供することが可能である。
なお、この他に、機械エネルギー蓄積手段として、ゴムやバネを用いた機構を利用することも可能である。ゴムやバネなどは安価に手に入るので、玩具用プリンタ等には好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施形態１の印刷装置のシステム概念図。
【図２】実施形態１における印刷装置のシート搬送方向の説明図。
【図３】本発明における機能ブロック図。
【図４】実施形態における機械―電気エネルギー変換機構周辺ブロック図。
【図５】実施形態における制御部のブロック図。
【図６】実施形態１における機構部の作用ブロック図。
【図７】実施形態１における機構部の概念斜視図。
【図８】実施形態１における機構部の概念平面図。
【図９】実施形態１における機構部の概念側面図。
【図１０】交互規制機構の説明図であり、シート搬送時の様子を示す概念斜視図。
【図１１】交互規制機構の説明図であり、ヘッド搬送時の様子を示す概念斜視図。
【図１２】交互規制機構によるシート搬送と印刷ヘッド搬送の工程図。
【図１３】実施形態２の印刷装置のシステム概念図。
【図１４】実施形態２における印刷装置のシート搬送方向の説明図。
【図１５】実施形態３の印刷装置における機械エネルギー蓄積機構の概念断面図。
【図１６】実施形態３の印刷装置における機械エネルギー蓄積機構の概念断面図。
【符号の説明】
【００９３】
１  印刷装置、２  コンピュータ装置、３  印刷装置、１０  本体、１１  シートフィーダ、１２  排出口、２０  コンピュータ本体、２１  液晶ディスプレイ、２２  キーボード、２３  接続ケーブル、２４  マウス、３０  本体、３１  シートフィーダ、３２  レバー、１００  機械エネルギー蓄積機構、１０１  ハンドル、１０２  回転規制カム、１０４  規制レバー、１０５  支軸、１０６  香箱、１０７  ゼンマイ、１０８  香箱歯車、１１０  香箱芯、１１２  伝達歯車、１２０  中間車、１２２  回転規制カム、１２３  支軸、１２４  規制レバー、１２５  作用面、１２６  伝達歯車、１３０  シート搬送機構、１３１  伝達歯車、１３３  軸、１３４  ローラ、１４０  交互規制機構、１４１  伝達歯車、１４２  クラッチ溝車、１４４  案内溝、１５０  機械エネルギー蓄積機構、１５４  香箱、１５５  ゼンマイ、１５６  香箱歯車、１５７  増速器、１５８  香箱芯、１６０  ヘッド搬送機構、１６２  案内ローラ、１６４  クラッチ溝車、１６５  クラッチ溝、１６６  案内溝、１７０  印刷ヘッド、１７２  ガイドレール、１７４  ガイド突起、２００  電気エネルギー変換機構（発電機）、２０２  整流器、２０４  平滑回路、２０６  コンバータ、２１０  電気エネルギー蓄積装置（蓄電池）、３００  制御部、３０４  インターフェース回路、３０５  トランシーバ、３０６  リムーバブルメディアコントロール（ＲＭＣ）回路、３０７  記憶媒体駆動部、３０８  記憶媒体、３０９  スロット、３１０  ディスプレイ、３１１  コネクタ、３１２  内部バス、３１３  入力装置、３１４  デコーダ、３１５  パラレルインターフェース装置、３１６  パラレルインターフェース装置、３２０  印刷制御装置、３３０  機構制御装置、３４０  電磁スイッチ、４００  圧力容器、４０４  逆止弁、４１０  シリンダ、４１２  バネ、４１４  接続部、４２０  ピストン、４２２  ラック、４３０  伝達歯車、４３２  回転規制カム、４３４  規制レバー、４３６  香箱、４３８  伝達歯車、４４０  シリンダ、４４１  通気口、４４２  取手、４４４  ピストン、４４５  逆止弁、４４６  連通路、Ｄｈ  印刷ヘッド位置データ、Ｄｐ  印刷情報、Ｄｓ  シート位置データ、Ｓ  シート、Ｓｈ  ヘッド搬送制御信号、Ｓｐ  印刷データ、Ｓｓ  解除信号
【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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