(57)【要約】【課題】高速プリント動作が可能であり、省エネルギー、省スペース、省コストで静かなプリンターを提供する。【解決手段】印字媒体は印字面が回転する機構を有し、印字ヘッドはその回転媒体回転方向と、ほぼ垂直方向に相対的に移動可能な構成とする。【選択図】　　　　図１
2004130660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字媒体上を印字ヘッドにより、印字するプリンターに於いて、印字媒体はその印字面が回転する機構を有し、印字ヘッドはその印字媒体回転方向と、ほぼ垂直方向にほぼ直線的に往復移動し、印字媒体は紙または紙状である事を特徴とするプリンター。
【請求項２】
印字媒体上を印字ヘッドにより、印字するプリンターに於いて、印字媒体はその印字面が回転する機構を有し、印字媒体はその印字媒体回転方向と、ほぼ垂直方向にほぼ直線的に往復移動する事を特徴とするプリンター。
【請求項３】
前記請求項２の印字媒体は紙または紙状に変形可能である事を特徴とするプリンター。
【請求項４】
印字媒体上を印字ヘッドにより、印字するプリンターに於いて、印字媒体はその印字面が回転する機構を有し、印字ヘッドまたは印字媒体はその印字媒体回転中心を通らない、ほぼ直線上を往復移動する事を特徴とするプリンター。
【請求項５】
前記請求項４の往復移動の移動位置に応じて印字ヘッド角度が所定量回転する手段を有する事を特徴とするプリンター。
【請求項６】
前記請求項５の印字ヘッド角度は、回転する印字媒体に対し、印字ヘッドが常に一定角度をなす様に制御する手段、または機構を有する事を特徴とするプリンター。
【請求項７】
印字媒体上を印字ヘッドが移動し、印字するプリンターに於いて、印字媒体はその印字面が回転する機構を有し、印字ヘッドは印字媒体外に支点を有するアームにより移動し、その移動軌跡延長上にほぼ印字媒体の回転中心と一致する構成とする事を特徴とするプリンター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印字媒体に印字ヘッドによってプリントするプリンター装置であって、特に高速プリント、省エネルギー動作、省スペースのプリンターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より一般的な家庭用、オフィス用プリンターが多種多様に開発されており、一般家庭への普及も目覚ましい。その多くは紙などの印字媒体上を印字ヘッドが往復移動し、その往復移動に合わせて印字媒体を印字ヘッドの移動方向と直角となる方向に微少移動し、その繰返し動作により２次元画像を形成する。印字ヘッドはインクジェット方式ではインクを射出しドットを形成しそのドットの集合により文字や画像を形成する。インクを射出する手法にはピエゾ素子を用いうる方式やヒーターによるバブルジェット（Ｒ）方式等がある。
【０００３】
また、昇華型等の熱転写方式も広く用いられている。機構が複雑になるが、レーザーによるスキャンを用いたレーザービームプリンターの普及も目覚ましい。
【０００４】
従来の一般的なプリンター構成を図５を用いて説明する。
【０００５】
図５中、５０１はプリンター本体であり、プリンターは不記述のパソコン等に接続されており、それによって制御され、画像データを受信しプリントするものである。近年、プリンター本体内に制御回路や画像信号処理回路を備え、プリンター単体でメモリー等の記憶媒体から文字や画像をプリントする装置も開発されている。５０２は紙等の印字媒体で後述の印字ヘッドに同期して紙送りされる。５０３は印字ヘッドであり、インク等を射出し前記印字媒体５０２上に画像を形成する。印字ヘッド５０３は不記述のフレキシブル接続コードを介して不記述の制御回路に接続されており、その制御回路により動作を制御されている。５０４はキャリッジであり、印字ヘッド５０３を印字媒体５０２に対し一次元方向に往復移動を行う。５０５は位置センサーであり、印字ヘッド５０３とキャリッジ５０４が印字媒体５０２の端で印字を停止、往復動作を行う為のセンサーである。印字ヘッドが一往復する事で、印字ヘッドの幅の画像が形成される。この時往路復路両方向で印字動作を行うと高速のプリントが可能となる。
【０００６】
この時の印字ヘッド５０３の速度と時間的な変化を図６に示す。図中横軸は時間、縦軸は速度である。停止状態にある印字ヘッドは速度ＶＡにｔＡの時間を要して加速される。この加速期間はグラフのｔＡまでの面積に相当する助走距離を必要とする事を意味している。その後、定速で印字動作をｔＢまで行う。この印字期間が印字媒体に印字を行う期間である。その後停止するための減速を行う。この減速期間の面積に相当する減速距離も必要となる。その後、印字ヘッドが復路動作に入りこの繰返し動作がなされる。
【０００７】
以上の説明から分るように、印字ヘッドの移動範囲として、印字媒体の有効範囲の他に加速のための助走距離と停止の為の減速距離が必要となる事が分る。この助走距離と減速距離は非常に長い距離を必要としそれに従って必然的にプリンター全体が非常に大きな物になってしまう。また、この助走距離と減速距離を短くしようとすると、急加速、急減速が必要となり、トルクの非常に大きな駆動系を用意する必要が生じてしまう。これもまた大型化の一要因になってしまう。さらに、印字速度を上げるためにＶＡを大きくすると、その為には大きくした分更に助走距離と減速距離が増えてしまう不具合が生じてしまう。消費電力の観点から見ても、加速期間と減速期間のエネルギーはほとんどが熱となって消費され、大きな電力が無駄な電力として消費されてしまう。さらに高速での動作による騒音と振動も非常に大きなものとなり問題である。印字時間は印字ヘッドの一往復毎に加速期間と減速期間の時間が必要であり、印字動作でない余分な時間が必要であった。
【０００８】
従来、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷ等のデータ記録媒体への直接印字のラベルプリンターは公開されているが、印字媒体を回転させプリントし、印字媒体その物を印字物として用いるプリンターはなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる観点に鑑みてなされたもので、その課題は、高速プリント動作が可能であり、省エネルギー、省スペース、省コストで静かなプリンターを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の問題点を解決し、上記目的を達成するために本発明は印字媒体は印字面が回転する機構を有し、印字ヘッドはその回転媒体回転方向と、ほぼ垂直方向に相対的に移動可能な構成を有するものである。
【００１１】
すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。
【００１２】
（１）印字媒体上を印字ヘッドにより、印字するプリンターに於いて、印字媒体はその印字面が回転する機構を有し、印字ヘッドはその印字媒体回転方向と、ほぼ垂直方向にほぼ直線的に往復移動し、印字媒体は紙または紙状である事を特徴とするプリンター。
【００１３】
（２）印字媒体上を印字ヘッドにより、印字するプリンターに於いて、印字媒体はその印字面が回転する機構を有し、印字媒体はその印字媒体回転方向と、ほぼ垂直方向にほぼ直線的に往復移動する事を特徴とするプリンター。
【００１４】
（３）前記（２）の印字媒体は紙または紙状に変形可能である事を特徴とするプリンター。
【００１５】
（４）印字媒体上を印字ヘッドにより、印字するプリンターに於いて、印字媒体はその印字面が回転する機構を有し、印字ヘッドまたは印字媒体はその印字媒体回転中心を通らない、ほぼ直線上を往復移動する事を特徴とするプリンター。
【００１６】
（５）前記（４）の往復移動の移動位置に応じて印字ヘッド角度が所定量回転する手段を有する事を特徴とするプリンター。
【００１７】
（６）前記（５）の印字ヘッド角度は、回転する印字媒体に対し、印字ヘッドが常に一定角度をなす様に制御する手段、または機構を有する事を特徴とするプリンター。
【００１８】
（７）印字媒体上を印字ヘッドが移動し、印字するプリンターに於いて、印字媒体はその印字面が回転する機構を有し、印字ヘッドは印字媒体外に支点を有するアームにより移動し、その移動軌跡延長上にほぼ印字媒体の回転中心と一致する構成とする事を特徴とするプリンター。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明が適用されるプリンター装置は、高速・小型・軽量・小面積プリントが要求される装置に実施され、特にポータブル機器等に特に有効である。
【００２０】
【実施例１】
第１の実施例について図１を用いて実施形態の概要を説明する。
【００２１】
１０１は印字媒体、１０２は印字ヘッド、１０３はガイド、１０４はスクリュー軸、１０５はステッピングモーター、１０６は印字媒体保持部、１０７は印字媒体下側保持部、１０８はモーター、１０２ａは印字ヘッド内インクタンク、１０２ｂは印字ヘッド内ヘッド部である。
【００２２】
図１（ａ）は上面から見た略図、図１（ｂ）は側面から見た略図である。
【００２３】
印字媒体１０１は印字媒体保持部１０６と人事媒体下側保持部１０７により固定され、モーター１０８により回転する機構になっている。一方、印字ヘッド１０２はガイド１０３とスクリュー軸１０４により保持され、スクリュー軸の回転によりそのスクリュウ軸に沿って平行移動可能な構成となっている。スクリュー軸１０４はステッピングモーター１０５に接続されており、ステッピングモーター１０５の回転によりその移動が制御される。
【００２４】
ガイド１０３とスクリュー軸１０４はほぼ平行に、前説の印字媒体１０１の回転方向にほぼ垂直に配置され、さらに印字ヘッド１０２がステッピングモーター１０５によりスクリュー軸１０４を介して移動し、印字媒体１０１はモーター１０８で回転する事で、印字媒体１０１と印字ヘッド１０２の印字媒体１０１上の軌跡はそれらの移動の方法により同心円または渦巻状になる。
【００２５】
印字媒体１０１が一回転する毎または複数回転する毎に印字ヘッド１０２を移動するとその移動量に応じた同心円が印字媒体上の軌跡として描ける。印字媒体１０１の回転動作と印字ヘッド１０２の移動を同時に行うとその軌跡は渦巻状の連続な軌跡が描ける。どちらの動作方法の於いても、その軌跡位置に対応する画像データを印字ヘッド１０２から印字する事で、印字媒体１０１上に２次元の画像を印字する事が可能となる。画像データは、不記載のＰＣ等で、公知である画像処理により、前述の軌跡に対応した画像データに変換する事で容易に実現できる。印字は印字ヘッド内のインクタンク１０２ａのインクを同じく印字ヘッド内のヘッド１０２ｂにより印字媒体に射出することで実現できる。印字媒体は紙状の変形可能な物でプリント後にその物自体をプリント物として用いる事ができる事が特に有効である。
【００２６】
以上の構成により、従来構成の様な加速・減速の為のスペースが不要となり、大きな省スペースが図れる。また、加速・減速が従来は一ライン毎に必要であるのに対し、本発明は初めと終りの一度で良く大きな省エネルギーを図れる。更にモーターは大きなトルクを必要としないので、小型軽量のモーターで良く更なる省スペースが図れる。印字時間に関しても、従来の印字ヘッド往復毎の加速減速時間が不要であるので高速化が図れる。騒音・振動も回転運動であるので著しく改善する事が容易である。
【００２７】
本実施例は印字媒体が正方形で図示したが、この限りではなく回転可能であれば、同様な効果が得られる。また、印字ヘッドの移動にスクリュー軸を用いたが、この限りではなく、同様な動きが実現できれば他の手段でも良い。
【００２８】
さらに、インクジェットプリンター構成について説明したが、この限りではなく、他のプリンター方式でも同様の効果が得られる。
【００２９】
文中では「印字」と表現したがこれは文字に限ることなく画像をも意味している事は言うまでもない。
【００３０】
【実施例２】
第２の実施例について図２を用いて概要を説明する。実施例１では印字媒体は回転、印字ヘッドは直線移動で構成したが、実施例２では印字ヘッドは固定し、印字媒体が回転しながら直線移動する構成である。図２中、実施例１と同様な動作の物は同一の番号を付し説明を省略する。
【００３１】
図２（ａ）は上面から見た略図、図２（ｂ）は側面から見た略図である。
【００３２】
図２中、２０１は固定された印字ヘッド、２０２は印字媒体移動の為のガイド、２０３は印字媒体移動の為のスクリュー軸、２０４は印字媒体移動の為のステッピングモーター、２０５は印字媒体を回転させる為のモーターである。印字ヘッド２０１は固定されており動かない構成になっているが、実施例１同様の内部構成になっており、ヘッド２０１ｂから印字媒体にインクを射出する。印字媒体１０１はモーター２０５により回転する。そのモーター２０５と印字媒体１０１は共にガイド２０２とスクリュー軸２０５により保持されており、スクリュー軸２０５の回転により、その軸方向に移動する。スクリュー軸２０５はステッピングモーター２０４に接続されており、このステッピングモーター２０４の回転により、軸方向の移動を制御する。
【００３３】
以下実施例１同様の動作により同様の効果が実現できる。さらには印字メディアのローディング機構と部品機構の兼用が図れ、さらなる省スペース・省コスト化が可能となる。また、印字ヘッドへの信号線もフレキケーブルから通常のケーブルにする事が可能となり省スペース・省コスト化が可能となる。
【００３４】
【実施例３】
第３の実施例について図３を用いて概要を説明する。実施例１では印字媒体は回転、印字ヘッドは直線平行移動で構成したが、実施例３では印字ヘッドの移動方向は回転中心を外れ、さらに、移動しながら印字ヘッド自身が回転する構成である。図３中、実施例と同様な動作の物は同一の番号を付し説明を省略する。
【００３５】
図３（ａ）は上面から見た略図、図３（ｂ）は側面から見た略図である。
【００３６】
図３中、３０１はその位置より回転角度を変える印字ヘッド、３０２は印字ヘッド３０１保持・移動の為のガイド、３０３は印字ヘッド３０１移動・回転の為のスクリュー軸、３０４は印字ヘッド３０１移動・回転の為のステッピングモーターである。
【００３７】
図３（ｂ）の様に印字ヘッドと印字媒体回転のモーターを同一空間に配置すると互いに干渉して印字ヘッドを印字媒体中心に移動出来ない構造になってしまう。その為、印字ヘッド移動方向を回転中心から外して構成する事で、同一空間に配置が可能となる。この時印字ヘッド３０１内のヘッド３０１ｂの印字媒体１０１上の軌跡が歪んでしまい適切ではない。そこで、印字ヘッド３０１をスクリュー軸３０３の軸上位置に対応して所定の回転をさせる事で、常にヘッド３０１ｂが印字媒体１０１の回転中心に対し一定の角度になる様に構成する事が可能となり、良好な印字性能を保持する事ができる。印字ヘッド３０１の回転機構はスクリュウ軸３０３の回転に連動してウォームギヤ等で連結回転させる事で容易に実現できる。
【００３８】
以下実施例１同様の動作により同様の効果が実現できる。さらに、印字媒体上面空間が空くので、省スペース、印字媒体交換の容易性やメンテナンス性の向上が図れる。
【００３９】
実施例ではヘッド３０１をギヤ等により回転駆動したがその限りではなく、別途回転機構を設けて適切に制御しても良い。
【００４０】
【実施例４】
第４の実施例について図４を用いて概要を説明する。実施例１では印字媒体は回転、印字ヘッドは直線平行移動で構成したが、実施例４では印字ヘッドは支点を中心として弧を描いて移動する構成である。図４中、実施例と同様な動作の物は同一の番号を付し説明を省略する。
【００４１】
図４（ａ）は上面から見た略図、図４（ｂ）は側面から見た略図である。
【００４２】
図４中、４０１は印字ヘッド、４０２は印字ヘッド４０１を保持するアーム、４０３は印字ヘッド４０１をアーム４０２を介して回転移動させる為のアクチュエータである。
【００４３】
アクチュエータ４０３により、その軸の回転角を制御する事で、アーム４０２に取付けられた印字ヘッド４０１の印字媒体１０１上の軌跡を制御する事が可能であり、その動作によって、印字媒体上に印字ヘッドの２次元の軌跡を得る事が出来、２次元の印字・画像をプリントする事が可能となる。
【００４４】
従って実施例１同様の効果が実現できる。さらに、本実施例では、印字媒体上面空間にある印字ヘッド等を容易に退避できるので、省スペース、印字媒体交換の容易性やメンテナンス性の向上が図れる。また、印字ヘッド機構を複数設けたり、アームの高さを変え印字ヘッドを上面下面を回転させる事で両面印字機構も容易に実現可能となる。
【００４５】
印字ヘッドのアームによる回転軌跡延長上に印字メディアの回転中心近傍に配置する事で画像が均一化され良好な印字が実現できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、高速プリント動作が可能であり、省エネルギー、省スペース、省コストで静かなプリンターを容易に実現する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するブロック図
【図２】本発明の第２の実施例を説明するブロック図
【図３】本発明の第３の実施例を説明するブロック図
【図４】本発明の第４の実施例を説明するブロック図
【図５】従来例を説明するブロック図
【図６】ヘッドの速度と時間の関係を説明するグラフ
【符号の説明】
１０１　印字媒体
１０２、２０１、３０１、４０１　印字ヘッド
１０３、２０２、３０２　ガイド
１０４、２０３、３０３　スクリュー軸
１０５、２０４、３０４　ステッピングモーター
１０８、２０５　モーター
４０２　アーム
４０３　アクチュエータ
【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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