JP4865217B2 - プリントヘッドの駆動システム - Google Patents

Description

印刷システムにおいてプリントヘッドを駆動する装置および方法、より具体的には、通常の使用において僅かな調整だけで、または調整することなく、プリントヘッドを転写面に対して整列した状態に保持できる駆動システムを開示する。

インクジェット印刷は、ジェットスタックまたはプリントヘッドのプレートの噴出口からインク小滴を噴出して画像を形成することを含む。画像の解像度は、１インチ（２．５４ｃｍ）当たりのインク滴または点の数で表わされる（ｄｐｉ）。ドラムは画像形成中に多数回回転する。各回転において、プリントヘッドがＸ軸に沿って移動することで、噴出口が１個以上の画素ずつオフセットされる。

米国特許第５，３８９，９５８号明細書

走査ラインを正確に配置することは、画像の解像度要求を満たし、バンディング（banding：画像の分割部分に表れる帯状の欠陥）やストリーキング（streaking：画像のある部分から尾を引いたように発生する縞状の欠陥）等といった望ましくない印刷アーティファクト（artifact）を避けるために重要である。したがって、Ｘ軸（プリントヘッド移動）およびＹ軸（ドラム回転）方向の動作を、噴出口からのインクの噴出と注意深く調和させて、確実に走査ラインが適切に配置されるようにする。定期的にオフセットプリンタを再較正してプリントヘッドやドラムにおける小さな変位を補正する。通常は調整ネジを使ってプリントヘッドおよびプリントエンジンを調整することによって、整列させることができる。

この例示的な実施形態の一態様では、プリントエンジンは、プリントヘッドとプリントヘッドを駆動する駆動システムとを含む。さらに、駆動システムは、モータと、プリントヘッドを前進させるためにモータに動作可能に接続される駆動部材と、前記モータに接続されて回転駆動されるリードネジと、を有する。前記駆動部材は、リードネジが第１の回転方向に回転するのに対応して前進するようにリードネジに接続され、更に前記駆動部材は、駆動部材がリードネジに対して首振り動作可能となるように遊びを有する。駆動部材とプリントヘッドの一方には、他方の先端を受け入れるソケットが形成される。駆動部材は、前記ソケットが前記先端を受け入れた状態でリードネジに対して首振り動作可能である。

駆動システムは、モータに駆動可能に接続されたリードネジを更に含んでもよい。モータはリードネジを回転駆動してもよい。駆動部材はリードネジに駆動可能に接続されて、リードネジが第１の回転方向に回転運動することに応じて駆動部材が前進するようにしてもよい。駆動システムプリントヘッドを第１の軸方向にのみ前進させ、第１の軸方向とは反対の方向への移動は付勢アセンブリによって行うように構成してもよい。駆動部材はリードネジの外周のネジ山と係合する内周のネジ山を有してもよい。内周のネジ山は駆動部材がリードネジに対して首振り動作できるように構成してもよい。モータはリードネジに直接接続されてもよい。

付勢アセンブリは、通常は第１の軸方向に同軸に整列するバネを有してもよい。プリントヘッドはソケットが形成されたシャフトを含んでもよい。駆動部材はプリントヘッドに対して先端周りで回転できる。第１のＸ軸ベアリング部材は第１のシャフトを受容し、第２のＸ軸ベアリング部材は、プリントヘッドが第１の軸方向に移動する際に第２のシャフトがそれ自身に対して滑動するように第２のシャフトを支持してもよい。プリントエンジンは第１のシャフトに装着されたロールブロックを更に有してもよく、これによって、第２のＸ軸ベアリングからの第１のシャフトの距離を調節できるようにする。

駆動システムは画像形成システムに内蔵されてもよい。画像形成システムはドラムアセンブリを更に有してもよい。プリントヘッドは画像処理中にドラムアセンブリに対して並進する。当該システムは付勢部材を更に有する。ドラムアセンブリに対して並進する間、プリントヘッド上の第１の接触部材がドラムアセンブリに関連する第１の受容部材に滑動接触しているように、この付勢部材がプリントヘッドをドラムアセンブリに向けて付勢する。

別の態様では、プリントエンジンは、プリントヘッドと、プリントヘッドを第１の軸方向に並進させる駆動システムとを有する。駆動システムは更にリードネジと、リードネジの回転移動を軸移動に変換する駆動部材とを更に含んでもよい。

別の態様では、画像処理中にプリントヘッドを駆動する方法は、駆動システムによってプリントヘッドを第１の軸方向に並進することを含む。

図１を参照する。例示的な画像形成システム１０は、１個のプリントヘッドを利用してオフセット印刷すなわち間接的にインクジェットを堆積する印刷手法を実行する印刷装置（ただし、その他のインクジェット印刷装置を用いてもよい）を有する。

印刷装置１０はデータソース１２から画像形成データを受信する。プリンタ１０内のプリンタドライバ１４が画像形成データを処理し、プリントエンジン１６の動作を制御する。プリンタドライバ１４はフォーマットされた画像形成データを、プリントエンジン１６のプリントヘッド１８に供給し、Ｘ軸駆動機構２０を稼働するモータコントローラ１９に制御データを送ることによってプリントヘッドの動きを制御する。プリンタドライバ１４は、ドラムモータ２８を稼働するモータコントローラ２７に制御データを送ることによって転写ドラム２６の回転も制御する。

図２を参照する。プリントヘッド１８は、ドラム２６に平行に延びるジェットスタック３２すなわち穴あきプレートを有する。プリントヘッド１８は、ドラム２６が回転してジェットスタックのプリントヘッド噴出口すなわちノズル３３（図３）からインクを噴出する際に、Ｘ軸に沿って転写ドラム２６に沿って移動する。ドラム２６の回転を矢印Ｙで示す（図３）。インクがプリントヘッドノズル３３からドラム２６の中間転写面３４（図２）に向かって噴出される。

ドラム２６はシャフト３６上で（矢印Ｅの方向に）回転する。これらはドラムアセンブリ３８の可動部分である。インク画像がドラム面上の中間転写層３４に堆積される。インクはプリントヘッド上のリザーバ４０から噴出口３３に供給される。

インク噴出口３３からインクを噴出しつつ、転写ドラム２６を１回転させ、同時にプリントヘッド１８をＸ軸に沿って移動させると、ドラム２６の中間転写層上に傾いた走査線が堆積される。

整列システム５０は、プリントヘッドのジェットスタック３２をドラム２６の転写面３４に対して整列させた状態に保ち、印刷中にジェットスタックとドラムとの間で望まない相対的な移動が生じることを最小限にする（図４）。

空間を自由に移動できる物体は、直交軸Ｘ，Ｙ，Ｚおよび回転軸Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚによって図示される６自由度を有する。この整列システム５０の作用によってジェットスタック３２が６つの全自由度の望まない動きをしないように制限することにより、従来のシステムにおいてよりも大きなジェットアレイの高さｊ（上方の噴出口３３と最も低い噴出口３３との間の垂直方向の高さ）を採用することを容易にする。整列システム５０は構成物の連結を含む。この連結により、一つの平面を規定する３つの接点と、プリントヘッドを回転しないように制限する４つ目の点とが得られる。プリントヘッド、したがってジェットスタックは、再較正する必要なく、正確に位置決めされる。

整列システム５０は、整列にかかるパラメータが、再較正する必要なしに、印刷品質を維持するように制御する。整列にかかるパラメータは、プリントヘッドからドラムまでの距離（ＨＴＤ）に関するスキューすなわちヘッド面内の回転、ピッチ、チルト、ヒルト（hilt）およびヘッドのロールなどである。以下で用いる「左」および「右」という用語は、プリントヘッド１８およびドラム２６の構成について、図２および図３における左右を表すものである。

図４および５において、例示的なプリントヘッド１８は、装着タワー６４，６６によって左右のスタッブシャフトすなわち支持ピン６０，６２に装着される。プリントヘッド駆動機構２０が右スタッブシャフト６２をＸ軸に沿って移動させ、結合されたプリントヘッド１８がＸ軸に平行な方向に移動する。あるいは、駆動装置２０は、位置を変えて左スタッブシャフト６０を移動させるようにもできる。Ｘ軸は、スタッブシャフト６０，６２（図５）を貫く軸と同一線上に規定される。

１本以上のヘッドチルトバネ７０（図２）等の１個以上の付勢部材によって、プリントヘッド１８の上端部６８を回転軸Ｒｘの周りにおいてドラム２６に向けて付勢できる。プリントヘッド１８は、それぞれプリントヘッドの左右に隣接する第１および第２の接点７４，７６においてドラムアセンブリ３８に接触する。接点７４、７６は第１および第２の接点部材７８，８０（図４）によって形成される。第１および第２の接触部材７８，８０は、ハードストップの形状であって、プリントヘッド１８に担持され、第１および第２の受容部材８２，８４に対応する。第１および第２の受容部材８２，８４はボタンの形状であって、ドラム（図３）に担持される。リザーバ４０およびプリントヘッド１８の重心はシャフト６０，６２より前側（ドラムの近く）にあり、ハードストップがボタンと接触した状態にあることを促す。

プリントヘッド１８は、左右の装着タワー６４，６６（図４）にシッカリと装着された剛体の前方リザーバプレート９０を有する。プレート９０は、その左右からＸ軸方向に突出した円柱状の延長部材９２，９４を有する。各延長部材９２，９４はその中には、ステンレス鋼その他の硬化物質でできた円柱状のブロック９６，９８が嵌合する。各ブロック９６，９８の前面１００，１０２が、通常は平面である各ハードストップ７８，８０の接触面を形成する。

あるいは、ハードストップはジェットスタック３２に担持されてもよい。また、ハードストップとボタンの位置を反対にしてもよい。

ボタン８２，８４は、ドラムアセンブリの静止部分の適切に位置決めされたソケット１１３に、通常は円柱状であるラビリンスシール１１２，１１４のそばに装着される。ボタンは弾性プラスチック、またはハードストップ７８，８０に接触してもほとんどまたは全く変位せず、ハードストップとの摩擦接触も低い、これ以外の物質から作ることができる。各ボタン８２，８４は凸状で球状の先端を有してもよい。この先端がそれぞれのハードストップ７８，８０に対して１つの接点となる一方で、ボタンとハードストップとの間の不整列を許容できる。ハードストップ７８，８０は、プリントヘッドの全動程にわたってボタン８２、８４と滑動接触する。

ヘッドチルトバネ７０は、ハードストップ７８，８０がボタン８２，８４と接した状態を維持するようにプリントヘッド１８の上端部を付勢する（図６）。

ドラムアセンブリ３８は、プリンタのシャシー１２０（図７）にしっかりと装着される。シャシー１２０は、ドラムラビリンスシール１１４，１１６（したがってボタンも）とハードストップとの間に、プリントヘッド駆動機構２０および右スタッブシャフト６２を介して、三つの部分からなるリンケージ１２２の一部を形成する。これは、プリントヘッドの移動を制限する。リンケージ１２２は、ボタン８２，８４をラビリンスシール１１４，１１６に連結させる第１のリンク部分１２２Ａと、シャシー１２０を含み、ラビリンスシールを駆動機構２０に連結させる第２のリンク部分１２２Ｂと、駆動機構２０をハードストップ７８，８０に連結させる第３のリンク部分１２２Ｃとを有する。このようにして、一つの平面上の２つの接点は７４，７６（図２）において規定され、当該面上の第３の接点は右のＸ軸スタッブシャフト６２によって規定される。スタッブシャフト６２はＹ軸およびＺ軸において制限される。

左スタッブシャフト６０は付勢アセンブリ１３０（図４）によってプリントヘッド駆動機構２０の方向にＸ軸に沿って付勢される。付勢アセンブリ１３０は付勢バネ１３２を含む。この付勢バネ１３２は、公差が合理的に許す限り、Ｘ軸と整列（つまりスタッブシャフト６０，６２と同軸）する。この整列により、プリントヘッド１８が軸Ｒｙおよび軸Ｒｚの周りでドラム２４から遠ざかるように望まない回転をすることを最小限にする。付勢バネ１３２は、画像形成動作の範囲（例えば約４ｍｍ）にわたって、駆動機構２０に一定の付勢力を与える。

付勢バネ１３２の端部１３４は、フランジ１３６を介してシャシー１２０に装着され、付勢アセンブリ１３０の右側端部１３４の、リンケージ１２２に対する位置を固定する。バネ１３２の他方の端部１４０は保持部材１４４（図８）に装着される。保持部材１４４は左スタッブシャフト６０の外側の端に係合することで、付勢バネ１３２の軸整列を維持する。左スタッブシャフト６０の外側端には、その中央点がＸ軸と整列する凹状ソケット１４６が形成されている（図９）。フック１４４には、内側に伸びる突起部１４８が形成されている。これがソケット１４６の中に挿入されるので、フックとスタッブシャフトとの間でＺ軸および／またはＹ軸方向において僅かな相対移動が許容され、これによりシャシーとスタッブシャフト６０との間の僅かな不整列を補正できる。

あるいは、左右のスタッブシャフトによって、左右のタワー６４，６６を接続する１本のシャフトの端部を形成する。この実施形態では、付勢バネ１３２をタワー間に延びるシャフト部分に巻きつけることで、Ｘ軸との不整列を最小限にできる。

ロールブロック１５０は、左スタッブシャフト６０に担持される。ロールブロックには、複数のベアリング面１５２（４枚の場合を図示する）と、概略軸状のボア１５４とが形成されている。このボア１５４の中でスタッブシャフト６０が自由に回転できる。ベアリング面１５２の１枚が、シャシー１２０にキッチリと装着された左側Ｘ軸ベアリング１５８の上部平面１５６と滑動接触する。プリントヘッド１８の重量によってＹ軸方向に下向きの力がロールブロック１５０にかかり、ブロック１５０を左ベアリング１５８に接触した状態に維持する。ボア１５４をＸ軸に対して非対称に配置することで、それぞれのベアリング面が、Ｘ軸から数十マイクロメートル（例えば５０μｍ）程度の差で僅に異なる距離にあるようにしてもよい。これにより、整列における僅かなバラツキに対応できる。プリントヘッド１８をプリンタに設置した後にブロック１５０を回転させることができ、これによりＹ軸において最良の整列を呈するベアリング面１５２を左ベアリング１５８に接するようにすることができる。ベアリングの平面１５６によって、ブロックがベアリングに対して滑動して前から後への滑動（Ｚ方向）と同様に右から左への画像形成中の動きをすることができる。

スタッブシャフト６０、中間ロールブロック１５０、フック１４４の左側端部に押さえバネ１６２を設ける。押さえバネ１６２がブロック１５０を付勢して、スタッブシャフト６０に沿って軸方向に移動しないようにする。押さえバネ１６２が与える力は、付勢バネ１３２が与える力より小さい。プリントヘッド１８が右から左へＸ軸に沿って移動する間、付勢バネ１３２の張力が増すため、スタッブシャフト６０とフック１４４がＸ軸に整列した状態に維持される。プリントヘッドを左から右の方向に移動する際に張力が減ると、左ベアリング１５８の上面１５６とブロックのベアリング面１５２との間の摩擦力よりも大きな力を加えることによって、押さえバネ１６２は、ブロックがスタッブシャフトに沿って右から左の方向に滑ろうとするのを抑える。このようにして、ロールブロックの右端と左の装着タワー６４とが接触した状態に保たれる。この時、ロールブロックと左スタッブシャフト６０の間ではなく、ロールブロック１５０と左ベアリング１５８の間で確実に滑動するようにする。

図４、図１０および図１１を参照する。プリントヘッド駆動機構２０は、リードネジ１７２と動作において接続されたステッパモータ等の駆動モータ１７０を有する。駆動モータ１７０はリードネジ１７２の第１の端部１７４に直接接続され、間に偏心したギアなどを用いていない。これにより、モータとリードネジは合理的な公差が許す限り、Ｘ軸に近づいて整列し、モータがリードネジを軸方向でない方向に動かす傾向を軽減する。

ステッパモータ１７０は１回転当たり約２００ステップを有し、全ステップごとに１２８マイクロステップを行うように駆動されてもよい。リードネジは１インチ（２．５４ｃｍ）あたりに約１８．７５回転（ＴＰＩ）のピッチを有することができる。これによって、アドレス可能な約０．０５３μｍの分解能を実現する。

代替可能な実施形態（図示せず）では、モータはギアによってリードネジに接続される。

リードネジ１７２は、ナット／コーンアセンブリ等の駆動部材１８０をその先端１８２において担持する。アセンブリ１８０は、リードネジ１７２の回転運動をＸ軸における軸方向の運動に変換する。具体的には、アセンブリ１８０は、内側にねじが切られたナット部１８４を有し、その内部でリードネジが回転する。リードネジのネジ山１８６はナット部１８４の内周ネジ山１８８と係合する。ナット部１８４は、ガイドリブ等のガイド部材すなわち回り止め装置１９０（図１３および１４）によって、回転を制限される。ガイドリブ１９０は通常、Ｘ軸と平行に延び、シャシー１２０の一部に装着できる。ナット部１８４は、リブ１９０が嵌合する側溝または長孔１９２（図１４）を有する。プリントヘッドが軸方向に移動する間、リードネジ１７２が回転することによってアセンブリ１８０を前進させる一方で、ナット部１８４がリブ１９０に沿って滑動する。溝１９２は、プリントヘッドの移動中、リブの上方および下方水平面１９４，１９６の内の一方と接触したままである。溝１９２はＹ軸方向においてリブ１９０より僅かに広く、溝とリブとの間には少量の回転方向の遊びが許容される。このように制限された量の遊びはドラムとプリントヘッドの整列状態には影響しないので、印刷処理が１軸方向においてのみ実行できる。この軸方向は、右から左の方向でもよい。このように、印刷中、溝１９２は常にリブ１９２の同じ面に係合している。

溝とガイドリブの位置を反対にしてもよい。つまり、溝をシャシーに設け、リブをナット／コーンアセンブリに形成する。また、アセンブリ１８０の回転を制限するこれ以外の方法を企図してもよい。

アセンブリ１８０はコーン部分２００を更に含んでもよい。この部分２００はナット部１８４とは別に形成し、自身の右側端部においてピン２０２によってナット部１８４に溶接または固定装着されてもよい。コーン部分２００は通常、円錐形であって、その先端に先端部２０４を有する。これは、図示するように半球体でもよい。また、放物面状または楕円状に湾曲した先端部を企図してもよい。先端部２０４は右スタッブシャフト６２に接触する。具体的には、左スタッブシャフト６０のソケット１４６と同様、右スタッブシャフト６２にも凹状ソケット２０６が形成されている。ソケット２０６の中心点はＸ軸と整列する。ソケットは、その中に先端部２０４が挿入され、スタッブシャフト６２とコーン部分２００との間で相対的に軸回りの回転を可能にする寸法である。

リードネジ１７２は通常、Ｘ軸と整列しているが、組み立て時やその後のプリンタ使用時に必然的に整列状態に僅かなバラツキが生じる。右スタッブシャフト６２をコーン部分２００に接触して形成した順応性のある結合によって、コーン／ナットアセンブリを右スタッブシャフトに対して軸回りに回転できるようにすることで、こうした小さなバラツキを許容できる。分かるように、付勢バネ１３２が、概略モータ１７０に向かう方向に付勢力を与え、これによって先端部２０４とジャーナルソケット２０６が十分に接触した状態に保たれて、印刷中にプリントヘッドが不整列になることを回避する。

アセンブリ１８０は、構成物の公差に起因して残ってしまうリードネジ１７２とプリントヘッド１８との不整列を吸収する。更に、アセンブリ１８０は、ナット／コーンアセンブリの振れも吸収する（この振れは、移動中にリードネジの異なる部分に係合する、ナット／コーンアセンブリのネジ山に沿ったバラツキにより生じたもの）。こうした振れは、プリントヘッドが移動する間にその整列状態を変化させる。アセンブリ１８０が両端で首振りができるように、ナット部１８４のネジ山１８８は、図１２に示すように、リードネジのネジ山１８６の直径より僅かに広い直径を有する。これにより、ナット／コーンアセンブリはリードネジ１７２に対して小量の遊びを有することができる。このようにして、アセンブリ１８０は、Ｙ軸および／またはＺ方向に、リードネジに対して僅かに移動でき、リードネジの僅かな不整列を吸収できる。図１５の矢印Ａ，Ｂは、コーン先端部２０４がリードネジ１７２に対してどのように動くことができるかを示す。例えば、リードネジがＸ軸より僅かに低い場合、ナット／コーンアセンブリの先端部２０４が僅かに上方に回転し、ナット部もそれに従って動く。

あるいは、ナット／コーンアセンブリに、右スタッブシャフトのソケット２０６と同様、凹状の先端面を形成することができることが分かる。この面において右スタッブシャフトの凸面を受容する。この形は、コーン部分２００の先端部２０４と同様である。すなわち、２つの場所の形を入れ替えたわけである。

アセンブリ１８０による連結には、幾つかの点で重要な意味がある。第１には、これにより、右スタッブシャフト６２が右側Ｘ軸ベアリング２１０（図１３）の上に載置されるまでプリントヘッド１８の重さによって連結部を回転させるようにする。これが無ければ、付勢バネ１３２により生じるアセンブリ１８０とプリントヘッドとの間の垂直抗力や、これにより生じる摩擦のために、スタッブシャフトがベアリング２１０に載置されないかもしれない。第２には、これによって、リードネジ１７２とスタッブシャフトソケット２０６との間の不整列を許容する。これにより、堅くしっかりと接続された場合に生じるかもしれないリードネジにかかる過度の圧力を回避する。第３には、この連結により、リードネジの半径方向の振れによる非整列を許容する。

したがって、従来のプリンタドライバとは異なり、図示したリードネジ１７２は右スタッブシャフト６２にしっかりとは結合されない。スタッブシャフト６２がリードネジに順応性をもって結合することで、スタッブシャフト６０，６２によって規定されるＸ軸と、リードネジの間の僅かな非整列を許容する。しかし、しっかりと結合させてもよいことが分かる。

付勢バネ１３２の力によって、プリントヘッド駆動機構２０におけるバックラッシュを軽減する。これは、モータ１７０のスラストベアリング（図示せず）に対してプリロードを増加させると同様、スタッブシャフトのソケット２０６とコーン先端部２０４、およびナット部１８４とリードネジのネジ山１８６との間の隙間を詰めることによって達成される。

リードネジ１７２は、Ｘ軸方向においてスタッブシャフト６２を反対向きに動かすようには結合してしていないので、押し出しドライバとしてのみ作用する。具体的には、コーン／ナットアセンブリ１８０はプリントヘッド１８を駆動方向（図示する実施形態では右から左）にのみ押す。したがって、バネ１３２の付勢力が、プリントヘッドが駆動方向とは反対の方向（左から右）に移動するための戻り力となる。

右スタッブシャフト６２は、Ｘ軸およびＹ軸の方向における望まない移動をしないように制限される。Ｘ軸方向では、プリントヘッド駆動機構２０および付勢バネ１３２によってプリントヘッドの整列を制御する。Ｙ軸方向では、プリントヘッド１８の重さによって、図４に示すように、右スタッブシャフト６２が右ベアリング２１０に接触した状態に保たれる。図１６に示すように、ベアリング２１０がシャシー１２０の一部に装着（したがってリンケージ１２２に接合）される。右ベアリング２１０には、スタッブシャフト６２をその中に受容する形状を有する湾曲した上面２１２が形成されている。この上面２１２の曲率をスタッブシャフト６２の曲率より僅かに小さくして、ベアリング２１０が、Ｙ軸と同様、Ｚ軸方向においても制限するようにすることができる。

ベアリングハウジング２１６に装着された保持部材（図示せず）は、スタッブシャフト６２が、例えばプリンタの移動中やプリンタをその通常の水平に載置した状態から傾けた（tipped）場合に、著しく上方に移動をしないように制限する。

付勢バネ１３２の位置はスタッブシャフト６０，６２と同軸であり、プリントヘッド１８において生じる回転移動を最小限にする。これにより、プリントヘッドおよびリザーバ４０の前に寄っている重心が、ヘッドチルトバネ７０に沿って作用して、ヘッドが右スタッブシャフト６２の周りに回転するようになり、ロールブロック１５０が左ベアリング１５８に対して滑動するようになる。この回転は、左右のラビリンスシールボタン８２，８４とハードストップ７８，８０が接触するまで行われ、この結果、適切なヘッド整列が達成される。

プリントヘッド１８およびドラムアセンブリ３８の特徴が、プリントヘッドを過度に拘束することなく、プリントヘッドの位置を十分に制約する基準点を規定する。プリントヘッド本体に対する６つの自由度は、以下のように制御される。まず、２つの自由度は、プリントヘッドの左右において、ボタン８２，８４とハードストップ７８，８０によって規定される二つの接点で制限される。これらの各点はＺ軸においてのみ１本の制限の軸を提供する。次の３つの自由度は、右スタッブシャフト６２の位置によって規定される第３の点で制限される。この第３の点の位置は、Ｚ軸およびＹ軸においては右ベアリング２１０によって制限され、Ｘ軸においてはＸ軸ナット／コーンおよび付勢バネ１３２によって制限される。最後の自由度は、左ベアリング６０により形成される第４の点において、制限される。この第４の点は、Ｙ軸においてのみ制限され、プリントヘッドがプリントヘッドのＺ軸周りで回転しないようにする。

ドラム２６とラビリンスシールボタン８２，８４の間の公差は、ボタンをソケット１１３に対して後加工することによって極小さいものとする。ドラム転写面３４の直径も加工して、極小さい公差にする。ドラムラビリンスシール１１４，１１６とプリントヘッドのＸ軸ベアリング１５８，２１０との間の公差は、シャシーの側面フレーム２２０（図１６）によって制御される。実際に、最も制御が難しい公差はシャシーの側面のフレームの各々の平行性であり得る。この平行性はロールに影響するだけであり、これは、上述のようにロール調整ブロック１５０の向きを適切に選ぶことによって補正される。

ジェットスタック３２と、ハードストップ７８，、８０と、Ｘ軸スタッブシャフト６０，６２との間の公差を極小さいものにする。これは、整列のための構造を前面ジェットスタック３２とプリントヘッドのリザーバプレート９０に設けることによって実現できる。特に、前面リザーバプレート９０は幾つかの整列ピン２３０（図４）有する。これらのピン２３０は前方に延び、ジェットスタック（図３）における対応する穴２３２，２３４に挿入される。穴２３２（複数ある場合には少なくともそのうち１個）は長穴であって、その長軸方向が概して水平になる向きに設けられ、別の穴２３４（複数ある場合は少なくともそのうち１個）も長穴であって、こちらはその長軸方向が概して垂直になる向きに設けられる。どちらの場合も、穴の短軸方向の寸法は、それぞれのピン２３０が最小限の遊びで穴にピッタリ嵌合するように選択される。

前面リザーバプレート９０は、複数の柱部２４０（図５）を更に有する。各柱部は先端面を有する。これは機械加工によって平坦にされ、ジェットスタック（図２）の後面２４２に係合する。ヘッド−ドラム間の距離に影響するジェットスタック３２の厚みの公差を減らすため、選択された柱部のみが使用されるように、柱部２４０の周りのジェットスタックにノッチ２４３を形成してもよい。図３に示すように、保持プレートすなわちドリッププレート２４４がクリップ２４６と協働してジェットスタック３２を柱部に強く押しつけて保持する。具体的には、保持プレート２４４に複数の穴２４８を設け、ここに鋲２５０が挿入される。これに、プレート９０（図４）上の対応するボス２５２をねじ込む。柱部２４０およびボス２５２はジェットスタック３２とリザーバプレート９０の間のスペーサとして機能する。クリップ２４６はジェットスタックの上端部をプレート９０に向けて把持する。

ひとつの実施形態では、（整列ピン２３０と、ボス２５２と、柱部２４０と、延長部材と、左右のハードストップとを有する）リザーバプレート９０と、左右のスタッブシャフト６０，６２と、左右の装着タワー６４，６６とを有するアセンブリ２５４は、鋳造およびその後の機械加工処理等によって一体に形成される。または、スタッブシャフト６０，６２を別々に形成して、タワー６４，６６に強固に取り付けてもよい。

上述の整列システム５０は、プリンタが寿命にある間を通じて、たとえシャシーの摩耗、捻れ、または熱膨張／収縮が生じても、プリントヘッド１８をドラム２６と整列した状態に保つ。

印刷品質に影響する３つの重要な整列公差パラメータは、整列システム５０によって全て考慮される。ヘッド−ドラム間の距離は、ハードストップ７８，８０とジェットスタック３２の間、およびドラム２６とラビリンスシールボタン８２，８４の間のインターフェイスによって制御される。右左のハードストップの間にあるジェットスタックの全長にわたる隙間をピッタリした公差内に維持して、ＨＴＤのスキューやヨーを最小限にする。整列システムは、出荷時や取扱い時にも公差を安定させる。ヘッドの高さはＸ軸スタッブシャフトインタフェースによって制御される。これは、ジェット列とプリントヘッドＸ軸との間、およびドラムラビリンスシール１１４，１１６とＸ軸ベアリング１５８，２１０との間において狭い公差を維持することによって行う。左側のＸ軸スタッブシャフト６０は自由に前後に移動する。したがって、ピッチや高さ、またはヒルト（hilt）は最小限になる。

ヘッドロールは唯一、調整される整列パラメータである。この調整は、偏心ボア１５４を備えるロールブロック１５０を用いて行うことができる。通常、一旦工場でブロック調整を行えば、プリンタが寿命にある間、ブロックを再調整する必要はない。

整列システムによって、プリントヘッド１８をドラム２６に対して正確に整列できる。これにより、プリントヘッドをその後に再調整する必要をなくし、エンジンの調整の頻度を減らし、プリントヘッドがドラムを損傷するリスクを最小限にする。

例示的な駆動システム２０は、より少ない構成物で作ることができ、合算された公差による影響を軽減する。例示的な駆動システムは、プリントヘッドが転写面３４に対して整列した状態に保たれるように、駆動システムに対して移動することもできる。

上述の整列システムについては上記以外の適用もある。例えば、ファクシミリ装置、コピー機、スキャナ等といったその他の画像形成装置であるが、これらに限定されない。

上述および図示したように形成されたプリンタの性能は、レーザ干渉計を用いて位置対時間の測定値によって評価された。調和のとれた軌跡誤差は±２．５μｍ未満であった。フルスケールの動作誤差は、１２０台のプリンタによって印刷された画像を走査して測定した。駆動により、４ｍｍの移動範囲において±１０μｍ（つまり±３σ（標準偏差））未満の誤差が生じた。同様にレーザ干渉計を用いて測定したヒステリシス誤差は１５μｍ未満であった。ヒステリシス誤差はナットガイドスロット１９２とシャシーガイドリブ１９０との間の空きによって決まる。画像処理は一方向なので、この誤差の大きさは問題ではない。

整列システムを利用する例示的なオフセットインクジェット印刷装置の簡素化したブロック図である。 図１の印刷装置のドラムアセンブリおよびプリントヘッドの上面図である。 図２のドラムアセンブリおよびプリントヘッドの一部切り欠き斜視図である。 図２のプリントヘッドおよびプリントヘッド駆動機構の拡大した斜視図である。 図４のプリントヘッドの拡大斜視図である。 図３のプリントヘッドおよびドラムアセンブリの一部の拡大斜視図である。 図２のドラムとプリントヘッドの間の連結を示す概略図である。 付勢アセンブリを有する、図２のプリントヘッドの左側端部の拡大斜視図である。 図８の付勢アセンブリの一部およびプリントヘッドの左側端部の断面図である。 図４のプリントヘッド駆動機構の拡大斜視図である。 図１０のプリントヘッド駆動機構の側方断面図である。 図１１の駆動機構のリードネジおよびナット部の拡大側面図である。 プリントヘッドの右側スタッブシャフトおよび図１０の駆動機構のガイドリブの拡大斜視図である。 図１３のガイドリブに係合する、図１１のコーン／ナットアセンブリの拡大斜視図である。 コーン／ナットアセンブリの移動方向を示す、図１１のプリントヘッド駆動機構の拡大斜視図である。 図１の印刷装置を搭載するドラム、シャシー、および右側プリントヘッドの斜視図である。

符号の説明

１０ 画像形成システム、１２ データソース、１４ プリンタドライバ、１６ プリントエンジン、１８ プリントヘッド、１９ モータコントローラ、２０ Ｘ軸駆動機構、２６ 転写ドラム、２７ モータコントローラ、２８ ドラムモータ、３２ ジェットスタック、３４ 中間転写面、３６ シャフト、３８ ドラムアセンブリ、４０ リサーバ、５０ 整列システム、６０，６２ スタッブシャフト、６４，６６ 装着タワー、７０ ヘッドチルトバネ、７４，７６ 第１および第２の接点、７８，８０ 第１および第２の接触部材、８２，８４ 第１および第２の受容部材、９０ 前方リザーバプレート、９２，９４ 延長部材、９６，９８ ブロック、１１０，１１２ ラビリンスシールリム、１１３ ソケット、１１４，１１６ 左右のラビリンスシール、１２０ シャシー、１２２ 連結、１３０ 付勢アセンブリ、１３４ 右側端部、１４０ 左右の付勢バネ、１４６ ソケット、１４８ 突起部、１５０ ロールブロック、１５２ ベアリング面、１５４ ボア、１５８ 左ベアリング、１６２ 力バネ、１７０ 駆動モータ、１７２ リードネジ、１８０ 駆動部材、１８４ 山切りナット部、１９０ ガイド部材、１９４，１９６ 水平面、２００ コーン部、２０２ ピン、２０６ 凹状ソケット、２１０ 右ベアリング、２３０ 整列ピン、２３２，２３４ 穴部、２４０ 柱部、２５２ ボス、２５４ アセンブリ。

Claims (5)

1. プリントヘッドとプリントヘッドを駆動する駆動システムとを含むプリントエンジンであって、
   駆動システムは、
   モータと、
   プリントヘッドを前進させるためにモータに動作可能に接続される駆動部材と、
   前記モータに接続されて回転駆動されるリードネジと、
   を有し、
   前記駆動部材は、リードネジが第１の回転方向に回転するのに対応して前進するようにリードネジに接続され、更に前記駆動部材は、リードネジに対して首振り動作可能となるように遊びを有し、
   駆動部材とプリントヘッドの一方には、他方の凸形状の先端を受け入れる凹形状のソケットが形成され、
   駆動部材は、前記ソケットの凹形状と前記先端の凸形状が嵌りあった状態でリードネジに対して首振り動作可能である、
   プリントエンジン。
2. 請求項１に記載のプリントエンジンであって、
   前記駆動システムはプリントヘッドを第１の軸方向にのみ前進させ、第１の軸方向と反対方向への移動は、付勢アセンブリによって行うよう構成される、
   プリントエンジン。
3. 請求項１または２に記載のプリントエンジンであって、
   前記駆動部材は、前記リードネジの外周ネジ山に係合する内周ネジ山を有し、この内周ネジ山は、駆動部材がリードネジに対して首振り動作可能となるように遊びを有している、
   プリントエンジン。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリントエンジンであって、
   前記ソケットは前記プリントヘッドに含まれるシャフトに形成され、前記ソケットによって受け入れられる先端は前記駆動部材に形成される、
   プリントエンジン。
5. 請求項４に記載のプリントエンジンであって、
   前記ソケットが形成された前記シャフトは、当該プリントヘッド自身の第１および第２の端部に形成された当該プリントヘッドの移動の軸線を規定する第１および第２のシャフトのうちの、第１のシャフトである、
   プリントエンジン。

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