JPH08197756A - シャトルプリンタ - Google Patents

シャトルプリンタ

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JPH08197756A
JPH08197756A JP1033395A JP1033395A JPH08197756A JP H08197756 A JPH08197756 A JP H08197756A JP 1033395 A JP1033395 A JP 1033395A JP 1033395 A JP1033395 A JP 1033395A JP H08197756 A JPH08197756 A JP H08197756A
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JP
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pins
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JP1033395A
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English (en)
Inventor
Atsushi Hirota
淳 廣田
Yoshiyuki Yamada
儀行 山田
Atsuo Sakaida
惇夫 坂井田
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シャトルプリンタにおける印字ヘッド2の印
字ピン13の揺動運動と進退動するための印字タイミン
グとを正確に検出できるようにする。 【構成】 複数の印字ピン13が被記録媒体の移送方向
に対して直交する方向に1列となるように配置した印字
ヘッドのベース体を固定する一方、全ての印字ピン13
を案内する支持体14の主案内片31を前記列方向に正
弦波的に往復揺動させる一方、主案内片31の側方に沿
って合成樹脂製の薄板テープ状のセンサ片44を張り渡
し、該センサ片44に穿設した複数のスリットからなる
往動用スリット部46aと復動用スリット部46bとに
対して各々光透過式検出器47a,47bを配置して、
印字タイミングを正確に検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、印字ピンを進退動させ
る単位印字機構の複数個を列状に配置し、これら印字ピ
ンを、被印字媒体の送り方向と交差する方向に列状に配
列し、且つ、これらの印字ピンを被記録媒体の送り方向
と交差する方向に一斉に往復揺動させつつ印字するよう
にしたシャトルプリンタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のシャトルプリンタでは、特公昭
57−52913号公報に記載されているように、用紙
等の被印字媒体の送り方向と交差する左右方向に列状に
印字ピンが並ぶように単位印字機構を列状にて固定して
配置し、各単位印字機構から突出する印字ピンの先端部
側を先端ガイド部材及び可動体を介して被記録媒体の横
方向に往復揺動させる構成が開示されている。
【0003】また、揺動駆動機構は偏心カムをパルスモ
ータなどより回転駆動させ、偏心カムを可動体の側面に
設けた従動コロに当接させ、且つ付勢バネ力にて偏心カ
ムのカム面と従動コロとを弾接させた構成とし、印字ピ
ンの駆動スタート位置検出及び印字ピンを駆動させる駆
動パルスの印加タイミングの検出は、前記偏心カムのカ
ム軸に設けたスリット円板とこのスリット円板を挟んで
配置したフォトインタラプタとによる回転角検出装置に
より行うようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記先
行技術では、1本の印字ピンにて印字する文字数は4桁
程度と多いので、当然ながら各印字ピン振幅量が大きく
なる。また、偏心カムと従動コロとを付勢バネにて弾接
しているので、高速印字動作時には、付勢バネの振動等
により、往復揺動端部(揺動Uターン部)箇所で高速回
転する偏心カム面に対して従動コロが追従し難くなり、
可動体ひいては印字ピンが偏心カムによる往復揺動運動
の通りに追従し難い。従って、カム軸に設けた回転角検
出装置による印加タイミングを正確に検出したとして
も、実際の印字ピンの揺動運動とマッチングせず、被記
録媒体への印字ピンによる桁方向のドット間隔がばらつ
き、高印字品質を得られないという問題があった。
【0005】本発明は、前記先行技術における問題点を
解決し、簡単な構造にて高印字品質が得られ、且つ高速
印字可能なシャトルプリンタを提供することを目的とす
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明のシャトルプリンタは、印字
ピンを進退動させる単位印字機構の複数個を列状に配置
し、印字ピンを被記録媒体の送り方向と交差する方向に
列状に配列してなるシャトルプリンタであって、前記各
印字ピンの中途部を案内支持して前記列方向に沿って往
復揺動可能な支持部材と、該支持部材を往復揺動させる
揺動手段とを設け、前記支持部材の近傍には、印字ピン
の先端側寄り部位に、印字タイミングを制御するための
センサ手段を設けたものである。
【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
シャトルプリンタにおいて、前記センサ手段は、前記支
持部材と一体的に揺動する印字ピンの列方向に沿って長
いセンサ片と、固定されて前記センサ片上のスリットを
検出する光透過式検出器とからなるリニアエンコーダに
て構成したものである。また、請求項3に記載の発明
は、請求項2に記載のシャトルプリンタにおいて、前記
揺動手段により、前記支持部材を一定周期にて往復揺動
させる一方、前記センサ片上のスリットの間隔を印字ピ
ンによる印字タイミングがほぼ一定となるように不等間
隔に設定したものである。
【0008】
【実施例】次に本発明を具体化した実施例について説明
する。図1はシャトルプリンタ1の側断面図、図3は印
字ヘッド2の斜視図を各々示し、本発明のシャトルプリ
ンタ1は、フレーム3の上部に配置したカバー上体4と
カバー下体5との間の用紙通路に設けた紙送り機構6に
おける駆動ローラ6aと押圧ローラ6bとにより図1の
矢印A方向に移送される用紙等の被記録媒体7の下面に
印字するものである。カバー上体4の下面に固定したほ
ぼ台形状のプラテン8と対峙して後述する印字ヘッド2
が配置されており、印字ヘッド2における単位印字機構
12の印字ピン13は被記録媒体7の移送方向と直交す
る方向に一列状に配置され、この印字ピン13が所定の
振幅にて配列方向に沿って左右揺動しながらプラテン8
の下面に向かって突出動してインクリボンを介して被記
録媒体7の表面に印字し、その後の被記録媒体7はロー
タリ式の切断手段9にて所定の長さに切断された後、ゴ
ム製の突起部が複数放射状に突出した排出ローラ10に
て機外に排出されるように構成されている。
【0009】本実施例の印字ヘッド2の基本的構成は、
図2〜図6に示すように、金属製の断面上向きコ字型の
ベース体11と、該ベース体11内に相対向させて配置
され、且つ被印字媒体7の送り方向と直交するように2
列状に配列させた複数の単位印字機構12と、各単位印
字機構12における印字ピン13の中途部を案内支持す
るための揺動可能な支持部材14と、この支持部材14
を被印字媒体7の送り方向と直交する方向に往復揺動さ
せるための揺動連動機構15とからなる。
【0010】前記被記録媒体7の送り方向に対して直交
する方向に長いベース体11はアルミニウム合金等の金
属製であり、支持部材14は、PBT等の合成樹脂製で
あり、支持部材14は後述するように、ベース体11の
上面を覆うようにビスにて取付けられるカバー体16と
一体成形されている。複数(実施例では28個)の単位
印字機構12は、ベース体11の相対峙する垂直側板1
1a,11aの長手方向に沿い、被記録媒体7の送り方
向に対して直交する方向で交互に(ジグザグ状に)配置
し、各垂直側板11aの内面に各単位印字機構12にお
ける主フレーム21aの背面を当接させてビス17等に
て固定する。従って、各垂直側板11aに対して単位印
字機構12が14個づつ配置されることになり、且つ複
数の印字ピン13が平面視で一列状に配置されることに
なる(図3参照)。
【0011】各単位印字機構12は、図6に示すよう
に、一層の厚さが 100ミクロン程度の矩形状の圧電セラ
ミックを多数枚積層した上下長手の圧電素子18と、該
圧電素子18の先端(上端)に装着して、当該圧電素子
18の伸縮運動を拡大して印字ピン7に伝達するための
駆動機構19と、この駆動機構19及び圧電素子18を
支持するための側面視略上向きコ字状の鉄、ニッケル合
金(インバー合金)等の線膨張係数の小さい材料からな
る側面視上向きコ字型の支持フレーム21とから構成さ
れている。
【0012】電圧の印加により充電すると、圧電素子1
8はその積層方向(長手方向)に伸長し、放電すると収
縮するものである。なお、圧電素子18は温度上昇によ
り縮小するので、それを補正する正の温度膨張特性を持
つ温度補償体20は、支持フレーム21の下端部と圧電
素子18の後端との間に介挿し、接着剤にて固着する。
【0013】駆動機構19は、先端に適宜長さ(実施例
では50mm) の印字ピン13の基部をろう付けしてなる側
面視略三角形状のアーム22と、前記支持フレーム21
における主支柱部21aの長手方向後向きに平行に延び
る板状の第1板ばね及び第2板ばねとこの両板ばねの先
端を連結する剛体の連結部とからなる側面視略「Π」字
状のばね体23と、4節リンク部材24とにより構成さ
れ、前記連結部をアーム22の基端部にろう付け等によ
り嵌合固定する。第1板ばねの基端部を前記主支柱部2
1aの側面にろう付け固着する一方、第2板ばねの基端
部は、圧電素子18の前端面に押圧状態で接触する可動
子25に同じくろう付け等により固着する。
【0014】また、ばね板等の弾性材製の4節リンク機
構部材24は、可動子25の他側部と支持フレーム21
における副支柱部21bとに跨がって配設され、該4節
リンク機構部材24の広幅側板部には、側面視略H状等
の切欠き孔を穿設し、該切欠き孔を挟んで左右両広幅側
板部を副支柱部21bの表裏側面及び可動子25の表裏
側面に各々スポット溶接(ろう付けでも可能)により固
定し、圧電素子18が電圧印加にて伸縮するとき、4節
リンク機構部材24における左右両広幅側板部が側面視
平行四辺形状に弾性変形して位置固定的な副支柱部21
bの長手方向に沿って平行状に可動子25が移動できる
ように構成したものである。
【0015】そして、所定のタイミングで各圧電素子1
8が作動するように、シャトルプリンタ1の制御装置
(図示せず)から駆動電圧信号を伝送するため、ベース
体11の底板部の外面の印刷基板26と電気的に接続さ
せるべく、一対のリード部27,27を備える。この構
成により、印字作動時では、電圧印加で圧電素子18が
長手方向に沿って伸長するとき、前記主支柱部21aに
固着した前記第1板ばねの長手方向略中途部を回動中心
とするようにばね体23が揺動変位し、その連結部を介
して、前記変位量をアーム22で拡大し、印字ピン13
をプラテン8の下面に向かって前進させて、前記カバー
上体4上に搭載したインクリボンカートリッジ28から
繰り出されるインクリボンを介して被記録媒体7の表面
に打印する。
【0016】次に、図1〜図7を参照しながら、支持部
材14及び揺動連動機構15の構成について説明する。
支持部材14は、ベース体11の上面を覆うカバー体1
6から上向きに突出する一対の可撓性の支柱30,30
と、該一対の支柱30、30の上端間を一体的に連設し
て前記プラテン8の長手方向に沿う主案内片31とから
なり、ベース体11の上面を覆うカバー体16の中央部
には、前記一列状に突出する印字ピン13が挿通する溝
孔32が穿設されており、カバー体16の両端(前記溝
孔32の長手両端部)から一対の可撓性の支柱30,3
0が上向きに一体的に突出されている。
【0017】また、前記主案内片31及び前記一対の支
柱30,30の上下中途部間を連結するための撓み可能
な複数本の補助案内片33には、一定間隔(実施例で
は、2.8 mm)で一列状に配置される印字ピン13を各々
摺動自在に案内支持するための案内孔(図示せず)を備
える。なお、各補助案内片33の長手方向の両端は、各
支柱30に対して連結ピン34を介してそれぞれ回動可
能に連結されている。
【0018】次に、揺動連動機構15について、図1〜
図5及び図7を参照しながら説明する。前記主案内片3
1の側面長手方向中央部の支持ブロック35には、被記
録媒体7の移送方向上流側に向かって水平方向に突出す
る横ピン36を備えた連結ブロック37をねじ38にて
固定する。そして、支持部材14と揺動連動機構15と
の揺動連結部位である前記横ピン36に回動可能に枢着
連結したクランクアーム40の基端をフレーム3におけ
る軸受41を介して回転自在に軸支された偏心ロータ3
9に回動可能に装着し、片揺動振幅量eの偏心ロータ3
9は一定方向に定速回転する揺動用モータ42及び増速
伝動歯車機構43を介して一定方向に回転駆動されるよ
う構成されている。
【0019】なお、前記支持部材14の近傍には印字タ
イミングを制御するためのセンサ手段としてのリニアエ
ンコーダを設ける。即ち、図1〜図5に示すように、前
記主案内片31の一側にはその長手方向に沿って長いポ
リエチレンテレフタレート等の合成樹脂製薄板製のセン
サ片44を配置し、該センサ片44の両端は、前記一対
の支柱30,30の側面に着脱自在に取付けられるブラ
ケット45に装着されている。センサ片44には、印字
タイミング用の8本のスリット46からなる往動用スリ
ット部46aと、同じく8本のスリット46からなる復
動用スリット部46bとが穿設されており、その各々の
スリット部46a,46bに対して、センサ片44を上
下から挟むようにフォトインタラプタ等の光透過式検出
器47a,47bを配置する。なお、実施例では、支持
部材14ひいては印字ピン13を後述するように正弦波
的に揺動させると共に、印字ピン13のドット13aの
間隔P1をほぼ等しくするため、各スリット46の間隔
は不等間隔としている。
【0020】次に、印字動作について説明すると、シャ
トルプリンタ1の電源スイッチをONすると、揺動用モ
ータ42が起動し、増速伝動歯車機構43を介して偏心
ロータ39が一定方向に回転する。そして、揺動用モー
タ42が一定回転速度になった時点以後において、印字
指令があると、紙送り機構6にて被記録媒体7は図1の
矢印A方向に移送される。
【0021】前記偏心ロータ39が一定速度で回転する
と、クランクアーム39及び横ピン36を介して支持部
材14である主案内片31は一対の支柱30,30の基
部を中心にして図2、図3及び図8のC,D方向に正弦
波的に往復揺動する。従って、各印字ピン13の先端側
が主案内片31における案内孔31aの側面または側縁
にて側圧を受けて、当該各印字ピン13はその基端を中
心にして左または右に湾曲しながら、(図8参照)、印
字ピン13の先端は図9の実線に示すごとく片振幅量a
にて正弦波50のように揺動する。なお、図9の破線は
印字ピン13の速度曲線であり、余弦波51になる。
【0022】そして、印字開始のタイミングは、図9に
示すように、例えば、主案内片31がC方向の揺動端部
から反転してD方向に移動する揺動Uターン区間Tuの
終了時点とし、主案内片31が右揺動端もしくは左揺動
端でUターンする左右両側の揺動Uターン区間Tuで挟
まれた印字区間Tpにて所定のドット数を印打する。こ
の印字区間Tpでは、片振幅量Paであり、印字ピン1
3の揺動速度の絶対値は大きいが、当該速度の変動は少
ない期間に相当する。他方、前記揺動Uターン区間Tu
では、印字ピン13の揺動速度の絶対値は小さいが、当
該速度の変動が大きいので、この揺動Uターン区間Tu
の間に改行動作を実行する。
【0023】即ち、前記印字区間Tpにおいて、入力さ
れた印字データのキャラクタ(文字)に対応するドット
パターンに展開したドットパターンデータと、図10に
示す往動用スリット部46aに対する光透過式検出器4
7aまたは復動用スリット部46bに対する光透過式検
出器47bにて検出した圧電素子18への電圧印加タイ
ミングに基づき、所定の単位印字機構12における圧電
素子18にパルス電圧を印加させると、印字ピン13が
プラテン8方向に瞬間的に突出してインクリボンを介し
て被記録媒体7の表面にドット印字できるのである。
【0024】なお、スリット間隔の設定には、印字ピン
のフライトタイムを見込んである。このとき、先端ガイ
ドへの印字ピンの突入角度まで見込んで設定することが
望ましい。この場合、実施例では、支持部材14ひいて
は印字ピン13を後述するように正弦波的に揺動させる
と共に、図10に示すごとく、印字ピン13のドット1
3aの間隔P1(例えば1/72インチのドット間隔)
をほぼ等しくするため、往動用に対応する各スリット4
6の間隔Δf1〜Δf7及び復動用に対応する各スリッ
ト46の間隔Δr1〜Δr7は不等間隔としている。
【0025】このようにして、印字ピン13がC及びD
方向に移動する途次において所定の印字タイミングにて
次々にドット印字する。主案内片31が揺動端のUター
ン区間Tuに来た時、紙送り機構6を間欠作動させて1
ドット分だけ被記録媒体7を改行方向に移動させた後、
前記と同様にしてドット印字を実行するのである。な
お、主案内片31が右揺動端もしくは左揺動端のUター
ン区間Tuに来たとき、大きく湾曲した各印字ピン13
の先端が主案内片31における案内孔の側面や側縁にて
こじれを生じないようにするため、支持部材14の揺動
振幅量は制限されている。本実施例では、各印字ピン1
3の先端の全振幅量2aが3.1mmになるように設定
されている。また、1つの印字ピン13にて被記録媒体
7の幅方向(印字桁方向)には印字のための全振幅量2
Pa=2.8mmの間に8ドット印字できるものとし、
これにより、ローマ字、数字、片仮名(以上の文字種類
をANKという)が印字可能となるように設定されてい
る。
【0026】このとき、前記印字ピン13の先端から横
ピン36までの距離H2を、当該印字ピン13の全長
(アーム22に対する印字ピン13の取付け部から、印
字ピン13の先端までの距離H1)の30%以内になる
ように設定する。本実施例では、前記横ピン36の位置
は、全長50mmの印字ピン13の先端から15mm以
内であることが好ましく、10mm以内が一層好まし
い。このように、揺動連動機構15から支持部材14に
揺動力を伝達する作用点である横ピン36の高さ位置を
印字ピン13の先端側に接近させることにより、支持部
材14における主案内片31の揺動全振幅量と、印字ピ
ン13先端の実際の揺動全振幅量との差異が少なくな
る。
【0027】また、印字ピン13の印字タイミングを検
出するためのセンサ手段であるセンサ片44を印字ピン
13の先端に近い主案内片31に沿って配設し、該主案
内片31と一体的に揺動するから、印字ピン13先端の
実際の揺動運動に即して印字タイミングを正確に検出で
きるという効果を奏する。さらに、前記センサ手段は、
上述したように、長手のセンサ片44と、当該センサ片
44に穿設した往動用のスリット部46a及び復動用の
スリット部46bに対する非接触式の光透過式検出器4
7a,47bとによるリニアエンコーダにて構成してあ
るから、正弦波的に揺動するときの、短い揺動Uターン
部による検出誤りを無くして往復時の印字タイミングを
正確に検出することができる。
【0028】さらに、一列状に並んだ印字ピン13を一
斉に一定振幅にて揺動させるため、可撓性を有する左右
一対の支柱30,30と、この両支柱30,30の先端
間を連結する主案内片31とからなる門型の支持部材1
4を左右に揺動させるだけであり、しかも、印字ピン1
3の揺動振幅量は、ほぼ1文字分程度であって小さいか
ら、揺動に際しての慣性力も小さくて済み、増速伝動歯
車機構43をコンパクトに形成でき、揺動用モータ42
の駆動馬力も少なくて済むと言う効果を奏する。
【0029】また、この正弦波の運動を実現するための
揺動用モータ42は、一定方向に一定回転させるもので
あれば足りるから、ステップモータ等の高価なモータを
使用する必要がなく、さらに揺動用モータ42は連続駆
動するものであるから、小型のものであって良い。ま
た、偏心ロータ39と横ピン36とをクランクアーム4
0にて連結しているので、支持部材14の正弦波の揺動
波形が正確に実現でき、印字タイミングとの整合性の精
度を向上させることができる。
【0030】さらに、揺動用モータ42の起動から、一
定回転速度になる迄の立ち上がり期間(前記支持部材1
4ひいては印字ピン13の往復揺動が一定の振幅で且つ
一定速度になる迄の時間)、ひいては印字開始迄の所要
時間を短縮するため、シャトルプリンタ1への電源投入
または、オペレータがキーボードのいずれかのキースイ
ッチに触れた時点で、前記揺動用モータ42が起動する
ように構成することが好ましい。
【0031】
【発明の作用及び効果】以上のように、請求項1に記載
の発明のシャトルプリンタによれば、印字ピンを進退動
させる単位印字機構の複数個を列状に配置し、印字ピン
を被記録媒体の送り方向と交差する方向に列状に配列し
てなるシャトルプリンタであって、前記各印字ピンの中
途部を案内支持して前記列方向に沿って往復揺動可能な
支持部材と、該支持部材を往復揺動させる揺動手段とを
設け、前記支持部材の近傍には、印字ピンの先端側寄り
部位に、印字タイミングを制御するためのセンサ手段を
設けたものである。
【0032】従って、印字ピンの実際の揺動運動(振幅
量及び揺動周期)と、センサ手段の揺動運動とを等しく
することができる、または完全比例関係となるから、印
字タイミングを正確に検出でき、被記録媒体への印字ピ
ンによる桁方向のドット間隔がばらつくことを防止し
て、高印字品質が得られるという効果を奏する。請求項
2に記載の発明は、請求項1記載のシャトルプリンタに
おいて、前記センサ手段は、前記支持部材と一体的に揺
動する印字ピンの列方向に沿って長いセンサ片と、固定
されて前記センサ片上のスリットを検出する光透過式検
出器とからなるリニアエンコーダにて構成したものであ
る。
【0033】従って、印字ピンが往復揺動するときの揺
動Uターン部を除く範囲での印字タイミングを正確に検
出できるという効果を奏するのである。また、請求項3
に記載の発明は、請求項2に記載のシャトルプリンタに
おいて、前記揺動手段により、前記支持部材を一定周期
にて往復揺動させる一方、前記センサ片上のスリットの
間隔を印字ピンによる印字タイミングがほぼ一定となる
ように不等間隔に設定したものである。
【0034】印字ピンが正弦波的に揺動するときにも、
印字ピンの進退動の印字タイミングの間隔を等しくで
き、印字ドットの間隔が常時均一となり、高印字品質が
得られるという効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】シャトルプリンタの側断面図である。
【図2】図1のII−II線矢視平面図である。
【図3】印字ヘッドの要部斜視図である。
【図4】印字ヘッドの一部破断正面図である。
【図5】図4のV−V線矢視図である。
【図6】単位印字機構の斜視図である。
【図7】図2のVII −VII 線矢視による揺動連結部位と
揺動機構の正面図である。
【図8】印字ピンと主案内片との位置関係及び印字ピン
の湾曲状態を示す図である。
【図9】印字ピンの揺動振幅等を示す作用説明図であ
る。
【図10】スリット部の間隔と印字ドットの間隔との関
係を示す説明図である。
【符号の説明】
1 シャトルプリンタ 2 印字ヘッド 7 被記録媒体 8 プラテン 11 ベース体 12 単位印字機構 13 印字ピン 13a 印字ドット 14 支持部材 15 揺動機構 16 カバー体 30 支柱 31 主案内片 32 溝孔 33 補助案内片 36 横ピン 39 偏心ロータ 40 クランクアーム 42 揺動用モータ 43 増速伝動歯車機構 44 センサ片 45 ブラケット 46a,46b スリット部 47a,47b 光透過式検出器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 印字ピンを進退動させる単位印字機構の
    複数個を列状に配置し、印字ピンを被記録媒体の送り方
    向と交差する方向に列状に配列してなるシャトルプリン
    タにおいて、前記各印字ピンの中途部を案内支持して前
    記列方向に沿って往復揺動可能な支持部材と、該支持部
    材を往復揺動させる揺動手段とを設け、前記支持部材の
    近傍には、印字ピンの先端側寄り部位に、印字タイミン
    グを制御するためのセンサ手段を設けたことを特徴とす
    るシャトルプリンタ。
  2. 【請求項2】 前記センサ手段は、前記支持部材と一体
    的に揺動する印字ピンの列方向に沿って長いセンサ片
    と、固定されて前記センサ片上のスリットを検出する光
    透過式検出器とからなるリニアエンコーダにて構成した
    ことを特徴とする請求項1記載のシャトルプリンタ。
  3. 【請求項3】 前記揺動手段により、前記支持部材を一
    定周期にて往復揺動させる一方、前記センサ片上のスリ
    ットの間隔を印字ピンによる印字タイミングがほぼ一定
    となるように不等間隔に設定したことを特徴とする請求
    項2記載のシャトルプリンタ。
JP1033395A 1995-01-26 1995-01-26 シャトルプリンタ Pending JPH08197756A (ja)

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