歯付きベルトおよび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

【課題】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歯付きベルトを提供する。
【解決手段】各芯材２７のより方向を同一にするとともに、芯材２７のより方向とはすば１６ａ，１８ａ，２０ａ，２１ａ，２５ａ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、駆動モータ２４の駆動力をキャリッジ１７に円滑に伝達しキャリッジ１７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ようにしたもの。

【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および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および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１０ａ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歯付きベルトおよび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に記載の本発明の歯付きベルトの特徴は、各芯材のより方向を同一にするとともに、芯材のより方向とはすばの歯すじのねじれ方向（捻れ方向）とを同一方向となるように形成した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、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ができる。
【００１２】また、請求項２に記載の歯付きベルトの特徴は、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】また、請求項３に記載の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の特徴は、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し、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、歯付きベルトとして請求項１または請求項２に記載の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。
【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２２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１８ａ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２１ａ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３R>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１６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，２０ａ，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１８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１８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５R>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１６Ａ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１８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１８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】本発明に係る歯付きベルトの一実施形態を示す説明図
【図４】本発明に係る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に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
【符号の説明】
１５プリンタのキャリッジ駆動機構
１６歯付きベルト
１６ａ（歯付きベルトの）歯
１７キャリッジ
１８駆動プーリ
１８ａ（駆動プーリの）歯
２０従動プーリ
２０ａ（従動プーリの）歯
２１駆動ギア
２１ａ（駆動ギアの）歯
２４駆動モータ
２５モータギア
２５ａ（モータギアの）歯
２７芯材

【特許請求の範囲】
【請求項１】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た歯付きベルトであって、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ことを特徴とする歯付きベルト。
【請求項２】前記芯材を、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に記載の歯付きベルト。
【請求項３】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、前記歯付きベルトとして請求項１または請求項２に記載の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。

【図１】