(57)【要約】  携帯パターン形成装置（１０）およびその使用方法が開示される。一実施形態では、回転部材（８０）は、第１の駆動機構（１１０）の力により、ハウジング（４０）内に回転可能に配置され、ｘ−ｙ平面を角度をもって横断する。線路（８２）は、回転部材（８０）の表面（８６）に配置され、工具先端部（７０）を収容するキャリッジ（１１２）のため径方向経路（８２）を提供する。回転部材（８０）の表面（８６）に配置される案内路（９４）は、非線形経路（９８）を提供する湾曲部分（９６）を含む。第２の駆動機構（１１８）は、可撓性ラックギア（１２０）が案内路（９４）の非線形経路（９８）を進むよう、キャリッジ（１１２）を線路（８２）の径方向経路（８２）に沿って横断方向に駆動させる。【選択図】図１
2010501365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面（４８）に開口（７２）を有するハウジング（４０）と、
前記ハウジング（４０）内に回転可能に配置された回転部材（８０）と、
前記回転部材（８０）の表面（８６）に配置され、径方向経路（８８）を提供する線路（８２）と、
前記回転部材（８０）の前記表面（８６）上に配置され、非線形経路（９８）を提供する湾曲部分（９６）を含む案内路（９４）と、
前記線路（８２）に摺動可能に取り付けられるキャリッジ（１１２）と、
前記線路（８２）の前記径方向経路（８８）に沿い、前記キャリッジ（１１２）を横断方向に駆動させる第２の駆動機構（１１８）と、
を備え、
前記回転部材（８０）は、第１の駆動機構（１１０）の力により、前記ハウジング（４０）に対し、ｘ−ｙ平面を角度をもって横断し、
前記キャリッジ（１１２）は、前記キャリッジ（１１２）から延伸し、前記ハウジング（４０）に対してｚ軸を横断する工具先端部（７０）を含み、
前記第２の駆動機構（１１８）は、前記案内路（９４）を移動する可撓性ラックギア（１２０）を含む、
携帯パターン形成装置（１０）。
【請求項２】
前記第１の駆動機構（１１０）、前記第２の駆動機構（１１８）、および、前記キャリッジ（１１２）に電気的に結合され、ユーザにインターフェースを提供し、前記工具先端部（７０）に指示するコンピュータコントローラ（１４０）をさらに備える、請求項１に記載の携帯パターン形成装置（１０）。
【請求項３】
前記コンピュータコントローラ（１４０）は、パターンライブラリを格納するメモリへのアクセスをさらに有する、請求項２に記載の携帯パターン形成装置（１０）。
【請求項４】
前記回転部材（８０）は、半径ｒを有する実質的に円形の本体（１２２）をさらに有し、前記可撓性ラックギア（１２０）は、前記案内路（９４）に収まる、前記半径ｒを超える長さをさらに有する、請求項１に記載の携帯パターン形成装置（１０）。
【請求項５】
底面（４８）に開口（７２）を有するハウジング（４０）と、
前記ハウジング（４０）内に回転可能に配置された回転部材（８０）と、
前記回転部材（８０）に摺動可能に取り付けられた径方向部材（７８）と、
前記径方向部材（７８）に取り付けられるキャリッジ（１１２）と、
を備え、
前記回転部材（８０）は、第１の駆動機構（１１０）の力により、前記ハウジング（４０）に対し、ｘ−ｙ平面を角度をもって横断し、
前記径方向部材（７８）は、第２の駆動機構（１１８）の力により、前記回転部材（８０）の回転の中心を実質的に通って経路（８２）を横断し、
前記キャリッジ（１１２）は、前記キャリッジ（１１２）から延伸し、前記ハウジング（４０）に対してｚ軸を横断する工具先端部（７０）を含む、
携帯パターン形成装置（１０）。
【請求項６】
前記工具先端部（７０）の機能は、切断、描画、作図、ミリング、ルーティング、および、彫刻からなる群から選択される、請求項５に記載の携帯パターン形成装置（１０）。
【請求項７】
前記回転部材（８０）は、湾曲案内路（９４）をさらに有し、前記径方向部材（７８）は、前記湾曲案内路（９４）を横断する可撓性ラックギア（１２０）をさらに有する、請求項５に記載の携帯パターン形成装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してスクラップブックの作成、カードの作成、それに関連する手工芸に関し、特に、形状、図形、文字、数字、単語などを含むデザインを紙または布などの媒体から切り取るあるいは抜き出すための携帯パターン形成装置、および、その使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロッタ、カッター、エングレーバ、および、ルータなどの非常に専門的でありかつコンピュータで制御されたパターン機械が商業的に用いられている。これらの機械は、操作に専門的な訓練が要求され、費用も高くつくことから、消費者市場には適していなかった。しかしながら、最近の製造技術の発達により、このような商用マシンの改訂版が消費者市場に参入し始めている。
【０００３】
これらの新しい消費者向け装置の主な限界は、機械の設置面積比率に対してパターンサイズが小さいことである。さまざまな携帯装置は、大きいギアセンブリを必要とし、切断領域外に構成要素が取り付けられる従来のデカルトｘ−ｙ駆動機構に要求される面積が原因で、機械の設置面積のわりに、形成するパターンが小さい。それ故、携帯パターン形成装置の分野では、改善が望まれる。
【発明の概要】
【０００４】
機械設置面積比率に対するパターンサイズを大きくした携帯パターン形成装置、および、その使用方法が開示される。本発明は、極座標に基づく駆動機構と、すべての構成要素が切断領域内にあるよう、縮小されたフォームファクタを有し、空間を考慮したギアセンブリおよび取り付け特徴と、を利用する。
【０００５】
携帯パターン形成装置の一実施形態では、回転部材は、回転駆動機構の力によってハウジング内に回転可能に配置されることにより、極座標に基づき、ｘ−ｙ平面を角度をもって横断する。線路は、回転部材の表面に配置され、切断ブレードまたはプロッタペンなどの工具先端部を収容するキャリッジのための径方向経路を提供する。回転部材の表面に配置される案内路は、非線形経路を提供する湾曲部分を含む。径方向駆動機構は、可撓性ラックギアが案内路の非線形経路を移動するよう、線路の径方向経路に沿ってキャリッジを横断方向に駆動させる。他の実施例では、径方向部材は、回転部材と共に利用される。特に、径方向部材は、径方向駆動機構の力によって、回転部材に取り付けられ、回転部材の回転の中心を実質的に横切る経路を横断する。径方向部材に取り付けられたキャリッジは、ｚ軸における駆動を実現する。特定の実施形態は、回転部材の実質的に円形の本体の距離より大きい距離を移動する径方向部材のための手段を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の特徴および利点をより完全に理解すべく、添付の図面と共に本発明の詳細な説明への参照がなされる。異なる図面における同じ符号は、同じ構成要素を示す。
【０００７】
【図１】パターン形成装置の一実施形態が用いられている、媒体上にパターンを形成するシステムの斜視図である。
【０００８】
【図２】図１に示されるパターン形成装置の上面図である。
【０００９】
【図３】図１に示されるパターン形成装置の背面図である。
【００１０】
【図４】図１に示されるパターン形成装置の下面透視図である。
【００１１】
【図５】図１に示されるパターン形成装置の内部構成要素の一実施形態を示す断面透視図である。
【００１２】
【図６】図５に示される特定の内部構成要素を示す分解図である。
【００１３】
【図７】キャリッジおよび工具先端部の一実施形態を示す側平面図である。
【００１４】
【図８】キャリッジおよび工具先端部の他の実施形態を示す分解図である。
【００１５】
【図９】特定の構成要素を取り除いた状態で図１に示されたパターン形成装置が動作し、パターンを生成しているところを示す底面図である。
【００１６】
【図１０】特定の構成要素を取り除いた状態で図１に示されたパターン形成装置が動作し、パターンを生成しているところを示す底面図である。
【００１７】
【図１１】特定の構成要素を取り除いた状態で図１に示されたパターン形成装置が動作し、パターンを生成しているところを示す底面図である。
【００１８】
【図１２】特定の構成要素を取り除いた状態で図１に示されたパターン形成装置が動作し、パターンを生成しているところを示す底面図である。
【００１９】
【図１３】図１に示されたパターン形成装置を用いる方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明のさまざまな実施形態およびその使用が詳細に説明されるが、本発明は、多種多様な特定の文脈で表現されうる多くの適用可能な発明の概念を提供することを理解されたい。本願明細書中で採り上げられる特定の実施形態は、本発明を成し、用いる特定の方法の例示に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。
【００２１】
まず、図１を参照すると、システム１２において利用され、媒体１６にパターン１４を形成するパターン形成装置１０が示されている。切断マット１８は、例えば、生地、織物、紙などを含みうる媒体１６を受け入れて固定する作業ホルダ２０を含む。ショルダ２２は、切断マット１８の端部２４と一体的に形成されて、プラットフォーム２６のための開放可能な係合を提供する。プラットフォーム２６は、図示されるように係合されると、切断マット１８および媒体１６を上に載せる。平行レール２８および３０は、プラットフォーム２６の上に配置されてパターン形成装置１０を受け入れ、プラットフォーム２６のユーザ用バー３２および３４の力により、パターン形成装置１０が媒体１６を直線的に横切ることを可能にする。これによって、パターン形成装置１０のハンドフリー位置合わせおよび移動が可能になる。
【００２２】
本願明細書において提示されるパターン形成装置１０は、以下にさらに詳細に説明するように、回転機構および極座標系を利用して、例えば、適切な媒体に多彩な切断、設計、および、パターン動作を実行する切断ブレード、または、プロッタなどの工具先端部を制御する携帯工具を提供する。これらの動作は、切断、描画、作図、ミリング、ルーティング、または、彫刻などをさらに含んでよい。紙または布などの媒体から形状、図形、文字、数字、単語を含むデザインを切り取るまたは抜き出す携帯パターン形成装置１０、および、その使用方法が提供される。
【００２３】
図１には切断マットおよびプラットフォームが示されているが、媒体１６は、いかなる適切な技術により適所に保持されてよいことを理解されたい。例えば、ユーザは、片方の手、または、指の圧力を利用して媒体を安定させ、もう一方の手で装置を媒体に押し付けてよい。また、例えば、粘着マットまたは接着スプレーが用いられてよい。さらに、磁石および磁気材料を切断マットとパターン形成装置との間に分布させることにより、切断マットとパターン形成装置との間に磁気力を与え、媒体を切断マットとパターン形成装置とでしっかり挟むようにしてもよい。他の技術は、ピン、および、ヒンジ構成などの作業ホルダ構成を含む。
【００２４】
図２から図６は、パターン形成装置のさらなる図である。ハウジング４０は、上面４２、正面４４、裏面４６、底面４８、および、両側面５０、５２を有する。上面４２は、モニタ５６および入力制御５８を含むグラフィカルユーザインターフェース５４を収容する。図に示すように、収納位置に置かれている可動ハンドル６０は、上面４２に回転可能に結合される。上面４２と裏面４６との接合部の近くに配置される入力ポート６２は、固体電子メモリデバイスなどのメモリカード６４を受け入れる。ユーザが切断プロセスを実行するために用いる切断ボタン６６は、入力ポート６２に隣接して配置される。ハウジング４０は、パターン形成装置１０の、特に工具先端部７０を媒体１６と位置合わせするためのウィンドウ６８を有する。ウィンドウ６８は、例えば、透明プラスチックなどのいかなる透明材料を含みうる。
【００２５】
ハウジング４０は、その底面４８に開口７２を有し、上部ハウジング４０ａと下部ハウジング４０ｂとの２つのセクションを含みうる。２つのハウジング４０ａ、４０ｂは、嵌合する相補的な形状を有する。フランジ部分７４は、開口７２に隣接したハウジング４０から延びてハウジング４０と媒体１６との間に拡張した接触領域を提供し、プリントまたはエンボス加工のルーラーマーキングのための表面を提供する。本実施形態における、切断ブレードを含む工具先端部７０には、取り外し可能な保護シース（図示せず）が被せられてもよく、形状、図形、文字、数、単語などを切り取るかまたは抜き出すことを含みうるパターン形成の間に媒体１６と接触するよう、ハウジング４０から伸縮自在に延びてよい。図４に最もわかりやすく示されているように、径方向部材７８は、ハウジング４０内に配置される回転部材８０に取り付けられる。一実施例では、径方向部材７８は、回転部材８０の表面８６に配置される支持構造８４により部分的に形成される線路８２を有することにより、線路８２の一部をなす２つの離間した平行レール９０と９２との間に線形かつ径方向の経路８８を提供する。図示された実施形態に示すように、線路８２は、回転部材８０を実質的に二等分する。
【００２６】
一実施形態では、回転部材８０と一体的に形成された案内路９４は、非線形経路９８、および、線形部分１００を提供する弧または湾曲部分９６を含む。径方向部材７８は、当該径方向部材７８の従部品を収容するためのはめ込み１０２を有し、回転部材８０内に配置される。また、径方向部材７８は、線路８２と平行レール９０との間の位置にあっては案内路９４と隣接している。回転駆動機構１１０は、第１の駆動機構とも呼ばれ、ハウジング４０内に配置される。回転駆動機構１１０の力により、回転部材８０は、ハウジング４０に対し、ｘ−ｙ平面を角度をもって横断する。
【００２７】
キャリッジ１１２は、当該キャリッジから延びるフランジ１１４、１１６により線路８２に摺動可能に取り付けられ、平行レール９０および９２を摺動可能に係合する。第２の駆動機構とも呼ばれ、径方向部材７８の一部をなす径方向駆動機構１１８の力により、キャリッジ１１２は、線路８２の経路８８を直線的かつ径方向に横断する。径方向駆動機構１１８は、ハウジング40内に固定され、その一部は、はめ込み１０２内に配置される。可撓性ラックギア１２０は、径方向駆動機構１１８、および、径方向部材７８の一部をなし、上述のごとく案内路の湾曲部分９６を移動すると共に、可撓性ラックギア１２０の最大延長を許容する線形部分１００を含む。図に示すように、一実施例では、回転部材８０は、半径ｒを有する実質的に円形の本体１２２を含む。この実施例では、可撓性ラックギア１２０は、案内路９４が受け入れられる半径ｒより長い。
【００２８】
可撓性ラックギア１２０の径方向移動、および、長さについては、回転部材８０に摺動可能に取り付けられている径方向部材７８は、径方向駆動機構１１８の力により、回転部材８０の回転の中心を実質的に通って経路８８を横断する。特に、径方向部材７８の可撓性ラックギア１２０は、湾曲案内路９４を横断する。他の実施例では、径方向駆動機構１１８は、経路８８と平行に配置された複数の同期ピニオンギアを含み、径方向部材は、キャリッジ１１２が完全に格納されるかまたは引き出される位置など、横断経路の先端に配置される場合にピニオンギアのすべてとは係合しないラックギアをさらに含む。
【００２９】
さらに、側面部材１２４は、可撓性ラックギア１２０と共に移動し、可撓性ラックギア１２０と回転部材８０との間の摺動可能な接続を維持するよう、可撓性ラックギア１２０の一端に取り付けられる。キャリッジ１１２は、ハウジング４０に対するｚ軸を介した工具先端部７０の移動を制御する内部ｚ軸駆動機構１２８を収容するケーシング１２６を有する。
【００３０】
コンピュータコントローラ１４０は、グラフィカルユーザインターフェース５４、モニタ５６、および、入力制御５８を介してユーザにインターフェースを提供し、工具先端部７０に指示する。パターンは、制御信号をキャリッジ１１２の駆動機構、すなわち、回転駆動機構１１０、径方向駆動機構１１８、および、ｚ軸駆動機構１２８に送信することにより形成される。コンピュータコントローラ１４０は、さまざまな電子部品を含み、パターンライブラリを格納しているメモリへのアクセスを有する。パターンライブラリは、ユーザのパターン選択を媒体上に形成するパターンに変換する。以下に詳細に説明するように、ユーザは、パターン形成装置１０と共に用いるいくつかのパターン取得および設計方法を有する。コンピュータコントローラ１４０は、必要な命令および制御信号を処理して実行するハードウェア、ソフトウェア、および、ファームウェアのいかなる組合せも含みうると理解されたい。
【００３１】
一実施形態では、ハウジング４０ならびに他の構成要素のそれぞれの部分は、射出成形により形成される熱可塑性材料および／または熱硬化性プラスチック材料を含みうる。回転駆動機構１１０は、回転部材８０上に載置され、その状態でハウジング４０内に固定される。径方向駆動機構１１８は、回転部材８０をハウジング４０に回転可能に固定するさまざまなタブ、および、雄型・雌型コネクタを含む回転部材８０上に少なくとも部分的に配置される。
【００３２】
回転駆動機構１１０については、電気モータ１４６がハウジング４０内に固定され、ピニオンギアでありうるギア１５０が取り付けられる出力シャフト１４８にトルクを伝える。回転部材８０から延びる一組のギア歯またはリングギア１５２は、ギア１５０と噛み合うように配置される。径方向駆動機構１１８については、回転駆動機構１１０と同様に、電気モータ１５４が回転部材８０上に配置され、ピニオンギア１５８が取り付けられる出力シャフト１５６にトルクを伝える。可撓性ラックギア１２０は、ピニオンギア１５８と噛み合うように配置される。
【００３３】
可撓性ラックギア１２０は、線路８２を形成する支持構造８４と同様に回転部材８０の表面８６に配置される。他の構成要素と同様に、キャリッジ１１２もタブおよび他の固定手段を含み、回転部材８０の支持構造８４および表面８６に摺動可能に固定される。
【００３４】
本願明細書中に記載される構成要素は、プラスチック、金属、コンポジットなどを含むさまざまな天然および合成材料から製造されうると理解されたい。さらに、回転駆動機構１１０および径方向駆動機構１１８で用いられる電気モータは、例えば、ＤＣモータ、ハイブリッドステッパ、ＤＣサーボモータ、または、リニアモータであってよく、ダーリントントランジスタアレイ、ＦＥＴアレイ、電力スイッチングトランジスタおよびリレー配列、または、それらの任意の組合せにより駆動される。図に示すように、パターン形成装置１０は、バッテリにより電力を供給される。しかしながら、代わりの電源も本願明細書に提示される教示の範囲内であることを理解されたい。例えば、ＡＣ／ＤＣアダプタ、ＵＳＢインターフェース、および、使い捨て電池とコードで接続した電源も使用可能オプションである。
【００３５】
図７は、キャリッジ１１２および工具先端部７０の一実施形態を示す。ソレノイド１８１を有するｚ軸アクチュエータ１７０を含むｚ軸駆動機構１２８は、キャリッジ１１２のケーシング１２６内に配置され、リテーナクリップ１７４に対するレバー１７２のピボットを制御する。リテーナクリップ１７４は、設計された予負荷をピストンにかける圧縮スプリング１７８を介してピストン１７６に結合される。ピストンは、工具先端部７０を保持するボールベアリングアセンブリ１７９を収容する。リフトスプリング１８０は、軽い負荷をピストン１７６にかけてソレノイド１８１が通電するまでピストン１７６を上昇位置に保持する。それによって、レバー１７２ｂの下端が引き入れられ、レバー１７２ａの上端がリテーナクリップ１７４に対し下方に旋回できるようになる。
【００３６】
リテーナクリップ１７４、圧縮スプリング１７８、ピストン１７６、工具ベアリングアセンブリ１８３、および、工具先端部７０は、切断ブレードでありうる工具先端部７０が媒体１６を突き刺し、マットなどの切断表面に達するまで、一斉に下方に移動し、それ以降、ソレノイド１８１が通電する位置に完全に移動し終わるまで、リテーナクリップ１７４のみが下方に移動する。この方法では、切断プロセス中は、圧縮スプリングの設計された予負荷よりわずかに大きい負荷がかけられる。この方法では、工具先端部７０のｚ軸位置、および、媒体１６にかけられる力および圧力は、制御されうる。
【００３７】
図８は、キャリッジ１１２および工具先端部７０の他の実施形態を示す。電気モータ１９０は、キャリッジ１１２のケーシング１２６内に固定され、出力シャフト１９２にトルクを伝える。ギアトレイン１９４は、工具先端部７０がハウジング４０に対してｚ軸を制御可能に横断するよう、出力シャフト１９２と工具先端部７０とを結合させる。図に示すように、ギアトレイン１９４は、出力シャフト１９２に取り付けられるウォームギア１９６を含む。上部に雄螺旋ネジ山２００を有する工具先端部ホルダ１９８は、工具先端部ガイド２０６の内面２０４に形成された雌螺旋ネジ山２０２と嵌合する。工具先端部ガイド２０６の外面２１０から延びるギア歯２０８は、ウォームギア１９６と噛み合う。図に示すように、キャリッジ１１２は、工具先端部ホルダ１９８を回転可能に拘束する工具先端部ホルダ１９８の相補スロット２１４内に少なくとも部分的に達するキーシャフト２１２を含む。電気モータ１９０が前方に駆動されると、工具先端部ガイド２０６の回転により工具先端部ホルダ１９８がゆるめられ、工具先端部ホルダ１９８は、下方に移動して媒体１６と係合する。工具先端部ホルダ１９８の進む深さは、電気モータ１９０が動作する時間、コンピュータコントローラ１４０により監視されるエンコーダ、または、コンピュータコントローラ１４０により監視されるモータ電流と相関関係にある測定圧によって決定される。一実施形態では、ｚ軸駆動機構１２８は、モータを含みうるｚ軸アクチュエータ１７０のトルクおよび／または消費電力を監視する電子部品を含み、それによって、媒体１６と工具先端部７０との相関関係から、媒体１６への工具先端部７０の力および圧力を監視する。
【００３８】
図９から図１２は、キャリッジ１１２のケーシング１２６の一部が取り除かれて可撓性ラックギア１２０が露出した実施形態における動作中のパターン形成装置１０を示す。上述のごとく、パターン形成装置１０の駆動機構は、極座標に基づく。回転駆動機構１１０は、双頭矢印２２０で示されるような工具先端部７０の角度座標を制御する。特に、回転駆動機構１１０は、回転部材８０を回転させ、すると、回転部材８０は、工具先端部７０を保持するキャリッジ１１２、および、線路８２を、角度をもって移動させる。その一方、径方向駆動機構１１８は、双頭矢印２２２で示されるような工具先端部分７０の動径座標を制御する。より詳しくは、径方向駆動機構１１８は、回転部材８０の半径を実質的に二等分する線路８２におけるキャリッジ１１２および工具先端部７０の位置を制御する。
【００３９】
図９を参照すると、工具先端部７０は、参照番号２２６で示される極を起点とした参照番号２２４で示される極軸とみなしてよいラインに沿って横に配置される。この位置では、回転駆動機構１１０は、工具先端部７０を極軸２２４から角度をもって移動させないが、径方向駆動機構１１８は、工具先端部７０を、極軸２２４に沿い、回転部材８０の極２２６から回転部材８０の端部まで径方向に移動させ終わっている。この場合、可撓性ラックギア１２０は、案内路９４の線形部分１００に沿い、ピニオンギア１５８からキャリッジ１１２までに至る長さ分実質的に延びる。
【００４０】
図１０を参照すると、工具先端部７０は、極２２６に実質的に配置される。図９に示すような側部における位置から極２２６の位置へと工具先端部７０を移動させるべく、径方向駆動機構１１８は、キャリッジ１１２および工具先端部７０を引っ込める。キャリッジ１１２および工具先端部７０が引っ込められると、可撓性ラックギア１２０は、案内路９４の湾曲部分９６の非線形経路９８を介して移動する。湾曲部分９６の非線形経路９８は、可撓性ラックギア１２０の径方向設置面積を最小限にし、非線形経路９８が、回転部材８０の半径であるｒより長い可撓性ラックギア１２０を収容できるようにする。回転部材８０は、実質的に円形の本体１２２を有するように表されているが、回転部材８０がそれ以外の形状を有することも本願明細書中に提示される教示の範囲内であることを理解されたい。さらに、当業者であれば理解できるように、他の形状は、半径以外の寸法、極軸以外の軸、および、極以外の中心を有してよい。
【００４１】
図１１を参照すると、工具先端部７０は、回転部材８０の端部において、極軸２２４との間に２７０度の角度を有して配置される。工具先端部７０を図１０に示される位置から図１１に示される位置まで移動させるべく、回転駆動機構１１０は、工具先端部７０を回転させ、径方向駆動機構１１８は、工具先端部７０を図に示すような位置に直線的に進ませる。これらの動作は、任意の順序で、または、実質的に同時に行われてよい。
【００４２】
図１２を参照すると、工具先端部７０は、図１１に示す工具先端部７０と同一の極角または方位角で配置される。しかしながら、図１２では、工具先端部７０は、行き過ぎた位置に配置されており、回転部材８０を通り越して回転部材８０とハウジング４０との間の位置まで延びている。可撓性ラックギア１２０は、線路８２と平行な案内路９４の線形部分１００に沿い、実質的に完全に直線的に延びている。可撓性ラックギア１２０の線形部分１００は、工具先端部７０が回転部材８０を通り越してハウジング４０および案内路９４の湾曲部分９６へと延びることを許容し、回転部材８０の限界範囲内の経路を提供する。それによって、図示された実施形態における、回転部材８０の半径より長い可撓性ラックギア１２０が収容できるようになる。したがって、パターン形成装置１０は、回転部材８０の直径より大きい半径移動距離を有する工具先端部を含む。図９から１２を参照すると、工具先端部７０および可撓性ラックギア１２０の２つの対向する径方向位置が比較されうる。図９では、工具先端部７０は、回転部材８０の極２２６に位置し、回転部材８０の半径より長い可撓性ラックギア１２０は、案内路９４の湾曲部分９６によりコイル状にされるかまたは曲げられている。その一方で、図１２では、工具先端部７０および可撓性ラックギア１２０は、完全に延びて、湾曲部分９６と対向する、案内路９４の線形部分１００が利用される。
【００４３】
したがって、工具先端部７０は、回転駆動機構１１０、および、径方向駆動機構１１８が極座標に基づき協働することにより、ハウジング４０内の任意の位置に配置されうることを理解されたい。したがって、パターン形成装置１０は、上述のような工具先端部７０の角度および径方向の移動を制御し、また、工具先端部７０と媒体１６との接触を制御することにより、パターンを形成する。上述のごとく、ｚ軸駆動機構１２８は、ｚ軸位置、および、媒体１６との接触における力および圧力を制御し、所望のパターン１４に従い選択的な切断動作を行うことにより、所望のパターンを形成する。この構成では、回転駆動機構８０および径方向駆動機構７８は、キャリッジの移動により定義される切断領域の突出範囲内に実質的に含まれる。
【００４４】
大き目のパターンサイズから、本願明細書において提示される携帯パターン形成装置１０により提供されるような機械の設置面積比率にまで利益を与えるような多くの用途がある。特に、回転駆動機構１１０および径方向駆動機構１１８の構造および機能は、ハウジング内４０に含まれ、フォームファクタおよび設置面積を最小化し、パターン形成領域を最大化する。本願明細書中に提示されるパターン形成装置は、切断領域の設置面積内に含まれる駆動機構を提供する。上記提示される設計の一実施形態を用いることにより、パターン形成装置１０は、５インチ（１２．７センチメートル）×５インチ（１２．７センチメートル）平方面積を超えない。この寸法は、「携帯」としてみなされる範囲内に実質的に収まる。さらに、パターン形成装置１０は、４インチ（１０．２センチメートル）×４インチ（１０．２センチメートル）以上のパターンを形成しうる。これは、多くの将来の用途に要求されるサイズである。有益なパターンサイズを有するより小さい機械を実現すべく、本願明細書において提示されるパターン形成装置１０は、安価な部品を効率的に利用することによりコストを下げ、作業およびデスクスペースを節約する。
【００４５】
図１３は、パターン形成装置を使用する方法の一実施形態を示す。ブロック２４０において、デザイナーは、コンピュータモニタ、紙、または、他の表示媒体を介して見ることができる、形状およびパターンなどの輪郭および形態を表すデータファイルまたはデータ構造を含みうるラスタ画像パターンセットを生成する。ブロック２４２において、ＯＥＭ（相手先商標製造会社）は、デジタルサムネイル画像、および、パターンコマンドファイルを生成し、ブロック２４４において、パターンカードとも称される取り外し可能なメモリカードまたは媒体カードにプログラムしてよい。ブロック２４６において、ユーザは、小売店からこれらのパターンカードを購入する。
【００４６】
ブロック２４２に戻るか、あるいは、方法は、ブロック２４８に進み、ＯＥＭは、サムネイル画像およびコマンドファイルをインターネットのウェブサイトにアップロードし、ブロック２５０においてユーザがファイルを購入してダウンロードできるようにする。例えば、ユーザがファイルを購入してパソコンにダウンロードすると、ファイルは、ブロック２５２で示されるような媒体カードにセットされることができる。
【００４７】
ブロック２５４において、ユーザは、ソフトウェアまたは既存の画像からラスタ画像パターンセットを生成し、ブロック２５６において、デジタルサムネイル画像、および、パターンコマンドファイルが生成される。パターンコマンドファイルを生成するこの方法は、上記したブロック２５２へと進み、ユーザは、取り外し可能な媒体カードをプログラムする。ブロック２４０から２５２に表されているオプションにより、いくつかの技術を有するユーザは、パターンを形成できる。しかしながら、本発明の技術は、これらのオプションだけに限定されないことを理解されたい。
【００４８】
パターンを形成するのに用いる技術に関わらず、ブロック２５８において、ユーザは、パターンカード、および、関連するデータをパターン形成装置にインストールしてよい。ブロック２６０において、パターンの複数の画像が携帯パターン形成装置のグラフィカルユーザインターフェースに表示される。そして、ブロック２６２において、ユーザは、複数のパターン画像から１つのパターンを選択する。ブロック２６４において、媒体は、同じくブロック２６４で携帯パターン形成装置が切断マットに置かれる前に、切断マットに設置される。この時点で、特定の実施形態では、媒体に隣接した工具先端部、または、切断ブレードの位置決めは、携帯パターン形成装置のウィンドウを通して見ることができ、確認および調整できる。
【００４９】
ブロック２６６において、携帯パターン形成装置は、選択されたパターンを形成するよう命じられ、特に、ＣＰＵ、または、コンピュータコントローラに付随する電子部品は、必要なコマンドファイルを読み取り、駆動機構、および、垂直アクチュエータ機構のそれぞれに信号を伝送してパターンを形成する。携帯パターン形成装置では、パターンを形成する間に、選択的かつ径方向に切断ブレードが媒体を横断する。さらに、パターンを形成する間に、切断ブレードは、媒体を選択的かつ角度をもって横断する。媒体を選択的かつ径方向に横断する動作と、媒体を選択的かつ角度をもって横断する動作とは、順序に関わりなく繰り返し行われる。これらの動作中、ｚ軸駆動機構が切断ブレードを媒体と接触させながら上下させることにより、パターンが形成される。
【００５０】
これまで例示的実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本記載は、限定の意味合いで解釈されることを意図しない。本発明の例示的実施形態および他の実施形態のさまざまな変更および組合せも説明を参照した当業者には明らかであろう。したがって、添付の請求項の範囲は、このようないかなる変更または実施形態も含むと意図される。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年4月24日(2009.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
これらの新しい消費者向け装置の主な限界は、機械の設置面積比率に対してパターンサイズが小さいことである。さまざまな携帯装置は、大きいギアセンブリを必要とし、切断領域外に構成要素が取り付けられる従来のデカルトｘ−ｙ駆動機構に要求される面積が原因で、機械の設置面積のわりに、形成するパターンが小さい。それ故、携帯パターン形成装置の分野では、改善が望まれる。
なお、本出願に対応する外国の特許出願においては下記の文献が発見または提出されている。
【特許文献１】米国特許第４０８９２６２号明細書
【特許文献２】米国特許第４０８９２９２号明細書
【特許文献３】米国特許第４２１３４２７号明細書
【特許文献４】米国特許第４３４３０８７号明細書
【特許文献５】米国特許第４４９５８４５号明細書
【特許文献６】米国特許第４８３４５９５号明細書
【特許文献７】米国特許第６４９１３６１号明細書
【特許文献８】米国特許第６４９４３０７号明細書
【特許文献９】米国特許第６４９９８４０号明細書
【特許文献１０】米国特許第６８４３３２８号明細書
【特許文献１１】米国特許第７０５４７０８号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００６／０００７２９２号明細書
【国際調査報告】
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