JP2693997B2

JP2693997B2 - 印字ヘッドギャップ自動調整機構

Info

Publication number: JP2693997B2
Application number: JP1029638A
Authority: JP
Inventors: 誠清水; 博小西
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1997-12-24
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: JPH02209281A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、印字ヘッドの先端部及びプラテン間におけ
るギャップを自動調整するための機構に関するものであ
る。

（従来の技術）従来、ワイヤドット印字ヘッドの印字動作を行う場
合、印字信号に応じて印字ヘッド内の駆動機構がドット
ワイヤを駆動し、その先端部を印字ヘッド前端面から突
出させるようになっている。この時、ドットワイヤのせ
端部はインクリボンを介してプラテン上の用紙を打撃
し、ドット構成による文字、記号等を用紙上に印字す
る。

この種のインパクトプリンタにおいては、印字動作を
高速化するためにドットワイヤの動作ストロークできる
限り小さくする必要がある。しかしながら、インパクト
プリンタに使用される用紙は多種多様にわたっており、
その厚さも0.05mm程度の薄いものから1.5mmを越える厚
いものまで広い範囲に及んでいて、使用する用紙の厚さ
に応じて印字ヘッド先端部とプラテンのギャップ（以下
「印字ヘッドギャップ」と言う。）を最適値に調整する
必要がある。

そこで、種々の厚さの用紙に対応させて印字ヘッドギ
ャップを自動的に調整するために、ステッピングモータ
を駆動して印字ヘッドをプラテン部側に移動させ、プラ
テンにセットされた用紙に接触させることによって、ス
テッピングモータを脱調させ、次に、該ステッピングモ
ータの脱調を無視して所定の入力パルスをステッピング
モータに送り続けた後、ステッピングモータに所定の逆
回転パルスを送り、印字ヘッドギャップを所定量に設定
するようにしている（特開昭61−31275号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来の印字ヘッドギャップ移動調
整機構においては、印字ヘッドが用紙に接触した後も、
ステッピングモータの脱調を無視して所定の入力パルス
を送り続けるようにしているので、ステッピングモータ
の脱調時に発生する激しい振動によって、印字ヘッド部
の用紙押付力が大きくなり、印字ヘッドギャップ自動調
整機構の動作が安定しない。

このため、印字ヘッドが、用紙に最初に接触した位置
よりも前方に進もうとして、更に用紙を押し付けてしま
うので、プラテン及びキャリッジのガイドシャフトが変
形し、ステッピングモータの脱調開始時と脱調最終時と
で印字ヘッドの先端位置が変化してしまう。

このように、ステッピングモータの脱調を無視して一
定の入力パルスを送る従来の方式では、印字ヘッドと用
紙との接触位置が、脱調開始時と脱調最終時とで変化し
て安定しない。そして、印字ヘッドギャップを所定量に
設定する場合、使用される用紙の厚さが異なると、印字
ヘッドが用紙に接触するまでに入力パルスの数が変化し
てしまう。

したがって、それに応じて脱調開始後に入力パルスの
数が変化するとともに、脱調最終位置がその分変化し、
印字ヘッドギャップ自動調整機構の動作が不安定になっ
てしまう。その結果、その後に一定の逆回転パルスをス
テッピングモータに送っても、印字ヘッドギャップを所
定量を設定することが困難であった。

本発明は、上記従来の印字ヘッドギャップ自動調整機
構の問題点を解決して、印字ヘッドギャップを所定量に
正確に設定することができる印字ヘッドギャップ自動調
整機構を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）そのために、本発明の印字ヘッドギャップ移動調整機
構においては、プラテン部及び印字ヘッド部の少なくと
も一方に配設され、両者の相対的位置を変えるための駆
動装置と、上記印字ヘッド部においてプラテン上の用紙
と対向させて配設され、用紙との接触により移動可能な
接触子を備えたリニア出力装置と、上記駆動装置を駆動
して接触子を用紙に接触させ、そのときの上記リニア出
力装置の第１の出力を求め、接触子を用紙に接触させた
後、上記プラテン部と印字ヘッド部との間のギャップを
減少させる方向に上記駆動装置を更に駆動し、そのとき
の上記リニア出力装置の第２の出力を求め、該第２の出
力と第１の出力との差と、設定値とを比較し、比較結果
に基づいて用紙の表面位置を検出する手段と、用紙の表
面位置が検出された後、上記ギャップを増加させる方向
に駆動装置を所定量駆動して停止させる手段とを有す
る。

本発明の他の印字ヘッドギャップ自動調整機構におい
ては、さらに、用紙の表面位置が検出されるまでの上記
接触子の先端位置と印字ヘッドの先端位置との間の距離
をG₂とし、かつ、上記第２の出力と第１の出力との差を
得るための接触子のストロークをＳとしたときに、 G₂＞Ｓにされる。

（作用）本発明によれば、上記のように印字ヘッドギャップ自
動調整機構においては、プラテン部及び印字ヘッド部の
少なくとも一方に配設され、両者の相対的位置を変える
ための駆動装置と、上記印字ヘッド部においてプラテン
上の用紙と対向させて配設され、用紙との接触により移
動可能な接触子を備えたリニア出力装置と、上記駆動装
置を駆動して接触子を用紙に接触させ、そのときの上記
リニア出力装置の第１の出力を求め、接触子を用紙に接
触させた後、上記プラテン部と印字ヘッド部との間のギ
ャップを減少させる方向に上記駆動装置を更に駆動し、
そのときの上記リニア出力装置の第２の出力を求め、該
第２の出力と第１の出力との差と、設定値とを比較し、
比較結果に基づいて用紙の表面位置を検出する手段と、
用紙の表面位置が検出された後、上記ギャップを増加さ
せる方向に駆動装置を所定量駆動して停止させる手段と
を有する。

この場合、用紙がプラテンにセットされると、上記駆
動装置が駆動されて接触子が用紙に接触させられ、その
ときの上記リニア出力装置の第１の出力が求められる。

続いて、上記プラテン部と印字ヘッド部との間のギャ
ップを減少させる方向に上記駆動装置が更に駆動され、
そのときの上記リニア出力装置の第２の出力が求められ
る。そして、該第２の出力と第１の出力との差と、設定
値とが比較され、比較結果に基づいて用紙の表面位置が
検出される。

このようにして、用紙の表面位置が検出されると、上
記ギャップを増加させる方向に駆動装置が所定量駆動さ
れ、停止させられる。

この場合、前記プラテン部と印字ヘッド部との間のギ
ャップが減少させられると、用紙の印字ヘッドの先端と
は接触しない。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図は本発明の印字ヘッドギャップ自動調整機構の
平面図、第２図は本発明の印字ヘッドギャップ自動調整
機構の左側面図、第３図は本発明の印字ヘッドギャップ
自動調整機構の要部拡大図、第４図は本発明の印字ヘッ
ドギャップ自動調整機構のブロック図、第５図は本発明
の印字ヘッドギャップ自動調整機構の動作タイムチャー
トである。

第１図〜第３図において、１は印字ヘッド、２は該印
字ヘッド１を搭載したキャリッジである。該キャリッジ
２にはブラケット４が取り付けられており、該ブラケッ
ト４にはリニア出力装置３が取り付けられている。そし
て、印字ヘッド１、キャッリジ２、リニア出力装置３及
びブラクット４によって印字ヘッド部が構成される。上
記リニア出力装置３は、用紙27と対向して設けられる接
触子3aが印字ヘッド１の先端1aよりわずかに（G₂）突出
するようにナット5a,5bによって調整可能に配設され
る。

該接触子3aは、またＣ方向に進退可能に設けられてい
て、Ｃ方向に移動するとそのストロークに比例して出力
電圧が変化するものであり、例えば、接触子3aに永久磁
石を固着しフレーム3b内にホール素子を内蔵し、その相
対位置関係によってホール素子からの出力電圧を得るよ
うにしてある。

なお、上記接触子3aは、ストロークに対応して出力電
圧が単調に増加又は減少するものであればよい。また、
必ずしも出力電圧によって相対的位置の関係を知る必要
はない。

そして、接触子3aの動作力は任意に設定することがで
き、上記接触子3aの先端部はＲ形状を有していて、用紙
との良好な接触が得られるようになっている。

一方、６はプラテン、７はプラテン軸で、該プラテン
軸７の両端部はサイドフレーム8,9に回動自在に支持さ
れている。そして、上記プラテン６及びプラテン軸７に
よってプラテン部が構成れる。また、10はキャリッジ２
の前部を貫通して延在するガイドシャフト、11は前記キ
ャリッジ２の後部に設けられたベアリング12及びガイド
13に係合させたスライドビームであり、その左右両端部
はサイドフレーム8,9に固着されている。ガイドシャフ
ト10の両端部はサイドフレーム8,9に設けられた長孔14,
14′に滑動かつ回動自在に嵌め込まれている。

上記構成により、キャリッジ２は図示しない駆動源と
動力伝達機構により、第１図に示す矢印Ａ方向に移動可
能とされるとともに、かつガイドシャフト10と一体にプ
ラテン軸７と直交する方向、すなわちＢ方向にも移動す
ることができるようにサイドフレーム8,9に支持されて
いる。

15,16は上記ガイドシャフト10の両端に固着されたカ
ムであり、17,18はサイドフレーム8,9に回転自在に支持
されたカムフォロアである。また19,20は上記ガイドシ
ャフト10の両端とサイドフレーム8,9の間に張設された
スプリングであり、ガイドシャフト10をサイドフレーム
8,9の長穴14,14′にそって手前側に引き寄せ、その両端
部のカム15,16をカムフォロア17,18側に付勢している。

上記ガイドシャフト10の左端にはドリブンギヤ21が固
着されていて、該ドリブンギヤ21は、その略直下におい
てサイドフレーム８に回転自在に支持されたアイドルギ
ヤ22及び該アイドルギヤ22に噛み合うギヤ23を介してス
テッピングモータ24の軸に接続されている。また、25は
カム15の回転をストップさせるリミッタポストで、サイ
ドフレーム８に固着されており、26はインクリボンカセ
ットである。

次に第４図において、28はステッピングモータ24を駆
動するための駆動回路であり、コントロール部30からの
指令に従いステッピングモータ24を駆動する。29はＡ−
Ｄコンバータであり、リニア出力装置３からのアナログ
信号をデジタル信号に変換してコントロール部30に出力
する。

続いて、上述した構成からなる本発明の印字ヘッドギ
ャップ自動調整機構の動作について説明する。

本発明の印字ヘッドギャップ自動調整機構が搭載され
たプリンタの電源を操作者が投入すると、印字媒体愛の
装着の有無にかかわらず初期動作として、コントロール
部30からステッピングモータ駆動回路28へリバース信号
が出力され、ステッピングモータ24を第２図において左
回転させる。

すなわちステッピングモータ24が左回転すると、ドラ
イブギヤ22、ドリブンギヤ21、カム15,16、ガイドシャ
フト10を介してキャリッジ２が印字ヘッドギャップを広
げる方向に移動する。この時、ステッピングモータ駆動
回路28がステッピングモータ24に出力するリバースパル
ス数は、カム15が回転し該カム15の垂直部15aがサイド
フレーム８に固着されたリミッタポスト25に当接し、ス
テッピングモータ24が脱調するのに十分な所定パルス数
とされる。

つまり、印字ヘッドギャップの値がいくらであって
も、必ずステッピングモータ24を脱調させ、更にステッ
ピングモータ24の脱調を無視して予め設定されている所
定のパルス数が送られるようになっている。その時の印
字ヘッドギャップは、用紙27の装着やインクリボンカセ
ット26を交換するのに十分なギャップとなっている。

次に、プラテン６に用紙27が装着され、図示しないホ
ストコンピュータ等から印字データが送信されてくる
と、コントロール部30からステッピングモータ24を右回
転させるフォワード信号が出力される。すなわち、ステ
ッピングモータ24はキャリッジ２を初期位置からプラテ
ン６側に移動させる。

ここで、上記フォワード信号を送り続けると、キャリ
ッジ２に固定されたリニア出力装置３の接触子3aと用紙
27の隙間が狭くなっていき、ついには両者が当接する。
更に、フォワード信号を送り続けると、上記接触子3aが
ストロークＳだけ押されて後退する。そして、初期位置
から当接位置までV₁であったリニア出力糖衣３の出力電
圧は、接触子3aが押される間に増加してV₂に変化する
（第５図参照）。

この出力電圧の変化量ＶＶ＝V₂−V₁ は、Ａ−Ｄコンバータによりデジタル信号に変化させら
れ、予めコントロール部30に設定された電圧と比較され
て等しくなった時、ステッピングモータ24を駆動する駆
動回路28への出力信号がフォワード方向からリバース方
向に切り換えられる。

そして、フォワードパルスからリバースパルスに切り
換えられた後、適正な印字ヘッドギャップG₁が確保され
るまで、予め設定されたリバースパルスが入力されるよ
うになっている。

このようにして、用紙27の厚さが変化しても接触子3a
が用紙27に当接した後、所定のストロークＳだけキャリ
ッジ２が前進した所で用紙27の位置が検出され、フォワ
ードパルスからリバースパルスに切り換えられ、適正な
印字ヘッドギャップG₁が確保されるまでリバースパルス
が入力されるので、印字ヘッドギャップG₁は常に一定量
とすることができる。

ここで、上記ストロークＳは、印字ヘッド１の先端1a
とリニア出力装置３の接触子3aの段差G₂よりも小さくす
るとよい。なぜならば、フォワードパルスによりキャリ
ッジ２がプラテン６側に移動する時、接触子3aがストロ
ークＳだけ前進する前に用紙27と印字ヘッド１の先端が
接触すると、インクリボンと用紙27が接触し汚れが発生
するからである。

また、印字ヘッドギャップG₁は段差G₂よりも大きくす
るとよい。なぜならば、印字ヘッドギャップG₁は段差G₂
より小さいと、印字を行っている間に接触子3aが用紙27
の表面を擦り、その先端を摩耗させるからである。

すなわち、 G₂＞G₁＞Ｓの関係に各数値が設定される。

上記リニア出力装置３は、ホール素子や磁気抵抗効果
素子等の半導体（一般的には「磁電変換素子」と言
う。）と永久磁石の組合せにより形成される。ところ
が、該リニア出力装置３の周囲の温度変化や入力電源電
圧の変化によってリニア出力電圧が変動するという欠点
がある。

本発明においては、上記V₁とV₂の絶対値ではなく両者
の差、すなち出力電圧の変化量Ｖをフォワードパルスか
らリバースパルスへの切り換えのトリガとして使用する
ため、出力電圧が変動してもその影響はない。

すなわち、出力電圧の変化量ＶとストロークＳはリニ
ア（比例）の関係にあるため、所定の出力電圧の変化量
Ｖを得るようにすると、常に一定のストロークＳを得る
ことができる。そして、リニアの傾きに変化がない限
り、ストロークＳは常に一定となり変化がない。出力電
圧のリニアの傾きの変動がある場合でも、Ｓを非常に小
さく設定（0.1mm程度）することによりその影響をなく
すことができる。例えば、リニアの傾きが10％変化した
としても、ストロークＳの値はもともと非常に小さいの
で、その10％の変化の影響を受けるだけで済むことにな
る。

一例として、G₁＝0.31mm,G₂＝0.2mm,S＝0.1mm,V＝20m
V,フォワード／リバースによる印字ヘッドギャップ変化
量が0.01mm,接触子の動作力が300gの場合、脱調を無視
してステッピングモータにフォワードパルスを送り続け
る従来の方式に比較し、本発明の印字ヘッドギャップ自
動調整機構によると、印字ヘッドギャップの繰り返し精
度のバラツキが0.07mm程度（55kg上質紙１枚の厚さ）向
上する。

なお、本発明の上記実施例においては、プラテン部を
固定するとともに、リニア出力装置３が取り付けられた
印字ヘッド部を、ステッピングモータ24及びカム15,16
によって移動させて印字ヘッドギャップを変化させた
が、逆に印字ヘッド部を固定するとともに、プラテン部
をラックアンドピニオン等によって移動可能とし、ステ
ッピングモータ24を使用して印字ヘッドギャップを変化
させる方法もある。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、印字ヘ
ッドギャップ自動調整機構においては、プラテン部及び
印字ヘッド部の少なくとも一方に配設され、両者の相対
的位置を変えるための駆動装置と、上記印字ヘッド部に
おいてプラテン上の用紙と対向させて配設され、用紙と
の接触により移動可能な接触子を備えたリニア出力装置
と、上記駆動装置を駆動して接触子を用紙に接触させ、
そのときの上記リニア出力装置の第１の出力を求め、接
触子を用紙に接触させた後、上記プラテン部と印字ヘッ
ド部との間ギャップを減少させる方向に上記駆動装置を
更に駆動し、そのときの上記リニア出力装置の第２の出
力を求め、該第２の出力と第１の出力との差と、設定値
とを比較し、比較結果に基づいて用紙の表面位置を検出
する手段と、用紙の表面位置が検出された後、上記ギャ
ップを増加させる方向に駆動装置を所定量駆動して停止
させる手段とを有する。

この場合、接触子が用紙に接触させられたときの第１
の出力と、駆動装置が更に駆動されたときの第２の出力
が求められ、該第２の出力と第１の出力との差と、設定
値とが比較され、比較結果に基づいて用紙の表面位置が
検出される。

したがって、用紙の厚さが変動しても、接触子による
用紙押付力が一定であるので、プラテン及びキャリッジ
のガイドシャフトが変形することがない。その結果、上
記ギャップの調整を安定させることができるので、常に
一定のギャップを設定することができる。

また、リニア出力装置の周囲の温度、入力電源電圧等
の変化によってリニア出力電圧が変化しても、用紙の表
面位置の検出に影響が与えられるので、常に一定のギャ
ップを設定することができる。

本発明の他の印字ヘッドギャップ自動調整機構におい
ては、さらに、用紙の表面位置が検出されるまでの上記
接触子の先端位置と印字ヘッドの先端位置との間の距離
をG₂とし、かつ上記第２の出力と第１の出力との差を得
るための接触子のストロークをＳとしたときに、 G₂＞Ｓにされる。

この場合、上記ギャップの調整を行っている際に、印
字ヘッドの先端が用紙の表面に接触することがないの
で、用紙をインクリボンで汚してしまうのを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の印字ヘッドギャップ自動調整機構の平
面図、第２図は本発明の印字ヘッドギャップ自動調整機
構の左側面図、第３図は本発明の印字ヘッドギャップ自
動調整機構の要部拡大図、第４図は本発明の印字ヘッド
ギャップ自動調整機構のブロック図、第５図は本発明の
印字ヘッドギャップ自動調整機構の動作タイムチャート
である。１……印字ヘッド、２……キャリッジ、３……リニア出
力装置、3a……接触子、６……プラテン、10……ガイド
シャフト、24……ステッピングモータ、27……用紙。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）プラテン部及び印字ヘッド部の少な
くとも一方に配設され、両者の相対的位置を変えるため
の駆動装置と、（ｂ）上記印字ヘッド部においてプラテン上の用紙と対
向させて配設され、用紙との接触により移動可能な接触
子を備えたリニア出力装置と、（ｃ）上記駆動装置を駆動して接触子を用紙に接触さ
せ、そのときの上記リニア出力装置の第１の出力を求
め、接触子を用紙に接触させた後、上記プラテン部と印
字ヘッド部との間のギャップを減少させる方向に上記駆
動装置を更に駆動し、そのときの上記リニア出力装置の
第２の出力を求め、該第２の出力と第１の出力との差
と、設定値とを比較し、比較結果に基づいて用紙の表面
位置を検出する手段と、（ｄ）用紙の表面位置が検出された後、上記ギャップを
増加させる方向に駆動装置を所定量駆動して停止させる
手段とを有することを特徴とする印字ヘッドギャップ自
動調整機構。
【請求項２】用紙の表面位置が検出されるまでの上記接
触子の先端位置と印字ヘッドの先端位置との間の距離を
G₂とし、かつ、上記第２の出力と第１の出力との差を得
るための接触子のストロークをＳとしたときに、 G₂＞Ｓにされる請求項１に記載の印字ヘッドギャップ自動調整
機構。