JP5063077B2 - プリントヘッドの取り付け構造体 - Google Patents

Description

本発明は、プリントヘッドを内部に収容するベイを画定するケーシング、およびプリントヘッドを付勢してベイの内側壁と係合させる付勢機構を備える取り付け構造体であって、付勢機構は、ケーシング上に取り付けられ、ベイにプリントヘッドを挿入できる開放位置とベイにプリントヘッドを固定する係止位置との間で、ケーシングに対して移動可能な係止部材（ｌａｔｃｈ ｍｅｍｂｅｒ）、および係止位置におけるプリントヘッドの接触表面に対して力を作用させるように構成された接触部材を備える、インク供給ラインへの連結のための接触表面と結合部材とを有する、プリントヘッドの取り付け構造体に関する。本発明は、また、このような取り付け構造体とのプリントヘッドの組み合わせ、およびこのような取り付け構造体を有するインクジェットプリンタ用のキャリッジに関する。

米国特許第６，４８１，８２９号明細書は、プリントヘッドの結合部材と係合する嵌め合わせ結合部材を備える、上記のタイプの取り付け構造体を開示する。嵌め合わせ結合部材は、第１のレバー上に取り付けられ、係止部材は、結合部材が係合される位置において第１のレバーを固定するように構成された第２のレバーによって形成される。

欧州特許出願公開第１，３８９，５３０号明細書は、プリントヘッドがベイに挿入される時、インク供給ラインを設置するために、それぞれ、プリントヘッド上およびケーシング上に取り付けられた結合部材が自動的に互いに係合する、インクジェットのプリントヘッドの取り付け構造体を開示する。この取り付け構造体において、プリントヘッドが、ベイ内の傾き動作によって最終位置に持って行かれ、この傾き動作は、結合部材を互いに係合させる。

一体型のインクカートリッジを備えたインクジェットのプリントヘッドのもう１つの取り付け構造体が、米国特許第５，６４６，６６５号明細書に開示されている。プリントヘッドは、プリント媒体に面するように、ベイの壁内に形成された開口を通じて突出する突出位置上に形成されたノズル面を有する。プリントヘッドは、さらに、制御回路とプリントヘッドのノズルと関連するアクチュエータとの間に電気的接触を生じさせる、弾性的に付勢された接触部材によって係合される接触面を有する。この取り付け構造体において、プリントヘッドの付勢機構は、ベイの壁から突出するバネの自由端上に低摩擦カムを備える。プリントヘッドが挿入されると、カムが、傾斜面でスナップ留めされて、ベイ内の最終位置にプリントヘッドを固定する。
米国特許第６，４８１，８２９号明細書 欧州特許出願公開第１，３８９，５３０号明細書 米国特許第５，６４６，６６５号明細書

本発明の目的は、プリントヘッドが挿入および取り外しをされる場合、結合部材の確実な係合、および解放の確保が容易である、取り付け構造体を提供することである。

本発明によれば、インク供給ラインの嵌め合わせ結合部材は、係止部材が係止位置に移動された時、プリントヘッドの結合部材と係合されるように、係止部材上に取り付けられる。

したがって、係止動作は、インク供給ラインの結合部材を互いに係合させるためにも用いられる。結果として、所定の位置にプリントヘッドを固定し、その結合部材をインク供給ラインと連結するためには、単一の操作で十分である。逆に、プリントヘッドが取り外される時、プリントヘッドがベイから取り出され得る前に、係止部材の解除動作が、結合部材を自動的に解放することになる。このことは、利用者がプリントヘッドをベイから取り外す時、結合部材の不慮の破損が確実に防止できるという、特別な利点を有する。

本発明の有用な詳細、およびさらなる開発が、従属請求項において示されている。

好ましくは、精度および信頼性を向上させてベイ内にプリントヘッドを配置し、固定するためには、係止部材が係止位置にある場合、付勢機構は、プリントヘッド上に形成された傾斜面に対してローラを付勢する、係止部材上に弾性的に支持された軸上に取り付けられたローラを備える。傾斜面は、２つの相互に直交する方向によって広げられた面において延在する垂線を有し、上記方向の両方に対して傾斜される。このようにして、プリントヘッドは、ベイの壁に対して２つの相互に直交する方向において同時に付勢される。

プリントヘッドの傾斜面を係合するためにカムの代わりにローラを使用することは、プリントヘッドを最終位置にもたらす時に、克服されるべき摩擦力を小さくして、それによって、プリントヘッドは、信頼性が向上されて意図された位置に達することが確実になる。さらに、付勢機構は、移動可能な係止部材を備えるため、この係止部材の動作は、ローラが傾斜面に押し付けられる方向を最適化するために利用され得るので、プリントヘッドが明確な方法で支持点と係合され、かつ支持点で起きる摩擦抵抗が安全に克服され得る。

好ましくは、係止部材は、ケーシングで枢動可能に支持され、係止位置に達する時、ケーシングの留め金でスナップ留めされるレバーである。結合部材が線形動作で係合することを確実にするために、ケーシングの側面上の結合部材は、好ましくは、固定ガイド内で案内され、レバーの枢動動作をガイドに沿った結合部材の線形動作に変換するリグ（ｒｉｇ）を用いてレバーで吊り下げられる。

ローラの軸は、好ましくは、係止部材によって定められた支点（ｆｕｌｃｒｕｍ）のまわりを枢動可能である、２本アームの補助レバーの第１のアームに取り付けられ、かつ傾斜面に対してローラを付勢するバネが、補助レバーの第２のアームと係止部材の一部との間で支持される。好ましくは、配置は、係止部材が係止位置に持って行かれた時、ローラが、傾斜面にほぼ直交する方向において傾斜面に対して押し付けられるようになっている。結果として、ローラによって傾斜面上に作用される力は、上記相互に直交する方向で支持点に対してプリントヘッドを押し付ける分力を有する。

接触部材は、上記方向の１つでプリントヘッドの接触面に対して弾性的に付勢されるように配置され、付勢力が、ローラによって作用した力の分力の１つによって確実に克服される。

好ましくは、ローラの軸および補助レバーの支点を通る真っ直ぐな仮想線が、傾斜面に対して正確ではないがほぼ直交して延在する。このように、係止部材が係止位置に持って行かれる時、小さな力の分力がローラを傾斜面に沿って転がし、バネの力に対して支点のまわりに補助レバーを枢動させながら、補助レバーを介して伝達される比較的大きな力の分力が、傾斜面に対してローラを強く押し付ける。次に、係止部材が係止位置にある時、バネは、傾斜面に対してローラを付勢し続け、かつ傾斜面の楔着動作は、増加した力で支持点（ｓｕｐｐｏｒｔ ｐｏｉｎｔ）に対してプリントヘッドが押し付けられることを確実にする。

ここで、本発明の好ましい実施の形態が、図面とともに説明される。

図１で示されるように、インクジェットプリンタのキャリッジの一部を形成し得るケーシング１０は、プリントヘッド１４を収容するベイ１２を画定する。

図２で別個に示されたプリントヘッド１４は、ベイ１２の左角に近い底壁内の開口を介して下向きに突出し、ノズル面１８を画定する突起１６を備えた、本質的に長方形の箱のような形状を有する。プリントヘッドの上面上には、プリントヘッドを握持し、それをベイ１２に挿入できるハンドル２０、傾斜面２２、およびインク供給ラインにプリントヘッドを連結するための結合部材２４が設けられている。図２の左上角において、プリントヘッドは水平方向、および下方向に突出するノーズ２６を有する。

プリントヘッドの印字要素は、ノズル面１８内に形成され、図面では見えない多数のノズルによって形成される。これらのノズルは、ケーシング１０に対して非常に正確に配置されなければならない。このため、プリントヘッド１４は、プリントヘッド１４とベイ１２の壁との間に、小さなほぼ点のような接触領域を画定する３つの支持点２８、３０、および３２でベイ１２内に支持される。支持点２８は、プリントヘッドのノーズ２６によって係合されたケーシングの水平壁によって形成される。支持点３０は、ノーズ２６の対角線上にあるプリントヘッドの角の小さなボスによって形成される。ボスは、プリントヘッド上、またはケーシング上のいずれかに形成されてよい。支持点２８および３０は、垂直なＹ方向（定義上、ベイの底に向いた開放側からの方向）においてプリントヘッドの位置と、また図１の図面の面に直交するＺ軸のまわりのプリントヘッドの角度位置とを定める。第３の支持点３２は、支持点２８をさらに定めるケーシング壁の端面上に形成される。支持点３２は、水平なＸ方向におけるプリントヘッドの位置を定める。

プリントヘッド１４の内部には、個別のノズルに関連する多数のアクチュエータ（図示せず）が設けられている。これらのアクチュエータは、プリントヘッドの外側に設けられた制御回路（図示せず）によって制御される。制御回路とアクチュエータ間の電気的接続は、プリントヘッドの接触面３４内に設けられた電気的接触、および接触面３４に対して弾性的に付勢される接触部材３６によって提供される。接触面３４は、接触点２８および３２の下のプリントヘッドの端壁内に形成される。このように、接触部材３６の付勢力は、（負の）Ｘ方向での支持点３２から離すようにプリントヘッドを押す傾向がある。

付勢機構３８が、接触部材３６の力に対して３つの支持点２８、３０、および３２のすべてとしっかり係合されたプリントヘッドを保持するように設けられている。付勢機構は、ケーシング１０に枢動可能に連結され、軸４２のまわりを枢動可能な係止部材４０を備える。この軸４２は、支持点と反対側のプリントヘッドの側面上の支持点２８、および３２の高さにほぼ配置されている。係止部材４０の自由端は、図１に示される状態において、留め金４６でスナップ留めすることによって係止位置で係止部材を固定する、弾性爪４４を形成する。

２本アームの補助レバー４８は、係止部材４０の内側に配置され、係止部材によって画定された支点５０のまわりを枢動可能である。補助レバー４８の第１のアームは、プリントヘッドの傾斜面２２を係合するローラ５２を支持する。圧縮バネ５４は、係止部材４０で支持され、支点５０のまわりを図１において時計回り方向で補助レバー４８を傾斜させる傾向があり、それによって、傾斜面に対してローラ５２を押し付ける。傾斜面２２の垂線は、面（Ｘ、Ｙ）においてＸ方向に対して、ならびにＹ方向に対しても傾斜されるため、ローラ５２が傾斜面２２上に作用させる力は、支持点３２に対してＸ方向で、ならびに、支持点２８、および３０に対してＹ方向でプリントヘッド１４を押し付ける２つの分力を有する。

図３は、ベイ１２にプリントヘッド１４を挿入できる開放位置における係止部材４０を示す。バネ５４は、止め具５６に対して補助レバー４８の第２のアームを押し付ける。

図３においてプリントヘッド１４によって覆われたベイ１２の後壁には、図３において仮想線で示された３つの別の支持点５８、および図４においても見える２つの支持点５８が設けられている。これらの支持点５８は、Ｚ方向でのプリントヘッド１４の位置、または、より正確には、プリントヘッドがＸおよびＹ方向で移動可能な面の位置を定める。板バネ６０が、支持点５８と反対側のベイ１２の内側壁上に配置され、これらの支持点に対してプリントヘッドを押し付ける。このように、プリントヘッドがベイに挿入される時、板バネ６０および支持点５８によって生じた摩擦力は、克服されなくてはならない。

図３において、プリントヘッドは、ノーズ２６が支持点２８に係合するまで、ベイに挿入された。しかし、接触部材３６は、支持点３２から離すようにプリントヘッドを押し、わずかに傾斜させたため、それは支持点３０にも接触しない。ここで、係止部材４０が、図１に示される係止位置に向けて軸４２のまわりを反時計回りに枢動される場合、ローラ５２は、傾斜面２２に影響を及ぼし、ＸおよびＹ方向においてプリントヘッドを押すことになる。

傾斜面２２が、軸４２よりも高い位置に位置し、この軸に向かって傾斜することに留意されたい。したがって、傾斜面２２にぶつかる時、ローラ５２の弓形動作の方向は、この傾斜面に対してほとんど垂直である。さらに具体的には、ローラ５２の軌道と傾斜面２２の間の角度は、４５°より大きく、好ましくは８０°より大きい。

同様に、支点５０およびローラ５２の軸を介して、傾斜面２２と仮想直線との間にできた角度は、４５°よりもかなり大きい。このように、支点５０が補助レバー４８を介してローラ５２に作用させる力は、傾斜面２２に対して垂直な方向において主要分力、および傾斜面に対して平行な方向において小さな分力のみを有する。結果として、係止部材４０が、係止位置に最終的に固定される時、ローラ５２は、プリントヘッドを確実に押して３つの支持点２８、３０、および３２のすべてと係合させる、比較的大きな力を発揮する。

傾斜面２２と平行に向けられ、このように傾斜面の反力によって補償されない、比較的小さな力の分力は、ローラ５２を低摩擦で傾斜面２２に沿って転がし、それによって、バネ５４の圧縮とともに、支点５０のまわりで補助レバー４８を傾斜させる。バネ５４の力は、次に、意図された位置でプリントヘッドを安全に保持することになる。

図４に示されるように、ケーシング１０は、それぞれがプリントヘッドを収容し、上記のものと同一の取り付け構造体が設けられている、複数の区画６２を形成できる。これらの取り付け構造体は、プリントヘッドのすべてがケーシング１０に対して正しく配置され、結果として、互いに対して正しく配置されることを確実にする。

図１に示される状態で、プリントヘッド１４が取り外される時、留め金４６から離すように爪４４を押し、次に図３に示される開放位置へ係止部材４０を傾斜させれば十分である。

図１および図３に示されるように、プリントヘッドの結合部材２４は、インク供給ライン（図示せず）にそれ自体が連結可能な嵌め合わせ結合部材６４を、連結および分離され得る。結合部材６４は、軸４２上にスナップ留めされるガイドレール６６内で案内され、ケーシング１０内に固定して保持されるため、プリントヘッド１４が挿入された時、結合部材２４および６４は互いに一直線に並ぶ。

図５および図６は、それぞれ未結合および結合状態における、結合部材２４および６４の縦断面図である。

結合部材２４は、プリントヘッド１４の内部と連通する通路７０を画定する本体６８を有する。図５において、通路７０の端部は、ゴム弾性材料でできた環状封入部材７２によって閉じられる。封入部材７２は、キャップ７４によって所定の位置に固定される。

嵌め合わせ結合部材６４は、可撓性のインク供給管（図示せず）に連結するための連結器７８を画定する円筒形本体７６を有する。ピストン８０が、本体７６内で摺動的に案内され、環状スリーブ８２を包囲する。針８４が、スリーブ８２を貫通して延在し、連結器７８内で後端と嵌合する。図５において、バネ８６が、本体７６の内側壁上に形成され、ピストン８０の溝に係合するキー（図示せず）によって画定された端位置へ、ピストン８０を付勢する。針８４は、閉じられた前端と、ピストン８０の端位置において、スリーブ８２の内側に位置する横方向の開口８８とを有する。スリーブ８２は、針８４上を摺動可能であり、２つの封入部分を開口８８の両方の側面上に画定するため、スリーブは、インク供給ラインを閉じる弁を形成する。

結合部材２４および６４が、互いに係合する時、図６におけるように、キャップ７４は、バネ８４の力に対して円筒形本体７６へと、スリーブ８２およびピストン８０を押し戻す。結果として、針８４の前端は、封入部材７２を貫通して、その開口８８は通路７０と連通し、それによって、インク供給ラインにプリントヘッドを連結する。結合部材６４が、結合部材２４から切り離される時、図５に示される状態が、バネ８６によって自動的に復元される。

係止部材４０は、図７において一部が断面図で示される、２つの平行側壁９０を備えたＵ形部材である。弓形リグ９２が、側壁９０内に細長い孔９６を係合する２つの同軸回転ピン９４を備えた、係止部材４０内で吊り下げられる。結合部材６４の本体は、回転ピン９４からずれた位置においてリグ内で回転可能に支持された軸９８を用いて、リグ９２内で吊り下げられる。ガイドプレート１００が、結合部材６４の本体と一体に形成され、ガイドレール６６内で案内される。

図８は、リグ９２の詳細な構成を示す側面図である。

図９、および図１０は、係止部材４０が開放位置（図９）と係止位置（図１０）との間で移動される場合の、結合部材６４の動作を概略的に示す。図９において、細長い孔９６内の回転ピン９４の動作は、係止部材４０を十分に広く開かせることができるため、プリントヘッド１４は、図３のように挿入され得る。係止部材が反時計回りに回転される時、回転ピン９２は、図１０に示されるように、細長い孔９６の反対端まで移動される。次に、軸４２のまわりでの係止部材４０の枢動動作の継続中、回転ピン９６は係止部材によって前方に押され、係止部材４０が係止位置に達するまで、リグ９２の傾斜動作が、軸４２のまわりでの回転ピン９６の弓形動作をガイドレール６６に沿った結合部材６４の線形動作へと変換し、図１および図６で示されるように、結合部材６４は、プリントヘッドの結合部材２４と結合する。

インクジェットのプリントヘッドの取り付け構造体の断面図である。 プリントヘッドの分離図である。 プリントヘッド挿入プロセス中の図１の取り付け構造体を示す。 取り付け構造体の平面図である。 結合されていない状態における結合部材の断面図である。 結合された状態における結合部材の断面図である。 図５に示された結合部材のうち１つの、懸架装置およびガイド機構の断面図である。 図７における線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って見た断面図である。 異なる状態における懸架装置、およびガイド機構の位置を示す概略図である。 異なる状態における懸架装置、およびガイド機構の位置を示す概略図である。

符号の説明

１０ ケーシング
１２ ベイ
１４ プリントヘッド
１６ 突起
１８ ノズル面
２０ ハンドル
２２ 傾斜面
２４ 結合部材
２６ ノーズ
２８、３０、３２ 支持点
３４ 接触面
３６ 接触部材
３８ 付勢機構
４０ 係止部材
４２ 軸
４４ 弾性爪
４６ 留め金
４８ 補助レバー
５０、５８ 支点
５２ ローラ
５４ 圧縮バネ
５６ 止め具
６０ 板バネ
６４ 嵌め合わせ結合部材
６６ ガイドレール
６８ 本体
７０ 通路
７２ 環状封入部材
７４ キャップ
７６ 円筒形本体
７８ 連結器
８０ ピストン
８２ 環状スリーブ
８４ 針
８６ バネ
８８ 開口
９０ 側壁
９２ 弓形リグ
９４ 同軸回転ピン
９６ 細長い孔
９８ 軸
１００ ガイドプレート

Claims (13)

1. 内部にプリントヘッドを収容するベイ（１２）を画定するケーシング（１０）と、プリントヘッドを付勢してベイ（１２）の内側壁と係合させる付勢機構（３８）とを備え、インク供給ラインへの連結用の接触面（２２）および結合部材（２４）を有する、プリントヘッド（１４）の取り付け構造体であり、付勢機構（３８）が、ケーシング（１０）上に取り付けられ、ベイ（１２）にプリントヘッドを挿入できる開放位置とベイ内にプリントヘッドを固定する係止位置との間で、ケーシングに対して移動可能な係止部材（４０）と、係止位置においてプリントヘッドの接触面に対して力を作用させるように構成された接触部材（５２）とを備える、プリントヘッド（１４）の取り付け構造体であって、係止部材（４０）が係止位置へ移動された時、プリントヘッドの結合部材（２４）と係合するように、インク供給ラインの嵌め合わせ結合部材（６４）が、係止部材（４０）上に取り付けられ、プリントヘッドの接触面が、係止部材（４０）が係止位置にある時、２つの互いに直交する方向（Ｘ、Ｙ）の両方に対して、それらによって広げられた平面において傾斜した垂線を有する傾斜面（２２）であり、接触部材が、傾斜面（２２）に対してローラ（５２）を付勢する係止部材（４０）上に弾性的に支持された軸上に取り付けられたローラ（５２）である、方向（Ｘ、Ｙ）におけるプリントヘッドの位置を定める多数の支持点（２８、３０、３２）で、ベイ（１２）の内側壁と係合して保持されるように構成されたプリントヘッド（１４）の取り付け構造体。
2. ローラ（５２）の軸が、係止部材（４０）によって画定された支点（５０）のまわりを枢動可能である２本アームの補助レバー（４８）の第１のアームに取り付けられ、傾斜面（２２）に対してローラ（５２）を付勢するバネ（５４）が、補助レバー（４８）の第２のアームと係止部材（４０）の一部との間で支持される、請求項１に記載の取り付け構造体。
3. プリントヘッドがベイ（１２）に挿入され、かつ係止部材（４０）が係止位置にある時、ローラ（５２）の軸および補助レバー（４８）の支点（５０）を通る真っ直ぐな仮想線が、傾斜面（２２）と４５°より大きい角度を形成する、請求項２に記載の取り付け構造体。
4. 係止部材（４０）が、軸（４２）のまわりをケーシング（１０）に対して回転可能なレバーである、請求項１から３のいずれか一項に記載の取り付け構造体。
5. 前記嵌め合い結合部材（６４）が、ケーシング（１０）に対して固定された線形ガイドレール（６６）内で案内され、前記嵌め合い結合部材（６４）が、係止部材（４０）の枢動動作を、ガイドレールに沿った結合部材の線形動作へ変換するリグ（９２）によって、係止部材（４０）にさらに結合される、請求項４に記載の取り付け構造体。
6. ベイ（１２）に対する軸（４２）の位置が、係止部材（４０）が回転される時、ローラ（５２）の弓形軌道が４５°より大きい、好ましくは８０°より大きい角度で傾斜面（２２）にぶつかるような位置である、請求項４または５に記載の取り付け構造体。
7. 前記２つの互いに直交する方向の一方である、垂直方向（Ｙ）におけるプリントヘッドの位置を定める第１の支持点（２８）が、本質的に長方形の箱の形を有するプリントヘッドの上角の近くに形成され、プリントヘッド（１４）がベイ（１２）に挿入される時、傾斜面（２２）が、中心近くの箱の上面から上がる、請求項１から６のいずれか一項に記載の取り付け構造体とプリントヘッド（１４）の組み合わせ。
8. 前記２つの互いに直交する方向のもう一方である、水平方向（Ｘ）におけるプリントヘッドの位置を定める支持点（３２）が、第１の支持点（２８）の近くに位置する、請求項７に記載の組み合わせ。
9. 係止部材（４０）の軸（４２）が、第１の支持点（２８）と反対側のベイ（１２）の側面の近くに位置する、請求項７または８に記載の組み合わせ。
10. 垂直方向（Ｙ）におけるプリントヘッドの位置を定めるもう１つの支持点（３０）が、第１の支持点（２８）の対角線上に位置した、請求項７から９のいずれか一項に記載の組み合わせ。
11. プリントヘッドがベイ（１２）に挿入される時、プリントヘッド（１４）の接触面（３４）に対して付勢された接触部材（３６）を有し、接触部材（３６）が、接触面（３４）との電気的接触を生じさせるのに適切で、かつ第１の支持点（２８）の下に位置する、請求項７から１０のいずれか一項に記載の組み合わせ。
12. 請求項１から６のいずれか一項に記載のプリントヘッドの取り付け構造体を少なくとも１つ備える、インクジェットプリンタ用のキャリッジ。
13. 請求項７から１１のいずれか一項に記載の取り付け構造体とプリントヘッド（１４）の組み合わせを少なくとも１つ備える、インクジェットプリンタ用のキャリッジ。

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