專利名稱：圖像用裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像用裝置，包括使與記錄介質的圖像形成面相對的記錄部沿著導向軸往復移動的圖像記錄裝置，和使與原稿的圖像面相對的讀取部沿著導向軸往復移動的圖像讀取裝置。
背景技術：
在包括打印機等圖像記錄裝置和掃描儀等圖像讀取裝置的圖像用裝置中，有使移動體在裝置內的規(guī)定范圍內往復移動的部件。例如，在作為圖像記錄裝置的噴墨打印機中，把作為記錄部的噴墨頭和墨盒安裝在作為移動體的滑架上，使該滑架在與紙張等記錄介質的傳送方向垂直的方向往復移動?；苁箛娔^在和與記錄介質的傳送方向垂直的方向的記錄介質的圖像形成面整面相對的范圍內往復移動。
因此，在噴墨打印機的內部固定有導向軸，并且使導向軸的長度方向與和記錄介質的傳送方向垂直的方向一致。該導向軸貫通設在滑架上的軸承?；艿囊苿臃较虮幌薅ㄔ趯蜉S的長度方向。
一般，在滑架中，導向軸貫通的軸承被配置在從滑架的重心位置偏向記錄介質傳送方向的上游側或下游側的位置，以使導向軸不干涉安裝在滑架中央部的墨盒和噴墨頭。因此，以導向軸為中心的旋轉力矩作用于滑架。并且，在加減速時借助慣性力提起移動方向的滑架一端側的力、和在包括導向軸的水平面內使滑架旋轉的力，作用于沿著導向軸移動的滑架。在由于這些力的作用使得滑架位移到沿著導向軸的移動方向之外時，噴墨頭和記錄介質的圖像形成面的間隔變化，不僅在滑架移動時產生噪聲和振動，而且由于圖像形成狀態(tài)不能保持一定，導致畫質降低。
因此，在噴墨打印機中，相對以導向軸為中心的旋轉方向固定滑架，以便滑架不會產生基于旋轉力矩的旋轉、以及基于加減速時的慣性力的起伏和偏擺。
作為這種結構的一例，在噴墨打印機內與導向軸平行地配置兩個導軌，在滑架上設置沿各個導軌滑動的止轉部件和按壓部件。按壓部件以規(guī)定的按壓力壓接一邊導軌，從而以導向軸為中心的單方向旋轉力作用于滑架。在該旋轉力的方向，止轉部件抵接另一邊導軌，從而相對以導向軸為中心的旋轉方向固定滑架的位置。
這樣，通過使止轉部件和按壓部件抵接兩個導軌，能夠可靠地防止以導向軸為中心的滑架的旋轉，但這是以在與滑架的移動方向垂直的方向，導向軸不在軸承內位移為前提的。
另外，提出一種噴墨打印機(例如參照專利文獻1)，作為設在滑架上的軸承，具有不需要嚴格保持與導向軸的工作精度、并且抵接構成導向軸的橫斷面的圓弧部的至少兩個傾斜面，只在橫斷面上的兩點與導向軸抵接。
專利文獻1記載的結構，在軸承和導向軸的兩個接觸點，導向軸的外周面上的切線方向和垂直方向形成的各個角度被設定成，使在滑架的加減速動作時產生于導向軸和軸承之間的摩擦力大于使軸承沿著導向軸圓周方向滑動的力，由此使滑架以相對導向軸保持規(guī)定精度的狀態(tài)行進。
因此，在專利文獻1記載的結構中還具有導軌，以限制滑架圍繞導向軸旋轉，并且引導滑架在所述交叉的方向往復行進，根據以下因素設定所述各個角度，即，滑架的重量、相對導向軸的滑架的重心位置、分別設在滑架的大致兩側部的軸承之間的距離、軸承和導向軸之間的摩擦系數、相對導向軸的滑架的驅動傳遞部的位置、相對導向軸的導軌的位置、以及施加給滑架的加減速度。由此，在滑架的加減速時，可以防止滑架的軸承部從導向軸浮起，抑制加減速時的噪聲和振動，安靜地高精度地記錄圖像。
并且，使所述各個角度中，導向軸的外周面上的切線方向和垂直方向形成的角度在記錄介質的傳送方向的下游側的接觸點小于在傳送方向的上游側的接觸點，由此導向軸和軸承的滑動負荷變小，可以把軸承的接觸點的磨損量抑制到最小限度，可以提高記錄裝置的耐久性。
但是，根據上述專利文獻1記載的結構，存在不能可靠地限制在沿著導向軸移動的滑架加減速時產生的旋轉、起伏及偏擺的問題。即，只根據在上述專利文獻1記載的結構中考慮的要素，不能正確確定軸承的兩個傾斜面的角度。因此，在滑架移動時產生振動和噪聲，導致圖像形成狀態(tài)的劣化。這種問題不僅存在于具有安裝了噴墨頭和墨盒的往復移動的滑架的噴墨打印機等圖像記錄裝置中，也同樣產生于具有安裝了透鏡和感光元件的往復移動的單元的掃描儀等圖像讀取裝置中。
本發(fā)明的目的在于，提供一種圖像用裝置，通過考慮作用于沿著導向軸移動的移動體的所有要素，能夠可靠地限制在移動體加減速時產生的旋轉、起伏和偏擺。
專利文獻1 日本專利特開2002-137481公報發(fā)明內容作為解決上述課題的手段，本發(fā)明具有以下結構。
(1)一種圖像用裝置，其特征在于，具有移動體，伴隨著圖像信息的讀取或記錄，沿著由橫斷面的至少一部分包括圓弧部的軸體構成的導向軸，在裝置內往復移動，在與所述移動體的重心位置不同的移動方向的兩處設置被所述導向軸貫通的軸承，該軸承的橫斷面包括抵接導向軸的圓弧部的兩個斜面，使該軸承的兩個斜面分別與垂直方向形成的角度θf(rad)和θr(rad)滿足關系cos{π/2-(θf+θr)}＞0。
如圖14所示，與垂直方向形成的角度為θf和θr的軸承的兩個傾斜面中，從一方傾斜面作用于導向軸的荷重F和與另一方傾斜面平行的成分E滿足關系E＝F·cos{π/2-(θf+θr)}。在設按壓導向軸的方向為正的情況下，在該平行成分E為正值時，該方向成為導向軸陷入軸承的傾斜面的方向，在移動體上不會產生從導向軸浮起的現象。對此，在平行成分E為負值時，該方向成為導向軸從軸承的傾斜面離開的方向，產生軸承從導向軸浮起的現象，將不能確保位置精度。
在該結構中，使從π/2減去設在移動體的兩處的軸承的兩個傾斜面分別與垂直方向的角度之和后的角度的余弦為正值。因此，在設按壓導向軸的方向為正的情況下，從一方斜面作用于導向軸的荷重F一定為正值，所以向其乘以成為正值的余弦值得到的、與另一方斜面平行的成分E也一定是正值，該成分成為導向軸陷入軸承的斜面中的方向。由此，能夠可靠地防止移動體從導向軸浮起。
(2)本發(fā)明的特征在于，將第1和第2導軌與所述導向軸平行配置，并且在所述移動體上設置止轉部件和壓接著第2導軌滑動的按壓部件，該止轉部件在以導向軸為中心的移動體的旋轉方向抵接著第1導軌滑動，設移動體的質量為M，移動體的加速時的加速度為G，從止轉部件作用于第1導軌的荷重為W，第1導軌和止轉部件之間的摩擦系數為μ，從按壓部件作用于第2導軌的壓接力為P，第2導軌和按壓部件之間的摩擦系數為μ’，導向軸和軸承之間的系數為μ”，從按壓部件作用于第2導軌的壓接力與垂直方向形成的角度為η，在垂直方向，設從導向軸和軸承的接觸位置到移動體的移動力的作用點的距離為z，到第1導軌和止轉部件的接觸位置的距離為c，到移動體的重心位置的距離為j，到第2導軌和按壓部件的接觸位置的距離為a，在與移動體的移動方向垂直的水平方向，設從導向軸和軸承的接觸位置到移動體的重心位置的距離為y，到第1導軌和止轉部件的接觸位置的距離為d，到第2導軌和按壓部件的接觸位置的距離為k，在移動體的移動方向，設兩個軸承的軸心距離為b，Ff＝{φ-ε-h·tanθr}·cosθr/sin(θf+θr)+2φ{(μ”·z)/b}(cosθr+cosθf)·cosθr/sin2(θf+θr)Fr’＝{φ+ε-h·tanθf}·cosθf/sin(θf+θr)-2φ{(μ”·z)/b}(cosθr+cosθf)·cosθf/sin2(θf+θr)其中，φ＝(M/2)+P·cosηε＝{G·M(j-z)+μ·W(c-z)+2μ’·P(a-z)}/bh＝{G·M·y+2μ”·P·d+μ·W·k}/b確定所述角度θf(rad)和θr(rad)，以使利用上述算式算出的移動方向下游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Ff(gf)、和移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Fr’(gf)為正值。
在這種結構中，在移動體加速時，考慮影響從移動方向下游側的軸承的移動體重心側的斜面作用于導向軸的荷重、及從移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面作用于導向軸的荷重的所有要素，確定軸承的兩個傾斜面與垂直方向形成的角度。因此，在移動體加速時，軸承的斜面不會因從軸承的斜面作用于導向軸的荷重而從導向軸離開，移動體不會產生浮起。
(3)本發(fā)明的特征在于，將第1和第2導軌與所述導向軸平行配置，并且在所述移動體上設置止轉部件和壓接著第2導軌滑動的按壓部件，該止轉部件在以導向軸為中心的移動體的旋轉方向抵接著第1導軌滑動，設移動體的質量為M，移動體的加速時的加速度為G，從止轉部件作用于第1導軌的荷重為W，第1導軌和止轉部件之間的摩擦系數為μ，從按壓部件作用于第2導軌的壓接力為P，第2導軌和按壓部件之間的摩擦系數為μ’，導向軸和軸承之間的系數為μ”，從按壓部件作用于第2導軌的壓接力與垂直方向形成的角度為η，在垂直方向，設從導向軸和軸承的接觸位置到移動體的移動力的作用點的距離為z，到第1導軌和止轉部件的接觸位置的距離為c，到移動體的重心位置的距離為j，到第2導軌和按壓部件的接觸位置的距離為a，在與移動體的移動方向垂直的水平方向，設從導向軸和軸承的接觸位置到移動體的重心位置的距離為y，到第1導軌和止轉部件的接觸位置的距離為d，到第2導軌和按壓部件的接觸位置的距離為k，在移動體的移動方向，設兩個軸承的軸心距離為b，Ff’＝{φ+ε+h·tanθr}·cosθr/sin(θf+θr)-2φ{(μ”·z)/b}(cosθr+cosθf)·cosθr/sin2(θf+θr)Fr＝{φ-ε+h·tanθr}·cosθr/sin(θf+θr)+2φ{(μ”·z)/b}(cosθr+cosθf)·cosθf/sin2(θf+θr)其中，φ＝(M/2)+P·cosηε＝{G·M(j-z)+μ·W(c-z)+2μ’·P(a-z)}/bh＝{G·M·y+2μ”·P·d+μ·W·k}/b確定所述角度θf(rad)和θr(rad)，以使利用上述算式算出的移動方向下游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Ff’(gf)、和移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Fr(gf)為正值。
在這種結構中，在移動體減速時，考慮影響從移動方向下游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面作用于導向軸的荷重、及從移動方向上游側的軸承的移動體重心側的斜面作用于導向軸的荷重的所有要素，確定軸承的兩個傾斜面與垂直方向形成的角度。因此，在移動體減速時，軸承的斜面不會因從軸承的斜面作用于導向軸的荷重而從導向軸離開，移動體不會產生浮起。
(4)本發(fā)明的特征在于，把因外部干擾作用于移動中的所述移動體的力矩的最大值設為Mm(gf·mm)，使所述移動方向下游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Ff(gf)、及所述移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Fr’(gf)滿足下述關系Ff·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞MmFr’·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞Mm。
在這種結構中，在移動體加速時，考慮影響從移動方向下游側的軸承的移動體重心側的斜面作用于導向軸的荷重、及從移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面作用于導向軸的荷重的所有要素，確定軸承的兩個傾斜面與垂直方向形成的角度。因此，在移動體加速時，軸承的斜面不會因從軸承的斜面作用于導向軸的荷重而從導向軸離開，移動體不會產生浮起。
(5)本發(fā)明的特征在于，把因外部干擾作用于移動中的所述移動體的力矩的最大值設為Mm(gf·mm)，使所述移動方向下游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Ff’(gf)、及所述移動方向上游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Fr(gf)滿足下述關系Ff’·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞MmFr·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞Mm。
在這種結構中，在移動體減速時，考慮影響從移動方向下游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面作用于導向軸的荷重、及從移動方向上游側的軸承的移動體重心側的斜面作用于導向軸的荷重的所有要素，確定軸承的兩個傾斜面與垂直方向形成的角度。因此，在移動體減速時，軸承的斜面不會因從軸承的斜面作用于導向軸的荷重而從導向軸離開，移動體不會產生浮起。
(6)本發(fā)明的特征在于，使所述移動方向下游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Ff(gf)、和所述移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Fr’(gf)大致相等。
在這種結構中，在移動體加速時，設定各個軸承的斜面與垂直方向形成的角度，以使從移動方向下游側的軸承的移動體重心側的斜面作用于導向軸的荷重、和從移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面作用于導向軸的荷重大致相等。因此，在移動體加速時，在各個軸承的斜面產生大致均等的力矩，移動體的移動穩(wěn)定。
(7)本發(fā)明的特征在于，使所述移動方向下游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Ff’(gf)、和所述移動方向上游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Fr(gf)大致相等。
在這種結構中，在移動體減速時，設定各個軸承的斜面與垂直方向形成的角度，以使從移動方向下游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面作用于導向軸的荷重、和從移動方向上游側的軸承的移動體重心側的斜面作用于導向軸的荷重大致相等。因此，在移動體加速時，在各個軸承的斜面產生大致均等的力矩，移動體的移動穩(wěn)定。
(8)本發(fā)明的特征在于，確定所述軸承的兩個斜面分別與垂直方向形成的角度θf(rad)和θr(rad)，并且使它們滿足關系abs[Δ(μ·W+2·μ’·P+μ”·T)/Δ{57.3·(θf+θr)}]≤2。
軸承的兩個斜面與垂直方向形成的角度之和、與斜面和導向軸的滑動阻力之間具有圖11所示的關系，在相對斜面的角度之和的滑動阻力的變化率小于2的范圍內，滑動阻力的值大致為最小值。
在這種結構中，確定斜面的角度以使相對斜面的角度之和的滑動阻力的變化率小于2。因此，在移動體移動時，在軸承和導向軸之間產生的滑動阻力被抑制為較低的值，移動體平滑移動。
(9)本發(fā)明的特征在于，在配置于所述移動體的移動方向兩處的軸承中，兩個斜面分別與垂直方向形成的角度θf(rad)和θr(rad)互不相同。
在這種結構中，在移動體的移動方向兩處配置斜面的傾斜角度不同的軸承。因此，在移動體向前時和向后時移動速度不同的情況下，移動體也能夠以穩(wěn)定的狀態(tài)往復移動。


圖1是本發(fā)明的實施方式涉及的圖像用裝置即噴墨打印機的外觀圖。
圖2是上述噴墨打印機的包括滑架在內的主要部分的側視圖。
圖3是上述噴墨打印機的包括滑架在內的主要部分的后視圖。
圖4是具體表示設在上述滑架上的軸承的側視圖。
圖5是說明確定上述軸承的斜面與垂直方向形成的角度用的計算方法的主視圖。
圖6是說明該計算方法的側視圖。
圖7是說明該計算方法的主視圖。
圖8是說明該計算方法的主視圖。
圖9是說明該計算方法的主視圖。
圖10是說明該計算方法的主視圖。
圖11是說明該計算方法的軸承的側視圖。
圖12是說明該計算方法的俯視圖。
圖13是說明該計算方法的軸承的側視圖。
圖14是說明該計算方法的軸承的側視圖。
圖15是表示本發(fā)明的實施例的諸要素的值的圖。
圖16是表示軸承的一方斜面的角度和與另一方斜面平行的方向的力矩的關系圖。
圖17是表示軸承的兩個斜面的角度之和與滑動阻力的關系圖。
圖18是表示本發(fā)明的其他實施方式涉及的噴墨打印機使用的滑架的結構圖。
圖19是表示本發(fā)明的其他實施例的諸要素的值的圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明的實施方式涉及的圖像用裝置即噴墨打印機的外觀圖。噴墨打印機1由給紙部1a、分離部1b、傳送部1c、打印部1d和排出部1e構成。給紙部1a在進行打印時供給記錄介質即紙張P，具有給紙盤2和拾取輥3。給紙部1a在不進行打印時保管紙張P。
分離部1b用于向傳送部1c逐張地提供從給紙部1a供給的紙張P，由未圖示的給紙輥和分離裝置構成。分離裝置的墊部(與紙張P的接觸部分)和紙張P的摩擦力大于各個紙張P之間的摩擦力。并且，給紙輥和紙張P的摩擦力大于分離裝置的墊部和紙張P的摩擦力以及各個紙張P之間的摩擦力。因此，即使多個紙張P被同時從給紙部1a傳送到分離部1b，通過給紙輥和分離裝置將這些紙張P分離，只有最上側的紙張P被引導到傳送部1c。
傳送部1c具有導向板4和傳送輥5，把從分離部1b逐張供給的紙張P傳送到打印部1d。傳送輥5在把紙張P送入噴墨頭6和壓板10之間時，調整紙張P的傳送速度和開始傳送時序，使從噴墨頭6噴出的墨水附著在紙張P的合適位置。
打印部1d用于在通過傳送部1c的傳送輥5傳送的紙張P的圖像形成面上進行圖像打印，具有對應圖像噴出墨水的噴墨頭6；收納供給噴墨頭的墨水的墨盒7；承載著噴墨頭6和墨盒7往復移動的滑架8；引導滑架8的移動方向的導向軸9；和在打印時保持紙張P的壓板10。
排出部1e把在圖像形成面進行了打印的紙張P排出到噴墨打印機1的外部，具有排出輥11、12和排紙盤13。通過了打印部1d的紙張P經由排出輥11、12被排出到排紙盤13上。
在這種結構中，噴墨打印機1通過以下動作進行打印。首先，從未圖示的計算機等向噴墨打印機1發(fā)出基于圖像信息的打印請求。接收了打印請求的噴墨打印機1，利用拾取輥3送出給紙盤2上的紙張P。然后，被送出的紙張P經由給紙輥并通過分離部1b被逐張地送往傳送部1c，再經由傳送部1c的傳送輥5被傳送到打印部1d的噴墨頭6和壓板10之間。
在打印部1d中，對應圖像信息，從噴墨頭6向壓板10上的紙張P的圖像形成面噴出墨水。此時，紙張P在壓板10上暫且停止。在噴出墨水的同時，滑架8沿著導向軸9在與紙張傳送方向垂直的主掃描方向移動1行。在滑架8到達移動范圍的一端側時，紙張P在壓板10上的紙張傳送方向即副掃描方向僅傳送一定寬度。在打印部1d，對應圖像信息，反復執(zhí)行紙張P的傳送停止、伴隨有噴墨頭6的驅動的滑架8的移動、及紙張P的傳送，由此在紙張P的整個面上打印圖像。打印了圖像的紙張P通過排出輥11、12被排出到排紙盤13上。
圖2和圖3是上述噴墨打印機的包括滑架在內的主要部分的側視圖和后視圖。在滑架8上設有止轉部件81、按壓部件82、傳送帶架83和軸承84。止轉部件81抵接第1導軌31。按壓部件82壓接在第2導軌32上。導軌31和32在噴墨打印機1的內部與導向軸9平行配置。在傳送帶架83上固定著驅動帶33的一部分。導向軸9貫通軸承84。
固定在傳送帶架83上的驅動帶33被架設在未圖示的驅動皮帶輪和從動皮帶輪之間。驅動皮帶輪被固定在未圖示的驅動電機的旋轉軸上。因此，滑架8被經由驅動帶33傳遞了驅動電機的旋轉，并沿著導向軸9往復移動。
導向軸9貫通的軸承84配置在滑架8的背面?zhèn)认虏浚啾然?的重心C位于背面?zhèn)认路?。因此，滑?以導向軸9為中心沿箭頭A方向旋轉。為了限制該旋轉，設在滑架8上部的止轉部件81朝向前面?zhèn)鹊纸拥?導軌31。并且，在振動和沖擊作用于噴墨打印機1時，滑架8沿箭頭B方向旋轉。為了限制該旋轉，設在滑架8上部的按壓部件82朝向背面?zhèn)鹊膬A斜上方壓接第2導軌32。
另外，根據圖3的后視圖可知，止轉部件81和傳送帶架83被設在滑架8的移動方向的中央部一處，按壓部件82和軸承84設在滑架8的移動方向的兩端部附近的兩處。
圖4是具體表示設在上述滑架上的軸承的側視圖。軸承84由前面傾斜面84a和背面傾斜面84b構成內周面的一部分。軸承84利用斜面84a、84b抵接導向軸9。因此，考慮與導向軸9的配合，不必嚴格規(guī)定軸承84的內徑。
并且，為了利用兩個斜面84a、84b夾持導向軸9的圓周面，兩個斜面84a和84b分別與垂直方向形成的角度θf和θr必須滿足關系0＜(θf+θr)＜π，所以需要滿足關系cos{π/2-(θf+θr)}＞0。
這樣，通過設定成使從π/2減去設在滑架8兩處的軸承84的兩個斜面84a、84b分別與垂直方向形成的角度之和后的角度的余弦為正值，在把按壓導向軸9的方向設為正時，從一方斜面84a作用于導向軸9的荷重一定為正值，所以向其乘以成為正值的余弦值得到的、與另一方斜面84b平行的成分也一定是正值，該成分成為導向軸9陷入軸承84的斜面84a、84b中的方向，能夠可靠地防止滑架8從導向軸9浮起。
但是，角度θf和θr需要考慮作用于滑架8的力矩來確定。即，向上方或下方對滑架8移動方向的前后端施力的起伏力矩、圍繞導向軸9的旋轉力矩、向前面?zhèn)然虮趁鎮(zhèn)葘?移動方向的前后端施力的偏擺力矩，作用于滑架8。
以下，使用圖5～14，說明用于確定軸承的斜面與垂直方向形成的角度的計算方法。
在滑架8從圖5中左側向右側移動時，設滑架8的質量為M，加速時作用于滑架8的加速度為G，作用于止轉部件81的荷重為W，止轉部件81和第1導軌31之間的摩擦系數為μ，按壓部件82的壓接力為P，按壓部件82和第2導軌32之間的摩擦系數為μ’，作用于移動方向下游側(右側)的軸承84的垂直荷重成分為S，作用于移動方向下游側的軸承84的水平荷重成分為h，作用于移動方向上游側(左側)的軸承84’的垂直荷重成分為S’，作用于移動方向上游側的軸承84’的水平荷重成分為h’，軸承84、84’和導向軸9之間的摩擦系數為μ”，從按壓部件82作用于第2導軌32的壓接力P與垂直方向形成的角度為η；在垂直方向，設從導向軸9和軸承84、84’的接觸位置到滑架8的移動力的作用點(傳送帶架83上的驅動帶33的固定位置)的距離為z，到第1導軌31和止轉部件81的接觸位置的距離為c，到滑架8的重心位置的距離為j，到第2導軌32和按壓部件82的接觸位置的距離為a；在與滑架8的移動方向垂直的水平方向，設從導向軸9和軸承84、84’的接觸位置到滑架8的重心位置的距離為y，到第1導軌31和止轉部件81的接觸位置的距離為d，到第2導軌32和按壓部件82的接觸位置的距離為k；在滑架8的移動方向，設兩個軸承84和84’的軸心距離為b。
這種情況下的起伏力矩，如圖5所示，利用下述算式求出。
M+2·P·cosη＝S+S’并且，旋轉力矩如圖6所示，利用下述算式求出。
W·c＝M·y+P·cosη·d+P·sinη·a因此，作用于止轉部件81的荷重W為∴W＝(M·y+P·cosη·d+P·sinη·a)/c此處，作用于滑架8的慣性力α如圖7所示為2·α·(b/2)＝G·M·e∴α＝G·M·(j-z)/b并且，止轉部件81的滑動阻力β如圖8所示為2·β·(b/2)＝μ·W·(c-z)∴β＝μ·W·(c-z)/b另外，按壓部件82的滑動阻力γ如圖9所示為2·γ·(b/2)＝2·μ’·P(a-z)∴γ＝2·μ’·P(a-z)/b此外，導向軸9的滑動阻力δ如圖10和11所示，設分別作用于滑動架8移動方向下游側的軸承84的重心位置側(前面?zhèn)?斜面84a和重心位置側相反側(背面?zhèn)?斜面84b的荷重為Ff和Fr，設分別作用于滑動架8移動方向上游側的軸承84’的前面?zhèn)刃泵?4a’和背面?zhèn)刃泵?4b’的荷重為Ff’和Fr’，則2·δ·(b/2)＝μ”·(Ff’+Fr’+Ff+Fr)·z∴δ＝μ”·(Ff’+Fr’+Ff+Fr)·z/b因此，軸承84和84’的垂直荷重S及S’為
S＝(M/2)+P·cosη-α-β-γ+δS’＝(M/2)+P·cosη+α+β+γ-δ另一方面，滑架8的偏擺力矩如圖12所示，利用下述算式求出，2·h·(b/2)＝G·M·y+2·μ”·P·d+μ·W·k作用于軸承84、84’的水平荷重成分h為h＝G·M·y/b+2·μ”·P·d/b+μ·W·k/b根據上述結果，作用于移動方向下游側的軸承84的垂直荷重成分S和水平方向成分h、以及作用于移動方向上游側的軸承84’的垂直荷重成分S’和水平方向成分h，如圖13和圖14所示分別為S’＝Ff’·sinθf+Fr’·sinθr……算式1h＝Ff’·cosθf-Fr’·cosθr ……算式2S＝Ff·sinθf+Fr·sinθr ……算式3h＝-Ff·cosθf+Fr·cosθr ……算式4這里，(M/2)+P·cosη＝φ(α+β+γ)＝ε則根據算式3得到φ-ε+μ”(Ff’+Fr’+Ff+Fr)·z/b＝Ff·sinθf+Fr·sinθr……算式3’根據算式1得到φ+ε-μ”(Ff’+Fr’+Ff+Fr)·z/b＝Ff’·sinθf+Fr’·sinθr ……算式1’并且，根據(算式2)-(算式4)得到Ff’＝(Fr’+Fr)·cosθr/cosθf-Ff根據算式2得到Ff’＝Fr’·cosθr/cosθf+h/cosθf
根據算式4得到Ff＝Fr·cosθr/cosθf+h/cosθf把這些代入算式3’整理得到Fr’{(1+cosθr)/cosθf}μ”·z/b+Fr{(cosθf+cosθr)/cosθf}·μ”·z/b-Fr·sin(θf+θr)/cosθf＝-h·tanθf-φ+ε進一步，抽出左邊第2項和第3項時得到Fr·(1/cosθf)·{(cosθf+cosθr)·μ”·z/b-sin(θf+θr) …算式5對Fr’進行整理得到Fr’＝-Fr·{b/(μ”·z)/(cosθr+cosθf)}·ε-h·b·sinθf/{μ”·z(cosθf+cosθr)}-φ·b·cosθf/{μ”·z(cosθf+cosθr)}+ε·b·cosθf/{μ”·z(cosθf+cosθr)}這里，右邊第1項為-Fr·{1-b·sin(θf+θr)/(μ”·z)/(cosθr+cosθf)} ……算式6并且，根據算式1’和算式5得到Fr’{(μ”·z)/b}·(cosθr+cosθf)/cosθf+sin(θf+θr)/cos(θr)}+Fr(μ”·z/b)(cosθr+cosθf)/cosθf＝φ+ε-h·tanθf ……算式7根據算式7得到Fr＝(φ-ε+h·tanθf)·cosθf/sin(θf+θr)+2φ(μ”·z/b)(cosθr+cosθf)·cosθf/sin2(θf+θr)……算式8把算式8代入算式4，求出Ff≥0的條件為Ff＝(φ-ε-h·tanθr)·cosθr/sin(θf+θr)
+2·φ(μ”·z/b)(cosθr+cosθf)·cosθr/sin2(θf+θr) ……算式9另一方面，把算式8代入算式6，求出Fr’≥θ的條件為Fr’＝(-h·tanθf+φ+ε)·cosθf/sin(θf+θr)-2φ(μ”·z/b)(cosθr+cosθf)·cosθf/sin2(θf+θr)……算式10進一步，把算式10代入算式2得到Ff’＝(φ+ε+h·tanθr)·cosθr/sin(θf+θr)-2φ(μ”·z/b)(cosθr+cosθf)·cosθr/sin2(θf+θr)……算式11通過以上計算，算出軸承84的斜面84a、84b與垂直方向形成的角度θf和θr的實施例的諸要素的值如圖15所示。
如上所述，考慮影響從軸承84、84’各自的兩個斜面84a、84b、84a’、84b’作用于導向軸9的荷重的所有要素，確定軸承84、84’各自的兩個斜面84a、84b、84a’、84b’與垂直方向形成的角度。因此，在滑架8加減速時，能夠可靠地防止滑架8產生浮起，并且軸承84、84’的斜面84a、84b、84a’、84b’不會從導向軸9離開。
另外，把因外部干擾作用于移動中的滑架8的力矩的最大值設為Mm(gf·mm)，可以使從軸承84、84’各自的兩個斜面84a、84b、84a’、84b’作用于導向軸9的荷重Ff、Fr、Ff’、Fr’滿足下述關系Ff·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞MmFr’·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞MmFf’·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞MmFr·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞Mm。
由此，可以確定角度θf、θr、θf’、θr’，使與和從軸承84、84’的斜面84a、84b、84a’、84b’作用于導向軸9的荷重相對的斜面平行的方向的成分大于因外部干擾作用于移動中的滑架8的力矩最大值。因此，在對于噴墨打印機1的振動等外部干擾起作用時，也能夠更加可靠地防止滑架8的浮起，并且軸承84、84’的斜面84a、84b、84a’、84b’不會從導向軸9離開。
并且，根據圖16所示的斜面角度和與對峙斜面平行的方向力矩的關系，可以使從移動方向下游側的軸承84的前面?zhèn)刃泵?4a作用于導向軸9的荷重Ff(gf)和從移動方向上游側的軸承84’的背面?zhèn)刃泵?4b’作用于導向軸9的荷重Fr’(gf)、及從移動方向下游側的軸承84的背面?zhèn)刃泵?4b作用于導向軸9的荷重Ff’(gf)和從移動方向上游側的軸承84’的前面?zhèn)刃泵?4a’作用于導向軸9的荷重Fr(gf)大致相等。
由此，在滑架8加減速時，在軸承84、84’的斜面84a、84b、84a’、84b’產生大致均等的力矩，可以使滑架8穩(wěn)定移動。
另外，可以確定軸承84、84’的兩個斜面分別與垂直方向形成的角度θf和θr，使它們滿足關系abs[Δ(μ·W+2·μ’·P+μ”·T)/Δ{57.3·(θf+θr)}]≤2(其中，57.3(＝180/π)是從rad轉換為deg用的系數)。
由此，如圖17所示，在滑動阻力相對軸承84的兩個斜面與垂直方向形成的角度之和的變化率小于2的范圍內，滑動阻力的值大致為最小值，所以能夠把滑架8移動時在軸承84和導向軸9之間產生的滑動阻力抑制為較小的值，可以使滑架8順暢移動。
此外，如圖18(A)所示，在配置于滑架8移動方向兩處的軸承84、84’中，可以使兩個斜面分別與垂直方向形成的角度θf和θr互不相同。在圖18所示例中，使一方軸承84(圖8(B))的背面?zhèn)刃泵?4b與垂直方向形成的角度θr為正值，使另一方軸承84’(圖8(C))的背面?zhèn)刃泵?4b’與垂直方向形成的角度θr’為負值。
由此，在滑架8向前和向后時移動速度不同的情況下，也能夠使滑架8以穩(wěn)定的狀態(tài)往復移動。
圖19表示圖18所示左右軸承84、84’的斜面角度不同的滑架、而且省略了按壓部件82的滑架的實施例的各要素的值。在該實施例中，把基于按壓部件82的荷重設為0，利用上述計算方法算出軸承84、84’的斜面84a、84b、84a’、84b’的角度。
在圖19所示例中，加速度為2G時，移動方向下游側的軸承84的前面?zhèn)刃泵?4a的角度為29°，移動方向上游側的軸承84’的背面?zhèn)刃泵?4b’的角度為-8°。并且，加速度為0.8G時，移動方向下游側的軸承84的前面?zhèn)刃泵?4a的角度為41°，移動方向上游側的軸承84’的背面?zhèn)刃泵?4b’的角度為7°。
因此，在滑架8以2G的加速度在右方向移動、及以0.8G的加速度在左方向移動時，右側軸承84的前面?zhèn)刃泵?4a的角度為29°、背面?zhèn)刃泵?4b的角度為7°，左側軸承84’的前面?zhèn)刃泵?4a’的角度為41°、背面?zhèn)刃泵?4b’的角度為-8°。
另外，在以上說明中，作為本發(fā)明的圖像用裝置，以具有作為移動體的滑架的噴墨打印機為例進行了說明，但在圖像讀取裝置等其他圖像用裝置中同樣可以實施本發(fā)明。
權利要求
1.一種圖像用裝置，其特征在于，具有移動體，伴隨著圖像信息的讀取或記錄，沿著由橫斷面的至少一部分包括圓弧部的軸體構成的導向軸，在裝置內往復移動，在與所述移動體的重心位置不同的移動方向的兩處設置被所述導向軸貫通的軸承，該軸承的橫斷面包括抵接導向軸的圓弧部的兩個斜面，使該軸承的兩個斜面分別與垂直方向形成的角度θf(rad)和θr(rad)滿足關系cos{π/2-(θf+θr)}＞0。
2.根據權利要求1所述的圖像用裝置，其特征在于，將第1和第2導軌與所述導向軸平行配置，并且在所述移動體上設置止轉部件和壓接著第2導軌滑動的按壓部件，該止轉部件在以導向軸為中心的移動體的旋轉方向抵接著第1導軌滑動，設移動體的質量為M，移動體的加速時的加速度為G，從止轉部件作用于第1導軌的荷重為W，第1導軌和止轉部件之間的摩擦系數為μ，從按壓部件作用于第2導軌的壓接力為P，第2導軌和按壓部件之間的摩擦系數為μ’，導向軸和軸承之間的系數為μ”，從按壓部件作用于第2導軌的壓接力與垂直方向形成的角度為η，在垂直方向，設從導向軸和軸承的接觸位置到移動體的移動力的作用點的距離為z，到第1導軌和止轉部件的接觸位置的距離為c，到移動體的重心位置的距離為j，到第2導軌和按壓部件的接觸位置的距離為a，在與移動體的移動方向垂直的水平方向，設從導向軸和軸承的接觸位置到移動體的重心位置的距離為y，到第1導軌和止轉部件的接觸位置的距離為d，到第2導軌和按壓部件的接觸位置的距離為k，在移動體的移動方向，設兩個軸承的軸心距離為b，Ff＝{φ-ε-h·tanθr}·cosθr/sin(θf+θr)+2φ{(μ”·z)/b}(cosθr+cosθf)·cosθr/sin2(θf+θr)Fr’＝{φ+ε-h·tanθf}·cosθf/sin(θf+θr)-2φ{(μ”·z)/b}(cosθr+cosθf)·cosθf/sin2(θf+θr)其中，φ＝(M/2)+P·cosηε＝{G·M(j-z)+μ·W(c-z)+2μ’·P(a-z)}/bh＝{G·M·y+2μ”·P·d+μ·W·k}/b確定所述角度θf(rad)和θr(rad)，以使利用上述算式算出的移動方向下游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Ff(gf)、和移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Fr’(gf)為正值。
3.根據權利要求1所述的圖像用裝置，其特征在于，將第1和第2導軌與所述導向軸平行配置，并且在所述移動體上設置止轉部件和壓接著第2導軌滑動的按壓部件，該止轉部件在以導向軸為中心的移動體的旋轉方向抵接著第1導軌滑動，設移動體的質量為M，移動體的加速時的加速度為G，從止轉部件作用于第1導軌的荷重為W，第1導軌和止轉部件之間的摩擦系數為μ，從按壓部件作用于第2導軌的壓接力為P，第2導軌和按壓部件之間的摩擦系數為μ’，導向軸和軸承之間的系數為μ”，從按壓部件作用于第2導軌的壓接力與垂直方向形成的角度為η，在垂直方向，設從導向軸和軸承的接觸位置到移動體的移動力的作用點的距離為z，到第1導軌和止轉部件的接觸位置的距離為c，到移動體的重心位置的距離為j，到第2導軌和按壓部件的接觸位置的距離為a，在與移動體的移動方向垂直的水平方向，設從導向軸和軸承的接觸位置到移動體的重心位置的距離為y，到第1導軌和止轉部件的接觸位置的距離為d，到第2導軌和按壓部件的接觸位置的距離為k，在移動體的移動方向，設兩個軸承的軸心距離為b，Ff’＝{φ+ε+h·tanθr}·cosθr/sin(θf+θr)-2φ{(μ”·z)/b}(cosθr+cosθf)·cosθr/sin2(θf+θr)Fr＝{φ-ε+h·tanθr}·cosθr/sin(θf+θr)+2φ{(μ”·z)/b}(cosθr+cosθf)·cosθf/sin2(θf+θr)其中，φ＝(M/2)+P·cosηε＝{G·M(j-z)+μ·W(c-z)+2μ’·P(a-z)}/bh＝{G·M·y+2μ”·P·d+μ·W·k}/b確定所述角度θf(rad)和θr(rad)，以使利用上述算式算出的移動方向下游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Ff’(gf)、和移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Fr(gf)為正值。
4.根據權利要求2所述的圖像用裝置，其特征在于，把因外部干擾作用于移動中的所述移動體的力矩的最大值設為Mm(gf·mm)，使所述移動方向下游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Ff(gf)、及所述移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Fr’(gf)滿足下述關系Ff·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞MmFr’·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞Mm。
5.根據權利要求3所述的圖像用裝置，其特征在于，把因外部干擾作用于移動中的所述移動體的力矩的最大值設為Mm(gf·mm)，使所述移動方向下游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Ff’(gf)、及所述移動方向上游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Fr(gf)滿足下述關系Ff’·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞MmFr·cos{π/2-(θf+θr)}·b/2＞Mm。
6.根據權利要求2所述的圖像用裝置，其特征在于，使所述移動方向下游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Ff(gf)、和所述移動方向上游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Fr’(gf)大致相等。
7.根據權利要求3所述的圖像用裝置，其特征在于，使所述移動方向下游側的軸承的移動體重心側的相反側斜面承受的荷重Ff’(gf)、和所述移動方向上游側的軸承的移動體重心側的斜面承受的荷重Fr(gf)大致相等。
8.根據權利要求2或3所述的圖像用裝置，其特征在于，確定所述軸承的兩個斜面分別與垂直方向形成的角度θf(rad)和θr(rad)，并且使它們滿足關系abs[Δ(μ·W+2·μ’·P+μ”·T)/Δ{57.3·(θf+θr)}]≤2。
9.根據權利要求1所述的圖像用裝置，其特征在于，在配置于所述移動體的移動方向兩處的軸承中，兩個斜面分別與垂直方向形成的角度θf(rad)和θr(rad)互不相同。
全文摘要
一種圖像用裝置，具有移動體，伴隨著圖像信息的讀取或記錄，沿著由橫斷面的至少一部分包括圓弧部的軸體構成的導向軸，在裝置內往復移動，在與所述移動體的重心位置不同的移動方向的兩處設置被所述導向軸貫通的軸承，該軸承的橫斷面包括抵接導向軸的圓弧部的兩個斜面，使該軸承的兩個斜面分別與垂直方向形成的角度θf(rad)和θr(rad)滿足關系cos{π/2－(θf+θr)}＞0。
文檔編號F16C29/00GK1791514SQ200480013838
公開日2006年6月21日 申請日期2004年5月19日 優(yōu)先權日2003年5月21日
發(fā)明者松山賢五, 山田雅則, 左山晴生, 杉山良介 申請人:夏普株式會社