WO2019163852A1

WO2019163852A1 - ポータブルプリンタ

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Publication number: WO2019163852A1
Application number: PCT/JP2019/006411
Authority: WO
Inventors: 孝司浅尾
Original assignee: 孝司浅尾
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2019-08-29
Also published as: JPWO2019163852A1

Abstract

プリントインクＰを吐出するインクジェットシステム４を印刷対象物Ｔに対して２次元方向に相対移動させる移動手段５を備え、印刷情報を受けてインクジェットシステム４および移動手段５を制御して、印刷対象物Ｔに対して所定のタイミングでプリントインクＰを吐出させる制御装置８を有し、インクジェットシステム４によって実際の印刷が予定される印刷予定位置または印刷予定範囲を表示する印刷予定位置表示手段９を有することで、ポータブルプリンタ１と印刷対象物Ｔとの位置決めを容易にし、携帯性と印刷できる印刷対象物Ｔの多様性とを併せ持つ。

Description

ポータブルプリンタ

　本発明は、インクジェットプリンターに係り、より詳しくは、携帯可能（ポータブル）で紙あるいは紙以外の物体（携帯電話、ゴルフボール、携帯電話ケース、壁、プラスチック製品、床など）に対して印刷ができるポータブルプリンタに関するものである。

　従来から公知のポータブルなプリンターは、印刷する媒体としての紙が特定のものしか使うことができなかったり、印刷可能な紙の大きさにも制限があった（特許文献１参照）。

　また、印刷対象の制限が少ないインクジェット式のプリンターでは、印刷対象とインクジェットの相対関係を保持する必要から、印刷対象の紙等の媒体の位置決めが厳格にされており、例えばCDやDVDに印刷する場合には特別のCD用の台にCDやDVDを固定して印刷することが必要とされていた。このため印刷機器自体が大きくなりポータブル（携帯用）なものにはできないものとなっていた。紙以外の媒体に印刷を行う場合であっても印刷対象がCDやDVD用などに特定されており、治具（専用台など）が必要で多様な印刷対象物（携帯電話やゴルフボール、クッキーなど）に印刷を施すことができなかった。

特許５４３２０５０号公報

　本発明は、上記のような問題点を解決するために発明されたもので、紙以外の多様な印刷対象物（携帯電話やゴルフボール、クッキー、壁、床など）に印刷を施すことが可能であり、かつ携帯することが可能なポータブルプリンタを提供することを目的とする。

　本発明は、上記問題点を解決するポータブルプリンタであって、印刷対象物にプリントインクを吐出するインクジェットシステムと、前記インクジェットシステムを印刷対象物に対して２次元方向に移動させる移動手段と、印刷対象物に対して前記インクジェットシステムを移動させる前記移動手段を支持する支持手段と、印刷情報を受けて前記インクジェットシステムおよび移動手段を制御し、前記インクジェットシステムのインクジェットノズルから印刷対象物に対して所定のタイミングで前記プリントインクを吐出させる制御装置と、前記インクジェットシステムによってプリントインクを用いた実際の印刷が予定される印刷予定位置または印刷予定範囲を表示する印刷予定位置表示手段と、を有し、前記支持手段に、前記インクジェットシステムの前記移動手段を取り付けた構成を有する。

　また、本発明のポータブルプリンタでは、支持手段と印刷対象物との相対位置を一時的に固定するための仮固定具を前記支持手段等に設けた構成、さらには前記印刷予定位置表示手段が、前記支持手段または前記移動手段に設けられた構成であっても良い。

　また、本発明のポータブルプリンタにおいては、前記印刷予定位置表示手段が、前記印刷情報に基づく実際の印刷が予定される画像または文字を照射するプロジェクタである構成をさらに備えても良い。

　上記のような本発明は、支持手段にインクジェットシステムの移動手段を組付けてポータブルな構成とし、印刷対象の媒体（紙など）を支持する装置を備えていないので、小型でポータブル性があり、紙以外の多様な印刷対象物（携帯電話やゴルフボール、クッキー、壁、床など）に印刷を施すことが可能で、携帯性と印刷対象の多様性とを併せ持つ効果を有する。

本発明の第一の実施の形態によるポータブルプリンタの斜視図同ポータブルプリンタの移動手段のカバーを取り除いた状態でインクジェットシステムを示す要部斜視図（a）　同ポータブルプリンタによる床への印刷の状態を示す説明図、（b）同ポータブルプリンタによる壁への印刷の状態を示す説明図本発明のポータブルプリンタによって印刷される印刷対象物と印刷例を示す説明図本発明の一実施の形態によるポータブルプリンタにおいてカートリッジのノズル位置を見ることができる仕組みを示す説明図（a）同ポータブルプリンタの手動調整装置の上面図、（b）同手動調整装置の側面図本発明の第二の実施の形態によるポータブルプリンタの斜視図同実施の形態のポータブルプリンタの部分拡大斜視図

　本発明の第一の実施の形態を、図１、図２、図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１あるいは図３に示すように、ポータブルプリンタ１は、支持手段２の両側部に固定されたハンドル３を持って持ち運ぶことができ、支持手段２のほぼ中央に印刷対象物Ｔを配置するか、ハンドル３を持ってポータブルプリンタ１を動かして印刷対象物Ｔを囲むようにしてポータブルプリンタ１を位置調整しながら配置し、図２に示すようにポータブルプリンタ１の内部に装着されたインクジェットシステム４のインクジェットノズル（図示せず）よりプリントインクＰを吐出して、印刷対象物Ｔに印刷をする構成となっている。インクジェットシステム４は、印刷対象物Ｔに対して２次元方向に相対移動するように移動手段５に取り付けられている。具体的には、移動手段５はＸ方向移動手段５Ｘと、Ｙ方向移動手段５Ｙとで構成されている。

　図２に示すように、インクジェットシステム４はＸ方向移動手段５Ｘに装着されており、Ｘ方向移動手段５Ｘのタイミングベルト６の回転移動でＸ方向に移動し、タイミングベルト６はＸ軸用モータ７により駆動され、Ｘ軸用モータ７は、制御装置８の指示に従い回転制御される。Ｘ方向移動手段５Ｘは、支持手段２に固定されたＹ方向移動手段５ＹによりＹ方向に移動する。Ｙ方向移動手段５Ｙは、図示しないタイミングベルとモータを備え、制御装置８の指示に従い制御されて、Ｘ方向移動手段５ＸをＹ方向に移動させる。Ｘ方向移動手段５Ｘと、Ｙ方向移動手段５Ｙとの相互動作でインクジェットシステム４が、印刷対象物Ｔに対して２次元方向（Ｘ方向とＹ方向）に相対移動する。制御装置８の指示に従い、インクジェットシステム４は印刷対象物Ｔに対して２次元方向（Ｘ方向とＹ方向）に相対移動する間にプリントインクＰを移動位置と関連させて吐出して、印刷対象物Ｔに印刷を行う。インクジェットシステム４は、黒色インクと数色のカラーインクの吐出ノズル内臓式のカートリッジ式のインクタンクを有しており、制御装置８が吐出制御を行う。インクジェットシステム４および制御装置８の吐出制御、移動手段５の同期制御等については、当業者に知られた技術であるため、詳細な説明を省略する。

　制御装置８は、マイクロプロセッサやメモリ、プログラムや通信装置を備えており、タブレット型のコンピュータや通信装置を介して他のコンピュータと接続可能で、印刷対象物Ｔに印刷を行うための印刷情報を、通信機能を利用してあるいは直接UＳB等で受けとることができる構造となっている。制御装置８は、インクジェットシステム４および移動手段５を制御し、インクジェットシステム４のインクジェットノズルから印刷対象物に対して所定のタイミングでプリントインクを吐出させる制御機能を持つ。

　次に、ポータブルプリンタ１にとって重要なしくみについて説明する。ポータブルプリンタ１は、印刷対象物Ｔを支持する機能を持っていない。支持手段２の両側部に固定されたハンドル３を持って持ち運んで、印刷対象物Ｔの上部から印刷できるように印刷対象物Ｔを印刷位置に配置するか、ハンドル３を持ってポータブルプリンタ１を動かして印刷対象物Ｔを囲むようにしてポータブルプリンタ１を位置調整しながら配置し、印刷対象物Ｔに印刷をする構成となっている。したがって印刷対象物Ｔとポータブルプリンタ１の相対位置を位置決めする目安のようなものが必要となる。また、ポータブルプリンタ１から吐出されるプリントインクＰが、どのように出され印刷されるのかが分からないので印刷対象物Ｔの配置が困難となる。このため、本ポータブルプリンタ１では、プリントインクＰを用いた実際の印刷を行う前に、印刷を予定する印刷予定位置または印刷予定範囲を表示する印刷予定位置表示手段９を備えている。具体的には、印刷情報に基づく実際の印刷が予定されている画像または文字を、印刷予定箇所Ｓに照射するプロジェクタを備えている。また、代替案としては、四角や円形、プラス印等を印刷予定箇所Ｓに照射するレーザ装置やLEDの印刷予定位置表示手段でも良い。画像または文字を、印刷予定箇所Ｓに照射するプロジェクタが使用する印刷情報（印刷に使用するデータとして使用するものと同じ）は、通信機能（ワイファイやブルートウース、インターネット・スマートフォン等を含む）を利用してあるいは直接UＳB等のメモリ読取り装置から得る。

　印刷予定位置表示手段９は、制御装置８を配置した移動手段５に本実施の形態では配置しており、図１に示すように移動手段５が原点（上方に退避した位置・待機位置）で作動して、印刷予定箇所Ｓを表示する。印刷予定位置表示手段９は、支持手段２に配置しても良い。ポータブルプリンタ１を使用する時には、印刷予定位置表示手段９であるプロジェクタを作動させた状態で、ハンドル３を持ってポータブルプリンタ１を移動し、印刷対象物Ｔの上部に印刷予定箇所Ｓを照射させ、ポータブルプリンタ１を位置調整しつつ動かして印刷対象物Ｔ上に印刷予定箇所Ｓを照射して位置合わせして印刷を希望する位置にポータブルプリンタ１配置する。また、別の方法としては、印刷予定位置表示手段９であるプロジェクタを作動させた状態でポータブルプリンタ１を固定し、印刷対象物Ｔをポータブルプリンタ１が示す印刷予定箇所Ｓの希望する箇所に位置調整しながら配置し、相対関係を維持した状態で印刷対象物Ｔに印刷をする。

　また、ポータブルプリンタ１では、支持手段２と印刷対象物Ｔとの相対位置が印刷中に変わる（ズレる）と印刷不良を生じるので、ポータブルプリンタ１を壁や、床や机の上に一時的に固定するための仮固定具１０が、支持手段２に設けられている。具体的には下面に摩擦係数の大きい材料を配置して滑りによる相対移動を防止している。他の手段としては、吸盤や、バキュームカップ、磁石式や、接触面に粘着テープを用いた仮固定具などが採用できる。

　印刷対象物Ｔとして、ゴルフボール（図４に例示している。）を例にしているが、印刷対象の媒体として紙やプラスチックはもちろんのこと、ポータブル性があるため、壁やフローリング、床へも印刷が可能である。図３（a）は床やフローリングへの印刷を例示したもので、図３（b）では、壁を印刷対象物Ｔとした場合の印刷施工例を示す。印刷予定位置表示手段９（プロジェクタ）が印刷予定箇所Ｓを表示するので、対象が壁や壁紙であっても、位置合わせして修復印刷等が可能となる。なお、印刷対象物Ｔの高さが高い場合（嵩高）には、印刷対象物Ｔとポータブルプリンタ１との相対距離（高さ方向の）を調整するため、高さ調整用の枠１１を支持手段２に取り付けて使用するようにしても良い。仮固定具１０は取り外し可能で、常時は支持手段２に設けられているが、枠１１を使用する場合には枠１１に取り付ける。仮固定具１０自体に高さ調整機能（調節ネジを設ける等）を持ったものを使用することもできる。

　印刷予定位置表示手段９（プロジェクタ）が印刷予定箇所Sを示すことによって、すでにプリント（印刷）した画像や文字と、当該プロジェクタで位置合わせができる。連続させて隣に印刷でき、この利点として、大きな印刷媒体A3以上の紙や、大きな壁面でもつなぎ合わせ印刷ができることが上げられる。1回の印刷範囲がA4サイズの本実施例のような小型のポータブルプリンタ１であっても、印刷位置または印刷予定の画像がプロジェクタにより可視化されるため、続けて横にずらしたり、縦にずらして位置合わせを行い、正確につなぎ合わせが出来て大きな印刷媒体を作製することができる利点がある。これは印刷対象物が動かせない場合において特に大きな印刷作製物を仕上げる方法として重宝される。

　本発明の第一の実施の形態によるポータブルプリンタにおいては、インクジェットシステム４として、電圧を加えることで収縮するピエゾ素子を利用したインクジェットシステムやサーマル方式として知られるように、加熱により気泡を発生させインクを噴射する仕組みを利用するインクジェットシステムを利用することが可能である。これらのインクジェットシステムでは、シアンC、マゼンダM、イエローY、ブラックKのカートリッジ式のインクが使われる。インクを吐出させる機能であるノズルをインクと一体的に備えたインクカートリッッジをそれぞれの色毎（シアンC、マゼンダM、イエローY、ブラックK）に移動手段５に取り付けられる。ノズルをインクと一体的に備えたインクカートリッッジが移動手段５に取り付けられる際に、各ノズルの相対位置のズレがプリント時の色ズレの原因となる。

　高度で高価なシステムでは、これらの各ノズル（シアンC、マゼンダM、イエローY、ブラックK）の吐出タイミングを電子的に調整して色ズレを電子的に自動補正するシステムを備えるが、本実施の形態によるポータブルプリンタにおいてはより安価で確実な手動調整装置１０１を備えている。図５は、目視によりシアンC、マゼンダM、イエローY、ブラックKの各カートリッジ１０２のノズル位置を見ることができる仕組みを示す説明図、図６（a）は、シアンC、マゼンダM、イエローY、ブラックKの各カートリッジ１０２の位置を調整する手動調整装置１０１の仕組みを説明する平面図、図６（b）は、手動調整装置１０１の側面図である。シアンC、マゼンダM、イエローY、ブラックKの各カートリッジ１０２のノズル（図示せず）は、拡大レンズ１０３を通し、一対の反射板１０４を介して、ノズルを目視（I）できるノズル目視装置１０５を備える。

　図６（a）は、シアンC、マゼンダM、イエローY、ブラックKの各カートリッジ１０２の位置を調整する手動調整装置１０１の仕組みを説明する上面図であり、シアンC、マゼンダM、イエローY、ブラックKの各カートリッジ１０２は、調整歯車１０６で、それぞれの相互の相対位置及び移動手段５との相対位置（印刷対象物Ｔとの相対位置）が、矢印BTの方向に位置調整できる。調整歯車１０６と噛合う歯車群１０７が、ギア比を最小化させて微調整を可能とするように構成され、移動手段５のカートリッジ支持板１０８と各カートリッジ１０２（シアンC、マゼンダM、イエローY、ブラックK）の位置が調整可能となっている。このようにして各カートリッジ１０２のノズルを目視（I）しながら、調整歯車１０６を操作して、移動手段５に対して各カートリッジ１０２の位置調整を行いカートリッジ１０２間のインク噴射の位置ズレによる色ズレが修正できる。

　本発明の第二の実施の形態を、図７、図８を用いて説明する。図７に示すように、ポータブルプリンタ２０１は、支持手段２０２の両側部に固定されたハンドル２０３を持って持ち運ぶことができ、支持手段２のほぼ中央に印刷対象物Ｔを配置するか、ハンドル３を持ってポータブルプリンタ２０１を動かして印刷対象物Ｔを囲むようにしてポータブルプリンタ２０１を位置調整しながら配置し、ポータブルプリンタ１に装着されたインクジェットシステム２０４のインクジェットノズル（図示せず）よりプリントインクＰを吐出して、印刷対象物Ｔに印刷をする構成となっている。インクジェットシステム２０４は、印刷対象物Ｔに対して２次元方向に相対移動するように移動手段２０５に取り付けられている。具体的には、移動手段２０５はＸ方向移動手段２０５Ｘと、Ｙ方向移動手段２０５Ｙとで構成されている。その他の構成は、第一の実施の形態と同様の構成を備える。

　本願発明でカートリッジの位置の調整装置を備える理由を以下に述べる。本発明のポータブルプリンタは、印刷対象物を自由に選べるので一般的なインクによる描画に制限されず、特殊色やニスや蛍光・蓄光インク、また機能性インク（接着剤や導電性のインク、食品用インク、血液などを用いて印刷、描画が可能である。ただし、一般に使用されているマイクロピエゾ技術を用いたインクジェットシステムでは、ノズルを本体に固定してインクのみをカートリッジで交換する方式が一般に採用されているため、特殊色やニスや蛍光・蓄光インク、また機能性インク（接着剤や導電性のインク、食品用インク、血液などの液体を本体に固定した共用ノズルで吐出することになり、ノズルが多様なインク相互の化学反応で詰まってしまうという問題が生じる。したがって、インクとノズルが一体となったインクジェットシステム（サーマル方式では一般的）を使用することが推奨される。

　しかし、インクとノズルが一体となったインクジェットシステムでは、カートリッジのノズルの位置が機種毎に微妙にずれている（例えば、プラス・マイナス５０ミクロンメートル程度の個体差がある）。各色のカートリッジの相対位置のずれがプリント時の色ズレや位置ずれの原因となり印刷の品質を損ねる。このために各カートリッジの位置を調整する（本実施の形態では手動の）位置調整装置が必要となる。本実施の形態の例では歯車メカニズムを使用したが、別の手段として、テーパピンや偏心ピン等を使った仕組み（図示しない）を利用することができる。カートリッジのノズルは３０～５０ミクロンメートルの穴で、位置ずれは、プラス・マイナス５０ミクロンメートル程度のため、目視での調整ができず、拡大レンズが必要となる。さらに、プリンタの上から目視により各カートリッジのノズル位置を見ることができる反射板を備えた仕組みとしてノズル目視装置が必要となる。なお反射板にカートリッジのノズル位置の基準位置を示す基準線（本実施の形態の例では基準線１０４k）を設けておくと良い。
　なお、ゴルフボールやスマホケースの保持機構をプリンタに取り付ける機構として、支持手段には、印刷対象物を保持する保持手段を高精度に取り付ける為のクランプ機構を備えることが好ましい。そして、印刷対象物保持手段は印刷対象物位置決め機構を有することが好ましい。

　本発明は、支持手段にインクジェットシステムや、移動手段を組付けた構成で、持ち運びができ、印刷対象の媒体（紙など）を支持する装置を備えていないのでさらにポータブル性に優れ、紙以外の多様な印刷対象物（携帯電話やゴルフボール、クッキー、壁、床など）に印刷を施すことが可能で、携帯性と印刷対象の多様性とを併せ持つ効果を有する。

　１　ポータブルプリンタ
　２　支持手段
　４　インクジェットシステム
　５　移動手段
　８　制御装置
　９　印刷予定位置表示手段
　１０　仮固定具
　１０１　手動調整装置
　１０２　各カートリッジ
　１０５　ノズル目視装置
　１０６　調整歯車
　２０１　ポータブルプリンタ
　２０２　支持手段
　２０３　ハンドル
　２０４　インクジェットシステム
　２０５　移動手段
　２０５Ｘ　Ｘ方向移動手段
　２０５Ｙ　Ｙ方向移動手段
　Ｐ　プリントインク
　Ｔ　印刷対象物
　Ｓ　印刷予定箇所

Claims

　印刷対象物にプリントインクを吐出するインクジェットシステムと、
　前記インクジェットシステムを印刷対象物に対して２次元方向に移動させる移動手段と、
　印刷対象物に対して前記インクジェットシステムを移動させる前記移動手段を支持する支持手段と、
　印刷情報を受けて前記インクジェットシステムおよび前記移動手段を制御し、前記インクジェットシステムのインクジェットノズルから印刷対象物に対して所定のタイミングで前記プリントインクを吐出させる制御装置と、
　前記インクジェットシステムによってプリントインクを用いた実際の印刷が予定される印刷予定位置または印刷予定範囲を表示する印刷予定位置表示手段と、
を有し、
　前記支持手段に、前記インクジェットシステムの前記移動手段を取り付けたことを特徴とするポータブルプリンタ。
　前記支持手段と印刷対象物との相対位置を一時的に固定するための仮固定具を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のポータブルプリンタ。
　前記印刷予定位置表示手段が、前記支持手段または前記移動手段に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポータブルプリンタ。
　前記印刷予定位置表示手段は、前記印刷情報に基づく実際の印刷が予定される画像または文字を照射するプロジェクタであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のポータブルプリンタ。
　前記印刷情報を外部から受け入れための通信装置またはメモリ読取り装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のポータブルプリンタ。
　前記インクジェットシステムの前記インクジェットノズルの相対位置を前記移動手段に対して調整可能とする調整装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のポータブルプリンタ。
　前記インクジェットシステムの前記インクジェットノズルの位置を上方から拡大して目視可能な拡大レンズと反射板を備えたノズル目視装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のポータブルプリンタ。
　前記反射板には、ノズル位置決め用の基準ラインをさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載のポータブルプリンタ。
　前記支持手段には、印刷対象物を保持する保持手段を高精度に取り付ける為のクランプ機構を備えてなる、請求項１から請求項８のいずれか1項に記載のポータブルプリンタ。
請求項９の印刷対象物保持手段は印刷対象物位置決め機構を有するポータブルプリンタ。