(57)【要約】      （修正有）【課題】  無端ループ式に、ベルトの半径周囲に駆動されるように無端駆動ベルトに取り付け可能に支持されるプリンタヘッド・アセンブリを含む、プリンタ構造。【解決手段】動作のために無端駆動ベルト・ループに作動可能に接続される、プリントヘッド及びキャリッジを少なくとも１つ含むプリントヘッド・アセンブリと、プリントヘッド・アセンブリの動作を制限するガイドアセンブリであって、無端ループ駆動経路の線形部分及びアーチ形部分の周囲にプリントヘッドを動作させるように構成される、前記ガイドアセンブリと、線形印刷ゾーン及びアーチ形印刷ゾーンにわたって、プリントヘッドを所定の駆動形状で進めるために、無端駆動ベルト・ループの長さの少なくとも半分以上でプリントヘッド・アセンブリを移動させるように、駆動アセンブリを制御するコントローラと、を含む、プリントヘッドのための駆動アセンブリ。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つが被駆動ローラである、少なくとも２つの離間されたローラと、
無端ループ駆動経路を画定するために、前記少なくとも２つの離間されたローラの周りを回転するために前記少なくとも２つの離間されたローラ間で接続される無端駆動ベルト・ループと、
少なくとも第１の方向において無端駆動ベルト・ループを駆動する駆動機構と、
動作のために無端駆動ベルト・ループに作動可能に接続される、プリントヘッド及びキャリッジを少なくとも１つ含むプリントヘッド・アセンブリと、
プリントヘッド・アセンブリの動作を制限するガイドアセンブリであって、無端ループ駆動経路の線形部分及びアーチ形部分の周囲にプリントヘッドを動作させるように構成される、前記ガイドアセンブリと、
線形印刷ゾーン及びアーチ形印刷ゾーンにわたって、プリントヘッドを所定の駆動形状で進めるために、無端駆動ベルト・ループの長さの少なくとも半分以上でプリントヘッド・アセンブリを移動させるように、駆動アセンブリを制御するコントローラと、
を含む、プリントヘッドのための駆動アセンブリ。
【請求項２】
前記コントローラは、無端ループ駆動経路の少なくとも１回のフル回転がプリントヘッド・アセンブリによって移動される、一方向性無端ループモードにおいてプリントヘッド・アセンブリを回転させるために駆動装置を制御する、
請求項１に記載の駆動アセンブリ。
【請求項３】
前記コントローラは、実質的に一定の速度で線形印刷ゾーンを横切るようにプリントヘッド・アセンブリを移動させるように駆動アセンブリを制御する、請求項２に記載の駆動アセンブリ。
【請求項４】
前記コントローラは、駆動アセンブリを同じ実質的に一定の速度で、アーチ形非印刷ゾーンを横切るようにプリントヘッド・アセンブリを移動させるように駆動アセンブリを制御する、請求項３に記載の駆動アセンブリ。
【請求項５】
無端ループ駆動経路は、前記離間されたローラの円周の半分によって画定されている、２つの線形印刷ゾーン及び２つのアーチ形非印刷ゾーンから構成されている、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
【請求項６】
前記離間されたローラは、長さπRの方向転換ゾーンを画定するために約１５乃至５０ｍｍの間の半径Ｒを有する、請求項５に記載の駆動アセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つのプリントヘッドは、無端ループ駆動経路上で正反対の位置に互いに向き合った少なくとも２つのプリントヘッドを含む、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
【請求項８】
前記ガイドアセンブリは、少なくとも線形印刷ゾーンにおけるプリントヘッド・アセンブリの動作を制限する、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
【請求項９】
前記コントローラは、第１の方向に反対の第２の方向においてさらに動作するように駆動アセンブリを制御する、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載の駆動アセンブリ、及び、プリントヘッドを越えて記録媒体を進めるインデックス機構を含む、プリンタ。
【請求項１１】
駆動アセンブリを含み、該駆動アセンブリが、少なくとも１つが被駆動ローラである少なくとも１つの離間されたローラと、無端ループ駆動経路を画定するために前記少なくとも２つの離間されたローラの周りを回転するために前記少なくとも２つの離間されたローラ間で接続される無端駆動ベルト・ループと、少なくとも第１の方向において無端駆動ベルト・ループを駆動する駆動機構と、を含み、
動作のために無端駆動ベルト・ループに作動可能に接続される、プリントヘッド及びキャリッジを少なくとも１つ含むプリントヘッド・アセンブリと、
プリントヘッド・アセンブリの動作を制限するガイドアセンブリであって、無端ループ駆動経路の線形部分及びアーチ形部分の周囲にプリントヘッドを動作させるように構成される、前記ガイドアセンブリと、
プリントヘッドを越えて記録媒体を移動させるためのインデックス機構と、
線形印刷ゾーン及びアーチ形印刷ゾーンにわたって、プリントヘッドを所定の駆動形状で進めるために、無端駆動ベルト・ループの長さの少なくとも半分以上でプリントヘッド・アセンブリを移動させるように、駆動アセンブリを制御し、プリントヘッドがアーチ形非印刷ゾーンにある間に記録媒体を進めるように前記インデックス機構を制御するコントローラと、
を含む、無端ループ駆動経路を有するプリンタ。
【請求項１２】
前記コントローラは、無端ループ駆動経路の少なくとも１回のフル回転がプリントヘッド・アセンブリによって移動される、一方向性無端ループモードにおいてプリントヘッド・アセンブリを回転させるために駆動装置を制御する、
請求項１１に記載のプリンタ。
【請求項１３】
前記コントローラは、実質的に一定の速度で線形印刷ゾーンを横切るようにプリントヘッド・アセンブリを移動させるように駆動アセンブリを制御する、請求項１２に記載のプリンタ。
【請求項１４】
前記コントローラは、駆動アセンブリを同じ実質的に一定の速度で、アーチ形非印刷ゾーンを横切るようにプリントヘッド・アセンブリを移動させるように駆動アセンブリを制御する、請求項１３に記載のプリンタ。
【請求項１５】
無端ループ駆動経路は、前記離間されたローラの円周の半分によって画定されている、２つの線形印刷ゾーン及び２つのアーチ形非印刷ゾーンから構成され、プリントヘッドは、第１の方向を横切って測定された幅Ｓの印刷帯域を有し、２つの線形印刷ゾーンが、間隔ＳNによって分離され、ＮはＳの整数倍である、
請求項１１に記載のプリンタ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのプリントヘッドは、無端ループ駆動経路上で正反対の位置に互いに向き合った少なくとも２つのプリントヘッドを含む、請求項１１に記載のプリンタ。
【請求項１７】
少なくとも２つのプリントヘッドは、予め定められた間隔により離間される２つのオフセットした印刷帯域を提供するように同時に動作する、請求項１６に記載のプリンタ。
【請求項１８】
前記インデックス機構が、第１の方向を横切る方向の経路において、無端ループ駆動経路の中心を通って記録媒体を移動させ、前記少なくとも２つのプリントヘッドが、同時に両面印刷が可能であるように、記録媒体に対し各々向かい合っている、請求項１６に記載のプリンタ。
【請求項１９】
前記ガイドアセンブリは、少なくとも線形印刷ゾーンにおけるプリントヘッド・アセンブリの動作を制限する、請求項１１に記載のプリンタ。
【請求項２０】
前記コントローラが、第１の方向の反対側の第２の方向においてさらに動作するように駆動機構を制御する、請求項１１に記載のプリンタ。
【請求項２１】
記録媒体の両面を印刷可能にするために、記録媒体の方向付けを逆にする送受切換器を更に含む、請求項１１に記載のプリンタ。
【請求項２２】
少なくとも１つが被駆動ローラである、少なくとも２つの離間されたローラと、無端ループ駆動経路を画定するために前記少なくとも２つの離間されたローラの周りを回転するために前記少なくとも２つの離間されたローラ間で接続される無端駆動ベルト・ループと、少なくとも第１の方向に無端駆動ベルト・ループを駆動する駆動機構と、を含む、駆動アセンブリと、
前記無端駆動ベルト・ループに作動可能に接続される少なくとも２つのプリントヘッド及びキャリッジを含み、前記少なくとも２つのプリントヘッドが、無端ループ駆動経路上で正反対に互いに向き合っている、プリントヘッド・アセンブリと、
プリントヘッド・アセンブリの動作を制限するガイドアセンブリであって、無端ループ駆動経路の線形部分及びアーチ形部分の周囲にプリントヘッドを動作させるように構成される、前記ガイドアセンブリと、
第１の方向を横切る方向、且つ、無端ループ駆動経路の中心を通過する経路において記録媒体を移動させるインデックス機構と、
前記駆動アセンブリが前記プリントヘッド・アセンブリを前記無端駆動ベルト・ループの少なくとも半分を移動して前記プリントヘッドが所定の駆動形態で線形印刷ゾーンとアーチ形非印刷ゾーンとを横切るように進ませるよう制御し、且つ、前記インデックス機構を制御して前記プリントヘッドが前記アーチ形非印刷ゾーンにあるときに前記記録媒体を進めるよう制御するコントローラと、
を含み、
前記少なくとも２つのプリントヘッドが、同時両面印刷を可能にするように、記録媒体に対し各々向き合っている、
無端ループ駆動経路を有するプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリントヘッド・キャリッジ・アセンブリが、好ましくは無端ループ式に、ベルトの半径周囲に駆動されるように無端駆動ベルトに取り付け可能に支持される、プリンタ構造を目的とする。即ち、本発明は、プリントヘッドのための駆動アセンブリ、及び、無端ループ駆動経路を有するプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の印刷機及びタイプライタにおいて、プリントヘッドは、駆動ベルト、送りねじ、ワイヤー及び／又は他の装置から成るキャリッジ搬送装置によって、往復運動（前後運動）するように、用紙などの記録媒体を横切って移動される。プリントヘッドは、さらに、トラック、スライダ、及び、キャリッジガイドロッドなどの種々の支援素子によって、印刷軸に沿った線形運動に限定されることもある。この理由により、現在の構造では、一定の速度で印刷ゾーンを横切るようにプリントヘッドが走査される。しかしながら、いったん印刷ゾーンの端に到達すると、プリントヘッドは停止されなければならず、印刷を継続するために印刷ゾーンより前に反対方向に一定速度に加速される。このように、これらの印刷構造は、プリンタの各側方の端部で、非印刷減速ゾーンを必要とする。
【０００３】
このような往復運動式のキャリッジ・アセンブリを備えた一般的な従来のプリンタが、図１に示される。ここでは、インクジェットプリンタ１００のようなプリンタが、レール１３０によって支えられたキャリッジ１２０に取り付けられるインクジェット式プリントヘッド・カートリッジ１１０を含む。プリントヘッド・カートリッジ１１０は、インクを収容するハウジングを含み、コントローラ／ＣＰＵ１４０から受信される電気信号の制御に基づいて種々のイジェクタ・ノズル１１２からインクを射出する。
【０００４】
印刷時に、キャリッジ１２０は矢印ＦＳの方向にキャリッジ・レール１３０に沿って前後に往復運動する。この運動は、往復運動式駆動アセンブリ１５０によって実施される。往復運動式駆動アセンブリ１５０は、一般に、ドライブローラ１５４及びアイドラ・ローラ１５６に回転可能に取り付けられる無端ベルト１５２から構成される。ドライブローラ１５４は、コントローラ／ＣＰＵ１４０の制御に基づいて、サーボ・モータなどの可逆電動機１５８によって駆動される。プリントヘッド・キャリッジ１２０が無端ベルト１５２に固定されているので、プリントヘッド・カートリッジ１１０を収容するキャリッジ１２０は、キャリッジ・レール１３０によって直線的に案内されながら、無端ベルト１５２の往復運動経路に沿って移動する。プリントヘッド及びキャリッジの適切な位置決めは、光センサ１６０、及び、走査方向ＦＳに取り付けられたリニアエンコーダ・フェンス又はストリップ１６２から成る、リニアエンコーダなどの、従来のエンコーダ・システムによって維持される。キャリッジが移動されるとき、センサ１６０は、ストリップ上に均等間隔に明るい領域と暗い領域とが交互に配置された通路を検出し、これら領域は、既知のように移動距離及び相対的位置を計算するために使用される。
【０００５】
プリントヘッド・カートリッジ１１０が印刷ゾーンを横切って前後方向に移動されるとき、インクの液滴は選択ノズル１１２から射出される。それぞれ通過する間に、基板Ｐは、一定に維持されている。これは、プリントヘッド・ノズルアレイの高さに対応する高さＨの印刷のバンド又は帯域を提供する。印刷制御のために、基板Ｐによって側部方向に画定される印刷ゾーンにわたっての往復運動は、一定の速度にある。
【０００６】
各々の通過の最後に、又は、複合通過モードの際の多様の通過の完了時に、基板Ｐは、走査方向ＦＳに対し略垂直な紙送り方向に進められる。
【０００７】
このような従来のプリント・エンジン構造の印刷速度には実際的な限界が多い。インクジェット式プリンタにおけるノズルの発射頻度及びその数が増加してきているとはいえ、キャリッジ動作及び用紙処理は、プリンタ処理能力の主要な限定要因となっている。プリントキャリッジのより高速度の前後方向運動による往復動式印刷は、キャリッジ速度の増加が、キャリッジを所望の一定印刷速度に減速し、停止し、さらに再加速するように、往復動式通路の終端で移動距離を増加させることを必要とするので、処理能力の利益を減少させることになった。すなわち、こうした従来の構造は、印刷ゾーンの開始前に停止位置から所望の一定速度までキャリッジを加速し、印刷ゾーンの終端における減速ゾーンにおいて、キャリッジを完全停止するように減速させ、方向を反転させ、さらに、キャリッジが逆方向パスにおける印刷ゾーンに到達する前にキャリッジを所望の一定速度に再加速するために、印刷ゾーンの両端上の更なる移動距離Ｌを必要とする。
【０００８】
一定である印刷速度が増加すると、この余分の移動距離Ｌは、キャリッジをより高速度から十分に減速したり、又は、加速するために、増加しなければならず、若しくは、加速度／減速度の割合を増加させるために、キャリッジ、駆動モータ、及び、他のプリンタ構成部品上に実質的に高い動加速度（g-forces）及び負荷を必要とする。しかしながら、このような構成部品によって持続可能な動加速度、一般には、１乃至２ｇ程度、には実用上の限界があるので、必要以上の印刷速度は、一般に、より長い移動距離経路Ｌに等しい。この長い移動距離経路Ｌは、プリンタ・ハウジングの幅を長くし、すなわち、その設置面積（footprint）を増大し、さらに、往復運動を実施するために、更なる非印刷時間を必要とする。さらに、終端速度及び加速度／減速度割合が高くなると、キャリッジ構成部品の信頼性及び精度に悪影響が及ぼされる。
【０００９】
例えば、8"×10"の印刷ゾーン（標準の8.5"×11"用紙上におおよそ印刷可能なサイズ）を印刷するための従来のプリンタが、各々のパスの開始／終了時において一般的な１ｇの加速度／減速度を有する４５インチ／秒（ｉｐｓ）の一定走査速度で印刷するために、1"プリンタヘッド・アレイ（即ち、1"印刷帯域を備えた印刷）を使用すると仮定する。用紙全体に印刷するために、単一パスモードにおいて１０回のパスを必要とすることになる。
【００１０】
この従来の構造は、移動するプリントヘッド・キャリッジを停止し、その方向を反転することを必要とする。ｖ＝ｖ0＋ａ（ｔ）の定加速度を仮定すると、４５ｉｐｓから停止し、反対方向において４５ｉｐｓに復帰することは、
45 ips= -45ips + (1g=9.81m/s2)(t)  に等しい。
【００１１】
これを解くことにより、非印刷ゾーンにおける完全な減速/加速サイクルは、合計時間ｔ＝０．２３３秒という結果となる。
【００１２】
印刷ゾーン行程超過に対する標準構成は、s = s0 + v0t + 0.5at2である。
【００１３】
上記例に対してこれを解くと、
s = 0 + 45ips (0.1165 sec) + 0.5(9.81m/s2)(0.1165)2= 2.62 インチとなる。したがって、この例示する従来構造においては、少なくとも２．６２インチの長さＬの理論上の非印刷ゾーンは、減速/加速に適応するように移動経路の各々の終端に必要である。
【００１４】
さらに処理能力を増加するための以前の試みは、キャリッジ／プリントヘッドのサイズの増大に集中されていた。例えば、往復運動しない全紙幅プリントヘッド・アレイを提供することは既知である。むしろ、高い処理能力で印刷するために記録媒体が全幅アレイを通過して直線上に送られる。しかしながら、全幅アレイは、コストが高い。より大型のプリントヘッドも、限界がある。これにより、帯域ごとに更に有効な印刷領域を適用範囲にできるにもかかわらず、付加された重量がキャリッジに作用する力に影響を与えるので、余分の重量及び寸法は、更なる印刷キャリッジ動作に逆効果を生じる。このように、こうした更なるプリントヘッドを往復運動させ得る速度には、実際的に限界がある。さらに、上記したように、印刷ゾーン上の印刷速度のわずかな増加は、非印刷ゾーンにおいて必要とされる非印刷時間の増加によって、相殺されてしまう。
【特許文献１】米国特許第４，８０４，２８５号
【特許文献２】米国特許第５，１２９，７４６号
【特許文献３】米国特許第５，２７６，９７０号
【特許文献４】米国特許第５，４５６，５３９号
【特許文献５】米国特許第６，１２３，４７３号
【特許文献６】米国特許第６，２６４，２９８Ｂ１号
【特許文献７】米国特許第６．２９０，３５１Ｂ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
処理能力の増加が可能な、改良形プリンタ構造が必要とされる。
【００１６】
往復動作と関連するプリンタ駆動機構に対する応力を生じない、及び、急速な加速／減速の特徴の必要性を生じない、プリンタ構造がさらに必要とされる。
【００１７】
処理能力を実質的に低下させることなく、マルチパス印刷を行なうことができるプリンタ構造がさらに必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の態様は、処理能力を増加することのできる、改良形プリンタ構造を提供する。
【００１９】
本発明の態様は、幅側方向の非印刷ゾーンの減少により、プリンタの設置面積を減少させることのできる、改良形プリンタ構造を提供する。
【００２０】
本発明の種々の例示的な実施の形態、システム、装置、及び、方法において、プリンタ構造は、駆動システム経路のアーチ形部分を横断することによって、少なくとも非印刷ゾーンにおいて、非直線状の印刷経路を実現する。
【００２１】
本発明の態様は、また、一般にプリンタの処理能力の低下なしに、マルチパス印刷を実行できる、改良形プリンタ構造を提供する。
【００２２】
本発明の態様は、さらにまた、処理能力を増加させて両面印刷を実行できる、プリンタ構造を提供する。
【００２３】
種々の例示的な実施の形態において、本発明の態様は、単一方向駆動モータで印刷を実行できる、プリンタ構造を提供する。
【００２４】
本発明のシステム、方法、及び、構造の種々の例示的な実施の形態において、プリンタ構造は、実質的に一定のプリントヘッド速度を維持しながら、複数の連続する印刷帯域パスを印刷することができる。
【００２５】
種々の他の例示的な実施の形態において、本発明は、連続的な印刷パスにおいてオフセット印刷帯域の印刷に適応できる、プリンタ構造、印刷方法、及び、印刷システムを提供する。
【００２６】
種々の他の例示的な実施の形態において、本発明は、無端ループモードにおいて動作することのできるプリンタ構造をさらに提供する。他の種々の例示的な実施の形態において、プリンタ構造は、往復動作、及び、無端ループモードのいずれか、あるいは、両方において動作することもできる。
【００２７】
本発明の請求項１に記載の発明は、プリントヘッドのための駆動アセンブリであって、少なくとも１つが被駆動ローラである、少なくとも２つの離間されたローラと、無端ループ駆動経路を画定するために、上記少なくとも２つの離間されたローラの周りを回転するために上記少なくとも２つの離間されたローラ間で接続される無端駆動ベルト・ループと、少なくとも第１の方向において無端駆動ベルト・ループを駆動する駆動機構と、動作のために無端駆動ベルト・ループに作動可能に接続される、プリントヘッド及びキャリッジを少なくとも１つ含むプリントヘッド・アセンブリと、プリントヘッド・アセンブリの動作を制限するガイドアセンブリであって、無端ループ駆動経路の線形部分及びアーチ形部分の周囲にプリントヘッドを動作させるように構成される、上記ガイドアセンブリと、
線形印刷ゾーン及びアーチ形印刷ゾーンにわたって、プリントヘッドを所定の駆動形状で進めるために、無端駆動ベルト・ループの長さの少なくとも半分以上でプリントヘッド・アセンブリを移動させるように、駆動アセンブリを制御するコントローラと、を含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、上記コントローラは、無端ループ駆動経路の少なくとも１回のフル回転がプリントヘッド・アセンブリによって移動される、一方向性無端ループモードにおいてプリントヘッド・アセンブリを回転させるために駆動装置を制御することを特徴とする。
【００２９】
本発明の請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の発明において、上記コントローラは、実質的に一定の速度で線形印刷ゾーンを横切るようにプリントヘッド・アセンブリを移動させるように駆動アセンブリを制御することを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明において、上記コントローラは、駆動アセンブリを同じ実質的に一定の速度で、アーチ形非印刷ゾーンを横切るようにプリントヘッド・アセンブリを移動させるように駆動アセンブリを制御することを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項５に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、無端ループ駆動経路は、上記離間されたローラの円周の半分によって画定されている、２つの線形印刷ゾーン及び２つのアーチ形非印刷ゾーンから構成されていることを特徴とする。
【００３２】
本発明の請求項６に記載の発明は、上記請求項５に記載の発明において、上記離間されたローラは、長さπRの方向転換ゾーンを画定するために約１５乃至５０ｍｍの間の半径Ｒを有することを特徴とする。
【００３３】
本発明の請求項７に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、上記少なくとも１つのプリントヘッドは、無端ループ駆動経路上で正反対の位置に互いに向き合った少なくとも２つのプリントヘッドを含むことを特徴とする。
【００３４】
本発明の請求項８に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、上記ガイドアセンブリが、少なくとも線形印刷ゾーンにおけるプリントヘッド・アセンブリの動作を制限することを特徴とする。
【００３５】
本発明の請求項９に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、上記コントローラは、第１の方向に反対の第２の方向においてさらに動作するように駆動アセンブリを制御することを特徴とする。
【００３６】
本発明の請求項１０に記載の発明は、上記請求項１に記載の駆動アセンブリ、及び、プリントヘッドを越えて記録媒体を進めるインデックス機構を含む、プリンタである。
【００３７】
本発明の請求項１１に記載の発明は、無端ループ駆動経路を有するプリンタであって、該プリンタは、駆動アセンブリを含み、該駆動アセンブリが、少なくとも１つが被駆動ローラである少なくとも１つの離間されたローラと、無端ループ駆動経路を画定するために上記少なくとも２つの離間されたローラの周りを回転するために上記少なくとも２つの離間されたローラ間で接続される無端駆動ベルト・ループと、少なくとも第１の方向において無端駆動ベルト・ループを駆動する駆動機構と、を含み、動作のために無端駆動ベルト・ループに作動可能に接続される、プリントヘッド及びキャリッジを少なくとも１つ含むプリントヘッド・アセンブリと、プリントヘッド・アセンブリの動作を制限するガイドアセンブリであって、無端ループ駆動経路の線形部分及びアーチ形部分の周囲にプリントヘッドを動作させるように構成される、上記ガイドアセンブリと、プリントヘッドを越えて記録媒体を移動させるためのインデックス機構と、線形印刷ゾーン及びアーチ形印刷ゾーンにわたって、プリントヘッドを所定の駆動形状で進めるために、無端駆動ベルト・ループの長さの少なくとも半分以上でプリントヘッド・アセンブリを移動させるように、駆動アセンブリを制御し、プリントヘッドがアーチ形非印刷ゾーンにある間に記録媒体を進めるように上記インデックス機構を制御するコントローラと、を含むことを特徴とする。
【００３８】
本発明の請求項１２に記載の発明は、上記請求項１１に記載の発明において、上記コントローラは、無端ループ駆動経路の少なくとも１回のフル回転がプリントヘッド・アセンブリによって移動される、一方向性無端ループモードにおいてプリントヘッド・アセンブリを回転させるために駆動装置を制御することを特徴とする。
【００３９】
本発明の請求項１３に記載の発明は、上記請求項１２に記載の発明において、上記コントローラは、実質的に一定の速度で線形印刷ゾーンを横切るようにプリントヘッド・アセンブリを移動させるように駆動アセンブリを制御することを特徴とする。
【００４０】
本発明の請求項１４に記載の発明は、上記請求項１３に記載の発明において、上記コントローラは、駆動アセンブリを同じ実質的に一定の速度で、アーチ形非印刷ゾーンを横切るようにプリントヘッド・アセンブリを移動させるように駆動アセンブリを制御することを特徴とする。
【００４１】
本発明の請求項１５に記載の発明は、上記請求項１１に記載の発明において、無端ループ駆動経路は、上記離間されたローラの円周の半分によって画定されている、２つの線形印刷ゾーン及び２つのアーチ形非印刷ゾーンから構成され、プリントヘッドは、第１の方向を横切って測定された幅Ｓの印刷帯域を有し、２つの線形印刷ゾーンが、間隔ＳNによって分離され、ＮはＳの整数倍であることを特徴とする。
【００４２】
本発明の請求項１６に記載の発明は、上記請求項１１に記載の発明において、上記少なくとも１つのプリントヘッドは、無端ループ駆動経路上で正反対の位置に互いに向き合った少なくとも２つのプリントヘッドを含むことを特徴とする。
【００４３】
本発明の請求項１７に記載の発明は、上記請求項１６に記載の発明において、少なくとも２つのプリントヘッドは、予め定められた間隔により離間される２つのオフセットした印刷帯域を提供するように同時に動作することを特徴とする。
【００４４】
本発明の請求項１８に記載の発明は、上記請求項１６に記載の発明において、上記インデックス機構が、第１の方向を横切る方向の経路において、無端ループ駆動経路の中心を通って記録媒体を移動させ、上記少なくとも２つのプリントヘッドが、同時に両面印刷が可能であるように、記録媒体に対し各々向かい合っていることを特徴とする。
【００４５】
本発明の請求項１９に記載の発明は、上記請求項１１に記載の発明において、上記ガイドアセンブリは、少なくとも線形印刷ゾーンにおけるプリントヘッド・アセンブリの動作を制限することを特徴とする。
【００４６】
本発明の請求項２０に記載の発明は、上記請求項１１に記載の発明において、上記コントローラが、第１の方向の反対側の第２の方向においてさらに動作するように駆動機構を制御することを特徴とする。
【００４７】
本発明の請求項２１に記載の発明は、上記請求項１１に記載の発明において、記録媒体の両面を印刷可能にするために、記録媒体の方向付けを逆にする送受切換器を更に含むことを特徴とする。
【００４８】
本発明の請求項２２に記載の発明は、無端ループ駆動経路を有するプリンタであって、該プリンタは、少なくとも１つが被駆動ローラである、少なくとも２つの離間されたローラと、無端ループ駆動経路を画定するために上記少なくとも２つの離間されたローラの周りを回転するために上記少なくとも２つの離間されたローラ間で接続される無端駆動ベルト・ループと、少なくとも第１の方向に無端駆動ベルト・ループを駆動する駆動機構と、を含む、駆動アセンブリと、上記無端駆動ベルト・ループに作動可能に接続される少なくとも２つのプリントヘッド及びキャリッジを含み、上記少なくとも２つのプリントヘッドが、無端ループ駆動経路上で正反対に互いに向き合っている、プリントヘッド・アセンブリと、プリントヘッド・アセンブリの動作を制限するガイドアセンブリであって、無端ループ駆動経路の線形部分及びアーチ形部分の周囲にプリントヘッドを動作させるように構成される、上記ガイドアセンブリと、第１の方向を横切る方向、且つ、無端ループ駆動経路の中心を通過する経路において記録媒体を移動させるインデックス機構と、上記駆動アセンブリが上記プリントヘッド・アセンブリを上記無端駆動ベルト・ループの少なくとも半分を移動して上記プリントヘッドが所定の駆動形態で線形印刷ゾーンとアーチ形非印刷ゾーンとを横切るように進ませるよう制御し、且つ、上記インデックス機構を制御して上記プリントヘッドが上記アーチ形非印刷ゾーンにあるときに上記記録媒体を進めるよう制御するコントローラと、を含み、上記少なくとも２つのプリントヘッドが、同時両面印刷を可能にするように、記録媒体に対し各々向き合っていることを特徴とする。
【００４９】
以下、図を参照して、本発明の種々の例示的な実施の形態を詳細に後述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
プリンタ構造及び印刷方法の種々の例示的な実施の形態に関する以下の詳細な説明は、明確であり、またよく知られていることから、たとえば、インクジェット・プリンタなどの特定のタイプのプリンタを想定してもよい。しかしながら、以下に概説されたり、あるいは論述されているように、本発明の原理が、本明細書中に議論される特定の例示的な構造やプリンタを越えて、いずれの既知の、又は、今後開発されるプリンタや、マーキングシステムに等しく適用され得ることは理解すべきである。
【００５１】
図２は、本発明の印刷システム、方法、及び、構成と共に使用できるプリンタ構造を示している。図示のように、示されたインクジェットプリンタなどのプリンタ２００は、キャリッジ支持部材２３０によって支持されるキャリッジ２２０上に取り付けられるインクジェット式プリントヘッド・カートリッジ２１０を含んでいる。プリントヘッド・カートリッジ２１０は、インクを収容するハウジングを含み、コントローラ／ＣＰＵ２４０から受信される電気信号の制御に基づいて、種々のイジェクタ・ノズル２１２からインクを射出する。
【００５２】
キャリッジ２１０の運動は、駆動アセンブリ２５０によって実施される。先行技術の駆動アセンブリが、高速走査方向ＦＳの線形印刷経路に沿った往復運動のみを必要とし、可能にした一方で、本発明の駆動アセンブリは、往復運動に限定されていない。むしろ、以下に更に詳述されるようにキャリッジ取付け及び支持構成を提供することによって、本発明の駆動アセンブリは、実質的に駆動アセンブリ２５０の無端ベルト・ループ駆動機構を追跡する、往復運動、又は、無端パス動作のいずれかでキャリッジ２２０を駆動することもできる。このようにすることによって、プリンタ構造の汎用性は、実質的に向上される。種々の実施の形態において、組み合わされた動作は、実施可能であり、プリントヘッド・キャリッジ２２０が往復動されるが、無端ベルト経路のアーチ形経路の少なくとも一部を横切るように移動する。
【００５３】
第１の例示的な実施の形態の駆動アセンブリ２５０は、ドライブローラ２５４及びアイドラーローラ２５６に回転可能に取り付けられる無端ベルト駆動ループ２５２を含む。ドライブローラ２５４は、ＣＰＵ／コントローラ２４０によって好適に制御されるステッパ・モータ又はサーボ・モータなどの好適な駆動ソース２５８によって駆動される。プリントヘッド・キャリッジ２１０は、適切な取付け部品によって、共に移動するために無端駆動ベルト２５２に固定して取り付けられる。しかしながら、動作を線形往復動作に限定するよりはむしろ、プリントヘッド・キャリッジ２２０は、ドライブローラ２５４及びアイドラ・ローラ２５６周りに回転可能であるように取り付けられ、可撓性取付け部材２２２によって拘束される。例えば、取付け部材２２２は、ドライブローラ２５４及び２５６周りの動作に適応するためにヒンジ式であったり、ピボット式であったり、可撓性又は薄く形成され、寸法決めされることができる。このように、プリントヘッド・カートリッジ２１０及びプリントヘッド・キャリッジ２２０は、長円形のパターンにおいて可動であり、少なくとも経路の線形部分、及び、経路のアーチ形部分を移動する。
【００５４】
本発明の方法、システム、及び、構成の例示的な実施の形態において、キャリッジ２２０の動作は、無端ループ経路に沿って進む。種々の実施の形態において、この無端パスは、ベルトループ２５２に対して同じ時計回り方向、又は、逆時計回り方向の動作で移動される。しかしながら、この構造は、同様に特定の動作モードにおいて往復動作をさらに実行し、可逆駆動モータが使用されるときには無端ループ経路方向とは逆転することを可能にする。例示的な実施の形態において、プリントヘッドは、印刷ゾーンを含む経路の線形部分、及び、非印刷方向転換ゾーンの働きをする経路の非線形アーチ形部分を通過するように、無端ループ経路の長さの少なくとも半分の距離を通過する。
【００５５】
キャリッジ及びプリントヘッド・アセンブリ２１０、２２０の位置決めを支援するために、キャリッジ支持装置２３０を提供することは、望ましい。キャリッジ支持装置の形状及び構成は、少なくともプリントヘッドが印刷ゾーンを横切っている間に、プリントヘッド２１０の位置を十分に制御できる限り、多くの形態をとることができる。
【００５６】
プリントヘッド・キャリッジ２２０が適切な可撓性取付け部材２２２によって無端ベルト２５２に固定されるので、プリントヘッド・カートリッジ２１０を収容するキャリッジ２２０は、実質的に無端ベルト２５２の経路に沿って移動する。しかしながら、先行技術のように線形キャリッジ・レールによって支持されていないので、キャリッジ２２０は、ベルト２５２の無端ループ経路のアーチ形部分を通過することができ、さらに、無端パスを完全に通過することもできる。このように、従来の往復又は新規の無端ループモード行程、若しくは、両者の組み合わせにおいて動作することができる。
プリントヘッド及びキャリッジの適切な位置決めは、図１に示されるリニア・エンコーダ・システムなどの、従来のエンコーダ・システムによって維持することができる。しかしながら、プリントヘッド２１０の少なくとも相対的な位置決めを制御し、検出するためにドライブローラ２５４の軸に設けられたロータリ・エンコーダのような、他の位置決めシステムを、使用することができる。キャリッジが移動されるとき、センサ１６０は、ストリップ上の等間隔に配置された、交互の明るい領域と暗い領域の通路を検出し、これら領域は、既知のように、移動距離及び相対位置を計算するために使用される。
【００５７】
プリントヘッド・カートリッジ１１０が印刷ゾーンを横切って移動されるとき、インクの液滴は選択ノズル１１２から射出される。各々のパスの間に、基板Ｐは、固定して維持される。これは、プリントヘッド・ノズルアレイの高さに対応する高さＨの印刷のバンド又は帯域を提供する。印刷制御のために、基板Ｐによって幅方向に画定される印刷ゾーンにおける動作は、好ましくは一定の速度である。しかしながら、その他の速度及び加速度形状を、使用してもよい。
【００５８】
通常は、用紙Ｐの幅によって代表される印刷ゾーンの終わりに、長さＬ２の横の側部非印刷ゾーンが、設けられている。図１の従来の往復構造において、これら非印刷ゾーンは、プリントヘッドが減速され、停止され、さらに、反転させられた場合の減速／加速度ゾーンとして提供された。本発明の種々の例示的な実施の形態において、このような非印刷ゾーンは、プリントヘッド・キャリッジ２２０が減速したり、反転する必要なしに、プリントヘッド２１０の方向を逆にするようにそこを中心に回転することが強いられる方向転換ゾーンを形成する。これにより、いったん印刷速度に加速されたプリントヘッドの速度が、印刷処理のかなりの部分にわたって維持することができる、さらに簡単な制御論理が使用できる。好ましくは、無端ベルト・ローラ２５４及び２５６は、実質的に印刷ゾーンに隣接する端部に中心線を備えている。これは、非印刷方向転換ゾーンを最小にし、事実上、ドライブローラの円周の半分に一致させる（πＲ、Ｒはドライブローラの半径である）。
【００５９】
各々のパスの最後において、又は、マルチパスモードにおけるマルチパスの完了時において、基板Ｐは、走査方向ＦＳに対し略垂直な紙送り方向に移動される。これは、インデックス機構としての働きをし、当該技術において既知のように駆動モータ２８５によって駆動される、ローラ２８０によって実施してもよい。プリントヘッドが、方向転換ゾーンにある間に、この用紙のインデックスは、このようにして好ましく時機が選ばれる。
【００６０】
時計回り方向、又は、逆時計回り方向のいずれかの方向における無端ループ（長円形）や、往復動作に適応するために、プリントヘッド・カートリッジ２１０は、撓み継手２７０を介して電源に電気接続されてもよい。１つの好適な非限定的実例は、絡まり合うことなく、プリントヘッドの動作経路に一致するように回転性撚りと同様に、延長及び引っ込みできるコイル状配線配置である。例えば、スリップリングや、電磁誘導などの回転性結合などの、他の多くの適切な電気的接続を代用することもできる。
【００６１】
プリントヘッドの外形寸法及び重量を低下させるために、再充填可能なカートリッジは、当該技術において既知のように流体ドッキング及び再充填ステーションと共に使用してもよい。これにより、プリントヘッド・アセンブリの質量を低下させ、これは駆動アセンブリ構成要素上に作用する力を減少させ、より小型の駆動構成要素を可能にする。さらに、加速度特性が往復駆動装置のように重要ではないので、より小さいトルク及び加速度形状を有する、安価な駆動構成要素を使用できる。
【００６２】
図１の従来の技術を参照して上述したように、処理能力の効率性に限界があるのは、非印刷ゾーン滞留時間が、多くの場合に処理能力のページ／分で表現される、所与のページを印刷するために必要とされる全時間の実質的な構成要素である。従来の往復経路を備えた図１の仮定上の実例を考えると、1"帯域を備えた８"×10"印刷ゾーンは、単一パスモードにおいて１０のパスを必要とし、逆方向に対しては１０の方向転換時間がある。４５ｉｐｓの印刷速度を備えたこの標準構成は、減速し、反対方向にある印刷ゾーンに復帰するために０．２３３秒を必要とする。このように、全印刷時間は、従来の構造に対し、
10(8/45)+10(0.233) = 4.1秒である。これは、１４．６ｐｐｍに等しい。
【００６３】
しかしながら、例示的な無端ループ印刷構造を使用すると、減速及び／又は反転させる必要がない。その代わりに、定速度が維持できる。これは、制御をより容易にし、ベルト、駆動歯、ガイド、スライダなどの種々の駆動構成要素において磨耗及び応力がより軽減される結果となる。あるいはまた、非印刷ゾーンにおいて速度を増加させることができる。
【００６４】
同じ４５ｉｐｓの印刷ゾーン速度、1"印刷帯域、及び、例示的な1"（２５．４ｍｍ）ドライブローラ半径を仮定すると、非印刷時間（印刷ゾーンの端部から、プリントヘッドによってローラの方向転換ゾーン付近を移動し、印刷ゾーンへ復帰するための時間）は、ローラが印刷ゾーンの実質的に終わりに配置されるときにローラの円周の半分付近で移動することに概して一致する。この１"半径では、これは、方向転換時間（非印刷時間）、t = (π/2)(1")/45 = 0.035秒に一致する。このように、この8"×10" 印刷ゾーンを印刷するための全時間は、= 10(8/45) + 10(0.035) = 2.13 秒である。これは、２８．２ｐｐｍに等しいか、又は、同じ所与の印刷速度に対して１４．６ｐｐｍで印刷する、従来の往復プリンタのほぼ２倍である。
【００６５】
このことから、全体的な処理能力における大きな改善が、プリンタ構造がこの新しい印刷方法論を含むときに、印刷走行速度を変化させることさえなく達成できることは明らかである。すなわち、好適なサイズの方向転換ゾーンの提供は、印刷速度又はプリントヘッド寸法を増加させる必要なしに、全体的な処理能力を実質的に改善させることができる。さらに、減速/加速度形状が繰り返して反復されないために、種々の駆動構成部品に作用する力がより小さくなる可能性があり、結果として信頼性及び耐久性が向上されることになると考えられる。
【００６６】
さらに小さな半径のローラは、より速い方向転換時間に等しくなるのは、その円周が方向転換ゾーンの経路長を画定するからである。しかしながら、半径が小さくなるほど、半径周辺を移動するときにプリントヘッドに作用する慣性及び動加速度の負荷が高くなる。このために、さらに、適切な位置的、及び、摩擦の基準を維持しながら、非常に小さいローラ上でプリントヘッド・キャリッジ・アセンブリの周囲を回転するという考えられる複雑性のために、最小のローラ径には実際的に限界がある。
【００６７】
適切な半径Ｒは、１５乃至２０ｍｍをはるかに下回るものであってはならず、望ましい結果を得るために、少なくとも２５ｍｍでなければならない。２５ｍｍを超えると、プリントヘッド・キャリッジ・アセンブリに作用する力を低下させることになるが、結果として非印刷未定ゾーンを増加させることになる。このように、所望の処理能力を含むプリンタの設計制約は、使用されるドライブローラ及びアイドラ・ローラの直径に対し適切な上限を定義することができる。適切に考慮された範囲は、１５乃至５０ｍｍ（好ましくは、２５乃至３３ｍｍ）である。
【００６８】
このプリンタ構造で達成できる理論上の処理能力速度からみて、非印刷時間において低減された未定ゾーンに適応するために用紙インデックス機構を改良することは必要である。すなわち、パス間の時間が減少されるので、次のパスが開始する前に完全なインデックスを達成するために、用紙インデックスの速度を増加させる必要がある。これは、多くのプリンタ用途において一般に使用されるより低速のステッパ駆動システムの代わりに既知のサーボモータ技術を代用することによって可能である。
【００６９】
図１の線形ガイドロッド１３０のように、長円形のキャリッジ支持装置２３０は、少なくとも印刷ゾーン内を移動するときに、プリントヘッド２２０の位置合わせを正確に案内するために、プリントヘッド・キャリッジ２２０及びプリントヘッド２１０の動作を抑制するように設けられている。これは、少なくとも無端ベルト駆動システムの場合に、ベルトが伸張することができるからである。キャリッジ支持装置２３０は、無端ベルトの経路に対し形状が一致する金属ガイドロッドなどの剛性の固定材料として形成することができる。支持装置２３０に対するキャリッジ２２０の制約が、支持装置２３０に沿った移動を可能にしながらも、他の軸に対しては厳しい公差を維持する、プリントヘッド・キャリッジ２２０に固定される一対の対向するガイドホイールなどの低摩擦スライダ機構によることがある。あるいはまた、レール間の間隔の寸法のローラは、無端ベルト経路のアーチ形部分周囲におけるプリントヘッドの適切に制御された動作を可能にするために、内部表面に設けられることもできる。しかしながら、他の構成が考えられる。
【００７０】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明による第２の例示的なプリントヘッド・ガイドシステムを備えた無端プリントヘッド構造の別の実施例を示している。本実施例において、駆動アセンブリ３５０は、ドライブローラ３５４及びアイドラ・ローラ３５６に回転可能に取り付けられる無端ベルト・ループ３５２を含んでいる。ドライブローラ３５４は、ＣＰＵ／コントローラ３４０によって好適に制御されるステッパー又はサーボモータなどの適切な駆動源３５８によって駆動される。プリントヘッド・キャリッジ３２０は、適切な取付けによって、それと共に動作するための無端駆動ベルト３５２に固定して取り付けられる。しかしながら、動作を線形往復運動に制限するよりはむしろ、プリントヘッド・キャリッジ３２０は、ドライブローラ３５４及びアイドラ・ローラ３５６の周囲に回転可能であるように取り付けられ、抑制される。このように、プリントヘッド・キャリッジ３２０及びプリントヘッド３１０は、長円形のパターンにおいて可動である。
【００７１】
この実施の形態は、主に代替プリントヘッド・ガイドシステムの使用において、前述した実施の形態と異なっている。図１の線形ガイドロッド１３０と同様に、長円形のキャリッジ支持装置３３０は、少なくとも印刷ゾーン内を移動するときに、プリントヘッド３１０の位置合わせを正確にガイドするために、プリントヘッド・キャリッジ３２０及びプリントヘッド３１０の移動を制限するように設けられている。キャリッジ支持装置３３０は、ベース部材３３２及び凹形ガイド経路３３４を含み、該ガイド経路３３４は、無端ベルト３５２の無端経路と一致するために寸法決めされ、プリントヘッド・キャリッジ３２０上に設けられる嵌合部材３３６を収容するために形成される。嵌合部材３３６は、多くの形状を採ることができる。摩擦係数が十分に小さい場合、それは固定された非回転要素であってもよい。これは、テフロン（登録商標）又はセラミックなどの低摩擦材料の一方又は両方の接触面を形成することによって、得ることもできる。しかしながら、それはまた、軸３３８に取り付けられる転動体により形成され、ガイド経路３３４内に嵌まるように寸法決めされ、形成されてもよい。本実施の形態における制約は、ガイド経路３３４及び嵌合部材３３６の許容範囲の組み合わせによって達成される。嵌合要素がガイド経路３３４と接触した状態で保持するために、ベース部材３３２は嵌合要素３３６から一定の距離を置いて好適に配置される。
【００７２】
本発明による第３の例示的なプリントヘッド・ガイドシステムを備えた無端プリントヘッド構造の第３の実施の形態は、図４に示されている。本実施の形態において、駆動装置４５０は、ドライブローラ４５４及びアイドラ・ローラ４５６に回転可能に取り付けられている無端ベルト・ループ４５２を含む。ドライブローラ４５４は、ＣＰＵ／コントローラ４４０によって最適に制御されるステッパ・モータ又はサーボモータなどの好適な駆動ソース４５８によって駆動される。プリントヘッド・キャリッジ４２０は、適切な取付け部によって、無端駆動ベルトと共に動作するために無端駆動ベルト４５２に固定して取り付けられる。しかしながら、動作を線形往復動作に制限するよりはむしろ、プリントヘッド・キャリッジ４２０は、ドライブローラ４５４及びアイドラ・ローラ４５６周囲に回転可能であるように取り付けられ、制限される。このように、プリントヘッド・キャリッジ４２０及びプリントヘッド４１０は、長円形パターンにおいて可動である。
【００７３】
この実施の形態は、主として代替プリントヘッド・ガイドシステムの使用において、前述した実施の形態とは異なっている。前の実施の形態に記載の長円形のガイド機構を提供するよりはむしろ、この実施の形態は、主に印刷ゾーン領域においてのみ、高速走査方向ＦＳだけにおいて動作を案内する、２つの集合の離間配置されたガイドアセンブリ４３０を提供する。第１のアセンブリ４３０は、第１及び第２の向かい合った平行のバー部材４３２及び４３４を含むように示される。第２のアセンブリ（図示せず）は、同じものであるが、ベルトの上面の代わりに無端ベルトの底部と実質的に一直線上に配置されている。プリントヘッド・キャリッジが印刷領域を越えて移動し、アーチ形経路の周りを回転し始めるときに、プリントヘッド・キャリッジ４２０はガイドアセンブリ４３０から切り離され、無端ベルト４５２周囲で制限されながら、ローラ４５４の周囲を自由に回転可能とする。いったんローラを通過し、高速走査方向に沿って移動し始めると、プリントヘッド・キャリッジ４２０は、他のガイドアセンブリ４３０（図示せず）と再接触し、そのガイドアセンブリ４３０によって案内される。挿入を補助するために、ガイドアセンブリ部材４３２及び４３４の側方端部４３６、４３８は、プリントヘッド・キャリッジ４２０をガイドアセンブリ４３０に挿入及び案内するのにより良く補助するように、張り出されたり、テーパ状にしてもよい。先の実施の形態と同様に、ガイド・アセンブリ４３０は、プリントヘッド・キャリッジ４２０に設けられる嵌合部材（図示せず）を収容するためにサイズ決めされ、形成される。この嵌合部材は、先の実施の形態に記載されたような固定された要素又は回転要素などの、多くの形状を採ることができる。
【００７４】
本発明の例示的な実施の形態による、無端プリントヘッド経路及びプリントヘッド・ガイドシステムを有するプリンタ構造の作用は、図５乃至図８を参照して述べられる。図５は、第１の実施の形態によるプリンタ構造を示している。しかしながら、これは、いかなる実施の形態にも等しく適用できる。図示のように、用紙Ｐは、被駆動ローラ２８０によって、プリンタ・アセンブリを横切るように増加的に移動される。起動時に、プリントヘッド２１０は、図５に示すような（簡単な図解として、例えば、用紙Ｐによって定義される）印刷ゾーンの外部の非印刷ゾーンで提供される。第１の無端ループモードにおいて、図６に示すように幅Ｓの第１の帯域を印刷するためにプリントヘッドが用紙Ｐの印刷ゾーンに到達するときに、スタート信号は、プリントヘッド２１０を適切な速度に加速する。減速及び再加速を必要とする往復構造と異なり、この構造では、いったん印刷ゾーンの端部に到達されると、実質的に一定の速度のままであり得る。このように、減速するよりはむしろ、プリントヘッドは図７に示すように無端ベルト２５２上のローラ２５４周りに回転でき、その時点で、図８に示すように反対方向へ移動しながら、印刷ゾーンと再び向かい合うように、プリントヘッド２１０は、ローラ２５４の円周の周囲で回転される。次に、印刷ゾーンの端部に到達すると、プリントヘッド２１０は、図５に示される位置に戻る場合に、他のローラ２５６の周囲で回転できる。この構成では、無端パス印刷は、図示の反対時計回り方向などの同一方向における定速度で引き続いて駆動されるプリントヘッドと共に実施することができる。
【００７５】
図９は、プリントヘッドとして実質的に同じ質量の釣合おもり９１０Ｂが、プリントヘッド９１０Ａと正反対の位置に、アセンブリの釣り合わせ及びより動的に安定した駆動プラットホームを提供するために設けられる、別の実施例を示している。好ましい実施例において、釣合おもり９１０Ｂは、別のプリントヘッドであってもよい。先の実施の形態のように、プリントヘッド９１０Ａ、９１０Ｂは、メカニズム２２２によって、無端ベルト９５２に固定して取り付けられる。無端ベルト９５２は、ドライブローラ９５４及びアイドラ・ローラ９５６に取り付けられる。ドライブローラ９５４は、用紙送りローラ９８０をも制御することができるコントローラ９４０により制御される適切な駆動モータ９５８により駆動される。反対の位置に配置された第２のプリントヘッドも、釣合おもりとしての働きをするが、プリンタ処理能力をさらに改良し、印刷機能をさらに向上させることができる。これらのプリントヘッドは、同一のタイプ及び色であってもよいが、異なる色やタイプでもよい。さらに、２つのヘッドが示されているが、好ましくは釣り合いのとれた対のものであれば、より多い数のヘッドを設けることもできる。例えば、１つのプリントヘッドが、ブラックであり、他のヘッドが、１つ以上の色成分を備えたカラー・ヘッドでもよい。
【００７６】
このマルチ・プリントヘッドの実施の形態において、従来の往復構造では不可能とされる、更なる構造上の利点が、達成できる。例えば、標準の構造は、カートリッジ間の距離を補正するために、用紙の両面上での更なる走査移動を必要とする。このより長い非印刷ゾーンを必要とすることによって、処理能力を更に減少させる。長さに関する限り、プリンタの設置面積寸法を増加させる。他の利点は、指向的に（両方向）に、又は、単一パスモードにおいて印刷する機能である。さらに、カラーインク及びブラックインクが異なる印刷パスにおいて同じ印刷帯域を印刷するために空間的に分離されているので、更なる乾燥時間が考慮され、色のにじみや、他の画質上の問題を軽減したり、又は、排除することもできる。
【００７７】
往復構造への更なる利点は、印刷速度の増加を必要とせずに処理能力をさらに増加させる機能である。1"帯域を備えた8"×10"の前述の例を考えると、単一パスモードにおいて１０のパスを必要とする。1"半径の駆動では、これは、方向転換時間（非印刷時間）t = (π/2)(1")/45 = 0.035 秒に一致する。故に、この8"×10"の印刷ゾーンを印刷する全時間  = 10(8/45) + 10(0.035) = 2.13 秒となる。単一パスモードにおいて、これは、２８．２ｐｐｍと同じである。しかしながら、対向する両ヘッドが同時に、但し、反対方向に印刷するので、単一パスのブラックモードと略同じ処理出力で、マルチパス、即ち、フルカラー印刷の効果を得ることができる。
【００７８】
図５乃至図９の実施の形態のいずれにおいても、連続パス間のピッチＳNがプリントヘッド帯域幅Ｓの整数倍であることが好ましい。これは、印刷帯域処理及び管理の簡略化を考慮に入れている。例えば、図１０において、10-1"印刷帯域を備えた例示的な用紙が示されている。無端プリントヘッド経路を使用する１つの例示的な印刷方法は、第１のパスにおいて帯域３を印刷することができる。次に、プリントヘッドがローラの直径まわりを移動すると、プリントヘッドは、第２に帯域１を印刷し、これは、均等間隔で帯域３から幅方向にオフセットされている。プリントヘッドが第２のパスの後に非印刷ゾーンにおいてローラまわりに移動している一方で、用紙インデックス機構は、帯域間隔Ｓに対応する距離によって用紙Ｐをインデックスすることができる。この場合、インデックスは1"である。次に、第３のパスにおいて、帯域４は印刷されることになり、その後、図示されるように第４のパスにおいて帯域２が続く。用紙が完全に印刷されるまで、プロセスは継続することになる。明らかに、その他の印刷制御スキームが達成できる。
【００７９】
図９のマルチプリントヘッド構成を使用する無端ループ印刷の例示的な他の実施の形態は、次の通りである。まず、用紙がインデックスされ、帯域１及び３は、第１のパス（ベルトの１／２回転）における２つの対向するプリントヘッドによって同時に印刷される。次に、用紙Ｐがインデックスされ、帯域２及び４は、同時に印刷され、以下は同様である。種々の実施の形態において、帯域の印刷に間隔をあけることによって、乾燥又はその他の画質の改善を達成することができる。
【００８０】
無端ループ・プリントヘッド・システムの例示的な実施の形態の種々の構成において、プリントヘッド・キャリッジは、１つのモードでは一方向性移動、及び、別のモードでは往復移動で、動作することが可能である。一方向における複数の回転による移動が得られ、その後、第２の反対方向において１つ以上の回転による移動が生じる、複合モードにおいて動作することも可能である。例えば、図２に示されるコイル状に巻かれたワイヤ接続を使用するときに、（電話コード接続において発生するそれと同様に）コイル状に巻かれたワイヤ接続を最後までねじることをせずに、１つの方向における連続的動作を行なうことは不可能である。これを防止するために、プリントヘッドは、時計回りの回転で、ページ全体の印刷を行なうなどの多数の繰り返し運転をしてもよい。そして、次のページのために、プリントヘッドは多数の繰り返しのために反時計回りに移動することによって、その移動を逆にすることができる。これは、撚りを戻すという効果を有する。
【００８１】
プリントヘッド・システムの例示的な実施の形態の他の種々の構成において、プリントヘッド・キャリッジ動作は、無端ループ形態である必要はなく、往復でもよい。しかしながら、単に線形経路を移動するよりはむしろ、非印刷ゾーンは、無端ベルト・ローラの一方又は両方の周囲のアーチ形プリントヘッド・キャリッジ経路の少なくとも一部から構成することができる。この特定の構成であることで、減速/加速度ゾーンが、直線上よりはむしろ、アーチ形経路上に発生できるため、プリント幅が結果として減少されることになる。しかしながら、改良された設置面積は、ドライブローラ径と同様に、ドライブローラ周囲に延出するプリントヘッド・アセンブリの形状に依存することになる。
【００８２】
本発明の種々の例示的な実施の形態において、プリントヘッド・キャリッジ及び無端ベルト間の結合は、アーチ形ローラ表面周囲での動作に適応するように小さいか、又は、ヒンジ式である。
無端ループ動作が使用可能とされる例示的な実施の形態において、帯域ごとの非印刷時間を縮小させることによって、かなりのプリンタ処理能力が増加する。
【００８３】
本発明の別の実施の形態は、図１１及び図１２に示され、ここに示される構造は、単一パスにおける片面印刷と同じ処理能力を備えた両面印刷を達成するために、ベルトの両面上の印刷の機能を利用できる能力を利用する。この構造は、プリントヘッド１１１０Ａ及び１１１０Ｂが、外側ではなく、内側を向くように設計されるという点で、先の実施の形態とは異なっている。さらに、ドライブローラ１１５４及び１１５６は、図１１に示すように中央からインデックス可能な用紙Ｐを収容すべく、無端ベルト１１５２内に充分な空間を得ることを可能とするように寸法決めされ、又は、間隔をおいて配置される。２つのプリントヘッドによる印刷は、このように反対面上に同時に発生し、１つのプリントヘッドが、最初の１／２パスの間に一方の面に印刷し、その後、後の１／２パスの間に、反対側の面に印刷を行なう。パスとパスとの間に、用紙Ｐは、概略的に表示されるインデックス・システム１２００によって、当該技術で知られているようにインデックスできる。
【００８４】
図１３は、無端ループ・ベルト印刷構造が二重配置において使用できる、さらに別の実施の形態の側面形状を示している。本実施の形態において、用紙Ｐは、第１の方向にインデックス・システム１２００で移動されることができる。本実施の形態におけるプリントヘッド１１１０は、無端ベルト１１５２に対し垂直に延出する、用紙に対して下向きに示され、他の実施の形態のように、用紙Ｐの第１の側面上に印刷するように駆動できる。次に、第１の側面の印刷が終了すると、用紙は、インデックス・システム１２００の反転部によって、反転されることができる。これにより、用紙の第２の側面は、同じプリントヘッドで、且つ、一方向性移動を使用して印刷することができる。
【００８５】
この構造が、紙送り、キャリッジ、及び、プリントヘッドの分解能、電気接続、及び、画像処理制御の領域において、一部技術上の問題点を提起できることを理解すべきである。しかしながら、このような問題は種々の例示的な実施の形態において処理され、解決されたものと認識されている。このように、これらの技術課題のあるものが、プリンタのコスト及び複雑性を増やすことがあり得るにもかかわらず、従来の往復構造と比較して処理能力が増加される可能性は、費用を正当化するものである。
【００８６】
本発明は上記概説される例示的な実施の形態と連動して説明されてきたが、種々の代替、修正、変化、及び／又は改良が、既知であっても、あるいは、現在は予測できなくても、明らかになる。したがって、前述のように、本発明の例示的な実施の形態は、図示を目的として、制限するものではない。種々の変更は、本発明の精神及び／又は範囲から逸脱することなく、行われてもよい。したがって、本発明によるシステム、方法、構造及び／又は装置は、既知の、又は、今後開発される代替物、修正、変化、及び／又は、改良をすべて包含することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】従来の往復運動式プリンタ構造を示す図である。
【図２】無端プリントヘッド経路及び第１の例示的なプリントヘッド・ガイドシステムを有する、本発明によるプリンタ構造の例示的な実施の形態を示す図である。
【図３Ａ】無端プリントヘッド経路及び第２の例示的なプリントヘッド・ガイドシステムを有する、本発明によるプリンタ構造の例示的な実施の形態を示す図である。
【図３Ｂ】無端プリントヘッド経路及び第２の例示的なプリントヘッド・ガイドシステムを有する、本発明によるプリンタ構造の例示的な実施の形態を示す図である。
【図４】無端プリントヘッド経路及び第３の例示的なプリントヘッド・ガイドシステムを有する、本発明によるプリンタ構造の例示的な実施の形態を示す図である。
【図５】往復運動の種々の段階におけるプリントヘッドを示す、無端プリントヘッド経路を有するプリンタ構造の代表的な概略図である。
【図６】往復運動の種々の段階におけるプリントヘッドを示す、無端プリントヘッド経路を有するプリンタ構造の代表的な概略図である。
【図７】往復運動の種々の段階におけるプリントヘッドを示す、無端プリントヘッド経路を有するプリンタ構造の代表的な概略図である。
【図８】往復運動の種々の段階におけるプリントヘッドを示す、無端プリントヘッド経路を有するプリンタ構造の代表的な概略図である。
【図９】無端プリントヘッド経路及び多数のカウンタ・バランス・プリントヘッドを有する、本発明によるプリンタ構造の例示的な実施の形態を示す図である。
【図１０】本発明の態様による１インチの印刷帯域で、8・1／2"×11"用紙を印刷するための、例示的なプリント帯域印刷方法を示す図である。
【図１１】用紙の両面に印刷することができる無端プリントヘッド経路を有するプリンタ構造の別の例示的な実施の形態の部分上面図である。
【図１２】図１１のプリンタ構造の側面図を示す。
【図１３】本発明の態様によって両面印刷が実施できるプリンタ構造の更なる実施の形態の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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