(57)【要約】【課題】キャリッジの回転振動抑制、双方向記録時における走査速度のムラの低減、伝達剛性の強化、そして安価で低出力なモータの使用を可能にすること。【解決手段】記録ヘッドを搭載し主走査方向に往復するキャリッジ１と、前記キャリッジ１を主走査方向に往復動するための２つのモータ５ａ，５ｂと、前記各モータ５ａ，５ｂから前記キャリッジに駆動を伝達する、プーリに張架された２つのタイミングベルト３ａ，３ｂと、を有し、前記２つのモータ５ａ，５ｂは、前記キャリッジの走査方向の両端にそれぞれ配置されていることを特徴とする。【選択図】    図２
2004202939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録手段を搭載し主走査方向に往復する走査手段と、
前記走査手段を主走査方向に往復動するための２つの駆動手段と、
前記各駆動手段から前記走査手段に駆動を伝達する２つの駆動伝達手段と、
を有し、
前記２つの駆動手段は、前記走査手段の走査方向の両端にそれぞれ配置されていることを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録手段を搭載し往復移動する走査手段を備えた記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロニクス技術の著しい発展に伴い、計算機の処理能力は格段な進歩を遂げている。特に、カラー画像処理を行うためには大量のデータを短時間で処理しなくてはならない。従来では処理速度の面で困難があったが、近年の計算機の能力向上は、このようなカラー画像処理をごく一般的なものとするまでになった。
【０００３】
また、カラー画像を出力するための記録装置も、利用範囲が急速に拡大している。従来の写真印刷にとってかわり、インクジェットプリンタに代表される記録装置を用いてカラー画像を出力する場面が増えている。小は名刺サイズから、大はＢ０以上のポスターサイズに至るまで、インクジェットプリンタの活用範囲は拡大している。記録装置の普及につれて、装置に対して、印紙サイズの拡大、画質向上、そしてスループット向上の要求は高まる一方である。このため、記録装置は大型化、高画質化の方向に向かっている。
【０００４】
図３は、従来技術にみられるような記録装置のキャリッジ駆動機構を示すものである。記録ヘッドなどの記録手段を搭載するキャリッジ１はガイドシャフト２に案内されて往復運動をする。タイミングベルト３はベルトホルダ４を介してキャリッジ１に固定されている。タイミングベルト３はプーリ６とアイドルプーリ７に弛みなく懸架されている。プーリ６には駆動源であるモータ５が連結されている。モータ５の回転運動は、プーリ６、アイドルプーリ７、タイミングベルト３を介してキャリッジ１の並進運動へと変換される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２７０１８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術による記録装置のキャリッジ駆動機構では、キャリッジ１の回転振動を誘発することは明らかである。図４は従来技術によるキャリッジ駆動機構を上面からみた場合の図面である。通常、タイミングベルト３はキャリッジ１の端面に固定される。モータ５から力の伝達する箇所がキャリッジ１の重心Ｇと離れているため、キャリッジ１には同図の矢印の方向にヨーイング振動が誘発される。キャリッジ１は２本のガイドシャフト２によって案内されているが、キャリッジ１とガイドシャフト２との間には若干ながらも機構的なガタが存在するので、ヨーイング振動は避けられない。
【０００７】
また、タイミングベルト３の剛性が、モータ５からキャリッジ１までの駆動力伝達を制限してしまい、さらに、キャリッジ１の振動の要因になるという問題がある。図５はキャリッジ駆動機構の動特性をモデル化した図面である。モータ５とプーリ６は一体化した回転系の剛体要素、キャリッジ１は並進系の剛体要素とみなせる。そして、動特性に注目するならば、タイミングベルト３は剛性要素としてモデル化される。同図は典型的なばね−質量系を示している。
【０００８】
タイミングベルト３の剛性が無限大であればモータ５およびプーリ６の運動とキャリッジ１の運動は完全に同期する。反対に、剛性が十分に確保されていないと、モータ５およびプーリ６が一方的に運動するだけでキャリッジ１の駆動はなされない。よって、キャリッジ１の応答性はタイミングベルト３の剛性で制限されてしまう。モータ５からキャリッジ１までの伝達剛性はタイミングベルト３の剛性で決定される。応答性を上げるためには、伝達剛性は高いほど望ましい。加えて、キャリッジ１にはタイミングベルト３の剛性に起因した固有振動が存在する。固有振動数で卓越した振動が誘発されることも明らかである。固有振動数が低周波であるほど振動の変位も増大するので、タイミングベルト３の剛性は高いほど望ましい。
【０００９】
また、スループット向上を果たすため、キャリッジ１の大型化と駆動機構の高速化が進んでいるが、これらはキャリッジ１を駆動するモータ５の大出力化が前提となる。モータ５の大出力化はコストアップとスペースファクタの劣化につながる。モータ５のコストは出力に対して指数関数的に増大する傾向がある。よって、安価で低出力なモータの使いこなしが期待されている。
【００１０】
そして、従来技術によるキャリッジ駆動機構では、往復の運動時で駆動伝達が非対称となることも明らかである。これは、タイミングベルト３が閉ループを形成しており、プーリ６がキャリッジ１を直接に牽引するか、アイドルプーリ７を介して牽引するかの違いで説明できる。
【００１１】
タイミングベルト３の力伝達は張力の変化によって行われる。図６はキャリッジ駆動機構の各部位に作用するタイミングベルト３の張力を示すものである。記号Ｔａはプーリ６とキャリッジ１に作用する張力、Ｔｂはアイドルプーリ７とキャリッジ１に作用する張力、そしてＴｃはプーリ６とアイドルプーリ７に作用する張力である。平衡状態にある場合、それぞれの張力は均衡している。すなわちＴａ＝Ｔｂ＝Ｔｃである。駆動源であるモータ５を励磁してプーリ６が回転すると、このような均衡状態が崩れてキャリッジ１に駆動力が伝達する。駆動力の大きさはＴａとＴｂの差に等しい。
【００１２】
プーリ６がキャリッジ１を直接に牽引してキャリッジ１がプーリ６へ近づく場合は、Ｔａが高まることでキャリッジ１を牽引する。ところが、反対にキャリッジ１をプーリ６から遠ざける方向へ駆動する場合、張力の挙動は複雑となる。まず、プーリ６が反時計回りの向きに回転して、キャリッジ１とプーリ６との間のタイミングベルト３に弛みが生じ、Ｔａが下がる。そしてＴａとＴｂの均衡が崩れて、キャリッジ１がプーリ６から遠ざかる方向へ駆動される。一方で、プーリ６の回転に伴いＴｃ、Ｔｂの順に張力が高まりキャリッジ１はアドイルプーリ７の方向に牽引されるが、この動作には遅れが伴っている。つまり、キャリッジ１をプーリ６から遠ざける方向に駆動する場合は、まずプーリ６とキャリッジ１との間でタイミングベルト３に弛みが生ずることによって駆動力が伝達され、さらに遅れを伴う形でアイドルプーリ７に牽引されるのである。
【００１３】
このように往復時で駆動伝達は非対称となり、双方向記録をするときに、キャリッジの走査速度の差異が記録ムラとなって現れるという問題があった。
【００１４】
特開２００１−２７０１８０号公報は、ステッピングモータと直流モータを組み合わせたキャリッジ駆動機構を開示している。同公報によると、通常はステッピングモータのみを駆動して、キャリッジの加速中のみ直流モータを作動させている。この方式によれば加速に必要なトルクを直流モータに分担させてステッピングモータのトルク不足を補うという効果はあるものの、ステッピングモータと直流モータの動作が全く異なっており、往復時での駆動伝達が非対称であることに変わりはない。
【００１５】
そこで、本発明は上述の事情を鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、記録装置において記録幅の拡大、画質の向上、スループットの向上を達成するために、キャリッジの回転振動抑制、双方向記録時における走査速度のムラの低減、伝達剛性の強化、そして安価で低出力なモータの使用を可能にするような、キャリッジ駆動機構を備えた記録装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、記録手段を搭載し主走査方向に往復する走査手段と、前記走査手段を主走査方向に往復動するための２つの駆動手段と、前記各駆動手段から前記走査手段に駆動を伝達する２つの駆動伝達手段と、を有し、前記２つの駆動手段は、前記走査手段の走査方向の両端にそれぞれ配置されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１８】
〔第１実施形態〕
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る記録装置について詳細に説明する。図１及び図２は本発明の好適な実施形態を示す図面である。
【００１９】
図１において、記録手段としての記録ヘッドを搭載する走査手段としてのキャリッジ１は、ガイドシャフト２に案内されて主走査方向（図１の矢印方向）に往復運動をする。本実施形態では、信号に応じてインクを吐出して記録する、いわゆるインクジェット記録方式の記録ヘッドを用いている。この記録手段としての記録ヘッドは、インクジェット記録方式の中でも、特に、熱エネルギーを用いて液滴を吐出エレメントから吐出させることにより高精細の文字、画像の形成を達成しているものである。
【００２０】
駆動伝達手段としての２本のタイミングベルト３ａ，３ｂは、それぞれベルトホルダ４ａ，４ｂを介してキャリッジ１に固定されている。なお、ベルトホルダ４ｂは同図において不図示であるが、２本のガイドシャフト２を挟んで対向する位置で、それぞれのタイミングベルト３ａ，３ｂはキャリッジ１に固定されている。
【００２１】
タイミングベルト３ａはプーリ６ａとアイドルプーリ７ａに弛みなく懸架されている。プーリ６ａとアイドルプーリ７ａはキャリッジ１の駆動方向（図１中の矢印方向）の両端にそれぞれ配置されている。また、タイミングベルト３ｂはプーリ６ｂとアイドルプーリ７ｂに弛みなく懸架されている。プーリ６ｂとアイドルプーリ７ｂは、キャリッジ１の駆動方向の両端で、かつ、プーリ６ａとアイドルプーリ７ａの配置とはキャリッジ１を挟んで対称となるように配置されている。プーリ６ａには駆動手段であるモータ５ａが連結されている。同様にして、プーリ６ｂには駆動手段であるモータ５ｂが連結されている。
【００２２】
本実施形態に係る記録装置は、図１で示したように、キャリッジ１を中心としてモータ５ａとモータ５ｂを対称に配置している。更に、モータ５ａとモータ５ｂは、キャリッジ１の移動方向である主走査方向の両端にそれぞれ配置されている。
【００２３】
ここで、図１に基づいて、キャリッジ１の往復運動時の駆動伝達について説明する。まず、キャリッジ１がモータ５ａへ近づく方向へ運動する場合である。モータ５ａはキャリッジ１を自身へ近づくように牽引する。これと同時に、モータ５ｂはアイドルプーリ７ｂを介してキャリッジ１を牽引する。このように二組のモータ５ａ、５ｂが同時にキャリッジ１を牽引する。次に、キャリッジ１がモータ５ｂに近づく方向へ運動する場合は、モータ５ａとモータ５ｂの役割が入れ替わるだけで、駆動伝達は全く対称となる。すなわち、モータ５ｂはキャリッジ１を自身へ近づくように牽引する。これと同時に、モータ５ａはアイドルプーリ７ａを介してキャリッジ１を牽引する。
【００２４】
以上で説明したように、モータ５ａ，５ｂからキャリッジ１への駆動伝達は、キャリッジ１の往復運動時において全く対称であり、往復運動時でキャリッジ１の運動に差異は発生しないので、双方向記録を行った場合でも、キャリッジ１の駆動精度に起因した記録ムラは発生しない。
【００２５】
また、タイミングベルト３ａ，３ｂとキャリッジ１の固定は、ガイドシャフト２を挟んだキャリッジ１の両端でそれぞれ行っている。このような構成では、キャリッジ１のヨーイング振動は極めて誘発されづらくなる。図２は本実施形態を上面からみた場合の図面である。図２から明らかなように、タイミングベルト３ａ，３ｂは、キャリッジ１に対して、キャリッジ１の重心Ｇを挟んで対向する位置に固定される。モータ５ａとモータ５ｂからの力の伝達は重心Ｇを挟んでいるので、図２中の矢印方向にモーメントはほとんど発生しない。よって、キャリッジ１からヨーイング振動は排除され、このキャリッジの振動低減が記録装置の高画質化を実現する。
【００２６】
さらに、２本のタイミングベルト３ａ，３ｂを用いることで伝達剛性が強化される。これは、キャリッジの応答性向上と、キャリッジの振動抑制の効果がある。モータからキャリッジまでの伝達剛性はタイミングベルトの剛性で決まる。同じタイミングベルトを使用するならば、本実施形態は、タイミングベルトを１本のみ使用する従来例と比べて、伝達剛性が２倍に強化される。
【００２７】
そして、二組のモータ５ａ，５ｂでキャリッジ１を駆動することで、それぞれのモータに必要とされる出力は半減される。モータを１つのみ使用する従来例と比較して、本実施形態のモータに要求される出力は半減される。よって、安価で低出力なモータを用いることができ、キャリッジの高速化が容易に実現される。これはスループット向上への寄与が大きい。
【００２８】
〔他の実施形態〕
なお、前述した実施形態では、装置を上面からみて、モータ５ａ，５ｂの回転軸が図面と垂直な方向になるような形態を例示したが、本発明の実施形態がこのような場合に限定されるものでもない。回転軸の方向は垂直方向、水平方向の区別を問わない。また、モータ５ａとモータ５ｂとで回転軸の方向が一致していなくともよい。本発明の本質は、双方向で対称な駆動となるように二組のモータおよび二組のベルトを構成することであり、本発明は様々な形態でもって実施可能である。
【００２９】
また前述した実施形態では、記録ヘッドの種類や数を具体的に例示して説明しなかったが、本発明は、１個の記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置、異なる色のインクで記録する複数個の記録ヘッドを用いるカラー記録用のインクジェット記録装置、或いは同一色彩で濃度の異なるインクで記録する複数の記録ヘッドを用いる階調記録用のインクジェット記録装置など、記録ヘッドの種類や数に関係なく適用ができ、前述した作用効果を達成し得る。
【００３０】
更に記録手段（記録ヘッド）としては、記録ヘッドとインクタンクを一体化したカートリッジタイプのもの、或いは記録ヘッドとインクタンクを別体としこれらをインク供給チューブで接続する構成のものなど、記録手段及びインクタンクの構成がどのようなものであっても、同様に適用することができ、同様の効果を達成し得る。
【００３１】
尚、本発明をインクジェット記録装置に適用する場合には、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体等を用いる記録手段を使用するものに適用できるが、中でも、熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録手段を使用するインクジェット記録装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、記録の高密度化、高精細化が達成できるからである。
【００３２】
更に、シート搬送方向と直交する方向に走査しつつ記録を行うシリアルタイプの記録ヘッドでも、キャリッジに固定された記録ヘッド、或いはキャリッジに装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、或いは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００３３】
また、前述したインクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末装置として用いられるものの他、キャリッジに記録ヘッド以外のスキャナ等を装着することが可能なインクジェット入出力装置、リーダ等と組み合わせた複写装置、更には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態をとるもの等であっても良い。
【００３４】
また前述した実施形態では、記録方式としてインクジェット記録方式を例示したが、これに限定する必要はなく、他にも熱転写記録方式や感熱記録方式、更にはワイヤードット記録方式等のインパクト記録方式、或いはそれ以外の電子写真方式等の記録方式であっても適用し得る。
【００３５】
なお、本発明の様々な実施形態を示し説明したが、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるものではない。以下、本発明の実施態様の例を列挙する。
【００３６】
〔実施態様１〕
記録手段を搭載し主走査方向に往復する走査手段と、前記走査手段を主走査方向に往復動するための２つの駆動手段と、前記各駆動手段から前記走査手段に駆動を伝達する２つの駆動伝達手段と、を有し、前記２つの駆動手段は、前記走査手段の走査方向の両端にそれぞれ配置されていることを特徴とする記録装置。
【００３７】
〔実施態様２〕
前記２つの駆動伝達手段は、前記走査手段の重心を挟んで対向する位置で、前記走査手段に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【００３８】
〔実施態様３〕
前記記録装置は、記録手段が信号に応じてインクを吐出して記録することを特徴とする実施態様１又は２に記載の記録装置。
【００３９】
〔実施態様４〕
前記記録装置は、記録手段が信号に応じて電気熱変換体に通電し、該電気熱変換体の発する熱エネルギーによってインクを吐出することを特徴とする実施態様３に記載の記録装置。
【００４０】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によれば、走査手段の往復運動時で、駆動手段から走査手段までの駆動伝達が完全に対称となり、往復運動時で走査手段の運動の差異は発生しないので、双方向記録においても、走査手段の駆動精度に起因するような記録ムラは発生しない。
【００４１】
また、２つの駆動伝達手段は、走査手段に対して、走査手段の重心を挟んで対向する位置に固定されるので、２つの駆動手段からの力の伝達は重心を挟んでいるので、重心回りのモーメントはほとんど発生しない。よって、走査手段の回転方向の振動は低減され、この走査手段の振動低減が記録装置の高画質化を実現する。
【００４２】
さらに、２つの駆動伝達手段を用いることで伝達剛性が強化される。これは、走査手段の応答性向上と、走査手段の振動抑制の効果がある。
【００４３】
そして、２つの駆動手段を用いているため、それぞれの駆動手段に必要とされる出力は半減される。よって、安価で低出力な駆動手段を使用することが可能となり、走査手段の高速化が容易に実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態を示す図面である。
【図２】本発明による実施形態を上面からみた場合の図面である。
【図３】従来技術の代表例を示す図面である。
【図４】従来技術によるキャリッジのヨーイング振動を説明する図面である。
【図５】キャリッジ駆動機構の動特性をモデル化した図面である。
【図６】タイミングベルトの張力を説明する図面である。
【符号の説明】
１    …キャリッジ
２    …ガイドシャフト
３ａ，３ｂ …タイミングベルト
４ａ，４ｂ …ベルトホルダ
５ａ，５ｂ …モータ
６ａ，６ｂ …プーリ
７ａ，７ｂ …アイドルプーリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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