JP2008093999A - Carriage scanning mechanism and information processing apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】プリンタ全体の振動が小さく、画像品位が高く、装置が小型であるキャリッジ走査機構および情報処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、記録ヘッドまたはセンサを搭載するためのキャリッジと、上記キャリッジを駆動するモータと、上記モータの駆動力を上記キャリッジに伝達する伝達部材とを具備するキャリッジ走査機構である。また、本発明は、上記キャリッジとは常に逆向きに走査する位置で、上記伝達部材と結合されている錘部材と、上記キャリッジと上記伝達部材とを結合する第1の弾性部材とを有する。さらに、本発明は、上記錘部材と上記伝達部材とを結合する第2の弾性部材を有するキャリッジ走査機構である
【選択図】図11An object of the present invention is to provide a carriage scanning mechanism and an information processing apparatus in which vibration of the entire printer is small, image quality is high, and the apparatus is small.
The present invention is a carriage scanning mechanism comprising a carriage for mounting a recording head or a sensor, a motor for driving the carriage, and a transmission member for transmitting the driving force of the motor to the carriage. . The present invention also includes a weight member coupled to the transmission member and a first elastic member coupling the carriage and the transmission member at a position that always scans in the opposite direction to the carriage. Furthermore, the present invention is a carriage scanning mechanism having a second elastic member that couples the weight member and the transmission member.
Description
本発明は、キャリッジ走査機構と情報処理装置とに関し、詳しくは、事務用または工業用に用いられ、または複写機、ファクシミリ、コンピュータ等の情報処理装置に用いられる画像記録装置または画像読取装置のキャリッジ走査機構および情報処理装置に関する。
The present invention relates to a carriage scanning mechanism and an information processing apparatus, and more particularly, to a carriage of an image recording apparatus or an image reading apparatus that is used for office work or industrial use, or used in an information processing apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a computer. The present invention relates to a scanning mechanism and an information processing apparatus.
シリアル式インクジェット記録装置のキャリッジ走査機構では、駆動モータのコギング振動等が、伝達ベルトを介して、キャリッジに伝達し、キャリッジを振動させる現象が画像品位劣化を招く。 In the carriage scanning mechanism of the serial type ink jet recording apparatus, the cogging vibration of the drive motor is transmitted to the carriage via the transmission belt, and the phenomenon of vibrating the carriage causes image quality deterioration.
したがって、伝達ベルトとキャリッジとの間に、ゴム部品(これを「ベルトダンパ」と呼ぶ)を介在させ、モータとキャリッジとの結合弾性を低くする。また、キャリッジの走査位置によらず安定的な結合弾性としているものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Therefore, a rubber component (referred to as a “belt damper”) is interposed between the transmission belt and the carriage to reduce the coupling elasticity between the motor and the carriage. Further, there is known one having stable coupling elasticity irrespective of the scanning position of the carriage (for example, see Patent Document 1).
ベルトダンパの低い弾性によって、主に「キャリッジ質量」、「モータロータ慣性モーメント」および「伝達ベルトのバネ定数」で決まる固有振動数を下げ、固有振動数よりも高い周波数領域の伝達関数ゲインを低く改善する。そして、遮断すべきモータ起因振動に対して、フィルタ効果で、キャリッジの振動低減を図る装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
今後もインクジェット記録装置は、「高画質化」のために、インク液滴を小液滴化し、印刷を高解像度化する方向にある。高解像度化が進むと、インクの着弾精度に対する要求レベルはさらに高くなり、走査中のキャリッジの振動を抑制する必要がさらに高まる。 In the future, the inkjet recording apparatus is in the direction of reducing ink droplets and increasing the resolution of printing in order to improve image quality. As the resolution increases, the required level for the ink landing accuracy further increases, and the need to suppress carriage vibration during scanning further increases.
また、これまでは、キャリッジが目標走査速度に安定してから、インクを吐出する制御を行っているが、印刷時間を短縮するために、加速中にも吐出を開始する必要が生じている。 In the past, ink has been controlled to be ejected after the carriage has stabilized at the target scanning speed. However, in order to shorten the printing time, it is necessary to start ejection even during acceleration.
上記状況において、モータ起因の振動を遮断する目的で設けている「ベルトダンパ」の低弾性によって、固有振動数と一致する振動(図10)が、画像品質低下につながり、不都合である。つまり、加速中と加速直後とに生じるキャリッジ151とモータ152のロータとの結合弾性率で決まる固有振動数と一致する振動(図10)が、画像品質低下につながり、不都合である。
In the above situation, due to the low elasticity of the “belt damper” provided for the purpose of blocking the vibration caused by the motor, the vibration (FIG. 10) that matches the natural frequency is disadvantageous because it leads to a decrease in image quality. That is, the vibration (FIG. 10) that coincides with the natural frequency determined by the coupling elastic modulus between the
一方、シリアル式インクジェットプリンタでは、キャリッジ走査機構を搭載するプリンタ全体が、キャリッジを加速または減速させる際に生じる反力によって振動する現象がある。特に、剛性が十分でないプリンタ台に設置したインクジェットプリンタでは、上記反力によって振動する現象が顕著になる。 On the other hand, in the serial type ink jet printer, there is a phenomenon in which the entire printer equipped with the carriage scanning mechanism vibrates due to a reaction force generated when the carriage is accelerated or decelerated. In particular, in an ink jet printer installed on a printer stand with insufficient rigidity, the phenomenon of vibration due to the reaction force becomes significant.
近年のカラーインクジェットプリンタは、「高画質化」「耐候性向上」するために、「インクの多色化」「染料、顔料インクの使い分け」「特殊効果インクの採用」等、キャリッジに搭載するインク量が増し、キャリッジ重量が増大する傾向にある。キャリッジ重量が増せば、キャリッジの『加速中、または減速中』の反力も大きく、プリンタ全体振動問題が大きくなり不都合である。この対策として、特許文献1に記載されている「カウンタマス」を採用せざるを得ない。
In order to improve image quality and improve weather resistance, recent color inkjet printers use inks that are mounted on the carriage, such as “multi-color ink”, “use of dyes and pigment inks”, and “adoption of special effect inks”. The amount increases and the carriage weight tends to increase. If the weight of the carriage increases, the reaction force of the carriage “acceleration or deceleration” also increases, which increases the overall printer vibration problem, which is inconvenient. As a countermeasure, the “counter mass” described in
つまり、上記従来のキャリッジ走査機構は、プリンタ全体の振動が大きく、画像品位が高くはなく、大型であるという問題がある。 That is, the conventional carriage scanning mechanism has a problem that the vibration of the entire printer is large, the image quality is not high, and the size is large.
本発明は、プリンタ全体の振動が小さく、画像品位が高く、装置が小型であるキャリッジ走査機構および情報処理装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a carriage scanning mechanism and an information processing apparatus in which vibration of the entire printer is small, image quality is high, and the apparatus is small.
本発明は、記録ヘッドまたはセンサを搭載するためのキャリッジと、上記キャリッジを駆動するモータと、上記モータの駆動力を上記キャリッジに伝達する伝達部材とを具備するキャリッジ走査機構である。また、本発明は、上記キャリッジとは常に逆向きに走査する位置で、上記伝達部材と結合されている錘部材と、上記キャリッジと上記伝達部材とを結合する第1の弾性部材とを有する。さらに、本発明は、上記錘部材と上記伝達部材とを結合する第2の弾性部材を有するキャリッジ走査機構である。
The present invention is a carriage scanning mechanism that includes a carriage for mounting a recording head or a sensor, a motor that drives the carriage, and a transmission member that transmits the driving force of the motor to the carriage. The present invention also includes a weight member coupled to the transmission member and a first elastic member coupling the carriage and the transmission member at a position that always scans in the opposite direction to the carriage. Furthermore, the present invention is a carriage scanning mechanism having a second elastic member that couples the weight member and the transmission member.
本発明によれば、プリンタ全体の振動が小さく、画像品位が高く、装置が小型であるという効果を奏する。
According to the present invention, the vibration of the entire printer is small, the image quality is high, and the apparatus is small.
発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。 The best mode for carrying out the invention is the following embodiment.
図1は、本発明の実施例1であるインクジェット記録装置PR1の外観斜視図である。
FIG. 1 is an external perspective view of an ink jet recording apparatus PR1 that is
インクジェット記録装置PR1は、シートフィーダ1と、ペーパフィードローラ11と、排紙トレイ5と、フロントカバー7と、キャリッジ151と、メインガイド軸20と、サブガイド軸21と、回復系ユニット22とを有する。
The ink jet recording apparatus PR1 includes a
シートフィーダ1は、印刷メディアをまとめてセットする箇所である。記録用紙45は、ペーパフィードローラ11によって、Y方向に搬送され、排紙トレイ5上に排出される。排紙トレイ5は、印刷の終了したメディアを数十枚まで保持することができる。
The
フロントカバー7は、印刷中に詰まったメディアを取り除くとき等に開く。キャリッジ151は、図4に示すインクジェットヘッド19とインクタンク(不図示)とを搭載し、メインガイド軸20とサブガイド軸21とによって支持され、X方向に走査可能である。
The
回復系ユニット22は、インクジェットヘッド19のインク吐出状態を常に良好に保つために設けられているユニットである。
The
図2は、インクジェット記録装置PR1に設けられているキャリッジ走査機構CS1を示す図である。図2は、図1における矢印Z方向から見た図である。 FIG. 2 is a diagram showing a carriage scanning mechanism CS1 provided in the ink jet recording apparatus PR1. FIG. 2 is a diagram viewed from the direction of arrow Z in FIG.
キャリッジ走査機構CS1は、インクジェットヘッド19と、メインガイド軸20と、サブガイド軸21と、キャリッジ151と、DCモータ152と、駆動プーリ153と、アイドラプーリ154と、ベルト155とを有する。また、キャリッジ走査機構CS1は、リニアエンコーダスケール156と、リニアエンコーダセンサ157と、キャリッジベルトストッパ158と、キャリッジベルトダンパ159とを有する。さらに、キャリッジ走査機構CS1は、カウンタマス170と、カウンタマスガイドレール171と、カウンタマスベルトストッパ172と、カウンタマスベルトダンパ173とを有する。
The carriage scanning mechanism CS1 includes an
キャリッジ151は、図4に示すインクジェットヘッド19を搭載し、メインガイド軸20とサブガイド軸21とによって、軸方向に走査可能に支持されている。
The
DCモータ152の軸に取り付けられている駆動プーリ153と、アイドラプーリ154とによって、ベルト155が回転自在に張架されている。ベルト155は、モータの駆動力を上記キャリッジに伝達する伝達部材の例である。
A
キャリッジ151は、ベルト155に結合しているので、DCモータ152によって走査駆動される。
Since the
リニアエンコーダスケール156は、300lpi(ラインパーインチ、=25.4mm/300=84.7μm)で等間隔に設けられているマークが印刷され、キャリッジ151に搭載されているリニアエンコーダセンサ157が検出する。これによって、キャリッジ151の位置を正確に取得することができる。
The linear encoder scale 156 is printed with marks provided at equal intervals at 300 lpi (line per inch, = 25.4 mm / 300 = 84.7 μm), and is detected by the
キャリッジ151の走査時には、エンコーダ検出信号の時間間隔から、キャリッジの速度を算出することができる。これらの情報によって、走査制御を行う。
When scanning the
キャリッジベルトストッパ158は、ベルト155の一部に固定され、キャリッジベルトダンパ159を介して、キャリッジ151と結合されている。キャリッジベルトダンパ159は、キャリッジ151とベルト(伝達部材)155とを結合する第1の弾性部材の例である。
The
カウンタマス170は、カウンタマスガイドレール171によって支持され、ベルト155のキャリッジ151とは反対側に結合され、常に、キャリッジ151と反対向きの走査をする。つまり、カウンタマス170は、キャリッジ151とは常に逆向きに走査する位置で、ベルト(伝達部材)155と結合されている錘部材の例である。
The
キャリッジ151は、加速減速時に、キャリッジ151の質量と加速度に見合った反力をプリンタ本体に与え、プリンタの全体振動を引き起こす。しかし、カウンタマス170は、キャリッジ151とは反対向きの加速度を生じるので、反対方向の反力をプリンタ本体に与え、プリンタ本体の振動を軽減することができる。
The
カウンタマスベルトストッパ172は、ベルト155のキャリッジベルトストッパ158とは略反対側のベルト部分155に固定され、カウンタマスベルトダンパ173を介して、カウンタマス170と結合されている。カウンタマスベルトダンパ173は、上記錘部材と上記伝達部材とを結合する第2の弾性部材の例である。
The counter
図3は、カウンタマスベルトダンパ173の周辺を詳細に説明する図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the periphery of the counter mass belt damper 173 in detail.
図3(a)は、斜視図であり、図3(b)は、水平断面図である。カウンタマスベルトストッパ172には、ベルト155が圧入されている。カウンタマスベルトダンパ173は、カウンタマス170の抜け止め爪を有する軸形状に挿入されている。カウンタマスベルトダンパ173は、カウンタマスベルトストッパ172の形状にセットされ、金属板で作られているカウンタマスベルトダンパサポート174がスナップフィット式にカウンタマスベルトストッパ172の爪形状に嵌まり込む。これによって、固定される。
FIG. 3A is a perspective view, and FIG. 3B is a horizontal sectional view. A
カウンタマスベルトダンパ173を介して、カウンタマス170とベルト155とが、弾性的に結合されている。
The
カウンタマスベルトダンパ173の材質は、減衰特性の高いブチルゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム等である。カウンタマスベルトダンパ173の弾性率は、ベルト155の弾性率に比べて十分に低く設定されている。
The material of the counter mass belt damper 173 is butyl rubber, silicone rubber, butadiene rubber, urethane rubber or the like having high damping characteristics. The elastic modulus of the counter mass belt damper 173 is set sufficiently lower than the elastic modulus of the
実施例1では、ベルト155の弾性率が、駆動プーリ153とアイドラプーリ154との間の長さ340mmで、50(N/mm)程度に設定され、カウンタマスベルトダンパ173の弾性率が、15(N/mm)程度に低く設定されている。駆動プーリ153は、モータの軸に固定されている。
In the first embodiment, the elastic modulus of the
これによって、モータ152のロータ慣性モーメントとカウンタマス170との間の結合弾性は、カウンタマスベルトダンパ173の弾性率が支配的である。したがって、カウンタマス170とモータ152との距離に係らず、上記結合弾性は、ほぼ一定の値であり、安定した振動特性を得ることができる。
Accordingly, the elastic modulus of the counter mass belt damper 173 is dominant in the coupling elasticity between the rotor inertia moment of the
また、キャリッジベルトダンパ159についても、上記と同様の構成、材質を用いている。キャリッジ151、カウンタマス170の質量、モータ152の慣性モーメント、ベルト155のバネ定数とのバランスに応じて、キャリッジベルトダンパ159、カウンタマスベルトダンパ173のゴム硬度、形状を調整する。そして、上記バネ定数、減衰特性を最適化する。
The carriage belt damper 159 has the same configuration and material as described above. The rubber hardness and shape of the carriage belt damper 159 and the counter mass belt damper 173 are adjusted according to the balance with the mass of the
図4は、インクジェットヘッド19のノズル部説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the nozzle portion of the
インクジェットヘッド19は、ノズル面が下面になるように、キャリッジ151に搭載されている。4色のインクジェットノズル列(ブラック19b、シアン19c、マゼンダ19m、イエロー19y)が、主走査方向に横並びに配列されている。各ノズル列内のノズルの間隔は、1/1200inch、約21.2μmである。
The
図5は、キャリッジ151の全走査範囲内の割り振りを説明する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the allocation of the
キャリッジ151の全走査範囲Dの大部分は、記録動作領域D1である。この記録動作領域D1は、キャリッジ151が所定の速度で安定して走行することができ、一定の速度変動幅内で走査しながら、搭載した記録ヘッドからインク滴を吐出し、印刷する。
Most of the entire scanning range D of the
印刷領域の両側には、加減速域領域D2、D3が存在している。記録動作領域D1の全幅で印刷するときに、この加減速域領域D2、D3において、所定の速度までの加速と、走査方向反転のための減速とを完了する。 Acceleration / deceleration area regions D2 and D3 exist on both sides of the print area. When printing in the full width of the recording operation area D1, in the acceleration / deceleration area D2 and D3, acceleration to a predetermined speed and deceleration for reversing the scanning direction are completed.
ワイピング領域D4は、後述の回復系ユニット内のブレードと記録ヘッドのノズル形成面とが当接し、付着したインク滴を除去する領域である。また、予備吐出も、このワイピング領域D4内で実行される。 The wiping area D4 is an area in which a blade in a recovery system unit, which will be described later, and a nozzle forming surface of the recording head come into contact with each other and an attached ink droplet is removed. Preliminary ejection is also performed in the wiping area D4.
インクジェットヘッド19は、回復系内のキャップに覆われ、保護され、このときに、キャリッジ151は、図中右端のホーム位置Pに存在している必要がある。また、電源OFF時の終了動作後に、キャリッジ151は、このホーム位置Pにセットされる。
The
図6は、インクジェット記録装置PR1に設けられている制御基板111の構成を主に示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram mainly showing the configuration of the
制御基板111は、インクジェット記録装置PR1の各部を制御する。制御基板111は、MPU100と、ROM101と、RAM102と、タイマ103と、不揮発性データ保持手段(EEPROM等)104とを有する。また、制御基板111は、インタフェース部105と、インジケータ部106と、キースイッチ107と、ドライバ108と、ドライバ109と、ドライバ110と、ドライバ112とを有する。
The
MPU100は、各部から信号を受け、この受けた信号によって、各部に制御信号を発し、インクジェット記録装置PR1の全体を制御する。
The
ROM101は、制御手順プログラムを格納する。RAM102は、制御実行時におけるワークエリアである。タイマ103は、時間を計測する。不揮発性データ保持手段(EEPROM等)104は、累積記録枚数、廃インク量等を記憶する。
The
インタフェース部105は、コンピュータ等のホストとの間で、信号を交換する。インジケータ部106は、使用者に、インクジェット記録装置PR1の状況を知らせる。キースイッチ107は、電源スイッチ、オンラインスイッチ等を含み、使用者がインクジェット記録装置PR1に命令を与えるために操作するスイッチである。
The
ドライバ108は、キャリッジモータ152を駆動し、ON/OFFのDutyを変化させ、状態に合ったパルス幅の電圧をモータに与える。リニアエンコーダセンサ157で検出された信号は、MPU100に渡され、キャリッジ151の走査速度が算出され、キャリッジモータ152の速度制御や位置制御に用いられる。
The
ドライバ109は、ペーパーフィードモータ9を駆動する。ドライバ110は、記録ヘッドを駆動する。ドライバ112は、回復系モータ31を駆動する。フロントカバースイッチ114は、フロントカバーの閉状態を監視するスイッチであり、この信号によって、MPU100は、制御停止の命令を発する。
The
次に、キャリッジ走査機構CS1におけるクローズドループ速度制御系について説明する。 Next, a closed loop speed control system in the carriage scanning mechanism CS1 will be described.
図7は、キャリッジ走査機構CS1における走査速度制御を示すブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram showing scanning speed control in the carriage scanning mechanism CS1.
クローズドループ制御では、制御対象の速度情報を制御回路に知らせるための検出部が必要である。実施例1では、制御対象の速度情報を制御回路に知らせるための検出部として、リニアエンコーダ157が用いられている。
In the closed loop control, a detection unit for informing the control circuit of speed information to be controlled is necessary. In the first embodiment, a
キャリッジの走査範囲に固定的に張架されている透明なリニアエンコーダスケール156に印刷されているマークを、キャリッジ151に搭載されているリニアエンコーダセンサ157が検出する。マークの数をカウントすれば、位置を検出することができ、マークの連続的な検出の時間間隔に基づいて、速度を算出する。
A
速度換算回路161は、エンコーダセンサ157の信号と、プリンタに内蔵されているタイマ103とに基づいて、現在のキャリッジ151の「走査速度値」を算出する。
The
図7(a)に示す速度指令値から、「走査速度値」を減算した数値を、目標速度に対して不足する「速度誤差」として、PID演算回路162に受け渡し、そこでDCモータに与えるべき電圧を、「PID演算」と呼ばれる手法で算出する。なお、上記PID演算に関して、図8を用いて説明する。
A value obtained by subtracting the “scanning speed value” from the speed command value shown in FIG. 7A is transferred to the PID
それを受けたモータドライバ108は、PWM制御によって、DCモータに入力を与え、速度制御をする。
The
モータ152に発生した回転トルクは、直結された駆動プーリ153、ベルト155を介して、キャリッジ151に伝わり、走査駆動する。
The rotational torque generated in the
モータからは、必要な場合に必要なだけのトルクが発せられ、キャリッジの摺動負荷の変化等によらず、走査速度を一定値にコントロールすることができる。 The motor generates as much torque as necessary when necessary, and the scanning speed can be controlled to a constant value regardless of a change in the sliding load of the carriage.
図8は、実施例1のキャリッジ走査速度制御系PID演算部の説明図である。 FIG. 8 is an explanatory diagram of a carriage scanning speed control system PID calculation unit according to the first embodiment.
受け渡された速度誤差値は、それぞれ、Proportional(比例)、Integral(積分)、Differential(微分)と呼ばれる経路を通って演算され、合計される。 The passed speed error values are calculated through paths called Proportional, Integral, and Differential, respectively, and are summed.
Proportional(比例)では、速度誤差に、比例ゲインGpを乗ずる。 In proportional, the speed error is multiplied by the proportional gain Gp.
Integral(積分)では、速度誤差を積分し(つまり累積し)、積分値に積分ゲインGiを乗ずる。 In Integral, the speed error is integrated (that is, accumulated), and the integral value is multiplied by the integral gain Gi.
Differential(微分)では、速度誤差の微分(つまり前回の速度誤差値との差分を計算)し、微分値に微分ゲインGdを乗ずる。 In the differential, the speed error is differentiated (that is, the difference from the previous speed error value is calculated), and the differential value is multiplied by the differential gain Gd.
合計した値には、さらに、全体ゲインGを乗じて、モータドライバに引き渡される。 The total value is further multiplied by the overall gain G and delivered to the motor driver.
図9は、実施例1において、キャリッジ151の走査方向加速度の周波数応答特性を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing frequency response characteristics of the acceleration in the scanning direction of the
つまり、図9は、カウンタマス170のダイナミックダンパ効果を示すグラフである。
That is, FIG. 9 is a graph showing the dynamic damper effect of the
図2に示すキャリッジベルトダンパ159、カウンタマスベルトダンパ173に適切な弾性率、減衰特性を設定することによって、カウンタマス170に、ダイナミックダンパの効果を期待することができる。
By setting appropriate elastic modulus and damping characteristics for the carriage belt damper 159 and the counter mass belt damper 173 shown in FIG. 2, the
図9の(a)は、カウンタマス無しの場合の特性を示す図であり図9の(b)は、カウンタマス有りの場合の特性を示す図である。 FIG. 9A is a diagram showing the characteristics when there is no counter mass, and FIG. 9B is a diagram showing the characteristics when there is a counter mass.
図9(a)では、モータ152慣性モーメント、キャリッジベルトダンパ159、キャリッジ151の質量によって決まる固有振動数に高い振幅比ピークを持つ周波数特性になっている。
In FIG. 9A, the frequency characteristic has a high amplitude ratio peak at the natural frequency determined by the mass of the inertia moment of the
図9(b)では、カウンタマスのダイナミックダンパ効果で、図9(a)における振幅比ピークが低減されている。 In FIG. 9B, the amplitude ratio peak in FIG. 9A is reduced due to the dynamic damper effect of the counter mass.
図10は、キャリッジ151の加速時における走査速度変動を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the scanning speed fluctuation when the
図9と同様に、図10(a)は、カウンタマス無しの場合の速度変動を示す図である。図10(b)は、カウンタマス有りの場合の速度変動を示す図である。図10(a)では、固有振動起因の速度変動が見られるのに対して、図10(b)では、速度変動が軽減されていることが分かる。 Similarly to FIG. 9, FIG. 10 (a) is a diagram showing speed fluctuations when there is no counter mass. FIG. 10B is a diagram showing the speed fluctuation when the counter mass is present. In FIG. 10A, it can be seen that the speed fluctuation due to the natural vibration is seen, whereas in FIG. 10B, the speed fluctuation is reduced.
なお、上記実施例では、キャリッジベルトダンパ159、カウンタマスベルトダンパ173に、低弾性のゴム材質を用いるが、本発明の主旨はこれに限定されるものではない。たとえば、「金属性の圧縮バネや板バネ」、「低弾性の樹脂」、「防振ゲル(シリコーンを主体とした材料)」等、または、これらを組み合わせたものを、キャリッジベルトダンパ159、カウンタマスベルトダンパ173に使用するようにしてもよい。 In the above embodiment, a low-elasticity rubber material is used for the carriage belt damper 159 and the counter mass belt damper 173, but the gist of the present invention is not limited to this. For example, “metal compression spring or leaf spring”, “low-elasticity resin”, “vibration-proof gel (silicone-based material)”, or a combination of these, a carriage belt damper 159, a counter It may be used for the mass belt damper 173.
また、上記実施例は、インクジェットプリンタのキャリッジ走査機構であるが、本発明の主旨はこれに限定されるものではない。上記実施例を、たとえば、「イメージスキャナ等に用いられる走査機構」に適用することができる。 Moreover, although the said Example is a carriage scanning mechanism of an inkjet printer, the main point of this invention is not limited to this. The above embodiment can be applied to, for example, a “scanning mechanism used for an image scanner or the like”.
また、上記実施例では、リニアエンコーダセンサ157で得たキャリッジ位置情報をフィードバックし、DCモータ152を使って速度制御するが、本発明の主旨はこれに限定されるものではない。上記実施例において、たとえば、「フィードバックを使わない、ステッピングモータ駆動」、「モータ軸上に設けたロータリエンコーダによる位置情報をフィードバック制御する超音波モータ駆動」等によって、速度制御するようにしてもよい。
In the above embodiment, the carriage position information obtained by the
上記実施例では、キャリッジ151を支持するメインガイド軸20に対してサブガイド軸21がほぼ水平な位置に配置してあるが、本発明の主旨はこれに限定されるものではない。上記実施例において、たとえば、メインガイド軸20に対してサブガイド軸21がほぼ鉛直上位置に配置されていてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施例では、モータ152とキャリッジ151とが、ゴム製のタイミングベルト155によって結合されているが、本発明の主旨はこれに限定されるものではない。上記実施例において、たとえば、「ワイヤ」、「スチールベルト」と呼ばれるものによって、モータ152とキャリッジ151とが結合されていてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施例の図2では、キャリッジ151とカウンタマス170との走査向きが逆であり、方向(角度)はまったく同じであるが、本発明の主旨はこれに限定されるものではない。上記実施例において、たとえば、駆動プーリ153とアイドラプーリ154との直径が異なり、キャリッジ151とカウンタマス170との走査方向に角度がついていてもよい。
In FIG. 2 of the above embodiment, the scanning directions of the
上記実施例の図2では、カウンタマス170は、カウンタマスガイドレール171によって走査可能に支持されているが、本発明の主旨はこれに限定されるものではない。上記実施例において、特別なガイド部材を使用せずに、カウンタマスが走査する機構であってもよい。
In FIG. 2 of the above embodiment, the
図11は、インクジェット記録装置PR1に設けられているキャリッジ走査機構CS1を示す構模式図である。 FIG. 11 is a schematic diagram showing a carriage scanning mechanism CS1 provided in the inkjet recording apparatus PR1.
キャリッジ151は、メインガイド軸20とサブガイド軸21とによって、軸方向に走査可能に支持されている。DCモータ152は、駆動源である。
The
ベルト155は、DCモータ152の軸に取り付けられた駆動プーリ153と、アイドラプーリ154とによって、回転自在に張架されている。ベルト155は、一般的には、ゴム製の歯付きタイミングベルトが用いられる。キャリッジ151は、ベルト155に結合しているので、DCモータ152によって走査駆動される。
The
カウンタマス170は、カウンタマスガイドレール171に支持され、ベルト155のキャリッジ151とは略反対側に結合され、常に、キャリッジ151と反対向きに走査する。『加速中、または減速中』に、キャリッジ151とは反対向きに走査するカウンタマス170の反力が、キャリッジ151の反力を打ち消し、記録装置PR1の全体の振動が軽減される。
The
キャリッジベルトストッパ158は、ベルト155の一部に固定され、キャリッジベルトダンパ159を介して、キャリッジ151と結合されている。
The
カウンタマスベルトダンパ173のバネ定数は、キャリッジ151とモータ152との間の結合弾性を、十分に下げる値に設定されている。キャリッジ151とモータ152との間における振動の固有振動数が、キャリッジ151を振動させるモータ152起因のコギング振動の周波数よりも十分に低い値をとるように、カウンタマスベルトダンパ173のバネ定数を設定する。これによって、キャリッジ151とモータ152との間の結合弾性は、カウンタマスベルトダンパ173のバネ定数が支配的になる。
The spring constant of the counter mass belt damper 173 is set to a value that sufficiently reduces the coupling elasticity between the
カウンタマスベルトストッパ172は、ベルト155のキャリッジベルトストッパ158とは略反対側のベルト部分155に固定され、カウンタマスベルトダンパ173を介して、カウンタマス170と結合されている。
The counter
カウンタマス170とモータ152との間における振動の固有振動数が、キャリッジ151とモータ152との間における振動の固有振動数とほぼ一致するように、キャリッジベルトダンパ159のバネ定数が設定されている。一般的には、カウンタマス170の質量が、キャリッジ151の質量よりも小さく設定されるので、カウンタマスベルトダンパ173の値は、キャリッジベルトダンパ159と同等またはそれ以下の値である。
The spring constant of the carriage belt damper 159 is set so that the natural frequency of vibration between the
上記固有振動数の値は、「キャリッジ151の質量とモータ152のロータ慣性モーメント」、または「カウンタマス170の質量とモータ152のロータ慣性モーメント」を、2つの質点と見立てた2自由度振動系の固有振動計算とほぼ一致する。
The value of the natural frequency is a two-degree-of-freedom vibration system in which “the mass of the
これによって、キャリッジ走査機構CS1では、キャリッジ151は、モータコギング振動等の影響を受け難いままに、カウンタマス170をダイナミックダンパとして作用させるので、図9に示すように、固有振動周波数による振動振幅を軽減する。また、図10に示すように、加速中、加速直後の振動を抑制することが可能である。さらには、カウンタマスの効果によって、プリンタ全体の振動を低減することができる。
As a result, in the carriage scanning mechanism CS1, the
実施例1は、図2に示すように、ベルト155が1つの駆動プーリ153と1つのアイドラプーリ154とによって単純に張架されている一般的なインクジェットプリンタである。
As shown in FIG. 2, the first embodiment is a general ink jet printer in which a
図12は、本発明の実施例2であるキャリッジ走査機構CS2を示す図である。 FIG. 12 is a diagram illustrating a carriage scanning mechanism CS2 that is Embodiment 2 of the present invention.
実施例2は、図12に示すように、ワイヤ155が、駆動プーリ153と4つのアイドラプーリ154とによって複雑に張架されている実施例である。
In the second embodiment, as shown in FIG. 12, the
このようにしても、キャリッジ151とカウンタマス170とが、矢印で示すように、常に逆向きに走査するように配置されている。
Even in this case, the
このような場合でも、キャリッジ151とカウンタマス170とのそれぞれと、ワイヤ155とを、弾性部材を介して結合することによって、プリンタ全体の振動が小さく、画像品位が高く、装置が小型である。
Even in such a case, by combining the
つまり、上記各実施例によれば、キャリッジ走査機構に、カウンタマス(錘部材)を設け、キャリッジとカウンタマスとの両方に、ベルトダンパ(第1の弾性部材、第2の弾性部材)を設けるので、カウンタマスにダイナミックダンパ効果を持たせることができる。これによって、たとえば、モータ軸上に別途ダイナミックダンパを設ける場合に比べ、プリンタサイズを小型化することができる。 That is, according to each of the above embodiments, the carriage scanning mechanism is provided with the counter mass (weight member), and the belt dampers (the first elastic member and the second elastic member) are provided on both the carriage and the counter mass. Therefore, the counter mass can have a dynamic damper effect. As a result, for example, the printer size can be reduced as compared with a case where a separate dynamic damper is provided on the motor shaft.
上記各実施例によれば、カウンタマスの効果によって、キャリッジの加減速中のプリンタ全体の振動を抑制することができ、また、ダイナミックダンパの効果によって、走査中のキャリッジ振動をも抑制することができる。 According to each embodiment described above, the vibration of the entire printer during acceleration / deceleration of the carriage can be suppressed by the effect of the counter mass, and the carriage vibration during scanning can also be suppressed by the effect of the dynamic damper. it can.
なお、上記実施例において、上記伝達部材が、上記モータの軸に固定されているモータプーリと、1つのアイドラプーリとによって張架されていてもよい。 In the above embodiment, the transmission member may be stretched by a motor pulley fixed to the shaft of the motor and one idler pulley.
また、上記弾性部材は、ゴム材質、防振ゲル材質、または金属製バネから選ばれる。ゴム材質を選択することによって、比較的廉価に、バネ定数、減衰特性を調整した弾性部品を得ることができる。防振ゲル材質は、非常に柔らかな特性をもっているので、上記キャリッジとカウンタマスとが軽量であり、スペース制限の強い超小型の機構に適する。金属製バネを選択すれば、非常に廉価に、安定的なバネ定数を得ることができる。 The elastic member is selected from a rubber material, a vibration-proof gel material, or a metal spring. By selecting a rubber material, it is possible to obtain an elastic component with the spring constant and damping characteristics adjusted relatively inexpensively. Since the anti-vibration gel material has very soft characteristics, the carriage and the counter mass are lightweight and suitable for an ultra-compact mechanism with a strong space restriction. If a metal spring is selected, a stable spring constant can be obtained at a very low cost.
なお、キャリッジ走査機構は、上記弾性部材が、金属製バネとゴム材質とを組み合わせたものであってもよく、また、金属製バネと防振ゲル材質とを組み合わせたものであってもよい。金属バネとゴム材質との組み合わせによって、一般的な機構において、より広い特性へ対応することができ、金属バネと防振ゲルとの組み合わせによって、超小型の機構において、より広い特性へ対応することができる。 In the carriage scanning mechanism, the elastic member may be a combination of a metal spring and a rubber material, or may be a combination of a metal spring and a vibration-proof gel material. A combination of a metal spring and a rubber material can support a wider range of characteristics in a general mechanism, and a combination of a metal spring and a vibration-proof gel can support a wider range of characteristics in an ultra-small mechanism. Can do.
上記の構成にすれば、キャリッジの加速時に生じるプリンタ全体の振動とキャリッジ自身の固有振動との両方を効果的に軽減することができる。
With the above configuration, it is possible to effectively reduce both the vibration of the entire printer that occurs during acceleration of the carriage and the natural vibration of the carriage itself.
PR1…シリアル式インクジェット記録装置、
CS1、CS2…キャリッジ走査機構、
19…インクジェットヘッド、
20…メインガイド軸、
21…サブガイド軸、
100…MPU、
111…制御基板、
151…キャリッジ、
154…アイドラプーリ、
155…ベルト、
159…キャリッジベルトダンパ、
170…カウンタマス、
171…カウンタマスガイドレール、
173…カウンタマスベルトダンパ。
PR1 Serial ink jet recording apparatus,
CS1, CS2 ... carriage scanning mechanism,
19 ... inkjet head,
20 ... main guide shaft,
21 ... Sub guide shaft,
100 ... MPU,
111 ... Control board,
151. Carriage,
154 ... idler pulley,
155 ... Belt,
159 ... Carriage belt damper,
170 ... counter mass,
171 ... Counter mass guide rail,
173 ... Counter mass belt damper.
Claims (9)
上記キャリッジとは常に逆向きに走査する位置で、上記伝達部材と結合されている錘部材と;
上記キャリッジと上記伝達部材とを結合する第1の弾性部材と;
上記錘部材と上記伝達部材とを結合する第2の弾性部材と;
を有することを特徴としたキャリッジ走査機構。 In a carriage scanning mechanism comprising a carriage for mounting a recording head or a sensor, a motor for driving the carriage, and a transmission member for transmitting a driving force of the motor to the carriage.
A weight member coupled to the transmission member at a position that always scans in the opposite direction to the carriage;
A first elastic member for coupling the carriage and the transmission member;
A second elastic member that couples the weight member and the transmission member;
A carriage scanning mechanism characterized by comprising:
上記伝達部材は、上記モータの軸に固定されているモータプーリと、1つのアイドラプーリとによって張架されていることを特徴とするキャリッジ走査機構。 In claim 1,
The carriage scanning mechanism, wherein the transmission member is stretched by a motor pulley fixed to the shaft of the motor and one idler pulley.
上記弾性部材は、ゴム材質であることを特徴とするキャリッジ走査機構。 In claim 2,
The carriage scanning mechanism characterized in that the elastic member is made of rubber.
上記弾性部材は、防振ゲル材質であることを特徴とするキャリッジ走査機構。 In claim 2,
A carriage scanning mechanism, wherein the elastic member is made of a vibration-proof gel material.
上記弾性部材は、金属製バネであることを特徴とするキャリッジ走査機構。 In claim 2,
The carriage scanning mechanism, wherein the elastic member is a metal spring.
上記弾性部材は、金属製バネとゴム材質とを組み合わせた部材であることを特徴とするキャリッジ走査機構。 In claim 2,
The carriage scanning mechanism, wherein the elastic member is a member in which a metal spring and a rubber material are combined.
上記弾性部材は、金属製バネと防振ゲル材質とを組み合わせた部材であることを特徴とするキャリッジ走査機構。 In claim 2,
The carriage scanning mechanism according to claim 1, wherein the elastic member is a member in which a metal spring and a vibration-proof gel material are combined.
上記キャリッジの動作を制御する制御回路と;
上記キャリッジ走査機構と上記制御回路とに電力を供給する電源と;
を有することを特徴とする情報処理装置。 A carriage for mounting a recording head or sensor, a motor for driving the carriage, a transmission member for transmitting the driving force of the motor to the carriage, and the transmission at a position where the carriage always scans in the opposite direction. A carriage scanning mechanism comprising: a weight member coupled to a member; a first elastic member coupling the carriage and the transmission member; and a second elastic member coupling the weight member and the transmission member. When;
A control circuit for controlling the operation of the carriage;
A power supply for supplying power to the carriage scanning mechanism and the control circuit;
An information processing apparatus comprising:
上記キャリッジとは常に逆向きに走査する位置で、上記伝達部材に錘部材を結合する結合工程と;
第1の弾性部材を介して、上記キャリッジと上記伝達部材とを結合する結合工程と;
第2の弾性部材を介して、上記錘部材と上記伝達部材とを結合する結合工程と;
を有することを特徴とするキャリッジ走査機構の製造方法。 In a manufacturing method for manufacturing a carriage scanning mechanism including a carriage for mounting a recording head or a sensor, a motor for driving the carriage, and a transmission member for transmitting a driving force of the motor to the carriage.
A coupling step of coupling a weight member to the transmission member at a position that always scans in a direction opposite to the carriage;
A coupling step of coupling the carriage and the transmission member via a first elastic member;
A coupling step of coupling the weight member and the transmission member via a second elastic member;
A method for manufacturing a carriage scanning mechanism, comprising:
Priority Applications (1)
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