JP2004230798A - シリアル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイドシャフトとガイドレールとでスライド自在に支持して主走査移動させる被走査体に、副走査移動する媒体が対向するシリアル装置において、加速や外乱のために被走査体に発生する回転モーメントを効果的に抑制する。
【解決手段】被走査体４０１の複数の軸受部材４０１ａ，４０１ｂが主走査方向に離反した位置でガイドシャフト４０２を各々保持しており、その軸受部材４０１ａ，４０１ｂの各々の近傍で押圧機構１０，１１がガイドシャフト４０２を副走査方向に押圧している。加速や外乱のために被走査体４０１に回転モーメントが発生すると軸受部材４０１ａ，４０１ｂに副走査方向の応力が作用するが、この方向で押圧機構１０，１１がガイドシャフト４０２を押圧しているので被走査体４０１の回転モーメントを効果的に抑制できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガイドシャフトとガイドレールとで被走査体をスライド自在に支持して往復移動させるシリアル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録情報に基づいて用紙等の記録媒体に画像を記録するプリンタやファクシミリ等の記録装置、または原稿上の画像を読取る読取り装置などにおいては、装置本体に設置されたガイドシャフト等の案内部材に沿って往復移動可能なキャリッジ上に記録ヘッドや読取りヘッドを搭載し、キャリッジを駆動して記録媒体や原稿を走査することで情報の記録や読取りが行なわれる。
【０００３】
このようにキャリッジを往復移動させるシリアル装置は種々の機器で使用されており、キャリッジは、通常２本以上の案内部材（ガイドシャフト等）によって往復移動可能に案内支持されている。そこで、このように１つ以上の案内部材によってキャリッジの走査方向が規定され、これらに案内されてヘッドを搭載したキャリッジを往復走査しながら所定の作用をなす装置をシリアル装置と呼ぶ。
【０００４】
代表的なシリアル装置には、記録ヘッドを往復走査させて、走査方向と略直角方向に搬送される記録媒体上に画像を形成するシリアル型記録装置や、読取りヘッドを往復走査させて同様に搬送される媒体上の画像を読取るシリアル型画像読取り装置などがある。
【０００５】
シリアル装置は、記録媒体の大きさに比べ、記録や読取りに要するヘッドの記録領域や読取り領域が小さくて済むため、装置サイズやコストを抑制することができ、主に家庭やオフィスの卓上で使用する記録装置や読取り装置において一般的に利用されている。シリアル型記録装置は、記録手段としての記録ヘッドを搭載したキャリッジの往復走査に同期して、記録ヘッドを記録情報に基づいて駆動することにより、記録媒体上に画像記録を行う。
【０００６】
ここで、上述のようなシリアル装置の一従来例として一般的なインクジェット記録装置を図３ないし図５を参照して以下に説明する。なお、図３はインクジェット記録装置の内部機構の斜視図、図４は側面図、図５は平面図である。
【０００７】
図３および図４に例示するように、インクジェット記録装置は、紙、布、ＯＨＰシート、等の記録媒体Ｐを搬送手段で搬送し、キャリッジ４０１に搭載された記録手段である記録ヘッド５００により記録媒体Ｐに記録を行う。このとき、記録ヘッド５００は主走査方向に往復移動させ、これに同期して画像信号に応じて記録ヘッド５００を駆動して吐出口からインクを吐出させることにより、記録媒体Ｐに１ライン分の記録が行われる。
【０００８】
１ライン分の記録が終了したところで記録媒体Ｐを所定量だけ副走査方向に紙送りし、次いで上記の主走査による記録動作を行って次のラインを記録する。このような記録動作と紙送り動作を交互に繰り返すことで記録媒体Ｐ全体への記録が行われる。
【０００９】
記録ヘッド５００は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するものであり、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えている。また、記録ヘッド５００は、電気熱変換体により印加される熱エネルギーによってインク内に膜沸騰を生じさせ、その時に生じる気泡の成長、収縮による圧力変化を利用して吐出口よりインクを吐出させ、そのインク滴を記録媒体Ｐに着弾させることでドットマトリクスの記録を行う。
【００１０】
キャリッジ４０１は記録ヘッド５００を搭載して往復移動させるためのものである。記録装置には２本の案内部材、すなわち１本のガイドシャフト４０２と１本のガイドレール３０５が記録媒体Ｐの搬送方向（Ｙ）に対して直交する主走査方向（Ｘ）に架設されており、キャリッジ４０１はこれらの案内部材に沿って往復移動可能に案内支持されている。
【００１１】
ガイドシャフト４０２の両端部の近傍には駆動プーリおよび従動プーリが取り付けられており（図示せず）、両プーリ間にはキャリッジ４０１と係止したタイミングベルト４１２が架け渡され、テンションばね（図示せず）によって張架されている。
【００１２】
また、駆動プーリにはキャリッジモータ（駆動モータ）が連結されており（図示せず）、このキャリッジモータの正逆駆動によってキャリッジ４０１がガイドシャフト４０２およびガイドレール３０５に沿って往復移動する。このキャリッジ４０１の往復走査に伴い所定のタイミングで記録情報に基づいて記録ヘッド５００を駆動することにより、不図示の記録媒体Ｐに画像記録が行われる。
【００１３】
また、キャリッジ４０１には記録ヘッド５００とともにインクタンク（図示せず）が搭載されており、このインクタンクから記録ヘッド５００へインクを供給するように構成されている。この場合、インクタンクは記録ヘッド５００に対して一体化してもよく、また、着脱可能に装着してもよい。
【００１４】
なお、ガイドレール３０５は、ガイドシャフト４０２の記録媒体Ｐの搬送方向（Ｙ）の下流側に配置されており、両者の配列関係は略水平方向となっている。キャリッジ４０１には、ガイドシャフト４０２が貫通嵌合する軸受部材４０１ａ，４０１ｂ、および、ガイドレール３０５と当接して摺動可能な摺動部（ガイドレール当接部）４０１ｃが設けられている。
【００１５】
軸受部材４０１ａ，４０１ｂは主走査方向に離間した２ヶ所に設けられており、摺動部４０１ｃはその間に配置されている。図４（ｂ）に示すように、軸受部材４０１ａ，４０１ｂの内径は、ガイドシャフト４０２に対して滑らかに摺動するため、ガイドシャフト４０２の外径よりも４０〜９０μｍ程度大きい寸法にされている。
【００１６】
このため、軸受部材４０１ａ，４０１ｂとガイドシャフト４０２との間にはガタ９が存在するが、キャリッジ４０１は自重で記録媒体Ｐに近接する（Ｚ）方向に寄っているため、ガタ９は軸受部材４０１ａ，４０１ｂの下側で最も大きく、記録媒体Ｐの搬送方向（Ｙ）には上流側、下流側ともほぼ均等な空隙となっている。
【００１７】
また軸受部材４０１ａ，４０１ｂ近傍の走査方向中央には、駆動伝達部４０１ｄが設けられている。駆動伝達部４０１ｄにはタイミングベルト４１２が一体的に、またはキャリッジモータなど駆動手段からの駆動力の脈動を減衰させるための弾性部材を介して取り付けられている。
【００１８】
上述のような構成において、従来のインクジェット記録装置では、キャリッジ４０１の走査中に、例えば、ガイドレール３０５上にキズやゴミなどの障害物があると、キャリッジ４０１は、レール摺動部４０１ｃ側では抵抗を受けて遅れるので、図５に示すように、駆動伝達部４０１ｄ側すなわち軸受部材４０１ａ，４０１ｂ側が先に進む方向の回転モーメント（矢印Ｈ）が発生する。
【００１９】
また、キャリッジ４０１が走査を開始する際には、キャリッジモータよりタイミングベルト４１２を介して駆動伝達部４０１ｄへと駆動力Ｂが加えられてキャリッジ４０１が加速する。しかし、通常キャリッジ４０１の重心Ａはキャリッジ４０１の中央付近にあり、駆動力作用点から離れているため、この場合も、キャリッジ４０１には、自身の慣性力により瞬間的に重心Ａを中心とした回転モーメント（矢印Ｈ）が作用する。
【００２０】
上述のような場合、軸受部材４０１ａ，４０１ｂには、それぞれ矢印Ｃ、Ｄ方向に応力が作用するので、図５（ａ）に示すように、左側の軸受部材４０１ａでは軸受内径の上流側のガタ９が最大となり、図５（ｃ）に示すように、右側の軸受部材４０１ｂでは軸受内径の下流側のガタ９が最大となる。さらに、ガイドシャフト４０２からの反発により反対方向に回転する動きも生じ、その結果、キャリッジ４０１が振動することになる。
【００２１】
また、キャリッジ４０１の加速時にかかる最大回転力Ｂは、記録ヘッド５００を含めたキャリッジ４０１の自重と、加速中のキャリッジ４０１にかかる最大加速度（通常は重力加速度の２倍程度）との積に略比例する。また、軸受部材４０１ａ，４０１ｂにかかる回転力Ｃ、Ｄは、キャリッジ４０１の駆動力伝達部４０１ｄから重心位置ＡまでのＹ方向の距離Ｌｙと重心位置Ａから軸受部材４０１ａ，４０１ｂまでのＸ方向の距離Ｌｘａ，Ｌｘｂの比をかけた、
Ｃ＝Ｂ×Ｌｙ／Ｌｘａ
Ｄ＝Ｂ×Ｌｙ／Ｌｘｂ
に、それぞれ略比例する。
【００２２】
記録ヘッド５００には、インクを吐出する吐出ノズルがＹ方向に列状に形成されているが、近年の記録速度の向上により、吐出ノズル数が増加し、吐出ノズル列が長くなる傾向にある。また複数色のインクを用いて写真などの高精細な画像記録を行う記録ヘッド５００には、各インク色に対応するノズル列が、キャリッジ４０１の走査方向に互いに離間して設けられている。
【００２３】
インクジェット記録装置においては、キャリッジ４０１の一回の走査でノズル列に相当する幅の画像記録を行った後、記録媒体ＰをＬＦローラ２０１によって所定量だけ紙送りし、ついで再びキャリッジ４０１の走査による次の画像記録を行うといった動作を繰り返して画像形成が行われる。
【００２４】
この走査の全域または一部で、前述のようにキャリッジ４０１の微少な回転（または揺動）があると、例えば、Ｙ方向に平行な直線を記録しようとして記録ヘッド５００から吐出されたインク滴の列は、Ｙ方向に対してある傾きを持ったドット列として記録媒体Ｐ上に着弾する。
【００２５】
さらに、往復双方向の走査時に画像記録を行うインクジェット記録装置では、往方向走査時と復方向走査時とで、上述のノズル列の傾き方向が反対となるので、顕著なドットの位置ずれが起こる場合がある。
【００２６】
特に、カラー印刷のために複数のノズル列を有する記録ヘッド５００を搭載したインクジェット記録装置では、例えば、記録媒体Ｐ上の同じ位置にシアン（Ｃ）インクとマゼンタ（Ｍ）インクとを着弾させようと、キャリッジモータおよび記録ヘッド５００の制御を行っても、シアンのノズル列からインクを吐出する時とマゼンタのノズル列からインクを吐出する時とでキャリッジ４０１の微少な回転（または揺動）角度が異なり、色間のドット位置ずれが起こる場合もある。
【００２７】
このようなドットの位置ずれは罫線のがたつきや不快な色ムラとなって画像の品位を低下させるため、特に高画質、高精細な画像印刷を行う記録装置に於いては、キャリッジ４０１の微少な回転（または揺動）を抑制しなければならない。
【００２８】
特に、記録装置の高さを低減するため、ガイドシャフト４０２とガイドレール３０５とがキャリッジ４０１の重心を挟んで略水平に並列に配置され、軸受部材４０１ａ，４０１ｂのＸ方向間隔Ｌｘに比べてキャリッジ４０１の駆動力伝達部４０１ｄから重心位置ＡまでのＹ方向の距離Ｌｙがほぼ等しいインクジェット記録装置では、上述したようにキャリッジ４０１に発生する回転（または揺動）が大きく、また矢印Ｈで示す記録媒体Ｐと平行な面に発生するため、記録画質の高画質化、高精細化が困難であった。
【００２９】
このような課題を解決するため、キャリッジに設けられた２ヶ所の軸受に押圧機構を設け、弾性部材によってキャリッジをガイドシャフトへと付勢することにより、キャリッジのがたつきを抑制する提案がある（例えば、特許文献１参照）。
【００３０】
【特許文献１】
特開平６−７９９４４号公報
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に開示されたインクジェット記録装置では、キャリッジをガイドシャフトへと付勢する方向が考慮されていないため、前述のように加速や外乱によりキャリッジ４０１に発生する回転モーメントを効果的に抑制できない場合がある。
【００３２】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、ガイドシャフトとガイドレールとでスライド自在に支持して往復移動させる被走査体に加速や外乱のために発生する回転モーメントを効果的に抑制できるシリアル装置を提供することを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明のシリアル装置は、主走査方向と各々平行なガイドシャフトとガイドレールとが副走査方向に配列されており、ガイドシャフトとガイドレールとで被走査体がスライド自在に支持されており、被走査体をガイドシャフトの近傍で作用させる応力により主走査方向に往復移動させ、被走査体と対向する位置で媒体を副走査方向に移動させるシリアル装置であって、被走査体が、主走査方向に離反した位置に配置されてガイドシャフトを各々保持する複数の軸受部材と、軸受部材の各々の近傍でガイドシャフトを副走査方向に押圧する複数の押圧機構と、を有している。
【００３４】
このため、ガイドレールに障害物があるときや被走査体が加速したときは、主走査方向と副走査方向とに平行な平面での回転モーメントが被走査体に作用し、軸受部材には副走査方向に応力が作用する。しかし、この軸受部材の近傍で押圧機構がガイドシャフトを副走査方向に押圧しているので、被走査体の回転モーメントが効果的に抑制される。
【００３５】
なお、本発明で云う各種要素は、かならずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の要素が１個の部材として形成されていること、ある要素が他の要素の一部であること、ある要素の一部と他の要素の一部とが重複していること、等も可能である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１および図２を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。なお、図１は本発明のシリアル装置の実施の一形態であるインクジェット記録装置の要部の平面図であり、図２は側面図である。
【００３７】
本形態のインクジェット記録装置では、図１に示すように、軸受部材４０１ａ，４０１ｂの近傍で記録媒体Ｐの搬送方向（Ｙ方向）の下流側の位置に摺動部材１０ａ，１０ｂが設けられており、これらの間に弾性部材１１ａ，１１ｂが設けられている。弾性部材１１ａ，１１ｂは、キャリッジ４０１に中央で装着された一枚の板バネからなり、左右両端に装着された摺動部材１０ａ，１０ｂをガイドシャフト４０２の中心に向かって押圧している。
【００３８】
このため、図１（ｂ）に示すように、キャリッジ４０１は摺動部材１０ａ，１０ｂおよび弾性部材１１ａ，１１ｂにより、記録媒体Ｐの搬送方向であるＹ方向の下流側に押圧保持され、ガタ９は軸受部材４０１ａ，４０１ｂのＹ方向の下流側で最も大きく、Ｚ方向には上側、下側ともほぼ均等な空隙となっている。
【００３９】
なお、キャリッジ４０１にガイドシャフト４０２が組み込まれていない状態では、摺動部材１０ａ，１０ｂは軸受部材４０１ａ，４０１ｂ内に突出しており、キャリッジ４０１の側方からガイドシャフト４０２が挿入されると、摺動部材１０ａ，１０ｂが押しのけられて弾性部材１１が撓む。
【００４０】
摺動部材１０ａ，１０ｂの先端は、ガイドシャフト４０２挿入方向に対しＲ面が設けられているので、ガイドシャフト４０２が引っかかることなくスムーズに組み込むことができる。なお、摺動部材１０は、摩擦係数が低く摩耗しにくい材質、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）や含油燒結金属等で形成されている。
【００４１】
本形態のインクジェット記録装置では、例えば、キャリッジ４０１の走査中にガイドレール３０５上にキズやゴミなどの障害物があると、キャリッジ４０１はレール摺動部４０１ｃ側では抵抗を受けて遅れ、駆動伝達部４０１ｄ側すなわち軸受部材４０１ａ，４０１ｂ側では先に進む方向の回転モーメント（Ｈ）を受ける。
【００４２】
また、キャリッジ４０１が走査を開始する際に、キャリッジモータよりタイミングベルト４１２を介して駆動伝達部４０１ｄへと駆動力Ｂが加えられると、キャリッジ４０１は自身の慣性力により瞬間的に重心Ａを中心とした回転モーメント（Ｈ）が発生する。
【００４３】
上述のような場合、軸受部材４０１ａ，４０１ｂは回転力Ｃ、Ｄを受けるが、キャリッジ４０１の進行方向である矢印Ｂ側の軸受部材４０１ｂは、図１（ｂ）に示すように、矢印Ｄ’で示すように摺動部材１０ｂおよび弾性部材１１ｂによってすでに同方向に押圧保持されている。一方、進行方向の反対側である軸受部材４０１ａには摺動部材１０ａおよび弾性部材１１ａの押圧と反対方向の回転力Ｃがかかるが、回転力Ｃよりも高い押圧力Ｃ’で摺動部材１０ａが押圧されているので、図１（ｂ）の状態が保たれ、なめらかなキャリッジ４０１の走査が維持される。
【００４４】
図中矢印Ｂと反対方向に加速する場合も同様に、進行方向反対側である軸受部材４０１ｂに摺動部材１０ｂおよび弾性部材１１ｂの押圧と反対方向の回転力がかかるが、回転力よりも高い押圧力Ｄ’で摺動部材１０ｂが押圧されているので、図１（ｂ）の状態が保たれ、なめらかなキャリッジ４０１の走査が維持される。
【００４５】
本形態のインクジェット記録装置では、上述のように軸受部材４０１ａ，４０１ｂが保持されているので、キャリッジ４０１が外乱や加速のために回転（または揺動）することがなく、円滑に往復走査するので、記録ヘッド５００から吐出されたインク滴が位置ずれなく記録媒体Ｐに着弾し、罫線のがたつきや不快な色ムラのない高画質、高精細な画像印刷を行うことができる。
【００４６】
また、本形態のインクジェット記録装置では、摺動部材１０ａ，１０ｂが軸受部材４０１ａ，４０１ｂの内側でガイドシャフト４０２に当接するので、軸受部材４０１ａ，４０１ｂとして既存の市販部品を使用することが可能である。しかも、キャリッジ４０１の横幅が拡大することもなく、キャリッジ４０１のデッドスペースを有効利用することができる。
【００４７】
さらに、本形態のインクジェット記録装置では、一対の摺動部材１０ａ，１０ｂを押圧する一対の弾性部材１１ａ，１１ｂが、１個の板バネの両側部分からなるので、その構造が簡単で部品点数と組立工数とを削減して生産性を向上させることができる。
【００４８】
しかも、摺動部材１０ａ，１０ｂが、摩擦係数が低く耐摩耗性が高いポリアセタール樹脂や含油燒結金属等で形成されているので、摺動抵抗を無為に上昇させることなくガイドシャフト４０２を押圧することができ、その摺動性能を長期的に維持することができる。
【００４９】
なお、弾性部材１１による押圧機構摺動部材１０、１１の所要押圧力Ｃ’、Ｄ’は、軸受部材４０１ａ，４０１ｂにかかる回転力以上である必要がある。キャリッジ１の自重と加速中のキャリッジ１にかかる最大加速度との積から求められる最大回転力に、キャリッジ１の駆動力伝達部１ｄから重心位置Ａまでの距離Ｌｙと重心位置Ａから軸受部１ａ，１ｂまでの距離Ｌｘａ，Ｌｘｂの比を乗算し、
Ｃ’≧Ｂ×Ｌｙ／Ｌｘａ’
Ｄ’≧Ｂ×Ｌｙ／Ｌｘｂ’
とすることが好適である。
【００５０】
すなわち所要押圧力Ｃ’、Ｄ’を低減するためには、駆動伝達部４０１ｄから押圧部までのＸ方向の距離Ｌｘａ’、Ｌｘｂ’をなるべく長くとることが望ましい。
【００５１】
［実施の形態の変形例］
本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、本形態では、摺動部材１０ａ，１０ｂを軸受部材４０１ａ，４０１ｂの内側に配列したが、外側に配列してもよく、それによっても同様もしくはより高い作用および効果が得られる。
【００５２】
また、本形態では、摺動部材１０を弾性部材１１によりＹ方向の上流側へ押圧する構成としたが、逆にＹ方向の下流側へ押圧してもよく、それによっても同様の作用および効果が得られる。
【００５３】
さらに、本形態では、一対の摺動部材１０ａ，１０ｂを押圧する弾性部材１１ａ，１１ｂが１個の板バネの両側部分からなることを例示したが、例えば、弾性部材として、複数の摺動部材ごとに個々にコイルスプリングを装着するようなことも可能である。
【００５４】
また、本形態では、シリアル装置として記録媒体Ｐに画像を記録するインクジェット記録装置を例示したが、例えば、本発明は記録媒体Ｐから画像を読取走査するスキャニング装置などにも適用可能である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明のシリアル装置では、被走査体の軸受部材の近傍で押圧機構がガイドシャフトを副走査方向に押圧しているので、ガイドレールに障害物があるときや被走査体が加速したときに、被走査体に回転モーメントが発生して軸受部材に副走査方向の応力が作用しても、これを良好に抑制して被走査体の不適な変位を防止することができるので、例えば、インクジェット記録装置の印刷品質やスキャニング装置の読取品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリアル装置の実施の一形態であるインクジェット記録装置の要部の平面図である。
【図２】インクジェット記録装置の要部の側面図である。
【図３】一従来例のインクジェット記録装置の内部機構の斜視図である。
【図４】インクジェット記録装置の要部の側面図である。
【図５】インクジェット記録装置の要部の平面図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ 摺動部材
１１ａ，１１ｂ 弾性部材
３０５ ガイドレール
４０１ 被走査体の一部であるキャリッジ
４０１ａ，４０１ｂ 軸受部材
５００ 被走査体の一部である記録ヘッド

Claims (1)

1. 主走査方向と各々平行なガイドシャフトとガイドレールとが副走査方向に配列されており、前記ガイドシャフトと前記ガイドレールとで被走査体がスライド自在に支持されており、前記被走査体を前記ガイドシャフトの近傍で作用させる応力により主走査方向に往復移動させ、前記被走査体と対向する位置で媒体を副走査方向に移動させるシリアル装置であって、
   前記被走査体が、主走査方向に離反した位置に配置されて前記ガイドシャフトを各々保持する複数の軸受部材と、前記軸受部材の各々の近傍で前記ガイドシャフトを副走査方向に押圧する複数の押圧機構と、を有しているシリアル装置。

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