JP3573993B2 - インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、インクヘッドから吐出したインクによって用紙上に対する画像形成を行うインクジェットプリンタに関し、特に、インクカートリッジ及びインクヘッドを搭載したキャリッジを用紙表面に対向して主走査方向に移動させるキャリッジ駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インクジェットプリンタでは、インクカートリッジ及びインクヘッドを搭載したキャリッジを用紙の表面に対して主走査方向に往復移動させ、この間にインクカートリッジ内のインクをインクヘッドから用紙の表面に吐出させることにより印刷処理を行う。このようなインクジェットプリンタにおいて、キャリッジを主走査方向に往復移動させるための駆動機構として、従来より、キャリッジの主走査方向に直交する副走査方向の片側に、スクリューシャフト、又は、タイミングベルトを介して駆動力を伝達するようにした所謂片側駆動方式の駆動機構が用いられている。
【０００３】
スクリューシャフトを用いた片側駆動方式の駆動機構は、例えば、特開平６−２４００１号公報に開示されている。即ち、図８に示すように、主走査方向に平行に軸支したスクリューシャフト８１をキャリッジ８２の主走査方向に直交する方向の一方の側面近傍に配置した貫通部材８３に貫通させるとともに、主走査方向に平行に固定されたガイドシャフト８４をキャリッジ８２の主走査方向に直交する方向の他方の側面近傍に貫通させ、画像データに基づくインクヘッドの駆動開始後に、用紙の副走査方向への搬送タイミングに同期してスクリューシャフト８１を回転せさることにより、キャリッジ８２を主走査方向に移動させるようにしている。
【０００４】
また、タイミングベルトを用いた片側駆動方式の駆動機構は、図９に示すように、プーリ９１ａ，９１ｂを介して主走査方向に平行に張架したタイミングベルト９２の一部をキャリッジ９３の一端に係止するとともに、主走査方向に平行に固定された２本のガイドシャフト９４，９５の一方をキャリッジ９３の一端側に貫通させ、他方をキャリッジ９３の他端側に当接させ、タイミングベルト９２を張架している少なくとも一方のプーリ９１ａをモータ９６によって駆動することにより、キャリッジ９３を主走査方向に移動させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の片側駆動方式の駆動機構では、キャリッジにおける副走査方向の片側にのみ供給される駆動力が、主走査方向を含む平面における回転力としてキャリッジに作用し、キャリッジに対する駆動力の作用方向が移動方向である主走査方向から偏向する結果、キャリッジの移動時においてガイドシャフト等の主走査方向に平行に配置された部材との摩擦抵抗が大きくなり、キャリッジを円滑に移動させることができなくなり、駆動機構が早期に磨耗するだけでなく、記録用紙における印刷位置の重複や欠落によって画質の低下を生じる問題があった。
【０００６】
また、インクヘッドに配置されたノズル数が１００〜３００列程度の比較的少数である場合には、インクカートリッジ及びインクヘッドを含むキャリッジの重量はさほど大きくならず、新品のインクカートリッジの重量と交換直前のインクカートリッジの重量との差はあまり大きくならないため、キャリッジの移動時に作用する摩擦抵抗はインクカートリッジの使用期間の全期間わたって大きく変化することはないが、印刷処理の高速化及び画質の高解像度化にともなってインクヘッドに配置されるノズル数が１０００〜２０００列程度に増加すると、インクヘッドの構成が複雑化するだけでなく、単位印刷時間当りのインク消費量も増加するためにキャリッジに搭載すべきインクカートリッジの容量も相対的に増量する必要が生じ、新品のインクカートリッジの重量と交換直前のインクカートリッジの重量との差が大きくなり、インクカートリッジの使用開始直後と交換直前とでキャリッジに作用する摩擦抵抗が大きく変化し、インクカートリッジの使用期間の全期間にわたってキャリッジを安定した状態で円滑に移動させることができなくなり、上記の駆動機構の磨耗や画質の低下の問題は大きな問題となる。
【０００７】
この発明の目的は、キャリッジにおける副走査方向の両端部に方向及び大きさが同一の駆動力を同時に作用させることにより、主走査方向を含む平面における回転方向の力がキャリッジに作用することがないようにし、キャリッジに搭載すべきインクカートリッジの容量が増加した場合にも、インクカートリッジの使用期間の全期間にわたって安定した状態で円滑にキャリッジを移動させることができ、早期に磨耗を生じたり、印刷画質の劣化を生じることのないインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
(1) インクカートリッジ及びインクヘッドを搭載したキャリッジにおける副走査方向の一方の端部近傍に主走査方向に平行なガイド軸を貫通させるとともに他方の端部近傍に主走査方向に平行なガイド軸を当接させ、該キャリッジにおける副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の主走査方向の駆動力を同一のタイミングで伝達する伝達部材を設けたインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構であって、
前記伝達部材は、キャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに回転自在に配置された駆動プーリ及び従動プーリ、駆動プーリと従動プーリとの間に張架されたタイミングベルト、一方の駆動プーリと他方の駆動プーリとを同軸上に連結する第１の連結シャフト、一方の従動プーリと他方の従動プーリとを同軸上に連結する第２の連結シャフト、並びに、一方の駆動プーリを回転軸に固定して正逆両方向に回転する走査用モータからなり、
前記第１の連結シャフトを介して一方の駆動プーリの回転を他方の駆動プーリに伝達し、前記第２の連結シャフトを介して一方の従動プーリの回転を他方の従動プーリに伝達することを特徴とする。
この発明においては、主走査方向に移動するキャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力が同一のタイミングで供給される。したがって、キャリッジに供給される駆動力が主走査方向を含む平面における回転力としてキャリッジに作用することがなく、キャリッジの移動方向が主走査方向に対して偏向することがない。また、第２の連結シャフトによって一方の従動プーリと他方の従動プーリとが同軸上に連結されている。したがって、２本のタイミングベルトの回転動作が確実に同期し、キャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに供給する駆動力の大きさの同一性がより確実に維持される。
【００１０】
インクジェットプリンタの駆動機構１は、キャリッジ２を主走査方向である矢印Ａ及びＢ方向に往復移動させる。カラーインクジェットプリンタでは、キャリッジ２には、互いに異なる色のインクを収納した複数のインクカートリッジが同時に搭載される。駆動機構１には、２本のガイドシャフト１１，１２が、主走査方向に平行に固定されている。一方のガイドシャフト１１はキャリッジ１の前面２ａの近傍に貫通しており、他方のガイドシャフト１２はキャリッジ１の底面における背面２ｂの近傍に当接している。
【００１１】
また、駆動機構１には、２本のタイミングベルト３，４が、主走査方向に平行に配置されている。一方のタイミングベルト３は駆動プーリ５ａ及び従動プーリ５ｂに張架されており、上側の水平部分の一部においてキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃに係止されている。他方のタイミングベルト４は駆動プーリ６ａ及び従動プーリ６ｂに張架されており、上側の水平部分の一部においてキャリッジ２の背面２ｂから突出した係止部２ｄに係止されている。
【００１２】
一方のタイミングベルト３を張架する駆動プーリ５ａと他方のタイミングベルト４を張架する駆動プーリ６ａとは、連結シャフト８ａ（第１の連結シャフト）を介して同軸上に連結されている。また、他方のタイミングベルト３を張架する従動プーリ５ｂと他方のタイミングベルト４を張架する従動プーリ６ｂとは、連結シャフト８ｂ（第２の連結シャフト）を介して同軸上に連結されている。これらプーリ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、同一の径にされている。駆動プーリ５ａは、走査用モータ９の回転軸に固定されている。走査用モータ９の回転軸は、正逆両方向に回転する。
【００１３】
以上の構成により、走査用モータ９が回転軸を正転させる方向に駆動されると、駆動プーリ５ａが矢印Ｃ方向に正転し、一方のタイミングベルト３が上側の水平部分において矢印Ａ方向に移動するように回転するとともに、従動プーリ５ｂも矢印Ｃ方向に回転する。駆動プーリ５ａ及び従動プーリ５ｂのそれぞれの矢印Ｃ方向の回転は連結シャフト８ａ及び８ｂを介して駆動プーリ６ａ及び従動プーリ６ｂのそれぞれに伝達されるため、他方のタイミングベルト４は一方のタイミングベルト３に同期して上側の水平部分において矢印Ａ方向に移動するように回転する。
【００１４】
これとは逆に、走査用モータ９が回転軸を逆転させる方向に駆動されると、駆動プーリ５ａが矢印Ｄ方向に正転し、一方のタイミングベルト３が上側の水平部分において矢印Ｂ方向に移動するように回転するとともに、従動プーリ５ｂも矢印Ｄ方向に回転する。駆動プーリ５ａ及び従動プーリ５ｂのそれぞれの矢印Ｄ方向の回転は連結シャフト８ａ及び８ｂを介して駆動プーリ６ａ及び従動プーリ６ｂのそれぞれに伝達されるため、他方のタイミングベルト４は一方のタイミングベルト３に同期して上側の水平部分において矢印Ｂ方向に移動するように回転する。
【００１５】
したがって、走査用モータ９の回転軸を正転又は逆転させることにより、２本のタイミングベルト３及び４が、上側の水平部分において矢印Ａ方向又はＢ方向に移動するように同期して回転する。上述のように、２本のタイミングベルト３，４のそれぞれは、上側の水平部分の一部においてキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃ、及び、背面２ｂから突出した係止部２ｄのそれぞれに係止している。このため、２本のタイミングベルト３及び４が同期して回転すると、キャリッジ２には主走査方向に直交する方向の両側において走査方向について同一方向及び同一の大きさの駆動力が供給され、キャリッジ２は主走査方向に往動又は復動する。
【００１６】
このように、主走査方向に往動又は復動する際に、キャリッジ２には、２本のタイミングベルト３，４を介して移動方向（主走査方向）に直交する方向の両端部に方向及び大きさが同一の駆動力が供給されるため、この駆動力がキャリッジ２に対して移動方向を含む平面における回転力として作用することがない。したがって、キャリッジ２の移動方向が主走査方向から偏向することがなく、キャリッジ２とガイドシャフト１１との摩擦抵抗が増加することもなく、キャリッジ２を円滑に移動させることができ、駆動機構１において早期に磨耗を生じたり、印刷画像の劣化を生じることがない。
【００１７】
図２は、上記駆動機構を含むインクジェットプリンタにおける印刷処理時の動作手順を示すフローチャートである。インクジェットプリンタに対してコンピュータ等の外部装置から印刷要求が入力されると（ｓ１）、図外の搬送部材を駆動して記録用紙を主走査方向に直交する副走方向に搬送する（ｓ２）。この記録用紙の搬送により、記録用紙の表面における印刷開始位置が、キャリッジ２に搭載されたインクヘッドに対向する。この後、外部装置から入力された画像データを複数ライン毎にインクヘッドに送信し（ｓ３，ｓ４）、複数ライン分の画像データの送信が終了すると、走査用モータ９を正転方向に駆動する（ｓ５）。これによってキャリッジ２は、図１に示す矢印Ａ方向に往動する。これと同時に、インクヘッドを画像データに基づいて駆動し、記録用紙の表面に複数ライン分の画像を印刷する。
【００１８】
ｓ５における走査用モータ９の駆動は、キャリッジ２に搭載されたインクヘッドが画像データにおける主走査方向の終端に達するか、又は、キャリッジ２が予め固定的に定められた移動範囲の終端に達するまで、継続して行われる。記録用紙の表面に対する複数ライン分の画像の印刷が終了すると、走査用モータ９を逆転方向に駆動する（ｓ６，ｓ７）。これによってキャリッジ２は、図１に示す矢印Ｂ方向に復動する。これとともに、次の複数ラインの画像データが存在するか否かの判別を行い（ｓ８）、次の複数ラインの画像データが存在する場合には、搬送部材を駆動して記録用紙を複数ライン分だけ搬送する（ｓ９）。次の複数ラインの画像データが存在しない場合には、搬送部材を駆動して記録用紙を排紙トレイに排出して印刷処理を終了する（ｓ１０）。
【００１９】
以上の処理によって、インクジェットプリンタの印刷処理時には、走査用モータ９の駆動によってキャリッジ２が主走査方向を往動する間に画像データに基づいてインクヘッドが駆動され、記録用紙の表面に画像が複数ライン毎に印刷される。この間において、キャリッジ２は、副走査方向の両端部に方向及び大きさが同一の駆動力の供給を受けることから、キャリッジ２に対して駆動力が主走査方向を含む平面における回転力として作用することがなく、ガイドシャフト１１との間に生じる摩擦力が増加したり、ガイドシャフト１１との間にがたつきを生じることがない。このため、インクヘッドによる印刷動作中においてキャリッジ２は常に円滑に走査方向に往動し、画像の部分的な欠落や色調の変化を生じることがなく、印刷された画質の劣化を生じることがない。
【００２０】
また、走査用モータ９に作用する負荷はキャリッジ２に搭載されたインクカートリッジにおけるインク残量の変化にともなうキャリッジ２全体の重量の変化に応じて変化するが、この走査用モータ９の負荷の変化量はインクカートリッジの容量の増加にともなって増加する。即ち、インクカートリッジの容量が増加すると、新品のインクカートリッジとキャリッジ２における交換直前のインクカートリッジとの重量差が大きくなる。
【００２１】
このように、インクカートリッジの重量差が増加した場合、従来のように、キャリッジの副走査方向の一端側にのみ駆動力を供給する構成では、図３に示すように、走査用モータに作用する負荷（図３では、走査用モータに作用する負荷を走査用モータに供給される電流値で表している。）の差はさらに大きくなる。これは、キャリッジの重量が増加するにともなって、キャリッジの移動方向の誤差によるガイドシャフト等との摩擦抵抗が増加するためであると考えられる。このため、従来のキャリッジの駆動機構では、キャリッジに搭載されたインクカートリッジの使用期間の全期間にわたって安定した状態で円滑にキャリッジを移動させることが困難になる。
【００２２】
これに対して、上記の実施形態に係る駆動機構では、キャリッジ２の副走査方向の両端部に駆動力を供給するようにしているため、キャリッジ２の移動方向に誤差を生じることがなく、インクカートリッジの重量が増加しても、走査用モータ９に作用する負荷の増加量は僅かである。このため、上記の実施形態に係る駆動機構によれば、インクカートリッジの容量が増加した場合にも、キャリッジ２に搭載されたインクカートリッジの使用期間の全期間にわたって安定した状態で円滑にキャリッジを移動させることができ、インクカートリッジの容量の増加をともなう印刷速度の高速化、及び、印刷品質の高解像度化に対応することができる。
【００２３】
なお、上記第１の実施形態に係る駆動機構１において、連結シャフト８ｂによって従動プーリ５ｂと従動プーリ６ｂとを連結することにより、２本のタイミングベルト３，４の回転動作を確実に同期させることができ、キャリッジ２の副走査方向の両端部のそれぞれに供給する駆動力の大きさの同一性をより確実に維持することができることから、キャリッジ２の移動方向の誤差の発生を完全に防止して、キャリッジ２をより安定した状態で円滑に移動させることができる。
【００２４】
図４は、インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。この実施形態に係る駆動機構２０は、キャリッジ２の副走査方向の両端のそれぞれに駆動力を供給する２本のタイミングベルト３，４を張架する駆動プーリ５ａ及び駆動プーリ６ａのそれぞれを個別の走査用モータ２１，２２のそれぞれの回転軸に固定したものである。走査用モータ２１，２２としては、構成及び性能が同一のものを使用する。
【００２５】
この構成において、走査用モータ２１，２２を完全に同期したタイミングで駆動することにより、２本のタイミングベルト３，４のそれぞれからキャリッジ２の副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力を同時に供給することができ、キャリッジ２の移動方向についての誤差を発生を防止してキャリッジ２を安定した状態で円滑に移動させることができる。
【００２６】
また、この構成は、２本のタイミングベルト３，４のそれぞれを張架するプーリを連結する連結シャフトを備える必要がないため、２本のタイミングベルト３，４のそれぞれを張架するプーリ間に他の部品を配置したプリンタにも適用することができる。
【００２７】
図５は、インクジェットプリンタのキャリッジの駆動機構の構成を示す図である。この実施形態に係る駆動機構３０は、鉛直方向に回転軸を配置した４個のプーリ３３ａ〜３３ｄを設け、走査用モータ３４の回転軸に固定された駆動プーリ３３ａと従動プーリ３３ｂとによってタイミングベルト３１を張架するとともに、４個のプーリ３３ａ〜３３ｄによってタイミングベルト３２を張架し、タイミングベルト３１の水平部分の一部をキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃに係止させ、さらに、タイミングベルト３２の主走査方向に平行な水平部分の一部をキャリッジ２の背面２ｂから突出した係止部２ｄに係止している。
【００２８】
この構成により、第１の実施形態に係る駆動機構１における連結シャフト８ａ，８ｂを用いることなく、単一の走査用モータ３４からキャリッジ２の副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力を同時に供給することができる。
【００２９】
図６は、インクジェットプリンタのキャリッジの駆動機構の構成を示す図である。この実施形態に係る駆動機構４０は、回転軸を主走査方向に配置した駆動プーリ４２，従動プーリ４２ｂ，４２ｅ〜４２ｇ，４２ｊ、及び、回転軸を副走査方向に配置した従動プーリ４２ｃ，４２ｄ，４２ｄ，４２ｈの計１０個のプーリと、これら１０個のプーリに順に張架された１本のタイミングベルト４１と、を備えている。駆動プーリ４２ａは、走査用モータ４３の回転軸に固定されている。
【００３０】
タイミングベルト４１は、キャリッジ２の移動範囲の上方において２回屈曲された状態で張架されており、タイミングベルト４１の主走査方向に平行な一方の水平部分の一部をキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃに係止するとともに、タイミングベルト４１の主走査方向に平行な他方の水平部分の一部をキャリッジ２の背面２ｂから突出した係止部２ｄに係止している。なお、タイミングベルト４１において係止部２ｃ及び２ｄに係止された部分は、タイミングベルト４１の回転時に同一方向に移動する。
【００３１】
この構成により、単一のタイミングベルト４１及び単一の走査用モータ４３によってキャリッジ２の副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力を同時に供給することができる。
【００３２】
図７は、インクジェットプリンタのキャリッジの駆動機構の構成を示す図である。この実施形態に係る駆動機構５０は、回転軸を鉛直方向に配置したプーリ５２ａ〜５２ｅと、これらのプーリ５２ａ〜５２ｅに張架された１本のワイヤ５１と、巻取プーリ５２ａ，５２ｅのそれぞれを回転軸に固定した走査用モータ５３，５４と、を備えている。ワイヤ５１は、一端部において巻取プーリ５２ａの周面に複数回巻回されており、他端部において巻取プーリ５２ｅの周面に複数回巻回されている。巻取プーリ５２ａと巻取プーリ５２ｅとにおけるワイヤ５１の巻回方向は互いに逆方向にされている。
【００３３】
また、ワイヤ５１は、巻取プーリ５２ａとプーリ５２ｂとの間において主走査方向に平行な部分の一部がキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃに係止されており、プーリ５２ｄと巻取プーリ５２ｅとの間において主走査方向に平行な部分の一部がキャリッジ２の背面２ｂから突出した係止部２ｄに係止されている。また、走査用モータ５３と走査用モータ５４としては、構成及び性能が同一のものを使用する。
【００３４】
この構成において、キャリッジ２の移動時には、走査用モータ５３，５４を同時に同方向に駆動することにより、ワイヤ５１は巻取プーリ５２ａ，５２ｅの一方の周面に巻き取られるとともに他方の周面から引き出される。即ち、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往動させる場合には、走査用モータ５３，５４を矢印Ｅ方向に同時に駆動することにより、巻取プーリ５２ａの周面にワイヤ５１が巻き取られるとともに、巻取プーリ５２ｅの周面からワイヤ５１が同量だけ引き出される。また、キャリッジ２を矢印Ｂ方向に復動させる場合には、走査用モータ５３，５４を矢印Ｆ方向に同時に駆動することにより、巻取プーリ５２ａの周面からワイヤ５１が引き出されるとともに、巻取プーリ５２ｅの周面に同量のワイヤ５１が巻き取られる。
【００３５】
この構成により、１本のワイヤ５１を用いてキャリッジ２の副走査方向の両端部に方向及び大きさが同一の駆動力を同時に供給することができ、駆動機構５０を小型化することができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、主走査方向に移動するキャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力を同一のタイミングで供給することにより、キャリッジに供給される駆動力が主走査方向を含む平面における回転力としてキャリッジに作用しないようにすることができ、キャリッジの移動方向が主走査方向に対して偏向することを防止して、常に安定した状態でキャリッジを円滑に移動させることができ、駆動機構の磨耗や画像の劣化を防止することができる。また、第２の連結シャフトによって一方の従動プーリと他方の従動プーリとを同軸上に連結することにより、２本のタイミングベルトの回転動作を確実に同期させることができ、キャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに供給する駆動力の大きさの同一性をより確実に維持してキャリッジの移動方向の誤差の発生を完全に防止することができ、キャリッジをより安定した状態で円滑に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図２】上記駆動機構を含むインクジェットプリンタにおける印刷処理時の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】上記駆動機構における走査用モータの負荷状態を従来の構成に係る駆動機構と比較して示す図である。
【図４】インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図５】インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図６】インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図７】インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図８】従来のインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成の一例を示す図である。
【図９】従来のインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成の別の例を示す図である。
【符号の説明】
１，２０，３０，４０，５０−駆動機構
２−キャリッジ
３，４，３１，３２，４１−タイミングベルト
５ａ，６ａ，３３ａ，４２ａ−駆動プーリ
５ｂ，６ｂ，３３ｂ〜３３ｃ，４２ｂ〜４２ｊ，５２ｂ〜５２ｄ−従動プーリ
５２ａ，５２ｅ−巻取プーリ
９，２１，２２，３４，４３，５３，５４−走査用モータ
【産業上の利用分野】
この発明は、インクヘッドから吐出したインクによって用紙上に対する画像形成を行うインクジェットプリンタに関し、特に、インクカートリッジ及びインクヘッドを搭載したキャリッジを用紙表面に対向して主走査方向に移動させるキャリッジ駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インクジェットプリンタでは、インクカートリッジ及びインクヘッドを搭載したキャリッジを用紙の表面に対して主走査方向に往復移動させ、この間にインクカートリッジ内のインクをインクヘッドから用紙の表面に吐出させることにより印刷処理を行う。このようなインクジェットプリンタにおいて、キャリッジを主走査方向に往復移動させるための駆動機構として、従来より、キャリッジの主走査方向に直交する副走査方向の片側に、スクリューシャフト、又は、タイミングベルトを介して駆動力を伝達するようにした所謂片側駆動方式の駆動機構が用いられている。
【０００３】
スクリューシャフトを用いた片側駆動方式の駆動機構は、例えば、特開平６−２４００１号公報に開示されている。即ち、図８に示すように、主走査方向に平行に軸支したスクリューシャフト８１をキャリッジ８２の主走査方向に直交する方向の一方の側面近傍に配置した貫通部材８３に貫通させるとともに、主走査方向に平行に固定されたガイドシャフト８４をキャリッジ８２の主走査方向に直交する方向の他方の側面近傍に貫通させ、画像データに基づくインクヘッドの駆動開始後に、用紙の副走査方向への搬送タイミングに同期してスクリューシャフト８１を回転せさることにより、キャリッジ８２を主走査方向に移動させるようにしている。
【０００４】
また、タイミングベルトを用いた片側駆動方式の駆動機構は、図９に示すように、プーリ９１ａ，９１ｂを介して主走査方向に平行に張架したタイミングベルト９２の一部をキャリッジ９３の一端に係止するとともに、主走査方向に平行に固定された２本のガイドシャフト９４，９５の一方をキャリッジ９３の一端側に貫通させ、他方をキャリッジ９３の他端側に当接させ、タイミングベルト９２を張架している少なくとも一方のプーリ９１ａをモータ９６によって駆動することにより、キャリッジ９３を主走査方向に移動させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の片側駆動方式の駆動機構では、キャリッジにおける副走査方向の片側にのみ供給される駆動力が、主走査方向を含む平面における回転力としてキャリッジに作用し、キャリッジに対する駆動力の作用方向が移動方向である主走査方向から偏向する結果、キャリッジの移動時においてガイドシャフト等の主走査方向に平行に配置された部材との摩擦抵抗が大きくなり、キャリッジを円滑に移動させることができなくなり、駆動機構が早期に磨耗するだけでなく、記録用紙における印刷位置の重複や欠落によって画質の低下を生じる問題があった。
【０００６】
また、インクヘッドに配置されたノズル数が１００〜３００列程度の比較的少数である場合には、インクカートリッジ及びインクヘッドを含むキャリッジの重量はさほど大きくならず、新品のインクカートリッジの重量と交換直前のインクカートリッジの重量との差はあまり大きくならないため、キャリッジの移動時に作用する摩擦抵抗はインクカートリッジの使用期間の全期間わたって大きく変化することはないが、印刷処理の高速化及び画質の高解像度化にともなってインクヘッドに配置されるノズル数が１０００〜２０００列程度に増加すると、インクヘッドの構成が複雑化するだけでなく、単位印刷時間当りのインク消費量も増加するためにキャリッジに搭載すべきインクカートリッジの容量も相対的に増量する必要が生じ、新品のインクカートリッジの重量と交換直前のインクカートリッジの重量との差が大きくなり、インクカートリッジの使用開始直後と交換直前とでキャリッジに作用する摩擦抵抗が大きく変化し、インクカートリッジの使用期間の全期間にわたってキャリッジを安定した状態で円滑に移動させることができなくなり、上記の駆動機構の磨耗や画質の低下の問題は大きな問題となる。
【０００７】
この発明の目的は、キャリッジにおける副走査方向の両端部に方向及び大きさが同一の駆動力を同時に作用させることにより、主走査方向を含む平面における回転方向の力がキャリッジに作用することがないようにし、キャリッジに搭載すべきインクカートリッジの容量が増加した場合にも、インクカートリッジの使用期間の全期間にわたって安定した状態で円滑にキャリッジを移動させることができ、早期に磨耗を生じたり、印刷画質の劣化を生じることのないインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
(1) インクカートリッジ及びインクヘッドを搭載したキャリッジにおける副走査方向の一方の端部近傍に主走査方向に平行なガイド軸を貫通させるとともに他方の端部近傍に主走査方向に平行なガイド軸を当接させ、該キャリッジにおける副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の主走査方向の駆動力を同一のタイミングで伝達する伝達部材を設けたインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構であって、
前記伝達部材は、キャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに回転自在に配置された駆動プーリ及び従動プーリ、駆動プーリと従動プーリとの間に張架されたタイミングベルト、一方の駆動プーリと他方の駆動プーリとを同軸上に連結する第１の連結シャフト、一方の従動プーリと他方の従動プーリとを同軸上に連結する第２の連結シャフト、並びに、一方の駆動プーリを回転軸に固定して正逆両方向に回転する走査用モータからなり、
前記第１の連結シャフトを介して一方の駆動プーリの回転を他方の駆動プーリに伝達し、前記第２の連結シャフトを介して一方の従動プーリの回転を他方の従動プーリに伝達することを特徴とする。
この発明においては、主走査方向に移動するキャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力が同一のタイミングで供給される。したがって、キャリッジに供給される駆動力が主走査方向を含む平面における回転力としてキャリッジに作用することがなく、キャリッジの移動方向が主走査方向に対して偏向することがない。また、第２の連結シャフトによって一方の従動プーリと他方の従動プーリとが同軸上に連結されている。したがって、２本のタイミングベルトの回転動作が確実に同期し、キャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに供給する駆動力の大きさの同一性がより確実に維持される。
【００１０】
インクジェットプリンタの駆動機構１は、キャリッジ２を主走査方向である矢印Ａ及びＢ方向に往復移動させる。カラーインクジェットプリンタでは、キャリッジ２には、互いに異なる色のインクを収納した複数のインクカートリッジが同時に搭載される。駆動機構１には、２本のガイドシャフト１１，１２が、主走査方向に平行に固定されている。一方のガイドシャフト１１はキャリッジ１の前面２ａの近傍に貫通しており、他方のガイドシャフト１２はキャリッジ１の底面における背面２ｂの近傍に当接している。
【００１１】
また、駆動機構１には、２本のタイミングベルト３，４が、主走査方向に平行に配置されている。一方のタイミングベルト３は駆動プーリ５ａ及び従動プーリ５ｂに張架されており、上側の水平部分の一部においてキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃに係止されている。他方のタイミングベルト４は駆動プーリ６ａ及び従動プーリ６ｂに張架されており、上側の水平部分の一部においてキャリッジ２の背面２ｂから突出した係止部２ｄに係止されている。
【００１２】
一方のタイミングベルト３を張架する駆動プーリ５ａと他方のタイミングベルト４を張架する駆動プーリ６ａとは、連結シャフト８ａ（第１の連結シャフト）を介して同軸上に連結されている。また、他方のタイミングベルト３を張架する従動プーリ５ｂと他方のタイミングベルト４を張架する従動プーリ６ｂとは、連結シャフト８ｂ（第２の連結シャフト）を介して同軸上に連結されている。これらプーリ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、同一の径にされている。駆動プーリ５ａは、走査用モータ９の回転軸に固定されている。走査用モータ９の回転軸は、正逆両方向に回転する。
【００１３】
以上の構成により、走査用モータ９が回転軸を正転させる方向に駆動されると、駆動プーリ５ａが矢印Ｃ方向に正転し、一方のタイミングベルト３が上側の水平部分において矢印Ａ方向に移動するように回転するとともに、従動プーリ５ｂも矢印Ｃ方向に回転する。駆動プーリ５ａ及び従動プーリ５ｂのそれぞれの矢印Ｃ方向の回転は連結シャフト８ａ及び８ｂを介して駆動プーリ６ａ及び従動プーリ６ｂのそれぞれに伝達されるため、他方のタイミングベルト４は一方のタイミングベルト３に同期して上側の水平部分において矢印Ａ方向に移動するように回転する。
【００１４】
これとは逆に、走査用モータ９が回転軸を逆転させる方向に駆動されると、駆動プーリ５ａが矢印Ｄ方向に正転し、一方のタイミングベルト３が上側の水平部分において矢印Ｂ方向に移動するように回転するとともに、従動プーリ５ｂも矢印Ｄ方向に回転する。駆動プーリ５ａ及び従動プーリ５ｂのそれぞれの矢印Ｄ方向の回転は連結シャフト８ａ及び８ｂを介して駆動プーリ６ａ及び従動プーリ６ｂのそれぞれに伝達されるため、他方のタイミングベルト４は一方のタイミングベルト３に同期して上側の水平部分において矢印Ｂ方向に移動するように回転する。
【００１５】
したがって、走査用モータ９の回転軸を正転又は逆転させることにより、２本のタイミングベルト３及び４が、上側の水平部分において矢印Ａ方向又はＢ方向に移動するように同期して回転する。上述のように、２本のタイミングベルト３，４のそれぞれは、上側の水平部分の一部においてキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃ、及び、背面２ｂから突出した係止部２ｄのそれぞれに係止している。このため、２本のタイミングベルト３及び４が同期して回転すると、キャリッジ２には主走査方向に直交する方向の両側において走査方向について同一方向及び同一の大きさの駆動力が供給され、キャリッジ２は主走査方向に往動又は復動する。
【００１６】
このように、主走査方向に往動又は復動する際に、キャリッジ２には、２本のタイミングベルト３，４を介して移動方向（主走査方向）に直交する方向の両端部に方向及び大きさが同一の駆動力が供給されるため、この駆動力がキャリッジ２に対して移動方向を含む平面における回転力として作用することがない。したがって、キャリッジ２の移動方向が主走査方向から偏向することがなく、キャリッジ２とガイドシャフト１１との摩擦抵抗が増加することもなく、キャリッジ２を円滑に移動させることができ、駆動機構１において早期に磨耗を生じたり、印刷画像の劣化を生じることがない。
【００１７】
図２は、上記駆動機構を含むインクジェットプリンタにおける印刷処理時の動作手順を示すフローチャートである。インクジェットプリンタに対してコンピュータ等の外部装置から印刷要求が入力されると（ｓ１）、図外の搬送部材を駆動して記録用紙を主走査方向に直交する副走方向に搬送する（ｓ２）。この記録用紙の搬送により、記録用紙の表面における印刷開始位置が、キャリッジ２に搭載されたインクヘッドに対向する。この後、外部装置から入力された画像データを複数ライン毎にインクヘッドに送信し（ｓ３，ｓ４）、複数ライン分の画像データの送信が終了すると、走査用モータ９を正転方向に駆動する（ｓ５）。これによってキャリッジ２は、図１に示す矢印Ａ方向に往動する。これと同時に、インクヘッドを画像データに基づいて駆動し、記録用紙の表面に複数ライン分の画像を印刷する。
【００１８】
ｓ５における走査用モータ９の駆動は、キャリッジ２に搭載されたインクヘッドが画像データにおける主走査方向の終端に達するか、又は、キャリッジ２が予め固定的に定められた移動範囲の終端に達するまで、継続して行われる。記録用紙の表面に対する複数ライン分の画像の印刷が終了すると、走査用モータ９を逆転方向に駆動する（ｓ６，ｓ７）。これによってキャリッジ２は、図１に示す矢印Ｂ方向に復動する。これとともに、次の複数ラインの画像データが存在するか否かの判別を行い（ｓ８）、次の複数ラインの画像データが存在する場合には、搬送部材を駆動して記録用紙を複数ライン分だけ搬送する（ｓ９）。次の複数ラインの画像データが存在しない場合には、搬送部材を駆動して記録用紙を排紙トレイに排出して印刷処理を終了する（ｓ１０）。
【００１９】
以上の処理によって、インクジェットプリンタの印刷処理時には、走査用モータ９の駆動によってキャリッジ２が主走査方向を往動する間に画像データに基づいてインクヘッドが駆動され、記録用紙の表面に画像が複数ライン毎に印刷される。この間において、キャリッジ２は、副走査方向の両端部に方向及び大きさが同一の駆動力の供給を受けることから、キャリッジ２に対して駆動力が主走査方向を含む平面における回転力として作用することがなく、ガイドシャフト１１との間に生じる摩擦力が増加したり、ガイドシャフト１１との間にがたつきを生じることがない。このため、インクヘッドによる印刷動作中においてキャリッジ２は常に円滑に走査方向に往動し、画像の部分的な欠落や色調の変化を生じることがなく、印刷された画質の劣化を生じることがない。
【００２０】
また、走査用モータ９に作用する負荷はキャリッジ２に搭載されたインクカートリッジにおけるインク残量の変化にともなうキャリッジ２全体の重量の変化に応じて変化するが、この走査用モータ９の負荷の変化量はインクカートリッジの容量の増加にともなって増加する。即ち、インクカートリッジの容量が増加すると、新品のインクカートリッジとキャリッジ２における交換直前のインクカートリッジとの重量差が大きくなる。
【００２１】
このように、インクカートリッジの重量差が増加した場合、従来のように、キャリッジの副走査方向の一端側にのみ駆動力を供給する構成では、図３に示すように、走査用モータに作用する負荷（図３では、走査用モータに作用する負荷を走査用モータに供給される電流値で表している。）の差はさらに大きくなる。これは、キャリッジの重量が増加するにともなって、キャリッジの移動方向の誤差によるガイドシャフト等との摩擦抵抗が増加するためであると考えられる。このため、従来のキャリッジの駆動機構では、キャリッジに搭載されたインクカートリッジの使用期間の全期間にわたって安定した状態で円滑にキャリッジを移動させることが困難になる。
【００２２】
これに対して、上記の実施形態に係る駆動機構では、キャリッジ２の副走査方向の両端部に駆動力を供給するようにしているため、キャリッジ２の移動方向に誤差を生じることがなく、インクカートリッジの重量が増加しても、走査用モータ９に作用する負荷の増加量は僅かである。このため、上記の実施形態に係る駆動機構によれば、インクカートリッジの容量が増加した場合にも、キャリッジ２に搭載されたインクカートリッジの使用期間の全期間にわたって安定した状態で円滑にキャリッジを移動させることができ、インクカートリッジの容量の増加をともなう印刷速度の高速化、及び、印刷品質の高解像度化に対応することができる。
【００２３】
なお、上記第１の実施形態に係る駆動機構１において、連結シャフト８ｂによって従動プーリ５ｂと従動プーリ６ｂとを連結することにより、２本のタイミングベルト３，４の回転動作を確実に同期させることができ、キャリッジ２の副走査方向の両端部のそれぞれに供給する駆動力の大きさの同一性をより確実に維持することができることから、キャリッジ２の移動方向の誤差の発生を完全に防止して、キャリッジ２をより安定した状態で円滑に移動させることができる。
【００２４】
図４は、インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。この実施形態に係る駆動機構２０は、キャリッジ２の副走査方向の両端のそれぞれに駆動力を供給する２本のタイミングベルト３，４を張架する駆動プーリ５ａ及び駆動プーリ６ａのそれぞれを個別の走査用モータ２１，２２のそれぞれの回転軸に固定したものである。走査用モータ２１，２２としては、構成及び性能が同一のものを使用する。
【００２５】
この構成において、走査用モータ２１，２２を完全に同期したタイミングで駆動することにより、２本のタイミングベルト３，４のそれぞれからキャリッジ２の副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力を同時に供給することができ、キャリッジ２の移動方向についての誤差を発生を防止してキャリッジ２を安定した状態で円滑に移動させることができる。
【００２６】
また、この構成は、２本のタイミングベルト３，４のそれぞれを張架するプーリを連結する連結シャフトを備える必要がないため、２本のタイミングベルト３，４のそれぞれを張架するプーリ間に他の部品を配置したプリンタにも適用することができる。
【００２７】
図５は、インクジェットプリンタのキャリッジの駆動機構の構成を示す図である。この実施形態に係る駆動機構３０は、鉛直方向に回転軸を配置した４個のプーリ３３ａ〜３３ｄを設け、走査用モータ３４の回転軸に固定された駆動プーリ３３ａと従動プーリ３３ｂとによってタイミングベルト３１を張架するとともに、４個のプーリ３３ａ〜３３ｄによってタイミングベルト３２を張架し、タイミングベルト３１の水平部分の一部をキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃに係止させ、さらに、タイミングベルト３２の主走査方向に平行な水平部分の一部をキャリッジ２の背面２ｂから突出した係止部２ｄに係止している。
【００２８】
この構成により、第１の実施形態に係る駆動機構１における連結シャフト８ａ，８ｂを用いることなく、単一の走査用モータ３４からキャリッジ２の副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力を同時に供給することができる。
【００２９】
図６は、インクジェットプリンタのキャリッジの駆動機構の構成を示す図である。この実施形態に係る駆動機構４０は、回転軸を主走査方向に配置した駆動プーリ４２，従動プーリ４２ｂ，４２ｅ〜４２ｇ，４２ｊ、及び、回転軸を副走査方向に配置した従動プーリ４２ｃ，４２ｄ，４２ｄ，４２ｈの計１０個のプーリと、これら１０個のプーリに順に張架された１本のタイミングベルト４１と、を備えている。駆動プーリ４２ａは、走査用モータ４３の回転軸に固定されている。
【００３０】
タイミングベルト４１は、キャリッジ２の移動範囲の上方において２回屈曲された状態で張架されており、タイミングベルト４１の主走査方向に平行な一方の水平部分の一部をキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃに係止するとともに、タイミングベルト４１の主走査方向に平行な他方の水平部分の一部をキャリッジ２の背面２ｂから突出した係止部２ｄに係止している。なお、タイミングベルト４１において係止部２ｃ及び２ｄに係止された部分は、タイミングベルト４１の回転時に同一方向に移動する。
【００３１】
この構成により、単一のタイミングベルト４１及び単一の走査用モータ４３によってキャリッジ２の副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力を同時に供給することができる。
【００３２】
図７は、インクジェットプリンタのキャリッジの駆動機構の構成を示す図である。この実施形態に係る駆動機構５０は、回転軸を鉛直方向に配置したプーリ５２ａ〜５２ｅと、これらのプーリ５２ａ〜５２ｅに張架された１本のワイヤ５１と、巻取プーリ５２ａ，５２ｅのそれぞれを回転軸に固定した走査用モータ５３，５４と、を備えている。ワイヤ５１は、一端部において巻取プーリ５２ａの周面に複数回巻回されており、他端部において巻取プーリ５２ｅの周面に複数回巻回されている。巻取プーリ５２ａと巻取プーリ５２ｅとにおけるワイヤ５１の巻回方向は互いに逆方向にされている。
【００３３】
また、ワイヤ５１は、巻取プーリ５２ａとプーリ５２ｂとの間において主走査方向に平行な部分の一部がキャリッジ２の前面２ａから突出した係止部２ｃに係止されており、プーリ５２ｄと巻取プーリ５２ｅとの間において主走査方向に平行な部分の一部がキャリッジ２の背面２ｂから突出した係止部２ｄに係止されている。また、走査用モータ５３と走査用モータ５４としては、構成及び性能が同一のものを使用する。
【００３４】
この構成において、キャリッジ２の移動時には、走査用モータ５３，５４を同時に同方向に駆動することにより、ワイヤ５１は巻取プーリ５２ａ，５２ｅの一方の周面に巻き取られるとともに他方の周面から引き出される。即ち、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往動させる場合には、走査用モータ５３，５４を矢印Ｅ方向に同時に駆動することにより、巻取プーリ５２ａの周面にワイヤ５１が巻き取られるとともに、巻取プーリ５２ｅの周面からワイヤ５１が同量だけ引き出される。また、キャリッジ２を矢印Ｂ方向に復動させる場合には、走査用モータ５３，５４を矢印Ｆ方向に同時に駆動することにより、巻取プーリ５２ａの周面からワイヤ５１が引き出されるとともに、巻取プーリ５２ｅの周面に同量のワイヤ５１が巻き取られる。
【００３５】
この構成により、１本のワイヤ５１を用いてキャリッジ２の副走査方向の両端部に方向及び大きさが同一の駆動力を同時に供給することができ、駆動機構５０を小型化することができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、主走査方向に移動するキャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の駆動力を同一のタイミングで供給することにより、キャリッジに供給される駆動力が主走査方向を含む平面における回転力としてキャリッジに作用しないようにすることができ、キャリッジの移動方向が主走査方向に対して偏向することを防止して、常に安定した状態でキャリッジを円滑に移動させることができ、駆動機構の磨耗や画像の劣化を防止することができる。また、第２の連結シャフトによって一方の従動プーリと他方の従動プーリとを同軸上に連結することにより、２本のタイミングベルトの回転動作を確実に同期させることができ、キャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに供給する駆動力の大きさの同一性をより確実に維持してキャリッジの移動方向の誤差の発生を完全に防止することができ、キャリッジをより安定した状態で円滑に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図２】上記駆動機構を含むインクジェットプリンタにおける印刷処理時の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】上記駆動機構における走査用モータの負荷状態を従来の構成に係る駆動機構と比較して示す図である。
【図４】インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図５】インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図６】インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図７】インクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成を示す図である。
【図８】従来のインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成の一例を示す図である。
【図９】従来のインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構の構成の別の例を示す図である。
【符号の説明】
１，２０，３０，４０，５０−駆動機構
２−キャリッジ
３，４，３１，３２，４１−タイミングベルト
５ａ，６ａ，３３ａ，４２ａ−駆動プーリ
５ｂ，６ｂ，３３ｂ〜３３ｃ，４２ｂ〜４２ｊ，５２ｂ〜５２ｄ−従動プーリ
５２ａ，５２ｅ−巻取プーリ
９，２１，２２，３４，４３，５３，５４−走査用モータ
Claims (1)
- インクカートリッジ及びインクヘッドを搭載したキャリッジにおける副走査方向の一方の端部近傍に主走査方向に平行なガイド軸を貫通させるとともに他方の端部近傍に主走査方向に平行なガイド軸を当接させ、該キャリッジにおける副走査方向の両端部のそれぞれに方向及び大きさが同一の主走査方向の駆動力を同一のタイミングで伝達する伝達部材を設けたインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構であって、
前記伝達部材は、キャリッジの副走査方向の両端部のそれぞれに回転自在に配置された駆動プーリ及び従動プーリ、駆動プーリと従動プーリとの間に張架されたタイミングベルト、一方の駆動プーリと他方の駆動プーリとを同軸上に連結する第１の連結シャフト、一方の従動プーリと他方の従動プーリとを同軸上に連結する第２の連結シャフト、並びに、一方の駆動プーリを回転軸に固定して正逆両方向に回転する走査用モータからなり、
前記第１の連結シャフトを介して一方の駆動プーリの回転を他方の駆動プーリに伝達し、前記第２の連結シャフトを介して一方の従動プーリの回転を他方の従動プーリに伝達することを特徴とするインクジェットプリンタのキャリッジ駆動機構。
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