間欠負荷機構及びこれを用いたプリンタ並びにその制御方法

【課題】キャリッジモータに接続される負荷を平均化することによって、最大負荷を低減し、モータの小型化、ひいてはプリンタの小型軽量化を達成する。
【解決手段】キャリッジモータと、これに駆動される駆動プーリと、駆動プーリと従動プーリとに張架されてキャリッジを移動するベルトと、キャリッジの移動方向に応じて外部負荷を間欠的に接続する機構と、キャリッジが駆動プーリに接近する側に移動する場合には前記機構を接続状態とし、キャリッジが従動プーリに接近する側に移動する場合には前記機構を非接続状態とする制御機構とし、従動プーリで比較的大きな軸負荷が発生する場合に、当該軸負荷と前記外部負荷とがキャリッジモータに同時に作用しないように構成した。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクリボンの巻き上げ機構等、プリンタにおいて印刷ヘッドの移動に関連する外部負荷の駆動に関し、特に印字ヘッドの往復移動と当該外部負荷の駆動とを共通の駆動モータにより行う機構及び当該機構を備えたプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】印字ヘッドの往復移動とインクリボンの巻き上げ（以下、単にリボン送りという。）とを単一の駆動モータにより行う機構の従来の例を、図３、図４に基づいて説明する。この例においては、駆動モータにはステッピングモータが用いられており、印字ヘッドはベルトを介してこのステッピングモータによって往復駆動される。
【０００３】図４において、不図示のステッピングモータが正回転してステッピングモータの回転軸に直接取付けられたモータ歯車２１が矢印ｑの方向に回転すると、駆動プーリ２２は矢印ｚの方向に回転し、ベルト３３に固定部Ｆで固定されたキャリッジ２４を矢印Ａの方向に移動させる。
【０００４】一方このとき、図３に示すリボン送り機構の輪列側に於いて、中間歯車２５は矢印ｒ方向、遊星歯車２６、２７は矢印ｓ方向に回転する。このとき遊星歯車２６、２７を支持している駆動板２８は、遊星歯車２７との間に取付けられた皿バネにより発生する微少な摩擦力によって、中間歯車２５の小歯車を中心にして矢印ｔ方向に回転し、遊星歯車２７は伝達歯車２９にかみ合う。リボン巻き取り歯車３０は、伝達歯車２９の小歯車と常時かみ合っているため、矢印ｕ方向に回転する。
【０００５】また、ステッピングモータが逆回転して、モータ歯車２１が矢印ｖの方向に回転すると、図４において駆動プーリ２２は矢印Ｂ方向に回転しベルト３３により従動プーリ４１を経てキャリッジ２４を矢印Ｃの方向へ移動させる。一方、このとき図３に示すリボン送り機構の輪列側において、中間歯車２５は矢印ｗ方向に、遊星歯車２６、２７は矢印ｘ方向にそれぞれ回転する。このとき駆動板２８は、中間歯車２５の小歯車を中心として矢印ｙ方向へ回転し、遊星歯車２６は歯車３２とかみ合う。そして歯車３２は常時係合している歯車２９を介してリボン巻取り歯車３０を矢印ｕ方向に回転させる。以上の動作によりインクリボンは、ステッピングモータの回転方向、即ち印字ヘッドの送り方向にかかわらず、常に一定方向（矢印ｕ方向）に送られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来、駆動モータの回転方向にかかわらず常に一定方向へリボンを送る機構にあっては、図３に示したごとく、リボン送り機構が複雑となり、部品数が増えその分コストの高いプリンタになってしまう。また、回転方向を一定とするために歯車３２が必要となるので、その分輪列による負荷が増大し、負荷容量の大きな駆動モータを用いなければならなかった。
【０００７】さらに、キャリッジ送り機構にあっては、図４で示したごとく、駆動プーリ２２が矢印Ｂの方向に回転し、点Ｄを支点としてベルト３３を引張りキャリッジを印字領域の矢印Ｃ方向に移動させる場合、ベルト３３の張りは、Ｆ部に取付けられたキャリッジ２４の荷重により、点Ｄから従動プーリ４１を経由してキャリッジ２４の固定部Ｆまでとなる。このようにベルトの張力の高い側に従動プーリ４１が含まれる場合には、従動プーリ４１とその従動プーリ４１の中心軸４３の間の摩擦力が増大し、駆動モータにかかる負荷が増える。すなわち、駆動モータには、キャリッジの摺動負荷に加え従動プーリと軸とで発生する軸負荷がかかるが、この軸負荷が増大するのである。
【０００８】一方、駆動プーリ２２が矢印ｚ方向に回転し点Ｅでベルト３３を引張り、キャリッジ２４を矢印Ａ方向に移動させる場合には、ベルト３３の内の従動プーリを経由する側は張力の低い側、いわゆるゆるみ側となり従動プーリ４１と中心軸４３の間の摩擦力は少なくなり、駆動モータにかかる軸負荷は減少する。
【０００９】このような軸負荷、即ち従動プーリと軸とで発生する負荷の変化が大きい場合には、駆動モータにかかる負荷はキャリッジの移動方向に大きく依存してしまう。
【００１０】上述の説明のごとく、駆動モータの負荷容量の設定に当たっては、キャリッジが矢印Ｃ方向に移動するときに作用するより大きな従動プーリの軸負荷、キャリッジの摺動負荷、及びリボン送りに要する負荷の３つの負荷を考慮しなくてはならない。従って、駆動モータは負荷容量の大きい、即ちトルクの高いものを使用しなければならなかった。
【００１１】本発明は、上記課題を解決し、プリンタの負荷の均一化を図り、モータの小型化、ひいてはプリンタの小型軽量化を図ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、本発明のプリンタは、印刷ヘッドを搭載したキャリッジと、このキャリッジが一部に接続されたベルトと、当該ベルトが張架された第１及び第２のプーリと、この第１のプーリを介して上記ベルトを往復両方向に駆動するキャリッジモータと、キャリッジの移動方向に応じて第１のプーリ及び／又は第２のプーリに、例えばインクリボン巻き上げ機構等の外部負荷を間欠的に接続する１以上の間欠接続機構とを有するプリンタであって、当該間欠接続機構は、キャリッジが第１のプーリに接近する方向に移動する場合には外部負荷を接続し、キャリッジが第２のプーリに接近する方向に移動する場合には外部負荷を非接続とする機構を有してなる、少なくとも１の第１間欠接続機構を含むことを特徴とする。
【００１３】これにより、第２のプーリにおける軸負荷がより大きくなる方向にキャリッジが移動する場合には、リボン巻き上げ機構等の外部負荷が接続されないので、キャリッジモータに作用する最大負荷を低減することができる。
【００１４】また、この場合において、上記の第１間欠接続機構とは反対に、キャリッジが第１のプーリに接近する方向に移動する場合に外部負荷を非接続とし、且つキャリッジが第２のプーリに接近する方向に移動する場合に外部負荷を接続する機構を有する第２間欠接続機構を有する場合には、第１間欠接続機構に対応する外部負荷の総和は、第２間欠接続機構に対応する外部負荷の総和より大なることが望ましい。
【００１５】これにより、第２プーリにおける軸負荷を考慮した場合に、キャリッジモータに作用する負荷の、キャリッジの移動方向の違いによる差を小さくすることが可能となり、キャリッジモータに作用する最大負荷を低減することができる。
【００１６】例えば、記録媒体搬送機構による負荷がリボン巻き上げ機構による負荷より大きい場合には、記録媒体搬送機構を第１間欠接続機構により、リボン巻き上げ機構を第２間欠接続機構により第１または第２のプーリに接続することが望ましい。
【００１７】上記構成により、機構の簡単化により部品削減、製造時の作業性向上などによりプリンタの信頼性の向上及びコストダウンが図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明のインクリボン送り機構の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１において、不図示の駆動モータの軸に直接取付けられたモータ歯車１には、キャリッジを往復移動させる機構の駆動プーリ２とリボン送り機構の伝達歯車６とが直接係合している。駆動モータが正回転して、モータ歯車１が矢印ａの方向へ回転すると、駆動プーリ２は矢印ｂの方向へ回転する。駆動プーリ２と従動プーリ３に掛渡されたベルト４は、駆動プーリ２の矢印ｂ方向への回転に応じてキャリッジ５を矢印ｃの方向へ移動させる。
【００１９】また、このときのリボン送り機構の動作は以下の通りである。即ち、モータ歯車１が矢印ａの方向へ回転すると、伝達歯車６は矢印ｄ方向、伝達歯車６の小歯車に係合している歯車７は矢印ｅ方向にそれぞれ回転する。このとき、駆動板８は、歯車７との間に取付けられた皿バネの作用により生じる微少な摩擦力によって、伝達歯車６の軸を中心に矢印ｆ方向へ回動し、歯車７は歯車９とかみ合う。リボン巻取り歯車１０は歯車９と常時かみ合っているので、矢印ｇの方向へ回転し、インクリボンを送ることができる。
【００２０】一方、駆動モータが逆回転して、モータ歯車１が矢印ｉの方向へ回転すると、駆動プーリ２は矢印ｊの方向へ回転し、キャリッジ５はベルト４により矢印ｋ方向に移動する。このときベルト４の内の駆動プーリ２から従動プーリ３を経由してキャリッジ５までの部分は、キャリッジ１１の負荷により、張力が高まるので、従動プーリ３とその中心軸の間に発生する摩擦力が増大し、駆動モータには、キャリッジの移動負荷に加えて従動プーリと軸とで発生するより大きな軸負荷が作用する。
【００２１】そこで、このモータにかかる負荷を均一化するために、本発明においては、リボン送り機構の輪列を以下のように遮断している。即ち、モータ歯車１が矢印ｉの方向へ回転すると、伝達歯車６、歯車７はそれぞれモータが正回転時の動作とは逆方向に回転し、駆動板８を皿バネによる摩擦力によって矢印ｈ方向に移動させる。このとき、歯車７と歯車９との係合は解除され輪列は遮断され、歯車９及びリボン巻取り歯車１０は回転せず、リボン送りは行われない。
【００２２】以上の動作により、従動プーリ３の軸負荷が比較的小さくなる方向、即ち矢印ｃ方向にキャリッジが移動するときにのみインクリボンは巻き取られ、従動プーリ３による軸負荷が増大する方向、即ち矢印ｋ方向にキャリッジが移動するときには、リボン送り機構の輪列は遮断され、リボン送りが行われない。
【００２３】従って、キャリッジが矢印ｋ方向に移動した場合には、駆動モータにはキャリッジを移動させる負荷と従動プーリと軸とで発生する比較的大きな軸負荷が作用しているが、リボン送り負荷は作用しない。また、キャリッジが矢印ｃ方向に移動した場合には、駆動モータにはキャリッジを移動させる負荷、軸負荷、及びリボン送り負荷が作用するが、軸負荷は、比較的小さいものである。よって、モータにかかる負荷は、回転方向に拘わらず、略一定とすることができる。
【００２４】次に本発明の他の実施形態についてのべる。図２において、駆動モータの回転軸に直接取付けられたモータ歯車２１には、キャリッジを往復移動させる機構の一部である駆動プーリ２２とリボン送り機構の一部であるリボン送り歯車２６とが係合している。駆動モータによって駆動プーリ２２が矢印ｍ方向に回転した時、点ｎを力点としてベルト２３を矢印Ｅ方向へ引張る。
【００２５】この時ベルト２３の張力の高い部分は、ｏ部に取付けられているキャリッジの負荷により、点ｎから従動プーリ２４を経由してキャリッジ固定部ｏまでとなり、従動プーリ２４とその従動プーリの中心軸の間にはより大きな軸負荷が生じる。本例では、このようにキャリッジの移動方向がｐ方向のときは駆動モータにより大きな軸負荷が作用するので、この負荷の差をリボン送りを遮断することによって小さくしている。即ち、リボン送り歯車２６はリボンを巻き取るための軸２５にクラッチ機構２７を介して取付けられており、キャリッジの移動方向が軸負荷の大きい方向になったときには、リボン送り歯車２６とリボン巻き取り軸との接続がクラッチ機構２７によって切断され、巻き取り軸２５に駆動力が伝達されない機構になっている。クラッチ機構としては、バネクラッチ等の周知のワンウェイクラッチが適用できる。
【００２６】又、本例においては、駆動プーリにリボン送り機構を直接接続し、これを回転駆動する構成としたが、本発明は当該構成に限定されるものではなく、従動プーリにリボン送り機構を接続する場合にも同様に適用できる。当該構成は、上記の開示内容から、当業者であれば容易に実施することが可能である。
【００２７】また、本例においては、本発明をリボン送り機構に用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、キャリッジの移動方向に応じて接続が間欠的に断／続される駆動負荷であれば本発明を応用することが可能である。例えば、キャリッジの一方向への移動時にのみ記録媒体の搬送、即ち実質的な改行動作を行うプリンタが周知であり、この場合にも、記録媒体の搬送が行われる際のキャリッジの移動方向を、上述の従動プーリの軸負荷が小となる方向に設定するべく、構成することが望ましい。
【００２８】さらに、例えば、上述のリボン送り機構と記録媒体搬送機構とがともに設けられるプリンタにおいては、両者の負荷がキャリッジの移動方向の一方に偏らないように構成することが望ましく、この場合においても、従動プーリの軸負荷の大小を勘案し、両者の内比較的駆動負荷の小さい方を駆動する際のキャリッジの移動方向を、従動プーリの軸負荷が大きい移動方向に設定するべく構成することが望ましい。以下にこの例を示す。
【００２９】図５に示すように、３種類の機構、即ちキャリッジ駆動機構１００、リボン送り機構２００および記録媒体搬送機構３００が単一の駆動モータ５０によって駆動されている場合は、駆動モータ５０の駆動力は駆動プーリ２と係合する輪列によってそれぞれの機構に伝達される。プリンタは二つのクラッチ機構１６ａ及び１６ｂを備えており、リボン送り機構２００への駆動力の伝達はクラッチ１６ａによって、また、記録媒体搬送機構２００への駆動力の伝達はクラッチ１６ｂによって、それぞれ接続及び遮断される。
【００３０】図６は上記の構成において、リボン送り負荷が記録紙搬送の負荷より小さい場合のタイミングチャートである。印刷処理において、まず、駆動モータ５０は駆動プーリ２が反時計回りに回転するように駆動され、キャリッジ５は矢印Ｅ方向に移動し、従動プーリの軸負荷は大きくなる。このとき、クラッチ１６ｂは記録媒体搬送機構３００に駆動力が伝達されないように係合を遮断する（ＯＦＦ）ように作動し、また、クラッチ１６ａはリボン送り機構２００に駆動力が伝達されるように接続状態（ＯＮ）となる。その結果、従動プーリの軸負荷が大きいときに、より負荷の小さいリボン送り機構が接続され、リボンが送られる。
【００３１】一方、キャリッジ５が復帰する工程においては、駆動モータ５０は駆動プーリ２が時計回りに回転するように駆動され、キャリッジ５は従動プーリの軸負荷が比較的小さい矢印Ｐ方向に、印字を行うことなく移動する。この場合には、クラッチ１６ｂが接続状態（ＯＮ）となり、また、クラッチ１６ａが遮断状態（ＯＦＦ）となる。従って、従動プーリの軸負荷が比較的小さい場合に、比較的駆動負荷の大きい記録媒体搬送機構が接続され、記録媒体が進められる。
【００３２】リボン送りの負荷Ｒが記録紙搬送の負荷Ｍより大きい場合には、従動プーリの軸負荷が小さくなる方向（矢印Ｐ方向）にキャリッジ５が移動する場合にリボン送りの負荷Ｒが印可されるように構成されることが望ましい。また、リボン送りの負荷Ｒが記録紙搬送の負荷Ｍより小さい場合には、上記と反対に、従動プーリの軸負荷が小さくなる方向（矢印Ｐ方向）にキャリッジ５が移動する場合に記録紙搬送の負荷Ｍが接続されるように構成されることが望ましい。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成されているので、キャリッジの一方向への移動の際にのみリボン送り機構等の負荷を間欠的に接続して駆動することが可能であり、キャリッジの片側移動時にのみ印字を行う場合においては、上記の負荷として記録媒体搬送機構をもキャリッジの移動方向に応じて間欠的に駆動することが可能となる。
【００３４】このような場合、従動プーリの軸負荷が小さい側の移動方向においてリボン送り機構等の負荷を接続し、従動プーリの軸負荷の大きい側の移動方向において当該負荷を切り離す構成とすることによって、キャリッジ駆動モータに作用する負荷の均一化が図れ、最大負荷が低減されるので、モータを小型化、ひいてはプリンタの小型軽量化が可能となる。
【００３５】更に、キャリッジの移動方向に応じて間欠的に負荷を接続する機構としてワンウエイクラッチ機構を使用すれば、機構の簡単化による部品削減、製造時の作業性向上などにより低価格で信頼性の高いプリンタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すキャリッジ及びリボン送り動作時の図。
【図２】本発明の一実施形態を示すキャリッジ及びリボン送り動作時の図。
【図３】従来技術の例を示すリボン送り機構の図。
【図４】従来技術の例を示すキャリッジ送りの図。
【図５】本発明の他の実施例を示す概略構成図。
【図６】図５に示す本発明の実施例の駆動タイミングを示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１、２１駆動モータ歯車
２、２２駆動プーリ
３、２４従動プーリ
４、２３ベルト
１１キャリッジ
１０リボン巻取歯車

【特許請求の範囲】
【請求項１】印刷ヘッドを搭載したキャリッジと、前記キャリッジが接続されたベルトと、該ベルトが張架された第１及び第２のプーリと、前記第１のプーリを介して前記ベルトを往復両方向に駆動するキャリッジモータと、前記キャリッジの移動方向に応じて、前記第１のプーリ及び／又は前記第２のプーリに外部負荷を間欠的に接続する１以上の間欠接続機構とを有するプリンタであって、前記間欠接続機構は、前記キャリッジが前記第１のプーリに接近する方向に移動する場合には前記外部負荷を接続し、前記キャリッジが前記第２のプーリに接近する方向に移動する場合には前記外部負荷を非接続とする手段を有してなる、少なくとも１の第１間欠接続機構を含むことを特徴とするプリンタ。
【請求項２】請求項１記載のプリンタにおいて、前記第１間欠接続機構に対応する前記外部負荷の総和は、前記キャリッジが前記第１のプーリに接近する方向に移動する場合に前記外部負荷を非接続とし、且つ前記キャリッジが前記第２のプーリに接近する方向に移動する場合に前記外部負荷を接続する手段を有する第２間欠接続機構に対応する前記外部負荷の総和より大なることを特徴とするプリンタ。
【請求項３】請求項１記載のプリンタにおいて、前記印刷ヘッドと印刷される記録媒体との間に配置されたインクリボンと、該インクリボンを前記キャリッジの移動に応じて巻き上げるリボン巻き上げ機構とを有し、前記第１間欠接続機構は前記キャリッジの移動方向に応じて、前記第１のプーリ及び／又は前記第２のプーリに前記リボン巻き上げ機構を間欠的に接続することを特徴とするプリンタ。
【請求項４】請求項１記載のプリンタにおいて、印刷される記録媒体を前記キャリッジの移動に応じて搬送する記録媒体搬送機構を有し、前記第１間欠接続機構は前記キャリッジの移動方向に応じて、前記第１のプーリ及び／又は前記第２のプーリに前記記録媒体搬送機構を間欠的に接続することを特徴とするプリンタ。
【請求項５】請求項２記載のプリンタにおいて、前記印刷ヘッドと印刷される記録媒体との間に配置されたインクリボンと、該インクリボンを前記キャリッジの移動に応じて巻き上げるリボン巻き上げ機構と、前記記録媒体を前記キャリッジの移動に応じて搬送する記録媒体搬送機構とを有し、前記間欠接続機構は、前記キャリッジの移動方向に応じて、前記第１のプーリ及び／又は前記第２のプーリに前記リボン巻き上げ機構を間欠的に接続するリボン巻き上げ接続機構と、前記キャリッジの移動方向に応じて、前記第１のプーリ及び／又は前記第２のプーリに前記記録媒体搬送機構を間欠的に接続する媒体搬送接続機構とを有してなることを特徴とするプリンタ。
【請求項６】請求項１記載のプリンタにおいて、前記間欠接続機構は遊星歯車を有してなることを特徴とするプリンタ。
【請求項７】請求項１記載のプリンタにおいて、前記間欠接続機構はワンウエイクラッチを有してなることを特徴とするプリンタ。
【請求項８】一部に移動負荷が接続されたベルトと、該ベルトが張架された第１及び第２のプーリと、前記第１のプーリを介して前記ベルトを往復両方向に駆動する駆動手段と、前記移動負荷の移動方向に応じて、前記第１のプーリ及び／又は前記第２のプーリに外部負荷を間欠的に接続する１以上の間欠接続機構とを有する間欠負荷機構であって、前記間欠接続機構は、前記移動負荷が前記第１のプーリに接近する方向に移動する場合には前記外部負荷を接続し、前記移動負荷が前記第２のプーリに接近する方向に移動する場合には前記外部負荷を非接続とする手段を有してなる、少なくとも１の第１間欠接続機構を含むことを特徴とする間欠負荷機構。
【請求項９】請求項８記載の間欠負荷機構において、前記第１間欠接続機構に対応する前記外部負荷の総和は、前記移動負荷が前記第１のプーリに接近する方向に移動する場合に前記外部負荷を非接続とし、且つ前記移動負荷が前記第２のプーリに接近する方向に移動する場合に前記外部負荷を接続する手段を有する第２間欠接続機構に対応する前記外部負荷の総和より大なることを特徴とする間欠負荷機構。
【請求項１０】一部に移動負荷が接続されたベルトと、該ベルトが張架された第１及び第２のプーリとを有する機構を制御する方法において、前記移動負荷を前記第１のプーリに接近する方向に移動させ、同時に外部負荷を前記第１のプーリ及び／又は前記第２のプーリに接続する工程と、前記移動負荷を前記第２のプーリに接近する方向に移動させ、同時に前記外部負荷を前記第１のプーリ及び／又は前記第２のプーリに非接続とする工程とを有することを特徴とする方法。

【図１】