JP2004528209A

JP2004528209A - Low profile ink head cartridge with integrated motion mechanism and service station

Info

Publication number: JP2004528209A
Application number: JP2003501688A
Authority: JP
Inventors: ジョンズ・ランディ・キュー．; ウンター・ジャン・イー．; ブラッドショー・ジョージ・エル．
Original assignee: Elesys incorporated
Current assignee: Elesys incorporated
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2004-09-16
Also published as: WO2002098669A1; EP1401663A1

Abstract

【解決手段】媒体（２２０）上にインクを射出する印刷ヘッド（４１０）、印刷ヘッドを動かす運動機構（６１０、１２２０、１３１４）、および／またはインクサービスステーション（６４４、６４６、６４８）をその中に含むインクカートリッジ（５３０）の実施形態を提供する。ある実施形態において、カートリッジは、カートリッジおよびレセプタクルが半径方向印刷システム（５００、５２０、１０００）を形成するように、レセプタクル（５２４、６０４、６０６、１２１２、１２１０、１２１４、５５０）内に挿入されるように設計される。レセプタクルはまた、カートリッジの運動機構と係合してそれによりカートリッジの印刷ヘッドを動かす可動アクチュエータ（６０４、６０６、１２１２、１２１０、１２１４）を含みえる。カートリッジの運動機構はレセプタクルのアクチュエータと協調して機能し、それによりカートリッジに対して印刷ヘッドを動かし、例えばカートリッジの中へ、または外へ動かし、回転する媒体に対してインクが印刷ヘッドによって回転する円形媒体の半径方向に沿って射出されるようにする。特定の実施形態においては、カートリッジは媒体に対して固定されている。ある例示的応用例においては、半径方向印刷システムは、記録可能コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）のような記録可能な円形媒体の上部表面上にレーベルを印刷ために用いられえる。
【選択図】図５A printhead (410) for ejecting ink onto a medium (220), a movement mechanism for moving the printhead (610, 1220, 1314), and / or an ink service station (644, 646, 648) therein. An embodiment of an ink cartridge (530) is provided. In some embodiments, the cartridge is inserted into the receptacle (524, 604, 606, 1212, 1210, 1214, 550) such that the cartridge and the receptacle form a radial printing system (500, 520, 1000). Designed to be. The receptacle may also include a movable actuator (604, 606, 1212, 1210, 1214) that engages a movement mechanism of the cartridge and thereby moves the print head of the cartridge. The movement mechanism of the cartridge works in concert with the actuator of the receptacle, thereby moving the printhead relative to the cartridge, e.g., into or out of the cartridge, and the ink is rotated by the printhead relative to the rotating media. The injection is performed along the radial direction of the circular medium. In certain embodiments, the cartridge is fixed relative to the media. In one exemplary application, a radial printing system may be used to print a label on the top surface of a recordable circular medium, such as a recordable compact disc (CD-R).
[Selection diagram] FIG.

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷システムおよびそれを用いて印刷する方法に関する。より具体的には本発明は、印刷アセンブリに対して回転する媒体上に放射状に印刷するように構成されるカートリッジを持つ印刷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の印刷システムは典型的には直交ベースのビットマップを利用する。一般に従来の印刷システムは、標準サイズの長方形に形作られた媒体上に例えば水平軸に沿って印刷し、媒体が垂直軸に沿って動かされる。典型的には紙がヘッドアセンブリの下で所望の垂直位置に進んだあと、紙が静止状態に保持されているときに、印刷アセンブリが紙にわたって画像を紙上に印刷する。要するに従来の印刷システムは、標準的なサイズおよび形状を持つ媒体上に印刷するために一般に直交座標系内での動きを実現する。
【０００３】
説明をわかりやすくするために図１は、典型的なインクジェットプリンタの形をとる従来の印刷システム１０を示す。示されるように印刷システム１０は、印刷ヘッド１０２、ローラ１０６、アクチュエータ１０８、およびインクヘッド整備およびキャッピングエリア１２０を含む。印刷ヘッド１０２は、例えば長方形の紙のシートに代表される印刷媒体１００上にインクを出すよう構成される。アクチュエータ１０８は、印刷ヘッド１０２を印刷媒体１００にわたって移動させるように構成される。ローラ１０６は、印刷媒体１００を印刷ヘッド１０２の下で移動させるように構成される。
【０００４】
典型的にはローラ１０６は、印刷ヘッドの動きに垂直に印刷媒体１００を移動させる。すなわち媒体１００は、印刷ヘッド１０２の下でｙ軸１１０に沿って移動し、印刷ヘッドは媒体１００にわたってｘ軸１１２に沿って移動する。定期的にインクジェットノズルを保守するために、印刷ヘッド１０２は、ｘ軸に沿って紙のエッジを超えてサービス（整備）ステーション１２０まで動かされて、これはノズルをきれいに拭き（１２６）、キャップをする（１２４）。
【０００５】
上述のような従来の印刷システムは、ある種の応用例には適しているが、ある欠点も有する。従来のインクジェットプリンタの印刷ヘッドカートリッジは例えば、米国特許第４，８７２，０２６号に開示され、典型的にはｘ−ｙ軸座標系をプリンタを用いる紙のような長方形の物体に印刷するのに最適化され、半径方向の軸に沿って印刷するのにはもともと最適化されていない。
【０００６】
図２は、２００１年７月２４日に発行された米国特許第６，２６４，２９５号に開示される半径方向印刷システム２００を示す。半径方向印刷システム２００において、本発明のある実施形態中のヘッドアセンブリ２１０は、図１の従来の印刷システム１０とは対照的に、下にある回転する媒体に対して半径方向および接線方向に移動する印刷ヘッド１０２も有する従来のインクジェットカートリッジを備える。図１のシステムでは印刷中に印刷ヘッド１０２がｘ軸方向に媒体１００にわたって移動し、媒体１００は少しずつｙ軸に沿って移動する。インクオブジェクト解像度の空間解像度が、従来の印刷システム１０の媒体にわたってはふつう一定である一方で、円形のＣＤ−Ｒ媒体については、インクジェットカートリッジの半径方向の位置が増すにつれて、半径方向印刷システムのインクオブジェクトの空間解像度は増す。
【０００７】
従来の印刷システムに用いられるよう設計されたインクジェットカートリッジは、もともと半径方向印刷のインクオブジェクトを印刷するのに最適化されていない。図３ａおよび３ｂは、直交つまりデカルト座標系で直交印刷に最適化された向き、射出順序、および射出速度を持つノズル３２０を有する従来のカートリッジ３００の底面を示す。しかしこの同じカートリッジ印刷ヘッドおよびノズルは、極座標系で半径方向に印刷するのに用いられるとき、最適化されていない結果を生む。例えば従来の印刷システムのカートリッジ３００において、ノズル３２０は、印刷ヘッド３１０の中心線３３０から平行な垂直線のオフセット３３４に沿ってふつう配置される。この設計は直交印刷には最適であるかもしれないが、対照的に半径方向印刷のときは、中心線３３０に対するノズル軸３２０のミスアライメントが原因の一部となって、この方向が歪みを生む。部分的にこれを補正するためには、それぞれのノズル軸３２０ａおよび３２０ｂは、印刷前に半径方向中心線３３０上に揃えられるように、水平にオフセット距離３３４だけ動かさなければならない。この余分な移動の要件は、半径方向印刷システムの動作に付加されなければならない余分なステップを生じ、全体の印刷速度およびパフォーマンスを低下させる。
【０００８】
従来の直交で最適化されたカートリッジ３００を半径方向印刷システム２００で用いることに関連する他の制限は、従来の印刷ヘッドノズル３２０の動作の設計のされ方にある。従来の印刷動作においてそれぞれのノズルの射出順序は、長方形の媒体印刷環境に最適化されて、グリッド状のロウ・カラム技術を用いてより簡単に従来のカートリッジのノズルが適切な時刻に射出するように、または電子的なインタフェースを簡単化するように、典型的には電子的にアドレシングされる。従来の印刷ヘッドノズル３２０は典型的には、方位角３４０つまり半径方向の順序ではなく、カラムの順序で最適化されて射出されるように配置されるので、印刷はもともと半径方向の印刷では遅く、印刷のタイミングを逸することで印刷速度は低下する。例えば従来のカートリッジノズル３１０はふつうカラムの順序で射出するので、インクオブジェクトを出すべきターゲット領域は、次にアドレシングされたノズルが射出可能になる前に通り過ぎてしまっていて、印刷ヘッドノズル３２０の下を繰り返し通ることを要する。この場合、インクオブジェクトを完全にカバーするために、射出準備ができるまでのあいだ印刷ヘッド３１０は、最適化された場合よりもはるかに長い期間のあいだ、ターゲット領域を待ちながら回転する媒体上で留まらなければならない。従来の印刷ヘッド３１０のこれらの設計限界の他の局面のために、半径方向印刷動作のあいだ、カラムアドレシングモードは射出順序に制約および制限を加え、その結果、次の半径方向ドット位置が抜けるに至るが、これは射出順序が充分に柔軟に、または高速に構成されないために最適化された方位角３４０の印刷範囲を可能にできないからである。
【０００９】
従来の直交プリンタで用いられるインクジェットカートリッジ３００のさらに他の欠点は、特定の印刷応用例にはそれらの垂直高さが高すぎることである。従来のインクジェットカートリッジは、物理的高さを抑えるようにふつう設計されておらず、むしろより大きいインク貯蔵容量を実現するためになるべく高く設計されている。
【００１０】
インクジェット技術を用いる従来の印刷システムの他の欠点は、別個の印刷ヘッド整備機構を必要とすることである。図１に戻ると、印刷ヘッド１０２は、印刷ヘッドの最適化されたパフォーマンスを維持するために頻繁に整備されなければならない。そのため別個のサービスステーション１２０が、印刷ヘッド１０２のノズルを印刷中に拭いてきれいにし（１２６）、使用中でないときは保管のために印刷ヘッドにキャップをかぶせる（１２４）ことを要する。このサービスステーションは、しばしば、印刷ヘッド１０２の動きのｘ軸１１２方向に、媒体１００の位置を超えたところに並置された別個の機構１２０である。しかし半径方向印刷システムについては、別個のサービスステーションは半径方向印刷システム中で利用可能なスペースのかなりの部分を占める。さらに別個のサービスステーション１２０は、半径方向印刷動作時に、通常の半径方向位置付け動き以外の余分な動きのステップを付加する必要があるために本質的に印刷を遅くする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のことを鑑みて、効率的に簡単な動きを実現し、本質的に歪みを低減しつつ、半径方向印刷システム中のカートリッジによってとられるスペースの量を最小化する半径方向印刷のための改良された印刷システムカートリッジの要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
広く言えば、本発明は、インクを媒体上に射出する印刷ヘッド、印刷ヘッドの運動を可能にする運動機構、および／またはインクサービスステーションをその中に含むインクカートリッジを提供する。ある実施形態においては、カートリッジは、カートリッジおよびレセプタクルが半径方向印刷システムを形成するように、レセプタクルの中に挿入されるように設計される。レセプタクルはまた、カートリッジの運動機構に係合することによって、カートリッジの印刷ヘッドを動かす運動アクチュエータを含む。カートリッジの運動機構は、レセプタクルのアクチュエータと協調して働くことによって、印刷ヘッドをカートリッジに対して動かす、例えばカートリッジの中へ、あるいは外へ動かし、回転する媒体に対して動かすことによって、印刷ヘッドによってインクを回転する円形媒体の半径方向に沿って射出する。特定の実施形態においては、カートリッジは、媒体に対して固定された状態を維持する。例示的な応用例では、半径方向印刷システムは、記録可能なコンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）のような記録可能円形媒体の上部表面上にレーベルを印刷するために用いられえる。
【００１３】
ある局面においては、カートリッジおよびレセプタクルは、スリムフォームファクタに入るような大きさである。本発明のある例示的実施形態においては、カートリッジおよびレセプタクルはともにインクジェットプリンティングシステムとして働く。したがってカートリッジは、インク貯蔵ブラッダのような一つ以上のインク貯蔵機構、印刷ヘッドの位置付けを可能にする機構、およびノズル清掃、ノズル拭き取り、および保管のためのノズルキャッピングを含む印刷ヘッド整備を行う機構を含む。このカートリッジが半径方向印刷システムレセプタクルに挿入されるとき、プロセッサに結合された通信バスのような係合するレセプタクル要素が外部からカートリッジを印刷可能にする。これらの係合するレセプタクル要素はまた、内部のカートリッジ運動機構を作動させることで、印刷ヘッドの運動を可能にする。
【００１４】
好ましい実施形態において、カートリッジは、回転するＣＤ−Ｒ媒体上に印刷を可能にするよう動作可能であり、一方で標準スリムライン高ＣＤ−Ｒ装置の上にまたはそれと統合してマウントされ位置付けられる。より具体的には、本発明の特定の実施形態のうちの一部は、印刷レセプタクル内にはまる印刷インクジェット「印刷ヘッド」カートリッジを提供し、カートリッジおよび印刷レセプタクルの組み合わされたものは標準スリムライン高ＣＤ−Ｒ装置の近傍またはそれに統合して位置付けられる。その結果、カートリッジおよび印刷レセプタクルは、カートリッジ、印刷レセプタクルおよびＣＤ−Ｒ装置が実質的に標準１／２高コンピュータベイ内に、または外部マウントコンピュータ周辺装置、または既存のコンピュータシステムのベイ内に収まるように設計される。特定の実施形態においては、カートリッジは、スリムライン高ＣＤ−Ｒ装置（現在高さが約２０．７ｍｍ以下のサイズである）と同じかそれより小さい高さを持つように設計される。より好ましくは、カートリッジは、ＣＤ−ＲＯＭ（現在高さが約１４ｍｍ以下である）を受け入れる開口部の大きさと同じかそれより小さい高さを有する。さらにカートリッジは好ましくは、スリムラインＣＤ−Ｒ装置（現在幅が１４６ｍｍ以下で、長さが２０３ｍｍ以下である）と同じかそれより小さい幅および長さを有する。
【００１５】
特定のカートリッジ実施形態の一部は、コンピュータベイにマウントされる印刷アセンブリから取り外し可能で、挿入可能である。取り外し可能なカートリッジは、挿入または取り外し可能な交換可能かつ使い捨て可能な部分を含みえ、新しい機能または機能拡張を許す。したがってユーザは、フレキシブルディスクについて行うように自由にかつ容易に印刷カートリッジを交換しえる。例えばこれにより、印刷中の同じターゲットＣＤ−Ｒ上に重ねるための、代替の色または他の特徴付けられたコーティングを持つ特別な印刷カートリッジを繰り返し交換することができる。
【００１６】
ある実施形態においては、回転する円形媒体上に半径方向に印刷する印刷カートリッジが開示される。カートリッジは、回転する円形媒体上にインクを射出する複数のノズルを有するインク印刷ヘッド、および回転円形媒体上で印刷ヘッドの半径方向の運動を可能にするインク印刷ヘッドに結合された運動機構を含みえる。
【００１７】
特定の実施形態においては、運動機構は、カートリッジがレセプタクルに結合されるとき、レセプタクルのアクチュエータと係合可能に設計され、アクチュエータは、運動機構を介して印刷ヘッドを動かすよう動作可能である。さらなる局面において、運動機構は、印刷ヘッドに結合されたピンを受け入れる溝を有するカムホイールである。カムホイールは、カートリッジがレセプタクルと結合されるときにレセプタクルのアクチュエータと係合可能であり、アクチュエータは、カムホイールを回転し、溝に沿って動くピンを介して印刷ヘッドを動かすように動作可能である。さらに他の局面においては、運動機構は、印刷ヘッドに結合されたインク貯蔵部を支持するブラッダアセンブリをさらに含み、ブラッダアセンブリは、印刷ヘッドにも結合される。さらに他の実施形態においては、ブラッダアセンブリは、２つの支点をブラッダアセンブリの２つの対向する側に含み、これら支点は、スライド可能に、支点として機能可能にカートリッジの内側表面の２つのレールと係合するように位置付けられる。
【００１８】
ある局面においては、溝は、カムホイールが回転するときに印刷ヘッドの垂直および水平運動を可能にするよう構成される。特定の実現例においては、カムホイールは、印刷ヘッドをメンテナンスするためのサービスステーションを含む。例えばサービスステーションは、吐出、拭き取り、およびキャップ付け装置を含む。さらなる局面においては、溝は、印刷ヘッドをサービスステーション上で回転させるようにさらに構成される。
【００１９】
他の実現例においては、カートリッジおよびレセプタクルは、印刷ヘッドが媒体上を移動するときに、カートリッジが回転する媒体に対して固定した位置に留まるようにともに構成される。
【００２０】
代替実施形態においては、運動機構は、印刷ヘッドに結合されたアタッチメント機構を含み、アタッチメント機構は、カートリッジがレセプタクルと結合するときにレセプタクルのアクチュエータと係合可能である。アクチュエータは、アタッチメント機構を介して印刷ヘッドを動かすよう動作可能である。ある局面においては、アクチュエータは、カートリッジがレセプタクル内に挿入されるときアタッチメント機構と係合可能なレバーアームと結合したモータを含む。さらに他の局面においては、運動機構は、サービスプラットフォームと結合した第２アタッチメント機構を含み、カートリッジがレセプタクルと係合するとき、第２アタッチメント機構は、レセプタクルの第２アクチュエータと係合可能であり、第２アクチュエータは、第２アタッチメント機構を介して印刷ヘッドに対してサービスプラットフォームを動かすように動作可能である。
【００２１】
さらなる実施形態において、カートリッジは、プリンタレセプタクルと結合するような大きさであり、プリンタレセプタクルは、標準スリムラインＣＤ−Ｒ装置の近傍に、またはそれと統合して位置付けられ、カートリッジ、プリンタレセプタクルおよび標準スリムラインＣＤ−Ｒ装置が実質的に標準１／２高コンピュータベイに収まる。
【００２２】
さらなる局面においては、カートリッジは、印刷ヘッドのノズルを清掃および／またはキャッピングすることによって印刷ヘッドを整備するように構成される印刷整備要素を含む。ある局面において、カートリッジは、スリムラインタイプＣＤ−Ｒドライブベイと同様のサイズを有する。
【００２３】
他の実施形態においては、本発明は、インクを回転する円形媒体上に射出するよう動作可能である複数のノズルを有するインク印刷ヘッドと、回転円形媒体上の印刷ヘッドの半径方向の動きを可能にするインク印刷ヘッドに結合された運動機構とを有するカートリッジを用いて回転する媒体上に半径方向に印刷する方法に関する。カートリッジの運動機構は係合されることによって、回転円形媒体上で印刷ヘッドが動かされ、回転する円形媒体上にインクが射出される。ある局面においては、係合動作は、印刷ヘッド上の整備動作の作動を含む。ある応用例では、カートリッジは、スリムラインプリンタシステム内に挿入され、カートリッジの運動機構の係合を作動させる。他の応用例では、標準高コンピュータベイ内に収まるサイズのコンビネーションコンパクトディスクレコーダおよびプリンタシステムにカートリッジが挿入されることによって、カートリッジの運動機構の係合を作動させる。
【００２４】
さらに他の実施形態においては、半径方向印刷およびコンパクトディスクレコーディング（ＣＤ−Ｒ）のシステムが開示される。システムは、回転する媒体上に記録するＣＤ−Ｒドライブを含み、ＣＤ−Ｒドライブは標準スリムラインサイズを有し、半径方向印刷レセプタクルはカートリッジを受け入れるように構成される。半径方向印刷レセプタクルは、ＣＤ−Ｒドライブの近傍またはそれと統合して位置付けられ、半径方向印刷レセプタクルおよびカートリッジは、回転する媒体上に印刷するように動作可能である。半径方向印刷レセプタクルおよびカートリッジは、半径方向印刷レセプタクル、カートリッジ、およびＣＤ−Ｒドライブが実質的に標準１／２高コンピュータベイ内に収まるようなサイズである。
【００２５】
特定の実施形態においては、カートリッジは、回転媒体上にインクを射出するよう動作可能である複数のノズルを有するインク印刷ヘッド、および回転媒体上の印刷ヘッドの半径方向の運動を可能にするインク印刷ヘッドに結合された運動機構を含む。半径方向の運動は、前記回転する媒体の回転運動に対して規定される。さらなる局面においては、運動機構は、カートリッジがレセプタクルに結合されるとき、レセプタクルのアクチュエータに係合可能なように設計され、アクチュエータは、運動機構を介して印刷ヘッドを動かすよう動作可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の具体的な実施形態について詳細に説明がなされる。この実施形態の一例は、添付の図面で示される。本発明はこの具体的な実施形態について説明されるが、本発明をある実施形態に限定する意図ではないことが理解されよう。逆に、添付の特許請求の範囲によって規定されるように本発明の精神および範囲に含まれえる代替物、改変、および等価物を含むよう意図される。以下の説明では本発明の完全な理解を与えるために多くの具体的な詳細が述べられる。本発明は一部または全てのこれら具体的な詳細を用いることなく実施されえる。あるいは既知のプロセス動作は詳細には説明されていないが、これは不必要に本発明の本質をぼかさないためである。
【００２７】
本発明は、光ディスク、例えば記録可能なコンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）のような円形の記録媒体に関する。本発明の範囲に関しては、「ＣＤ−Ｒ」および「ＣＤ」という語は、さまざまな記録可能な円形媒体（例えば、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなど）の全てを含むものとして意図される。
【００２８】
本発明の特徴のいくつかは、図１に示され、さらに２００１年７月２４日に発行された米国特許第６，２６４，２９５号に記載された印刷システムの特徴と関連して用いられえ、この米国特許はその全体がここで参照によって援用される。すなわちこの特許に開示されたシステムの特徴は、本発明のカートリッジまたは印刷システムと容易に統合しえる。
【００２９】
図５は、本発明のある実施形態によるコンビネーションＣＤ−Ｒ装置またはドライブおよび半径方向印刷システム５００を示す。コンビネーションシステム５００は、ＴｅａｃモデルＣＤ−Ｗ２１６Ｅのような標準スリムラインＣＤ−Ｒ装置５１０に物理的にかみ合わせられ、実質的にその上に直接またはその近傍にマウントされ、および／またはそれと組み合わせて製造されえるカートリッジシステム５３０を有するロープロファイル半径方向印刷システム５２０を含む。このＣＤ装置はしばしば最近のコンピュータラップトップで用いられ、また当業者によく知られている。好ましくは組み合わされた標準スリムラインＣＤ−Ｒ装置５１０およびカートリッジシステム５３０は、標準１／２高のコンピュータベイ内に実質的に収まる。
【００３０】
以下にさらに述べるように、システム５００は、他の印刷動作を提供するとともにカートリッジを受け入れるレセプタクルを含む。ある示された実施形態においては、レセプタクルは、カートリッジと結合したり排出したりするインターロッキング機構（例えば５２４）、カートリッジ内の印刷ヘッドの動きを可能にする一つ以上のアクチュエータ（例えば、図６ａの６０４および６０６、または図１４の１２１２、１２１０、１２１４、および１２１６）、および印刷を可能にするハードウェアおよび／またはソフトウェア（例えば６６０）を含みえる。
【００３１】
使用中、ユーザはカートリッジ５３０を印刷システム５２０のインターロッキング機構５２４内に押し込むかまたははめ込むことで、カートリッジ５３０を実質的に媒体２２０上の水平の定位置にセットする。半径方向印刷システムと独立した、または半径方向印刷システムに制御される手段を通じて、ユーザは媒体２２０をＣＤ−Ｒトレイ機構５１４を介して挿入または取り出しができる。ＣＤ−Ｒ印刷動作中、カートリッジ５３０は半径方向印刷機構５２０から作動され、半径方向印刷機構５２０はカートリッジ５３０に結合し、印刷ヘッド４１０がＣＤ−Ｒ媒体２２０上に所定位置に移動するようにする。
【００３２】
インターロッキング機構は、能動的にカートリッジを固定する任意の適切な装置の形をとる。例として、インターロッキング機構は、ポジティブな移動止め（positive detent）またはクラスプでありえる。インターロッキング機構は、カートリッジがトレイ５１４内に挿入されるときにそれを掴み、印刷システム５２０内にカートリッジを引き込みロックするように動作可能でありえる。インターロッキング機構は、ＺＩＰドライブのロッキング機構と同様でありえる。インターロッキング機構はまた、カートリッジを印刷システムから排出させるように動作可能である。例えばインターロッキング機構はプロセッサと結合されえて、このプロセッサが、印刷終了時に排出（取り出し）を作動させるように構成される（例えばソレノイドの作動を通じて）。インターロッキング機構はまた、ユーザが選択可能な排出機構を含みえて、この機構はユーザがカートリッジの排出を作動させえる。このユーザ選択排出機構はまた、プロセッサによって制御されることで、印刷中にカートリッジが排出される（取り出される）ことを防いだり、カートリッジの排出（取り出し）を作動させる前にカートリッジの取り出しを本当に望むかをユーザに尋ねたりする。
【００３３】
印刷ヘッド４１０の設計は、好ましくは、広く知られ従来の技術により幅広くカバーされた当業者によく理解されたさまざまな形態から、半径方向印刷に用いるために採用されたタイプ、技術および形態である。例えば、印刷ヘッドは、この技術で用いられるサーマルインクジェットまたはピエゾ技術を用いて設計されえる。この印刷ヘッドをインクサプライにマウントまたは結合することは、この技術で広く知られる技術を用いて行われる。図４ａは、本発明のある好ましい実施形態による、半径方向中心線４１４に沿ってアラインしたノズル４１２を持つ図５の半径方向印刷ヘッド４１０を示す。この方式で半径方向印刷を行うために設計され、よって半径方向軸上にアラインする印刷ヘッドは、媒体２２０がノズル４１２の下を通過し、よってさらなる水平移動の必要なしにノズル位置に直接アラインするとき、連続する同心状円周位置線３３６を実現し、歪みを最小限にする。これはまた図４ｂの透視図にも示され、この図は、参照オリジナル半径方向線３４２からの方位角３４０だけオフセットされた、半径方向印刷ヘッド４１０の媒体２２０および半径方向印刷中心線３３０に対する配置を示す。この構成において、半径方向印刷ヘッドノズル４１２は、媒体２２０が下で回転するときに、理想的には正確なタイミングで射出することによって、インクオブジェクトを実質的に半径方向中心線３３０上に配置させる。要するにこのような半径方向印刷のために設計された印刷ヘッドは、インクオブジェクトの配置を直接に半径方向軸に沿って最適化し、印刷歪みを最小化する。
【００３４】
カートリッジはまた、媒体に対する印刷ヘッド４１０の動きを可能にする運動機構を含む。運動機構は、外部アクチュエータが運動機構を作動させ、それにより印刷ヘッドを移動させるように、印刷ヘッドに結合され外部のアクチュエータとも結合される。ある実施形態においては、運動機構の作動は、印刷ヘッド４１０が物理的に回転媒体２２０の回転軸３３０の任意の位置上を（例えば、図５および９ａにそれぞれ示されるように、媒体の後ろの部分４１４または前の部分９１４上を）移動させられることを実現する。
【００３５】
図６ａ〜６ｂは、本発明のある実施形態による図５のカートリッジ５３０のより詳細な概略図である。図６ａは、図５で説明されたカートリッジ５３０の内部要素の一部の透視図であり、本発明の実施形態によって外部アクチュエータと結合されるところを示される。図６ｂは、本発明のある実施形態によって外部アクチュエータと結合される図５で説明されたカートリッジ５３０の詳細な側面図である。
【００３６】
カートリッジは、任意の適切な個数およびタイプの運動機構を含む。図６ａおよび６ｂに示される実施形態においては、カートリッジは、カムシャッタホイール６１０を含み、これは外部アクチュエータによって作動されえる。カムホイール６１０は、ブラッダアセンブリ６２０を通して印刷ヘッドと結合され、ブラッダアセンブリ６２０は、インク通路６３２に結合される一つ以上のインクブラッダ６３０を保持し、インク通路６３２は、印刷ヘッド４１０に結合される。カムホイール６１０の動きは実質的に印刷ヘッドをブラッダアセンブリと協調させて動かす。
【００３７】
図６ａおよび６ｂに示されるように、カムホイール６１０は、ブラッダアセンブリ６２０の下に位置し、ブラッダアセンブリ６２０の底面に固定されたトラッキングピン６５０を介してブラッダアセンブリ６２０を支持する。図６ｃは、本発明のある実施形態によるカムホイール６１０の透視上面図である。スプリング６１２（図６ｂ）は、図６ｃに示されるようにカムシャッタホイール６１０内に設けられるように、不規則な形の凸部が設けられ、および／または凹部が設けられたカムガイドトラック７１０内のトラッキングピン６５０を追跡するために圧力を印加する。もちろん、カムホイールは、代わりにブラッダアセンブリ上に位置しえる。
【００３８】
示された実施形態において、外部アクチュエータは、印刷モータ６０６、ピニオンギア６０４、およびサーボアクチュエータ（図１０の１０６０）の形をとりえる。印刷モータ６０６（図６ａ）、ピニオンギア６０４、およびサーボアクチュエータ１０６０（図１０）は、カムホイール６１０を回転させて、印刷ヘッド４１０を印刷および整備のために位置付ける。このモードにおいて、ピニオンギア６０４は、カムホイール６１０上のギアと噛み合い、それによってカムホイール６１０を回転させる。カムホイール６１０が回転するとき、カムガイドトラック７１０は、図８ａおよび８ｂにそれぞれ示される図形で示される印刷ヘッド垂直および水平位置付けプロファイルを発生する。カムホイール６１０が回転するとき、ブラッダアセンブリ６２０はまた、支点で動き（６２４）、カートリッジハウジング５３０の内側上に位置するサイドレールガイド溝６３６（図６ａ）上をスライドする。インクブラッダ６３０、インク通路６３２および印刷ヘッド４１０を含むブラッダアセンブリ６２０は、いずれかの側にある支点６２４を支点として全て回転し（図６ｂ）、ブラッダアセンブリ６２０の全体が協調して動くようにする。好ましい実施形態においては、一つの固いブラッダアセンブリが潜在的にインク漏れまたはシールの問題を減らし、製造コストを下げる。もちろんブラッダアセンブリ６２０は、複数の部品から形成されえる。しかし単一の部品アセンブリ６２０は、製造および維持のためにより費用効果が高い。インク通路６３２は、この技術で用いられる細管または細管スポンジ材料でありえ、インクが適切に印刷ヘッドに流れるようにする。インクウェル（不図示）が、ブラッダアセンブリ上の印刷ヘッド近くにおいて細管の端に位置してもよい。また印刷ヘッドブラッダアセンブリ６２０が印刷中に下げられるときには、支点で支えられたアセンブリのわずかに下流に傾いた傾斜がインクの流れを助ける。
【００３９】
図６ｃは、本発明のある実施形態による図６ａおよび６ｂのカムホイール６１０の概略上面図である。上述ようにカムホイール６１０は、ブラッダアセンブリ６２０の底面に固定されたトラッキングピン６５０を受け入れるガイドトラック７１０を含む。ガイドトラック７１０は、型押し、切削、圧延、モールド、打ち抜き加工、またはその他の加工がなされ、印刷ヘッド位置付け機構のカムシャッタホイール６１０内に設けられるか、またはその上に固定される。ガイドトラック７１０は、完全な動きのサイクルのプロファイルを正確に取ることによって、全ての必要な印刷ヘッド位置付け、印刷および整備動作を実質的に支持する。
【００４０】
図７ａ〜７ｅは、本発明のある実施形態によって、印刷およびメンテナンスサイクル内のさまざまな段階においてカートリッジ５２０および媒体２２０に対して位置付けられたカムホイール６１０および印刷ヘッド４１０の概略上面図であり、図７ｆはその側面図である。印刷時、印刷ヘッドブラッダアセンブリ６２０の印刷ヘッド４１０端は、カムシャッタホイール６１０を回転させることによって、トラック７１０を追従するガイドピン６５０を介してカートリッジ５２０の外へと、カム上の最大伸長の位置７４０まで位置付けられ、ターゲット媒体２２０のエッジ上に位置する（図７ａ）。初期伸長中に、カムシャッタホイール６１０のシャッタ７２０部は、カムホイールが回転し、印刷ヘッド４１０が伸長するときに開く。この実施形態においては、印刷中には印刷ヘッド４１０は徐々に半径方向にパス７３４に沿って媒体２２０の半径方向の中心に向かって動き（図７ａ）、位置７４０から始まり、媒体２２０のもう一方のエッジに向かって連続する位置を通してトラック７１０に沿って動き、それから印刷のほぼ半分の位置７４１上に位置し（図７ｂ）、媒体２２０の内側エッジに向かってカムシャッタホイール６１０上の位置７４２に位置する（図７ｃ）。しかし媒体２２０に沿った動きの向きは、媒体の外から内側部分に向かう必要はない。例えば代替の実施形態（図９ａ）においては、印刷ヘッドパスをガイドするために同様のカムシャッタホイールを用いて、印刷ヘッド４１０は、パス９１４を媒体２２０の内側エッジから外側エッジへと逆に動く。
【００４１】
印刷が終わるとき、印刷ヘッド４１０は、カムホイールトラックによってガイドされ、相対パス７２０に追従してホイールの整備領域へと半径方向に続いて動き（７３４）、位置７４４において吐出を始め（７１６）（図７ｄ）、ワイプブレード７１４を通って、最終的にはカムホイールトラック位置７４６でキャップ７１２に達する（図７ｅ）。印刷サイクルはそれからもう一度始まるか、あるいはカートリッジの取り出しの準備をする。印刷ヘッドが整備のために向き７３４でカートリッジへ再び入るこの最終フェーズのあいだ、図６ｄに示されるように、カートリッジの開口部上を回転するあいだ（７３２）シャッタ７２０は閉まる。図６ｄは、本発明のある実施形態によって一部閉じられた位置にあるカートリッジのカムホイールの端部概略図である。
【００４２】
図８ｂの印刷ヘッドの相対垂直および水平位置を参照して、グラフ８２０は、印刷ヘッド４１０の水平伸長位置をカムホイール６１０の回転の度数の関数として示し、格納位置が０度で始まり、カムホイール６１０が回転するにつれガイドピン６５０がガイドトラック７１０の水平輪郭を追従するときのさまざまな相対水平位置における印刷ヘッドを示す。示されるように、それぞれグラフ領域８０６、８１０、８１２および８１４を通したサイクルのプロセスの中で、印刷ヘッド４１０は、まずＣＤ−Ｒの開始エッジへと完全に伸長し、それから徐々にＣＤ−Ｒのもう一方のエッジへと徐々に移動していき、最終的には整備領域６４４および６４６内に終わり、最後はペンキャップ６４８が格納位置８１４で装着され、もう一度このサイクルを繰り返す準備ができる。同様に図８ａは、印刷ヘッドプロファイルの垂直高を示し、カムホイール６１０が回転するにつれガイド円形トラック７１０の垂直の輪郭をガイドピン６５０が同時に追従するときのさまざまな位置における印刷ヘッドの位置を示す。格納位置８１４はまた、カートリッジ５３０の取り出しおよび取り出しの準備をする。格納位置８１４は、印刷ヘッド４１０にキャップをすることによって、乾燥、および衝撃または悪影響を与える扱いからのダメージを防ぐ。またこの格納位置にあるとき、カートリッジカムシャッタ７２０（図６ｃおよび６ｄ）は閉じた位置にあり、ダメージと、機構を傷つけ、インクブラッダを破る貫入性物体とからカートリッジ内部を守る。
【００４３】
上述のカートリッジと同様に、図９ａおよび９ｂは、本発明の代替実施形態による、ＣＤ−Ｒ印刷システム（５１０および５２０）内に挿入するための伸長されたインク供給カートリッジ９３０のそれぞれ概略透視図および側面図である。カートリッジ９３０は、図５〜８ｂのカートリッジと同様であり、ただし印刷アセンブリ５２０の外に伸びる比較的大きいインク貯蔵部９３２を含む点が異なる。
【００４４】
インク貯蔵部９３２は、可撓性インクチャネル９３４を介して、またはインクチャネル９３４とブラッダアセンブリ６３０内の追加インク貯蔵部との組み合わせを介して印刷ヘッドに結合されえる。ＣＤ−Ｒ装置５１０のＣＤトレイ５１４はまた、より大きい間隔を確保するために貯蔵部ハウジング９３０（不図示）の端部と面一になるまで伸長するように形成されえる。さらにインク貯蔵部を容易に取り替えできるようにするために、伸長されたインク貯蔵部は、カートリッジ５３０の残りの部分から取り外し可能でありえる。例えばインク貯蔵部は、点５２４においてカートリッジと脱着できるようにするためにノズル９３４を含みえる。
【００４５】
カートリッジ５３０の作動は、ホストコンピュータシステムまたは任意のハードウェアおよび／またはソフトウェアからプリンタ機構５２０への一連のコマンドを通して実現されえる。プリンタアセンブリ５２０は、コマンド信号および電源をコネクタ６６４（図６ｂ）を通してカートリッジ５３０の取手状部６５６に位置する制御回路６６０に送る。全体の印刷動作は、図５に示されるプリンタ機構５２０によって制御され、このプリンタ機構５２０はホストコンピュータから印刷カートリッジ５３０を受け入れ、処理し、かつ排出する。
【００４６】
図１０は、本発明のカートリッジ印刷システムが実現されえるカートリッジ半径方向印刷およびＣＤ−Ｒシステム１０００の概略図である。示されるように、ＣＤ−Ｒおよび半径方向印刷システム１０００は、上述のカートリッジ（不図示）を持つプリンタアセンブリ５２０を含む。印刷ヘッド４１０は、カートリッジの外へ伸長し、アクチュエータによって半径方向パス４１４に沿って動き、そのとき媒体１００は印刷ヘッド４１０の下で回転し（２１４）、この印刷ヘッド４１０は、印刷領域４４０と呼ばれる特定のターゲット位置においてディスク上にインクを配置するために軌道４３０に沿って射出する。
【００４７】
ペン制御システム１０５０は、ペン４１０の位置付けおよび射出を制御する。画像化アルゴリズム１０７２からの画像は、画像化システム２０２によって準備され、回転モータ２０８およびサーボ２０６と共に、エンコーダ１０４０からの回転情報によって同期化システム２０４と同期がとられる。ペン４１０は、ターゲット印刷領域４４０にインクオブジェクトを配置するために、それにより同期化して半径方向に印刷する。半径方向の印刷を可能にする機構は、同時係属中の（１）２００２年４月１８日に出願された米国特許出願第１０／１２５，６８１号、（２）２００１年３月２１日に出願された米国特許出願第０９／８１５，０６４号、および（３）２００１年７月２４日に発行された米国特許第６，２６４，２９５号にさらに記載され、これら出願および特許は、それらの全体がここで参照によって援用される。
【００４８】
図１１は、本発明のある実施形態による図６ｂのオンボードカートリッジ制御回路６６０のブロック図である。制御回路６６０の要素は、任意の適切な組み合わせのハードウェアおよび／またはソフトウェア内で実現されえる。示されるように制御回路は、カートリッジとのインタフェースを行う入力／出力インタフェース１１１０を含み、またカートリッジからの認証コード（例えばカートリッジシリアルナンバ１１５２を介して）をデコードする暗号デコーダ１１１２を含みえる。制御回路はまた、無効なカートリッジによる不正なアクセスを認証コードが示すかどうかを決定する機構（１１１８）を含みえる。もしアクセスが有効であるなら、印刷アセンブリおよび／またはカートリッジ１１５０内に位置するインクカウンタがアップデートまたはリセットされる。そうでないなら、アクセスは拒否され（１１１６）、カートリッジは使用不可能である。このアクセス機構は、正当なシリアルナンバを持つ特定のタイプのカートリッジだけを使用することを確実にするために実現されえる。
【００４９】
制御回路６６０はまた、カートリッジ１１５０がインク切れになったかどうかを決定する機構（１１２２）を含みえる。もしインクがないなら、レポート（１１２０）が発生され、それによりカートリッジを介してアクセスが拒否され（１１１６）、印刷が中断される。もし充分なインクがあるなら、印刷ヘッド４１０の射出はそれから可能になる（１１２４）。
【００５０】
他の代替のプリンタアセンブリおよびカートリッジの実施形態（不図示）において、印刷機構モータ６０６およびピニオンギア６０４はまた、カートリッジ５３０を引き込んだり、排出したりするように機能しえ、ここでかみ合い歯が外側カートリッジ側壁上に設けられ、ピニオンドライブギア６０４はカートリッジとかみ合って、ＣＤ−Ｒ媒体上を所定位置に動かす。
【００５１】
さらに他の代替の実施形態（不図示）においては、ユーザがカートリッジを中途半端に挿入するときにカートリッジがその後、自動的にＣＤ−Ｒ媒体２２０上の所定位置まで水平に動かされるように、外側カートリッジ側壁中の凹部にかみ合って係合するためにインターロッキングフックが用いられる。
【００５２】
他の代替の実施形態においては、カートリッジ５３０は、前面取手状部端部６５６または前面カートリッジドア６５４（図６ｂおよび６ｄ）を通してレバーアームに結合しえ、これらは印刷ヘッドを内側または外側に向かって半径方向中心線３３０に沿って位置付ける。この実施形態においては、印刷ヘッドブラッダアセンブリ６２０は、ピニオンギアではなくレベルアームによって作動されるとき、カートリッジ５３０のハウジングの内部の修正されたトラック溝６３６に追従し、印刷ヘッド位置だけの垂直位置８００のプロファイルを描き（図８ａおよび８ｂ）、一方で印刷ヘッド整備の機能は依然としてカムシャッタホイールによって実行される。さらに他の代替の実施形態（不図示）においては、印刷ヘッド整備の機能は、代わりにカムシャッタホイールの代わりに設けられたスライディングレバーアーム機構によって実行されえる。
【００５３】
図１２は、本発明の代替の実施形態によってリニアアクチュエータを使用する運動機構を有するカートリッジの概略透視図である。図１３は、図１２のリニアアクチュエータの側面図の概略図であり、カートリッジおよび印刷ヘッドの内部要素の相対的な垂直の動きを示す。図１４は、図１２のリニアアクチュエータの上部図の概略図である。図１２および１３に示されるように、カートリッジは、それぞれ２つの外部レバーアーム１２１２および１２１６と係合する２つのアタッチメント機構１２２０および１３１４の形をとる運動機構を含み、外部レバーアーム１２１２および１２１６は２つのモータ１２１０および１２１４とそれぞれ結合される。レバーアームおよびモータは、印刷アセンブリ（不図示）の一部を形成する。カートリッジ５３０が印刷アセンブリ内に挿入されるとき、レバーアームは、アタッチメント機構と係合するためにカートリッジ５３０内に挿入される。
【００５４】
一方のアタッチメント機構１２２０は、ブラッダアセンブリ６２０と結合し、もう一方のアタッチメント機構１３１４は、可動サービスプラットフォーム１３２０に結合される。レバーアーム１２１２がアタッチメント機構１２２０に係合されるとき、ブラッダアセンブリおよび印刷ヘッド４１０は、向き７３４に動かされえて、印刷ヘッド半径方向に媒体２２０上を移動する。ブラッダアセンブリ６２０はまたトラック１３１０内でピン６５０を介して停止する。スプリング６１２は、ブラッダアセンブリに対して圧力を加え、ブラッダアセンブリがトラック１３１０に留まるようにする。
【００５５】
トラックは、印刷ヘッド４１０の位置付けを行う垂直プロファイル６５６を与える。印刷ヘッドがカートリッジの外へと動かされて媒体上に位置すると、トラック１３１０は、印刷ヘッドを低くするよう働く。印刷ヘッドがカートリッジ内に引き込まれるとき、トラック１３１０は、印刷ヘッドを持ち上げるように働く。図１５は、図１２のリニアアクチュエータの側面の概略図であり、印刷ヘッドがキャップを付けられた位置にある、カートリッジの重要な内部要素の相対的垂直配置を示す。ブラッダアセンブリ６２０は、ピボット点６２４を含み、これを支点にして側面レールガイド溝６３６に沿ってスライドする（図６ｂ）。
【００５６】
レバーアーム１２１６がアタッチメント機構１３１４と係合するとき、可動サービスプラットフォーム１３２０は、支点１３１６の周りに時計回りに回転し（７１４）、それにより印刷ヘッド４１０を順番に吐出（６４４）、拭き取り（６４６）、およびキャップ付け（６４８）と動かす（図１４参照）。サービスステーションプラットフォーム１３２０は、印刷動作の妨げにならず、印刷ヘッドのメンテナンスを可能にする任意の適切な形状を持ちえる。図１４に示されるように、サービスステーションプラットフォーム１３２０は、半円形状を持ちえる。
【００５７】
この特定の発明の好ましい実施形態において、半径方向印刷機構５２０の動きは、「ラックおよびピニオン」ギアによって駆動される。しかし動きは、半径方向に印刷ヘッド４１０を媒体２２０にわたって移動させる任意の適切な形態で適切なアクチュエータ１０６６およびモータ１０６０によって駆動されえる（図１０）。例えばアクチュエータ１０６６および並進モータ１０６０は、とりわけ螺旋ネジおよびステッピングモータ、ボイスコイル、位置フィードバック付きリニアドライブ、バンドアクチュエータおよびステッピングモータ、またはギアまたはリニアアクチュエータに結合されたシザージョイントの形をとりえる。モータ６０６によって駆動されるピニオンギア６０４（図６ｃ）は、プリンタのハウジング５２０内にマウントされ、ラック６１６はカムシャッタ６１０の外側周囲６１４上のギア歯６１６として設けられる。カートリッジ５３０が挿入されるとき、ピニオン６０４は、ラック６１６と係合し、システムは印刷ヘッド位置と同期する。動作中、ピニオンギア６０４は、図８に示されるように印刷ヘッド位置プロファイルで駆動する。上のグラフ８００（図８ａ）は、カムシャッタホイール６１４の３６０度回転のあいだの垂直位置を示す。ここに示されるように印刷ヘッド４１０は、より高い格納位置８１４から動き始め、より低い印刷位置８０６へと動き、印刷中にＣＤ−Ｒ媒体２２０の表面上を一定の高さで移動する。整備領域８１０および８１２に戻るとき、印刷ヘッド４１０は、それから後退し、最終的には格納位置８１４でもう一度サイクルを繰り返す準備をする。
【００５８】
代替の実施形態においては、カムシャッタホイール６１０は、単一のトラック７１０の代わりに複数の螺旋を用いてＣＤ−Ｒ媒体表面２２０の半径３３０に沿って印刷ヘッド４１０を動かしてもよい。この代替の実施形態においては、印刷ヘッド４１０は、よりゆっくりと動くことで、カムシャッタホイール６１０の螺旋トラックに沿って追加の回転が一つ加わるたびに、実効的な半径方向解像度および半径方向の動きの正確さを増すことができる。
【００５９】
要するに、カートリッジ５３０は、印刷するように、つまり媒体の任意の形状の所望のパターンを形成するように構成されえる。カートリッジ５３０は、挿入のために、かつ内部印刷ヘッド４１０および内部サービスステーション要素６６４、６４６、および６４８（図６）の内部または外部駆動のために、カートリッジおよび半径方向印刷アセンブリの実現された形状に適する任意の形態で構成されえ、例えば５００または９００（図９）で表されたものであろうと、あるいは任意の適切な形状および構成であろうとよい。
【００６０】
上述の本発明は、明瞭な理解のためにある程度の詳細をもって説明されてきたが、ある種の変更および改変が添付の特許請求の範囲の中で行われてもよいことが理解されよう。例えばカムシャッタはオプションであって、カートリッジ設計から除外されてもよい。さらにカートリッジは、内側から外側エッジではなく、まず媒体の外側エッジから内側エッジへと印刷ヘッドを動かすように容易に構成されえる。他の例として、複数の部品からなる印刷ヘッドーインクブラッダが用いられえる。したがって説明された実施形態は、例示的であって、限定的ではなく、本発明はここに挙げられた詳細に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物全体によって規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来の印刷システムを示す図である。
【図２】半径方向印刷システムの概略図である。
【図３ａ】図１で典型的に用いられる従来のインクジェットカートリッジアセンブリの底面ノズル表面パターンの概略図である。
【図３ｂ】半径方向印刷システム中で半径方向極座標線上に重ねられた従来のカートリッジアセンブリのノズルパターンの概略図である。
【図４ａ】本発明のある実施形態によるＣＤ−Ｒ媒体の半径上にあり実質的にそれに沿うノズルを持つ半径方向カートリッジアセンブリの半径方向印刷ヘッドの概略図である。
【図４ｂ】本発明のある実施形態による半径方向印刷システム中の回転する媒体上の半径方向座標線に対する半径方向カートリッジ印刷ヘッドの半径方向ノズルパターンの最適な配置の概略図である。
【図５】本発明のある実施形態によるスリムライン型ＣＤ−Ｒドライブおよび半径方向印刷システムを含むコンビ装置の概略図である。
【図６ａ】本発明のある実施形態による図５のカートリッジの概略透視図である。
【図６ｂ】本発明のある実施形態による図５のカートリッジの概略側面図である。
【図６ｃ】本発明のある実施形態による図６ａおよび６ｂのカートリッジのカムホイールの概略上面図である。
【図６ｄ】本発明のある実施形態による、印刷ヘッドが引き込むときの部分的に閉じた位置にある図６ａおよび６ｂのカートリッジのカムホイールの概略透視端部図である。
【図７ａ】本発明のある実施形態による印刷およびメンテナンスサイクル内のさまざまな段階におけるカートリッジおよび媒体２２０に対するカムホイールおよび印刷ヘッドの概略上面図である。
【図７ｂ】本発明のある実施形態による印刷およびメンテナンスサイクル内のさまざまな段階におけるカートリッジおよび媒体２２０に対するカムホイールおよび印刷ヘッドの概略上面図である。
【図７ｃ】本発明のある実施形態による印刷およびメンテナンスサイクル内のさまざまな段階におけるカートリッジおよび媒体２２０に対するカムホイールおよび印刷ヘッドの概略上面図である。
【図７ｄ】本発明のある実施形態による印刷およびメンテナンスサイクル内のさまざまな段階におけるカートリッジおよび媒体２２０に対するカムホイールおよび印刷ヘッドの概略上面図である。
【図７ｅ】本発明のある実施形態による印刷およびメンテナンスサイクル内のさまざまな段階におけるカートリッジおよび媒体２２０に対するカムホイールおよび印刷ヘッドの概略上面図である。
【図７ｆ】本発明のある実施形態による印刷ヘッドが完全にキャップがされる位置まで引き込まれ、カムシャッタが閉じた位置にあるときのカートリッジおよび回転するカムシャッタホイールの概略側面図である。
【図８ａ】本発明のある実施形態によるＣＤ−Ｒ媒体およびカートリッジハウジングに対する印刷ヘッドの相対垂直位置の概略図である。
【図８ｂ】本発明のある実施形態によるＣＤ−Ｒ媒体およびカートリッジハウジングに対する印刷ヘッドの相対水平位置の概略図である。
【図９ａ】本発明の代替の実施形態によるＣＤ−Ｒ半径方向印刷に用いられる伸長されたインクサプライカートリッジの概略透視図である。
【図９ｂ】本発明の代替の実施形態によるＣＤ−Ｒ半径方向印刷に用いられる伸長されたインクサプライカートリッジの概略側面図である。
【図１０】本発明のカートリッジが実現されえる半径方向印刷システムの概略図である。
【図１１】本発明のある実施形態による図６ｂのオンボードカートリッジ制御回路のブロック図である。
【図１２】本発明の代替の実施形態によるリニアアクチュエータを用いる運動機構を有するカートリッジの概略透視図である。
【図１３】カートリッジおよび印刷ヘッドの内部要素の相対垂直動きを示す図１２のリニアアクチュエータの側面図の概略図である。
【図１４】図１２のリニアアクチュエータの概略上面図である。
【図１５】印刷ヘッドがキャップをされる位置にあるときの、カートリッジの主要内部要素の相対垂直配置を示す、図１２のリニアアクチュエータの概略側面図である。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a printing system and a method for printing using the printing system. More specifically, the present invention relates to a printing system having a cartridge configured to print radially on a rotating media relative to a printing assembly.
[Background Art]
[0002]
Conventional printing systems typically utilize orthogonally based bitmaps. In general, conventional printing systems print on standard-sized rectangularly shaped media, for example, along a horizontal axis, and the media is moved along a vertical axis. Typically, after the paper has advanced to a desired vertical position under the head assembly, the printing assembly prints the image over the paper onto the paper when the paper is held stationary. In essence, conventional printing systems generally implement movement in a rectangular coordinate system for printing on media having a standard size and shape.
[0003]
For clarity of illustration, FIG. 1 shows a conventional printing system 10 in the form of a typical inkjet printer. As shown, printing system 10 includes print head 102, rollers 106, actuator 108, and ink head servicing and capping area 120. The print head 102 is configured to eject ink onto a print medium 100 represented by, for example, a rectangular sheet of paper. Actuator 108 is configured to move print head 102 over print medium 100. Rollers 106 are configured to move print medium 100 under print head 102.
[0004]
Typically, rollers 106 move print medium 100 perpendicular to the movement of the printhead. That is, the media 100 moves along the y-axis 110 below the printhead 102, and the printhead moves along the x-axis 112 across the media 100. To periodically maintain the inkjet nozzles, the printhead 102 is moved along the x-axis beyond the edge of the paper to a service (service) station 120, which wipes the nozzles clean (126) and removes the caps. (124).
[0005]
While conventional printing systems as described above are suitable for certain applications, they also have certain disadvantages. A printhead cartridge for a conventional ink jet printer is disclosed, for example, in U.S. Pat. No. 4,872,026, which typically prints an xy coordinate system on a rectangular object such as paper using a printer. Optimized and not originally optimized for printing along the radial axis.
[0006]
FIG. 2 illustrates a radial printing system 200 disclosed in US Pat. No. 6,264,295, issued Jul. 24, 2001. In the radial printing system 200, the head assembly 210 in one embodiment of the present invention moves radially and tangentially to the underlying rotating media, in contrast to the conventional printing system 10 of FIG. A conventional ink jet cartridge that also has a print head 102. In the system of FIG. 1, during printing, the print head 102 moves over the medium 100 in the x-axis direction, and the medium 100 moves little by little along the y-axis. While the spatial resolution of the ink object resolution is typically constant across the media of the conventional printing system 10, for circular CD-R media, as the radial position of the inkjet cartridge increases, the ink of the radial printing system increases. The spatial resolution of the object increases.
[0007]
Inkjet cartridges designed for use in conventional printing systems are not originally optimized for printing radially printed ink objects. 3a and 3b show the bottom surface of a conventional cartridge 300 having nozzles 320 with orientation, firing order, and firing speed optimized for orthogonal printing in a Cartesian or Cartesian coordinate system. However, this same cartridge print head and nozzle produces non-optimized results when used to print radially in a polar coordinate system. For example, in a cartridge 300 of a conventional printing system, the nozzles 320 are typically positioned along a vertical offset 334 parallel to the centerline 330 of the printhead 310. While this design may be optimal for orthogonal printing, in contrast to radial printing, misalignment of the nozzle axis 320 with respect to the center line 330 is partly due to this direction causing distortion. . To partially correct this, the respective nozzle axes 320a and 320b must be moved horizontally by an offset distance 334 so that they are aligned on the radial centerline 330 before printing. This extra travel requirement creates extra steps that must be added to the operation of the radial printing system, reducing overall printing speed and performance.
[0008]
Another limitation associated with using a conventional orthogonally optimized cartridge 300 in the radial printing system 200 is in the manner in which the operation of the conventional printhead nozzle 320 is designed. In a conventional printing operation, the firing order of each nozzle is optimized for a rectangular media printing environment so that the nozzles of the conventional cartridge fire more easily at the appropriate times using grid-like row and column technology. Or electronically, to simplify the electronic interface. Conventional printhead nozzles 320 are typically arranged to be optimized and fired in column order rather than azimuth 340 or radial order, so printing is inherently slower in radial printing. The printing speed is reduced by losing the timing of printing. For example, a conventional cartridge nozzle 310 typically fires in a column order, so that the target area from which the ink object is to be ejected has passed by before the next addressed nozzle can be fired, and is below the printhead nozzle 320. It is necessary to go through repeatedly. In this case, in order to completely cover the ink object, the print head 310 will remain on the rotating media waiting for the target area for a much longer period of time until ready for firing, than if it were optimized. There must be. Due to other aspects of these design limitations of the conventional printhead 310, during a radial printing operation, the column addressing mode imposes restrictions and restrictions on the firing order, so that the next radial dot position is lost. Because the firing order is not configured to be flexible enough or fast enough to allow an optimized azimuthal 340 print range.
[0009]
Yet another disadvantage of inkjet cartridges 300 used in conventional orthogonal printers is that their vertical height is too high for certain printing applications. Conventional ink jet cartridges are not usually designed to reduce physical height, but rather are designed as high as possible to achieve greater ink storage capacity.
[0010]
Another disadvantage of conventional printing systems that use ink jet technology is that they require a separate printhead maintenance mechanism. Returning to FIG. 1, printhead 102 must be serviced frequently to maintain optimized performance of the printhead. This requires that a separate service station 120 wipe and clean the nozzles of the printhead 102 during printing (126) and cap the printhead for storage when not in use (124). This service station is often a separate mechanism 120 juxtaposed beyond the location of the media 100 in the x-axis 112 direction of movement of the print head 102. However, for radial printing systems, separate service stations occupy a significant portion of the space available in the radial printing system. Further, a separate service station 120 inherently slows down printing during a radial printing operation due to the need to add extra steps of movement other than the normal radial positioning movement.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0011]
In view of the foregoing, an improvement for radial printing that minimizes the amount of space taken up by a cartridge in a radial printing system while efficiently achieving simple movement and substantially reducing distortion. There is a request for a completed printing system cartridge.
[Means for Solving the Problems]
[0012]
Broadly, the present invention provides an ink cartridge that includes a printhead that ejects ink onto a medium, a movement mechanism that allows movement of the printhead, and / or an ink service station therein. In some embodiments, the cartridge is designed to be inserted into a receptacle such that the cartridge and the receptacle form a radial printing system. The receptacle also includes a motion actuator that moves the printhead of the cartridge by engaging a motion mechanism of the cartridge. The movement mechanism of the cartridge is moved by the printhead by moving the printhead relative to the cartridge, e.g., by moving the printhead into or out of the cartridge and moving against the rotating media, by working in concert with the actuator of the receptacle. Ink is ejected along the radial direction of the rotating circular medium. In certain embodiments, the cartridge remains fixed relative to the media. In an exemplary application, a radial printing system may be used to print a label on a top surface of a recordable circular medium, such as a recordable compact disc (CD-R).
[0013]
In one aspect, the cartridge and receptacle are sized to fit in a slim form factor. In some exemplary embodiments of the invention, both the cartridge and the receptacle serve as an inkjet printing system. Thus, the cartridge comprises one or more ink storage mechanisms, such as an ink storage bladder, a mechanism that allows for the positioning of the printhead, and a mechanism that performs printhead maintenance, including nozzle cleaning, nozzle wiping, and nozzle capping for storage. including. When the cartridge is inserted into the radial printing system receptacle, an engaging receptacle element, such as a communication bus coupled to the processor, allows the cartridge to be printed externally. These mating receptacle elements also allow movement of the printhead by activating an internal cartridge movement mechanism.
[0014]
In a preferred embodiment, the cartridge is operable to allow printing on rotating CD-R media, while being mounted and positioned on or integrated with a standard slimline high CD-R device. More specifically, some of the specific embodiments of the present invention provide a printing ink jet "print head" cartridge that fits within a printing receptacle, the combined cartridge and printing receptacle having a standard slimline height. It is positioned near or integrated with the CD-R device. As a result, the cartridges and print receptacles are such that the cartridges, print receptacles and CD-R devices fit substantially within a standard 1/2 height computer bay, or externally mounted computer peripherals, or bays of an existing computer system. Designed to. In certain embodiments, the cartridge is designed to have a height that is less than or equal to a slimline high CD-R device (currently less than about 20.7 mm in height). More preferably, the cartridge has a height less than or equal to the size of the opening for receiving a CD-ROM (currently less than about 14 mm in height). Further, the cartridge preferably has a width and length less than or equal to the slimline CD-R device (currently less than 146 mm and less than 203 mm in length).
[0015]
Some of the specific cartridge embodiments are removable and insertable from a printing assembly mounted in a computer bay. Removable cartridges may include replaceable and disposable parts that can be inserted or removed, allowing for new features or enhancements. Thus, the user can freely and easily replace the print cartridge as with a flexible disk. For example, this allows repeated replacement of special print cartridges with alternate colors or other characterized coatings for overlaying on the same target CD-R during printing.
[0016]
In one embodiment, a print cartridge for radially printing on rotating circular media is disclosed. The cartridge includes an ink printhead having a plurality of nozzles that eject ink onto a rotating circular medium, and a movement mechanism coupled to the ink printhead that allows for radial movement of the printhead over the rotating circular medium. I can see.
[0017]
In certain embodiments, the movement mechanism is designed to be engageable with an actuator of the receptacle when the cartridge is coupled to the receptacle, the actuator being operable to move the printhead via the movement mechanism. In a further aspect, the movement mechanism is a cam wheel having a groove for receiving a pin coupled to the printhead. A cam wheel is engageable with an actuator of the receptacle when the cartridge is mated with the receptacle, the actuator being operable to rotate the cam wheel and move the printhead via a pin that moves along a groove. is there. In yet another aspect, the motion mechanism further includes a bladder assembly supporting an ink reservoir coupled to the printhead, wherein the bladder assembly is also coupled to the printhead. In yet another embodiment, the bladder assembly includes two fulcrums on two opposite sides of the bladder assembly, the fulcrums slidably and operably as fulcrums, two rails on an inner surface of the cartridge. And are positioned to engage with.
[0018]
In one aspect, the grooves are configured to allow for vertical and horizontal movement of the print head as the cam wheel rotates. In certain implementations, the cam wheel includes a service station for maintaining the print head. For example, service stations include dispensing, wiping, and capping devices. In a further aspect, the groove is further configured to rotate the print head on the service station.
[0019]
In other implementations, the cartridge and the receptacle are configured together such that the cartridge remains in a fixed position relative to the rotating media as the printhead moves over the media.
[0020]
In an alternative embodiment, the movement mechanism includes an attachment mechanism coupled to the printhead, the attachment mechanism being engagable with an actuator of the receptacle when the cartridge couples with the receptacle. The actuator is operable to move the print head via the attachment mechanism. In one aspect, the actuator includes a motor coupled to a lever arm engageable with the attachment mechanism when the cartridge is inserted into the receptacle. In yet another aspect, the motion mechanism includes a second attachment mechanism coupled to the service platform, wherein the second attachment mechanism is engageable with a second actuator of the receptacle when the cartridge engages the receptacle. The second actuator is operable to move the service platform with respect to the printhead via the second attachment mechanism.
[0021]
In a further embodiment, the cartridge is sized to mate with a printer receptacle, and the printer receptacle is positioned near or integrated with a standard slimline CD-R device, and the cartridge, printer receptacle and standard slimline CD-R device are positioned. The line CD-R device fits substantially in a standard 1/2 height computer bay.
[0022]
In a further aspect, the cartridge includes a print maintenance element configured to service the printhead by cleaning and / or capping the printhead nozzles. In one aspect, the cartridge has a size similar to a slimline type CD-R drive bay.
[0023]
In another embodiment, the invention provides an ink printhead having a plurality of nozzles operable to eject ink onto a rotating circular medium, and a radial movement of the printhead over a rotating circular medium. To print radially on rotating media using a cartridge having a movement mechanism coupled to an ink printhead. The movement mechanism of the cartridge is engaged to move the print head on the rotating circular medium and eject ink on the rotating circular medium. In one aspect, the engagement operation includes activation of a maintenance operation on the printhead. In one application, the cartridge is inserted into a slimline printer system to activate the engagement of the kinematic mechanism of the cartridge. In another application, the engagement of the kinematic mechanism of the cartridge is activated by inserting the cartridge into a combination compact disc recorder and printer system sized to fit within a standard high computer bay.
[0024]
In yet another embodiment, a system for radial printing and compact disc recording (CD-R) is disclosed. The system includes a CD-R drive that records on rotating media, the CD-R drive having a standard slimline size, and a radial print receptacle configured to receive a cartridge. The radial printing receptacle is positioned near or integral with the CD-R drive, and the radial printing receptacle and the cartridge are operable to print on rotating media. The radial printing receptacles and cartridges are sized so that the radial printing receptacles, cartridges, and CD-R drive can fit substantially within a standard 1/2 height computer bay.
[0025]
In certain embodiments, the cartridge includes an ink printhead having a plurality of nozzles operable to eject ink onto the rotating media, and an ink print that allows for radial movement of the printhead over the rotating media. Includes a movement mechanism coupled to the head. Radial movement is defined relative to the rotational movement of the rotating medium. In a further aspect, the motion mechanism is designed to be engageable with an actuator of the receptacle when the cartridge is coupled to the receptacle, the actuator being operable to move the printhead via the motion mechanism.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0026]
Specific embodiments of the present invention will be described in detail. An example of this embodiment is illustrated in the accompanying drawings. While the invention will be described in conjunction with this specific embodiment, it will be understood that it is not intended to limit the invention to any particular embodiment. On the contrary, the intent is to cover alternatives, modifications, and equivalents, which may be included within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. The present invention may be practiced without some or all of these specific details. Alternatively, known process operations have not been described in detail, so as not to unnecessarily obscure the present invention.
[0027]
The present invention relates to an optical disc, for example, a circular recording medium such as a recordable compact disc (CD-R). For the scope of the present invention, the terms “CD-R” and “CD” refer to various recordable circular media (eg, CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD + R, DVD-RAM, DVD-RAM). RW, DVD + RW, etc.).
[0028]
Some of the features of the present invention may be used in connection with features of the printing system shown in FIG. 1 and further described in US Pat. No. 6,264,295 issued Jul. 24, 2001. This U.S. Patent is hereby incorporated by reference in its entirety. That is, the features of the system disclosed in this patent can be easily integrated with the cartridge or printing system of the present invention.
[0029]
FIG. 5 illustrates a combination CD-R device or drive and a radial printing system 500 according to an embodiment of the present invention. Combination system 500 is physically mated to a standard slimline CD-R device 510, such as a Teac model CD-W216E, mounted substantially directly on or near it, and / or manufactured in combination therewith. And a low profile radial printing system 520 having a cartridge system 530. This CD device is often used in modern computer laptops and is well known to those skilled in the art. The preferably combined standard slimline CD-R device 510 and cartridge system 530 substantially fit within a standard 1/2 height computer bay.
[0030]
As described further below, system 500 includes a receptacle that provides other printing operations and receives a cartridge. In certain illustrated embodiments, the receptacle includes an interlocking mechanism (e.g., 524) that couples and ejects the cartridge, and one or more actuators (e.g., FIG. 6a) that allow movement of the printhead within the cartridge. 604 and 606, or 1212, 1210, 1214, and 1216 of FIG. 14, and hardware and / or software (eg, 660) that enables printing.
[0031]
In use, the user pushes or snaps cartridge 530 into interlocking mechanism 524 of printing system 520, thereby setting cartridge 530 in a substantially horizontal position on media 220. Through means independent of or controlled by the radial printing system, a user can insert or remove media 220 via CD-R tray mechanism 514. During a CD-R printing operation, the cartridge 530 is actuated from the radial printing mechanism 520, which couples to the cartridge 530 so that the print head 410 moves into position on the CD-R medium 220. .
[0032]
The interlocking mechanism takes the form of any suitable device that actively secures the cartridge. By way of example, the interlocking mechanism may be a positive detent or a clasp. The interlocking mechanism may be operable to grasp the cartridge as it is inserted into the tray 514 and retract and lock the cartridge into the printing system 520. The interlocking mechanism can be similar to the locking mechanism of a ZIP drive. The interlocking mechanism is also operable to eject the cartridge from the printing system. For example, an interlocking mechanism can be coupled to the processor, which is configured to activate ejection at the end of printing (eg, through activation of a solenoid). The interlocking mechanism may also include a user-selectable ejection mechanism that allows the user to activate ejection of the cartridge. The user-selected ejection mechanism is also controlled by the processor to prevent the cartridge from being ejected (removed) during printing or to truly desire to eject the cartridge before activating the cartridge ejection (ejection). Or ask the user for
[0033]
The design of the print head 410 is preferably of the type, technology and form employed for use in radial printing, from various forms well known and widely understood by those skilled in the art and well understood by those skilled in the art. . For example, the printhead can be designed using the thermal inkjet or piezo technology used in this technology. Mounting or coupling the printhead to the ink supply is performed using techniques widely known in the art. FIG. 4a shows the radial printhead 410 of FIG. 5 with nozzles 412 aligned along a radial centerline 414, according to one preferred embodiment of the present invention. A print head designed to perform radial printing in this manner, and thus aligned on the radial axis, allows the media 220 to pass below the nozzles 412 and thus directly to nozzle positions without the need for additional horizontal movement. Sometimes, a continuous concentric circumferential position line 336 is realized to minimize distortion. This is also shown in the perspective view of FIG. 4b, which shows the arrangement of the radial print head 410 with respect to the media 220 and the radial print center line 330, offset by an azimuth 340 from the reference original radial line 342. Is shown. In this configuration, the radial printhead nozzles 412 position the ink object substantially on the radial centerline 330 as the media 220 rotates down, ideally firing at the correct timing. . In essence, a printhead designed for such radial printing optimizes the placement of the ink objects directly along the radial axis, minimizing print distortion.
[0034]
The cartridge also includes a movement mechanism that allows movement of the print head 410 with respect to the media. The motion mechanism is coupled to the printhead and also to an external actuator such that an external actuator activates the motion mechanism, thereby moving the printhead. In some embodiments, operation of the motion mechanism is such that the printhead 410 physically moves the printhead 410 over any location on the axis of rotation 330 of the rotating media 220 (e.g., as shown in FIGS. 5 and 9a, respectively, behind the media). (On part 414 or the previous part 914).
[0035]
6a-6b are more detailed schematic diagrams of the cartridge 530 of FIG. 5, according to one embodiment of the present invention. FIG. 6a is a perspective view of a portion of the internal components of the cartridge 530 described in FIG. 5, shown coupled with an external actuator according to an embodiment of the present invention. FIG. 6b is a detailed side view of the cartridge 530 described in FIG. 5 coupled to an external actuator according to an embodiment of the present invention.
[0036]
The cartridge includes any suitable number and type of motion mechanisms. In the embodiment shown in FIGS. 6a and 6b, the cartridge includes a cam shutter wheel 610, which can be actuated by an external actuator. The cam wheel 610 is coupled to a printhead through a bladder assembly 620, which holds one or more ink bladders 630 coupled to an ink passage 632, and the ink passage 632 is coupled to a printhead 410. You. The movement of cam wheel 610 substantially moves the print head in coordination with the bladder assembly.
[0037]
As shown in FIGS. 6a and 6b, the cam wheel 610 is located below the bladder assembly 620 and supports the bladder assembly 620 via tracking pins 650 secured to the bottom surface of the bladder assembly 620. FIG. 6c is a perspective top view of a cam wheel 610 according to an embodiment of the present invention. The spring 612 (FIG. 6b) may be provided in the cam guide track 710 provided with irregularly shaped protrusions and / or recesses, such as provided in the cam shutter wheel 610 as shown in FIG. 6c. Pressure is applied to track the tracking pin 650. Of course, the cam wheel could instead be located on the bladder assembly.
[0038]
In the embodiment shown, the external actuator may take the form of a print motor 606, a pinion gear 604, and a servo actuator (1060 in FIG. 10). Print motor 606 (FIG. 6a), pinion gear 604, and servo actuator 1060 (FIG. 10) rotate cam wheel 610 to position print head 410 for printing and maintenance. In this mode, the pinion gear 604 meshes with a gear on the cam wheel 610, thereby rotating the cam wheel 610. As the cam wheel 610 rotates, the cam guide track 710 generates the printhead vertical and horizontal positioning profiles shown in the figures shown in FIGS. 8a and 8b, respectively. As the cam wheel 610 rotates, the bladder assembly 620 also moves at a fulcrum (624) and slides over a siderail guide groove 636 (FIG. 6a) located on the inside of the cartridge housing 530. The bladder assembly 620, including the ink bladder 630, the ink passage 632, and the print head 410, all rotate about a fulcrum 624 on either side (FIG. 6b), such that the entire bladder assembly 620 moves cooperatively. I do. In a preferred embodiment, a single rigid bladder assembly potentially reduces ink leakage or sealing problems and reduces manufacturing costs. Of course, bladder assembly 620 may be formed from multiple parts. However, a single part assembly 620 is more cost effective for manufacturing and maintenance. The ink passage 632 may be a capillary or capillary sponge material used in this technique to allow the ink to properly flow to the print head. An ink well (not shown) may be located at the end of the capillary near the printhead on the bladder assembly. Also, when the printhead bladder assembly 620 is lowered during printing, the slightly sloping slope of the fulcrum-supported assembly assists ink flow.
[0039]
FIG. 6c is a schematic top view of the cam wheel 610 of FIGS. 6a and 6b according to an embodiment of the present invention. As described above, the cam wheel 610 includes the guide track 710 that receives the tracking pin 650 fixed to the bottom of the bladder assembly 620. The guide track 710 is stamped, cut, rolled, molded, stamped, or otherwise machined and is provided within or fixed on the cam shutter wheel 610 of the printhead positioning mechanism. The guide track 710 substantially supports all necessary printhead positioning, printing and servicing operations by accurately profiling a complete motion cycle.
[0040]
7a-7e are schematic top views of the cam wheel 610 and the print head 410 positioned with respect to the cartridge 520 and the media 220 at various stages within a printing and maintenance cycle, according to one embodiment of the present invention. 7f is a side view thereof. When printing, the print head 410 end of the print head bladder assembly 620 rotates the cam shutter wheel 610 to move out of the cartridge 520 through the guide pin 650 that follows the track 710 to allow maximum extension on the cam. Positioned to a position 740 and located on the edge of the target medium 220 (FIG. 7a). During initial extension, the shutter 720 portion of the cam shutter wheel 610 opens when the cam wheel rotates and the print head 410 extends. In this embodiment, during printing, the print head 410 gradually moves radially along the path 734 toward the radial center of the medium 220 (FIG. 7a), starting at position 740 and the other side of the medium 220. Move along track 710 through successive locations towards the edge of the media, and then lie on location 741 of approximately half of the print (FIG. 7b) and to location 742 on cam shutter wheel 610 towards the inner edge of media 220 (FIG. 7c). However, the direction of movement along the medium 220 need not be from the outside of the medium to the inside portion. For example, in an alternative embodiment (FIG. 9a), using a similar cam shutter wheel to guide the print head path, print head 410 moves path 914 back from the inner edge of media 220 to the outer edge.
[0041]
At the end of printing, the print head 410 is guided by the cam wheel track, follows the relative path 720, moves radially to the wheel maintenance area (734), and begins firing at position 744 (716) ( 7d), through the wipe blade 714, and finally to the cap 712 at the cam wheel track position 746 (FIG. 7e). The print cycle then starts again or prepares for cartridge removal. During this final phase where the printhead reenters the cartridge in orientation 734 for service, the shutter 720 closes while rotating over the cartridge opening (732), as shown in FIG. 6d. FIG. 6d is a schematic end view of a cam wheel of a cartridge in a partially closed position according to an embodiment of the present invention.
[0042]
Referring to the relative vertical and horizontal positions of the print head of FIG. 8b, a graph 820 shows the horizontal extension position of the print head 410 as a function of the number of degrees of rotation of the cam wheel 610, with the stored position beginning at 0 degrees and the cam wheel 5 shows the printhead at various relative horizontal positions as guide pins 650 follow the horizontal contour of guide track 710 as 610 rotates. As shown, in the process of cycling through graph regions 806, 810, 812, and 814, respectively, print head 410 first fully extends to the starting edge of the CD-R, and then gradually expands the CD-R. , Gradually ending in the servicing areas 644 and 646, and finally the pen cap 648 is installed in the storage position 814, ready to repeat this cycle again. Similarly, FIG. 8a shows the vertical height of the printhead profile, showing the position of the printhead at various positions when the guide pins 650 simultaneously follow the vertical contour of the guide circular track 710 as the camwheel 610 rotates. . The storage location 814 also prepares for removal and removal of the cartridge 530. The storage location 814 protects the printhead 410 from capping, thereby preventing drying and damage from impact or detrimental handling. Also in this storage position, the cartridge cam shutter 720 (FIGS. 6c and 6d) is in the closed position, protecting the cartridge interior from damage and penetrating objects that can damage the mechanism and break the ink bladder.
[0043]
9a and 9b, similar to the cartridge described above, show schematic perspective views and an expanded ink supply cartridge 930, respectively, for insertion into a CD-R printing system (510 and 520), according to an alternative embodiment of the present invention. It is a side view. Cartridge 930 is similar to the cartridge of FIGS. 5-8b, except that it includes a relatively large ink reservoir 932 that extends out of print assembly 520.
[0044]
Ink reservoir 932 may be coupled to a printhead via flexible ink channel 934 or a combination of ink channel 934 and an additional ink reservoir in bladder assembly 630. The CD tray 514 of the CD-R device 510 may also be formed to extend flush with the end of the storage housing 930 (not shown) to provide greater spacing. In addition, the extended ink reservoir may be removable from the rest of the cartridge 530 to allow easy replacement of the ink reservoir. For example, the ink reservoir may include a nozzle 934 to allow the cartridge to be detached from the cartridge at point 524.
[0045]
Operation of cartridge 530 may be implemented through a series of commands to printer mechanism 520 from a host computer system or any hardware and / or software. Printer assembly 520 sends command signals and power through connector 664 (FIG. 6b) to control circuitry 660 located on handle 656 of cartridge 530. The overall printing operation is controlled by a printer mechanism 520 shown in FIG. 5, which receives, processes, and ejects print cartridges 530 from a host computer.
[0046]
FIG. 10 is a schematic diagram of a cartridge radial printing and CD-R system 1000 in which the cartridge printing system of the present invention can be implemented. As shown, the CD-R and radial printing system 1000 includes a printer assembly 520 having a cartridge (not shown) as described above. The print head 410 extends out of the cartridge and is moved along a radial path 414 by an actuator, when the media 100 rotates under the print head 410 (214), and the print head 410 Fire along trajectory 430 to place ink on the disc at a particular target location called.
[0047]
The pen control system 1050 controls the positioning and firing of the pen 410. The image from the imaging algorithm 1072 is prepared by the imaging system 202 and is synchronized with the synchronization system 204 by rotation information from the encoder 1040, along with the rotary motor 208 and servo 206. The pen 410 synchronously prints radially to place the ink object in the target print area 440. Mechanisms for enabling radial printing are disclosed in co-pending (1) US patent application Ser. No. 10 / 125,681, filed Apr. 18, 2002, (2) filed Mar. 21, 2001. No. 09 / 815,064, and (3) US Pat. No. 6,264,295, issued Jul. 24, 2001, which applications and patents are incorporated by reference in their entirety. Is hereby incorporated by reference.
[0048]
FIG. 11 is a block diagram of the on-board cartridge control circuit 660 of FIG. 6b according to an embodiment of the present invention. Elements of control circuit 660 may be implemented in any suitable combination of hardware and / or software. As shown, the control circuit includes an input / output interface 1110 for interfacing with the cartridge, and may include a cryptographic decoder 1112 for decoding an authentication code from the cartridge (eg, via the cartridge serial number 1152). The control circuit may also include a mechanism (1118) for determining whether the authorization code indicates unauthorized access by the invalid cartridge. If the access is valid, an ink counter located within the print assembly and / or cartridge 1150 is updated or reset. If not, access is denied (1116) and the cartridge is unusable. This access mechanism can be implemented to ensure that only certain types of cartridges with valid serial numbers are used.
[0049]
The control circuit 660 may also include a mechanism (1122) for determining whether the cartridge 1150 has run out of ink. If there is no ink, a report (1120) is generated, which denies access (1116) through the cartridge and interrupts printing. If there is enough ink, firing of the printhead 410 is then enabled (1124).
[0050]
In other alternative printer assembly and cartridge embodiments (not shown), the print mechanism motor 606 and pinion gear 604 may also function to retract and eject the cartridge 530, where the mating teeth are on the outside. The pinion drive gear 604 is provided on the side wall of the cartridge and engages with the cartridge to move the CD-R medium to a predetermined position.
[0051]
In yet another alternative embodiment (not shown), the cartridge is then automatically moved horizontally to a predetermined position on the CD-R medium 220 when the user inserts the cartridge halfway, An interlocking hook is used to engage and engage a recess in the cartridge sidewall.
[0052]
In other alternative embodiments, the cartridge 530 may be coupled to the lever arm through the front handle end 656 or the front cartridge door 654 (FIGS. 6b and 6d), which may move the printhead inward or outward. Position along a radial centerline 330. In this embodiment, the printhead bladder assembly 620 follows the modified track groove 636 inside the housing of the cartridge 530 when actuated by a level arm rather than a pinion gear, and the vertical position of only the printhead position. 800 profiles are drawn (FIGS. 8a and 8b), while the printhead servicing function is still performed by the cam shutter wheel. In yet another alternative embodiment (not shown), the function of printhead servicing may be performed by a sliding lever arm mechanism provided instead of the cam shutter wheel.
[0053]
FIG. 12 is a schematic perspective view of a cartridge having a motion mechanism using a linear actuator according to an alternative embodiment of the present invention. FIG. 13 is a schematic diagram of a side view of the linear actuator of FIG. 12, illustrating the relative vertical movement of the cartridge and internal components of the printhead. FIG. 14 is a schematic diagram of a top view of the linear actuator of FIG. As shown in FIGS. 12 and 13, the cartridge includes a movement mechanism in the form of two attachment mechanisms 1220 and 1314 that engage two outer lever arms 1212 and 1216, respectively, wherein the outer lever arms 1212 and 1216 have two And two motors 1210 and 1214, respectively. The lever arm and motor form part of a printing assembly (not shown). When the cartridge 530 is inserted into the printing assembly, the lever arm is inserted into the cartridge 530 to engage with the attachment mechanism.
[0054]
One attachment mechanism 1220 is coupled to the bladder assembly 620 and the other attachment mechanism 1314 is coupled to the movable service platform 1320. When the lever arm 1212 is engaged with the attachment mechanism 1220, the bladder assembly and the printhead 410 can be moved in the orientation 734 to move over the media 220 in a printhead radial direction. Bladder assembly 620 also stops in track 1310 via pin 650. Spring 612 exerts pressure on the bladder assembly and causes the bladder assembly to remain on track 1310.
[0055]
The track provides a vertical profile 656 that positions the print head 410. As the printhead is moved out of the cartridge and positioned on the media, the tracks 1310 serve to lower the printhead. As the print head is retracted into the cartridge, tracks 1310 serve to lift the print head. FIG. 15 is a schematic side view of the linear actuator of FIG. 12, showing the relative vertical placement of the key internal elements of the cartridge with the printhead in the capped position. The bladder assembly 620 includes a pivot point 624 about which it slides along the side rail guide groove 636 (FIG. 6b).
[0056]
When the lever arm 1216 engages the attachment mechanism 1314, the movable service platform 1320 rotates clockwise about the fulcrum 1316 (714), thereby sequentially firing (644) and wiping (646) the printhead 410. , And capping (648) (see FIG. 14). The service station platform 1320 can have any suitable shape that does not interfere with the printing operation and allows for maintenance of the printhead. As shown in FIG. 14, the service station platform 1320 may have a semi-circular shape.
[0057]
In a preferred embodiment of this particular invention, the movement of the radial printing mechanism 520 is driven by a "rack and pinion" gear. However, the movement may be driven by a suitable actuator 1066 and motor 1060 in any suitable manner that moves the print head 410 radially across the media 220 (FIG. 10). For example, the actuator 1066 and translation motor 1060 may take the form of a helical screw and stepper motor, a voice coil, a linear drive with position feedback, a band actuator and a stepper motor, or a scissor joint coupled to a gear or linear actuator, among others. A pinion gear 604 (FIG. 6c) driven by a motor 606 is mounted in the housing 520 of the printer, and a rack 616 is provided as gear teeth 616 on the outer periphery 614 of the cam shutter 610. When the cartridge 530 is inserted, the pinion 604 engages the rack 616 and the system synchronizes with the printhead position. In operation, the pinion gear 604 drives with a printhead position profile as shown in FIG. The upper graph 800 (FIG. 8a) shows the vertical position during the 360 degree rotation of the cam shutter wheel 614. As shown, print head 410 starts moving from a higher storage position 814 to a lower printing position 806 and moves at a constant height over the surface of CD-R medium 220 during printing. Upon returning to the servicing areas 810 and 812, the print head 410 then retracts and eventually prepares to repeat the cycle at the storage location 814.
[0058]
In an alternative embodiment, cam shutter wheel 610 may move print head 410 along radius 330 of CD-R media surface 220 using multiple spirals instead of a single track 710. In this alternative embodiment, the print head 410 moves more slowly so that for each additional rotation along the spiral track of the cam shutter wheel 610, the effective radial resolution and radial Movement accuracy can be increased.
[0059]
In short, the cartridge 530 can be configured to print, that is, to form a desired pattern of any shape on the media. The cartridge 530 is configured for insertion and for internal or external drive of the internal print head 410 and internal service station elements 664, 646, and 648 (FIG. 6) in the realized shape of the cartridge and radial printing assembly. It may be configured in any suitable form, for example as represented by 500 or 900 (FIG. 9), or may be of any suitable shape and configuration.
[0060]
Although the above invention has been described in some detail for a clear understanding, it will be understood that certain changes and modifications may be made within the scope of the appended claims. For example, a cam shutter is optional and may be omitted from the cartridge design. Further, the cartridge can be easily configured to move the printhead first from the outer edge to the inner edge of the media, rather than from the inner edge to the outer edge. As another example, a printhead-ink bladder consisting of multiple components can be used. Accordingly, the described embodiments are illustrative and not restrictive, and the invention is not to be limited to the details recited herein, but is defined by the appended claims and their equivalents as a whole. It should be.
[Brief description of the drawings]
[0061]
FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional printing system.
FIG. 2 is a schematic diagram of a radial printing system.
FIG. 3a is a schematic diagram of a bottom nozzle surface pattern of a conventional inkjet cartridge assembly typically used in FIG.
FIG. 3b is a schematic illustration of a nozzle pattern of a conventional cartridge assembly overlaid on a radial polar line in a radial printing system.
FIG. 4a is a schematic diagram of a radial printhead of a radial cartridge assembly having a nozzle over and substantially along a radius of a CD-R media according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4b is a schematic diagram of an optimal arrangement of a radial nozzle pattern of a radial cartridge print head with respect to a radial coordinate line on a rotating medium in a radial printing system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of a combination device including a slimline CD-R drive and a radial printing system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6a is a schematic perspective view of the cartridge of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6b is a schematic side view of the cartridge of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6c is a schematic top view of a cam wheel of the cartridge of FIGS. 6a and 6b according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6d is a schematic perspective end view of the cam wheel of the cartridge of FIGS. 6a and 6b in a partially closed position as the printhead retracts, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7a is a schematic top view of a cam wheel and print head for cartridges and media 220 at various stages within a printing and maintenance cycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7b is a schematic top view of a cam wheel and print head for cartridges and media 220 at various stages within a printing and maintenance cycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7c is a schematic top view of a cam wheel and print head for cartridges and media 220 at various stages within a printing and maintenance cycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7d is a schematic top view of a cam wheel and print head for cartridges and media 220 at various stages within a printing and maintenance cycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7e is a schematic top view of a cam wheel and print head for cartridges and media 220 at various stages within a printing and maintenance cycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7f is a schematic side view of the cartridge and rotating cam shutter wheel when the print head is retracted to a fully capped position and the cam shutter is in a closed position according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8a is a schematic illustration of the relative vertical position of the printhead with respect to the CD-R media and cartridge housing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8b is a schematic illustration of the relative horizontal position of the printhead with respect to the CD-R media and cartridge housing according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9a is a schematic perspective view of an extended ink supply cartridge used for CD-R radial printing according to an alternative embodiment of the present invention.
FIG. 9b is a schematic side view of an extended ink supply cartridge used for CD-R radial printing according to an alternative embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram of a radial printing system in which the cartridge of the present invention can be implemented.
FIG. 11 is a block diagram of the on-board cartridge control circuit of FIG. 6b according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic perspective view of a cartridge having a motion mechanism using a linear actuator according to an alternative embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram of a side view of the linear actuator of FIG. 12, illustrating the relative vertical movement of the cartridge and the internal elements of the printhead.
FIG. 14 is a schematic top view of the linear actuator of FIG.
FIG. 15 is a schematic side view of the linear actuator of FIG. 12, showing the relative vertical arrangement of the main internal elements of the cartridge when the printhead is in the capped position.

Claims

A print cartridge for printing radially on a rotating circular medium, comprising:
An ink printhead having a plurality of nozzles operable to eject ink onto the rotating circular medium, and a movement mechanism coupled to the ink printhead for radially moving the printhead over the rotating circular medium. The print cartridge to be equipped.

The print cartridge of claim 1, wherein the movement mechanism is designed to engage with an actuator of the receptacle when the cartridge is coupled to the receptacle, the actuator moving the printhead with the movement mechanism. A print cartridge operable to be moved through.

3. The print cartridge of claim 2, wherein the movement mechanism is a cam wheel having a groove for receiving a pin coupled to the print head, the cam wheel being when the cartridge is coupled to the receptacle. A print cartridge engaged with the actuator of the receptacle, the actuator being operable to rotate the cam wheel and move the print head via a pin that moves along the groove.

4. The print cartridge of claim 1, wherein the movement mechanism further comprises a bladder assembly supporting an ink reservoir coupled to the print head, wherein the bladder assembly is also the print head. Print cartridge that is combined with the print cartridge.

5. The print cartridge of claim 4, wherein the bladder assembly includes two fulcrums on two opposite sides of the bladder assembly, the slidable and pivotable inner surface of the cartridge. A print cartridge arranged to engage the two rails of the print cartridge.

6. A print cartridge according to claim 3 or 5, wherein the groove is configured to allow vertical and horizontal movement of the print head as the cam wheel rotates.

The print cartridge according to any one of claims 3 to 6, wherein the cam wheel includes a service station for maintaining the print head.

The print cartridge of claim 7, wherein the service station includes a dispensing, wiping, and capping device.

9. The print cartridge of claim 7 or 8, wherein the groove is further configured to rotate the print head over the service station.

The print cartridge according to any one of claims 2 to 3, and 5 to 9, wherein the cartridge and the receptacle are fixed to the rotating medium when the print head moves on the medium. Print cartridges that are configured together to stay in a defined position.

3. The print cartridge of claim 2, wherein the movement mechanism includes an attachment mechanism coupled to the print head, wherein the attachment mechanism includes the actuator of the receptacle when the cartridge is coupled to the receptacle. And the actuator is operable to move the printhead via the attachment mechanism.

12. The print cartridge of claim 11, wherein the actuator includes a motor coupled to a lever arm engageable with the attachment mechanism when the cartridge is inserted into the receptacle.

13. The print cartridge of claim 11 or claim 12, wherein the movement mechanism includes a second attachment mechanism coupled to a service platform, the attachment mechanism configured to engage the receptacle when the cartridge engages the receptacle. A print cartridge operable to move the service platform relative to the printhead via the second attachment mechanism.

14. A print cartridge according to any of claims 1 to 6 and 9 to 13, comprising a print maintenance element adapted to maintain a print head by cleaning and / or capping the nozzles of the print head. A print cartridge further provided.

A print cartridge according to any of claims 2 to 14, wherein the cartridge is sized to couple with the printer receptacle, the printer receptacle being proximate to a standard slimline CD-R device, Or a print cartridge positioned integrally therewith, wherein the cartridge, the printer receptacle, and the standard slimline CD-R device substantially fit in a standard 1/2 height computer bay.

An ink printhead having a plurality of nozzles operable to eject ink onto a rotating circular medium, and coupled to the ink printhead to allow radial movement of the printhead over the rotating circular medium. A method of printing radially on a rotating medium using a cartridge having a moving mechanism, the method comprising:
A method comprising: moving the printhead over the rotating circular media by engaging the movement mechanism of the cartridge; and ejecting ink onto the rotating circular media.

17. The method of claim 16, further comprising performing active servicing of the printhead by engaging the movement mechanism of the cartridge.

18. The method of claim 16 or claim 17, further comprising activating engagement of the movement mechanism of the cartridge by inserting the cartridge into a slimline printer system.

18. The method of claim 16 or claim 17, wherein the movement mechanism of the cartridge is engaged by inserting the cartridge into a combination compact disc recorder and printer system sized to fit within a standard high computer bay. Actuating the method.

A system for radial printing and compact disc recording (CD-R),
A CD-R device for recording on a rotating medium, wherein the CD-R device is a CD-R device having a standard slimline size, and a radial printing receptacle for receiving a cartridge, the CD-R device comprising: A printing receptacle is positioned near or integral with the CD-R device, the radial printing receptacle and cartridge are operable to print on the rotating media, and the radial printing receptacle and cartridge are A system sized such that the radial printing receptacle, cartridge, and CD-R device fit substantially within a standard 1/2 height computer bay.

21. The system of claim 20, wherein the cartridge comprises:
An ink printhead having a plurality of nozzles operable to eject ink onto the rotating medium, and a movement coupled to the ink printhead allowing radial movement of the printhead over the rotating medium A mechanism, wherein the radial movement is relative to a rotational movement of the rotating medium.

22. The system according to claim 21, wherein the movement mechanism is designed to be engageable with an actuator of the receptacle when the cartridge is coupled to the receptacle, the actuator being coupled to the actuator via the movement mechanism. A system operable to move the print head.