(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送媒体の搬送方向に往復回転自在に配置された搬送ローラと、貼設された圧電素子の駆動により生じる振動を駆動力として前記搬送ローラに伝達可能に配置された板状の振動体とを備えた媒体搬送機構であって、前記搬送ローラのローラ軸の一部外周には、円筒歯車状に歯状突起を整列させた凹凸部が形成されており、前記振動体には、ラック状に歯状突起を整列させた凹凸部が前記搬送ローラの円筒歯車状に形成された凹凸部を構成する歯状突起と噛合可能に形成されていることを特徴とする媒体搬送機構。
【請求項２】
前記ローラ軸および振動体に形成された凹凸部を構成する歯状突起は断面形状を略三角形状とされていることを特徴とする請求項１に記載の媒体搬送機構。
【請求項３】
前記ローラ軸または振動体のいずれか一方に形成された凹凸部の隣位する歯状突起の頂部間寸法は、他方に形成された凹凸部の隣位する歯状突起の頂部間寸法の整数倍に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の媒体搬送機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電素子の配設された振動体を当接させた搬送ローラの回転により、媒体を搬送する媒体搬送機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、媒体を搬送する機構（以下、媒体搬送機構）として、圧電素子の撓み振動を用いた機構が多く利用されている。例えば、プリンタ、スキャナなどにも圧電素子を用いた媒体搬送機構が用いられている。
【０００３】
ここで、従来の圧電素子を用いた、いわゆる振動板方式の媒体搬送機構の構成を簡単に説明する。媒体搬送機構は、媒体を搬送する搬送ローラと、この搬送ローラを回転させる駆動力を発生させ伝達する振動体を有している。
【０００４】
前記搬送ローラは、芯金のローラ軸を有しており、このローラ軸の中央部分はゴム材を被膜させて摩擦係数を高めた媒体当接部とされている。そして、前記ローラ軸の一端部近傍の外周には、振動体としての振動板が当接可能に配設されている。
【０００５】
前記振動体は、金属板からなる振動板とこの振動板の片面に貼着された圧電素子とからなる。前記圧電素子はその厚み方向に分極処理が施されている。すなわち、圧電素子の表面に電気的接続配線の一端が接続され、また金属板の前記圧電素子が調節された面と反対側の面には電気的接続配線の他端がそれぞれ接続されており、これら電気的接続配線は交流電源によって印加されている。これら圧電素子は、交流電源によって印加されると、長手方向の伸縮応力が働き、前記振動体は縦振動または曲げ振動を生じる。この振動が前記振動板の搬送ローラに接触する接触点を介して搬送ローラのローラ軸に伝達されることにより、搬送ローラを回転駆動させ、当該搬送ローラ上に供給される媒体を搬送するようになされている。なお、搬送媒体がシート状のものであるような場合には、前記搬送ローラと対向させて従動ローラを前記搬送ローラに圧接可能に配設し、前記搬送ローラと従動ローラとの間にシート状の媒体を挟持して搬送するようになされているのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プリンタやスキャナ等の電子機器は、近年、特に小型化の要請が強くなっており、この要求を満たすためには前記媒体搬送機構も、より一層の小型化を図る必要がある。
【０００７】
そして、前述のような圧電素子を用いた搬送機構は、計上の自由度があることから、小型化の適しているとされているが、媒体の搬送量や搬送速度を検出し、制御するためには、例えば、前記搬送ローラの回転角度や搬送媒体の移動量を検出するためのセンサ等の別の機構を配設しなければならず、当該媒体搬送機構を有する装置の小型化や低コスト化は困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、センサ等の別の機構を要せずに、確実に、しかも定量の搬送媒体の搬送を可能とする媒体搬送機構を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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、本発明の媒体搬送機構は、搬送媒体の搬送方向に往復回転自在に配置された搬送ローラと、貼設された圧電素子の駆動により生じる振動を駆動力として前記搬送ローラに伝達可能に配置された板状の振動体とを備えた媒体搬送機構であって、前記搬送ローラのローラ軸の一部外周には、円筒歯車状に歯状突起を整列させた凹凸部が形成されており、前記振動体には、ラック状に歯状突起を整列させた凹凸部が、前記搬送ローラの円筒歯車状に形成された凹凸部と噛合可能に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の媒体搬送機構によれば、前記ローラ軸の外周部に円筒歯車状に形成された凹凸部と、振動板の接触部に形成されたラック状の凹凸部とを前記振動板の振動により噛合させ、その噛合時における振動板の振幅により、前記搬送ローラを所定量ずつ確実に回転駆動させることにより、媒体の搬送も確実に行えるものとなる。
【００１１】
また、前記ローラ軸および振動体に形成された凹凸部を構成する歯状突起は、断面形状を略三角形状とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の媒体搬送機構によれば、前記歯状突起の断面形状を略三角形状とすることで、前記ローラ軸の外周部に円筒歯車状に形成された凹凸部と、振動板の接触部に形成されたラック状の凹凸部とを噛合を簡易かつ確実なものとすることができる。
【００１３】
さらに、前記ローラ軸または振動体のいずれか一方に形成された凹凸部の隣位する突起の頂部間寸法は、他方に形成された凹凸部の隣位する突起の頂部間寸法の整数倍に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の媒体搬送機構によれば、前記ローラ軸に形成された凹凸部と、振動体に形成された凹凸部とを所定間隔で噛合させることができ、その噛合時における振動板の振幅により、前記搬送ローラを所定量ずつ確実に回転駆動させることにより、媒体の搬送も確実に行えるものとなる。また、前記凹凸部を形成する突起の形成における繊細かつ技術的な作業を、前記ローラ軸あるいは振動体のいずれかの製造工程においてそのピッチ間寸法を整数倍とすることにより簡易化することができるという利点も有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の媒体搬送機構の構造について、図１乃至図４を用いて説明する。
【００１６】
本実施形態の媒体搬送機構は、図１に示すように、媒体を搬送する搬送ローラ１と、この搬送ローラ１を回転させる駆動力を発生させ、伝達させる振動体２を有している。
【００１７】
この前記振動体２は、振動子としての金属性の板材からなる振動板３と、この振動板３の上面に貼着されたセラミックスから圧電素子４とを有している。前記振動板３は、その長手方向一端部近傍に屈曲部５が形成され、略ヘ字状に仰角を以て折曲げ形成されている。本実施形態においては、前記屈曲部５からこの屈曲部５に近接する一端部までを振動板３の先端側基板３Ａとし、この仰角を以て曲げ形成された先端側基板の下面には、当該振動板３の接触部としての搬送媒体の搬送方向に整列する歯状突起１０を並列させたラック状の凹凸部７が形成されている。なお、前記振動体２の接触部は、振動板３の上面先端部、下面先端部または先端面のいずれに形成することも可能である。
【００１８】
また、前記屈曲部５とこの屈曲部５から遠く離間する他端部までは振動板３の基部側基板３Ｂとされており、この基部側基板３Ｂの上面に前記圧電素子４が貼着されている。前記圧電素子４には図示しない電気的接続配線の一端が接続され、また金属性の振動板３の下面には図示しない電気的接続配線の他端が接続されており、これら電気的接続配線は交流電源によって印加されるように構成されている。また、前記振動板３は、その両側面の長手方向および厚み方向の中央部に形成された軸支孔８に挿入される図示しない支承軸を以て、前記振動板３の先端部を上下に円弧状に振動可能に軸支されている。そして、前記圧電素子４に交流電源から電圧を印可されることにより圧電素子４を介して振動板３の前記基部側基板３Ｂと先端側基板３Ａとに生じる縦振動および曲げ振動が相俟って励振することで、前記先端側基板３Ａの下面に形成されたラック状の凹凸部７からなる当接部を前記搬送ローラ１のローラ軸１Ａに対し、円弧を描いて離接させるように大きな振幅で移動させるように構成されている。
【００１９】
一方、搬送ローラ１は、ローラ軸１Ａの一端部近傍にその全周に亘って、円筒歯車状に歯状突起１１を整列させた凹凸部９が形成されている。
【００２０】
本実施形態において、前記振動板３およびローラ軸１Ａに形成された凹凸部９を構成する歯状突起１０、１１は、図２に示すように、断面形状を三角形状とされており、隣位する突起１０，１０、１１，１１間の頂部寸法は３μｍとされている。このように、歯状突起１０，１１の断面形状を三角形状とすることで、一方の凹凸部７、９の歯状突起１０、１１の斜面に当接した他方の凹凸部９、７の歯状突起１１、１０が当該斜面を滑って定位置に納まることで、噛合が確実なものとなる。また、隣位する突起間の頂部寸法は３μｍとすることで小さなピッチでの媒体の搬送が可能となる。
【００２１】
なお、この振動板３またはローラ軸１Ａに形成された凹凸部７、９を構成する歯状突起１０、１１は、他方の凹凸部９、７の隣位する歯状突起１１，１０の頂部間寸法の整数倍に形成してもよい。図３は、直径４ｍｍのローラ軸１Ａの外周に、頂部間寸法を１５μｍとして全周に８３８個の突起１１，１１を形成した場合の要部拡大図である。この場合、前記振動板３に形成する凹凸部７の突起１０，１０の頂部間寸法は３μｍとする。故に、振動板３に形成された凹凸部７の隣位する突起１０，１０の頂部間寸法を１としたとき、ローラ軸１Ａに形成された凹凸部９の隣位する突起１１，１１の頂部間寸法はその５倍となる。このように、振動板３およびローラ軸１Ａに形成された凹凸部７、９を１対１で形成せずに、前記ローラ軸１Ａに形成された凹凸部９と、振動体２に形成された凹凸部７とを所定間隔で噛合させることで、その噛合時における振動体２の振幅により、前記搬送ローラ１を所定量ずつ確実に回転駆動させ、媒体の搬送も確実に行えるものとなる。
【００２２】
また、前記凹凸部７、９を形成する歯状突起１０，１１の形成における繊細かつ技術的な作業を、前記ローラ軸１Ａあるいは振動体２のいずれかの製造工程においてそのピッチ間寸法を整数倍とすることにより簡易化することもできる。、このように構成された本実施形態の媒体搬送機構において、前述のように、圧電素子４に交流電源から電圧を印可することにより、圧電素子４を介して振動板３の前記基部側基板３Ａと先端側基板３Ｂとに生じる振動を共振させて大きな振幅を得る。つまり、縦振動および曲げ振動の二つの共振周波数を接近させて縦振動と横振動を結合させ、単相の駆動で縦振動と曲げ振動を同時に励振させることができる。これにより、前記先端側基板３Ａの接触部は、振動変形を大きなものとし、円弧を描くように振動する。この振幅を利用して、前記先端側基板３Ａの下面に形成されたラック状の凹凸部７を構成する歯状突起９と、前記搬送ローラ１のローラ軸１Ａに形成された凹凸部９を構成する歯状突起１１とを噛合させるとともに、前記ローラ軸１Ａに回転駆動力を伝達させて、前記搬送ローラ１を所望の方向ね回転させることが可能となる。
【００２３】
このように、前記ローラ軸１Ａの外周部に円筒歯車状に形成された凹凸部９の歯状突起１１と、振動板３の接触部に形成されたラック状の凹凸部７の歯状突起１０とを前記振動板３の振動により噛合させ、その噛合時における振動板３の振幅により、前記搬送ローラ１を所定量ずつ確実に回転駆動させることができ、媒体の搬送も確実かつ高速度で行えるものとなる。また、このような搬送量の管理が可能となれば、従来においては別設していたセンサも不要となり、コスト的にも削減することができ、また、当該媒体搬送機構を搭載する装置自体の小型化も可能となる。
【００２４】
図４は、前述の媒体搬送機構をラインサーマルプリンタに搭載させた例を示す。この図４において、前述の媒体搬送機構と同一の構成については、同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。また、本実施例においては図１も参照することとし、図１中には、後述するサーマルヘッド１４および発熱素子１５を破線で、記録紙１６を太実線で示した。
【００２５】
本実施例のラインサーマルプリンタ１２には、円筒形に形成された芯金のローラ軸１Ａの表面に、ゴム材としてのシリコーンゴムを被覆したゴム部１Ｂが形成された搬送ローラ１が回転自在に配設されている。この搬送ローラ１はプラテンローラ１３の機能をも兼ねるものとされている。
【００２６】
そして、前記搬送ローラ１のローラ軸１Ａの一端部近傍に形成された凹凸部９を構成する歯状突起１１に対し、先端側基板３Ａの先端部下面に形成された凹凸部７を構成する歯状突起１０を噛合させうるようにして前記振動板３が配設されている。
【００２７】
そして、本実施例のラインサーマルプリンタ１２においては、前記搬送ローラ１を兼ねるプラテンローラ１３の上方には、選択通電可能とされた発熱素子１５をライン状に整列させたサーマルヘッド１４が前記プラテンローラ１３に対向するように配設されている。そして、前記サーマルヘッド１４は、前記プラテンローラ１３に対し、アップダウン（離接）を可能に支持されており、前記サーマルヘッド１４とプラテンローラ１３を兼ねる搬送ローラ１との間隙は搬送媒体としての記録紙１６の搬送経路とされている。
【００２８】
このように構成されたラインサーマルプリンタ１２においては、前記振動板３に貼設された圧電素子４に対し、交流電源によって電圧を印加する。そして、この印加により、この縦振動を前記振動板３の凹凸部７と搬送ローラ１の凹凸部９との噛合時にその接触点を介して搬送ローラ１のローラ軸に伝達することにより、ローラ軸１Ａと一体に形成されたプラテンローラ１３を兼ねる搬送ローラ１を所定量だけ回転させる。
【００２９】
一方、サーマルヘッド１４も、駆動時にはいわゆるヘッドダウン状態として、前記プラテンローラ１３としての搬送ローラ１との間に記録紙１６を挟持し、この状態でその発熱素子１４に選択通電を行ない記録を行なう。
【００３０】
この記録紙１６の所定量の搬送とラインサーマルヘッド１４を用いた記録とを繰り返し行ない、所望の記録結果を得る。
【００３１】
このとき、本実施例においては、前記記録紙１６は表裏面の摩擦係数に差を設け、搬送ローラ１との接触面側に大きい摩擦係数を有する面を配置させて、前記搬送ローラ１の前記ゴム部１Ｂと記録紙１６との間の摩擦力を、記録紙１６とサーマルヘッド１４との間の摩擦力よりも大きなものとすることで、記録紙１６の搬送を確実かつ定量とすることができる。
【００３２】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００３３】
例えば、当該媒体搬送機構は、前述したようなプリンタにのみ適応可能な技術ではなく、その他、スキャナやファックスなどの電気機器や、その他の工業機械にも利用可能な技術である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧電素子を有する振動体の振動を、振動体側に形成した凹凸部の歯状突起と搬送ローラ側の当接部に形成した凹凸部の歯状突起とを噛合させ、その接触部を介して前記搬送ローラに伝達させる構成としたので、搬送ローラの回転を確実、高速、且つ定量なものとすることができ、従って、媒体の搬送も確実に行うことができるものとなった。
【００３５】
また、振動板を振動させるのに、圧電素子を用いるという極めて簡単な構造によることとしたので、低廉、小型、且つ軽量な媒体搬送機構とすることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態の媒体搬送機構の基本構成を示す側面図
【図２】  ローラ軸に形成された凹凸部の歯状突起と、振動体に形成された凹凸部の歯状突起の噛合状態を示す説明図
【図３】  図２とは別の、ローラ軸に形成された凹凸部の歯状突起と振動体に形成された凹凸部の歯状突起の噛合状態を示す説明図
【図４】  本実施形態の媒体搬送機構をプリンタに用いた例を示す平面図
【符号の説明】
１  搬送ローラ
１Ａ  ローラ軸
１Ｂ  ゴム部
２  振動体
３  振動板
３Ａ  先端側基板
３Ｂ  基部側基板
４  圧電素子
５  屈曲部
７  凹凸部（振動板）
８  軸支孔
９  凹凸部（ローラ軸）
１０  歯状突起（振動板）
１１  歯状突起（ローラ軸）
１２  サーマルプリンタ
１３  プラテンローラ
１４  サーマルヘッド
１５  発熱素子
１６  記録紙
【図１】
0003796429.tif 000002
【図２】
0003796429.tif 000003
【図３】
0003796429.tif 000004
【図４】
0003796429.tif 000005