JP2835249B2 - プリンタのシャトル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ラインプリンタ装置
などにおいて印字を行うために往復運動をするプリンタ
のシャトル装置に関する。

【０００２】ラインプリンタ装置などにおいては、印字
ヘッドを載せた印字シャトルを高速で往復運動させる必
要があり、そのための駆動装置としてリニアモータが用
いられる。

【０００３】

【従来の技術】従来のプリンタのシャトル装置は、印字
ヘッドを搭載してステーシャフトに沿って移動自在な印
字シャトルに電磁コイルを並べて取り付け、その電磁コ
イルに対向して永久磁石をベースフレームに並べて固定
し、電磁コイルに流す電流を制御することによって、フ
レミング左手の法則により電磁コイルに生じる推力を変
化させて印字シャトルを往復動させていた。

【０００４】また、印字シャトルの往復動によって生じ
る振動を吸収するために印字シャトルと連動して印字シ
ャトルと平行に逆方向に運動させるバランスシャトルを
設けたものにおいては、印字シャトルの印字ヘッドに代
えてシャトルに重りを載せたものを、バランスシャトル
として用いていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
印字シャトル側に電磁コイルが実装されていると、リニ
アモータを高出力にしようとして電磁コイルの体積を増
やしても、その分だけ印字シャトルが重くなって負荷が
増大してしまうので、往復運動を思ったほど高速化する
ことができなかった。

【０００６】また、電磁コイルを電源に接続するリード
線には、ベースフレーム側に固定されている部分と印字
シャトルと共に往復運動する部分とができるので、くり
返しの往復運動によってリード線が断線してしまう事故
が発生していた。

【０００７】そこで本発明は、印字シャトルの往復運動
を容易に高速化することができ、しかも電磁コイルのリ
ード線の断線等が発生しない信頼性の高いプリンタのシ
ャトル装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のプリンタのシャトル装置は、実施例を説明
するための図１に示されるように、印字ヘッド１１が取
り付けられてガイド手段２に沿って移動自在に設けられ
た印字シャトル１２と、上記印字シャトル１２に取り付
けられた永久磁石１５と、上記永久磁石１５に対向して
上記永久磁石１５との間に隙間をあけて不動部材１に固
定された電磁コイル１６とを設けたことを特徴とする。

【０００９】なお、上記永久磁石１５を希土類磁石によ
り形成するとよく、また、上記印字シャトル１２と連動
して上記印字シャトル１２と平行に逆方向に運動させる
ためのバランスシャトル２２が設けられている場合に、
上記バランスシャトル２２には上記希土類磁石より磁性
の弱い磁性体からなる低磁永久磁石１２５を取り付け、
上記低磁永久磁石１２５に対向して上記低磁永久磁石１
２５との間に隙間をあけて電磁コイル２６を固設しても
よい。

【００１０】また、上記永久磁石１５を、上記印字シャ
トル１２に設けられたヨーク１４に取り付け、上記ヨー
ク１４の端部を、上記永久磁石１５との間に隙間をあけ
て上記永久磁石１５の側方に曲げて形成してもよく、上
記永久磁石１５を取り付けたヨーク１１４が磁気閉回路
を形成するようにしてもよい。

【００１１】そして、上記永久磁石１５が取り付けられ
た上記印字シャトル１２を囲むように磁気シールドカバ
ー３０を設けてもよい。

【００１２】

【作用】印字シャトル１２に取り付けられた永久磁石１
５による磁界の中にある電磁コイル１６に電流を流す
と、フレミング左手の法則に基づく推力が電磁コイル１
６に発生する。

【００１３】しかし、電磁コイル１６は不動部材１に固
設されているので、その推力の反力が永久磁石１５側に
作用して、印字シャトル１２がガイド手段２に沿って移
動する。そして、電磁コイル１６に与える電流を制御す
ることによって、印字シャトル１２を往復動させること
ができる。

【００１４】

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図１ない
し図３は本発明を適用したラインプリンタの第１の実施
例を示しており、図１は側面断面図、図２は平面図、図
３は斜視図である。

【００１５】１は、図示されていない筐体に取り付けら
れたベースフレームであり、一対のステーシャフト２，
３の両端が、横向きに平行にベースフレーム１に固定さ
れている。ただし、図３にはベースフレーム１の図示は
省略されている。

【００１６】中央付近に配置された第１のステーシャフ
ト２には、多数の印字ピンを並べた印字ヘッド１１を搭
載した印字シャトル１２が摺動自在に嵌合している。印
字シャトル１２は、ベースフレーム１上を走行可能なロ
ーラ１３と第１のステーシャフト２によって支えられて
いる。

【００１７】印字ヘッド１１は、例えば電磁釈放型のも
のであり、印字ピンにより１ドット単位で印字を行う６
個の印字エレメントを、前後２段に且つ上下対称に配置
した２４ピン型の印字ヘッドアセンブリ１１ａが、横一
列に例えば１２組並べられている。

【００１８】印字ピンの先端は、印字ヘッド１１で駆動
されて、図１に示される矢印Ａ方向に突出し、用紙搬送
路４を矢印Ｂ方向に搬送される印字用紙を、図示されて
いないインクリボンを介して打撃してインパクトドット
印字が行われる。

【００１９】印字シャトル１２の下部に取り付けられた
平面状の鉄板からなるヨーク１４の下面には、厚み方向
を両磁極にした長方形状の板状の多数の永久磁石１５
が、第１のステーシャフト２の長手方向に並べて配列さ
れている。

【００２０】この永久磁石１５としては、例えばサマリ
ウムコバルト等のような磁性の強い希土類磁石が用いら
れている。したがって、フェライト磁石などを用いるの
に比べて薄くて軽量（例えば５分の１の厚さと重さ）に
なっている。

【００２１】各永久磁石１５は、印字ヘッドアセンブリ
１１ａの幅より僅かに幅広に形成されていて、図４に示
されるように、Ｎ極とＳ極とが交互になるように１１個
連続して配列され、さらに間隔をあけて両端に１個ずつ
配置されている。

【００２２】このように、印字シャトル１２とそれに取
り付けられた印字ヘッド１１及びヨーク１４と永久磁石
１５等が一体となって、第１のステーシャフト２に沿っ
て移動可能な印字シャトルユニット１０が形成されてい
る。

【００２３】印字シャトルユニット１０に配列された永
久磁石１５に対向して、ベースフレーム１に固定された
鉄板からなるコイルベース１８上に、永久磁石１５との
間に僅かな隙間をあけて電磁コイル１６が並べて固定さ
れている。

【００２４】このように、永久磁石１５と電磁コイル１
６とによって、印字シャトルユニット１０駆動用のリニ
アモータ（第１のリニアモータ）が形成されている。１
９は、電磁コイル１６に電力を供給するためのリード線
である。

【００２５】各電磁コイル１６は、渦巻き状に巻かれて
永久磁石１５の２倍の幅に形成され、図５に略示される
ように、連続して６個並べられている。なお、図５は略
示図であり、隣り合う電磁コイル１６の外縁どうしは接
している。

【００２６】６個の電磁コイル１６のうち、両端の電磁
コイル１６ａは、第１のリニアモータの動作を反転させ
るためのものであり、同じリード線に直列に接続されて
いる。一方、その間の４個の電磁コイル１６ｂは、第１
のリニアモータを定速で駆動するためのものであり、両
端の電磁コイル１６ａとは異なるリード線に２つずつ直
列に接続されている。

【００２７】このように構成された第１のリニアモータ
は、永久磁石１５による磁界の中にある電磁コイル１６
に電流を流すことによって、フレミング左手の法則に基
づく推力が電磁コイル１６に発生する。

【００２８】しかし電磁コイル１６はベースフレーム１
に対して固定されていて動かないので、その推力の反力
が永久磁石１５側に作用して、その結果印字シャトルユ
ニット１０が第１のステーシャフト２に沿って移動す
る。

【００２９】そして、電磁コイル１６に与える電流を制
御することによって、印字シャトルユニット１０を、第
１のステーシャフト２に沿って高速で往復動させること
ができる。

【００３０】また、図２に示されるように、印字シャト
ル１２とベースフレーム１とには、透過型の光センサと
スリットとにより形成された位置検出センサ１７が設け
られている。ただし、図１及び図３にはその図示は省略
されている。

【００３１】第１のステーシャフト２と平行に配置され
た第２のステーシャフト３には、印字シャトル１２と同
様に形成されたバランスシャトル２２が摺動自在に嵌合
している。

【００３２】バランスシャトル２２上には印字ヘッド１
１とほぼ同じ重さの重り２１が搭載され、下部に取り付
けられたヨーク２４の下面には、印字シャトルユニット
１０に取り付けられた永久磁石１５と同様の永久磁石２
５が並べて取り付けられている。

【００３３】２３は、ベースフレーム１上を走行するよ
うにバランスシャトル２２に回転自在に取り付けられた
ローラであり、バランスシャトル２２はこのローラ２３
と第２のステーシャフト３によって支えられている。

【００３４】このようにして、バランスシャトル２２と
それに取り付けられた重り２１及びヨーク２４と永久磁
石２５等によってバランスシャトルユニット２０が形成
されている。

【００３５】このバランスシャトルユニット２０は、一
体となって印字シャトルユニット１０と平行に移動する
ことができる。３１は、ベースフレーム１上を走行する
ように重りユニット３０に回転自在に取り付けられたロ
ーラである。

【００３６】バランスシャトル２２に配列された永久磁
石２５に対向して、その下のベースフレーム１に固定さ
れたコイルベース２８上に、永久磁石２５との間に僅か
な隙間をあけて、図５に示される電磁コイル１６と同様
の電磁コイル２６が並べて固定されている。

【００３７】このように、永久磁石２５と電磁コイル２
６とによって、バランスシャトルユニット２０駆動用の
リニアモータ（第２のリニアモータ）が形成されてい
る。２９は、電磁コイル２６に電力を供給するためのリ
ード線である。

【００３８】そして、電磁コイル２６に流す電流を制御
することによって、バランスシャトルユニット２０を、
第２のステーシャフト３に沿って高速で往復動させるこ
とができる。

【００３９】図６は、第１と第２のリニアモータに対す
る回路構成を略示しており、各電磁コイル１６，２６に
対しては、一つの駆動回路５から同じ駆動電流が供給さ
れ、これによって印字シャトルユニット１０とバランス
シャトルユニット２０が相対的に逆方向に同じ速度で動
いて、各々高速で往復運動を行うようになっている。

【００４０】そのために、永久磁石１５，２５の極性又
は各電磁コイル１６，２６の巻き方向のいずれかを、印
字シャトルユニット１０とバランスシャトルユニット２
０とで逆にしてある。

【００４１】駆動回路５の動作を制御するための制御部
６には、印字シャトルユニット１０側の位置検出センサ
１７から反転用と定速用の検出信号が入力して、フィー
ドバック制御によって往復動のための制御が行われる。

【００４２】また、バランスシャトルユニット２０側の
位置検出センサ２７から制御部６に入力する検出信号に
よって、バランスシャトルユニット２０の暴走の発生等
が監視されている。

【００４３】このように構成された上記実施例のプリン
タのシャトル装置においては、第１及び第２のリニアモ
ータともに、電磁コイル１６，２６がベースフレーム１
側に固定されていて、可動部である印字シャトル１２及
びバランスシャトル２２には永久磁石１５，２５が取り
付けられている。

【００４４】したがって、リニアモータの出力を増すた
めに電磁コイル１６，２６の体積を大きくしても可動部
の重量が増大せず、印字シャトル１２及びバランスシャ
トル２２の往復運動を容易に高速化することができる。

【００４５】また、可動部には電磁コイル１６，２６の
リード線１９，２９が接続されないので、くり返しの往
復運動によってもリード線１９，２９が断線してしまう
ような不具合が発生しない。

【００４６】そして、永久磁石１５，２５を磁性の強い
希土類磁石で形成することによって、永久磁石１５，２
５を薄く軽量にすることができるので、シャトルユニッ
ト１０，２０を軽量化し、且つヨーク１４，２４とコイ
ルベース１８，２８との間の間隔を狭くして磁束密度を
上げることができ、リニアモータの出力増大と高速化を
実現することができる。

【００４７】なお、上記実施例においては、印字シャト
ルユニット１０とバランスシャトルユニット２０の双方
に本発明を適用した例を示したが、バランスシャトルユ
ニット２０が設けられていない装置等においては、印字
シャトルユニット１０だけに本発明を適用すればよい。

【００４８】図７は本発明の第２の実施例を示してお
り、バランスシャトルユニット２０には、印字シャトル
ユニット１０側の希土類からなる永久磁石１５に比べて
磁性の弱い、例えばフェライト磁石からなる低磁永久磁
石１２５を取り付けたものである。

【００４９】低磁永久磁石１２５は、希土類磁石と同程
度の磁束密度を得るためには体積を相当に大きくしなけ
ればならず重量が増大する。その結果、図７に示される
ように、バランスシャトル２２に重りを載せる必要がな
くなったり、又は小さな重りを載せれば足りるので、効
率の良い構造となり、またフェライト磁石などは希土類
磁石に比べて安価なので装置のコストダウンにもなる。

【００５０】図８は本発明の第３の実施例を示してお
り、印字シャトル１２に取り付けられたヨーク１４の両
端部１４ａを、永久磁石１５から少し間隔をあけて永久
磁石１５の側方に折り曲げたものである。

【００５１】このようにすることにより、図９に示され
るように、両端の永久磁石１５ａから側方に漏れる磁束
が、ヨーク１４の端部１４ａを通ってヨーク１４に伝え
られるので外部に漏れなくなる。

【００５２】したがって、漏れ磁束が印字シャトルユニ
ット１０の往復運動によって振動して周囲に磁場の変動
を起こし、例えば各種ディスプレイ装置の画面を不安定
化させてしまうというような周辺への悪影響をなくすこ
とができる。

【００５３】図１０及び図１１は、本発明の第４及び第
５の実施例を示しており、永久磁石１５を取り付けるよ
うに印字シャトル１２に設けられたヨークを、磁気閉回
路となる構造にしたものである。

【００５４】第１の実施例に示されたような平板状のヨ
ーク１４でも、その厚さを十分に厚くすることができれ
ば、永久磁石１５取り付け面の反対側の面から磁束漏れ
は発生しない。

【００５５】しかし、リニアモータの負荷を最小限にす
るためにヨーク１４は必ずしも十分に厚くすることがで
きず、また、印字シャトル１２に固定するために穿けら
れた孔などのために、ヨーク１４の裏側への磁束漏れを
完全に無くすことができない場合が少なくない。

【００５６】そこで、図１０に示される第４の実施例に
おいては、永久磁石１５が取り付けられたヨーク１１４
を環状に形成し、図１１に示される第５の実施例では、
永久磁石１５が取り付けられた平板状のヨーク１４の外
側に櫛歯状に多数の足を有する補助ヨーク２１４を重ね
合わせて、各々ヨークの構造を磁気閉回路にしたもので
ある。

【００５７】このような構造をとることによって、何ら
かの原因で発生する漏れ磁束を、ヨーク内に閉じ込めて
外部に出ないようにすることができ、周囲の磁場に変動
をきたさない。

【００５８】なお、図８ないし図１１に示される第３な
いし第５の実施例においては印字シャトルユニット１０
のヨークについて説明したが、バランスシャトルユニッ
トが設けられていればそのヨークにも同様の構造をとる
とよいことはもちろんである。

【００５９】図１２は本発明の第６の実施例を示してお
り、印字シャトルユニット１０全体を、例えば鉄板によ
って形成された磁気シールドカバー３０で覆ったもので
ある。５０はプリンタ装置の筐体である。

【００６０】通常、装置にはカバー類がある。そこで、
そのカバーの材料が磁性体であって漏れ磁束の量がその
カバーを飽和しなければ、カバー類をできる限り連結し
て閉回路の磁気シールドカバーを形成することによっ
て、磁気シールドの効果は十分である。

【００６１】カバー類がプラスチック等で形成されてい
る場合や、カバー類だけでは磁束が飽和してシールド効
果が完全でない場合には、その内側にさらに磁性材から
なる磁気シールドカバー３０によって閉回路を作る必要
がある。

【００６２】このように磁気シールドカバー３０により
漏れ磁束が外部へ出ないようにする構造は、装置の必要
部材であるカバー類を利用することが可能であり、リニ
アモータの負荷を増すこともないので非常に効率的であ
る。

【００６３】なお、バランスシャトルユニット２０が設
けられている装置では、バランスシャトルユニット２０
も、印字シャトルユニット１０と同じ又は別の磁気シー
ルドカバー３０で覆うとよい。

【００６４】

【発明の効果】本発明のプリンタのシャトル装置によれ
ば、可動部である印字シャトルに永久磁石を取り付け
て、電磁コイルを固定部に設けたことにより、電磁コイ
ルの体積を大きくしても可動部の重量が増大しないの
で、必要に応じてリニアモータの出力を増して、印字シ
ャトルの往復運動を容易に高速化することができる。

【００６５】また、可動部に電磁コイルのリード線が接
続されないので、くり返しの往復運動によるリード線の
断線等がなく、優れた耐久性と信頼性を得ることができ
る。そして、永久磁石を磁性の高い希土類磁石で形成す
ることによって、印字シャトルユニットの軽量化と磁束
密度アップが可能であり、容易に高速化を達成すること
ができる。

【００６６】また、ヨークの両端を曲げ、あるいはヨー
クを磁気閉回路構造にし、又は磁気シールドカバーを設
けることにより、外部への磁束漏れを無くして周辺への
悪影響を防ぐことができる。

【００６７】また、バランスシャトル側に低磁永久磁石
を用いれば、バランスシャトルに取り付ける重りを減ら
して効率のよい構造をとることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の側面断面図である。

【図２】第１の実施例の平面図である。

【図３】第１の実施例の斜視図である。

【図４】第１の実施例の永久磁石の平面図である。

【図５】第１の実施例の電磁コイルの平面図である。

【図６】第１の実施例の回路構成の略示図である。

【図７】第２の実施例の斜視図である。

【図８】第３の実施例の斜視図である。

【図９】第３の実施例の部分正面図である。

【図１０】第４の実施例の部分斜視図である。

【図１１】第５の実施例の部分斜視図である。

【図１２】第６の実施例の斜視図である。

【符号の説明】

１ ベースフレーム（不動部材） ２ ステーシャフト（ガイド手段） １０ 印字シャトルユニット １１ 印字ヘッド １２ 印字シャトル １５ 永久磁石 １６ 電磁コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/245 B41J 19/18 B41J 19/30 H01F 7/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印字ヘッドが取り付けられてガイド手段に
   沿って移動自在に設けられた印字シャトルと、 上記印字シャトルに取り付けられた希土類磁石からなる
   永久磁石と、 上記永久磁石に対向して上記永久磁石との間に隙間をあ
   けて不動部材に固定された電磁コイルと、 上記印字シャトルと連動して上記印字シャトルと平行に
   逆方向に運動させるためのバランスシャトルと、 上記希土類磁石より磁性の弱い磁性体からなり、上記バ
   ランスシャトルに取り付けられた低磁永久磁石と、 上記低磁永久磁石に対向して上記低磁永久磁石との間に
   隙間をあけて上記不動部材に固定された電磁コイル とを
   設けたことを特徴とするプリンタのシャトル装置。
2. 【請求項２】 上記永久磁石が、上記印字シャトルに設け
   られたヨークに取り付けられていて、上記ヨークの端部
   が上記永久磁石との間に隙間をあけて上記永久磁石の側
   方に曲げて形成されている請求項１記載のプリンタのシ
   ャトル装置。
3. 【請求項３】 上記永久磁石が、上記印字シャトルに設け
   られたヨークに取り付けられていて、上記ヨークが磁気
   閉回路を形成している請求項１記載のプリンタのシャト
   ル装置。
4. 【請求項４】 上記永久磁石が取り付けられた上記印字シ
   ャトルを囲む磁気シールドカバーが設けられている請求
   項１、２又は３記載のプリンタのシャトル装置。