JP2013129107A - ベルト駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大判インクジェットプリンタに使用できるベルト駆動装置を提供する。
【解決手段】第１のプーリと第２のプーリ５４で張架されたベルト５５に所定の張力を与えるベルトテンション機構を有する。この機構は、ベルト５５を付勢する第２のプーリ５４と、第２のプーリ５４を保持する第１のプーリホルダ６０と、第１のプーリホルダ６０を介して第２のプーリ５４に所定の張力に対応する付勢力を付与する第１のテンションバネ５８と、を有する。また、第１のテンションバネ５８の反力を受けるバネ受け部６１ａを有し位置調節可能に支持された第２のプーリホルダ６１と、第２のプーリホルダ６１を第１のテンションバネ５８に所定の付勢力を発生させる位置で固定する固定手段６３と、を有する。さらに、第２のプーリホルダ６１を付勢する第２のテンションバネ５９を有する。第１のテンションバネ５８の付勢力と第２のテンションバネ５９の付勢力が異なる。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動プーリとアイドラプーリとによって張架されたベルトに所定の張力を与えるベルトテンション機構を有するベルト駆動装置に関する。

インクジェット記録装置には、記録ヘッドを搭載したキャリッジを往復動作させるためにベルト駆動装置が用いられるものがある。ベルト駆動装置には、駆動用モータと、キャリッジの往復移動の範囲の一側に配設されモータに直結された駆動プーリと、キャリッジの往復移動の範囲の他側に配設されたアイドラプーリとが設けられている。さらに、これらのプーリの間に張架されかつキャリッジに連結されたタイミングベルトおよびタイミングベルトに所定の張力を付与するためのベルトテンション機構が設けられている。

ベルトテンション機構にはアイドラプーリをバネで付勢するものがある。ベルトテンション機構により付与されたベルト張力が不足すると、キャリッジの走査速度の乱れや歯飛びに繋がる。逆にベルト張力が過剰な場合は駆動モータの負荷が増大し、大型の駆動モータや高価な軸受が必要となりコストアップを招く。適切に働くベルトテンション機構を設計する上での問題として、特にベルト長のばらつきに起因するキャリッジ静止時のベルト張力のばらつきと、キャリッジ加減速時のアイドラプーリの位置変動によるタイミングベルトの歯飛びや走査速度の乱れと、がある。前者の問題に対しては、アイドラプーリを付勢するバネのバネ定数は小さいほどベルト張力が安定する。一方、後者の問題に対してはバネ定数が大きいほどアイドラプーリの位置は安定する。この矛盾を解決し、静止時の張力と加減速時のアイドラプーリの位置を同時に安定させるための技術として、特許文献１のようにバネ定数が大小異なるバネを直列に並べて使用するものがある。

特開２００２−３４０１１６号公報

例えば大判インクジェットプリンタでは、キャリッジ加減速時にベルトに生じる慣性が大きいことや、ベルトの自重が大きくベルトが弛みやすいことから、小判インクジェットプリンタと比較してベルト張力が大きく設定される場合が多い。特許文献１は、直列に並んだバネ定数の大小異なるバネを同時に作動させた状態で、２つのプーリホルダの１つを固定してバネ定数の小さいほうのバネの作動を止める構成となっている。この方式ではバネが同時に作動しているため、２つのバネの付勢力は共にアイドラプーリに加わる付勢力と同じとなる。従って大判インクジェットプリンタに対応させるためには、バネ定数の小さいほうのバネの付勢力を大きいバネの付勢力と同じにしなくてはならない。しかし、バネのサイズやバネ材の許容応力の制約から、付勢力が大きく、かつ、特許文献１の効果を発揮させる程度の小さいバネ定数のバネを設計することはきわめて困難である。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、大判インクジェットプリンタに使用できるベルト駆動装置を提供することを目的とする。

本発明のベルト駆動装置は、ベルトを駆動させる第１のプーリと第２のプーリとによって張架されたベルトに所定の張力を与えるベルトテンション機構を有する。このベルトテンション機構には、ベルトを付勢する第２のプーリと、第２のプーリを回転自在に保持する第１のプーリホルダと、第１のプーリホルダを介して第２のプーリに所定の張力に対応する所定の付勢力を付与する第１のテンションバネと、が設けられている。また、第１のテンションバネの反力を受けるバネ受け部を有し位置調節可能に支持された第２のプーリホルダと、第２のプーリホルダを第１のテンションバネに付勢力を発生させる位置で固定する固定手段と、が設けられている。さらに、第２のプーリホルダを付勢する第２のテンションバネが設けられている。そして、第１のテンションバネの付勢力と第２のテンションバネの付勢力が異なる。

本発明によれば、ベルトの張力はバネ定数の大きいバネによって決まり、バネ定数の小さいバネはベルトの長さに合わせてホルダの位置を決める役割のみを担うため、バネ定数を容易に小さくすることができる。

このため、大判インクジェットプリンタのようにベルト張力を大きく設定する場合でもキャリッジの加減速の影響を抑制し、安定した張力や走査速度を得ることができる。

本発明に係るベルト駆動装置の一実施例の概略斜視図である。 本発明のベルトテンション機構の第１の実施例を示す概略斜視図である。 図２のベルトテンション機構の作動順序を示す概念図である。 本発明のベルトテンション機構の第２の実施例を示す概略斜視図である。 図４のベルトテンション機構の作動順序を示す概念図である。

［実施例１］
図１は、本発明に係るベルト駆動装置の一実施例の概略斜視図である。図１において、インクを吐出する不図示の記録ヘッドなどを搭載可能なキャリッジ５１はガイドシャフト２０およびガイドレール２１によって走査可能（往復移動可能）に案内支持されている。キャリッジベルト５５は、キャリッジ５１の往復移動の範囲の一側に配設されキャリッジモータ５２に直結された駆動プーリ（第１のプーリ）５３と、キャリッジ５１の往復移動の範囲の他側に配設されたアイドラプーリ（第２のプーリ）５４とに張架されている。また、キャリッジベルト５５は、矢印Ａで示す一側から他側方向への所定の張力をもって張架されている。キャリッジ５１は、キャリッジベルト５５に対してベルト結合部５１ａを介して連結（結合）されている。従って、キャリッジモータ５２が矢印Ｂ方向に回転駆動されると、キャリッジベルト５５が巻き取り駆動され、キャリッジ５１がキャリッジベルト５５に沿った矢印Ｃ方向に走査（往復移動）する。

キャリッジ５１の移動方向に沿って平行に設置されたリニアエンコーダスケール５６には、例えば１８０（ｌｐｉ＝ラインパーインチ）＝２５．４ｍｍ／１８０＝１４１．１μｍごとに等間隔に設けられたマークが印刷されている。キャリッジ５１に固定されたリニアエンコーダセンサ５７でリニアエンコーダスケール５６のマークを検出することで、キャリッジ５１の位置を正確に検出することができる。また、キャリッジ５１の走査時には、エンコーダ信号の時間間隔に基づいてキャリッジ５１の走行速度を算出することができる。また、詳しくは後述するが、本発明のベルト駆動装置には、さらに、第１のテンションバネ５８と第２のテンションバネ５９などが設けられている。

図２は、本発明のベルトテンション機構の第１の実施例を示す概略斜視図である。アイドラプーリ５４は、第１のプーリホルダ６０に回転自在に保持されている。キャリッジベルト５５は、走査時に必要な張力に対応した第１のテンションバネ５８の反発力（付勢力）を第１のプーリホルダ６０およびアイドラプーリ５４を介して受けることで、走査時に必要な第１の張力が付与される。第１のプーリホルダ６０は第２のプーリホルダ６１に対してキャリッジ５１の走査方向である矢印Ｄ方向に摺動自在に支持されている。また、第１のテンションバネ５８の付勢力が第１のプーリホルダ６０とアイドラプーリ５４を介してキャリッジベルト５５に張力を付与しないための付勢力制御手段として第１のプーリホルダ止めネジ６４が設けられている。この第１のプーリホルダ止めネジ６４によって、第１のプーリホルダ６０を第２のプーリホルダ６１に対して所定の位置に固定することが可能である。第１のテンションバネ５８は、矢印Ｄ方向に伸縮するように、かつ一端が第１のプーリホルダ６０、他端が第２のプーリホルダ６１に当接するように配置されている。第１のプーリホルダ６０と第２のプーリホルダ６１が固定されているときは、第１のテンションバネ５８の長さが一定に保たれるため、第１のテンションバネ５８の反発力はキャリッジベルト５５に作用しない。

第２のプーリホルダ６１は、第１のテンションバネ５８の反力を受けるバネ受け部６１ａを有している。また、キャリッジ５１の走査方向に延びるシャーシ７０に対して矢印Ｄ方向に位置調節可能に固定手段である第２のプーリホルダ止めネジ６３によって取り付けられている。第２のテンションバネ５９は矢印Ｄ方向に伸縮するように、かつ、その一端が第２のプーリホルダ６１のバネ受け部６１ａに、他端がシャーシ７０に形成されたバネ受け部６２に当接するように配置されている。したがって、第２のテンションバネ５９は、その反発力（付勢力）で第２のプーリホルダ６１を押圧している。また、バネ受け部６２は第２のテンションバネ５９の反力を受け止めている。

第２のテンションバネ５９は反発力およびバネ定数共に第１のテンションバネ５８よりも小さく設定されている。反発力に比例してねじり応力も小さくなるため、バネ材の許容ねじり応力の制限に対して余裕ができる。従って、第２のテンションバネ５９を反発力の小さいものとすることで、第２のテンションバネ５９は、サイズが小さくかつバネ定数の小さいバネとすることができる。

図３は、本発明のベルトテンション機構の作動順序を示す概念図である。最初は、第１のプーリホルダ止めネジ６４により第１のプーリホルダ６０が第２のプーリホルダ６１に固定され、かつ第２のプーリホルダ止めネジ６３により第２のプーリホルダ６１はシャーシ７０に対して固定されていない状態である（図４（ａ））。この状態のとき、第２のテンションバネ５９の作用により、第１のプーリホルダ６０、第２のプーリホルダ６１、およびアイドラプーリ５４は一体となって矢印Ｅ方向に移動する。そして、第２のテンションバネ５９からキャリッジベルト５５に第２の張力が付与される位置に配置される。なお、この位置は、第１のテンションバネ５８に所定の付勢力を発生させる位置（第１のテンションバネ５８が第１の張力を発生させる位置）でもある。また、使用するキャリッジベルト５５ごとに長さにばらつきがあると第２の張力が付与される位置は変化する。しかし、使用するキャリッジベルト５５の長さに応じて、第１のプーリホルダ６０、第２のプーリホルダ６１、およびアイドラプーリ５４はキャリッジベルト５５に第２の張力が付与される位置に配置される。第２のテンションバネ５９のバネ定数は小さいため、キャリッジベルト５５の長さがばらついたとしても第２の張力のばらつきは小さくなる。

なお、このとき、第１のテンションバネ５８の付勢力は第１のプーリホルダ６０とアイドラプーリ５４を介してキャリッジベルト５５に張力を付与しない。

次に、キャリッジベルト５５に第２の張力が付与されている状態で、第２のプーリホルダ止めネジ６３を締結することにより第２のプーリホルダ６１をシャーシ７０に位置決め固定する（図４（ｂ））。

最後に、第１のプーリホルダ止めネジ６４による第１のプーリホルダ６０の固定を解除する（図４（ｃ））。すると、第１のテンションバネ５８はその反発力と、キャリッジベルト５５の張力が静的に釣り合う位置まで伸び、キャリッジベルト５５に、キャリッジ５１の走査時に必要とされる張力である第１の張力を付与する。第２のプーリホルダ６１はキャリッジベルト５５の長さに応じた位置に固定されているため、キャリッジベルト５５の長さがばらついたとしても第１の張力のばらつきは小さい。また、キャリッジ５１の加減速時の張力の変動は、バネ定数の大きい第１のテンションバネ５８の伸縮だけで調整されることになる。第１のテンションバネ５８のバネ定数は大きいため、キャリッジベルト５５の張力変動が生じても、アイドラプーリ５４および第１のプーリホルダ６０の移動量を小さく抑えることが可能となり、キャリッジ５１の走査を安定したものにすることができる。

以上で説明したように、本発明のベルト駆動装置では、バネ定数の大きなバネと小さいバネとを使用して、大判インクジェットプリンタなどで要求される大きなベルト張力を生じさせることが可能となる。

［実施例２］
次に、本発明のベルトテンション機構の第２の実施例について説明する。なお、第１の実施例と同様の構成については説明を省略する。

図４は、本発明のベルトテンション機構の第２の実施例を示す概略斜視図である。アイドラプーリ１５４は、第１のプーリホルダ１６０に回転自在に軸支されている。キャリッジベルト１５５は、第１のテンションバネ１５８の反発力を第１のプーリホルダ１６０およびアイドラプーリ１５４を介して受けることで、キャリッジ１５１（図５参照）の走査時に必要な張力である第１の張力を付与される。第１のプーリホルダ１６０は第２のプーリホルダ１６１に対してキャリッジ１５１の走査方向である矢印Ｆ方向に摺動自在に支持されている。第１のテンションバネ１５８は、矢印Ｆ方向に伸縮するように、かつ一端が第１のプーリホルダ１６０、他端が第２のプーリホルダ１６１に当接するように配置されている。なお、本実施例では、第１のプーリホルダ止めネジ６４（図２参照）を使用しないため、第１のプーリホルダ１６０は第２のプーリホルダ１６１に固定されない。

第２のプーリホルダ１６１には第１のテンションバネ１５８を覆うように付勢力制御手段としてリブ１６５が設けられている。リブ１６５のキャリッジ１５１の走査方向の長さは、第１のテンションバネ１５８の密着長さより長く、かつ作動長さより短いものとする。また、リブ１６５は、第１のスプールホルダに当接可能になっている。したがって、リブ１６５により第１のプーリホルダ１６０と第２のプーリホルダ１６１の間に第１のテンションバネ１５８の密着長さ以上の空間が確保される。これにより第１のテンションバネ１５８を作動させない場合には外しておき、作動させる場合に第１のプーリホルダ１６０と第２のプーリホルダ１６１の間の空間に組み込むようにすることができる。したがって、第１のテンションバネ１５８の付勢力を第１のプーリホルダ１６０およびアイドラプーリ１５４を介してキャリッジベルト１５５を付勢しないようにすることができる。

第２のプーリホルダ１６１はシャーシ１７０に対して矢印Ｆ方向に位置調節可能に固定手段である第２のプーリホルダ止めネジ１６３によって取り付けられている。第２のテンションバネ１５９は、矢印Ｆ方向に伸縮するように、かつ、その一端が第２のプーリホルダ１６１に、その他端がシャーシ７０に形成されたバネ受け部１６２に当接するように配置されている。したがって、第２のテンションバネ１５９は、第２のプーリホルダ６１を押圧している。また、バネ受け部１６２は第２のテンションバネ１５９の反力を受け止めている。

第２のテンションバネ１５９は反発力およびバネ定数共に第１のテンションバネ１５８よりも小さく設定されている。第１の実施例と同様の理由で、第２のテンションバネ１５９は、サイズが小さくかつバネ定数の小さいバネとすることができる。

図５は、本発明のベルトテンション機構の作動順序を示す概念図である。最初は、第１のテンションバネ１５８が外されており、かつ第２のプーリホルダ止めネジ１６３により第２のプーリホルダ１６１がシャーシ１７０に対して固定されていない状態である（図５（ａ））。この状態のとき、第２のテンションバネ１５９の作用により、第１のプーリホルダ１６０がリブ１６５に押されるように、第１のプーリホルダ１６０、第２のプーリホルダ１６１、およびアイドラプーリ１５４は矢印Ｇ方向に一体的に移動する。そして、第１のプーリホルダ１６０、第２のプーリホルダ１６１、およびアイドラプーリ１５４は、第２の張力がキャリッジベルト１５５に付与される位置に配置される。キャリッジベルト１５５の長さにばらつきがあっても、使用するキャリッジベルト１５５の長さに応じて、第１のプーリホルダ１６０、第２のプーリホルダ１６１、およびアイドラプーリ１５４はキャリッジベルト１５５に第２の張力が付与される位置に配置される。第２のテンションテンションバネ１５９のバネ定数は小さいため、キャリッジベルト１５５の長さがばらついたとしても第２の張力のばらつきは小さい。

なお、このとき、第１のテンションバネ１５８が外されているため、第１のテンションバネ１５８の付勢力が第１のプーリホルダ１６０とアイドラプーリ１５４を介してキャリッジベルト１５５に張力を付与することはない。

次に、キャリッジベルト１５５に第２の張力が付与されている状態で、第２のプーリホルダ止めネジ１６３を締結し、第２のプーリホルダ１６１をシャーシ１７０に位置決め固定する（図５（ｂ））。

最後に、リブ１６５によって第１のプーリホルダ１６０と第２のプーリホルダ１６１との間に設けられた空間に、第１のテンションバネ１５８を組み込む（図５（ｃ））。すると、第１のテンションバネ１５８は、その反発力とキャリッジベルト１５５の張力が静的に釣り合った位置まで伸び、キャリッジベルト１５５の走査時に必要とされる張力である第１の張力をキャリッジベルト１５５に付与する。第２のプーリホルダ１６１はキャリッジベルト１５５の長さに応じた位置に固定されているため、キャリッジベルト１５５の長さがばらついたとしても第１の張力のばらつきは小さい。

また、キャリッジの加減速時の張力の変動は、バネ定数の大きい第１のテンションバネ１５８の伸縮だけで調整されることになる。従って、アイドラプーリ１５４および第１のプーリホルダ１６０の移動量を小さく抑えることが可能となり、キャリッジ１５１の走査動作を安定したものにすることができる。

５３、１５３ 駆動プーリ（第１のプーリ）
５４、１５４ アイドラプーリ（第２のプーリ）
５５、１５５ キャリッジベルト
５８、１５８ 第１のテンションバネ
５９、１５９ 第２のテンションバネ
６０、１６０ 第１のプーリホルダ
６１、１６１ 第２のプーリホルダ
６３、１６３ 第２のプーリホルダ止めネジ
６４ 第１のプーリホルダ止めネジ
１６５ リブ

Claims (6)

1. ベルトを駆動させる第１のプーリと第２のプーリとによって張架された前記ベルトに所定の張力を与えるベルトテンション機構を有するベルト駆動装置において、
   前記ベルトテンション機構は、
   前記ベルトを付勢する前記第２のプーリと、
   前記第２のプーリを回転自在に保持する第１のプーリホルダと、
   前記第１のプーリホルダを介して前記第２のプーリに前記所定の張力に対応する所定の付勢力を付与する第１のテンションバネと、
   前記第１のテンションバネの反力を受けるバネ受け部を有し位置調節可能に支持された第２のプーリホルダと、
   前記第２のプーリホルダを前記第１のテンションバネに前記所定の付勢力を発生させる位置において固定する固定手段と、
   前記第２のプーリホルダを付勢する前記第２のテンションバネと、を有し、
   前記第１のテンションバネの付勢力と前記第２のテンションバネの付勢力が異なることを特徴とする、ベルト駆動装置。
2. 前記第１のテンションバネの付勢力は前記第２のテンションバネの付勢力より大きい、請求項１に記載のベルト駆動装置。
3. 前記第１のテンションバネのバネ定数は前記第２のテンションバネのバネ定数より大きい、請求項１または２に記載のベルト駆動装置。
4. 前記第１のテンションバネの付勢力が前記第１のプーリホルダおよび前記第２のプーリを介して前記ベルトに張力を付与しないようにする付勢力制御手段を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のベルト駆動装置。
5. 前記付勢力制御手段は、前記第１のテンションバネの長さを一定に保つ、請求項４に記載のベルト駆動装置。
6. 前記付勢力制御手段は、前記第１のプーリホルダと前記第２のプーリホルダとの間に前記第１のテンションバネの密着長さ以上の間隔を確保する、請求項４に記載のベルト駆動装置。

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