CN101590741A - 头移动机构和图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种头移动机构和图像形成设备，包括：打印头，其配置来形成图像，并可在打印位置、备用位置和收回位置之间移动，其中，在所述打印位置处图像被形成，所述备用位置离开所述打印位置，所述收回位置相对于所述备用位置与所述打印位置分居两侧；凸轮机构，其配置来在所述打印位置和所述备用位置之间移动所述打印头；以及齿条－小齿轮机构，其配置来在所述备用位置和所述收回位置之间移动所述打印头。

Description

头移动机构和图像形成设备
技术领域
本发明涉及头移动机构，每一个头移动机构能够在于此形成图像的打印位置、于此执行图像形成准备的备用位置、以及于此不执行图像形成的收回位置之间移动打印头，并且本发明还涉及图像形成设备。更具体地，本发明涉及其中头移动机构的尺寸可以被减小而不会降低打印头的移动精确性和移动速度的技术。
背景技术
具有配置来形成图像的打印头的普通图像形成设备包括打印机、复印机、传真机等。一种典型的实例是行式热打印机(1ine thermal printer)。线热打印机包括充当打印头的热头，所述热头上线性排列有多个加热元件，诸如加热电阻器。存在多种热打印机，包括染料升华型打印机、热蜡转印型打印机和热敏型打印机。在任何类型中，热头上的加热元件根据灰度水平被选择性地赋能，利用由该赋能产生的热能，图像被形成在任意类型的记录纸上。
在染料升华热打印机中，热头压靠被输送到滚筒的墨带和记录纸，由此形成图像。这样的热头被构造成能够与滚筒接触以及移动离开滚筒，并且根据对图像形成所执行的操作被控制来向上和向下移动。具体地，热头在打印位置和备用位置之间移动，其中，在打印位置图像被形成，在备用位置，当例如执行图像形成准备时，热头在离开打印位置处备用。日本未审查专利申请公开No.2006-1113公开了这样的构造的实例。
为了上下移动热头，通常使用凸轮机构，其中，利用该凸轮机构移动由轴以可摆动方式支撑的头保持构件。因为这样的在打印位置和备用位置之间的移动冲程的长度仅仅为几毫米，所以凸轮的尺寸也非常小，以适用于这样短的移动冲程。此外，通过调节凸轮的形状，可以容易地精确调节热头受压程度。就是说，在形成图像时，热头由小的、容易调节的凸轮机构上下移动。
为了热头的维护操作或墨带的更换，热头偶尔被收回到在备用位置之外更远离打印位置处。因此，提高了维护操作和墨带更换的可操作性，并且防止了设置在热打印机内的各种精密机构和设置在热头上的加热元件受到污染和损伤。
如上所述，热头不仅仅在打印位置和备用位置之间移动，而且移动到热头在此处被保持收回的收回位置。为了在备用位置和收回位置之间移动热头，通常也使用凸轮机构。在此情况下，设置被构造来上下移动热头的小尺寸凸轮和被构造来收回热头的大尺寸凸轮，以使其相互协同操作，或者小尺寸凸轮的轮廓被结合到大尺寸凸轮的轮廓中。
发明内容
但是，在上述情形中，到收回位置的移动冲程长到最小为数十毫米。这使得设置用于收回移动的大凸轮的尺寸为设置用于上下移动的小凸轮的许多倍。因此，如果头移动机构仅仅使用凸轮机构，则头移动机构的尺寸将随着容纳这样的大凸轮和能够旋转该大凸轮的驱动机构的空间而增大，从而出现问题。此外，使用凸轮机构的收回移动的速度很低。相反，如果头移动机构由曲柄结构等而不是凸轮机构来构造，则移动精度将劣化。这可能在上下移动热头时导致其它问题。
考虑到上面的情况，本发明期望提供一种减小头移动机构的尺寸而不降低打印头(诸如热头)的移动精度和移动速度的技术。
根据本发明的第一实施例，头移动结构包括：打印头，其配置来形成图像，并可在打印位置、备用位置和收回位置之间移动，其中，在所述打印位置处图像被形成，所述备用位置离开所述打印位置，所述收回位置相对于所述备用位置与所述打印位置分居两侧；凸轮机构，其配置来在所述打印位置和所述备用位置之间移动所述打印头；以及齿条-小齿轮机构，其配置来在所述备用位置和所述收回位置之间移动所述打印头。
根据本发明的第二实施例，图像形成设备包括根据本发明的第一实施例的头移动机构。
在上述实施例中，打印头在打印位置和备用位置之间的移动由凸轮机构实现，而在打印头在备用位置和收回位置之间的移动由齿条-小齿轮机构实现。具体地，其中优选考虑移动精度的打印头的短冲程上下移动由凸轮机构实现，所述凸轮机构在移动精度方面更好，而其中优选考虑移动速度的打印头的长冲程收回移动由齿条-小齿轮机构实现，而不是由包括大凸轮在内的凸轮机构实现。
在这样的构造中，由前述机构占据的空间被最小化，并且打印头可以利用两种机构中的合适的一种来移动。结果，头移动机构的尺寸可以被减小，而不会降低打印头的移动精度和移动速度。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施例的热打印机的基本构造的侧视图；
图2A-2C是图1中所示的热头在不同位置处的侧视图；
图3是根据本发明的实施例的头移动机构在热头处于备用位置的情况下的侧视图；
图4是根据本发明的实施例的头移动机构在热头处于打印位置的情况下的侧视图；以及
图5是根据本发明的实施例的头移动机构在热头处于收回位置的情况下的侧视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。
下面将采用染料升华热打印机1作为根据本发明的图像形成设备的实例来描述下文所给出的实施例，其中包括对应于根据本发明的头移动机构的机构。
图1是示出了根据本发明的实施例的热打印机1的基本构造的侧视图。图2A-2C分别是图1中所示的热头10(对应于根据本发明的打印头)在打印位置处、备用位置处和收回位置处的侧视图。
参考图1-图2C，根据本实施例的热打印机1包括热头10，该热头10上线性排列有多个加热元件(例如加热电阻器)。利用在热头10上的加热元件被赋能时所产生的热能，施加到墨带31上的可升华染料被升华，并转印到记录纸41上，由此形成图像。
参考图1，记录纸41以辊的形式提供，并且由纸支架42保持。在纸支架42被置于热打印机1中的预定位置的状态下，纸支架42上的记录纸41被一对供纸辊14适当地抽出。
已经被抽出的记录纸41由主导辊12(驱动辊)和夹送辊13(从动辊)输送。具体地，记录纸41被夹在主导辊12和夹送辊13之间，并且利用主导辊12的旋转被朝向热头10引导。因为记录纸41被输送引导件15进一步引导，所以可以防止记录纸41的前端碰撞滚筒辊11(对应于根据本发明的滚筒)而例如导致折叠。因此，记录纸41被可靠地输送到热头10和滚筒辊11之间的位置。滚筒辊11也可以是具有除辊子形状之外的其它任何形状(例如板状形状)的滚筒。
墨带31被分成相应的黄色(Y)墨部分、品红色(M)墨部分、青色(C)墨部分和透明层叠墨(L)部分，并且被容纳在带盒(没有示出)中。根据已经经过色彩转换处理的灰度数据，墨带31被从设置在墨带盒中的供给卷轴32拉出，由两个引导辊19引导从而被输送到滚筒辊11和记录纸41上方，并且由设置在墨带盒中的收取卷轴33卷取。
当由如上所述地构造的热打印机1形成图像时，已经为了图像形成之前的预备操作等而被布置在离开滚筒辊11处的热头10被降低并且压靠滚筒辊11，如图1和2A所示。具体地，热头10由头移动机构50从图2B中所示的备用位置(在此热头10被保持在离开滚筒辊11处)移动到图2A中所示的打印位置。由此，热头10在墨带31和记录纸41被夹在中间的情况下压靠滚筒辊11。
在此状态下，当图1中所示的主导辊12被驱动以顺时针旋转并且墨带31被收取卷轴33卷取时，记录纸41和墨带31被沿供纸方向(图1中的向右的方向)从打印开始位置输送到打印结束位置。利用在前述输送操作过程中输入到热头10的灰度数据，沿记录纸41的宽度方向排列的加热元件被选择性地赋能和驱动。这使得热头10产生热能。利用该热能，墨带31上的黄色(Y)墨(第一墨)被升华，并被转印到记录纸41上。
通过与记录纸41一起被夹在热头10和滚筒辊11之间而已经将黄色(Y)墨转印到记录纸41上的墨带31随后通过带分离构件16与记录纸41分离，所述带分离构件16设置在供纸方向上相对于热头10和滚筒辊11的下游侧。具体地，通过使得具有刀片状形状的带分离构件16的末端与墨带31的背表面接触，以使墨带31相对于供纸方向以预定角度弯曲，来将在墨转印之后由于热头施加的热和压力而牢固粘附到记录纸41上的热墨带31与记录纸41分离。
在如上所述地转印黄色(Y)墨之后，执行用于转印品红色(M)墨的预备操作。在彩色打印时，对于黄色(Y)，品红色(M)和青色(C)分别执行单独的墨转印。因此，在每一次墨转印之后，已被降低的热头10被升回离开打印位置(如图2A中所示)的备用位置(如图2B中所示)，由此解除了对记录纸41的由热头10所施加的压力。随后，主导辊12被驱动以沿反方向(逆时针方向)旋转，由此记录纸41被沿返回方向(图1中的向左方向)输送回打印开始位置。
接着，如黄色(Y)墨的转印中的情形，执行品红色(M)墨(第二墨)的转印。具体地，热头10由头移动机构50移动到打印位置，由此墨带31和记录纸41被夹在热头10和滚筒辊11之间。然后，在记录纸41被沿供纸方向朝向打印结束位置输送的同时，执行提供在墨带31上的品红色(M)墨的转印。在品红色(M)墨的转印之后，以相同方式执行青色(C)墨(第三墨)的转印。此外，为了保护由彩色墨(Y、M和C)的转印得到的图像免受紫外线等的影响并由此提高图像的防辐射特性，最后执行层叠墨(L)的转印。
在层叠墨(L)(最后的墨)的转印之后，其上印有彩色图像的记录纸41被图1所示的去卷曲辊17沿与记录纸41中的卷曲方向(朝向辊内侧的方向)相反的方向(图1中的向上方向)弯曲，使得卷曲被整平。随后，记录纸41被切割器18切成具有预定长度的片，并通过输出端口20输出。
在从黄色(Y)墨(第一墨)的转印开始到层叠墨(L)(第四(最后的)墨)的转印结束的时间段中，由头移动机构50移动的热头10在于此形成图像的打印位置(图2A中所示)与离开打印位置的备用位置(图2B中所示)之间总共往返4次。两个位置之间的移动冲程短至最大值为几毫米。考虑到滚筒辊11在执行转印时受压，所以期望头移动机构50以高的移动精度来操作。
为了在重复的转印之后已经用完的墨带31的更换或者热头10的维护操作，热头10被头移动机构50移动到备用位置之外更远离打印位置处。具体地，为了提高维护操作和墨带更换的可操作性并且为了防止设置在热打印机1内的各种精密机构和设置在热头10上的加热元件免受污染和损伤，相对于备用位置，热头10被移动通过打印位置到达图2C中所示的收回位置。备用位置和收回位置之间的移动冲程长至最小值为数十毫米。因此，期望头移动机构50较小并且移动迅速。
图3-5是根据本实施例的头移动机构50的侧视图。
图3示出了热头10处于备用位置的状态。图4示出了热头10处于打印位置的状态。图5示出了热头10处于收回位置的状态。
在图3中所示的备用位置，热头10被保持为离开滚筒辊11数毫米，使得图像形成操作可以在一旦输入打印命令时立即开始。热头10可在头移动机构50的帮助下移动。
头移动机构50包括摆动臂51、头支架52、偏心凸轮53(对应于根据本发明的凸轮机构)、拉伸弹簧54以及一组齿条55和小齿轮56(对应于根据本发明的齿条-小齿轮机构)。热头10被安装在设置在摆动臂51的末端的头支架52上。
摆动臂51由片状金属或类似物制成。摆动臂51的基部由热打印机1的主体框架2以可转动方式支撑。具体地，摆动臂51的基部由设置在主体框架2上的旋转支撑轴支撑。在这样的构造中，摆动臂51围绕旋转支撑轴3摆动，使得摆动臂51的具有头支架52的末端沿弧形路径移动。因此，热头10可以与摆动臂51一同移动。
设置在摆动臂51上的头支架52被固定到摆动臂51上，使得其上安装有热头10的表面与滚筒辊11基本平行。因此，当摆动臂51围绕旋转支撑轴3摆动，同时其末端沿弧形路径运动并且热头10由此被降低时，设置在热头10上的加热元件面对滚筒辊11的表面。
为了摆动摆动臂51并且朝向滚筒辊11降低热头10，摆动臂51在其末端附近具有偏心凸轮53。同时，摆动臂51被拉伸弹簧54沿被上拉的方向(即，热头10被抬升离开滚筒辊11的方向)连续地推挤。因此，利用拉伸弹簧54的推挤力，偏心凸轮53与从主体框架2突出的接触钉4接触。
在图3中所示的备用位置处，偏心凸轮53在预定的偏心位置与接触钉4接触。当偏心凸轮53处于此偏心位置时，阻止了热头10的降低，同时摆动臂51被拉伸弹簧54的推挤力上拉。因此，热头10被保持在离开滚筒辊11数毫米处的备用位置。
偏心凸轮53利用经由带(没有示出)从固定到摆动臂51的驱动电机(没有示出)传递来的驱动力旋转到受控角度。当打印命令被输入到热打印机1时，驱动电机将偏心凸轮53旋转到预定角度，由此偏心凸轮53与接触钉4的接触位置改变。结果，摆动臂51逆着拉伸弹簧54的推挤力被下推，并且围绕旋转支撑轴3摆动，由此热头10被降低。
图4示出了热头10已经被降低到打印位置的状态。在此状态下，下推摆动臂51的偏心凸轮53使得热头10被压靠在滚筒辊11上。因为热头10可以利用将偏心凸轮53旋转到受控角度而以高的移动精度被降低，所以施加到滚筒辊11的压力可以针对墨带31上的墨(Y、M、C和L)的转印(参考图1)进行优化。虽然在图4中没有示出，但是在打印位置，墨带31和记录纸41被夹在热头10和滚筒辊11之间。
因为热头10从图3中所示的备用位置到图4中的所示的打印位置的移动冲程的长度为最大约数毫米，所以设置具有小尺寸的偏心凸轮53，以适用于这样短的移动冲程。在墨(Y、M、C和L)的转印之后，偏心凸轮53被控制来沿反方向旋转，从而再次回到偏心凸轮53相对于接触钉4的初始接触位置。响应于此，热头10由拉伸弹簧54的推挤力向上提升，由此处于图4中所示的打印位置处的热头10返回到图3中所示的备用位置。
因此，热头10可以在头移动机构50的偏心凸轮53(即，凸轮机构)的帮助下在图4中所示的在此形成图像的打印位置和图3中所示的处于离开打印位置处的备用位置之间移动。在打印位置处，偏心凸轮53使得热头10由适当的力被压靠在滚筒辊11上，并且受到由热头10产生的热能的墨带31上的墨(Y、M、C和L)被转印到记录纸41上，从而形成图像。
当图像形成被完成并且不再形成其它图像时，具体地，当墨带31被用新的墨带更换时或当电源被关断时，热头10被移动到图5中所示的收回位置，从而可以提高维护操作的可操作性，并可以保护热打印机1中的各种机构。
图5中所示的收回位置被定义在相对于图3中所示的备用位置与图4中所示的打印位置分居两侧的位置上。在收回位置，热头10被保持为在备用位置之外更远离滚筒辊11处。因此，热头10从图3中所示的备用位置到图5中所示的收回位置的移动冲程的长度长至最小数十毫米。
考虑到这样的情况，头移动机构50除了凸轮机构，即偏心凸轮53之外，还包括齿条-小齿轮机构，即齿条55和小齿轮56。具体地，齿条55被设置在主体框架2上，而小齿轮56与齿条55啮合。齿条55具有与摆动臂51的末端沿其移动的弧形路径相对应的弧形形状。
小齿轮56被设置在摆动臂51附近，并且紧邻偏心凸轮53。小齿轮56由从驱动电机(没有示出)传递来的驱动力驱动，其中该驱动电机不同于设置用于偏心凸轮53的驱动电机，并且小齿轮56被控制来根据热打印机1的操作沿正方向或反方向旋转。当小齿轮56顺时针旋转时，小齿轮56沿齿条55向右移动。这样的移动导致处于图3中所示的位置的摆动臂51被进一步上拉。结果，热头10被从如图3中所示的备用位置移动到图5中所示的收回位置。如果增大齿条55的长度，则摆动臂51摆动的范围可以被增宽。在此情况下，热头10可以被进一步收回(到更远离备用位置的位置处)。
期望使得热头10从图3中所示的备用位置到图5中所示的收回位置的移动顺畅。具体地，期望以连续方式实现摆动臂51利用偏心凸轮53的旋转的移动和摆动臂51利用齿条55和小齿轮56之间的啮合的移动。就此而言，当热头10从备用位置移动到收回位置时，偏心凸轮53被控制来以不与接触钉4接触的方式旋转。因此，摆动臂51被拉伸弹簧54的推挤力拉拽，并且被从备用位置收回到更远处，由此小齿轮56与齿条55啮合。
以这样的方式，热头10可以由包括在头移动机构50中的齿条55和小齿轮56(即齿条-小齿轮机构)在图3中所示的离开打印位置的备用位置和图5中所示的收回位置之间移动，其中，所述收回位置相对于备用位置与打印位置分居两侧。总之，热头10通过偏心凸轮53(凸轮机构)在打印位置和备用位置之间移动，通过齿条55和小齿轮56(齿条-小齿轮机构)在备用位置和收回位置之间移动。在这样的构造中，通过齿条55和小齿轮56移动的热头10的冲程(备用位置和收回位置之间的距离)被设定为长于通过偏心凸轮53移动的热头10的冲程(打印位置和备用位置之间的距离)。
因为，当执行维护操作或者墨带31的更换并且因此期望热头10被置于距滚筒辊11长的距离处时，热头10被移动更长的冲程，到达收回位置。结果，提高了维护操作和墨带31更换的可操作性，并且防止了设置在热打印机1内的各种精密机构和设置在热头10上的加热元件受到污染和损伤。
在热头10在打印位置和备用位置之间的短冲程移动中，移动精度被优选考虑，该短冲程移动由偏心凸轮53(凸轮机构)实现，而在热头10在备用位置和收回位置之间的长冲程移动中，移动速度被优选考虑，该长冲程移动由齿条55和小齿轮56(齿条-小齿轮机构)实现。在具有这样的构造的头移动机构50中，偏心凸轮53和齿条55-小齿轮56组被分别布置在适当位置处。因此，可以利用热打印机1中的以最小尺寸设置的前述机构和布置，获得期望的移动精度和移动速度。因此，可以降低头移动机构50的尺寸、重量和制造成本，而不降低到各个位置的移动的精度和速度。
打印位置、备用位置和收回位置都被限定在特定的弧形路径中，并且齿条55被设置在主体框架2，并且沿该弧形路径的备用位置和收回位置之间的部分延伸。这有利于得到其中摆动臂51仅仅由旋转支撑轴3支撑的简单构造。因此，仅仅利用偏心凸轮53和小齿轮56的旋转，可以以高的精度移动热头10。
本发明不限于上述实施例，并且可以对其进行各种修改。示例性修改被提供如下。
(1)虽然实施例涉及被构造来移动热打印机1的热头10的头移动机构50，但是本发明不限于此，并且也可以应用于任何其它移动各种设备(诸如打印机、复印机和传真机)的打印头的机构。
(2)虽然实施例涉及其中齿条55和小齿轮56(对应于齿条-小齿轮机构)被分别设置在主体框架2和摆动臂51上的情形，但是本发明不限于这样的构造，任何其它的适用于热打印机1的布置也是可接受的。
本发明包含与2008年5月9日递交给日本专利局的日本在先专利申请JP 2008-140765所公开的相关的主题，该在先申请的全部内容通过引用被包含于此。
本领域技术人员应该理解，根据设计需要和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合和变化，只要其处于所附权利要求的范围内或者是其等同物。

Claims (5)

1.一种头移动结构，包括：
打印头，用于形成图像，并可在打印位置、备用位置和收回位置之间移动，其中，在所述打印位置处图像被形成，所述备用位置离开所述打印位置，所述收回位置相对于所述备用位置与所述打印位置分居两侧；
凸轮机构，用于在所述打印位置和所述备用位置之间移动所述打印头；以及
齿条-小齿轮机构，用于在所述备用位置和所述收回位置之间移动所述打印头。
2.如权利要求1所述的头移动机构，还包括：
滚筒，其面向所述打印头，
其中所述凸轮机构使所述打印头在打印位置时被压靠在所述滚筒上。
3.如权利要求1所述的头移动机构，
其中，所述打印位置、所述备用位置和所述收回位置被限定在弧形路径上，以及
其中，包括在所述齿条-小齿轮机构中的齿条沿所述弧形路径的处于所述备用位置和所述收回位置之间的部分延伸。
4.如权利要求1所述的头移动机构，其中，所述打印头的由所述齿条-小齿轮机构实现的移动的长度大于所述打印头的由所述凸轮机构实现的移动的长度。
5.一种图像形成设备，包括：
打印头，用于形成图像，并可在打印位置、备用位置和收回位置之间移动，其中，在所述打印位置处图像被形成，所述备用位置离开所述打印位置，所述收回位置相对于所述备用位置与所述打印位置分居两侧；
凸轮机构，用于在所述打印位置和所述备用位置之间移动所述打印头；以及
齿条-小齿轮机构，用于在所述备用位置和所述收回位置之间移动所述打印头。
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