JP2004182369A

JP2004182369A - 紙送り機構及び紙送り機構を備えたプリンタ

Info

Publication number: JP2004182369A
Application number: JP2002348817A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Kato; 幸久加藤; Cho Ito; 超伊藤
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP3962319B2

Abstract

【課題】紙送り機構及び紙送り機構を備えるプリンタにおいて、回転駆動源から紙送り軸に至る歯車列のバックラッシュによる位置ずれを防ぐことである。
【解決手段】摩擦係合機構３２は、歯車列３０の最終段４２の回転軸５０に、クラッチディスク５２、摩擦板５４、フランジディスク５６、押付けばね５８、押付けリング６０を順次挿入し、係止リング６２を回転軸５０の係止溝にはめ込み、摩擦板５４を介してフランジディスク５６をクラッチディスク５２に押し付け摩擦係合させる。コイルばね６４の一端はばね固定部分３８に、他端はクラッチディスク５２の取付穴６６に取付けられ、フランジディスク５６から摩擦係合によりクラッチディスク５２に伝達された回転力に抗して、クラッチディスク５２を中立位置に引き戻す回転力を付勢し、歯車列３０のバックラッシュによる紙送り軸２８の位置ずれを防止する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙送り機構及びプリンタに係り、特に回転駆動源と歯車列を介して接続される紙送り軸を備える紙送り機構及びプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタにおいては、例えば、印字ヘッドにより紙の上に１列印字すると１列分紙を送って次の１列の印字を行い、これを繰り返して完全な文字やグラフィックを印刷することが行われる。したがって精細な文字またはグラフィックの印刷を得るには、紙送りは細かいピッチで正確に行われることが要求される。この精細な紙送りには、モータ等の回転を複数の歯車列により正確に減速して紙送りローラを駆動することで行われる。
【０００３】
何らかの原因で紙送りローラの停止位置にばらつきが生ずると、紙送りのピッチに狂いが生じ、精細な印刷を行うことができない。これを防ぐために、例えば特許文献１には、駆動力を介して正逆回転させられる回転体に、制動ベルトを掛け回して、往動開始位置からの急速発進時の振動を抑え、復動停止時の停止位置のばらつきを抑える機構が開示されている。
【０００４】
【特許文献】
特開昭５８−１４９０６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載の構成によれば、制動ベルトにより回転体に制動を与えるので、駆動力が与えられる際の振動や、停止位置を安定させることができるが、反面、制動装置であるために、回転体の慣性運動により、あるいは回転体に与えられた外力により、回転体が正常位置から偏移した場合には、その偏移位置で停止してしまい、正常位置にもどることができない。
【０００６】
プリンタが高速でかつ精細な紙送りを要求されるにつれ、紙送りのピッチはより精細になるが、その半面１行の印字幅は長くなり、その分紙送り軸の慣性が大きくなる傾向にある。また、通常紙送り軸の一端には手送り用のために紙送りノブが設けられるが、この紙送りノブは手による操作性のため小型化が困難である。このように、より精細な紙送りが要求されるにつれ、紙送り軸の慣性の影響が相対的に大きくなり、より小さな外乱により位置ずれが生じやすくなる。
【０００７】
回転体が正常位置から偏移するのは、減速機構の歯車列のバックラッシュおよび、動力伝達機構各部のがた等があるからである。また、回転体が正常位置から偏移する原因としては、紙送りノブを含めた紙送り軸まわりの慣性により、高速紙送りの際に行過ぎて回転したり、あるいは紙送りノブ等に外乱が与えられて回転しすぎたりすることが上げられる。
【０００８】
その様子を図７に示す。図において、回転駆動源の停止状態において、モータからの回転駆動が伝達される駆動側の歯車１０と、紙送り軸に同軸に設けられた紙送り側の歯車１２とのかみ合い状態が示される。（ａ）は、駆動側の歯車１０の歯先１４と紙送り側の歯車１２の歯先１６が正常にかみあっている状態である。（ｂ）は、紙送り軸に外乱が与えられて、歯車列に存在するバックラッシュの範囲内で、紙送り側の歯車１２が偏移回転し、駆動側の歯車１０の歯先１４から紙送り側の歯車１２の歯先１６が離れた状態を示す。（ｂ）の状態で次の１行の印字が行われると、前の１行の印字との間に印字隙間が生じ、印字品質が劣化する。
【０００９】
このように、従来技術においては、回転駆動源から歯車列を介して接続される紙送り軸を備える紙送り機構において、歯車列に存在するバックラッシュによる紙送り軸の位置ずれの問題を完全には解消できていない。
【００１０】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解消し、回転駆動源から紙送り軸に至る歯車列のバックラッシュによる位置ずれを防ぐ紙送り機構及び紙送り機構を備えるプリンタを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る紙送り送り機構は、回転駆動源と歯車列を介して接続される紙送り軸と、紙送り軸と一体となって回転するフランジディスクと、フランジディスクと同軸に設けられ、摩擦部材を介してフランジディスクと摩擦係合するクラッチディスクと、一端が固定され、他端がクラッチディスクに接続される弾性部材と、を含み、クラッチディスクは、第１回転方向の第１駆動位置と、第１回転方向と逆方向の第２駆動位置との間で回動自在であり、弾性部材は第１駆動位置と第２駆動位置との間の中立位置にクラッチディスクを引き戻す回転力を付勢することを特徴とする。
【００１２】
かかる構成により、紙送り軸と一体となって回転するフランジディスクと、弾性部材により常に中立位置に引き戻されるクラッチディスクとの間で摩擦係合を行わせる。このことにより、回転駆動源が停止したときに紙送り軸に外乱が生じ、紙送り軸が偏移回転しても、摩擦係合により、フランジディスクはクラッチディスクが中立位置に戻ろうとする復元力を受けて、正常位置に引き戻される。したがって、回転駆動源から紙送り軸に至る歯車列のバックラッシュによる位置ずれを防ぐことができる。
【００１３】
また、クラッチディスクは、第１回転方向の第１駆動位置と、第１回転方向と逆方向の第２駆動位置との間で回動自在であるので、紙送り軸が第１回転方向に回転した後に停止しそこで外乱を受けて偏移する場合のみならず、第１回転方向と逆の第２回転方向に回転した後に停止しそこで外乱を受けて偏移する場合でも、摩擦係合により、フランジディスクはクラッチディスクが中立位置に戻ろうとする復元力を受けて、正常位置に引き戻される。したがって、両方向の偏移について、回転駆動源から紙送り軸に至る歯車列のバックラッシュによる位置ずれを防ぐことができる。
【００１４】
また、弾性部材は、その一端が紙送り機構の固定部に固定され、他端がクラッチディスクの外周側の取付部に取付けられ、クラッチディスクの回転中心と取付部と固定部とは、クラッチディスクが中立位置にあるときに同一線上にあることを条件に設定されることが好ましい。
【００１５】
この構成により、クラッチディスクは、紙送り軸が第１の回転方向に回転したときは第１駆動位置から中立位置に引き戻される回転付勢力を弾性部材から受け、第２の回転方向に回転したときは第２駆動位置から中立位置に引き戻される回転付勢力を同じ弾性部材から受ける。すなわち、簡易な構成により、クラッチディスクに両方向の回転付勢力を与えることができる。また、前記弾性部材は、コイルばねであることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る紙送り機構において、クラッチディスクまたはフランジディスクは、その摩擦部材と対向する面に、複数の同心円状の凹凸を有することが好ましい。この構成により、クラッチディスクとフランジディスクとの間に適度の摩擦係合を与えることができ、回転駆動源から紙送り軸に至る歯車列のバックラッシュによる位置ずれを防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明に係るプリンタは、印字ヘッドと、紙送り機構とを備えるプリンタであって、紙送り機構は、回転駆動源と歯車列を介して接続される紙送り軸と、紙送り軸と一体となって回転するフランジディスクと、フランジディスクと同軸に設けられ、摩擦部材を介してフランジディスクと摩擦係合するクラッチディスクと、一端が固定され、他端がクラッチディスクに接続される弾性部材と、を含み、クラッチディスクは、時計回転方向の第１駆動位置と、反時計転方向の第２駆動位置との間で回動自在であり、弾性部材は第１駆動位置と第２駆動位置との間の中立位置にクラッチディスクを引き戻す回転力を付勢することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、プリンタ２０の全体斜視図である。プリンタ２０は、図に示すＸ方向に往復運動可能な印字ヘッド２２と、印字ヘッド２２により印字された紙を図に示すＹ方向に送る紙送り機構２４とを備える。
【００１９】
紙送り機構２４は、複数の紙送りローラ２６を有する紙送り軸２８と、図には現われていない駆動モータから回転力を減速して紙送り軸２８に伝達する歯車列３０と、歯車列３０と紙送り軸２８とが接続される部分に設けられ、本実施の形態の特徴である摩擦係合機構３２と、紙送り軸ノブ３４とを含んで構成される。
【００２０】
図２は、紙送り機構２４の一部、特に歯車列３０と摩擦係合機構３２を中心に拡大した図である。歯車列３０は、プリンタの固定フレーム３６に取付けられ、所定の減速比となるように配列された複数個の歯車、この図の例では８個の歯車からなり、駆動モータの駆動軸の回転駆動力を精細なピッチの下で紙送り軸２８に伝達する機能を有する。
【００２１】
駆動モータは、固定フレーム３６の裏側に設けられる（後述の図５において駆動モータ２９として示されていることを参照）。その駆動軸は、固定フレーム３６の図示されていない開口部を通って歯車列３０側に延伸し、その端部に歯車列３０における初段の一方側の歯車４０が取付けられる。駆動モータは、例えばステッピングモータ等で構成することができる。歯車列３０の減速機能を用いることにより、駆動軸の１ステップ送りを減速し、紙送り軸２８において、例えば、約７１ミクロンメートル（１インチの１／３６０）の精細なピッチ送りを行うことができる。
【００２２】
摩擦係合機構３２は、歯車列３０の最終段４２の回転軸５０周りに設けられ、歯車列３０のバックラッシュによる紙送り軸２８の位置ずれを防止する機能を有する機構である。摩擦係合機構３２は、クラッチディスク５２と、摩擦板５４と、回転軸５０と一体となって回転するフランジディスク５６と、押付けばね５８と、押付けリング６０と、係止リング６２と、固定フレーム３６のばね固定部分３８とクラッチディスク５２の取付穴６６との間に懸架されたコイルばね６４とを備える。
【００２３】
図３は、摩擦係合機構３２の各要素を展開して示した図である。回転軸５０は、Ｄカット７０が施され、軸方向の所定の位置に係止リング６２と係合する係止溝７２が設けられた軸で、その一端には、歯車列３０の最終段４２の一方の歯車４２ａが一体となって取付けられる。この回転軸５０に、クラッチディスク５２乃至押付けリング６０等が順次挿入される。回転軸５０の動きは、歯車４２ａを介して紙送り軸２８に伝達されるので、回転方向を別にすれば、回転軸５０と紙送り軸２８とは同じ動きをする。
【００２４】
クラッチディスク５２は、回転軸５０に遊合する貫通穴を有するリング部分と、摩擦板５４に対向する面を有する鍔部分からなる部材で、例えばナイロン樹脂で成形して得ることができる。クラッチディスク５２の詳細図を図４に示す。図４において（ａ）は断面図、（ｂ）は摩擦板５４と対向する面側から見た正面図である。クラッチディスク５２は、軸方向に延伸したリング部分８０と、リング部分８０の外径より大きな外径を有する鍔部分８２とが一体構造として構成される。貫通穴８４の内径は、回転軸５０の外径より大きめに設定され、回転軸５０に挿入されたときに歯車４２ａの側面に接することになるリング部分８０の一端は摩擦が少ないように表面処理がされることが好ましい。
【００２５】
クラッチディスク５２の鍔部分８２において、回転軸５０に順次挿入されたときに摩擦板５４と対向することになる面には、複数の同心円状の凹凸８６が設けられる。例えば、摩擦板５４と対向する領域がクラッチディスク５２の中心から直径で１０ｍｍから２０ｍｍの範囲の場合では、直径において０．５ｍｍピッチで、頂角９０度の凹凸が同心円状に約２０本設けられる。同心円状の凹凸８６の数、形状は、クラッチディスク５２とフランジディスク５６との間の摩擦係合により駆動モータに過度の負荷を与えないように適宜調整することができる。同心円状に凹凸を配置することで、他の配置法に比べ、回転力を伝達する摩擦係合の度合いの調整を容易に行うことができる。
【００２６】
また、クラッチディスク５２の鍔部分８２の外周側に、コイルばね６４の一方側を取付ける取付穴６６が設けられる。
【００２７】
摩擦板５４は、リング形状のフェルト板である。このリング形状の内径は回転軸５０の外径より大きめに設定され、このリング形状の外径は、十分な摩擦係合が得られる係合面積の観点から設定できる。摩擦板５４が回転軸５０に順次挿入されたときにフランジディスク５６と対向する面には、接着剤あるいは両面接着テープ等のＰＳＡ（感圧接着材）が設けられ、摩擦板５４とフランジディスク５６とは一体化される。
【００２８】
フランジディスク５６は、リング部分の一方側に蓋板を有するカップ状の部材で、蓋板部分の中央には、回転軸５０のＤカット７０に対応したＤ窓が設けられる。リング部分の内径は、押付けばね５８を収容できる大きさに設定される。フランジディスク５６が回転軸５０に順次挿入されたときに摩擦板５４と対向する蓋板部分の面には、複数のくさび状の凹凸が設けられる。このくさび状の凹凸と、摩擦板５４の対向面に設けられた上述のＰＳＡとで、フランジディスク５６と摩擦板５４とは一体化される。
【００２９】
押付けばね５８は、圧縮により押付け力を発生するコイルばねで、その外形はフランジディスク５６の内径より小さめに設定され、その内径は回転軸５０の外径より大きく設定される。押付けばね５８が回転軸５０に順次挿入されたとき、その付勢力を生ずる一端側はフランジディスク５６側に、他端側は押付けリング６０側にそれぞれ接触する。
【００３０】
押付けリング６０は、リング部分の一方側に蓋板を有するカップ状の部材で、蓋板部分の中央には、回転軸５０のＤカット７０に対応したＤ窓が設けられる。リング部分の内径は、少なくとも押付けばね５８の外形を収納する大きさ、好ましくはフランジディスク５６の外形をも収納する大きさに設定される。
【００３１】
係止リング６２は、回転軸５０に設けられた係止溝７２にはまり合ったときに、径方向に弾性力を発生させることができる弾性リングで、例えば市販のＥリング等を用いることができる。
【００３２】
かかる構成において、回転軸５０に、クラッチディスク５２、摩擦板５４、フランジディスク５６、押付けばね５８、押付けリング６０を順次挿入して組込み、全体を歯車４２ａ側に十分押付け、その状態で押付けリング６０の蓋板の外面側に接触するようにして係止リング６２を回転軸５０の係止溝７２にはめ込むことで、クラッチディスク５２とフランジディスク５６との摩擦係合機構を形成することができる。すなわち、押付けばね５８は、フランジディスク５６を摩擦板５４側に押付けることで、フランジディスク５６と一体化した摩擦板５４をクラッチディスク５２側に押付ける付勢力を発生し、フランジディスク５６とクラッチディスク５２とを摩擦係合させる。
【００３３】
コイルばね６４は、フランジディスク５６から摩擦係合によりクラッチディスク５２に伝達された回転力に抗して、クラッチディスク５２を中立位置に引き戻す回転力を付勢する機能を有する弾性部材である。
【００３４】
図５に、コイルばね６４の取付の様子を示す。コイルばね６４の一端は、固定フレーム３６のばね固定部分３８に固定され、他端は、クラッチディスク５２の外周側に設けられた取付穴６６に取付けられる。例えば、クラッチディスク５２が、フランジディスクと摩擦係合しないときには、コイルばね６４の弾性力により、クラッチディスク５２は中立位置に保持される。この中立位置における取付穴の位置６６Ｎと、クラッチディスク５２の回転中心９０と、ばね固定部分３８の位置は、同一直線上に並ぶように設定される。
【００３５】
かかる構成において、回転軸５０が時計方向９２Ａに回転すると、クラッチディスク５２は摩擦係合によりコイルばね６４の復元力と釣り合う第１駆動位置まで時計方向に回動する。そのときの状態を取付穴の位置６６Ａで示す。同様に、回転軸５０が反時計方向９２Ｂに回転すると、クラッチディスク５２は摩擦係合によりコイルばね６４の復元力と釣り合う第２駆動位置まで反時計方向に回動する。そのときの状態を取付穴の位置６６Ｂで示す。このようにクラッチディスク５２は、第１駆動位置及び第２駆動位置の間で回動自在で、コイルばね６４は、中立位置にクラッチディスク５２を引き戻す回転力を付勢している。
【００３６】
図６は、クラッチディスク５２を中立位置に引き戻すコイルばねの作用によって、駆動モータから紙送り軸に至る歯車列のバックラッシュによる位置ずれを防ぐ様子を説明する図である。図の上部には、歯車列における駆動側の歯車１００と、紙送り軸側の歯車１０２のかみあい状態を示し、図の下方には、紙送り軸と一体となって回転するフランジディスクに摩擦係合するクラッチディスク５２とコイルばね６４の動きの様子を示す。
【００３７】
駆動モータが紙送り軸を１ステップ送り停止している状態において、紙送り軸側が外乱を受けた場合は、駆動側の歯車１００は固定され、紙送り軸側の歯車１０２が外乱の大きさに応じ、歯車列のバックラッシュの範囲で図の矢印１０４Ｘのように回転して偏移し、歯車１００の歯先１０６から歯車１０２の歯先１０８が離れる。歯車１０２が矢印１０４Ｘのように回転すると、摩擦係合機構の回転軸も回転し、回転軸と一体となって回転するフランジディスクと摩擦係合するクラッチディスク５２も矢印１０４Ｙのように回動偏移する。
【００３８】
この矢印１０４Ｙの回動偏移に対し、コイルばね６４は、クラッチディスク５２に対して中立位置に引き戻す回転力１１０を付勢する。この引き戻し回転力は、摩擦係合を介してクラッチディスク５２からフランジディスクに伝達され、歯車１０２を引き戻す回転力として作用する。そして、歯車１０２は、歯車列のバックラッシュの範囲で回転可能であるので、歯車１０２の歯先１０８が歯車１００の歯先１０６に接触するまで、歯車１０２が引き戻される。
【００３９】
図６においては、外乱による歯車１０２の偏移方向を反時計方向としたが、時計方向の偏移が生ずる場合でも同様に歯車１０２は引き戻される。このようにして、駆動モータから紙送り軸に至る歯車列のバックラッシュによる位置ずれを防ぐことができる。
【００４０】
上記において、クラッチディスクを中立位置に引き戻す付勢力を与える手段として、クラッチディスクの外周側と固定フレームとの間に懸架されたコイルばねを引張りばねとして用いた。このほかに、ねじりばねを用いることができる。例えば、クラッチディスクの中心軸回りにねじりコイルばねを設け、その一端をクラッチディスクの外周側に取付け、他端をクラッチディスクに対向する面の固定端に固定し、その間で中心軸まわりの回転トルクとしての付勢力を発生させてもよい。このねじりコイルばねを用いる構成によって、中立位置を中心として時計方向の第１駆動位置と反時計方向の第２駆動位置の間でクラッチディスクが回動可能で、ねじりコイルばねの回転トルクの付勢力により、クラッチディスクを中立位置に引き戻すことができる。
【００４１】
また、上記説明では、押付けばねをフランジディスク側に設けたが、クラッチディスク側に設けてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係る紙送り機構及び紙送り機構を備えるプリンタによれば、回転駆動源から紙送り軸に至る歯車列のバックラッシュによる位置ずれを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるプリンタの全体斜視図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における紙送り機構の一部、特に歯車列と摩擦係合機構を中心に拡大した図である。
【図３】本発明に係る実施の形態における摩擦係合機構の各要素を展開して示した図である。
【図４】本発明に係る実施の形態におけるクラッチディスクの詳細図である。
【図５】本発明に係る実施の形態におけるコイルばねの取付の様子を示す図である。
【図６】クラッチディスクを中立位置に引き戻すコイルばねの作用によって、歯車列のバックラッシュによる位置ずれを防ぐ様子を説明する図である。
【図７】従来技術において、歯車列に存在するバックラッシュによる紙送り軸の位置ずれの問題を説明する図である。
【符号の説明】
１０，１２，４０，４２ａ，１００，１０２歯車、１４，１６，１０６，１０８歯先、２０プリンタ、２２印字ヘッド、２４紙送り機構、２８紙送り軸、２９駆動モータ、３０歯車列、３２摩擦係合機構、３４紙送り軸ノブ、３６固定フレーム、３８ばね固定部分、５０回転軸、５２クラッチディスク、５４摩擦板、５６フランジディスク、５８押付けばね、６０押付けリング、６２係止リング、６６Ｎ中立位置、６６取付穴、８６同心円状の凹凸、１１０中立位置に引き戻す回転力。

Claims

回転駆動源と歯車列を介して接続される紙送り軸と、
紙送り軸と一体となって回転するフランジディスクと、
フランジディスクと同軸に設けられ、摩擦部材を介してフランジディスクと摩擦係合するクラッチディスクと、
一端が固定され、他端がクラッチディスクに接続される弾性部材と、
を含み、
クラッチディスクは、第１回転方向の第１駆動位置と、第１回転方向と逆方向の第２駆動位置との間で回動自在であり、弾性部材は第１駆動位置と第２駆動位置との間の中立位置にクラッチディスクを引き戻す回転力を付勢することを特徴とする紙送り機構。
請求項１に記載の紙送り機構において、
弾性部材は、その一端が紙送り機構の固定部に固定され、他端がクラッチディスクの外周側の取付部に取付けられ、クラッチディスクの回転中心と取付部と固定部とは、クラッチディスクが中立位置にあるときに同一線上にあることを条件に設定されることを特徴とする紙送り機構。
請求項２に記載の紙送り機構において、
前記弾性部材は、コイルばねであることを特徴とする紙送り機構。
請求項１に記載の紙送り機構において、
クラッチディスクまたはフランジディスクは、その摩擦部材と対向する面に、複数の同心円状の凹凸を有することを特徴とする紙送り機構。
印字ヘッドと、紙送り機構とを備えるプリンタであって、
紙送り機構は、
回転駆動源と歯車列を介して接続される紙送り軸と、
紙送り軸と一体となって回転するフランジディスクと、
フランジディスクと同軸に設けられ、摩擦部材を介してフランジディスクと摩擦係合するクラッチディスクと、
一端が固定され、他端がクラッチディスクに接続される弾性部材と、
を含み、
クラッチディスクは、時計回転方向の第１駆動位置と、反時計転方向の第２駆動位置との間で回動自在であり、弾性部材は第１駆動位置と第２駆動位置との間の中立位置にクラッチディスクを引き戻す回転力を付勢することを特徴とするプリンタ。
請求項５に記載のプリンタにおいて、
弾性部材は、その一端がプリンタの固定部に固定され、他端がクラッチディスクの外周側の取付部に取付けられ、クラッチディスクの回転中心と取付部と固定部とは、クラッチディスクが中立位置にあるときに同一線上にあることを条件に設定されることを特徴とするプリンタ。
請求項６に記載のプリンタにおいて、
前記弾性部材は、コイルばねであることを特徴とするプリンタ。
請求項５に記載のプリンタにおいて、
クラッチディスクまたはフランジディスクは、その摩擦部材と対向する面に、複数の同心円状の凹凸を有することを特徴とするプリンタ。