JP4164666B2 - ドットラインプリンタのシャトル機構 - Google Patents

Description

本発明は、ドット印字用ハンマによりドットマトリクス形式で印字を行うドットラインプリンタに関するものであり、さらに詳しくはドット印字用ハンマを桁方向に往復移動させるためのシャトル機構に関するものである。

図５にドットラインプリンタの印字機構の概略を示す。

複数の印字素子を有するハンマバンク１は、シャトル機構２により桁方向に往復運動する。ハンマバンク１はインクリボン３と字用紙４とを間に挟み、印字力を支持するためのプラテン５と対向した状態で配設されている。また、ハンマバンク１にはインクリボン３を挟んだ状態で配設するリボンセパレータ６を配設してある。リボンセパレータ６には、ハンマバンク１の印字素子が貫通する多数の穴を有しており、印字素子部以外でインクリボン３が印字用紙４と接触してインク汚れが発生しないように被覆する役割を果たしている。ハンマバンク１は往復運動した状態で適時駆動される毎にドットマトリクス形式で文字、図形等を印字用紙４に印字する。印字用紙４はその過程で適時紙送り機構７により、桁方向と直角方向に送られる。

ハンマバンク１を桁方向に往復運動させるシャトル機構２には、従来から様々な方式が取り入れられているが、往復距離が約35mm以上の長いストロークを必要とするものに対しては、リニアモータ方式が一般的に採用されている。リニアモータ方式にも種々あるが、加速駆動の応答性が高いコアレスタイプを使用している。コアレスタイプのリニアモータを使用した従来のシャトル機構の概略構成を図６に示す。

マグネット１０は磁極を交互に隣接する状態でヨーク部１１に固定され、ヨーク部１１を上下に対向する状態で配設してある。上下のヨーク部１１のマグネット１０間の隙間にコイル部１２が配設され、コイルに電流を流したときにリニア方向に推力を得るようにしている。コイル部１２をリニア方向にスライドするため、位置決め用としてコイルホルダ１３を図に示す如く配設する。またコイル部１２で発生した推力を伝達する機構として反転機構１４を配設する。この反転機構１４を介し、ハンマバンク固定部１５に推力を伝達させる。ハンマバンク固定部１５はシャフト１６を介してスライド可能としながら、図示しないハンマバンクと固定するために両側に設置する。またハンマバンク固定部１５は反転機構１４のタイミングベルトに固定されたシフトプレート１７にて固定されている。コイル部１２側とハンマバンクを含めたハンマバンク固定部１５側は質量をほぼ同じとし、反転機構１４により逆方向に常に駆動させる構成としている。このように同等の質量を逆方向に駆動する、すなわちカウンタバランサ構成とすることにより、ハンマバンクを含めた可動部をリニアに駆動させたときに働く慣性力を相殺させることができ、ドットラインプリンタの筐体振動を低減させる効果がある。リニアモータを使用する従来技術の場合、専用のカウンタバランサ用の錘を設置せず、駆動源であるコイル部１２をカウンタバランサ機能として兼用している（例えば、特願平１０−３０１９１７号参照）。

近年のドットラインプリンタの動向では印刷速度向上と製造コスト低減が必要となってきており、コスト低減を図りながら印刷速度アップに伴うシャトル機構の推力アップが不可欠となっている。シャトル機構のリニアモータの推力Ｆは、可動部（コイル部側とハンマバンク側）の質量をＭとし加速度をａとした場合、運動方程式Ｆ＝Ｍaで算出できる。従来のシャトル機構の性能としては、加速度a＝７．５Ｇ（73.5m/s²）、質量Ｍ＝約6kgであり、運動方程式からＦ＝441Ｎ（ニュートン）を必要としている。しかし、印刷速度アップに伴い加速度aを１０Ｇ（98ｍ/ｓ²）以上に向上させる必要が発生してきている。リニアモータの推力は、以下の推力方程式からも算出できる。

Ｆ＝ｎＴＢＬｉ Ｎ（ニュートン）
（ｎ：有効導体数、Ｔ：コイルターン数、Ｂ：磁束密度、Ｌ：コイル導体長、ｉ：電流）
従来の技術から、上記式のコイル部１２の仕様となるｎ、Ｔ、Ｂ、Ｌはそれぞれ最適化が図られた値が決定していることもあり、加速度アップに対し推力を向上させる方策としては電流ｉをアップさせる必要がある。従来技術の状態においても電流ｉ時のコイル発熱はかなり大きく、冷却風にてコイルの発熱を許容値内としていた。また、コイル部１２が対向するマグネット１０間の僅かな隙間に配設されており、冷却風が入りにくく、かつ空気の流れがスムーズでないなどから冷却効率が悪いという状態であった。

この状態で電流をアップさせるとコイル部１２の発熱量が大幅に上がるため、コイルの温度上昇を抑えることが困難という問題がある。

本発明は、製造コストを低減し、かつ加速度１０Ｇ以上の推力を得るようにすることを目的とする。

本発明は、複数個の印字素子を搭載したハンマバンクを桁方向に往復移動させるための
シャトル機構において、リニアモータを駆動源として構成し、対向するヨーク部の開口部を上下方向の向きに配設し、前記ヨーク部の間に挟んだ状態で配設したコイル部を、前記コイル部の上側をスライド可能に保持する上側スライド部と、前記コイル部の下側をスライド可能に保持する下側スライド部により案内し、前記コイル部の下側スライド部は上方向に抜き差し可能に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、リニアモータのヨーク部を縦置きに構成することで、可動部質量を低減でき、なおかつ冷却風の流れをスムーズにすることができるため、冷却効率を大幅に向上でき、必要なリニアモータ推力を得ることができる。さらに、ドットラインプリンタの製造コスト低減が図れると同時に印刷速度アップが可能である。

本発明は、リニアモータの冷却効率及び推力の向上を目的とし、対向するヨーク部の開口部を上下方向の向きに配設するものである。

以下本発明の実施例を、図１から図４を参照して説明する。

本発明は、リニアモータの可動部質量を低減させるため、図１に示すように対向するヨーク部１１の開口部を上下方向になるように縦置きにし、コイルホルダ１３を小型化している。またハンマバンク固定部１５が固定されたシフトプレート１７も一体型で構成し剛性を確保した状態で薄型化している。コイル部１２は図２に示す如く、ヨーク部１１に対し一定の隙間を確保するようにシャフト１６にスライド可能に固定し、コイル部１２の下側にスライドプレート１８を設けボールベアリング１９にてスライド可能にしている。このとき、スライドプレート１８は上下方向には拘束させないようにし、コイル部１２全体を上側に容易に抜き差しできるようにしている。このようにコイル部１２を上に引抜けるようにすることで保守作業が容易となる。コイル部１２の上下方向の位置決め拘束は、コイル部１２の上側のシャフト１６とコイルホルダ１３で行う。

このように構成することで、可動部質量を約１kg低減させる。この場合のシャトル機構の性能としては、運動方程式Ｆ＝Ｍa、Ｍ＝約5kg、a＝１０Ｇ（98.0m/s²）よりＦ＝４９０（Ｎ）となる。さらに従来のシャトル機構の性能推力４４１Ｎと同等以上とするための電流アップは、（４９０Ｎ／４４１Ｎ）×１００−１００＝約１１％である。この電流アップ分約１１％のコイル部１２の発熱が増加するため、図３または図４のように冷却効率をアップさせるようにしている。

図３及び図４に示すように、箱状に密封した風路ボックス２０内にヨーク部１１を縦置きに設置して冷却風を流し、ヨーク部１１の面を風路の一部として利用する。冷却風は図示しないハンマバンクの冷却にも使用する。図３ではヨーク部１１の側面に冷却風を流し、ハンマバンクに対し冷却風を吹き上げる構造である。この場合、ヨーク部１１が縦置きのため、コイル部１２の熱が上側に逃げやすい構造となる。

また図４に示すように、ヨーク部１１の底面から冷却風を吹き上げて、対向するヨーク部１１の隙間に冷却風を貫通させることにより、コイル部１２の冷却効果をさらに上げられる。

本発明のシャトル機構の実施例を示す斜視図。 本発明のシャトル機構のコイル部の実施例を示す斜視図。 本発明のシャトル機構の冷却風路の実施例を示す斜視図。 本発明のシャトル機構の冷却風路の他の実施例を示す斜視図。 従来のドットラインプリンタの印字機構の形態を示す斜視図。 従来のシャトル機構の形態を示す斜視図。

符号の説明

1はハンマバンク、２はシャトル機構、３はインクリボン、４は印字用紙、５はプラテン、６はリボンセパレータ、７は紙送り機構、１０はマグネット、１１はヨーク部、１２はコイル部、１３はコイルホルダ、１４は反転機構、１５はハンマバンク固定部、１６はシャフト、１７はシフトプレート、１８はスライドプレート、１９はボールベアリング、２０は風路ボックスである。

Claims (2)

1. 複数個の印字素子を搭載したハンマバンクを、コイル部とヨーク部を有するリニアモー
   タを駆動源として桁方向に往復移動させるドットラインプリンタのシャトル機構において、前記リニアモータの対向する一対のヨーク部の開口部を上下方向の向きに配設し、前記ヨーク部の間に挟んだ状態で配設したコイル部を、前記コイル部の上側をスライド可能に保持する上側スライド部と、前記コイル部の下側をスライド可能に保持する下側スライド部により案内し、前記下側スライド部は上方向に抜き差し可能に設けたことを特徴とするドットラインプリンタのシャトル機構。
2. 前記ヨーク部を、吹出し口を有する箱内に収納固定し、前記ヨーク部の外面を風路の壁
   としたことを特徴とする請求項１に記載のドットラインプリンタのシャトル機構。

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