(57)【要約】【課題】　改良されたプリントヘッドの上下位置決め機構を提供する。【解決手段】　直交するＸ、ＹおよびＺ軸を定めるフレーム（１２）を有する印刷装置（１０）に設けた、プリントヘッドアセンブリ（１８）と該アセンブリ（１８）を前記印刷装置（１０）内に支持するキャリッジ（１６）との間に動作可能に介在させた複数位置Ｚ軸基準設定構造体において、略Ｘ軸方向に間隔を置いた第１および第２基準位置（２４、２６）と、該第１および第２基準位置（２４、２６）の両方からＹ軸方向に、かつ、前記第１および第２基準位置（２４、２６）の少なくとも一方からＸ軸方向に間隔を置いた第３基準位置（２８、３０）と、を備えることを特徴とするＺ軸基準設定構造体。【選択図】図１
2004050837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　直交するＸ、ＹおよびＺ軸を定めるフレームを有する印刷装置に設けられた、プリントヘッドアセンブリと該アセンブリを前記印刷装置内に支持するキャリッジとの間に動作可能に介在させた複数位置Ｚ軸基準設定構造体において、
　略Ｘ軸方向に間隔を置いて配置された第１および第２基準位置と、
　該第１および第２基準位置の両方からＹ軸方向に間隔を置いて、かつ、前記第１および第２基準位置の少なくとも一つからＸ軸方向に間隔を置いて配置された第３基準位置と、
を備えることを特徴とするＺ軸基準設定構造体。
【請求項２】
　前記第１および第２基準位置は、前記プリントヘッドアセンブリに対して略左右対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載のＺ軸基準設定構造体。
【請求項３】
　前記第１および第２基準位置は、前記プリントヘッドアセンブリの第１端部の近くに配置され、前記第３基準位置は、前記アセンブリの第１端部の反対の第２端部の近くに配置されることを特徴とする請求項１記載のＺ軸基準設定構造体。
【請求項４】
　前記第１および第２基準位置は、第１の共通のＺ軸方向反作用力を前記プリントヘッドアセンブリに加え、前記第３基準位置は、逆のＺ軸方向反作用力を前記アセンブリに加えることを特徴とする請求項１記載のＺ軸基準設定構造体。
【請求項５】
　実質的に前記第３基準位置の場所に配置されて、前記プリントヘッドアセンブリを前記キャリッジに調節可能に固定する調節可能な固定具を備えたことを特徴とする請求項１記載のＺ軸基準設定構造体。
【請求項６】
　前記プリントヘッドアセンブリと前記キャリッジとの間に、動作可能に介在するたわみ構造体を設けた少なくとも１つのバイアス位置を有することを特徴とする請求項１記載のＺ軸基準設定構造体。
【請求項７】
　前記たわみ構造体は、圧縮性を有し、前記プリントヘッドアセンブリの第１および第２の相対する端部の中間に配置されていることを特徴とする請求項６記載のＺ軸基準設定構造体。
【請求項８】
　直交するＸ、ＹおよびＺ作動軸を定めるフレームを有する印刷装置に設けられた、プリントヘッドアセンブリと該アセンブリを前記印刷装置内に支持するキャリッジとの間に動作可能に介在させた複数位置Ｚ軸基準設定構造体において、
　互いに間隔を置いて前記プリントヘッドアセンブリの正のＹ軸方向端部の近くに配置され、負のＺ軸方向の反作用力を前記プリントヘッドアセンブリに加える第１および第２反作用位置と、
　互いに間隔を置いて前記プリントヘッドアセンブリの負のＹ軸方向端部の近くに配置され、正のＺ軸方向の反作用力を前記プリントヘッドアセンブリに加える第３および第４反作用位置と、
　互いに間隔を置いて前記第１および第２反作用位置と前記第３および第４基準位置との中間に配置され、正のＺ軸方向の圧縮性たわみ反作用力を前記プリントヘッドアセンブリに加える第５および第６反作用位置と、
を有するＺ軸基準設定構造体。
【請求項９】
　直交するＸ、ＹおよびＺ作動軸を定めるフレームを有する印刷装置に設けられた、プリントヘッドアセンブリと該アセンブリを前記印刷装置内に支持するキャリッジとの間に動作可能に介在させた複数位置Ｚ軸基準設定構造体において、
　略Ｘ軸方向に間隔を置いて配置された第１および第２基準手段と、
　該第１および第２基準手段の両方からＹ軸方向に間隔を置き、かつ、前記第１および第２基準手段の少なくとも一方からＹ軸方向に間隔を置いた第３基準手段と、を有し、
　前記第１および第２基準手段はへこむようにはめ込んで基準形状になることを特徴とするＺ軸基準設定構造体。
【請求項１０】
　直交するＸ、ＹおよびＺ作動軸を定めるフレームを有する印刷装置（１０）における、プリントヘッドアセンブリおよびキャリッジ間の複数位置Ｚ軸基準設定を行う方法において、
　前記プリントヘッドアセンブリの第１端部の近くで、前記第1端部に対して第１および第２の負のＺ軸基準反作用力を互いに間隔を置いて加えるステップと、
　前記プリントヘッドアセンブリの第１端部と反対の第２端部の近くで、前記第２端部に対して第３および第４の正のＺ軸基準反作用力を互いに間隔を置いて加えるステップと、
　Ｙ軸方向において、前記第１および第２のそのような力、および前記第３および第４のそのような力がそれぞれ加えられる点の中間位置で前記プリントヘッドアセンブリに、正のＺ軸方向にバイアスする従順な反作用力を加えるステップと、を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、インクジェット印刷装置、特に、プリントヘッドアセンブリの位置合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
　インクジェット印刷装置およびシステムなどの印刷装置およびシステムにおいて、１つの考慮すべき事項として、プリンタ（印刷装置）のフレームまたはシャシによってプリンタ内に作動上定められた直交するＸ、ＹおよびＺ基準軸（通常右手）に対するプリントヘッドアセンブリノズルの正確な位置合わせがある。通常この位置合わせは、プリントヘッドアセンブリを担持している支持構造体キャリッジが印刷動作中に前後移動するための、キャリッジレールと呼ばれることが多い走査軸位置決めガイド、通常精密グラウンド(precision-ground)円筒形ロッドに対するプリントヘッドアセンブリの位置合わせに大きく焦点を合わせたものである。並進および回転方向の両方におけるそのようなプリントヘッドアセンブリの位置合わせは、３つの基準軸のすべてに関して考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　本発明の目的は、改良されたプリントヘッドアセンブリの位置合わせ構造および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
　本明細書では説明のために、プリンタのプリントヘッドアセンブリ、およびそれのためにキャリッジの形態で設けられた支持構造体に関連させた基準設定を記載する。別の形式の直接的支持構造体を具体的に用いてもよいが、本明細書でのキャリッジに関する記載は、すべての他のそのような構造体を表すものとする。一定の構造詳細は本発明の図示の実施形態の一部を構成していないため、本明細書では、本発明の実施形態の基準設定環境における構成部材を、原則的に一まとめにした概略図で示している。
【０００５】
　本発明は、直交するＸ、ＹおよびＺ作動軸を定めるフレームを有する印刷装置において、プリントヘッドアセンブリとこのアセンブリを印刷装置内に支持するキャリッジとの間に動作可能に介在させた複数位置Ｚ軸基準設定構造体であって、一般的にＸ軸方向に間隔を置いた第１および第２基準位置と、第１および第２基準位置の両方からＹ軸方向に、また第１および第２基準位置の少なくとも一方からＸ軸方向に間隔を置いた第３基準位置とを有するＺ軸基準設定構造体に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
　次に図面に注目し、最初に図１〜図４を参照すると、図１には、本発明の実施形態を組み込んで、１つの実施方法に従って動作するインクジェットプリンタ（印刷装置）が全体的に１０で示されている。簡略化したプリンタ１０が独立型インクジェットプリンタとして示されているが、本発明の実施形態は、複写機やファクシミリ機などを含むさまざまな印刷装置に用いることができることを理解されたい。
【０００７】
　プリンタ１０には、プリンタフレームが設けられ、（プリンタ１０の外側ケーシングに設けられた破断開口１０ａから）１２で断片的にだけ示されており、このプリンタフレームは、プリンタ１０用の、図１にＸ、Ｙ、Ｚで示された３本の直交する作動軸を定めるために使用することができる。これらの３本の軸は、プリンタ内の基準軸として機能し、図示のＸ軸は左右（横方向）に延び、Ｙ軸はプリンタ内に前後方向に延び、Ｚ軸はプリンタ内でそれに対してほぼ上下（または、垂直方向）に延びる。
【０００８】
　プリンタ１０内のキャリッジレールとして知られ、Ｘ軸にほぼ平行な長い軸１４ａを含む細長い円筒形レール１４に、横方向往復キャリッジ１６が適当に取り付けられている。一方が図１の右側付近に（開口１０ａから）破断状態に示されているレール１４の両端部が、フレーム１２に適当に固定されている。キャリッジ１６は、全図面で簡単に一まとめにして示されたプリントヘッドアセンブリ１８を基準設定構造体によって支持しており、この基準設定構造体の一実施形態をプリンタ１０に組み込んだ状態が示されている。後述するように、この基準設定構造体は、キャリッジに対するプリントヘッドアセンブリの、並進（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ）および回転（θＸ、θＹ、θＺ）の両方の移動に逆らうように構成することができる。
【０００９】
　適当なモータ構造体（図示せず）の制御下でのプリンタ１０内の印刷動作中、キャリッジ１６は、通常プリントヘッドアセンブリ１８を、キャリッジおよびプリントヘッドアセンブリの下側に位置する印刷域（全体的に２０で示す）全体にわたってＸ軸にほぼ平行に（レール１４上を）前後方向に運ぶ。図示の実施形態では、印刷域２０は、この印刷域２０をほぼ矢印２２の方向に前進して移動する紙などの印刷媒体の上方に位置している。矢印２２は、Ｙ軸にほぼ平行であって、負のＹ軸方向と呼ぶことができる方向を指し、図１でプリンタ１０の前側に示されている。
【００１０】
　ここに記載されている特定のプリンタでは、プリントヘッドアセンブリ１８が、キャリッジ１６内の、図面に全体的に１６ａで示された適当な収容空間に位置合わせされてそれに安定的に取り付けられるようにした、一体式アセンブリの形態をとっている。
【００１１】
　前述し、またここでも述べるように、プリンタ１０内の多数の構成部材、たとえば、キャリッジ１６、プリントヘッドアセンブリ１８、およびさまざまな基準およびバイアス位置（および関連の構造体）はすべて、それぞれの正確な構造が多くのさまざまな特定形状のいずれでもよいため、一まとめにして概略的な形態で示されている。したがって、これらの構成部材は本明細書では、構造分布と、本発明の開示の実施形態の作動的精密さ、簡単さおよび精巧さを強調するために、概略的な形態で示されているだけである。そのような基準およびバイアス位置は、さらに一般的には反作用位置と呼ばれるであろう。
【００１２】
　したがって、プリンタ１０の場合で説明される本発明の実施形態では、図２〜図４に示されたように、それに組み込まれるものが、２４、２６、２８、３０、３２、３４で示される６個の反作用位置を含む複数位置Ｚ軸基準設定構造体の形態をとっている。本実施形態で第１および第２基準位置とも呼ぶ位置２４および２６は、プリントヘッドアセンブリの後（正のＹ軸方向）端部付近に位置するように示され、本実施形態で第３および第４基準位置とも呼ぶ位置２８および３０は、プリントヘッドアセンブリの前（負のＹ軸方向）端部付近に位置するように示され、本実施形態では従順なＺ軸バイアス位置として機能する位置３２および３４は、（Ｙ軸方向で）４つの基準位置の中間に位置するように示されている。特に図３および図４からわかるように、位置２４および２６、２８および３０、３２および３４は、（Ｘ軸方向において）横方向に間隔を置いて示され、プリントヘッドアセンブリ１８の両側にほぼ左右対称に配置されている。特に図３および図４にわかりやすく示されているように、位置２４、２６、２８、３０、３２、３４は、プリントヘッドアセンブリ１８のＺ軸方向「底面積」の外周に分散して配置されている。
【００１３】
　図４において、Ｘ軸およびＹ軸は図面の平面上に位置するように示されていることに注意されたい。したがって、Ｚ軸は図４の平面に垂直に延在し、図４では、観察者が、キャリッジ１６およびプリントヘッドアセンブリ１８間に存在する基準相互連結状態を見下ろしている。ここで、図５および図６に示された視点が、図４の視点と同一であることに注意されたい。
【００１４】
　キャリッジ１６の斜視図からわかるように、位置２４、２６、２８、３０、３２、３４には、２４ａ、２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａ、３４ａで示されたようなキャリッジ連結プラットフォームが設けられている。ここで、図示の特定の実施形態では、これらの６個のプラットフォームが、図示のように、キャリッジ１６の本体内の前述の収容空間１６ａ内にほぼ配置されている。
【００１５】
　基準設定構造体にはさらに、通常キャリッジ１６の本体に取り付けられた上記の６個のプラットフォームと協働する個別構造体として、６個の外向きに突出したプリントヘッドアセンブリ固定プラットフォーム２４ｂ、２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂ、３４ｂが設けられている。これらの６個のプラットフォームは、それぞれ前述のプラットフォーム２４ａ、２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａ、３４ａとほぼＺ軸方向に整合した状態に配置されている。位置２４、２６、２８、３０、３２、３４でプリントヘッドアセンブリ１８に加えられるＺ軸方向反作用力（Ｚ軸整合）線が、それぞれ図３に２４ｃ、２６ｃ（下向き）、２８ｃ、３０ｃ（上向き）、および３２ｃ、３４ｃ（上向き）で示されている。図示のように、それぞれプラットフォーム３２ｂ、３４ｂの下側に取り付けることができる２つの適当に弾性的で従順なパッド３６、３８が示されている。
【００１６】
　前述したように、プラットフォーム２４ａ−２４ｂ、２６ａ−２６ｂ、２８ａ−２８ｂ、３０ａ−３０ｂ、３２ａ−３２ｂおよび３４ａ−３４ｂ間の相互作用が、キャリッジおよびプリントヘッドアセンブリ間のＺ軸方向の反作用力を発生する。下向き（負のＺ軸方向）のＺ軸反作用力を、プラットフォーム２４ｂ、２６ｂを介してプリントヘッドアセンブリに加えることができる。上向き（正のＺ軸方向）のＺ軸反作用力を、プラットフォーム２８ｂ、３０ｂを介してプリントヘッドアセンブリの前部に加えることができる。プリントヘッドアセンブリの後部（正のＹ軸方向）の近くに示されたプラットフォーム２４ｂ、２６ｂと、プリントヘッドアセンブリの前部（負のＹ方向）の近くに示されたプラットフォーム２８ｂ、３０ｂとの間の（前後のＹ軸方向において）ほぼ中央に、上向きのＺ軸柔軟反作用力を、パッド３６、３８およびプラットフォーム３２ｂ、３４ｂを介して加えることができる。
【００１７】
　プリントヘッドアセンブリを基準構造配置に設置する時、プリントヘッドアセンブリをキャリッジに斜めにはめ込むことによって、プリントヘッドアセンブリおよびキャリッジを組み付けることができる。本実施形態では、これらの２つの構造体は、図２〜図４に４０、４２で示された締結具などの２つの固定具の非常に簡単な構造配置によって互いに固定される。締結具４０、４２の各々は、本実施形態では調節可能な固定具を構成している。これらの締結具は、それぞれプラットフォーム２８ｂ、３０ｂに設けられた適当な収容穴に挿通され、それぞれプラットフォーム２８ａ、３０ａに設けられた適当なねじ付き収容穴（図示せず）にねじ込まれるねじ付き下端部を有する。特定の締結具が示されているが、実質的にいずれの固定具も使用できることは理解されるであろう。締結具４０、４２を締め付けることによって、一定量の圧縮が柔軟なパッド３６、３８内に発生し、この作用によってプリントヘッドアセンブリが、キャリッジ１６に対してＺ軸方向に確実、安定的かつ正確に基準設置される。
【００１８】
　上記実施形態は、名目上は(nominally)それぞれプラットフォーム３２ｂ、３４ｂの下側に取り付けられる２つの柔軟なパッド３６、３８を有するが、その代わりに同様の柔軟なパッドをそれぞれプラットフォーム３２ａ、３４ａの上面に取り付けることもできる。特に図３を参照すると、単一のそのような変更取り付け形のパッドが、説明のために点線４４でプラットフォーム３２ａの上部に示されている。柔軟なパッドをそのように取り付けることによって、本発明の一定の実施形態に従って構成された基準設定構造体の従順部材の変更構造体が形成される。
【００１９】
　前述したように、図５および図６の２つの追加図面は、図２〜図４に具体的に示された実施形態と比較して一部の点で異なった基準設定構造体の２つの他の変更形式を示す。図５および図６の各々において、図２、図３および図４に関連して説明したものと位置および構造がほぼ同一である反作用位置および構造体については、具体的に詳細に指摘しないか、同一のそれぞれの構造の参照番号を用いて示す。構造的な違いが存在する箇所には、新しい参照番号を使用する。
【００２０】
　したがって、ここで図５に示された実施形態を参照すると、プリントヘッドアセンブリの前（負のＹ軸方向）端部付近には、単一のＺ軸基準位置が設けられているだけである。そのような位置は、中心から横方向にずれた位置であって、図５に全体的に４６で示されている。図５の実施形態の位置４６は、図２〜図４の実施形態の前述の位置２８とほぼ同一位置にある。図４に示された位置３０などの基準位置は、図５の実施形態では省略されている。位置４６は、前述のプラットフォーム２８ａに対応したプラットフォーム４６ａと、前述のプラットフォーム２８ｂに対応したプラットフォーム４６ｂと、前述の締結具４０に対応した締結具４８とによって定めることができる。Ｚ軸方向の線に沿った上向き（正のＺ軸方向）基準反作用力（図示せず）が、前述の力線２８ｃに沿って作用するものと同様に、プリントヘッドアセンブリ１８に位置４６で作用する。
【００２１】
　図６は、キャリッジ１６およびプリントヘッドアセンブリ１８間のＺ軸基準位置が、前（負のＹ軸方向）端部の構造を除いて、図２、図３および図４の実施形態に示された構造とほぼ同一である構造を示す。図６の構造では、横方向の中央に位置する単一の基準位置５０が用いられており、キャリッジ１６の本体の空間１６ａ内に固定されたプラットフォーム５０ａと、プリントヘッドアセンブリ１８の本体に適当に固定されたプラットフォーム５０ｂと、前述の締結具と同様な作用および構造を有する締結具５２とを備えている。Ｚ軸方向の線に沿った上向きの基準反作用力（図示せず）が、プリントヘッドアセンブリのＸ軸方向の寸法のほぼ横中央に位置することを除いて、前述の線２８ｃに沿って作用する力と同様に、プリントヘッドアセンブリ１８に位置５０で作用する。
【００２２】
　以上に、本発明の一実施形態に従って構成されて作動する新規な複数位置Ｚ軸基準設定構造体および方法を、幾つかの実施形態で図示して説明してきた。そのような実施形態は、単純さ、安定性、および正確さという重要な特徴をすべて有すると共に、プリンタ１０などの印刷装置の広範なさまざまなプリントヘッドアセンブリ／キャリッジなどに組み込むのが非常に容易である。本発明の構造配置の多数の異なった実施形態および変更形態を以上に図示して説明してきたが、直交するＸ、ＹおよびＺ基準軸を定めるフレームを有する印刷装置において、一般的にＸ方向に間隔を置いた位置にあって、プリントヘッドアセンブリとキャリッジなどの支持構造体との間に動作可能に介在させた第１および第２基準位置と共に、これらの２つの基準位置の各々からＹ軸方向に間隔を置いた位置にあり、またＸ軸方向にもこれらの２つの位置の少なくとも一方から間隔を置いた第３基準位置を有する上記形式の基準設定構造体がすべてに共通して存在している(all share in common the presence, ..., datuming structure ....)。本発明のさまざまな実施形態を特徴付けるこの構造に関連して、それによって実施される方法は、横方向に間隔を置いた第１および第２のＺ軸基準反作用力をプリントヘッドアセンブリに加えることと、さらに、第１および第２反作用力を加える点からＹ軸方向に間隔を置くと共に、第１の２つの基準反作用力の少なくとも一方に対してＸ軸方向に間隔を置いた場所で、第３のＺ軸基準反作用力をプリントヘッドアセンブリに加えることとを含む。
【００２３】
　本発明のさまざまな実施形態において、キャリッジなどの支持構造体とプリントヘッドアセンブリとの間に設けられた前後基準位置は、プリントヘッドアセンブリの側部外周にさまざまに分散させて配置される。本発明の一部の実施形態では、プリントヘッドアセンブリの後部付近に加えられた反作用力が下向きの反作用力である一方、プリントヘッドアセンブリの前部付近のものは上向きである。
【００２４】
　本発明の一部の実施形態では、前後基準位置の間に、プリントヘッドアセンブリに上向きの反作用力を加えるバイアス位置が設けられており、これらの力は、プリントヘッドアセンブリとその支持構造体、たとえば、キャリッジ構造体との間で圧縮状態で作動する弾性柔軟構造体を貫通している。
【００２５】
　本発明は、上記実施形態および関連の方法を参照しながら具体的に図示して説明されているが、当該技術分野の専門家であれば、併記の特許請求項に定義された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更形態を加えることができることは理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態の方法に従って実施され、それに従って形成された複数位置Ｚ軸基準構造体を用いたインクジェットプリンタの一部の簡略化した上方斜視図である。
【図２】プリントヘッドアセンブリのキャリッジの一部、および本発明の実施形態に従って構成かつ実施される従順なバイアス構造体を有する複数位置Ｚ軸基準設定構造体の一部の、ほぼ図１の２−２線に沿った拡大破断斜視図である。
【図３】図２とほぼ同一の縮尺で、図２に示された構成部材の分解破断上方斜視図である。
【図４】図２および図３に示された構成部材を縮小して示す破断簡略上面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に従ったプリントヘッドアセンブリの前端部付近に設けられた変更形Ｚ軸基準設定構造体を示す図である。
【図６】プリントヘッドアセンブリの前端部付近に別の形式のＺ軸基準設定を用いたことを除いて、図４に示された実施形態と同様な本発明の別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０　印刷装置
１２　フレーム
１６　キャリッジ
１８　プリントヘッドアセンブリ
２４　第１基準点
２６　第２基準点
２８、３０　第３基準点
【図１】
2004050837.tif 000003
【図２】
2004050837.tif 000004
【図３】
2004050837.tif 000005
【図４】
2004050837.tif 000006
【図５】
2004050837.tif 000007
【図６】
2004050837.tif 000008