JP3503857B2 - プリンタのキャリッジ駆動機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は歯付きベルトを使用
するプリンタのキャリッジ駆動機構に係り、特に、内周
面に歯形としてはすばを形成している歯付きベルトを使
用するプリンタのキャリッジ駆動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、歯付きベルトをもってキャリ
ッジを往復動させるように構成したプリンタがコンピュ
ータ、ワードプロセッサ等の出力装置として用いられて
いる。

【０００３】図７および図８は、このような従来のプリ
ンタのキャリッジ駆動機構の一例を示すものであり、従
来のプリンタのキャリッジ駆動機構１は、タイミングベ
ルトと称される歯付きベルト２を有している。この歯付
きベルト２は、キャリッジ３の移動範囲を外れた位置に
所定距離を隔てて固定的に設けられた駆動プーリ４と、
テンションばね５によって移動可能に設けられた従動プ
ーリ６との間に掛け回されており、この歯付きベルト２
の一部にキャリッジ３が固定されている。

【０００４】前記駆動プーリ４の下端面には、駆動ギア
７が連結されている。つまり、駆動プーリ４と駆動ギア
７とは一体に形成されている。そして、駆動プーリ４お
よび駆動ギア７は、上端が小径の段付きに形成された支
持軸８の小径部に嵌合されて回転自在に支持されてい
る。さらに、支持軸８に支持された駆動プーリ４および
駆動ギア７は、支持軸８の小径部と大径部とを接続する
端面と、支持軸８の小径部の端面近傍に配設された止め
輪９とによって軸方向に対する位置決めがなされてい
る。また、駆動ギア７には、駆動モータ１０の出力軸１
０ａに取着されたピニオンのようなモータギア１１が噛
合されている。

【０００５】そして、このように構成された従来のプリ
ンタのキャリッジ駆動機構１によれば、駆動モータ１０
を正逆回転させることにより、歯付きベルト２を正逆回
転させてキャリッジ３を図７において両矢印Ａにて示す
左右方向に往復動させることができるようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のプリンタのキャリッジ駆動機構１においては、
歯付きベルト２、駆動プーリ４、従動プーリ６、駆動ギ
ア７およびモータギア１１に形成した各歯２ａ，４ａ，
６ａ，７ａ，１１ａの歯形がすぐば（直ぐ歯）とされて
いたので、駆動モータ１０の駆動力をキャリッジ３に伝
達する際に、歯付きベルト２と駆動プーリ４との噛合時
や駆動ギア７とモータギア１１との噛合時、つまり、す
ぐばの歯が噛合する時に歯周期の振動が生じ、駆動モー
タ１０の駆動力をキャリッジ３に円滑に伝達することが
できず、歯周期の振動によりキャリッジ３も振動しプリ
ンタの記録品質を低下させてしまうという問題点があっ
た。

【０００７】また、前記歯付きベルト２は、一般的に、
綿糸や人絹糸等の細線１２をより合わせて図９に示すよ
うな芯材１３を複数本作製し、これらの芯材１３を間隔
をあけて並列配設して外周に樹脂やゴム等の高分子材料
がモールド被覆されることにより無端環状のベルトが形
成されるとともにそのベルトの内面側には、歯形が形成
されている。この歯付きベルト２の歯形状は通常であれ
ばすぐばであるが、特に歯の噛み合いに起因する振動を
防止する必要がある場合には、はすば（斜歯）の歯付き
ベルト２が用いられる。

【０００８】そして、従来の歯付きベルト２において
は、隣位する各芯材１３のより方向（撚り方向）が相互
に反対の方向となるように配設されており、歯付きベル
ト２全体として芯材１３のより方向による影響が打ち消
されるようにされていた。

【０００９】しかしながら、従来の歯付きベルト２にキ
ャリッジ３を固着して使用すると、駆動プーリ４および
従動プーリ６に形成したはすばにより前記歯付きベルト
２に作用するスラスト方向の推力を受けて、前記歯付き
ベルト２がその幅方向に移動する場合があった。このた
め、この歯付きベルト２に固着されたキャリッジ３が幅
方向に揺れてしまい、記録に乱れを生じてしまったり、
あるいは、歯付きベルト２の幅方向で張力が異なるため
キャリッジ３の駆動が不安定となってしまうという不都
合があった。

【００１０】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、駆動モータの駆動力をキャリッジに円滑に伝達
し、キャリッジを安定的に駆動して記録品質を向上させ
ることのできるプリンタのキャリッジ駆動機構を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため特許請求の範囲の請求項１に記載の本発明のプリン
タのキャリッジ駆動機構の特徴は、所定距離を隔てて配
設された駆動プーリおよび従動プーリに歯付きベルトを
掛け回し、この歯付きベルトの一部にキャリッジを固着
し、前記駆動プーリと連結するとともにモータギアと噛
合する駆動ギアを駆動モータの駆動力により駆動して前
記キャリッジを往復動するプリンタのキャリッジ駆動機
構であって、前記歯付きベルト、駆動プーリ、従動プー
リ、駆動ギアおよびモータギアの各歯の歯形をはすばと
するとともに、前記駆動ギアおよび駆動プーリを２段構
成として一体に形成して支持軸に回転自在に支持し、前
記駆動ギアの歯すじのねじれ方向と駆動プーリの歯すじ
のねじれ方向とを相反する方向に形成するとともに、前
記駆動ギアの歯のはすじの傾斜角と駆動プーリの歯のは
すじの傾斜角とを等しく形成し、前記歯付きベルトとし
て、細線をより合わせた複数本の芯材を並列配置し、こ
れらの芯材の外周に高分子材料を被覆して無端環状に形
成するとともにその内面側にはすばを形成し、前記各芯
材のより方向を同一にするとともに、前記芯材のより方
向と前記はすばの歯すじのねじれ方向とを同一方向とな
るように形成した歯付きベルトを使用する点にある。そ
して、このような構成を採用したことにより、歯周期の
振動を防止し、駆動プーリおよび駆動ギアに生じる軸方
向への推力を緩和することができるとともに、駆動モー
タからの駆動力をキャリッジに円滑に伝達してキャリッ
ジの振動を抑制することができる。

【００１２】また、請求項２に記載のプリンタのキャリ
ッジ駆動機構の特徴は、歯付きベルトの芯材を鋼線、ガ
ラス線およびケブラーのうちのいずれか１つの材料によ
り構成した点にある。そして、このような構成を採用し
たことにより、強固な芯材を構成要素とする歯付きベル
トであっても駆動力をキャリッジに円滑に伝達しキャリ
ッジを安定的に駆動して記録品質を向上させることがで
きる。

【００１３】

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態により説明する。

【００１５】図１および図２は本発明に係るプリンタの
キャリッジ駆動機構の実施の一形態の要部を示すもので
あり、図１は平面図であり、図２は駆動ギア２１の近傍
の一部切断拡大正面図である。

【００１６】図１および図２に示すように、本実施形態
のプリンタのキャリッジ駆動機構１５は、タイミングベ
ルトと称される歯付きベルト１６を有している。この歯
付きベルト１６は、キャリッジ１７の移動範囲を外れた
位置に所定距離を隔てて固定的に設けられた駆動プーリ
１８と、テンションばね１９によって移動可能に設けら
れた従動プーリ２０との間に掛け回されており、この歯
付きベルト１６の一部にキャリッジ１７が固着されてい
る。

【００１７】前記駆動プーリ１８の下端面には、駆動ギ
ア２１が連結されている。つまり、駆動プーリ１８と駆
動ギア２１とは２段ギアとなって一体に形成されてい
る。そして、駆動プーリ１８および駆動ギア２１は、上
端が小径の段付きに形成された支持軸２２の小径部に嵌
合されて回転自在に支持されている。さらに、支持軸２
２に支持された駆動プーリ１８および駆動ギア２１は、
支持軸２２の小径部と大径部とを接続する端面と支持軸
２２の小径部の端面近傍に配設された止め輪２３とによ
って軸方向に対する位置決めがなされている。また、駆
動ギア２１には、駆動モータ２４の出力軸２４ａの先端
に取着されたピニオンのようなモータギア２５が噛合さ
れている。

【００１８】そして、前記歯付きベルト１６、駆動プー
リ１８、従動プーリ２０、駆動ギア２１およびモータギ
ア２５の各歯１６ａ，１８ａ，２０ａ，２１ａ，２５ａ
の歯形はすべてはすばとされている。

【００１９】また、前記駆動プーリ１８の歯１８ａの歯
すじのねじれ方向と駆動ギア２１の歯２１ａの歯すじの
ねじれ方向とは、図２に詳示するように、相反する方向
に形成されている。すなわち、駆動プーリ１８の歯１８
ａの歯すじのねじれ方向を左ねじれ（軸方向から見て歯
すじが左肩上がり）とした場合に、駆動ギア２１の歯２
１ａの歯すじのねじれ方向を右ねじれ（軸方向から見て
歯すじが右肩上がり）として形成されている。

【００２０】一方、前記歯付きベルト１６の構成につい
て図３および図４を参照しつつより詳細に説明する。図
３（ａ）は、はすばの歯すじが左ねじれの歯付きベルト
１６を示し、図３（ｂ）は、はすばの歯すじが右ねじれ
の歯付きベルト１６を示している。

【００２１】前記歯付きベルト１６は、細線２６をより
合わせて形成した芯材２７を複数本並列に配設して、そ
れらの外周に樹脂やゴム等の高分子材料２８がモールド
被覆されることにより無端環状のベルトが形成されると
ともに、そのベルトの内面側にははすばが形成されてい
る。

【００２２】前記芯材２７は鋼線、ガラス線あるいはア
ラミド合成繊維であるケプラー等の機械的強度の高い細
線２６をより合わせて構成されている。また、この芯材
２７は１本の細線２６をよった単糸または複数本の細線
２６をより合わせた合糸により構成されており、図４に
示すようなより方向が左方向の「Ｚより」またはより方
向が右方向の「Ｓより」のいずれかの形態に撚られてい
る。

【００２３】さらに、前記各芯材２７は、図３に示すよ
うに、並列配置される際にすべて同一のより方向となる
ように配置され、かつ、その方向は前記歯付きベルト１
６の歯すじのねじれ方向と同一方向とされている。すな
わち、歯付きベルト１６のはすばの歯すじが左ねじれの
場合には、図３（ａ）に示すように、前記各芯材２７の
より方向がすべて左方向である芯材２７が配設される。
逆に、歯付きベルト１６のはすばの歯すじが右ねじりの
場合には、図３（ｂ）に示すように、前記各芯材２７の
より方向がすべて右方向である芯材２７が配設される。
これは、同一のより方向とされている各芯材２７のより
を解消しようとする力により前記歯付きベルト１６をス
ラスト方向へ移動させようとする推力を打ち消させるた
めである。

【００２４】つぎに、前述した構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。

【００２５】本実施の形態のプリンタのキャリッジ駆動
機構１５は、駆動モータ２４を正逆回転させると出力軸
２４ａに固定されているモータギア２５が正逆回転し、
このモータギア２５と噛合している駆動ギア２１も正逆
回転を開始する。さらに、この駆動ギア２１と一体に形
成された駆動プーリ１８が正逆回転するとともに従動プ
ーリ２０も同様に回転する。このため、これらの駆動プ
ーリ１８および従動プーリ２０に掛け回されている歯付
きベルト１６が正逆回転し、キャリッジ１７を図１にお
いて両矢印Ｂにて示す左右方向に往復動させることがで
きるようになっている。

【００２６】そして、本実施形態のプリンタのキャリッ
ジ駆動機構１５によれば、歯付きベルト１６、駆動プー
リ１８、従動プーリ２０、駆動ギア２１およびモータギ
ア２５の各歯１６ａ，１８ａ，２０ａ，２１ａ，２５ａ
の歯形がすべてはすばとされているので、従来のすぐば
の歯が噛合するときに生じる歯周期の振動を確実に防止
することができる。すなわち、各歯１６ａ，１８ａ，２
０ａ，２１ａ，２５ａをはすばとすることにより、噛合
時に同時に噛み合う歯数を複数とし、一つの歯の噛み合
いからつぎの歯の噛み合いに移るときのがたつきを確実
に防止することができる。

【００２７】また、駆動プーリ１８の歯１８ａの歯すじ
のねじれ方向と駆動ギア２１の歯２１ａの歯すじのねじ
れ方向とが相反する方向に形成されているので、はすば
とした駆動プーリ１８に生じる軸方向への推力の方向に
対して、はすばとした駆動ギア２１に生じる軸方向への
推力の方向を逆方向とすることができるので、駆動プー
リ１８および駆動ギア２１に生じる軸方向への推力を確
実に緩和することができる。そして、駆動プーリ１８お
よび駆動ギア２１に生じる軸方向への推力を緩和するこ
とにより、軸方向への推力によって生じる駆動プーリ１
８および駆動ギア２１の端面の摩耗を防止し、長期間に
亘り高い信頼性を得ることができる。

【００２８】なお、駆動プーリ１８の歯１８ａの歯すじ
の傾斜角と駆動ギア２１の歯２１ａの歯すじの傾斜角と
を等しく形成することが、駆動プーリ１８および駆動ギ
ア２１に生じる軸方向への推力を緩和するうえで最も好
ましい。

【００２９】さらに、前記歯付きベルト１６のはすばの
歯すじのねじれ方向とこの歯付きベルト１６を構成する
芯材２７のより方向とが同一方向となるように形成され
ているため、前記歯付きベルト１６が前記駆動プーリ１
８および前記従動プーリ２０とはすばの噛み合いをする
ことにより生じる幅方向への推力を打ち消すことができ
る。

【００３０】すなわち、前記歯付きベルト１６は、前記
駆動プーリ１８および従動プーリ２０とのはすば噛み合
いにより駆動力が伝達されるため、幅方向への推力を受
ける。例えば、図５に示すように、キャリッジ１７が図
５の矢印Ｃ１方向へ移動する場合には、前記歯付きベル
ト１６が矢印Ｄ１方向へ推力を受け、一方、キャリッジ
１７が図５の矢印Ｃ２方向へ移動する場合には、前記歯
付きベルト１６が矢印Ｄ２方向へ推力を受けることとな
る。

【００３１】しかしながら、前記歯付きベルト１６は、
芯材２７のより方向をすべてそのはすばのねじれ方向と
同一方向に形成しているため、歯付きベルト１６の張力
に対抗する前記芯材２７のねじれ力が前記幅方向の推力
と逆方向に生じる。例えば、図６に示すようなはすばが
左ねじれの歯付きベルト１６であれば、キャリッジ１７
が矢印Ｃ１方向へ移動する場合には、駆動プーリ１８が
図６の上方から見て時計回りに回転して図６の後方側
（従動プーリ２０から駆動プーリ１８へと移動する側）
に位置する歯付きベルト１６Ａが張り側のベルトとな
り、図６の手前側（駆動プーリ１８から従動プーリ２０
へと移動する側）の歯付きベルト１６Ｂがゆるみ側のベ
ルトとなる。このため、前記張り側の歯付きベルト１６
Ａ内の芯材２７には、張力によってそのよりをほどく方
向の力が作用するが、この力に対抗する芯材２７のねじ
れ力がＥ１方向へ作用し、前記はすばの噛み合いによる
Ｄ１方向への推力を打ち消すことができる。

【００３２】また、同様に、前記キャリッジ１７がＣ２
方向へ移動する場合には、前記駆動プーリ１８が図６の
上方から見て反時計回りに回転して図６の手前側（駆動
プーリ１８から従動プーリ２０へと移動する側）に位置
する歯付きベルト１６Ｂが張り側のベルトとなり、図６
の後方側（従動プーリ２０から駆動プーリ１８へと移動
する側）の歯付きベルト１６Ａがゆるみ側のベルトとな
る。このため、前記張り側の歯付きベルト１６Ｂ内の芯
材２７には、Ｅ２方向へのねじれ力が作用し、前記はす
ばの噛み合いによるＤ２方向への推力を打ち消すことが
できる。

【００３３】具体的な実験結果によれば、駆動プーリ１
８の幅が８ｍｍ、歯付きベルト１６の幅が４ｍｍ、はす
ば角度が１０度、ねじれ方向が左方向の条件の場合にお
いて、従来の歯付きベルト２の場合には、前記歯付きベ
ルト２が図５のＤ１方向へ移動し８秒間で駆動プーリ１
８のフランジ２９に当接してしまったのに対し、本実施
形態の歯付きベルト１６は約１ｍｍほどＤ１方向へ移動
して停止した。これは、前記細線２６のねじれ力により
前記はすば噛み合いによる推力が抑制されていることを
示している。

【００３４】したがって、本実施形態における歯付きベ
ルト１６および歯付きベルト１６を使用するプリンタの
キャリッジ駆動機構１５によれば、歯付きベルト１６が
駆動プーリ１８および従動プーリ２０の軸方向へ移動し
てしまうのを抑制できるため、駆動モータ２４の駆動力
をキャリッジ１７に円滑に伝達することができ、キャリ
ッジ１７の振動を防止し安定的に駆動して記録品質を確
実に向上させることができる。

【００３５】なお、本発明は、前記実施の形態に限定さ
れるものではなく、必要に応じて変更することができ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプリンタの
キャリッジ駆動機構によれば、歯の歯形をはすばとする
ことにより、歯周期の振動を防止することができるの
で、駆動モータの駆動力をキャリッジに円滑に伝達する
ことができるとともにプリンタの印字品質を向上させる
ことができる。

【００３７】また、駆動ギアの歯の歯すじの傾斜方向と
駆動プーリの歯の歯すじの傾斜方向とを相反する方向に
形成するとともに、前記駆動ギアの歯のはすじの傾斜角
と駆動プーリの歯のはすじの傾斜角とを等しく形成する
ことにより、歯形をはすばとした際に生じる駆動プーリ
および駆動ギアの軸方向への推力を緩和することができ
るので、長期間に亘り高い信頼性を得ることができる。

【００３８】さらに、歯付きベルトのはすばの歯すじの
ねじれ方向とこの歯付きベルトを構成する芯材のより方
向とを同一方向に形成することにより、歯付きベルトが
駆動プーリおよび従動プーリとはすば噛み合いをするこ
とにより生じる幅方向への推力を芯材のねじれ力により
打ち消すことができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るプリンタのキャリッジ駆動機構
の一実施形態の要部を示す平面図

【図２】 図１の駆動ギア近傍の一部切断拡大正面図

【図３】 本発明に係るプリンタのキャリッジ駆動機構
に使用される歯付きベルトの一実施形態を示す説明図

【図４】 図３の歯付きベルトを構成する芯材のよりの
形態を示す説明図

【図５】 本発明に係るプリンタのキャリッジ駆動機構
の一実施形態におけるキャリッジの移動方向に対して歯
付きベルトと駆動プーリおよび従動プーリとのはすば噛
み合いにより生じるベルト幅方向の推力を示す説明図

【図６】 本発明に係るプリンタのキャリッジ駆動機構
の一実施形態におけるキャリッジの移動方向に対して芯
材のねじれ力によって歯付きベルトに生じるベルト幅方
向の推力を示す説明図

【図７】 従来のプリンタのキャリッジ駆動機構の要部
を示す平面図

【図８】 図３の駆動ギア近傍の一部切断拡大正面図

【図９】 従来の歯付きベルトを構成する芯材を示す拡
大説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 19/00 - 19/98 F16G 1/00 - 9/04 F16H 7/00 - 7/24 F16H 55/32 - 55/56

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定距離を隔てて配設された駆動プーリ
   および従動プーリに歯付きベルトを掛け回し、この歯付
   きベルトの一部にキャリッジを固着し、前記駆動プーリ
   と連結するとともにモータギアと噛合する駆動ギアを駆
   動モータの駆動力により駆動して前記キャリッジを往復
   動するプリンタのキャリッジ駆動機構であって、前記歯
   付きベルト、駆動プーリ、従動プーリ、駆動ギアおよび
   モータギアの各歯の歯形をはすばとするとともに、前記
   駆動ギアおよび駆動プーリを２段構成として一体に形成
   して支持軸に回転自在に支持し、前記駆動ギアの歯すじ
   のねじれ方向と駆動プーリの歯すじのねじれ方向とを相
   反する方向に形成するとともに、前記駆動ギアの歯のは
   すじの傾斜角と駆動プーリの歯のはすじの傾斜角とを等
   しく形成し、前記歯付きベルトとして、細線をより合わ
   せた複数本の芯材を並列配置し、これらの芯材の外周に
   高分子材料を被覆して無端環状に形成するとともにその
   内面側にはすばを形成し、前記各芯材のより方向を同一
   にするとともに、前記芯材のより方向と前記はすばの歯
   すじのねじれ方向とを同一方向となるように形成した歯
   付きベルトを使用することを特徴とするプリンタのキャ
   リッジ駆動機構。
2. 【請求項２】 前記歯付ベルトの芯材を、鋼線、ガラス
   線およびケプラーのうちのいずれか１つの材料により構
   成したことを特徴とする請求項１に記載のプリンタのキ
   ャリッジ駆動機構。