JP3526396B2 - シリアルプリンタのキャリッジ駆動機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリアルプリンタ
において記録ヘッドを搭載し、プラテンに沿って往復ど
うするキャリッジを駆動するシリアルプリンタのキャリ
ッジ駆動機構にかかり、特に、駆動モータの駆動力をキ
ャリッジに円滑に伝達することができるシリアルプリン
タのキャリッジ駆動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従動プーリと駆動プーリとに架
け回された歯付ベルトを駆動して記録ヘッドを搭載した
キャリッジを移動させるようにしたシリアルプリンタが
コンピュータ、ワードプロセッサなどの出力機器として
多く用いられている。

【０００３】図６および図７は、このようなシリアルプ
リンタのキャリッジ駆動機構１の一例を示すものであ
り、記録ヘッドを搭載したキャリッジ３の移動範囲を外
れた位置に所定の間隔を隔てて駆動プーリ４および従動
プーリ６が配設されており、これらの駆動プーリ４およ
び従動プーリ６に架け回された歯付ベルト２をステッピ
ングモータからなる駆動モータ１０によって駆動するこ
とによりこの歯付ベルト２に連結されたキャリッジ３が
左右に移動するすることになる。なお、駆動プーリ４は
固定的に設けられており、従動プーリ６は歯付ベルト２
に張力を与えるためにテンションばね５を介してプリン
タ本体に取付けられている。

【０００４】前記駆動プーリ４の下端面には、この駆動
プーリ４と一体に回転する駆動ギア７が連結されてい
る。これらの駆動プーリ４および駆動ギア７は、上端が
小径となるように段部を有するように形成された支持軸
８の小径部に回転自在に支持されている。さらに、前記
支持軸８に支持された駆動プーリ４および駆動ギア７
は、この支持軸８の小径部と大径部とを接続する端面と
支持軸８の小径部の端面近傍に配設された止め輪９とに
よって軸方向に対する位置決めがなされている。また、
前記駆動ギア７には駆動モータ１０の出力軸１０ａに固
着された出力ギア１１が噛合されている。

【０００５】そして、このように構成されたシリアルプ
リンタのキャリッジ駆動機構１によれば、駆動モータ１
０を正逆回転させることにより、出力ギア１１、駆動ギ
ア７および駆動プーリ４を介して歯付ベルト２を正逆回
転させてキャリッジ３を図６において両矢印方向Ａにて
示す左右方向に往復移動させるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シリアルプ
リンタにおいては、記録ヘッドを搭載したキャリッジ３
の振動により，ジッタと称されるキャリッジ３の移動方
向に垂直な方向（縦方向）の濃淡ムラが発生することが
あるため，この濃淡ムラの解決が高画質の記録を得るた
めの重要課題の一つとなっている。そのため、歯付ベル
ト２と駆動プーリ４との噛み合い振動によるキャリッジ
３の振動を低減するためには、歯付ベルト２および駆動
プーリ４の歯形をはすばとすることが有効であることが
わかり、一部のシリアルプリンタにおいては、このよう
なはすばの歯付ベルト２が使用されている。

【０００７】しかしながら、歯付ベルト２および駆動プ
ーリ４の歯形をはすばとした場合、歯付ベルト２の駆動
によりスラスト力が発生するために、歯付ベルト２の走
行方向が反転すると歯付ベルト２が駆動プーリ４の幅方
向に移動する現象が生ずる。例えば、駆動プーリ４を歯
付ベルト２が矢印Ｂ方向に移動するように回転すると、
歯付ベルト２を矢印ｂ方向に移動させるスラスト力が働
き、一方、駆動プーリ４を歯付ベルト２が矢印Ｃ方向に
移動するように回転すると、歯付ベルト２を矢印ｃ方向
に移動させるスラスト力が働くことになる（図８参
照）。

【０００８】このように、キャリッジ３の移動方向に等
しい歯付ベルト２の走行方向が反転するたびに、歯付ベ
ルト２が駆動プーリ４の幅方向に移動することにより伝
達誤差が生じ、この伝達誤差が大きい場合、シリアルプ
リンタにおける印刷位置ずれとなり、高画質の記録画像
が得られないことになる。また、このスラスト方向の移
動量は、駆動プーリ４の幅寸法（Ｗ’）と歯付ベルト２
の幅寸法（Ｗ）との差（ガタ）が大きいほど大きくな
り、伝達誤差もこの差との相関関係を有している。

【０００９】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、駆動モータの駆動力を円滑にキャリッジに伝達
することができるとともに、歯付ベルトの駆動プーリの
幅方向への移動を小さくすることにより伝達誤差を小さ
くでき、印刷位置ずれのない高画質の記録画像を得るこ
とのできるシリアルプリンタのキャリッジ駆動機構を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、特許請求の範囲の請求項１に記載の本発明のシリ
アルプリンタのキャリッジ駆動機構の特徴は、キャリッ
ジに連結された歯付ベルト、駆動プーリ、従動プーリ、
駆動ギアおよび出力ギアの各歯形をはすばとするととも
に、前記駆動ギアと駆動プーリとを２段ギアとして一体
に、かつ、前記駆動ギアの歯のはすじの傾斜方向と駆動
プーリの歯のはすじの傾斜方向とが相反する方向に形成
し、前記歯付ベルトの幅寸法（Ｗ）と前記駆動プーリの
幅寸法（Ｗ’）との関係をＷ’−Ｗ≦０．５mmとなるよ
うに構成したことにある。そして、このような構成を採
用したことにより、歯付ベルトと駆動プーリとの噛み合
い振動を低減できるとともに、歯付ベルトの走行におけ
る幅方向の移動量を小さくすることができる。

【００１１】請求項２に記載の本発明のシリアルプリン
タのキャリッジ駆動機構の特徴は、歯付ベルトのはすば
のねじれ角（θ）を７度〜１２度としたことにある。そ
して、このような構成を採用したことにより、さらに歯
付ベルトの走行時における最大伝達誤差量ｅをｅ＝０．
５×tanθ＝０.１０６mmと小さな値にできるが、この値
は、歯付ベルトの走行方向が反転してから記録開始まで
の加速度領域において吸収される量である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明に係るシ
リアルプリンタのキャリッジ駆動機構の一実施形態の要
部を示すものであり、図１はその斜視図、図２は駆動プ
ーリ近傍の一部切断断面図である。

【００１３】図１および図２に示すように、本実施形態
のシリアルプリンタのキャリッジ駆動機構２１は、タイ
ミングベルトと称される歯付ベルト２２を有している。
この歯付ベルト２２は、キャリッジ２３の移動範囲を外
れた位置に所定の間隔を隔てて固定的に設けられた駆動
プーリ２４とテンションばね２５によって歯付ベルト２
２に張力を与えるように取付けられた従動プーリ２６と
の間に架け回されており、この歯付ベルト２２の一部に
駆動シャフト２７に摺動自在に取付けられたキャリッジ
２３が固着されている。また、キャリッジ２３には記録
ヘッド３０が搭載されている。

【００１４】前記駆動プーリ２４の下端面には、駆動プ
ーリ２４と一体に形成された駆動ギア２８が形成されて
いる。そして、駆動プーリ２４および駆動ギア２８は支
持軸２９に回転自在に支持されており、駆動ギア２８に
は、駆動モータ３１の出力軸３１ａに固着された出力ギ
ア３２が噛合されている。

【００１５】そして、前記歯付ベルト２２、駆動プーリ
２４、従動プーリ２６、駆動ギア２８および出力ギア３
２の各歯２２ａ，２４ａ，２８ａ，３２ａの歯形は全て
はすばとされており、記録はキャリッジ２３の移動方向
における片方向のみにおいて行なわれるようになってい
る。

【００１６】さらに、出力ギア３２の歯３２ａは右ねじ
れ２０度のはすばとし、歯付きベルト２２の歯２２ａは
ピッチが２mm（軸直角で２．０３mm）で左ねじれ１０度
のはすばである。この歯付ベルト２２のはすばのねじれ
角については、種々のねじれ角の歯付ベルト２２を制作
し実際に記録を行った結果、もっともジッタの発生が少
なかったねじれ角が１０度であったこと、また、このね
じれ角を７度以下とした場合、はすばとした効果を得る
ことができないし、他方、１５度では歯付ベルトの制作
が困難になることから、１０度のねじれ角としたもので
ある。

【００１７】なお、歯付ベルト２２のねじれ角を７度か
ら１２度の間とすることにより、ジッタの発生の原因と
なる噛み合い振動が低減されることを確認した。

【００１８】さらに、歯付ベルトの走行時における最大
伝達誤差量ｅは ｅ＝０．５×tanθ で表わされ、ねじれ角θ＝１２度のとき、ｅ＝０.１０
６mmとなり、この値は、歯付ベルト２２の走行方向が反
転してから記録開始までの加速度領域において吸収され
る量である。なお、ねじれ角θの値が小さくなると、最
大伝達誤差量ｅが小さくなるので、ガタ（Ｗ’−Ｗ）を
大きくすることが可能のように思えるが、前述したよう
に、ねじれ角θが７度以下では、振動を抑えることがで
きず、ジッタに対して効果がない。

【００１９】また、駆動プーリ１４の幅寸法（Ｗ’）は
４mmであり、歯付ベルト２２の幅寸法（Ｗ）は３.５mm
である。

【００２０】つぎに、前述した構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。

【００２１】本実施の形態のシリアルプリンタのキャリ
ッジ駆動機構２１によれば、駆動モータ３１を正逆回転
させることにより、歯付ベルト２２が正逆回転し、キャ
リッジ２３を駆動シャフト２７に沿って往復移動させる
ことができるようになっている。

【００２２】また、前述したように、歯付ベルト２２の
走行に伴ってスラスト力が発生するため、歯付ベルト２
２が駆動プーリ２４のスラスト方向に動き、これにより
キャリッジ２３には伝達誤差が発生する。

【００２３】ここで、歯付ベルト２２の幅寸法による正
逆転時の伝達誤差について測定を行った結果を図３〜図
５に示す。ここにおいては、比較のために、歯付ベルト
２２の幅寸法を本実施形態の３．５mmとした歯付ベルト
２２のほかに幅寸法を２mmおよび３mmとした２種類の歯
付ベルト２２を用意した。なお、比較のための２種類の
歯付ベルト２２についても、本実施形態の歯付ベルト２
２と同様にピッチが２mmで左ねじれ１０度のはすばを用
いた。また、前述したように駆動プーリ１４と従動プー
リ１６の幅寸法は４mmである。

【００２４】ところで、図３〜図５は、反転する際の伝
達誤差を調べるため、回転方向を予め正転（ＣＷ：時計
方向回転） した後の正転動作を測定した場合と、逆転
（ＣＣＷ：反時計方向回転）させた後の正転動作した場
合の２つをプロットしたものである。また正転後正転動
作時の回転開始時点の値を強制的に伝達誤差を０とし
て、その後の相対誤差を測定したものである。さらに、
測定開始点は回転開始後９０度の角度から行った。

【００２５】まず本実施の形態である歯付ベルト２２の
幅寸法が３．５mmの場合は、図３に示すように、波形が
ほぼ一致しておりずれ量はほとんどなく、これから反転
動作時の伝達誤差は駆動プーリ２４と歯付ベルト２２の
幅方向の遊びを小さくすることにより解決できることを
確認した。

【００２６】これに対して、比較対象である歯付ベルト
２２の幅寸法が２mmの結果を見ると、図４に示すよう
に、２つの波形が一致しておらず、最大で約０．４mmず
れていることがわかる。ずれ量は回転開始後約７２０度
（２回転）の間で約０．４mmまで増えていき、その後は
ほぼ一定している。このときの歯付ベルト２２のスラス
ト方向への動きを観察すると、正転後正転動作では歯付
ベルト２２は駆動プーリ２４のフランジ２４ａの片側端
面に当接したまま動いていないが、逆転後正転の動作に
おいては逆側フランジ２４ｂの端面まで駆動プーリ２４
の約７２０度（２回転）により行き着いていることか
ら、歯付ベルト２２のスラスト方向への移動により伝達
距離の遅れが発生していると考えられる。

【００２７】また、図５に示すように、歯付ベルト２２
の幅寸法が３mm幅では、ずれは小さくなり、伝達誤差は
約０．１７mmとなっているが、これでも十分とはいえな
いものである。

【００２８】以上の説明から明らかなように、歯付ベル
ト２２の幅寸法と駆動プーリ２４の幅寸法との差が小さ
いほど歯付ベルト２２のスラスト移動量は小さくなるの
で、記録位置ずれも小さくなるが、前述したように、そ
の寸法差が０.５mm以下であれば伝達誤差が小さくな
り、記録位置精度にも影響がなく高品質の印刷画像が得
られることがわかった。

【００２９】なお、本発明は、前述した実施の形態に限
定されるものではなく、種々の変更が可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
キャリッジを駆動するための歯付ベルト、駆動プーリ、
従動プーリ、駆動ギアおよび出力ギアの各歯をはすばと
することで、歯付ベルトと駆動プーリの噛合振動を減少
させて記録時におけるジッタの発生を防止できるととも
に、歯付ベルトの幅寸法を駆動プーリの幅寸法に対し
て、型が０．５mm以下となる寸法にしたことにより、歯
形をはすばにしたことによる駆動方向の反転時のスラス
ト方向への移動量を小さくでき、伝達誤差を小さくする
ことができるので、記録位置精度が正確に得られ、高品
質の印刷画像を得ることができるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるシリアルプリンタのキャリッ
ジ駆動機構の実施形態を示す斜視図

【図２】 図１に示したキャリッジ駆動機構の駆動ギア
近傍の一部切断正面図

【図３】 本発明にかかるシリアルプリンタのキャリッ
ジ移送機構の実施形態において幅寸法３.５mmの歯付ベ
ルトを使用した場合の伝達誤差の測定結果を示す説明図

【図４】 本実施形態との比較のために、幅寸法２mmの
歯付ベルトを使用した場合の伝達誤差の測定結果を示す
説明図

【図５】 本実施形態との比較のために、幅寸法３mmの
歯付ベルトを使用した場合の伝達誤差の測定結果を示す
説明図

【図６】 一般的なシリアルプリンタのキャリッジ駆動
機構の要部を示す平面図

【図７】 図６の駆動ギア近傍の一部切断正面図

【図８】 図６のキャリッジ駆動機構のプーリと歯付ベ
ルトをはすばにした場合に発生するスラスト力について
の説明図

【符号の説明】

２１ シリアルプリンタのキャリッジ駆動機構 ２２ 歯付ベルト ２２a （歯付ベルトの）歯 ２３ キャリッジ ２４ 駆動プーリ ２６ 従動プーリ ２８ 減速ギア ３１ 駆動モータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔を隔てて配設された駆動プー
   リおよび従動プーリと、これらの駆動プーリおよび従動
   プーリに架け回された歯付ベルトと、前記駆動プーリに
   連結され駆動モータの出力ギアにより駆動される駆動ギ
   アとを有し、前記駆動モータの駆動力により前記出力ギ
   アおよび前記駆動ギアを介して前記駆動プーリを駆動す
   ることにより前記歯付ベルトの一部が連結されたキャリ
   ッジを往復動させるプリンタのキャリッジ駆動機構であ
   って、 前記歯付ベルト、駆動プーリ、従動プーリ、駆動ギアお
   よび出力ギアの各歯形をはすばとするとともに、前記駆
   動ギアと駆動プーリとを２段ギアとして一体に、かつ、
   前記駆動ギアの歯のはすじの傾斜方向と駆動プーリの歯
   のはすじの傾斜方向とが相反する方向に形成し、 前記歯付ベルトの幅寸法（Ｗ）と前記駆動プーリの幅寸
   法（Ｗ’）との関係を Ｗ’−Ｗ≦０．５mm となるように構成したことを特徴とするシリアルプリン
   タのキャリッジ駆動機構。
2. 【請求項２】 前記プーリおよび歯付ベルトのはすばの
   ねじれ角を７度〜１２度としたことを特徴とする請求項
   １に記載のシリアルプリンタのキャリッジ駆動機構。