JP2914281B2 - ヘッドの駆動機構 - Google Patents

ヘッドの駆動機構

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JP2914281B2
JP2914281B2 JP6752396A JP6752396A JP2914281B2 JP 2914281 B2 JP2914281 B2 JP 2914281B2 JP 6752396 A JP6752396 A JP 6752396A JP 6752396 A JP6752396 A JP 6752396A JP 2914281 B2 JP2914281 B2 JP 2914281B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタ等
に用いられる書き込みヘッド、及びスキャナ等に用いら
れる読み込みヘッドの駆動機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、蛍光体ヘッドやLEDヘッド
などを用いる光学式プリンタにおいては、プリントヘッ
ドを直線運動させて感光紙に光書き込みを行なってい
る。また、インクジェットプリンタや感熱式プリンタに
おいても、プリンタヘッドを記録紙に対して直線運動さ
せて記録することが行なわれている。
【0003】図1はこのようなプリンタのヘッド駆動機
構を構成する要部の一例を示す斜視図である。この図
で、1は光書き込みモジュールとして構成されている感
光ヘッドを示し、感光紙Pの感光面に対して光書き込み
を行うドットブロック2が形成されている。このドット
ブロック2は、後で詳しく説明するように記録ドットを
形成する複数の発光ドットが千鳥状に配列されている。
そして各発光ドットは、この図には図示されていない駆
動信号生成部から供給される駆動信号に応じた輝度で発
光するようになされている。
【0004】主ガイド軸3a及び副ガイド軸3bは感光
ヘッド1に形成されている開口に挿通され、感光ヘッド
1が矢印A方向すなわち走査方向にスライド移動可能に
保持する支軸である。また、感光ヘッド1の走査方向の
両側面にはプーリ4a、4bに掛けられているワイア5
の端部が取付けられている。これによって、プーリ4
a、4bが矢印B方向に回転することによって感光ヘッ
ド1が矢印A方向に引っ張られてスライド移動すること
になる。
【0005】また、駆動側のプーリ4bは軸6によって
減速歯車群を形成する歯車7に連結されており、この減
速歯車群によって駆動モータ16の動力が伝達される。
減速歯車群は平歯車7、及び第三段として軸9によって
連結されているピニオン8、平歯車10、第二段として
軸12によって連結されているピニオン11、平歯車1
3、第一段として駆動モータ16の軸15に取付けられ
ているピニオン14によって構成されている。なお、以
降駆動モータ16及び減速歯車群を駆動系ということに
する。
【0006】駆動モータ16から駆動軸15に伝達され
た回転は、その先端に配置されているピニオン14を介
して平歯車13に伝達され、ここで第一段の減速がなさ
れる。ここで減速された回転は軸12及びピニオン11
を介して平歯車10に伝達され、第二段の減速がなされ
ることになる。さらに、平歯車10によって減速された
回転は軸9及びピニオン8を介して平歯車7に伝達され
第三段の減速がなされてプーリ4bに伝達されるように
なる。
【0007】つまり駆動モータ16で生成された動力は
減速歯車群によって所定の速度に減速され、プーリ4b
に伝達されて感光ヘッド1を走査方向にスライド移動さ
せることができるようになっている。
【0008】次に感光ヘッド1に形成されて、感光紙P
に対して露光を行うドットブロック2について説明す
る。図7はドットブロック2の一部分を拡大して各発光
ドットの配置を摸式的に示す図である。ドットブロック
2は偶数ドットとして構成されている発光ドットDt
0 、Dt2 、Dt4 ・・・からなるA列と、奇数ドット
として構成されている発光ドットDt1 、Dt3 、Dt
5 ・・・からなるB列で構成され発光ドット群を形成し
ている。さらに、A列とB列は間隔Dsをおいて各発光
ドットが千鳥状に配置されるようになされている。そし
て図1に示した駆動系によって感光ヘッド1がスライド
移動することにより、矢印で示されているように感光紙
Pの感光面を走査して、A列及びB列によって1列分の
画が映写されるようになる。
【0009】このとき、各発光ドットは図示されていな
い発光ドット駆動部から供給される駆動信号に応じて発
光することになるので、A列及びB列のドットパターン
は破線で示されているように感光紙P上に映写されるこ
とになる。発光のタイミングとしては、まずA列に配置
されている発光ドットDt0 、Dt2 、Dt4 ・・・が
発光して偶数ドットを映写し、その後感光ヘッド1が間
隔Dsだけスライド移動した後にB列に配置されている
発光ドットDt1 、Dt3 、Dt5 ・・・が発光して奇
数ドットを映写する。
【0010】この動作を繰り返して感光紙Pを走査方向
に連続露光することによって得られる映写結果は図8の
摸式図に示されているようになる。ドットブロック2の
A列及びB列によって映写された奇数ドットD1 、D
3 、D5 ・・・及び偶数ドットD0 、D2 、D4 ・・・
は、図示されているようにD0 、D1 、D2 、D3 ・・
・というように第X列目を形成し、その後感光ヘッド1
が感光紙Pを走査して連続露光することで第X+1列
目、第X+2列目・・・第X+n列目を映写することに
より面走査を為し、1画面分の露光(映写)を行うこと
ができるようになっている。
【0011】また、上記した例では、感光ヘッド1をス
ライド移動させることによって感光紙Pの感光面を走査
する構成を説明したが、感光ヘッドを所定の位置に固定
して、この感光ヘッドに対して感光紙をスライド移動さ
せることによっても、図7、図8で説明した場合と同様
に画像を映写することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】このように、感光ヘッ
ド1又は感光紙Pをスライド移動させることによって、
感光紙の感光面を露光して画像を形成するプリンタで
は、感光ヘッド1又は感光紙Pが走査時に等速直線運動
を行うことが望ましい。しかしながら、例えば減速歯車
群を構成する各歯車の軸6、9、12の偏心や、各歯車
の噛み合わせ等によって走査速度のムラが生じてしま
う。
【0013】例えば、駆動系の各歯車を支持する軸に偏
心があると、その軸の1回転を周期とする振動が加わ
り、これが速度ムラとなり安定した回転動作の妨げにな
る。また、各歯車の噛み合わせには遊びが必要なので、
各歯1枚毎に振動が生じることになる。例えば歯車を構
成する歯数が30であれば1/30回転を周期とする振
動が加わることになる。このような振動による回転速度
ムラがあると、速度の遅い部分では単位面積当たりの露
光量が増え、また速度の速い部分では露光量が減り、映
写された画像に色ムラとして現れてしまう。
【0014】図9は駆動モータ16及び減速歯車群の軸
の偏心及び各歯車の噛み合わせによる振動(速度ムラ)
によって生じる映写濃度及び間隔Ds間に発生する振動
の一例を示す図である。例えばA列を映写しているとき
に振動によって走査速度が遅くなり露光時間が長くなる
と映写濃度が濃くなる。さらに、感光ヘッド1が間隔D
sだけ移動する間に、駆動モータ16及び減速歯車群の
回転周期による振動により、再び走査速度が遅くなった
場合、B列の映写濃度も濃くなってしまう。したがっ
て、映写結果としては図10に示されているように第X
列は1列全ての映写濃度が濃くなってしまう。
【0015】また、図9には示していないが、例えばA
列を映写しているときに振動によって走査速度が速くな
り露光時間が短くなると映写濃度が淡くなる。さらに、
感光ヘッド1が間隔Dsだけ移動した後に、駆動モータ
16及び減速歯車群の回転周期による振動により、再び
走査速度が速くなった場合、B列の映写濃度も淡くなっ
てしまう。したがって、映写結果としては図10の第X
+1列に示されているように1列全ての映写濃度が淡く
なってしまう。
【0016】つまり、第X列、第X+1列・・・という
ように映写されることにより、例えば1列毎に映写濃度
が『濃』、『淡』という繰り返しになり、この色ムラが
画像上では縞として現れて、画質が劣化してしまうこと
になる。
【0017】そこで、感光ヘッド1の走査速度が安定す
るように駆動モータ16や減速歯車群を構成する各歯車
を高い精度のものとすることが要求されるが、これにと
もない駆動系がコストアップすることになってしまう。
また、遊びの少ない高精度の歯車や、斜歯歯車等を用い
て駆動系を構成することも考えられるが、この場合も図
1に示した平歯車で構成した駆動系よりも高価になる上
トルク損失が大きく駆動効率が良くないという問題があ
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するためになされたもので、それぞれ、所定の
間隔で配置された複数個の記録ドットを有し、かつ、各
記録ドットが記録媒体の走査方向において相互に重なり
合わないように配置されている複数の記録ドット列が、
前記走査方向に間隔Dsをもって配置されてなる書き込
みブロックを有するヘッドを記録媒体に対して相対的に
駆動するための歯車群を有するヘッドの駆動機構であっ
て、前記歯車群を構成する歯車の支軸のいずれかを1回
転させたときの前記書き込みブロックの相対移動距離、
または、前記歯車群を構成するいずれかの歯車の1歯分
の相対移動距離の少なくとも一つが、2Ds/(2n+
1)・・・ただし、nは0又は正の整数となるようにヘ
ッドの駆動機構を構成する。
【0019】また、それぞれ、所定の間隔で配置された
複数個の受光素子を有し、かつ、各受光素子が原稿の走
査方向において相互に重なり合わないように配置されて
いる複数の受光素子列が、前記走査方向に間隔Dsをも
って配置されてなる読み込みブロックを有するヘッドを
原稿に対して相対的に駆動するための歯車群を有するヘ
ッドの駆動機構であって、前記歯車群を構成する歯車の
支軸のいずれかを1回転させたときの前記読み込みブロ
ックの相対移動距離、または、前記歯車群を構成するい
ずれかの歯車の1歯分の相対移動距離の少なくとも一つ
が、2Ds/(2n+1)・・・ただし、nは0又は正
の整数となるようにヘッドの駆動機構を構成する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施形態を
説明する。本発明は、例えば図1に示す感光ヘッド1の
ドットブロック2に千鳥状に配置されているA列(偶数
ドット)の発光ドットとB列(奇数ドット)の発光ドッ
トの間隔Dsに応じた振動成分を有している歯車によっ
て駆動系を構成するものである。つまり、A列の発光ド
ットとB列の発光ドットの間隔Dsに応じた減速比や歯
数を有している歯車で駆動系を構成することにより、A
列/B列間の位相をずらして偶数ドットと奇数ドットを
干渉させ打ち消し合って、良好な映像を得ることができ
るようになる。
【0021】以下、図2及び表1にしたがい本実施形態
における駆動系を構成する各歯車について説明する。
【表1】 なお、表1に示す数値はA列の発光ドットとB列の発光
ドットの間隔Dsを例えば0.994mm程度、引っかけ
られているワイヤ5を含めたプーリ7の直径を例えば
7.3mm程度とした場合の一例であり、ピニオン、平歯
車の歯数、各歯車の減速比、1周当たりの感光ヘッド1
の移動量、1歯当たりの感光ヘッド1の移動量を示して
いる。また、図2に示す各歯車は全周にわたり歯が形成
されているが、一点鎖線で示して省略する。
【0022】A列/B列の間隔Dsを例えば0.994
mm程度とすることにより、走査速度のムラはA列の発光
ドットとB列の間で0.994mm分の位相がずれること
になる。そして、感光紙Pに映写された画像をユーザが
通常の間隔をおいて観る場合、A列/B列のドット間の
濃度差は平均化されて見えるようになる。したがって、
間隔Ds=0.994mmの2倍、2/3倍、2/5倍・
・・の周期の振動による色ムラは隣接ドット間で干渉し
て打ち消し合い感光紙Pには現れなくなる。
【0023】この場合、駆動系を構成する各歯車は表1
に示されているように構成される。駆動系の第一段とし
て構成されている駆動モータ16の軸に取付けられてい
るピニオン14は、15枚の歯で構成され、一周当たり
の移動量が例えば0.655mm、一歯当たりの移動量が
例えば0.0437mmとなる。
【0024】駆動系の第二段として構成され、ピニオン
14に噛み合う平歯車13は45枚の歯で構成されるの
で第一段から第二段での減速比は1/3になる。またこ
の平歯車13にこの図には示されていない軸12で連結
されているピニオン11は15枚の歯で構成される。そ
して1周当たりの移動量が例えば1.97mm、1歯当た
りの移動量が例えば0.131mmとなる。
【0025】駆動系の第三段として構成され、ピニオン
11に噛み合う平歯車10は50枚の歯で構成されるの
で第二段から第三段での減速比は1/3.3になる。ま
た平歯車10にこの図には示されていない軸で連結され
ているピニオン18は、16枚の歯で構成される。そし
て第三段の1周当たりの移動量は例えば6.55mm、1
歯当たりの移動量は0.41mmとなる。
【0026】さらに駆動系の最終段として構成され、ピ
ニオン8に噛み合うプーリ7は56枚の歯で構成される
ので、第三段から最終段での減速比は1/3.5にな
る。そしてプーリ7が1周することによって感光ヘッド
1は22.9mm移動することになる。
【0027】ところで、感光ヘッド1の駆動系における
振動は、歯車の噛み合わせについては最終段を形成する
プーリ7と第三段のピニオン8、すなわちプーリ7の軸
6に近くなるほど影響が大きくなる。また、軸の偏心に
よる振動は、駆動モータ16の駆動軸15、第二段の1
周というように駆動モータ16に近いほど大きくなる。
このため、表1に示したような数値で駆動系を構成する
と、第三段のピニオン8の歯1枚に由来する例えば0.
41mm周期の振動が大きくなる。そして、次に駆動モー
タ16の駆動軸15の1周の移動量とされる0.655
mm、第二段の1周の移動量とされる1.97mmが主な振
動成分となる。
【0028】例えば第三段のピニオン8の歯1枚の振動
が例えば10%、駆動モータ16の駆動軸15の1周の
振動が例えば5%、第二段(平歯車13、ピニオン1
1)の1周の振動が例えば2%、第三段の平歯車の歯1
枚の振動が例えば1%あるとすると、これらの振動の合
成によって感光紙Pを走査するときの光量の変動は例え
ば図3に示されているようになる。
【0029】図3は光量と感光ヘッド1の位置の関係を
示す図であり、縦軸に光量、横軸に位置が示されてお
り、細実線がA列(偶数ドット)、破線がB列(奇数ド
ット)、太実線が振動によって合成された光量のレベル
を示している。つまり細実線と太実線は間隔Ds=0.
994mm分だけ位相がずれている。第三段の歯1枚当た
りの移動量=0.410mmは間隔Ds=0.994mmの
2/5倍にほぼ近い。また、駆動軸15の1周当たりの
移動量=0.655mmは間隔Ds=0.994mmのほぼ
2/3倍に、第二段の1周当たりの移動量=1.97mm
は間隔Ds=0.994mmのほぼ2倍であるので。した
がって、これらの振動は互いに打ち消し合い、太実線で
合成値として示されているように減衰して見えにくくな
る。
【0030】つまり、例えば図4に示されているよう
に、A列では露光時間が長くなって濃度が濃くなり、B
列では露光時間が短くなり濃度が淡くなる。そしてこの
A列及びB列によって形成される第X列は例えば図5に
示されているように『濃』『淡』『濃』『淡』・・・と
いうようになる。さらに第X+1列は『淡』『濃』
『淡』『濃』・・・というようになり、各ドットが互い
に干渉しあって色ムラを打ち消し合いことになる。そし
て、このようにして為された映写結果である画像を、ユ
ーザが所定の間隔をおいて観ると色ムラ(縞等)が見え
ない良好なものとなる。
【0031】次に、本発明を感光ドラムを回転させるこ
とによって映写する光プリンタに適用した場合の第二の
実施形態を説明する。図6は第二の実施形態である光プ
リンタの駆動系及び映写系の一部を斜視図で示す図であ
る。この図に示されている駆動系(駆動モータ16及び
各歯車)は図1に示した構成とほぼ同様であり、本実施
形態ではプーリ4はベルト5によって感光ドラム17に
連結され、駆動モータ16で生成された動力は駆動系を
介して感光ドラム17に伝達されて回転するようになっ
ている。したがって、感光ヘッド1は所定の位置に固定
された状態で配置され、感光ドラム17に対して露光す
る構成とされている。なお、ベルト5の内側、及びベル
ト5が引っかけられるプーリ4及び感光ドラム17の端
部にも歯車が形成され安定した駆動動作を行うことがで
きるようになっている。
【0032】以下、表2にしたがい本実施形態における
駆動系を構成する各歯車について説明する。
【表2】 なお、表2に示す数値はA列の発光ドットとB列の発光
ドットの間隔Dsを例えば1.535mm程度、引っかけ
られているワイヤ5を含めた感光ドラム17の直径を例
えば約125mmとした場合の一例であり、ピニオン、平
歯車の歯数、各歯車の減速比、1周当たりの移動量、1
歯当たりの移動量を示している。
【0033】A列/B列の間隔Dsを例えば1.535
mm程度とすることにより、走査速度のムラはA列の発光
ドットとB列の間で1.535mm分の位相がずれること
になる。そして、感光紙Pに映写された画像をユーザが
通常の間隔をおいて観る場合、A列/B列のドット間の
濃度差は平均化されて見えるようになる。したがって、
間隔Ds=1.535mmの2倍、2/3倍、2/5倍・
・・の周期の振動による色ムラは隣接ドット間で干渉し
て打ち消し合い感光紙Pには現れなくなる。
【0034】この場合、駆動系を構成する各歯車は表2
に示されているように構成される。駆動系の第一段とし
て構成されている駆動モータ16の軸に取付けられてい
るピニオン14は、15枚の歯で構成され、一周当たり
の移動量が例えば0.614mm、一歯当たりの移動量が
例えば0.0409mmとなる。
【0035】駆動系の第二段として構成され、ピニオン
14に噛み合う平歯車13は75枚の歯で構成されるの
で第一段から第二段での減速比は1/5になる。またこ
の平歯車13にこの図には示されていない軸12で連結
されているピニオン11は15枚の歯で構成される。そ
して1周当たりの移動量が例えば3.07mm、1歯当た
りの移動量が例えば0.205mmとなる。
【0036】駆動系の第三段として構成され、ピニオン
11に噛み合う平歯車10は60枚の歯で構成されるの
で第二段から第三段での減速比は1/4になる。また平
歯車10にこの図には示されていない軸で連結されてい
るピニオン18は、15枚の歯で構成される。そして第
三段の1周当たりの移動量は例えば12.3mm、1歯当
たりの移動量は1.02mmとなる。
【0037】駆動系の最終段として構成され、ピニオン
8に噛み合うプーリ7は60枚の歯で構成されるので、
第三段から最終段での減速比は1/4になる。そしてプ
ーリ7が1周することによって49.1mm、1歯当たり
の移動量は3.07mmとなる。さらに、駆動系からベル
ト5を介して動力が供給される感光ドラム17は、その
端部に128枚の歯による歯車部が形成されている。こ
れによって最終段から感光ドラム17での減速比は1/
8になる。また、感光ドラム17の1周当たりの移動量
は392.7mmとなる。
【0038】表2から解るように、第三段の歯1枚当た
りの移動量=1.02mmは間隔Ds=1.535mmの2
/3倍にほぼ近い。また、駆動軸15の1周当たりの移
動量=0.614mmは間隔Ds=1.535mmの2/3
倍に、第二段の1周当たり及びプーリ7の歯1枚当たり
の移動量=3.07mmは間隔Ds=1.535mmのほぼ
2倍になる。したがって、駆動軸15、第二段の1周、
プーリ7の歯1枚、第三段の歯1枚によって発生する振
動は、先程図3で説明した場合とほぼ同様に、減衰させ
て消去することができるようになる。
【0039】なお、上記実施形態では、感光紙を固定し
て感光ヘッド1を、また感光ヘッド1を固定して感光ド
ラム17を動作させる例を説明したが、感光紙をスライ
ド移動させるように構成された光プリンタに適用するこ
ともできる。また、A列、B列に配置される記録ドット
Dtは等間隔かつ千鳥状に配置されていれば良く、記録
ドットDtの列が2以上配置されてるドットブロックを
構成しても良い。
【0040】また、上記第一、第二の実施形態では本発
明を光プリンタに適用する例を挙げて説明したが、この
他にも感熱式やインクジェット式など、ヘッドに形成さ
れる印字/印画用のドットが千鳥状に配置されているプ
リンタに適用することができる。さらに、スキャナや複
写機(コピー機)等に適用し、感光紙等の替わりに原稿
を用い、書き込み用の発光ドットの替わりに千鳥状に配
置された読み込み用の受光素子で構成した場合も、駆動
系の振動による読み取り時のムラ成分を除去することが
できるようになる。
【0041】
【発明の効果】以上、説明したように本発明のプリンタ
ヘッドの駆動機構は、千鳥状に配置された隣接ドット間
の干渉作用によって、感光ヘッドの送りムラを打ち消し
て見えなくすることができるので、駆動系を構成する歯
車などの精度を上げることなく、送りムラを抑制したか
のような映写結果を得ることができるようになる。これ
によって、コストアップを招くこと無しに高画質を得る
ことができるプリンタ、スキャナ等を提供することがで
きるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】感光ヘッド及び感光ヘッドの駆動系の要部を示
す斜視図である。
【図2】駆動系の構成を示す正面図である。
【図3】光量と感光ヘッドの位置関係を示す図である。
【図4】本発明の駆動系による映写濃度を摸式的に示す
図である。
【図5】本発明の駆動系による映写結果を摸式的に示す
図である。
【図6】感光ヘッド及びこの感光ヘッドに露光される感
光ドラムの駆動系の要部を示す斜視図である。
【図7】感光ヘッドに構成されるドットブロックの発光
ドット配置を示す図である。
【図8】従来の駆動系による映写濃度を摸式的に示す図
である。
【図9】従来の駆動系によって発生する振動(速度ム
ラ)の一例を示す図である。
【図10】従来の駆動系によって駆動される感光ヘッド
による映写結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 感光ヘッド 2 ドットブロック 4 プーリ 5 ワイヤ Dt 発光ドット 7、10、13 平歯車 8、11、14 ピニオン 6、9、12 軸 15 駆動軸 16 駆動モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 1/04 H04N 1/12 Z (56)参考文献 特開 平5−155092(JP,A) 特開 平7−195744(JP,A) 特開 平6−155826(JP,A) 特開 昭53−93910(JP,A) 特開 昭51−48928(JP,A) 特開 平1−288457(JP,A) 特開 平5−167796(JP,A) 実開 平5−26400(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/51 B41J 2/44 B41J 2/515 B41J 19/20 B41J 19/76 H04N 1/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ、所定の間隔で配置された複数
    個の記録ドットを有し、かつ、各記録ドットが記録媒体
    の走査方向において相互に重なり合わないように配置さ
    れている複数の記録ドット列が、前記走査方向に間隔D
    sをもって配置されてなる書き込みブロックを有するヘ
    ッドを記録媒体に対して相対的に駆動するための歯車群
    を有するヘッドの駆動機構であって、 前記歯車群を構成する歯車の支軸のいずれかを1回転さ
    せたときの前記書き込みブロックの相対移動距離、また
    は、前記歯車群を構成するいずれかの歯車の1歯分の相
    対移動距離の少なくとも一つが、 2Ds/(2n+1)・・・ただし、nは0又は正の整
    数となるように構成されていることを特徴とするヘッド
    の駆動機構。
  2. 【請求項2】 それぞれ、所定の間隔で配置された複数
    個の受光素子を有し、かつ、各受光素子が原稿の走査方
    向において相互に重なり合わないように配置されている
    複数の受光素子列が、前記走査方向に間隔Dsをもって
    配置されてなる読み込みブロックを有するヘッドを原稿
    に対して相対的に駆動するための歯車群を有するヘッド
    の駆動機構であって、 前記歯車群を構成する歯車の支軸のいずれかを1回転さ
    せたときの前記読み込みブロックの相対移動距離、また
    は、前記歯車群を構成するいずれかの歯車の1歯分の相
    対移動距離の少なくとも一つが、 2Ds/(2n+1)・・・ただし、nは0又は正の整
    数となるように構成されていることを特徴とするヘッド
    の駆動機構。
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