JP2000094776A - キャリッジ駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャリッジ駆動機構の振動がキャリッジに伝
達されることを防止して、駆動モータの駆動力のみをキ
ャリッジに円滑に伝達することができるプリンタのキャ
リッジ駆動機構を提供すること。 【解決手段】 駆動プーリ４、従動プーリ６、前記駆動
プーリ４および従動プーリ６に掛け回された歯付きベル
ト２、前記歯付きベルト２の一部に固着されたキャリッ
ジ３、前記駆動プーリ４を支持する支持軸１０ａおよび
前記支持軸１０ａを回転させる駆動モータ１０とからな
るキャリッジ駆動機構１の前記歯付きベルト２のピッチ
を１．２ｍｍ以下に形成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャリッジ駆動機
構に係り、特に、駆動モータの駆動力のみをキャリッジ
に円滑に伝達することができるシリアルプリンタなどの
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、歯付きベルトをもってキャリッ
ジを往復動させるように構成したプリンタがコンピュー
タ、ワードプロセッサ等の出力装置として用いられてい
る。

【０００３】図７および図８はプリンタのキャリッジ駆
動機構の一例を示すものであり、このプリンタのキャリ
ッジ駆動機構１は、タイミングベルトと称される歯付き
ベルト２を有している。この歯付きベルト２は、キャリ
ッジ３の移動範囲を外れた位置に間隔を隔てて固定的に
設けられた駆動プーリ４とテンションばね５によって移
動可能に設けられた従動プーリ６との間に掛け回されて
おり、この歯付きベルト２の一部にキャリッジ３が固着
されている。

【０００４】前記駆動プーリ４の下端面には、駆動ギア
７が連結されている。つまり、駆動プーリ４と駆動ギア
７とは一体に形成されている。そして、駆動プーリ４お
よび駆動ギア７は、上端が小径の段付きに形成された支
持軸８の小径部に嵌合されて回転自在に支持されてい
る。さらに、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、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、駆動ギア７には、駆動モータ１０の出力軸１０ａ
に取着されたピニオンのようなモータギア１１が噛合さ
れている。

【０００５】そして、このように構成された従来のプリ
ンタのキャリッジ駆動機構１によれば、駆動モータ１０
を正逆回転させることにより、歯付きベルト２を正逆回
転させてキャリッジ３を図７において両矢印Ａにて示す
左右方向に往復動させることができるようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のプリ
ンタのうち、熱転写方式のものとしては、プラスチック
フィルムのようなベースフィルムに熱溶融性インクが塗
布されたインクリボン（以下、熱溶融性インクリボンと
称す）を用いて用紙に記録を行うもののほか、ベースフ
ィルムに熱昇華性インクが塗布されたインクリボン（以
下、熱昇華性インクリボンと称す）を用いて用紙に記録
を行うものも知られている。

【０００７】このうち、熱溶融性インクリボンを用いて
用紙に記録を行うプリンタ（以下、熱溶融型プリンタと
称す）は、普通紙、厚紙、葉書などの幅広い種類の用紙
に記録することができ、使い勝手に優れたものである。
また、熱昇華性インクリボンを用いて用紙に記録を行う
プリンタ（以下、熱昇華型プリンタと称す）において
は、サーマルヘッドに印加するエネルギを制御すること
により、熱昇華性インクの昇華量を調整して用紙に転写
するインクの量を制御でき、用紙上における記録画像の
濃度を調節できるため、用紙として表面処理が施された
専用紙を用いることにより銀塩写真に匹敵する高画質の
フルカラー記録画像を得ることができる。このため、熱
昇華型プリンタは、近年、高画質のビデオプリンタなど
として広く利用されるようになってきている。

【０００８】そして、一般に、熱昇華型プリンタにおい
て高画質の記録画像を得る場合には、サーマルヘッドの
発熱素子に付与するエネルギは、熱溶融型プリンタに付
与されるエネルギの数倍を必要とする。そのため、熱昇
華型プリンタにおいては、そのサーマルヘッドが搭載さ
れたキャリッジ３を熱溶融型プリンタのキャリッジ３の
走行速度の約１／５の速度で走行させることにより、サ
ーマルヘッドの発熱素子に対して大きなエネルギを付与
するようになされている。

【０００９】ところが、一般に、シリアル式プリンタは
３０Ｈｚ付近にキャリッジ系の固有振動を有するが、キ
ャリッジ３の走行速度を遅くし低速で印刷する場合、歯
付きベルト２の噛み合い周波数がこの固有振動数に近く
なり、共振または振動が増幅し、その結果、ジッタと呼
ばれる縦方向の濃淡ムラが用紙上に顕著に現れるという
問題が生じることとなる。

【００１０】また、例えば、２ｍｍピッチの歯付きベル
ト２を使用した場合、高速印刷である熱溶融印刷の場合
には、歯付きベルト２の噛み合い周波数が１８０Ｈｚ付
近であり、キャリッジ系の固有振動数とは十分離れてい
るが、低速印刷である熱昇華印刷の場合は、歯付きベル
ト２の噛み合い周波数が２５Ｈｚとなり、前述したキャ
リッジ系の固有振動数３０Ｈｚに近くなり、歯付きベル
ト２の噛み合い周期の振動が大きくなって、プリンタの
印字品質を低下させてしまうという問題があった。

【００１１】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、歯付きベルトの歯の噛み合いによる伝達誤差を
小さくすること、および、歯付きベルトの噛み合い周波
数をキャリッジ系の固有振動数から遠ざけることによ
り、歯付きベルトの噛み合い振動がキャリッジに伝達さ
れることを防止して、駆動モータの駆動力のみをキャリ
ッジに円滑に伝達することができる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。

【００１２】

【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に記載の本発明のキャリ
ッジ駆動機構の特徴は、駆動プーリ、従動プーリ、前記
駆動プーリおよび従動プーリに掛け回された歯付きベル
ト、前記歯付きベルトの一部に固着されたキャリッジ、
前記駆動プーリを支持する支持軸および前記支持軸を回
転させる駆動モータとからなるキャリッジ駆動機構にお
いて、前記歯付きベルトのピッチは１．２ｍｍ以下に形
成されている点にある。

【００１３】また、請求項２に記載のキャリッジ駆動機
構の特徴は、請求項１に記載のキャリッジ駆動機構にお
いて、前記歯付きベルトのピッチは、前記歯付きベルト
にかける初張力を１５Ｎ以下とし、キャリッジとこのキ
ャリッジを摺動可能に支承するシャフトとの摺動摩擦に
より前記支持軸上に発生する負荷トルクを０．１５Ｎｍ
以下とする条件下において、１ｍｍとした点にある。

【００１４】そして、請求項３に記載のキャリッジ駆動
機構の特徴は、請求項１または請求項２に記載のキャリ
ッジの駆動機構において、前記両プーリおよび歯付きベ
ルトの歯を斜歯に形成した点にある。

【００１５】そして、これらの構成を採用したことによ
り、前記歯付きベルトの噛み合い周期における速度変動
率を張力および負荷トルクとの関係において０．１％以
下とすることができ、速度変動むらを小さくすることが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実証試験に使用
した回転伝達試験器の概略構成を示す。この装置は一般
的に歯車精度の測定に用いる片歯面かみあい試験機の測
定原理を応用したものであり、公知の片歯面かみあい試
験機の駆動プーリ１２と従動プーリ１３との間隔を広
げ、前記駆動プーリ１２と従動プーリ１３とに１本の歯
付きベルト１４を掛け回すことにより前記歯付きベルト
１４の伝達精度も測定できるようにしたものである。

【００１７】そして前記駆動プーリ１２を回転自在に軸
支する駆動軸１５と、従動プーリ１３を回転時在に軸支
する従動軸１６とにそれぞれエンコーダ１７，１８を配
設し、そのエンコーダ出力の差を回転伝達誤差として評
価した。その他の構成は、公知の片側歯噛み合い試験機
と同様とする。

【００１８】なお、測定時の駆動モータ１９の回転数
は、より静的な噛み合い誤差を評価するため、プリンタ
実機速度の１／１０で、０．１ｒｐｓとした。測定結果
の一例を図２に示す。測定条件は、２ｍｍピッチの斜歯
の歯付きベルトを、初張力１０Ｎで掛け回し、前記支持
軸上の負荷トルクを０．１Ｎｍとして駆動した場合とす
る。なお、本実験において、斜歯の歯付きベルトを用い
るのは、日本機械学会の機論６２−５９５，Ｃ（１９９
６），１０９３−１０９７に示されているように、斜歯
の歯付きベルトは騒音低減効果があり、実機使用に好適
であると考えるためである。

【００１９】図２（ａ）は角度信号の実測値とそのＤＣ
成分を除去したもので、図２（ｂ）はそれをフーリエ変
換して周波数成分を調べたものである。

【００２０】使用した駆動プーリ１２および従動プーリ
１３はプリンタ実機で使用している射出成型品の歯数を
２５とするものである。よって、プーリ回転数０．１ｒ
ｐｓのときの噛み合い周波数は２．５Ｈｚとなる。図２
（ｂ）のグラフの矢印がその噛み合い周波数での伝達誤
差を示す。

【００２１】また、同条件での斜歯の歯付きベルト１ｍ
ｍピッチ（歯数５０）の測定結果を図３に示す。

【００２２】１ｍｍピッチの斜歯の歯付きベルトの噛み
合い周波数の５Ｈｚにおいては、矢印に示すように、ピ
ークはほとんど現れていない。

【００２３】１ｍｍ、２ｍｍの場合とも、噛み合い周波
数以外にも１０Ｈｚの整数倍のピークが結果に現れてい
るが、これは駆動に使用しているステッピングモータの
振動で、回転数を遅くしたことにより特に大きく現れた
ものである。

【００２４】次に、このモータの振動がベルトの噛み合
い誤差に影響していないかを調べるため、１．４１１ｍ
ｍピッチの直歯の歯付きベルトを用いて同条件にて測定
した。その結果を図４に示す。

【００２５】この結果、ピークは噛み合い周波数の３．
６Ｈｚとその２倍の７．２Ｈｚに変わり、２ｍｍピッチ
の歯付きベルトの噛み合い周波数の２．５Ｈｚと１ｍｍ
ピッチの歯付きベルトの噛み合い周波数の５Ｈｚにはモ
ータの振動は現れていないことから、これらのピッチの
噛み合い誤差は評価可能であると判断し、以後初張力と
回転負荷を変えて測定を行った。斜歯の２ｍｍピッチの
歯付きベルトと１ｍｍピッチの歯付きベルトについて、
張力と回転負荷を変えて伝達誤差を測定した結果を図５
（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す。

【００２６】測定はそれぞれベルト２本ずつ行い、それ
ぞれの値を点で、平均値を線で示した。

【００２７】その結果、張力、負荷トルクの値で特には
っきりした傾向は見られないが、全体的に１ｍｍピッチ
の方が誤差は小さく、また２本のばらつきも小さいこと
が明らかとなった。特に、プリンタ実機の条件である張
力１０Ｎ、負荷トルク０．０５〜０．１Ｎｍの条件下で
は、１ｍｍピッチの歯付きベルトの方が２ｍｍピッチの
歯付きベルトに比して１／２〜１／３程度、誤差が小さ
い結果となった。

【００２８】次に、２ｍｍピッチの歯付きベルトと１ｍ
ｍピッチの歯付きベルトについて、実際のプリンタでジ
ッタが特に問題となる昇華印刷モードの条件下において
評価を行った。

【００２９】測定は、サーマルヘッドを搭載しているキ
ヤリッジの速度変動をレーザドップラにて測定した。こ
の結果を図６（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す。

【００３０】昇華印刷時の速度は２０ｃｐｓ（１ｃｐｓ
＝２．５４ｍｍ／ｓ）となるが、ベルトの噛み合い周波
数は図中矢印の通り、２ｍｍピッチの歯付きベルトで２
５Ｈｚ、１ｍｍピッチの歯付きベルトで５０Ｈｚとな
る。

【００３１】２ｍｍピッチの歯付きベルトでは速度変動
率は約０．３％であるが、１ｍｍピッチの歯付きベルト
では０．１％以下となり、ピークは見られない。そし
て、速度変動率を０．１％以下とすることができれば、
熱昇華型プリンタにおいても高画質の記録を良好な状態
で得ることが可能となる。

【００３２】そして、この要因は回転伝達誤差での評価
の通り１ｍｍピッチは噛み合いの誤差が小さいことと、
３５Ｈｚ付近にあるキャリッジ系がもつ固有振動数に対
して、噛み合い周波数が高い方にシフトしたことによる
と考えられる。

【００３３】このように、プリンタのキャリッジ駆動機
構を構成する歯付きベルトのピッチを１ｍｍとすること
で、噛み合い周期における速度変動率を０．１％以下と
することが可能となり、振動を防止して、いわゆるジッ
タや歯飛びを防止することが可能となることを証明する
ことができた。

【００３４】なお、前記ピッチは前述の１ｍｍに限るこ
とはなく、回転伝達誤差を小さくし、プリンタ実機にお
ける通常の条件、つまり、歯付きベルトにかける初張力
は１５Ｎ以下とし、キャリッジとこのキャリッジを摺動
可能に支承するシャフトとの摺動摩擦により前記支持軸
上に発生する負荷トルクを０．１５Ｎｍ以下とする条件
下において、噛み合い周期における速度変動率を０．１
％以下として高画質の記録結果を得ることができる値で
あればよい。具体的には、１．２ｍｍ以下のピッチとす
ることにより、回転伝達誤差を小さくして、速度変動率
を０．１％以下とすることが可能であると考えられる。
下限値については、製造技術的に無理のない程度とな
る。

【００３５】前述の１ｍｍピッチの歯付きベルトは、以
上の条件を全てクリアしており、最も好ましい値であ
り、１ｍｍピッチの歯付き駆動ベルトを用いたキャリッ
ジ駆動機構は、駆動モータの駆動力のみをキャリッジに
円滑に伝達することができ、プリンタの印字品質を確実
に向上させることができるものとなる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のキャリッジ
駆動機構によれば、回転伝達誤差を小さくして噛み合い
周期における速度変動率を０．１％以下とすることがで
き、駆動モータの駆動力のみをキャリッジに円滑に伝達
して、プリンタの印字品質を向上させることができると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実験に使用した回転伝達試験器の概略構成
を示す平面図

【図２】 （ａ）は２ｍｍピッチの斜歯の歯付きベルト
の角度信号の実測値とそのＤＣ成分を除去した値を示す
グラフ、（ｂ）はそれをフーリエ変換して得た周波数成
分を示すグラフ

【図３】 １ｍｍピッチの斜歯の歯付きベルトの周波数
成分の測定結果を示す図２（Ｂ）と同様のグラフ

【図４】 １．４１１ｍｍピッチの直歯の歯付きベルト
の周波数成分の測定結果を示す図２（Ｂ）と同様のグラ
フ

【図５】 （ａ）は２ｍｍピッチの斜歯の歯付きベルト
について張力と回転負荷を変えて伝達誤差を測定した結
果を示すグラフ、（ｂ）は１ｍｍピッチの斜歯の歯付き
ベルトについて張力と回転負荷を変えて伝達誤差を測定
した結果を示すグラフ

【図６】 （ａ）は２ｍｍピッチの斜歯の歯付きベルト
を用いた場合のキャリッジの速度変動を測定した結果を
示すグラフ、（ｂ）は１ｍｍピッチの斜歯の歯付きベル
トを用いた場合のキャリッジの速度変動を測定した結果
を示すグラフ

【図７】 キャリッジ駆動機構の要部を示す平面図

【図８】 図７の駆動ギア近傍の一部切断拡大正面図

【符号の説明】

１ キャリッジ駆動機構 ２ 歯付きベルト ３ キャリッジ ４ 駆動プーリ ５ テンションばね ６ 従動プーリ ７ 駆動ギア ８ 支持軸 ９ 止め輪 １０ 駆動モータ １０ａ 出力軸 １１ モータギア １２ （回転伝達試験器の）駆動プーリ １３ （回転伝達試験器の）従動プーリ １４ （回転伝達試験器の）歯付きベルト １５ （回転伝達試験器の）駆動軸 １６ （回転伝達試験器の）従動軸 １７，１８ （回転伝達試験器の）エンコーダ １９ （回転伝達試験器の）駆動モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動プーリと、従動プーリと、前記駆動
   プーリおよび従動プーリとの間に掛け回された歯付きベ
   ルトと、前記歯付きベルトの一部に固着されたキャリッ
   ジと、前記駆動プーリを支持する支持軸を回転させる駆
   動モータとを有するキャリッジ駆動機構において、 前記歯付きベルトのピッチは１．２ｍｍ以下に形成され
   ていることを特徴とするキャリッジ駆動機構。
2. 【請求項２】 前記歯付きベルトのピッチは、前記歯付
   きベルトにかける初張力を１５Ｎ以下とし、、キャリッ
   ジとこのキャリッジを摺動可能に支承するシャフトとの
   摺動摩擦により前記支持軸上に発生する負荷トルクを
   ０．１５Ｎｍ以下とする条件下において、１ｍｍとした
   ことを特徴とする請求項１に記載のキャリッジ駆動機
   構。
3. 【請求項３】 前記両プーリおよび歯付きベルトの歯を
   それぞれ斜歯に形成したことを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載のキャリッジの駆動機構。