JP7210398B2 - 向上した精度のプリントヘッドの往復動作 - Google Patents

Description

本開示は、印刷システムに関し、さらに具体的には受像面を横切って一つ又は複数のプリントヘッドを往復させる印刷システムに関する。

多くのインクジェット印刷システムは、紙又は布などの受像面を横切ってプリントヘッドを往復させる。高品質画像のための精密なインク配置をもたらす精密な画像形成動作のためには、プリントヘッド及びそのプリントヘッドと一緒に往復する、関連する近接部分の質量を最小化することが望ましい。近接部分は、通常、プリントヘッドにインクを吐出させるように、画像形成信号を生成して、プリントヘッドに送信する電子機器によって構成される。

電子機器がプリントヘッドと一緒にシャトル上にある場合、それらは重量を追加し、不正確さを引き起こす可能性がある。それらが、プリントヘッド経路に隣接する固定位置のような、プリントシステム内の他の場所にある場合、インクジェット駆動波形はプリントヘッドまで、比較的長いサービスループを移動しなければならない。これは信号の劣化、さらに最終的に劣る吐出性能を引き起こす可能性がある。信号を保存するために、システムはシステムのコストを大幅に上げる高価で大きなサービスループケーブルを使用しなければならない。

本明細書に記載の態様は、プリントガイドレール上に取り付けられたプリントヘッドを含むプリントヘッドシャトル、プリントガイドレールに隣接し、且つ平行に支持ガイドレール上に取り付けられたプリントヘッド用の支持電子機器を含む支持シャトル、及び支持電子機器とプリントヘッドとの間に接続された少なくとも一本の電子信号伝送ケーブルを有する印刷システムを提供する。

図１は、プリントレール上にプリントヘッドシャトルが取り付けられたプリントヘッドに隣接する支持レール上に取り付けられた支持シャトルの実施形態を示す。 図２は、プリントレール上に取り付けられたプリントヘッドシャトルに取り付けられたプリントヘッドの実施形態の詳細図を示す。 図３は、支持レール上に取り付けられた支持シャトルの実施形態の詳細図を示す。

図１は、一番目が、プリントガイドレール２６上に取り付けられている、プリントヘッド１２を搭載する第一のより精密なプリントヘッドシャトル１４と、別個のユーティリティーガイドレール２８上に取り付けられた、精度がよりが低く、より重い傾向にある第二のユーティリティシャトル１６である、デュアル往復システムを有する印刷システム１０のシステム系統図を示す。ユーティリティシャトル１６は、プリントヘッド１２にプリント面３２上にインクを分配させるために使用される波形を生成する電子機器を含む。シャトルは、プリントヘッドが、システムコントローラー２２から送信され、ユーティリティシャトル１６上の電子機器によりフォーマットされた画像データによって決定されたとおりに選択的にインクを着弾しながら、印刷面３２を横切って前後に動く。プリントヘッドは、どの吐出をユーティリティシャトル上の電子機器によって生成された波形に接続するかを決定するために、画像データを使用する。コントローラー２２は、コンピューター又は他のコンピューティングデバイスの形式を用いてもよい。それは、波形を生成するユーティリティシャトル１６上に搭載された電子機器に画像データを伝送して、プリントヘッドにより使用される画像データをフォーマットし、ケーブル１８を介してプリントヘッドに伝送する。

ユーティリティシャトル１６は、プリントヘッドシャトルが配置されているガイドレール２６に隣接し、且つ平行に存在するガイドレール２８上で動作する。ユーティリティシャトルは、プリントヘッドシャトルに隣接して動作し、且つより重い部品を搭載し、これにより高精度プリントヘッドシャトル上の負荷を軽減させ、及び波形及び画像データを伝送するのに必要な１８などのケーブルの長さを短くする。より短いケーブルは、波形信号の劣化を防止する。これは、プリントヘッドを余分な重さなしで往復動作させることを可能にし、より高い精度をもたらし得る。

電子機器を搭載し、且つケーブルの長さの短縮を可能にすることに加え、ユーティリティシャトルはさらに、インク供給に必要な部品のうちの少なくとも一部を搭載し得る。これは、プリントヘッドシャトルが載置する重量をより軽減し得る。この場合、第二コンジット２０はインクをリザーバ２４からプリントヘッドシャトル１４に搬送する。

二つのシャトルは、二種類の異なる駆動力に依存する可能性もある。プリントヘッドシャトルは、フィードバックを提供するために、親ねじ、ベルト、バンド、又は高精度位置エンコーダーを備えたリニアモーター駆動３０に依存してもよい。プリントヘッドシャトルは、親ねじのようなより高帯域幅でより精密な駆動を使用することができる一方、ユーティリティシャトルは、駆動のような低帯域幅で低コストのサーボを使用することができる。ユーティリティシャトルは、駆動モーター上のホールセンサーのような、粗いエンコーダフィードバックのみを必要とする。ユーティリティシャトルは、プリントヘッドシャトルの動作を追跡するが、プリントヘッドシャトルの数センチ以内に留まり、それほど緊密ではない。

図２は、ガイドレール２６上のプリントヘッドシャトル１４の実施形態の詳細図を示す。プリントヘッドシャトルは、インクルーティングマニホールド及び他のインク供給構造、並びにジェットスタック４２によって構成され得るプリントヘッド１２を搭載する。ジェットスタックは、印刷面にインクを分配するノズル４３のアレイのための圧力チャンバーを形成するプレートのスタックによって構成され得るが、ノズルにインクを提供し、且つそれらにインクを選択的に分配させる構造は、ここではジェットスタックと呼ばれる。インクは、ユーティリティシャトルがインク供給構造を含む場合、ユーティリティシャトルに接続され得るコンジット２０を介してプリントヘッドに入るか、又は図１に示すプリントリザーバ２４から直接プリントヘッドに入る。

プリントヘッドシャトルは、インクコンジット２０を含んでも含まなくてよいが、ユーティリティシャトル上にプリント回路が存在すること、及び画像データ及び波形をプリントヘッドに伝送することを可能にする電子ケーブル１８を含む。これは、波形生成回路とプリントヘッド上の駆動電子機器との距離を短く保持し、ケーブルの設計上の制限を緩和させ、且つそれらの長さを短くし、コストを削減する。プリントヘッドは、通常、ユーティリティシャトルから信号を受信し、且つそれらをジェットスタックに送信する駆動電子機器を有する。プリントヘッドシャトルの位置を管理するために、高精度位置エンコーダー４５はプリントヘッドシャトルの位置を追跡する。ユーティリティシャトル上の波形生成電子機器は、波形のタイミングをプリントヘッドの位置と正確に一致させるために、この位置情報を利用する。この位置情報は、プリントヘッドシャトルを位置決めするモーター用のモーターコントローラーにも使用される。モーターコントローラー及びモーターは、通常、システム１０内の他の場所に配置する。

上述のように、ユーティリティシャトル１６は、プリントヘッドシャトルより重い可能性があるが、プリントヘッドシャトルよりはるかに精度が低い位置決めシステムを必要とするだけでよい。図３は、別個のガイドレール２８上のユーティリティシャトル１６の実施形態を示す。ユーティリティシャトルは、プリンターシステムに接続されたコンピューティングデバイスから画像データを受信するプリント制御電子機器５０を含む。汎用プロセッサ、画像プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などの何らかのプロセッサ、又は他のタイプのデバイス５２は、画像データを受信し、且つ電子ケーブル１８を介してプリントヘッドに送信される波形５４を生成するとともにプリントヘッド用に画像データをフォーマットする。これにより、プリントヘッドシャトルをより軽くし、コストを削減するためにケーブルの長さを短くし、且つプリント品質の低下を防止することが可能になる。

ユーティリティシャトルが、マニホールド又は他のインクルーティング素子などのインク供給構造５８を含む場合、ユーティリティシャトルは、インクをプリントヘッドに供給し、アンビリカルとも呼ばれるコンジット２０を含む。また、図１に示すとおり、ユーティリティシャトルは、インクリザーバ２４からインクを受け取るためのコンジット又はアンビリカル２１を有する。少なくとも一部のインクルーティング構造をプリントヘッドシャトルからユーティリティシャトルに移動することは、制御電子機器だけをユーティリティシャトルに移すことより、プリントヘッドシャトルをさらに軽量化することができる。

ユーティリティシャトルの動作は、高精度モーター又は他の駆動力を必要としない。ユーティリティシャトルの位置は、より精密で複雑且つ高価な位置エンコーダーではなく、５６のような単純なホールセンサーを使用して追跡し得る。このセンサーは、通常、ユーティリティシャトルに対して局所的ではなく、シャシー１２に取り付けられたユーティリティシャトルを駆動するモーターの一部である。

ユーティリティシャトルとプリントヘッドシャトルが距離が離れすぎる場所で分離すると、問題が生じる可能性がある。これは、電子ケーブルに、及び、使用されている場合、プリントコンジットに負担がかかる。最悪の場合、分離によってケーブルが片方又は両方のシャトルから切断される可能性がある。一つの解決手段は、片方又はもう片方のシャトルが他のシャトルから離れすぎることを防止するための機械的停止装置の使用に関する。

図１に戻り、ユーティリティシャトルは、機械的停止装置６０及び６２を有していてもよく、プリントヘッドシャトルは対応するアーム６４を有する。ユーティリティシャトル１６がプリントヘッドシャトルから離れて片側又は反対側に移動すると、機械的停止装置６０又は６２はアーム６４にぶつかる。プリントヘッドシャトルがプリントヘッドシャトルと直線上にほんの数センチメートル以内にある限り、システムは意図した通りに機能する。しかし、ユーティリティシャトルが一つの機械的停止装置６０又は６２と衝突する場合、二つのシャトルは離れすぎたということである。操作者が問題を解決できるまでシステムはシャットダウンする。これによりケーブルが過度に引っ張られることによる、切断又は破損を引き起こす可能性を防止する。もう一つの選択肢は、二つのシャトルを一緒に結ぶケーブル又はストラップを有することであり、この場合、ケーブル又はストラップは、二つのシャトル間において電子機器及びインクを接続する一つ又は複数のケーブルより短い。

通常、モーター制御が失敗しない限り、突起６４は停止装置６０及び６２に当たることがない。シャトル駆動モーターは、制御を失うとシャットダウンするプログラミングを有してもよい。一つのモーターが、モーター制御装置に認識される前に制御を失った場合、停止装置に当たることは、別のモーターが制御を失い、修理が可能になるまでシステムのシャットダウンを引き起こす可能性がある。

このような方法で、プリントヘッドシャトルを使用するシステムは、電子機器、及び任意選択にインク供給構造を保持するためにユーティリティシャトルを使用することができる。これにより、より軽いプリントヘッドシャトルのためにその動作をよりよく制御することが可能になり、それと同時に、短い電子ケーブルで長距離が引き起こした信号劣化という問題を軽減させることが可能になる。

Claims (8)

1. 印刷システムであって、
   プリントガイドレールに取り付けられたプリントヘッドを含むプリントヘッドシャトルと、
   プリントガイドレールに隣接し、且つ平行に支持ガイドレール上に取り付けられたプリントヘッド用の支持電子機器であって、コンピューティングデバイスから画像データを受信するとともに前記プリントヘッドに波形を出力するように構成されたプリント回路を含む支持電子機器を含む支持シャトルと、
   前記画像データおよび波形を前記プリントヘッドに伝達するように支持電子機器とプリントヘッドとの間に接続された少なくとも一本の電子信号伝送ケーブルと、を含む、印刷システム。
2. 前記プリントヘッドシャトルと前記支持シャトルが、それぞれ前記少なくとも一本の電子信号伝送ケーブルの長さより短い距離内に保持するように位置決めされた機械的停止装置をさらに含む、請求項１に記載の印刷システム。
3. 前記プリントヘッドシャトルに動作を提供するためのプリントモーターをさらに含む、請求項１に記載の印刷システム。
4. 前記支持シャトルに動作を提供するための支持モーターをさらに含む、請求項１に記載の印刷システム。
5. 前記支持モーターが少なくとも一つのホールセンサーを含む、請求項４に記載の印刷システム。
6. 前記支持ガイドレールがプリントガイドレールの上方に配置された、請求項１に記載の印刷システム。
7. 前記プリントヘッドシャトルが位置エンコーダーを含む、請求項１に記載の印刷システム。
8. 前記支持シャトルがインク供給ハードウェアも含む、請求項１に記載の印刷システム。

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