JP5078495B2 - キャリアの駆動機構、並びに記録装置及び読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、装置に対して往復移動可能なキャリアの駆動機構、並びに、該駆動機構を用いる記録装置及び読取装置に関する。

画像情報に基づいて記録ヘッドにより用紙等の記録媒体に画像を記録する記録装置や、原稿を読み取るスキャナ等の読取装置は、コンピュータシステムやワークステーションのみならず、コンシューマ向けの機器しても広く使用されている。かかる記録装置あるいは読取装置は、一般に、記録ヘッドあるいは画像読取センサを搭載したキャリアを装置本体内の決められた範囲で往復移動させることで、記録媒体に対する画像記録あるいは原稿の読み取りを行うように構成されている。キャリアを移動させる駆動機構としては、記録装置あるいは読取装置の装置本体側にモータを固定し、モータの駆動力をタイミングベルト等の伝達手段を介してキャリアに伝達する方式が使用されている。かかる方式の駆動機構では、装置本体側に固定されたガイドシャフトに沿ってキャリアを往復移動させる案内手段が用いられている。

ガイドシャフト等の案内手段はたわみやねじれ等のない剛体であり、案内手段と伝達手段とを一体にする場合は、伝達手段も剛体で構成される。伝達手段が剛体で構成されると、装置本体に外部からの振動や衝撃が作用した場合、装置本体側とキャリア側との間で伝達手段同士が強打し合い、傷や打痕が生じたり、変形したりする可能性がある。このような不都合を解消する手段として、特許文献１には、リードスクリューを用いるキャリアの駆動機構が開示されている。この駆動機構は、リードスクリューの螺旋状の案内溝にキャリアの凸部を係合させ、リードスクリューを回転駆動することによりキャリアを軸方向に移動させるものである。このリードスクリューを用いる駆動機構によれば、キャリアを高精度で往復移動させることができる。

かかるリードスクリュー式の駆動機構を備えた装置では、装置を保管するときや装置を輸送するときのような停止状態のときにキャリアの凸部が停止位置専用の案内溝に係合している。一方、装置本体に外部からの振動や衝撃が作用するのは、保存のときや輸送のときなど、装置が停止した状態のときである。従って、キャリアが停止状態のときは、高精度なキャリア送りが要求される範囲の螺旋状案内溝に接触するものが存在しないため、キャリアのこの範囲には、振動や衝撃による傷や打痕が発生したり、変形が生じることはない。
特開平０５−１６９６４７号公報

しかしながら、上記のリードスクリュー式の駆動機構では、キャリアの凸部が停止位置専用の案内溝に係合しているので、輸送中などに装置本体に作用する振動や衝撃がこの凸部を介して装置本体側とキャリア側との間で強打し合う可能性があった。このため、駆動伝達手段に傷や打痕が生じたり、駆動伝達手段が変形する可能性があった。

本発明はこのような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、装置に対して外部からの振動や衝撃が作用しても、キャリアを往復移動させるための駆動伝達手段における強打による傷や打痕や変形の発生を防止することができるキャリアの駆動機構を提供することである。さらに、かかるキャリアの駆動機構を用いる記録装置及び読取装置を提供することである。

本発明は、装置本体に対して往復移動可能なキャリアの駆動機構において、前記キャリアに搭載された駆動部と、前記駆動部により回転駆動可能な第１駆動伝達手段及び第２駆動伝達手段と、を備え、前記キャリアの移動方向に順に第３駆動伝達手段、第５駆動伝達手段及び第４駆動伝達手段が配置され、前記キャリアの移動範囲に、前記第１駆動伝達手段が前記第３駆動伝達手段と駆動伝達可能に係合する第１移動領域と、前記第２駆動伝達手段が前記第４駆動伝達手段と駆動伝達可能に係合する第２移動領域と、前記第１駆動伝達手段及び前記第２駆動伝達手段が前記第５駆動伝達手段と駆動伝達可能に係合する第３移動領域と、を設け、前記第１移動領域では、前記第２駆動伝達手段が前記第３駆動伝達手段から分離しており、前記第２移動領域では、前記第１駆動伝達手段が前記第４駆動伝達手段から分離していることを特徴とする。

本発明によれば、装置に対して外部からの振動や衝撃が作用しても、キャリアを往復移動させるための駆動伝達手段における強打による傷や打痕や変形の発生を防止することができるキャリアの駆動機構が提供される。さらに、かかるキャリアの駆動機構を用いる記録装置及び読取装置が提供される。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を具体的に説明する。なお、各図面を通して同一符号は同一又は対応部分を示すものである。図１は本発明によるキャリアの駆動機構を備えた記録装置の一実施形態の斜視図である。図２は図１におけるキャリアの駆動機構を示す縦断面図である。本実施形態は、キャリアを備えた装置がる記録装置である場合を示す。図１及び図２において、１０１は装置本体、１０２は記録媒体である記録紙等のシート材４０６を搬送する搬送ローラ、１０３はシート材４０６を搬送ローラ１０２に圧接させるためのピンチローラである。ピンチローラ１０３はホルダ１０４に支持されている。１０５は、搬送ローラ１０２と同期駆動されることでシート材を矢印Ａ方向へ搬送する排紙ローラである。

搬送ローラ１０２と排紙ローラ１０５との間に、シート材４０６を支持するためのプラテン１２１が配置されている。プラテン１２１と対応する位置には、記録ヘッド１１１を搭載したキャリア１１０が矢印Ｂ方向に往復移動可能に支持されている。装置本体１０１にはガイド部材１１２、１０６が設けられ、キャリア１１０にはガイド部１１０Ｆ、１１０Ｂが設けられている。キャリア１０は、ガイド部１１０Ｆ、１１０Ｂを介して、ガイド部材１１２、１０６上を摺動移動可能に案内支持されている。これらのガイド部及びガイド部材はキャリア１１０の案内手段を構成している。

次に、装置に対して往復移動可能なキャリア１１０の駆動機構について説明する。キャリア１１０には往復移動の駆動部１１０Ｍが搭載されている。駆動部１１０Ｍはモータで構成され、キャリア１１０には、該モータにより駆動されるピニオン１０８が搭載されている。本実施形態では、ピニオン１０８はモータ１１０の出力軸に固定されている。また、駆動部１１０Ｍで駆動されるピニオン１０８は、同軸上に配された２個のピニオン１０８ａ、１０８ｂで構成されている。ここで、ピニオン１０８ａは、駆動部１１０Ｍにより回転駆動可能にキャリア１１０に搭載された第１駆動伝達手段を構成している。ピニオン１０８ｂは、駆動部１１０Ｍにより回転駆動可能に、キャリア１１０に搭載された第２駆動伝達手段を構成している。

装置本体１０１に設けられたガイド部材１１２の表面には、前記ピニオン１０８と以下に説明する態様で係合可能に構成されたラック１０７が設けられている。ラック１０７は、ピニオン１０８ａのみと係合可能に配されたラック１０７ａと、ピニオン１０８ｂとのみ係合可能に配されたラック１０７ｂと、ピニオン１０８ａ及び１０８ｂの両方と係合可能なラック１０７ｃと、を備えている。ラック１０７ａとラック１０７ｂは、ピニオン１０８ａとピニオン１０８ｂの位置関係から、矢印Ｂ方向と上下方向にずらして配置されている。そこで、ラック１０８ａは、キャリア１１０が記録のために移動する領域をカバーする範囲に設けられており、ラック１０８ｂはキャリア１１０のホームポジション等を含む記録に関与しない領域に設けられている。そして、ラック１０７ｃは、上下方向にずらされたラック１０７ａとラック１０７ｂとの間を接続する領域で共通部分を構成している。

ラック１０７とピニオン１０８は、キャリア１１０のガイド部１１０Ｆがガイド部材１１２に沿って案内されることで、ピッチ円上で常に一定の距離を保って噛み合い可能である。また、記録ヘッド１１１を搭載したキャリア１１０は、駆動部１１０Ｍでピニオン１０８を回転駆動することで、ラック１０７に沿って矢印Ｂ方向に往復移動する。このように、キャリアの駆動機構は、装置本体に固定されたラック１０７ａからなる第３駆動伝達手段と、装置本体に固定されたラック１０７ｂからなる第４駆動伝達手段と、を備えている。さらに、ラック１０７ａとラック１０７ｂとの間に固定されたラック１０７ｃからなる第５駆動伝達手段を備えている。第５駆動伝達手段は、キャリアの移動の方向における第３駆動伝達手段と第４駆動伝達手段との間に配されている。

そこで、キャリア１１０の移動範囲には、次のような第１移動領域、第２移動領域及び第３移動領域が設けられている。第１移動領域は、ピニオン１０８ａがラック１０７ａと駆動伝達可能に係合する領域であり、記録動作中のキャリア１１０が往復移動する領域である。第２移動領域は、ピニオン１０８ｂがラック１０７ｂと駆動伝達可能に係合する領域である。この第２移動領域は、キャリア１１０のホームポジションなど、装置を保管したり輸送するときなどの記録動作以外のときにキャリア１１０が停止する位置を含む領域である。第３移動領域は、第１移動領域と第２移動領域との間において、これら両移動領域を連絡するための共通領域である。第３移動領域では、ピニオン１０８ａ及びピニオン１０８ｂの両方がラック１０７ｃと駆動伝達可能に係合する。ラック１０７ｃの上部にはラック１０７ａと連続するラックが形成され、下部にはラック１０７ｂと連続するラックが形成されている。ここで、第１移動領域ではピニオン１０８ｂはラック１０７ａから分離しており、第２移動領域ではピニオン１０８ａはラック１０７ｂから分離している。

本実施形態の記録装置は、記録ヘッド１１１の吐出面に配置された複数の吐出口から、画像情報に基づいて選択的にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置である。装置本体１０１におけるキャリア１１０のホームポジション近傍には、キャリア１１０がホームポジションに戻ってきたときに、不図示の駆動機構により記録ヘッド１１１の吐出面に密着されるキャップ１０９が配設されている。キャップ１０９は、吐出面を保護するとともに、吐出口からのインクの蒸発を低減するためのものである。

図３は図１の記録装置で記録しているときの外観斜視図である。図４は図１の記録装置で記録ヘッドを交換するときの外観斜視図である。図３及び図４において、４０１は装置本体１０１を覆う外装カバー、４０２はキャリア１１０上の記録ヘッド１１１を交換するときに開ける開閉カバー、４０３は記録媒体４０６を給紙位置にセットするための給紙ガイドである。また、４０４は記録された記録媒体４０６を排出するための排紙口、４０５は電源スイッチ、Ａは記録媒体の搬送方向を示す矢印である。

図５は記録ヘッドを底面側から見た斜視図である。図６は記録ヘッドを後方から見た斜視図である。図５及び図６において、６０１は記録ヘッド１１１を着脱する際の手がかり、６０２はキャリア１１０の係合部と協働して記録ヘッド１１１をキャリア１１０に固定するための凸部である。６０３は複数の吐出口を所定ピッチで配列した吐出口列が形成された吐出面からなるインク吐出部、６０４はキャリア１１０側の端子基板と接触することで記録ヘッド１１１に電気信号を伝達する端子基板である。キャリア１１０の基板に対しては、装置本体１０１の制御基板からの電気信号がフレキシブルケーブルを介して伝達される。

図７は図１の記録装置のキャリアの移動範囲における各位置の関係を説明するための平面図である。図７では、キャリア１１０に搭載された記録ヘッド１１１のインク吐出部６０３（具体的には複数の吐出口を配列した吐出口列）の位置を基準として、キャリア１１０の位置及び移動区間を示す。図７において、区間２Ｂ〜２Ｃはシート材４０６に実際に記録可能な記録区間であり、区間２Ａ〜２Ｂ及び区間２Ｃ〜２Ｄは、それぞれ、記録区間の両側におけるキャリア１１０の加減速区間である。位置２Ｅはキャリア１１０のホームポジションである。このホームポジションにキャリア１１０が停止しているとき、キャップ１０９を上昇させて吐出面に密着させることにより、吐出口（列）を密閉するとともに、インク吐出部６０３を保護することができる。

キャリア１１０が位置２Ａにあるとき、ピニオン１０８は位置２Ｆにあり、ピニオン１０８ａがラック１０７ａと噛み合っており、ピニオン１０８ｂはどのラックとも噛み合うことなく分離している。そして、キャリア１１０が位置２Ａから位置２Ｂの方向へ移動するときはピニオン１０８ａとラック１０７ａが噛み合った状態のままである。つまり、キャリア１１０が位置２Ａより図示右側にあるときは、ピニオン１０８ａとラック１０７ａが噛み合っているだけである。

一方、キャリア１１０が位置２Ａから位置２Ｅの方向へ移動すると、ラック１０７ｃの範囲までピニオン１０８ａとラック１０７ａが噛み合う。そして、このラック１０７ｃの範囲では、ピニオン１０８ｂもラック１０７ｂと噛み合う状態となる。つまり、ラック１０７ｃはラック１０７ａの延長部とラック１０７ｂの延長部を兼ね備えており、ラック１０７ｃの範囲ではピニオン１０８ａ及びピニオン１０８ｂの両方が同時にラック１０７と噛み合っている。ラック１０７ｃの図示左側にはラック１０７ｂのみが設けられている。従って、キャリア１１０がさらに図示左側へ移動してピニオン１０８ａ、１０８ｂがラック１０７ｃを通過すると、ピニオン１０８ｂがラック１０７ｂと噛み合うだけとなり、ピニオン１０８ａは分離状態となる。そして、キャリア１１０が位置２Ｅのホームポジションにくると、ピニオン１０８ｂは位置２Ｇでラック１０７ｂと噛み合っているが、ピニオン１０８ａは噛み合う相手がなく、分離したままである。

よって、キャリア１１０が記録のために必要な移動範囲である位置２Ａ〜位置２Ｄの範囲にあるときは、ピニオン１０８ａとラック１０７ａが噛み合っている。そして、キャリア１１０がホームポジション２Ｅに停止しているときは、ピニオン１０８ｂをラック１０７ｂに噛み合せるだけとし、ピニオン１０８ａを分離させることができる。ここで、ピニオン１０８ａとラック１０７ａが噛み合う範囲では、記録動作のためにキャリア１１０を高精度で移動させる必要がある。このため、ピニオン１０８ａ及びラック１０７ａも高精度に作成する必要がある。この高精度を必要とする噛み合いは、キャリア１１０がホームポジション２Ｅにあるときは外されている。

かかる構成によれば、装置を保管したり輸送するときには、ピニオン１０８ａとラック１０７ａは接触していないので、装置本体に外部からの振動や衝撃が作用しても、この振動や衝撃がピニオン１０８ａとラック１０７ａに伝達されることはない。このため、キャリア１１０の高精度移動に悪影響を与えるような傷や打痕や変形が発生しない駆動機構が得られる。

なお、キャリア１１０がホームポジションに位置するときピニオン１０８ｂとラック１０７ｂは噛み合っているが、この駆動伝達部に振動や衝撃が作用する場合は、キャリア１１０の高精度移動に対しては何の影響もない。その理由は、記録動作に関与しないピニオン１０８ｂ及びラック１０７ｂに傷や打痕や変形が生じたとしても、破壊等によりキャリア１１０が移動できなくなる場合も除いて、問題が生じないからである。つまり、ピニオン１０８ａとラック１０７ａとの噛み合う部分であるラック１０７ｃの領域までキャリア１１０を移動させることができれば、キャリア１１０の高精度移動には何の影響も生じないからである。

図８は図７中のピニオン・ラックにおいて一方のピニオン１０８ａとラック１０７ａが噛み合っているときの斜視図である。図９は図７中のピニオン・ラックにおいて他方のピニオン１０ｂとラック１０７ｂが噛み合っているときの斜視図である。図８及び図９において、本実施形態では、ピニオン１０８及びラック１０７としてインボリュート歯形を用いる場合、各ピニオン１０８ａ、１０８ｂと各ラック１０７ａ、１０７ｂは同じモジュールの歯形で構成されている。ピニオン１０８ａ、１０８ｂのピッチ円直径を同一とすれば、ピニオン１０８ａ、１０８ｂとこれらに噛み合うラック１０７ａ、１０７ｂとの軸間距離は一定でよい。そして、ピニオン１０８ａ，１０８ｂの歯形の位相とラック１０７ａ、１０７ｂの歯形の位相は同じ値に設定されている。

ここで、ピニオン１０８ａ及び１０８ｂは、ピッチ円直径が同一であれば、モジュールが異なる歯形で形成することも可能である。その場合は、対応するラック１０７ａ及び１０７ｂも同様に異なるモジュールの歯形で形成される。このように、噛み合うピニオン及びラックのモジュールを合わせておけば、軸間距離を変更することなく、ラック１０７ｃにおけるピニオンとラックの噛み合いの切り替えを円滑に行うことができる。つまり、キャリア１１０の各移動領域で噛み合うピニオン及びラックのモジュールが異なる場合でも、ピッチ円が同一であれば、噛み合いをスムーズに切り替えてキャリア１１０を移動させることができる。

図１０は図８及び図９のピニオン・ラックにおいて噛み合いを切り替えるピニオン及びラックを異なるモジュールの歯形で形成する場合を例示する斜視図である。図１０の駆動機構では、噛み合い係合する２対の駆動伝達手段は互いにモジュールが異なるインボリュート歯形を有する。図１０において、図８及び図９中のピニオン１０８ａはそのままとし、ピニオン１０８ｂはモジュールが大きい歯形を有するピニオン７０８ｂに変更されている。また、ラック１０８ｂはそのままとし、ラック１０７ｂは同様にモジュールが大きい歯形を有するラック７０７ｂに変更されている。そして、ラック１０７ｃは、上下でモジュールの異なる歯形で構成されたラック７０７ｃに変更されている。つまり、ラック１０７ｃの上部にはピニオン１０８ａと同じモジュールのラックが形成され、下部にはピニオン７０８ｂと同じ大きなモジュールのラックが形成されている。このように、キャリア１１０のホームポジション２Ｅにおけるモジュールを記録動作領域のモジュールより大きくすることにより、装置本体１０１に作用する振動や衝撃に対する駆動伝達部の強度を向上させることができる。

なお、以上の実施形態では、キャリアを移動させるための駆動伝達手段としてピニオン及びラックを用いる場合を説明したが、これは、回転駆動により移動可能な機構であれば、他の構成の駆動伝達手段でも良い。例えば、所定ピッチで形成された凸部と凹部（又は開口）とを順次係合させる機構や、凸部と螺旋溝を係合させて一方を回転させる機構などを使用することができる。

また、以上の実施形態では、画像情報に基づいてインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置におけるキャリアの駆動機構を例に挙げて説明した。本発明は、往復移動可能なキャリアに搭載した記録ヘッドにより記録媒体に画像を記録する記録装置であれば、熱転写方式、感熱式、レーザービーム式、ワイヤードット式など、他の記録方式の記録装置にも同様に適用可能である。さらに、本発明に係るキャリアの駆動機構は、往復移動可能なキャリアに搭載した読取センサにより原稿の画像を読み取る読取装置における当該キャリアの駆動機構に対しても同様に適用可能である。また、本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の単体の記録装置、あるいはスキャナ等の単体の読取装置の他、複合機器やシステム構成などにおける記録装置や読取装置に対しても同様に適用可能である。記録媒体の材質に関しても、紙、プラスチックシート、ＯＨＰシート、布、写真調印画紙など、種々の材質のものを使用することができる。

本発明によるキャリアの駆動機構を備えた記録装置の一実施形態の斜視図である。 図１におけるキャリアの駆動機構を示す縦断面図である。 図１の記録装置で記録しているときの外観斜視図である。 図１の記録装置で記録ヘッドを交換するときの外観斜視図である。 記録ヘッドを底面側から見た斜視図である。 記録ヘッドを後方から見た斜視図である。 図１の記録装置のキャリアの移動範囲における各位置の関係を説明するための平面図である。 図７中のピニオン・ラックにおいて一方のピニオン１０８ａとラック１０７ａが噛み合っているときの斜視図である。 図７中のピニオン・ラックにおいて他方のピニオン１０ｂとラック１０７ｂが噛み合っているときの斜視図である。 図７中のピニオン・ラックの別の構成例を示す斜視図である。

符号の説明

１０１ 装置（装置本体）
１０６、１１２ ガイド部材
１０７ ラック
１０７ａ 第３駆動伝達手段（ラック）
１０７ｂ 第４駆動伝達手段（ラック）
１０７ｃ 第５駆動伝達手段（ラック）
１０８ ピニオン
１０８ａ 第１駆動伝達手段（ピニオン）
１０８ｂ 第２駆動伝達手段（ピニオン）
１１０ キャリア
１１０Ｂ、１１０Ｆ ガイド部
１１０Ｍ 駆動部（モータ）
１１１ 記録ヘッド（インクジェット記録ヘッド）
４０６ 記録媒体（シート材）

Claims (10)

1. 装置本体に対して往復移動可能なキャリアの駆動機構において、
   前記キャリアに搭載された駆動部と、
   前記駆動部により回転駆動可能な第１駆動伝達手段及び第２駆動伝達手段と、を備え、
   前記キャリアの移動方向に順に第３駆動伝達手段、第５駆動伝達手段及び第４駆動伝達手段が配置され、
   前記キャリアの移動範囲に、前記第１駆動伝達手段が前記第３駆動伝達手段と駆動伝達可能に係合する第１移動領域と、前記第２駆動伝達手段が前記第４駆動伝達手段と駆動伝達可能に係合する第２移動領域と、前記第１駆動伝達手段及び前記第２駆動伝達手段が前記第５駆動伝達手段と駆動伝達可能に係合する第３移動領域と、を設け、
   前記第１移動領域では、前記第２駆動伝達手段が前記第３駆動伝達手段から分離しており、前記第２移動領域では、前記第１駆動伝達手段が前記第４駆動伝達手段から分離していることを特徴とするキャリアの駆動機構。
2. 前記第１移動領域は前記キャリアを高精度で移動させる領域であることを特徴とする請求項１に記載のキャリアの駆動機構。
3. 前記第２移動領域は前記キャリアを停止させるホームポジションを含むことを特徴とする請求項１に記載のキャリアの駆動機構。
4. 前記第１駆動伝達手段及び前記第２駆動伝達手段はピニオンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のキャリアの駆動機構。
5. 前記第３駆動伝達手段及び前記第４駆動伝達手段はラックであることを特徴とする請求項４に記載のキャリアの駆動機構。
6. 前記第１駆動伝達手段のピニオンと前記第２駆動伝達手段のピニオンは、ピッチ円直径が同じであることを特徴とする請求項５に記載のキャリアの駆動機構。
7. 前記第１駆動伝達手段及び前記第３駆動伝達手段と、前記第２駆動伝達手段及び前記第４駆動伝達手段は、互いにモジュールが異なるインボリュート歯形を有することを特徴とする請求項６に記載のキャリアの駆動機構。
8. 往復移動可能なキャリアに搭載した記録ヘッドにより記録媒体に画像を記録する記録装置において、前記キャリアは請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動機構を用いて駆動されることを特徴とする記録装置。
9. 前記記録ヘッドは画像情報に基づいてインクを吐出するインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項８に記載の記録装置。
10. 往復移動可能なキャリアに搭載した読取センサにより原稿の画像を読み取る読取装置において、前記キャリアは請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動機構を用いて駆動されることを特徴とする読取装置。

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