JP2015074088A - インクジェットプリンタ - Google Patents

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勉 深澤
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勉 岡野
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Abstract

【課題】印刷結果における副走査方向の線を低減し、良好な印刷を行うことのできるインクジェットプリンタを提供すること。
【解決手段】インクジェットプリンタ1に、被印刷体50に対して主走査方向に移動するインクジェットヘッド12を移動させる駆動力を発生するモータ70と、モータ70で発生した駆動力により回転するモータプーリ74と、モータプーリ74に巻き掛けられると共に、駆動力をモータプーリ74側からインクジェットヘッド12側に伝達する第1ベルト84と、第1ベルト84が巻き掛けられて第1ベルト84から伝達される駆動力によって回転する減速プーリ80と、を備え、互いに噛み合うモータプーリ74のモータ側歯76と第1ベルト84のベルト側歯86、及び減速プーリ80の減速側歯82と第1ベルト84のベルト側歯86とのうち、少なくともいずれか一方が、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになっている。
【選択図】図6

Description

本発明は、インクジェットプリンタに関する。
駆動源で発生した動力を作動部に伝達し、所望の動作を行わせる装置の中には、動力をベルトで伝達するものがある。例えば、特許文献1に記載された電気掃除機用床ノズルでは、床ノズル本体内に回転自在に配した回転ブラシと、この回転ブラシを駆動させる駆動源であるモータとの双方の回転軸にそれぞれプーリを設け、このプーリ間にタイミングベルトを張架することにより、モータの回転力を回転ブラシに伝達して回転させている。
さらに、この電気掃除機用床ノズルでは、ブラシ回転時の騒音を低減し、且つ、タイミングベルトがプーリより外れないようにするために、2つのプーリの歯とタイミングベルトの歯とを、スグ歯またはハス歯によって形成し、2つのプーリとタイミングベルトとの噛み合い部のいずれかの部分に、スグ歯とハス歯とが噛み合う部分を設けている。
特開平11−318779号公報
ここで、インクジェットヘッドからインクを噴射することによって印刷を行うインクジェットプリンタでも、インクジェットヘッドを主走査方向に移動させるために、モータで発生した動力を、タイミングベルトを用いてインクジェットヘッド側に伝達し、インクジェットヘッドを移動させているものがある。しかし、タイミングベルトを用いてインクジェットヘッド側に動力を伝達してインクジェットヘッドを移動させるインクジェットプリンタでは、印刷結果において主走査方向で濃淡が発生し、副走査方向に線が入るようなことがあった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、印刷結果における副走査方向の線を低減し、良好な印刷を行うことのできるインクジェットプリンタを提供することを目的とする。
発明者らの研究によれば、駆動源で発生した動力を、タイミングベルトを用いて伝達する場合、動力は、プーリの歯とタイミングベルトの歯とが噛み合った際に、プーリとタイミングベルトとの間で伝達される。このため、動力を伝達するタイミングベルトの回転速度は一定ではなく、プーリとタイミングベルトとの双方の歯が噛み合うタイミングで速度変動が発生することがわかった。また、比較的径が小さいプーリでは、タイミングベルトにおいて当該プーリに巻き掛けられる部分の長さが短く、噛み合う歯の数が少ないため、このプーリにタイミングベルトが巻き掛けられた状態でプーリが回転して歯が噛み合った場合、動力の伝達状態の影響度は、径が大きく歯が多いプーリよりも大きくなる。このため、プーリとタイミングベルトとの双方の歯が噛み合うタイミングでの速度変動は、プーリの径が小さくなるに従って大きくなる傾向にあることがわかった。
タイミングベルトによって伝達された動力によって主走査方向に移動するインクジェットヘッドは、これらのタイミングベルトの速度変動によって移動時の速度が変動し、インクジェットヘッドから噴射するインクも、インクジェットヘッドの速度変動によって印刷物に着弾するタイミングが変動する。印刷物に着弾したインクは、この着弾するタイミングの変動によって主走査方向における着弾量が変化し、印刷結果には、主走査方向にインクの濃淡が発生してしまうため、この主走査方向の濃淡によって、副走査方向に線が入ることがわかった。本発明者らは、鋭意研究の結果、印刷結果の副走査方向に線が入る原因を突き止め、本発明を完成するに至った。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るインクジェットプリンタは、被印刷体に対して主走査方向に移動しつつ、前記被印刷体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを移動させる駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源で発生した前記駆動力により回転する上流側プーリと、前記上流側プーリに巻き掛けられると共に、前記駆動力を前記上流側プーリ側から前記インクジェットヘッド側に伝達する歯付ベルトと、前記歯付ベルトが巻き掛けられて前記歯付ベルトから伝達される前記駆動力によって回転する下流側プーリと、を備え、前記上流側プーリと前記下流側プーリとには、前記歯付ベルトの歯に噛み合う歯がそれぞれ形成されており、互いに噛み合う前記上流側プーリの歯と前記歯付ベルトの歯、及び前記下流側プーリの歯と前記歯付ベルトの歯とのうち、少なくともいずれか一方が、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになっていることを特徴とする。
この発明では、互いに噛み合う上流側プーリの歯と歯付ベルトの歯、及び下流側プーリの歯と歯付ベルトの歯とのうち、少なくともいずれか一方を、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせにするため、駆動源から歯付ベルトに駆動力を伝達する際における駆動力の変動を低減できる。これにより、印刷時におけるインクジェットヘッドの速度変動を低減でき、被印刷体上の主走査方向でのインクの濃淡の発生を低減できる。この結果、印刷結果における副走査方向の線を低減し、良好な印刷を行うことができる。
また、上記インクジェットプリンタにおいて、前記上流側プーリと前記下流側プーリとはプーリ径が異なっており、前記上流側プーリと前記下流側プーリとのうち、プーリ径が小さい方のプーリの歯と前記歯付ベルトの歯とが、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになっていることが好ましい。
この発明では、上流側プーリと下流側プーリとのうち、プーリ径が小さい方のプーリの歯と歯付ベルトの歯とを、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせにしているため、歯付ベルト用プーリと歯付ベルトにおいて、伝達する駆動力の変動が発生し易い部分での駆動力の変動を低減できる。この結果、印刷時におけるインクジェットヘッドの速度変動を、より確実に低減することができ、より確実に印刷結果における副走査方向の線を低減することができる。
また、上記インクジェットプリンタにおいて、前記上流側プーリと前記下流側プーリとは、前記下流側プーリよりも前記上流側プーリの方がプーリ径が小さくなっていることが好ましい。
この発明では、下流側プーリよりも上流側プーリの方がプーリ径が小さくなっており、上流側プーリの歯と歯付ベルトの歯とを、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせにしているため、駆動力の伝達経路における上流側の位置で、駆動力の変動を低減できる。これにより、駆動源で発生した駆動力を、駆動力の変動を低減した状態でインクジェットヘッド側に伝達することができ、インクジェットヘッドの速度変動を、より確実に低減することができる。この結果、印刷結果における副走査方向の線を、より確実に低減することができる。
また、上記インクジェットプリンタにおいて、互いに噛み合う前記上流側プーリの歯と前記歯付ベルトの歯、及び前記下流側プーリの歯と前記歯付ベルトの歯とのうち、一方はスグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになり、他方はスグ歯同士が噛み合う組み合わせになっていることが好ましい。
この発明では、互いに噛み合う上流側プーリの歯と歯付ベルトの歯、及び下流側プーリの歯と歯付ベルトの歯とのうち、スグ歯同士が噛み合う組み合わせも用いるため、駆動力をインクジェットヘッド側に伝達する際における回転角度の精度を確保することができる。これにより、印刷時におけるインクジェットヘッドの主走査方向の移動精度を確保しつつ、インクジェットヘッドの速度変動を低減することができる。この結果、印刷精度を確保しつつ、印刷結果における副走査方向の線を低減し、より確実に良好な印刷を行うことができる。
また、上記インクジェットプリンタにおいて、前記下流側プーリは、前記歯付ベルトから伝達される前記駆動力を前記インクジェットヘッド側に伝達することが好ましい。
この発明では、下流側プーリは、歯付ベルトから伝達される駆動力を、インクジェットヘッド側に伝達するため、変動を低減した駆動力を、インクジェットヘッド側に伝達することができる。この結果、インクジェットヘッドの速度変動を、より確実に低減することができ、印刷結果における副走査方向の線を、より確実に低減することができる。
本発明に係るインクジェットプリンタは、印刷結果における副走査方向の線を低減し、良好な印刷を行うことができる、という効果を奏する。
図1は、実施形態に係るインクジェットプリンタの構造を示す模式図である。 図2は、図1のA−A矢視図である。 図3は、図1のB−B矢視図であり、Yバー部及びY方向駆動部における駆動系統の説明図である。 図4は、図3のC−C矢視図である。 図5は、図4のD−D断面図である。 図6は、図5のE−E断面図である。 図7は、インクジェットプリンタのより詳細な構成の一例を示す図であり、本実施形態に係るインクジェットプリンタの上方側斜視図である。 図8は、図7に示すインクジェットプリンタの下方側斜視図である。 図9は、図7に示すインクジェットプリンタからYバー部及びメディアステージを取り外した状態を示す斜視図である。 図10は、図7に示すインクジェットプリンタの正面図である。 図11は、図10のF−F矢視図である。 図12は、図7に示すYバー部及びY方向駆動部における駆動系統の説明図である。 図13は、Y方向駆動部の駆動力の伝達状態を示す説明図である。 図14は、インクジェットヘッドの速度の変化状態を示す説明図である。
以下に、本発明に係るインクジェットプリンタの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
〔実施形態〕
図1は、実施形態に係るインクジェットプリンタの構造を示す模式図である。図2は、図1のA−A矢視図である。同図に示すインクジェットプリンタ1は、立体物等の被印刷体50に対してインクジェット方式で印刷を行うインクジェットプリンタであり、例えば、高さが10cm以上の被印刷体50に対して印刷可能な構成を有する。被印刷体50の高さの上限は、15cm以上であってもよい。なお、被印刷体50の高さとは、インクジェットヘッドがインク滴を吐出する方向における高さである。本実施形態において、この方向は、図中に示したZ方向であり、重力方向と平行である。
また、インクジェットプリンタ1により印刷可能領域のY方向における幅は、例えば、30cm以上、望ましくは、50cm以上(例えば、50〜80cm)、より望ましくは、60cm以上である。また、この印刷可能領域のX方向における幅は、例えば、30cm以上(例えば、25〜50cm)、より望ましくは、40cm以上である。
なお、本実施形態において、Y方向とは、主走査動作(スキャン動作)時にインクジェットヘッドがガイドレールに沿って移動する方向であり、印刷時における主走査方向になっている。印刷可能領域のY方向における幅とは、例えば、主走査動作時にインクジェットヘッドが印刷を行う領域の幅である。また、X方向とは、Y方向及びZ方向と直交する方向であり、印刷時における副走査方向になっている。印刷可能領域のX方向における幅とは、例えば、X方向において被印刷体に対して相対的にインクジェットを移動させる送り動作における、インクジェットヘッドの移動範囲の幅である。
また、本実施形態のインクジェットプリンタ1全体の高さは、例えば85cm以上、より望ましくは、90cm以上である。また、インクジェットプリンタ1全体のY方向における幅は、例えば120cm以上、より望ましくは、140cm以上である。また、インクジェットプリンタ1全体のX方向における幅は、例えば80cm以上、より望ましくは、90cm以上である。
また、本実施形態において、インクジェットプリンタ1は、フラットベットタイプのインクジェットプリンタであり、Yバー部8、キャリッジ10、メディアステージ28、台部22、2個のレール18、2個の支持部材20、脚部24、X方向駆動部26、及び制御部30を備える。このうち、キャリッジ10は、インクジェットヘッド12と紫外線照射部16とを備えている。フラットベッドタイプのインクジェットプリンタとは、例えば、X方向において被印刷体50に対して相対的にインクジェットヘッド12を移動させる送り動作を、Yバー部8をX方向へ移動させることにより行うインクジェットプリンタである。
なお、本実施形態においては、説明の便宜上、インクジェットヘッド12及び紫外線照射部16について、Yバー部8とは別の構成とした。しかし、例えば実際のインクジェットプリンタ1の設計時等においては、インクジェットヘッド12及び紫外線照射部16を含めた部分をYバー部8としてもよい。
キャリッジ10に設けられるインクジェットヘッド12は、被印刷体50へ向けてインク滴を吐出する印刷ヘッドであり、例えば、CMYK(シアン、マゼンタ、イエロー、キープレート)の各色のインク滴を吐出することにより、カラー印刷を行う。インクジェットヘッド12は、例えばクリアインク等の、CMYKの各色以外のインクのインク滴を吐出してもよい。また、本実施形態において、インクジェットヘッド12は、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。
Yバー部8は、インクジェットヘッド12に主走査動作を行わせるための構成である。本実施形態において、Yバー部8は、ガイドレール102、Y方向駆動部104、及び側面部110を有する。ガイドレール102は、インクジェットヘッド12を被印刷体50と対向させて保持するレール部材である。また、本実施形態において、ガイドレール102は、Y方向への延伸するY方向延伸部材の一例である。
Y方向駆動部104は、ガイドレール102に沿ってキャリッジ10を移動させる駆動部である。本実施形態において、Y方向駆動部104は、Y方向におけるガイドレール102の一端側に設けられ、主走査動作時において、制御部30の指示に応じて、キャリッジ10をY方向へ移動させる。また、主走査動作による印刷時において、キャリッジ10に設けられるインクジェットヘッド12は、ガイドレール102に沿って移動しつつ、被印刷体50へ向けてインク滴を吐出する。また、側面部110は、Yバー部8の側面部分であり、ガイドレール102の一端及び他端と、Y方向駆動部104とを支持することにより、インクジェットヘッド12と被印刷体50とを対向させる。
インクジェットヘッド12と同様にキャリッジ10に設けられる紫外線照射部16は、紫外線硬化型インクを硬化させるための紫外線(UV光)を発生する光源である。本実施形態において、紫外線照射部16は、インクジェットヘッド12と共にキャリッジ10に備えられることにより、ガイドレール102に支持された状態で、Y方向におけるインクジェットヘッド12の両側に設けられる。また、これにより、紫外線照射部16は、主走査動作時において、インクジェットヘッド12から吐出されて被印刷体50に着弾したインクを硬化させる。
メディアステージ28は、被印刷体50を保持するテーブルであり、上面において被印刷体50を保持することにより、被印刷体50をインクジェットヘッド12と対向させる。また、本実施形態において、メディアステージ28は、被印刷体が載置される被印刷体載置部の一例である。メディアステージ28は、Z方向において上面の位置を上下させる機構を有しており、被印刷体50の形状に合わせて上面の位置を変更することにより、インクジェットヘッド12と被印刷体50との間の距離を調整する。また、メディアステージ28の上面には、例えば、被印刷体50の形状に合わせて被印刷体50を保持する治具(アタッチメント)が取り付けられてもよい。このように構成すれば、被印刷体50として多様な形状の立体物を適切に用いることができる。
台部22は、インクジェットヘッド12及びガイドレール102等の各構成よりも重力方向の下方に設けられることでこれらの構成を上面に載置する台状の部材である。台部22のY方向における幅は、少なくとも、ガイドレール102よりも広いことが好ましい。また、台部22のX方向における幅は、少なくとも、X方向においてガイドレール102が移動する範囲よりも広いことが好ましい。
2個のレール18は、ガイド部材の一例であり、台部22上においてX方向へ延伸することにより、支持部材20の移動をガイドする、また、これにより、2個のレール18は、支持部材20により支持されるYバー部8のX方向への移動をガイドする。
また、本実施形態において、2個のレール18のそれぞれは、台部22のY方向におけるそれぞれの端部側に設けられる。これにより、2個のレール18は、Y方向におけるYバー部8の両側において、Yバー部8の移動をガイドする。なお、2個のレール18の位置について、台部22のY方向におけるそれぞれ端部側に設けられるとは、例えば、各端部、または、各端部の近傍に設けられることである。端部の近傍とは、例えば、一定の余裕分程度だけ端部から離れた位置である。
支持部材20は、台部22上においてYバー部8を支える部材である。本実施形態において、それぞれ支持部材20は、被ガイド部106及びYバー載置部108を有する。被ガイド部106は、レール18に沿ってX方向へ移動可能な構成を有する部分である。2個の支持部材20のそれぞれにおける被ガイド部106は、2個のレール18のそれぞれによりガイドされる。また、Yバー載置部108は、被ガイド部106と、Yバー部8との間で設けられる部材であり、その上にYバー部8における側面部110を載置することにより、レール18上でYバー部8を支持する。
なお、本実施形態においては、Yバー部8におけるガイドレール102、及び支持部材20における被ガイド部106のそれぞれは、メディアステージ28において被印刷体50が載置される部分を中心にして、重力方向におけるその上下にそれぞれ離間して配設されている。
X方向駆動部26は、レール18に沿ってX方向へYバー部8を移動させる駆動部である。本実施形態において、X方向駆動部26は、モータ120及びボールネジ122を有する。モータ120は、ボールネジ122を回転させる駆動源の一例である。モータ120は、例えばサーボモータであってもよい。
ボールネジ122は、ボールネジ軸202及びボールネジナット204により構成されている。この場合、ボールネジ122を回転させるとは、ボールネジ軸202を回転させることである。また、本実施形態において、ボールネジ122におけるボールネジ軸202の両端は、軸受けを介して台部22上に固定されている。これにより、ボールネジ軸202は、台部22上の所定の位置に、回転可能に支持されている。また、ボールネジ軸202は、軸方向をX方向と平行にした状態で、台部22上に支持される。一方、本実施形態のボールネジ122において、ボールネジナット204は、Yバー部8に対して固定されている。Yバー部8に対するボールネジナット204の固定は、例えば、Yバー載置部108に対してボールネジナット204を固定することで行うことができる。この場合、Yバー載置部108としては、Y方向に延伸して台部22上を横断する板状の部材を用いることが好ましい。
このように構成した場合、ボールネジ122のボールネジ軸202が回転すると、その回転の向きに応じて、ボールネジナット204は、X方向へ進退する。これにより、ボールネジナット204は、ボールネジ122の回転を直動に変換する変換機構として機能する。また、ボールネジナット204の移動に応じて、Yバー部8も、X方向へ移動する。そのため、本実施形態によれば、例えば、ボールネジ122により、Yバー部8をX方向へ適切に移動させることができる。
なお、説明の便宜上図示は省略しているが、本実施形態において、ボールネジ軸202の両端を支持する軸受けは、台部22上に固定されている。また、ボールネジ軸202の両端を支持する軸受けについては、ボールベアリングの構成によりボールネジ軸202を支持することが好ましい。
また、X方向駆動部26は、モータ120とボールネジ122との間に、動力伝達用の各種構成等を更に有してもよい。また、X方向駆動部26は、例えば、主走査動作の合間に、Yバー部8を、X方向へ移動させる。これにより、インクジェットプリンタ1は、主走査動作の合間に、送り動作を行う。また、インクジェットプリンタ1は、X方向におけるYバー部8の移動が停止した後、次に主走査動作を行う。
脚部24は、台部22を支えるための構成であり、台部22の底面側に設けられることにより、載置面60上において台部22を支える。台部22の底面側とは、重力方向における下面側のことである。また、載置面60は、例えば、インクジェットプリンタ1を設置する台の上面または床等である。
また、本実施形態において、脚部24は、2個の連接部112と、4個以上(望ましくは6個以上)の突出部114とを有する。それぞれの連接部112は、レール18と平行、且つ、長尺状に連設された部材であり、台部22の底面側に設けられる。また、2個の連接部112のそれぞれは、台部22のY方向におけるそれぞれの端部側に設けられる。
また、突出部114は、インクジェットプリンタ1全体の足となる部分であり、連接部112から重力方向の下方へそれぞれ突出して載置面60と当接することにより、載置面60上で台部22を支持する。また、本実施形態においては、それぞれの連接部112に対し、複数(より好ましくは3個以上)の突出部114を設ける。例えば、1個の連接部112に対し、X方向の両端及び中央に突出部114を設けることが考えられる。この場合、例えば、2個の連接部112のそれぞれに対し、3個の突出部114が設けられるため、合計で6個の突出部114が設けられる。このように構成すれば、載置面60上において、インクジェットプリンタ1を適切に支えることができる。
また、レール18、連接部112、及び突出部114の位置関係は、例えば、重力方向の上下において一直線上に並ぶように構成することが好ましい。より具体的には、例えば、連接部112とレール18とを、台部22を挟んで対向させ、且つ、突出部114とレール18とを、連接部112及び台部22を挟んで対向させることが好ましい。
制御部30は、例えばインクジェットプリンタ1のCPU(Central Processing Unit)であり、例えば台部22、または側面部110等の内部に設けられ、インクジェットプリンタ1の各部の動作を制御する。例えば、制御部30は、主走査時において、被印刷体50におけるY方向の各位置に対し、インクジェットヘッド12に印刷を行わせる。また、主走査動作の合間に行う送り動作時において、X方向駆動部26にYバー部8をX方向へ移動させることにより、被印刷体50において次の主走査動作で印刷がされる領域を順次変更する。そのため、本実施形態によれば、被印刷体50の各位置に対し、適切に印刷を行うことができる。
図3は、図1のB−B矢視図であり、Yバー部及びY方向駆動部における駆動系統の説明図である。図4は、図3のC−C矢視図である。Y方向駆動部104は、駆動源として電気で作動するモータ70を有しており、このモータ70で発生した動力の出力と、モータ70の動力によってY方向に移動するキャリッジ10の移動は、共に動力の伝達面側に歯が設けられた、歯付ベルトによって行われる。詳しくは、モータ70は、当該モータ70の出力軸であるモータ軸72が、Z方向に延伸する向きで配設されており、このモータ軸72には、モータプーリ74が取り付けられている。このモータプーリ74は、歯付ベルト用プーリ等、歯付ベルトの歯に噛合するための歯が形成されたプーリによって形成されている。
また、Y方向駆動部104には、モータプーリ74の近傍に、減速プーリ80が配設されている。この減速プーリ80は、モータプーリ74と同様に、歯付ベルト用プーリ等、歯付ベルトの歯に噛合するための歯が形成されたプーリによって形成されている。この減速プーリ80は、Z方向に延伸する回転軸78に、回転軸78と一体となって回転可能に取り付けられており、Z軸方向における位置が、Z軸方向におけるモータプーリ74の位置とほぼ同じ位置に配設されている。また、この減速プーリ80は、プーリ径がモータプーリ74のプーリ径よりも大きくなって形成されている。
これらのモータプーリ74と減速プーリ80とには、歯付ベルトからなる第1ベルト84が巻き掛けられている。また、モータプーリ74と減速プーリ80とは、駆動源であるモータ70側を、駆動力の伝達経路における上流側として見た場合に、モータプーリ74は、モータ70で発生した駆動力により回転する上流側プーリになっており、減速プーリ80は、第1ベルト84から伝達される駆動力によって回転する下流側プーリになっている。
また、回転軸78には、減速プーリ80の他に、駆動プーリ90が取り付けられている。この駆動プーリ90は、歯付ベルト用プーリからなり、プーリ径が減速プーリ80のプーリ径よりも小さくなっており、回転軸78と一体となって回転可能に設けられている。つまり、駆動プーリ90は、減速プーリ80と一体となって回転可能に設けられている。
Yバー部8のY方向において、Y方向駆動部104が位置する側の端部の反対側の端部には、駆動プーリ90と同様に歯付ベルト用プーリからなる従動プーリ92が配設されている。この従動プーリ92は、軸方向がZ方向になる向きで回転自在に配設されており、Z方向における位置が、Z方向における駆動プーリ90の位置とほぼ同じ位置となって配設されている。これらの駆動プーリ90と従動プーリ92とには、歯付ベルトからなる第2ベルト94が巻き掛けられている。即ち、第2ベルト94は、駆動プーリ90と従動プーリ92との間にかけて、Yバー部8のガイドレール102に沿って配設されている。
また、この第2ベルト94には、キャリッジ10を取り付ける部分であるキャリッジ取付部96が設けられている。第1ベルト84から伝達される駆動力によって回転し、駆動プーリ90と一体に回転する減速プーリ80は、第1ベルト84から伝達される駆動力をインクジェットヘッド12側に伝達することができるように設けられている。
図5は、図4のD−D断面図である。図6は、図5のE−E断面図である。モータプーリ74と減速プーリ80とは、共に歯付ベルト用プーリとして設けられているため、それぞれに外周面には、第1ベルト84の歯であるベルト側歯86と噛み合う歯が形成されている。つまり、モータプーリ74の外周面には、ベルト側歯86と噛み合うモータ側歯76が形成されており、減速プーリ80の外周面には、ベルト側歯86と噛み合う減速側歯82が形成されている。
ベルト側歯86は、第1ベルト84の内周面に多数形成されており、その向きは、それぞれ第1ベルト84の周方向に対して直交する方向に向かって延伸しており、第1ベルト84の周方向に並んで形成されている。つまり、第1ベルト84の内周面に多数設けられるベルト側歯86は、第1ベルト84の内周面から突出し、第1ベルト84の幅方向に沿った向きで形成されている。
これに対し、モータ側歯76と減速側歯82とでは向きが異なっており、モータ側歯76は、モータプーリ74の軸方向に対して傾斜する向きで形成され、減速側歯82は、減速プーリ80の軸方向に沿った向きで形成されている。つまり、モータプーリ74は、モータ側歯76が、モータプーリ74の軸方向に対して傾斜する向きで形成される、いわゆるハス歯のプーリになっており、減速プーリ80は、減速側歯82が、減速プーリ80の軸方向に沿った向きで形成される、いわゆるスグ歯のプーリになっている。
詳しくは、減速プーリ80の外周面に多数設けられる減速側歯82は、減速プーリ80の外周面から突出し、回転軸78が延伸する方向に沿った向きで形成されており、減速プーリ80の周方向に並んで形成されている。
これに対し、モータプーリ74の外周面に多数設けられるモータ側歯76は、モータプーリ74の外周面から突出し、モータ軸72が延伸する方向に対して傾斜する向きで形成されており、モータプーリ74の周方向に並んで形成されている。このように形成されるモータ側歯76は、モータプーリ74のプーリ径が減速プーリ80のプーリ径よりも小さくなっているのに伴い、その数が、減速プーリ80に形成される減速側歯82の数よりも少なくなっている。
なお、モータ側歯76の角度は、モータ軸72が延伸する方向に対して、0°より大きく、2°以下となる傾斜角で傾斜しているのが好ましい。
図7〜図11は、本実施形態に係るインクジェットプリンタの、より詳細な構成の一例を示す図であり、図7は、本実施形態に係るインクジェットプリンタの上方側斜視図である。図8は、図7に示すインクジェットプリンタの下方側斜視図である。図9は、図7に示すインクジェットプリンタからYバー部及びメディアステージを取り外した状態を示す斜視図である。図10は、図7に示すインクジェットプリンタの正面図である。図11は、図10のF−F矢視図である。なお、図7〜図11に示した構成(以下、図7等の構成という)において、一部の構成の詳細部分等は、図1、図2に示した構成と異なっている。しかし、この相違は、具体的な構成の設計時における便宜上等のものであり、以下の説明をする点を除き、図7〜図11において、図1、図2と同じ符号を付した構成は、図1、2における構成と、同一または同様のものである。
図7等の構成において、インクジェットプリンタ1全体の高さは、95cm程度である。また、Y方向における幅は、150cm程度である。X方向における幅は、100cm程度である。また、インクジェットプリンタ1により印刷可能領域のY方向における幅は、60cmである。また、この印刷可能領域のX方向における幅は、42cmである。
また、X方向駆動部26において、ボールネジ122のボールネジ軸202は、モータ120が1回転する毎に、10cm程度X方向へ移動する。モータ120の回転量と、ボールネジ軸202の移動量との比率(減速比)は、例えば3:1程度である。
また、メディアステージ28は、Z方向において5cmの範囲で、上面を移動可能であり、且つ、高さ10cm以内の治具(アタッチメント)を上面に取り付け可能な構成を有している。そのため、被印刷体50の形状に合わせて治具を取り付け、または取り外すことにより、最大高さ15cmの範囲(例えば高さが0.1mm〜15cmの範囲)の被印刷体50に対して印刷が可能になっている。
また、図7等の構成においては、図9等からわかるように、2個の被ガイド部106の両方に載る一の部材をYバー載置部108として用いている。この部材は、Y方向に延伸して台部22上を横断する板状体である。また、このような形状の部材をYバー載置部108として用いるため、図10及び図11からわかるように、メディアステージ28は、Yバー載置部108として用いる部材の一部を内部の隙間に通す構造を有している。また、ボールネジ122におけるボールネジナットは、Yバー載置部108に固定されている。
図12は、図7に示すYバー部及びY方向駆動部における駆動系統の説明図である。図7等の構成においても、Y方向駆動部104は駆動源としてモータ70を有しており、モータ軸72にはモータプーリ74が取り付けられている。キャリッジ取付部96が設けられる第2ベルト94が巻き掛けられる駆動プーリ90は、モータプーリ74と共に第1ベルト84が巻き掛けられる減速プーリ80と同軸で回転可能に設けられている。
このうち、モータプーリ74は、モータ側歯76(図6参照)が軸方向に対して傾斜したハス歯のプーリになっており、減速プーリ80は、減速側歯82(図6参照)が軸方向に沿った向きで形成されるスグ歯のプーリになっている。また、第1ベルト84は、ベルト側歯86(図6参照)が、第1ベルト84の周方向に対して直交する向きで形成されている。
この実施形態に係るインクジェットプリンタ1は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。インクジェットプリンタ1で被印刷体50に印刷をする際には、メディアステージ28で被印刷体50を保持し、メディアステージ28上に載置される被印刷体50のZ方向の厚さに応じて、制御部30でメディアステージ28を制御する。これによりメディアステージ28を作動させ、Z方向におけるメディアステージ28の上面の位置を変更し、被印刷体50における印刷面の位置を調節する。詳しくは、Z方向における被印刷体50の上面を、インクジェットヘッド12から吐出したインク滴で印刷可能な位置になるように、Z方向におけるメディアステージ28の上面の位置を調節する。
制御部30は、この状態でX方向駆動部26を制御して、Yバー部8をX方向に移動させる。これにより、インクジェットヘッド12と紫外線照射部16とを備えるキャリッジ10と、被印刷体50とのX方向における相対的な位置を変更し、X方向における被印刷体50の印刷位置に、インクジェットヘッド12と紫外線照射部16とを位置させる。
さらに、制御部30は、Y方向駆動部104を制御することにより、キャリッジ10をY方向に移動させる。その際に、目的とする印刷に応じたインク滴をインクジェットヘッド12から吐出して被印刷体50に着弾させ、紫外線照射部16から紫外線を照射することにより、被印刷体50上のインクを硬化させる。
制御部30は、Y方向駆動部104を駆動させることによってキャリッジ10を主走査方向であるY方向に移動させながら印刷を行い、X方向における被印刷体50の所定の位置を印刷したら、X方向駆動部26を駆動させ、副走査方向であるX方向におけるキャリッジ10と被印刷体50との相対位置を変化させる。キャリッジ10と被印刷体50との相対位置を変化させたら、再びY方向駆動部104を駆動させてX方向における被印刷体50の所定の位置を印刷する。インクジェットプリンタ1での被印刷体50の印刷時は、これらを繰り替えすことにより、被印刷体50の印刷面におけるX方向とY方向との所定の範囲を印刷する。
被印刷体50の印刷時は、このようにY方向駆動部104も駆動させるが、Y方向駆動部104は、モータ70で発生した動力を、歯付ベルトを用いて伝達することにより、キャリッジ10を移動させる。この動力の伝達について説明すると、モータ70が駆動してモータ軸72が回転すると、まず、モータ軸72に取り付けられているモータプーリ74が回転する。
モータプーリ74が回転すると、モータプーリ74に掛け回されている第1ベルト84がモータプーリ74と共に回転し、第1ベルト84が回転すると、第1ベルト84が掛け回されている減速プーリ80が、第1ベルト84と共に回転する。その際に、減速プーリ80は、モータプーリ74よりもプーリ径が大きくなっているため、時間あたりの回転数が少なくなって減速され、トルクが大きくなった状態で回転する。
減速プーリ80が回転すると、減速プーリ80と同軸に回転する駆動プーリ90が、減速プーリ80と一体で回転する。駆動プーリ90が回転すると、駆動プーリ90と従動プーリ92とに掛け回されている第2ベルト94が駆動プーリ90と共に回転する。これにより、第2ベルト94においてガイドレール102に沿った向きになっている部分は、ガイドレール102に沿ってY方向に移動する。
第2ベルト94に設けられているキャリッジ取付部96は、この第2ベルト94のY方向の移動により、第2ベルト94と共にY方向に移動する。インクジェットヘッド12や紫外線照射部16が設けられるキャリッジ10は、このようにY方向駆動部104の駆動時にY方向に移動するキャリッジ取付部96に取り付けられているため、キャリッジ10は、Y方向駆動部104が駆動することにより、ガイドレール102に沿ってY方向に移動する。
図13は、Y方向駆動部の駆動力の伝達状態を示す説明図である。キャリッジ10のY方向への移動は、このようにY方向駆動部104のモータ70を作動させ、モータ70で発生した動力をモータプーリ74等のプーリや、第1ベルト84等のベルトを用いてキャリッジ10側に伝達することによって移動させる。ここで、キャリッジ10側への駆動力の伝達状態について説明すると、第1ベルト84や第2ベルト94は、歯付ベルトによって設けられており、モータプーリ74や減速プーリ80、駆動プーリ90、従動プーリ92は、歯付ベルト用プーリになっている。このため、これらのプーリとベルトとの間での駆動力の伝達は、プーリの外周面に設けられる歯と、ベルトの内周面に設けられる歯とが噛み合い、この歯同士の間で力が伝達されることにより行われる。
一方、プーリの歯は、プーリの周方向において所定の間隔をあけて設けられており、ベルトの歯は、ベルトの周方向において所定の間隔をあけて設けられている。また、プーリとベルトとは、共に回転をするため、噛み合う歯は順次変化し、双方の歯において、噛み合い始める歯と噛み合い終わる歯とが、順次変化する。このため、これらの歯同士の間で力が伝達されることにより、所定のプーリとベルトとの間で伝達される駆動力は、歯同士が噛み合い始めたり噛み合い終わったりする際に、若干変化する。
特に、モータプーリ74は、モータ側歯76が比較的少ないため、モータプーリ74全体で伝達する駆動力に対する、1つのモータ側歯76で受け持つ力の割合が大きいため、モータプーリ74と第1ベルト84との間で伝達する駆動力は、この変動が比較的大きくなっている。また、モータプーリ74は、プーリ径が比較的小さいため、第1ベルト84においてモータプーリ74に巻き掛けられる部分も曲率半径が小さくなり、曲がりが大きくなっている。このため、歯同士が噛み合い始めたり噛み合い終わったりする際の第1ベルト84自体の曲がりの変化も比較的大きくなるため、モータプーリ74と第1ベルト84との間で伝達する駆動力は、この曲がりの変化によっても、変動が大きくなり易くなっている。
これらのため、モータプーリ74がスグ歯のプーリで形成され、モータ側歯76がモータ軸72に沿った方向に形成されている場合における、モータプーリ74から第1ベルト84に伝達される駆動力であるハス歯無し駆動力212は、噛み合っていなかったモータ側歯76とベルト側歯86とが噛み合うタイミングで、急激に大きくなる。また、ハス歯無し駆動力212は、噛み合っていたモータ側歯76とベルト側歯86とが離れるタイミングで、急激に小さくなる。このため、ハス歯無し駆動力212は、モータプーリ74の回転に対する大きさの変動が大きくなり、即ち、時間に対する大きさの変動が大きくなる。
図14は、インクジェットヘッドの速度の変化状態を示す説明図である。これらのように、駆動力の変動が大きい場合、この駆動力によってY方向に移動するインクジェットヘッド12は、変化する駆動力に応じて移動速度が変化する。つまり、ハス歯無し駆動力212によって移動するインクジェットヘッド12の移動速度であるハス歯無し移動速度222は、大きく変動するハス歯無し駆動力212に伴って変動が大きくなる。
インクジェットヘッド12は、Y方向に移動しながらインク滴を吐出するため、被印刷体50上のインクは、インクジェットヘッド12の速度に応じて、密度が変化する。このため、被印刷体50上には、ハス歯無し移動速度222の変動が大きい部分に、インクの濃淡が大きい部分である濃淡線224が現れる。つまり、被印刷体50上には、Y方向においてインクの濃淡が発生しながら、X方向に印刷が進むため、インクの濃淡が大きい部分は、X方向に向かった線である濃淡線224として現れる。
これらに対し、本実施形態に係るインクジェットプリンタ1は、モータ側歯76が、モータプーリ74の軸方向に対して傾斜する向きで形成されている。このため、1つのモータ側歯76がベルト側歯86に噛み合い始める際には、ベルト側歯86の端部から噛み合い始め、モータプーリ74の回転に従って、ベルト側歯86の他方の端部に向かって、噛み合う範囲が徐々に大きくなる。反対に、1つのモータ側歯76がベルト側歯86に対して噛み合い終わる際には、ベルト側歯86の端部からベルト側歯86に対して離間し始め、モータプーリ74の回転に従って、ベルト側歯86の他方の端部に向かって、ベルト側歯86から離れる範囲が徐々に大きくなる。
このように、モータ側歯76は、ベルト側歯86に対する噛み合い始めも噛み合い終わりも徐々に行われるため、それぞれのモータ側歯76からベルト側歯86への力の伝達のし始めや伝達のし終わりも、徐々に行われる。本実施形態に係るインクジェットプリンタ1では、モータプーリ74と第1ベルト84との間で伝達される駆動力は、歯同士が噛み合い始めたり噛み合い終わったりする際の変化が小さくなっている。
このため、モータプーリ74がハス歯のプーリで形成される、本実施形態に係るインクジェットプリンタ1でのモータプーリ74から第1ベルト84に伝達される駆動力であるハス歯有り駆動力210は、噛み合っていなかったモータ側歯76とベルト側歯86とが噛み合う際には、徐々に大きくなる。また、ハス歯有り駆動力210は、噛み合っていたモータ側歯76とベルト側歯86とが離れる場合でも、徐々に小さくなる。このため、ハス歯有り駆動力210は、モータプーリ74の回転に対する大きさの変動が小さくなり、即ち、時間に対する大きさの変動が小さくなる。
これらのように、駆動力の変動が小さい場合には、このハス歯有り駆動力210によって移動するインクジェットヘッド12の移動速度であるハス歯有り移動速度220も、変動が小さくなる。このため、被印刷体50上には、インクの濃淡が発生し難くなるため、濃淡線224も発生し難くなり、本実施形態に係るインクジェットプリンタ1は、副走査方向に向かった濃淡線224を発生させることなく、被印刷体50に印刷を行うことができる。
以上の実施形態に係るインクジェットプリンタ1は、互いに噛み合うモータプーリ74のモータ側歯76と第1ベルト84のベルト側歯86を、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせにしているので、モータプーリ74から第1ベルト84に駆動力を伝達する際における駆動力の変動を低減できる。これにより、印刷時におけるインクジェットヘッド12の速度変動を低減でき、被印刷体50上の主走査方向でのインクの濃淡の発生を低減できる。この結果、印刷結果における副走査方向の線を低減し、良好な印刷を行うことができる。
また、モータプーリ74と減速プーリ80とのうち、プーリ径が小さい方のプーリであるモータプーリ74のモータ側歯76と第1ベルト84のベルト側歯86とを、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせにしているため、歯付ベルト用プーリと歯付ベルトにおいて、伝達する駆動力の変動が発生し易い部分での駆動力の変動を低減できる。この結果、印刷時におけるインクジェットヘッド12の速度変動を、より確実に低減することができ、より確実に印刷結果における副走査方向の線を低減することができる。
また、モータプーリ74と減速プーリ80とは、上流側プーリであるモータプーリ74のモータ側歯76と第1ベルト84のベルト側歯86とを、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせにしているため、駆動力の伝達経路における上流側の位置で、駆動力の変動を低減できる。これにより、モータ70で発生した駆動力を、駆動力の変動を低減した状態でインクジェットヘッド12側に伝達することができ、インクジェットヘッド12の速度変動を、より確実に低減することができる。この結果、印刷結果における副走査方向の線を、より確実に低減することができる。
また、互いに噛み合う減速プーリ80の減速側歯82と第1ベルト84のベルト側歯86を、スグ歯同士が噛み合う組み合わせにしているので、駆動力をインクジェットヘッド12側に伝達する際における回転角度の精度を確保することができる。これにより、印刷時におけるインクジェットヘッド12の主走査方向の移動精度を確保しつつ、インクジェットヘッド12の速度変動を低減することができる。この結果、印刷精度を確保しつつ、印刷結果における副走査方向の線を低減し、より確実に良好な印刷を行うことができる。
また、減速プーリ80は、第2ベルト94が巻き掛けられる駆動プーリ90と一体に回転することにより、第1ベルト84から伝達される駆動力を、インクジェットヘッド12側に伝達するため、変動を低減した駆動力を、インクジェットヘッド12側に伝達することができる。この結果、インクジェットヘッド12の速度変動を、より確実に低減することができ、印刷結果における副走査方向の線を、より確実に低減することができる。
〔変形例〕
なお、上述したインクジェットプリンタ1は、減速プーリ80の減速側歯82と第1ベルト84のベルト側歯86とがスグ歯になり、モータプーリ74のモータ側歯76がハス歯になって構成されているが、スグ歯とハス歯との組み合わせは、これ以外でもよい。例えば、モータプーリ74のモータ側歯76と第1ベルト84のベルト側歯86とがスグ歯になり、減速プーリ80の減速側歯82がハス歯になっていてもよく、また、モータプーリ74のモータ側歯76と減速プーリ80の減速側歯82とがスグ歯になり、第1ベルト84のベルト側歯86がハス歯になっていてもよい。
モータプーリ74と減速プーリ80と第1ベルト84とは、互いに噛み合うモータプーリ74のモータ側歯76と第1ベルト84のベルト側歯86、及び減速プーリ80の減速側歯82と第1ベルト84のベルト側歯86とのうち、少なくともいずれか一方が、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになっていればよい。このように、少なくともいずれか一方が、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになっていれば、モータ70で発生した駆動力をモータプーリ74側から減速プーリ80側に伝達する際における駆動力の変動を低減することができる。これにより、モータ70で発生した駆動力でインクジェットヘッド12を移動させる際における速度変動を低減することができ、被印刷体50上の主走査方向でのインクの濃淡の発生を低減することができる。この結果、印刷結果における副走査方向の線を低減することができる。
また、上述したインクジェットプリンタ1は、モータ70で発生した駆動力は、モータプーリ74と減速プーリ80とで減速した後、駆動プーリ90によって第2ベルト94に伝達し、インクジェットヘッド12を移動させているが、駆動力の伝達経路は、これ以外の構成でもよい。例えば、駆動プーリ90をモータ軸72に取り付け、駆動プーリ90は、モータ70で発生した駆動力によって直接回転させてもよい。この場合、駆動プーリ90は、駆動源であるモータ70で発生した駆動力により回転する上流側プーリになる。また、第2ベルト94は、上流側プーリである駆動プーリ90に巻き掛けられると共に、駆動力を駆動プーリ90側からインクジェットヘッド12側に伝達する歯付ベルトになり、従動プーリ92は、第2ベルト94が巻き掛けられて第2ベルト94から伝達される駆動力によって回転する下流側プーリになる。
このように構成した場合でも、互いに噛み合う駆動プーリ90の歯と第2ベルト94の歯、及び従動プーリ92の歯と第2ベルト94の歯とのうち、少なくともいずれか一方が、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになっていればよい。このように、少なくともいずれか一方が、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになっていれば、モータ70で発生した駆動力を駆動プーリ90から第2ベルト94に伝達する際における駆動力の変動を低減することができる。これにより、モータ70で発生した駆動力でインクジェットヘッド12を移動させる際における速度変動を低減することができ、被印刷体50上の主走査方向でのインクの濃淡の発生を低減することができる。この結果、印刷結果における副走査方向の線を低減することができる。
また、インクジェットプリンタ1は、上述した実施形態、及び変形例で用いられている構成等を適宜組み合わせてもよく、または、上述した構成以外を用いてもよい。インクジェットプリンタ1の構成等に関わらず、駆動源で発生した駆動力を歯付ベルト用プーリと歯付ベルトとを用いてインクジェットヘッド側に伝達する際に、いずれかの部分を、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせにすることにより、伝達する駆動力の変動を抑えることができ、印刷結果における副走査方向の線を低減することができる。
1 インクジェットプリンタ
8 Yバー部
10 キャリッジ
12 インクジェットヘッド
16 紫外線照射部
18 レール
20 支持部材
22 台部
26 X方向駆動部
28 メディアステージ
30 制御部
50 被印刷体
60 載置面
70 モータ(駆動源)
72 モータ軸
74 モータプーリ(上流側プーリ)
76 モータ側歯
78 回転軸
80 減速プーリ(下流側プーリ)
82 減速側歯
84 第1ベルト
86 ベルト側歯
90 駆動プーリ
92 従動プーリ
94 第2ベルト
96 キャリッジ取付部
102 ガイドレール
104 Y方向駆動部
110 側面部

Claims (5)

  1. 被印刷体に対して主走査方向に移動しつつ、前記被印刷体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、
    前記インクジェットヘッドを移動させる駆動力を発生する駆動源と、
    前記駆動源で発生した前記駆動力により回転する上流側プーリと、
    前記上流側プーリに巻き掛けられると共に、前記駆動力を前記上流側プーリ側から前記インクジェットヘッド側に伝達する歯付ベルトと、
    前記歯付ベルトが巻き掛けられて前記歯付ベルトから伝達される前記駆動力によって回転する下流側プーリと、
    を備え、
    前記上流側プーリと前記下流側プーリとには、前記歯付ベルトの歯に噛み合う歯がそれぞれ形成されており、
    互いに噛み合う前記上流側プーリの歯と前記歯付ベルトの歯、及び前記下流側プーリの歯と前記歯付ベルトの歯とのうち、少なくともいずれか一方が、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになっていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
  2. 前記上流側プーリと前記下流側プーリとはプーリ径が異なっており、前記上流側プーリと前記下流側プーリとのうち、プーリ径が小さい方のプーリの歯と前記歯付ベルトの歯とが、スグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになっていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
  3. 前記上流側プーリと前記下流側プーリとは、前記下流側プーリよりも前記上流側プーリの方がプーリ径が小さくなっていることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットプリンタ。
  4. 互いに噛み合う前記上流側プーリの歯と前記歯付ベルトの歯、及び前記下流側プーリの歯と前記歯付ベルトの歯とのうち、一方はスグ歯とハス歯とが噛み合う組み合わせになり、他方はスグ歯同士が噛み合う組み合わせになっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェットプリンタ。
  5. 前記下流側プーリは、前記歯付ベルトから伝達される前記駆動力を前記インクジェットヘッド側に伝達することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェットプリンタ。
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