JP3271626B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気式リニアエンコー
ダを用いた記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録装置のキャリッジの位置検
出、移動量の検出等にはリニアエンコーダが一般に使用
されている。そして、リニアエンコーダの方式として
は、一般に、光学式と磁気式の２つの方式が知られてい
る。

【０００３】しかしながら、光学式リニアエンコーダで
は、帯状のスケールに形成されたスリットを光学的に読
み取るため、スリットにゴミやホコリ等が付着すると、
読取りミスが発生するという問題点があり、また帯状の
スケールにスリットを形成する際の加工上の制約からス
リットのピッチを細かくすることができない（最小のピ
ッチ：１４０μｍ程度）ために、検出精度に眼界がある
という問題があった。

【０００４】一方、磁気式リニアエンコーダでは、磁性
材料に着磁された着磁部を磁気的に読み取るため、ゴミ
やホコリ等に強く、また着磁部の着磁ピッチを細かくす
ることができる（最小のピッチ：４０μｍ程度）ため、
検出精度を上げることができ、さらに応答速度が速いな
どの特徴がある。

【０００５】また、磁性材料も圧延、絞り加工や切削加
工等ができるものが開発され、コスト的にも安価にな
り、近年注目されてきている。

【０００６】図９および図１０は、それぞれ、従来の記
録装置に用いられる磁気式リニアエンコーダの概略構成
を示す斜視図と断面図である。図９および図１０におい
て、符号１０１は磁性材料から成るスケール部を示し、
このスケール部１０１には微少ピッチで着磁された着磁
部１０２が設けられている。この着磁部１０２と対向す
る位置にはヘッド１０３が設けられており、このヘッド
１０３が図中矢印ＡまたはＢ方向へ移動すると、ヘッド
１０３に設けられた強磁性体磁気抵抗効果素子１０４
（以下ＭＲ素子という）により着磁部１０２の着磁パタ
ーンが読み取られ、読み取った着磁パターンに基づい
て、位置検出、移動量検出等が行われる。

【０００７】ところが、着磁部１０２の着磁パターンを
ＭＲ素子１０４で読み取るためには、着磁パターンとＭ
Ｒ素子１０４とのエアギャップＧを１０μｍ程度に保つ
必要があり、このエアギャップＧを保証するための機構
が複雑になり、さらに調整が必要になるために磁気式リ
ニアエンコーダが高価になってしまうという問題があっ
た。

【０００８】この問題を解決するために磁性材料をワイ
ヤ状に加工してヘッドを軸受を持つハウジングに組み込
みエアギャップを一定に保つことが提案されている。図
１１及び図１２は、ぞれぞれ、この解決案を示す斜視図
及び断面図である。図１１及び図１２において、符号２
０１はワイヤ状に形成され、断面が円形状の磁性材料か
ら成るスケール部を示し、このスケール部２０１には微
小ピッチで着磁された着磁部２０２が設けられている。
この着磁部２０２に対向する位置にはヘッド２０３が設
けられており、ヘッド２０３が図中矢印の方向Ｃ、Ｄへ
直線的に移動すると、ヘッド２０３に設けられたＭＲ素
子２０４によって着磁部パターンを読取り検出回路（図
示せず）により位置検出、移動量検出等が行われる。

【０００９】着磁パターンをＭＲヘッド２０４で読み取
るためのエアギャップＧはワイヤ状に形成されたスケー
ル部２０１に嵌合する軸受２０５、２０５とヘッド２０
３を支持するハウジング２０６によって常に１０μｍ程
度に維持され調整等の必要もなく、また機構も簡単であ
るために磁気式リニアエンコーダを安価に提供すること
ができ、またメインテナンスの必要もないため種々の装
置に使われるようになってきている。

【００１０】またワイヤ状のスケール部は引き抜き加工
で形成されているためスケール部のコストも安価なもの
となっている。

【００１１】一方、記録装置においては、パーソナルコ
ンピュータやワードプロセッサなどの普及により高い印
字精度が求められており、またパーソナルコンピュータ
の低価格化により、記録装置も低価格化することが強く
求められている。

【００１２】このような中で、記録ヘッドを搭載したキ
ャリッジの位置検出、移動量検出等に前記磁気式リニア
エンコーダが使われてきている。

【００１３】前述のワイヤ状のスケール部を記録装置に
固定する場合、断面形状が円形状では記録装置に位置決
めして固定することが困難であるため、スケール部の両
端に固定用の部材を接着固定し、この部材によって記録
装置に対して位置決めして固定を行っている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では、スケール固定用の部材が追加となるため、部品点
数が増加し、また前記固定用部材をスケール部両端に位
置決めし、接着固定する工程が必要となるため製造工程
が複雑となり、磁気式リニアエンコーダのコストが増加
する原因となっていた。

【００１５】さらに、磁気式リニアエンコーダのＭＲ素
子とスケール部の着磁部との相互の角度差による面でも
前記固定用部材の追加と接着固定を行う工程の追加によ
り、悪化する要因となっていた。

【００１６】また、スケール部の両端に固定用部材を固
定する必要があるため、磁気ヘッドがスケール部に取付
けられた状態になるため、磁気式リニアエンコーダの取
扱い時に作業性が悪いことが大きな問題となっていた。

【００１７】上記のような磁気式リニアエンコーダを記
録装置に使用した場合には、磁気式リニアエンコーダの
コストの増加による記録装置全体のコスト上昇と磁気式
リニアエンコーダの回転方向の精度低下による記録装置
への取付け時の調整工程の追加のために、コスト上昇と
信頼性低下という大きな問題点があった。

【００１８】また、従来例では、ワイヤ状に加工された
スケール部がヘッドを支持するハウジングに取付けられ
た軸受と嵌合しているため着磁パターンとＭＲ素子との
エアギャップを一定に保つことはできるが、スケール部
の断面形状が円形であるため、ヘッドはスケール部に対
して回転してしまう。また、着磁部はワイヤ状の一部に
着磁されているので、外周部が円弧であるため着磁部は
線状となっており、所望のリニアエンコーダ出力を得る
ためには着磁部の着磁パターンとＭＲ素子との相互の角
度差は±５°程度に抑えることが必要となる。

【００１９】このことを、着磁パターンとＭＲ素子との
相互の角度差を説明する図１３と、角度差によるリニア
エンコーダの出力の変化のグラフである図１４を参照し
て説明すると、図１３において、スケール部３０１に設
けられた着磁部３０２の着磁パターンに対向してＭＲ素
子３０３が設けられている。スケール部３０１の断面形
状が図示のように円形状であるため、ＭＲ素子３０３は
スケール部３０１に対して自由に回転してしまう。さら
に、スケール部３０１の外周が円弧状であるため、着磁
部３０２はスケール部３０１の一部に線状に着磁されて
いるので、図中＋θ、−θ方向にＭＲ素子が回転する
と、図１４のグラフに示すように、ＭＲ素子３０３の出
力は変化する。ＭＲ素子から所望の出力を得るには図１
４のＶａ以上の出力が必要であり、着磁部３０２とＭＲ
素子３０３の相互の角度差が±５°以上になるとＭＲ素
子３０３の出力がＶａ以下となり、所望の出力を得るこ
とができなくなる。

【００２０】したがって、磁気式リニアエンコーダを記
録装置に使用すると、ＭＲ素子と着磁部との相互の角度
差を±５°以内に抑えることが必要不可欠となり、部品
精度の向上や調整が必要となり、記録装置全体のコスト
が上がってしまうという大きな問題点があった。

【００２１】したがって、本発明の目的は、着磁パター
ンを着磁したスケール軸と、スケール軸の情報を検出す
る磁気ヘッドと、を備える磁気式リニアエンコーダを有
する記録装置において、着磁パターンと磁気ヘッドとの
相互の回転方向の角度差を所定以下にする記録装置を提
供することにある。

【００２２】

【００２３】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、第１の側板および第２の側板に位置決
めされたガイド部材に沿って移動するキャリッジと、前
記ガイド部材に対向して設けられ着磁パターンを着磁し
たスケール軸と、前記キャリッジに搭載され前記スケー
ル軸の情報を検出する磁気ヘッドと、を備える磁気式リ
ニアエンコーダと、 を有する記録装置において、 前記
スケール軸に配され、前記スケール軸に着磁パターンを
着磁する際に円周方向の基準となる基準面と、 前記側
板に配され、前記スケール軸を前記側板に位置決めする
ために前記基準面と嵌合する位置決め用穴と、 を有す
ることにより、前記着磁パターンと前記磁気ヘッドとの
相互の回転方向の角度差を所定以下にすることを特徴と
する記録装置を採用するものである。

【００２４】

【００２５】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の好ましい実施
例を説明する。なお、予め、本発明に用いるのに適した
磁気式リニアエンコーダのスケール部の材料、形状、着
磁方向等について概説する。スケール部の磁石材料とし
ては、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ磁石が好ましい。この磁石はア
ルニコ磁石と同等の磁気特性を持ち、しかも永久磁石の
硬くて脆い弱点を克服した材料であり、０．１ｍｍの線
材や板材が圧延や引抜きなどで容易に量産できるもので
ある。この磁石材料は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ
等の成膜法で作られる薄膜として形成されるか、または
焼結や通常の合金方法で作られる合金物として形成され
る。また、形状としては、断面が円や長方形（正方形）
等の任意の形状の線材や板材であるが、前述の磁石材料
を用いることにより安価にかつ容易に得られる。また、
着磁方向としては、ピッチを細かくするためには（細か
いピッチは例えばカラープリントのようにモノクロプリ
ントより高精度なドット制御が要求される場合に必要と
なる）垂直磁化させることが好ましい。本発明で用いる
のに適した磁気式リニアエンコーダのスケール部の材
料、形状、着磁方向等は以上説明した通りであるが、本
発明は、特に特許請求の範囲に限定してない限り、これ
らのスケール部の材料、形状、着磁方向等に限定される
ものではない。また、本発明に用いるのに適した磁気検
出ヘッドとしては、鉄・ニッケル合金製の磁気抵抗素子
であるＭＲ素子が好ましいが、やはり本発明はこのＭＲ
素子に限定されるものではない。

【００２６】本発明の磁気式リニアエンコーダを用いた
記録装置を示す図１を参照すると、一点鎖線で示すキャ
リッジ１は、ワイヤドット方式、熱転写方式、インクジ
ェット方式などの記録ヘッド１ｈを搭載している。キャ
リッジ１は、また、その外周面上にらせん溝を形成した
リードスクリュー１１により案内され、かつリードスク
リュー１１の回転によりその係合部がらせん溝に沿って
駆動され、プラテン１２の外周面上に巻かれながら送ら
れる記録媒体１３に対して図中の矢印の方向に往復運動
しながら、記録媒体１３にピッチＰでドットＤを記録し
て画像、文字等を描く。

【００２７】このように構成されたキャリッジ１には、
キャリッジの位置検出、移動量検出のための磁気式リニ
アエンコーダが設けられている。この磁気式リニアエン
コーダは、ワイヤ状に形成された磁性材料に例えば１８
０ドット／インチ（ｄｐｉ）や３６０ｄｐｉに相当する
ピッチ密度で着磁パターンを着磁したスケール部５０１
が記録装置本体のフレーム１００（概略的に図示する）
に固定されている一方、ＭＲ素子などから成る磁気ヘッ
ド本体５０２がキャリッジ内部に固定されており、キャ
リッジ１の位置検出を行う。

【００２８】また、磁気ヘッド本体５０２には磁気ヘッ
ド中のＭＲ素子からの出力を外部に引き出すためのフレ
キシブル基板５０３が接続されており、この基板５０３
はコネクタ（図示せず）を介して接続部５０４に接続さ
れて、キャリッジ１に搭載される基板５（図中破線で示
す）に接続されている。

【００２９】この基板５および記録ヘッド１ｈは本体の
フレーム１００上に固定さている記録装置制御回路基板
４に対してフレキシブルケーブル３を介して電気的に接
続されている。

【００３０】（第１実施例）図２は、前述の本発明の最
初の目的を達成するための本発明の磁気式リニアエンコ
ーダの斜視図であり、図３はこの磁気式リニアエンコー
ダのスケール部を記録装置本体に取付けた状態の断面図
である。

【００３１】スケール部５０１は、両端部に溝５２０、
５２０が鍛造加工によって一体に形成されており、その
着磁部５１１に微小ピッチで着磁パターンが着磁されて
いる。着磁部５１１に着磁された着磁パターンはスケー
ルの両端部に形成された溝５２０の基準面５２０Ａを基
準として着磁されている。この磁気式リニアエンコーダ
のスケール部５０１は、溝５２０の基準面５２０Ａを記
録装置本体の側板１０１Ａ、１０１Ｂに設けられている
位置決め用穴にに嵌合することによって記録装置本体に
対して位置決めを行う。スケール部５０１の長手方向の
位置決めは、一方の溝５２０の内側の面５２０Ｂを側板
１０１Ａの外側の面に突き当て、他方の端部に設けられ
た溝５２０の内側の面５２０Ｂを側板１０１Ｂに取付け
られた板ばね１０２によって図３の矢印Ｆの方向に付勢
することによって位置決めして固定する。そして、この
矢印Ｆ方向の付勢力はスケール部５０１の自重による撓
みを除去する機能もある。

【００３２】ＭＲ素子などから成る磁気ヘッド本体５０
２はハウジング５１３に固定されている。このハウジン
グ５１３の両端には軸受５１４、５１４が固定されてお
り、スケール部５０１と嵌合することにより、ＭＲ素子
と着磁部５１１とのエアギャップＧを一定（１０μｍ）
に維持している。

【００３３】（参考例） 図4は、本発明の参考例の磁気式リニアエンコーダの斜
視図であり、図５はこの参考例の磁気式リニアエンコー
ダのスケール部を記録装置本体に取付けた状態の断面図
である。

【００３４】スケール部５０１は、ＭＲ素子５０２等か
ら成る磁気ヘッド５０２を支持する軸受５１４、５１４
が回転しないような断面が非円形であり、スケール部５
０１と後述する軸受５１４、５１４の係合部分はそれぞ
れ補完的な形状に構成されている。スケール部及び軸受
は係合部分の断面が非円形であれば、任意の形状をとり
うるが、リニアエンコーダの製造工程を考慮すると、有
限の対称軸を持つことが好ましい。一例を挙げると、ス
ケール部５０１は、図４に示すように、対向する部分に
直線部分を持ち、その他の対向部分が円弧状であり、直
線部分の着磁部５１１に微小ピッチで着磁パターンが着
磁されている。

【００３５】前述の磁気ヘッド５０２はハウジング５１
３に固定されており、軸受５１４、５１４はハウジング
５１３の両端に固定されており、スケール部５０１と嵌
合することにより、ＭＲ素子５１５と着磁部５１１との
エアギャップＧ１０（μｍ程度）を一定に維持してい
る。また、軸受５１４、５１４にはスケール部５０１の
直線部に対応する直線部が形成されており、即ち、補完
形状であり、この直線部分によって、磁気ヘッド５０２
がスケール部５０１の着磁部５１１に対して回転するこ
とが阻止されており、ＭＲ素子５１５と着磁部５１１と
の相互の角度差を±５°以内に保持することを保証して
いる。

【００３６】このように、スケール部５０１の断面形状
が有限の対称軸を持ち、対向する部分を直線部を持つ形
状とすることによりＭＲ素子５１５がスケール部５０１
の着磁部５１１に対して回転することが阻止され、相互
の角度差を±５°以内に簡単な構成で調整なく保証する
ことができる。また、スケール部の断面形状が直線部分
に着磁することにより着磁する部分の幅を大きくするこ
とができるため、ＭＲ素子５１５の出力を安定させるこ
とがきる。さらに、スケール部の断面が直線部分を持つ
ことにより、着磁部が目視で簡単に判別することがで
き、記録装置に組み込む場合に簡単に取付けることがで
き、直線部を記録装置本体にスケール部を固定する際の
位置決めに使用することができるため装置の組み立て時
の工程を簡略化することができ、記録装置のコストを安
価にすることができる。

【００３７】さらに、スケール部は引き抜き加工で製造
できるため、この第２のような断面形状を採用すること
は製造ラインの安定化に大きく貢献できる。

【００３８】この参考例では、着磁部をスケール部の断
面の片側に設けた場合を説明しているが、対向する直線
部分の両方に着磁部を設けると、ＭＲ素子と着磁部の位
置合わせが必要なくなるため、さらに組み立て工程を簡
略化することができる。

【００３９】着磁部をスケール部の断面の直線部分以外
に設けても同様な効果がある。

【００４０】さらに、軸受の内周は円形形状で、スケー
ル部の断面の直線部分に対応して回転を防止する部分を
ハウジングに設けても同様な効果がある。この場合、軸
受の形状が簡単になるためさらにコストが安価になる。

【００４１】スケール部の断面形状を図６のように半円
形状に形成しても同様な効果を得ることができ、直線部
分が対向していなくてもよい。

【００４２】スケール部の断面形状を図７のように楕円
形状にして形成してもＭＲ素子と着磁部の角度差の防止
に対して同様な効果が得られ、この場合、磁気式リニア
エンコーダの耐久性が向上する。

【００４３】スケール部の断面形状を図８のように三角
形形状に形成しても同様な効果が得られ、さらに多角形
形状にしても同様な効果が得られる。

【００４４】以上説明したように、本発明によれば、ス
ケール軸に配され、スケール軸に着磁パターンを着磁す
る際に円周方向の基準となる基準面と、側板に配され、
スケール軸を側板に位置決めするために基準面と嵌合す
る位置決め用穴と、を有するため、着磁パターンと磁気
ヘッドとの相互の回転方向の角度差を所定以下にする記
録装置を提供することができる。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】図1は、本発明の記録装置の概略斜視図であ
る。

【図２】図2は、本発明の記録装置で用いられる実施例
の磁気式リニアエンコーダの斜視図である。

【図３】図3は、図2の磁気式リニアエンコーダのスケー
ル部を記録装置本体に取付けた状態の断面図である。

【図４】図4は、本発明の参考例の磁気式リニアエンコ
ーダの斜視図である。

【図５】図5は、図4の参考例の磁気式リニアエンコーダ
のスケール部を記録装置本体に取付けた状態の断面図で
ある。

【図６】図6は、他の参考例の磁気式リニアエンコーダ
の断面図である。

【図７】図7は、他の参考例の磁気式リニアエンコーダ
の断面図である。

【図８】図8は、他の参考例の磁気式リニアエンコーダ
の断面図である。

【図９】図9は、従来例の記録装置で用いられている磁
気式リニアエンコーダの斜視図である。

【図１０】図10は、図9の従来例の記録装置で用いられ
ている磁気式リニアエンコーダの断面図である。

【図１１】図11は、従来例の記録装置で用いられている
磁気式リニアエンコーダの斜視図である。

【図１２】図12は、図11の従来例の記録装置で用いられ
ている磁気式リニアエンコーダの断面図である。

【図１３】図13は、MR素子と着磁部との相互の角度差の
説明図である。

【図１４】図14は、MR素子と着磁部との相互の角度差に
よるMR素子の出力を示すグラフである。

【符号の説明】

１ キャリッジ １１ リードスクリュー ５０１ スケール部 ５０２ 磁気ヘッド ５２０ 溝 ５１３ ハウジング ５１４ 軸受 ５１５ ＭＲ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 19/18 B41J 19/20 G01D 5/245

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の側板および第２の側板に位置決め
   されたガイド部材に沿って移動するキャリッジと、 前記ガイド部材に対向して設けられ着磁パターンを着磁
   したスケール軸と、前記キャリッジに搭載され前記スケ
   ール軸の情報を検出する磁気ヘッドと、を備える磁気式
   リニアエンコーダと、 を有する記録装置において、 前記スケール軸に配され、前記スケール軸に着磁パター
   ンを着磁する際に円周方向の基準となる基準面と、 前記側板に配され、前記スケール軸を前記側板に位置決
   めするために前記基準面と嵌合する位置決め用穴と、 を有することにより、前記着磁パターンと前記磁気ヘッ
   ドとの相互の回転方向の角度差を所定以下にすることを
   特徴とする記録装置。
2. 【請求項２】 前記磁気ヘッドはＭＲ素子であることを
   特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 【請求項３】 前記基準面は鍛造加工により前記スケー
   ル軸と一体に形成されることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の記録装置。