JP2011025523A - 位置補正装置 - Google Patents

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良和 小池
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Abstract

【課題】正確に位置補正を行うことができる位置補正装置を提供する。
【解決手段】プリンターに備えられた位置補正装置は、ヘッドユニット15の軸線から離間した位置に固定されたスライド部材62と及びスライド部材62の軸線に近接又は離間するスライド方向Cへの移動をガイドするガイド部材61を有する連結機構53と、連結機構53を伴って搬送平面に沿って進退移動することで、連結機構53を介してヘッドユニット15に回動力を付与するボールねじナット52とを備え、連結機構53は、スライド部材62及びガイド部材61がヘッドユニット15の回動に伴って回動するように、ガイド部材61とボールねじナット52とを回動自在に連結する。
【選択図】図7

Description

本発明は、記録手段のターゲットに対する相対的位置を補正する位置補正装置に関する。
従来、インクジェット式プリンター等の記録装置には、搬送されるターゲットに対して記録処理を実行する記録手段のターゲットに対する相対的位置を補正する位置補正装置を備えたものがあった(例えば、特許文献1)。
特許文献1の位置補正装置(位置ずれ補正装置)は、ターゲットの搬送方向と直交するターゲットの幅方向に沿う1ライン分の記録処理を一括して行うラインヘッド方式のプリンターにおいて、幅方向に延びる記録手段としてのラインヘッドを回動させることで、その位置を補正するようになっていた。
具体的には、ラインヘッドの一端側に回転軸を設ける一方、その他端側にピニオンラックを固定し、プリンターの本体側に設けたピニオンをピニオンラックと噛合させて回転駆動することで、ラインヘッドを回動させるようになっていた。
特開2008−12712号公報
しかし、特許文献1の位置補正装置では、ラインヘッドの他端側をピニオンラックを介して直線的に変位させているため、ラインヘッドを回動させるためには、ラインヘッドと回転軸との間やピニオンとピニオンラックとの間にバックラッシュ(変位を許容するための隙間)を設ける必要があった。そのため、ラインヘッドを回動させる場合に、部材間に設けられた隙間の分だけ回動量に誤差が生じ、正確に位置補正をすることができないという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、正確に位置補正を行うことができる位置補正装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の位置補正装置は、ターゲットが搬送される際の搬送平面と直交する軸線を中心に回動可能に構成された記録手段の前記ターゲットに対する相対的位置を補正する位置補正装置であって、前記記録手段の前記軸線から離間した位置に固定されたスライド部材及び該スライド部材の前記軸線に近接又は離間するスライド方向への移動をガイドするガイド部材を有する連結機構と、該連結機構を伴って前記搬送平面に沿って進退移動することで、前記連結機構を介して前記記録手段に回動力を付与する移動部材とを備え、前記連結機構は、前記スライド部材及び前記ガイド部材が前記記録手段の回動に伴って回動するように、前記ガイド部材と前記移動部材とを回動自在に連結する。
この構成によれば、移動部材の進退移動に伴って、連結機構を介して回動力を付与された記録手段がターゲットの搬送平面と直交する軸線を中心に回動する。このとき、ガイド部材と移動部材とは連結機構を介して回動自在に連結されているので、スライド部材及びガイド部材が記録手段の回動に伴って回動するとともに、記録手段に固定されたスライド部材がスライド方向へ移動する。これにより、部材間に生じる隙間を抑制しつつ、移動部材の直線的な進退移動を記録手段の回動に変換することができるので、正確に位置補正を行うことができる。
本発明の位置補正装置において、前記ガイド部材は直線状に延びる案内部を有し、前記スライド部材は、前記記録手段の回動に伴って、前記案内部に対して摺動しつつ前記スライド方向に移動する。
この構成によれば、ガイド部材は直線状に延びる案内部を有し、スライド部材は記録手段の回動に伴って案内部に対して摺動しつつスライド方向に移動するので、スライド部材の移動を確実にガイドすることができる。
本発明の位置補正装置は、モーターと、該モーターの回転駆動に伴って回動するねじ軸と、該ねじ軸の回動に伴って移動する予圧型のボールねじナットとをさらに備え、該ボールねじナットは前記移動部材を構成する。
この構成によれば、予圧型のボールねじナットが移動部材を構成するので、ねじ軸とボールねじナットの間のバックラッシュを抑制することができる。
本発明の位置補正装置において、前記ガイド部材と前記スライド部材との間に、予圧機能付きの転動体を介装した。
この構成によれば、ガイド部材とスライド部材との間に予圧機能付きの転動体を介装したので、ガイド部材とスライド部材の間のバックラッシュを抑制することができる。
本発明の位置補正装置において、前記連結機構は、前記移動部材と前記ガイド部材との間に介装されたアンギュラベアリングを有する。
この構成によれば、移動部材とガイド部材との間にアンギュラベアリングが介装されているので、アンギュラベアリングのスラスト方向に予圧を付与することで、ガイド部材と移動部材の間の隙間をなくすことができる。また、ガイド部材が移動部材に対して回動する際の摩擦によるエネルギー損失や発熱を抑制し、スライド部材及びガイド部材を効率よく回動させることができる。
本実施形態におけるインクジェット式プリンターの概略側面図。 本実施形態におけるインクジェット式プリンターの概略平面図。 液体噴射ヘッドの下面側を示す説明図。 位置補正装置の斜視図。 スライド部材及びガイド部材の断面図。 スライド部材及びガイド部材の説明図。 位置補正装置の作用を説明するための平面図で、(a)は位置補正前の状態を示し、(b)は位置補正後の状態を示す。
本発明の記録装置をラインヘッド方式のインクジェット式プリンター(以下、「プリンター」という)に具体化した実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は、各図中に矢印で示した方向を基準として示すものとする。
図1に示すように、プリンター11は、ターゲットとしての単票紙12を給送する給送装置13と、給送された単票紙12を搬送方向Yに搬送するための搬送装置14と、記録手段としてのヘッドユニット15,16と、位置補正装置17(図2参照)とを備えている。
給送装置13は、一対のニップローラー18,19によって構成されるゲートローラー20と、ゲートローラー20を回転させるための駆動モーター21(図2参照)と、給送タイミングを制御する制御装置22(図2参照)とを備えている。なお、制御装置22は図示しないCPU、ROM、RAM、タイマー等を備え、プリンター11の各部及び各機構の全体を制御するものである。そして、制御装置22が駆動モーター21を駆動制御することでゲートローラー20を回転させ、所定の給送タイミングで単票紙12を搬送装置14側に給送するようになっている。
搬送装置14は、従動ローラー30と、駆動ローラー31と、テンションローラー32と、これら3つのローラー30〜32に巻き回された無端状の搬送ベルト33と、駆動モーター34(図2参照)とを備えている。テンションローラー32は、図示しない付勢部材によって下側に向かって付勢されることにより、搬送ベルト33の張設状態を保持している。
駆動ローラー31に動力伝達可能に接続された駆動モーター34の駆動により、搬送ベルト33は図1において時計回りとなる方向に周回移動し、従動ローラー30と駆動ローラー31との間にある搬送ベルト33の上面からなる搬送面35に給送された単票紙12を搬送するようになっている。
図2に示すように、搬送ベルト33には複数の通気孔36が形成されているとともに、搬送面35の下方には図示しない吸引装置が配置されている。したがって、搬送面35に給送された単票紙12は、通気孔36を通じて搬送ベルト33に吸着された状態で、搬送方向Yに沿って後方から前方に向かって搬送されるようになっている。なお、吸引装置に替えて、搬送ベルト33を帯電させるための帯電装置を備え、静電吸着力により単票紙12を搬送ベルト33に吸着するようにしてもよい。
ヘッドユニット15,16には、その下面側に複数の液体噴射ヘッド40が取り付けられている。各液体噴射ヘッド40は、平面視で千鳥状になるように、すなわち幅方向Xに沿って、搬送方向Yの上流側と下流側に交互に並ぶようにヘッドユニット15,16にそれぞれ配置されている。
図3に示すように、各液体噴射ヘッド40の下面側には、単票紙12の幅方向Xに沿って複数のノズル41が形成され、幅方向Xに並ぶ各ノズル41によってノズル列L1〜L4が構成されている。このノズル列L1〜L4は、液体としてのインクの色毎に、搬送方向Yに沿って複数列(本実施形態ではブラックK、シアンC、マゼンダM、イエローYの4色に対応する4列)設けられている。
なお、ノズル列L1〜L4を構成するノズル41の数やノズル列数は、任意に設定することができる。また、ヘッドユニット16の各液体噴射ヘッド40の幅方向Xの両端側に位置するノズル41は、ヘッドユニット15の各液体噴射ヘッド40の幅方向Xの両端側に位置するノズル41と搬送方向Yにおいて重なるように配置されている。
そして、搬送装置14によって搬送される単票紙12に対して、色毎、すなわちノズル列毎に順次インク滴を噴射する印刷処理(記録処理)を印刷データに基づいて実行することにより、単票紙12に画像を形成するようになっている。
ところで、図2に示すように、ヘッドユニット15,16は、長手方向となる幅方向Xの一端側(右端側)に設けられた回動軸45を中心に回動可能に構成されている。なお、回動軸45が回動する際の軸線は、単票紙12が搬送される際の搬送平面(搬送面35)と直交する態様となっている。
また、搬送方向Yにおいてヘッドユニット15,16の上流側及び下流側には、それぞれ複数(本実施形態では上流側及び下流側に各2つ)のエッジセンサーS1〜S8が配置されている。
エッジセンサーS1〜S8は制御装置22と電気的に接続された反射型の光学式センサーで、搬送される単票紙12の右端位置をそれぞれ検出するようになっている。また、制御装置22は各エッジセンサーS1〜S8によって検出された単票紙12の端部位置のずれから、搬送方向Yに対する単票紙12の傾きを検知するようになっている。
ここで、単票紙12が傾いた状態で搬送されていると、画像が傾いた状態で印刷されてしまう。こうした画像の傾きを抑制するため、本実施形態のプリンター11においては、制御装置22が単票紙12の傾きに応じてヘッドユニット15,16を位置補正装置17によって回動させるようになっている。すなわち、位置補正装置17は、回動軸45の軸線を中心に回動可能に構成されたヘッドユニット15,16の単票紙12に対する相対的位置を補正する構成となっている。
図4に示すように、位置補正装置17は、駆動源となるモーター50と、モーター50の回転駆動に伴って回動するねじ軸51と、ねじ軸51の回動に伴って移動する予圧型のボールねじナット52と、ボールねじナット52とヘッドユニット15,16とを連結する連結機構53とを備えている。
ボールねじナット52は移動部材を構成し、ねじ軸51が回動されると、連結機構53を伴って回動軸45の軸線と直交する搬送平面に沿って進退移動することで、連結機構53を介してヘッドユニット15,16に回動力を付与する構成となっている。具体的には、ボールねじナット52が前方に移動すると、連結機構53を介してヘッドユニット15,16の左端を押圧して図2において反時計回りとなる方向に回動させる。一方、ボールねじナット52が後方に移動すると、連結機構53を介してヘッドユニット15,16の左端を後方に牽引して図2において時計回りとなる方向に回動させる。
モーター50は正逆両方向に回転駆動可能であり、その出力軸50aに、カップリング54を介して搬送方向Yに延びるねじ軸51が接続されている。また、ねじ軸51は前後方向においてカップリング54とボールねじナット52との間に設けられた軸受55によって支持されている。
ねじ軸51とボールねじナット52との間には転動体として剛球(図示略)が介装されているとともに、ボールねじナット52に設けられたばね構造により、予圧が与えられるようになっている。なお、ボールねじナット52に予圧を与える方法はばねによるものに限らず、溝よりも大きい転動体を挿入するなど、任意の構成を採用することができる。
連結機構53は、ボールねじナット52の前端側に固定されたブラケット57と、アンギュラベアリング58と、回動軸59と、回動軸59の下端に固定されたガイド部材61と、ガイド部材61と対をなすスライド部材62とを有している。
アンギュラベアリング58は、外周側がブラケット57に固定される一方、内周側に回動軸59が固定されることで、ガイド部材61をボールねじナット52に対して回動自在に連結している。アンギュラベアリング58は、がたつきを抑制するために、スラスト方向に予圧が付与されたものを採用するのが好ましい。
回動軸59の軸線は搬送平面と直交する回動軸45の軸線と平行をなしている。また、回動軸59はガイド部材61と一体に成形することもできるし、別部材として形成した後にガイド部材61に固定することもできる。
スライド部材62は、左右方向が長手方向となるヘッドユニット15,16の右端側(一端側)に設けられた回動軸45の軸線から離間した左端側(他端側)となる位置に固定されている。ガイド部材61は、スライド部材62の回動軸45の軸線に近接又は離間するスライド方向C(ノズル列L1〜L4の並び方向であって、ヘッドユニット15,16の回動半径方向、図7(b)参照)への移動をガイドする構成となっている。そして、ガイド部材61とボールねじナット52とは、アンギュラベアリング58を介して回動自在に連結されているため、ガイド部材61及びスライド部材62はヘッドユニット15,16の回動に伴って、回動軸59を中心に回動するように構成されている。
図5に示すように、ガイド部材61には、スライド方向Cに沿って直線状に延びる案内部63が設けられている。図6に示すように、案内部63は一対の溝部63aが形成されている。一方、スライド部材62には、案内部63の溝部63aと対応する位置に一対の案内溝64が形成されている。そして、案内部63の溝部63aと案内溝64との間には、予圧機能付きの転動体65が介装されている。
間に転動体65及び案内部63が挿入されるスライド部材62の両案内溝64の間の幅W1は、案内部63の溝部63aに嵌め込まれた転動体65の間の幅W2よりもわずかに小さくなっている(W1<W2)。したがって、スライド部材62は、ガイド部材61との間に転動体65によって予圧が与えられた状態となっている。
ここで、ガイド部材61はボールねじナット52に対して、回動自在ではあるが幅方向Xへの移動は規制された状態で保持されている。一方、スライド部材62はガイド部材61とともに回動可能であるとともに、ガイド部材61に対してスライド方向Cに沿って相対移動可能な状態でヘッドユニット15,16に固定されている。したがって、スライド部材62は、ヘッドユニット15,16の回動に伴って、ガイド部材61の案内部63に対して摺動しつつスライド方向Cに移動するようになっている。具体的には、図2に示す状態から、ヘッドユニット15,16が反時計回りとなる方向に回動すると、スライド部材62は回動軸45の軸線に近接する方向に移動する。一方、このように回動した状態から、ヘッドユニット15,16が図2において時計回りとなる方向に回動すると、スライド部材62は回動軸45の軸線から離間する方向に移動する。
次に本実施形態における位置補正装置17の作用について説明する。
制御装置22は各エッジセンサーS1〜S8によって検出された単票紙12の端部位置のずれから搬送方向Yに対する単票紙12の傾きを検知すると、モーター50を駆動制御してヘッドユニット15(又はヘッドユニット16)を回動させる。例えば、ヘッドユニット15を図7における反時計回りとなる方向に回動させる場合、モーター50を駆動して、図7(a)に示す状態から、図7(b)に示す状態となるように、ボールねじナット52を前方に移動させる。
ボールねじナット52が前方に移動すると、連結機構53を介してヘッドユニット15の左端側に回動力が付与されて、ヘッドユニット15は回動軸45の軸線を中心に反時計回りとなる方向に回動する。すると、ガイド部材61及びスライド部材62は、ボールねじナット52とともに前方に移動しつつ、ヘッドユニット15の回動に伴って回動軸59を中心に反時計回りとなる方向に回動する。同時に、スライド部材62が回動軸45の軸線に近接する方向に直線的にスライド移動する。
このように、位置補正装置17はボールねじナット52の直線的な運動を、スライド部材62の回動とスライド移動によって、連続的にヘッドユニット15,16の回動に変換することができる。したがって、例えばヘッドユニット15の左端側にピニオンラックを固定して直線的に移動させる場合等と比較して、動力を伝達する部材間に生じるバックラッシュを抑制して、位置補正を正確に行うことができる。さらに、作動時に生じるがたつきが抑制されるので、伝達抵抗が小さくなるともに、騒音や振動が抑えられる。
また、例えばヘッドユニット15の左端側をばね等の付勢部材で付勢しつつ、付勢部材の付勢力に抗するように偏心カムでヘッドユニット15を押圧して回動させる場合には、ヘッドユニット15の拘束が十分でないため、回動時や回動後に振動が生じてしまう。
これに対して、連結機構53はヘッドユニット15,16を確実に拘束しつつ、その回動を連続的に案内することができるので、回動速度が速い場合にも、がたつきに起因する振動の振幅を小さく押さえるとともに、残留振動の静定時間を短くすることができる。そのため、ヘッドユニット15,16の組立時の調整だけでなく、連続的に給送される単票紙12に対して、エッジセンサーS1〜S8で検出された傾きに応じて単票紙12毎にヘッドユニット15,16を高速で回動させる場合にも、振動を抑制しつつ、正確に位置補正を行うことができる。
以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)ボールねじナット52の進退移動に伴って、連結機構53を介して回動力を付与されたヘッドユニット15,16が単票紙12の搬送平面と直交する軸線を中心に回動する。このとき、ガイド部材61とボールねじナット52とは連結機構53を介して回動自在に連結されているので、スライド部材62及びガイド部材61がヘッドユニット15,16の回動に伴って回動するとともに、ヘッドユニット15,16に固定されたスライド部材62がスライド方向Cへ移動する。これにより、部材間に生じる隙間を抑制しつつ、ボールねじナット52の直線的な進退移動をヘッドユニット15,16の回動に変換することができるので、正確に位置補正を行うことができる。
(2)ガイド部材61は直線状に延びる案内部63を有し、スライド部材62はヘッドユニット15,16の回動に伴って案内部63に対して摺動しつつ直線移動するので、スライド部材62の移動を確実にガイドすることができる。
(3)予圧型のボールねじナット52が移動部材を構成するので、ねじ軸51とボールねじナット52の間のバックラッシュを抑制することができる。
(4)ガイド部材61とスライド部材62との間に予圧機能付きの転動体65を介装したので、ガイド部材61とスライド部材62の間のバックラッシュを抑制することができる。
(5)ボールねじナット52とガイド部材61との間にアンギュラベアリング58が介装されているので、アンギュラベアリング58のスラスト方向に予圧を付与することで、ガイド部材61とボールねじナット52の間の隙間をなくすことができる。また、ガイド部材61がボールねじナット52に対して回動する際の摩擦によるエネルギー損失や発熱を抑制し、スライド部材62及びガイド部材61を効率よく回動させることができる。
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・記録手段としてのヘッドユニットは2つに限らず、1つでもよいし、3つ以上としてもよい。あるいは、液体噴射ヘッド40を記録手段として、各液体噴射ヘッド40を回動させるようにしてもよい。
・転動体65を備えず、ガイド部材61とスライド部材62とが直接摺動するようにしてもよい。
・ガイド部材61とスライド部材62の間に予圧を与えなくてもよい。
・移動部材は予圧を与えないボールねじナットから構成してもよいし、ピストンやピニオンラック等を介して移動する部材として構成してもよい。
・アンギュラベアリング58に替えて、深溝玉軸受や円筒ころ軸受など、任意のベアリングを採用することもできる。
・上記実施形態では、記録装置をインクジェット式プリンターに具体化したが、この限りではなく、電子写真方式等他の方式のプリンター、FAX装置、コピー装置、あるいはこれら複数機能を備えた複合機等に上記実施形態の位置補正装置を備えるようにしてもよい。さらに、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置を採用してもよく、微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状態、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属(金属融液)のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置を採用してもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。
C…スライド方向、12…ターゲットとしての単票紙、15,16…記録手段としてのヘッドユニット、17…位置補正装置、35…搬送平面を構成する搬送面、50…モーター、51…ねじ軸、52…移動部材としてのボールねじナット、53…連結機構、58…アンギュラベアリング、61…ガイド部材、62…スライド部材、63…案内部、65…転動体。

Claims (5)

  1. ターゲットが搬送される際の搬送平面と直交する軸線を中心に回動可能に構成された記録手段の前記ターゲットに対する相対的位置を補正する位置補正装置であって、
    前記記録手段の前記軸線から離間した位置に固定されたスライド部材及び該スライド部材の前記軸線に近接又は離間するスライド方向への移動をガイドするガイド部材を有する連結機構と、
    該連結機構を伴って前記搬送平面に沿って進退移動することで、前記連結機構を介して前記記録手段に回動力を付与する移動部材とを備え、
    前記連結機構は、前記スライド部材及び前記ガイド部材が前記記録手段の回動に伴って回動するように、前記ガイド部材と前記移動部材とを回動自在に連結することを特徴とする位置補正装置。
  2. 前記ガイド部材は直線状に延びる案内部を有し、
    前記スライド部材は、前記記録手段の回動に伴って、前記案内部に対して摺動しつつ前記スライド方向に移動することを特徴とする請求項1に記載の位置補正装置。
  3. モーターと、該モーターの回転駆動に伴って回動するねじ軸と、該ねじ軸の回動に伴って移動する予圧型のボールねじナットとをさらに備え、
    該ボールねじナットは前記移動部材を構成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の位置補正装置。
  4. 前記ガイド部材と前記スライド部材との間に、予圧機能付きの転動体を介装したことを特徴とする請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載の位置補正装置。
  5. 前記連結機構は、前記移動部材と前記ガイド部材との間に介装されたアンギュラベアリングを有することを特徴とする請求項1〜請求項4のうち何れか一項に記載の位置補正装置。
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