JPH08197803A - シャトルプリンタ - Google Patents

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
字ピンの揺動運動を正確に、且つ規則正しく実現させ
る。 【構成】 断面上向きコ字型のベース体１１内に単位印
字機構を列状に配置固定し、その印字ピンが被記録媒体
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
置した印字ヘッドにおいて、ベース体１１の上面を覆う
カバー体１６の両端から可撓性を有する合成樹脂製の一
対の支柱３０，３０を突出させ、その先端間を主案内片
３１にて連結し、主案内片３１から水平方向に突出させ
た横ピン３６と偏心ロータ３９とを回動可能なクランク
アーム４０にて連結し、偏心ロータ３９を増速伝動歯車
機構４３と一定方向に一定回転速度で駆動する揺動用モ
ータ４２にて回転させ、前記１列状の印字ピンの先端部
寄り部位を、前記列方向に正弦波的に揺動させる。

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、偏心カムのカム面形状を種々に設計できる
から、印字ピンの列方向の往復揺動軌跡や、揺動速度を
適宜に設定できる反面、偏心カムと従動コロとを付勢バ
ネにて連結しているので、高速印字動作時には、当然偏
心カムの回転速度が高速となるから、往復揺動端部（揺
動Ｕターン部）で可動体が偏心カムによる往復揺動軌跡
通りに追従し難くなり、印字ピンによる印字タイミング
を適切なものに設計しても、前記揺動運動と印字タイミ
ングとの整合をとることができず、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連動機構と駆動
モータとを設け、該駆動モータを一方向に等速回転さ
せ、前記支持部材を正弦波的に揺動させるように構成し
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、前記支持部材の一定振幅量
及び一定周期による正弦波揺動作動時のうち、揺動速度
の変化の少ない期間中に印字動作を実行し、かつ揺動Ｕ
ターン部の一定期間を改行作動区間とするように設定し
たものである。また、請求項３に記載の発明は、請求項
１または２に記載のシャトルプリンタにおいて、前記揺
動連動機構には、駆動モータからの回転伝動部位と支持
部材とを連結するクランクアームを備えたものである。

【０００８】さらに、請求項４に記載の発明は、請求項
１、２または３記載のシャトルプリンタにおいて、前記
駆動モータは、電源投入または所定のスイッチ操作にて
作動開始するものである。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】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）。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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３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本のスリットからなる往動用スリッ
ト部４６ａと、同じく８本のスリットからなる復動用ス
リット部４６ｂとが穿設されており、その各々のスリッ
ト部に対してフォトインタラプタ等の光透過式検出器４
７，４７を配置する。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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の揺動速度の絶対位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の揺動速度の絶対位は小さいが当該速
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。

【００２４】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。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。次に主案内
片３１がＤ方向揺動端の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。

【００２５】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１３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１
３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２Ｐａ＝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】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】

【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、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
揺動させる揺動連動機構と駆動モータとを設け、該駆動
モータを一方向に等速回転させ、前記支持部材を正弦波
的に揺動させるように構成したものである。

【００３１】従って、高速印字動作時であっても、支持
部材、ひいては印字ピンを正確な正弦波で往復揺動させ
ることができるので、印字ピンの進退動タイミングと揺
動との整合性が向上し、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がなく、高印字品質
が得られるという効果を奏する。また、この正弦波の運
動を実現するための駆動モータは、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、廉価なシャトルプリ
ンタを提供することができる。

【００３２】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、前記支持部材の一定振幅量
及び一定周期による正弦波揺動作動時のうち、揺動速度
の変化の少ない期間中に印字動作を実行し、かつ揺動Ｕ
ターン部の一定期間をドット間隔だけ改行方向に移動さ
せる作動区間とするように設定したものである。従っ
て、揺動速度の変化の少ない期間では、印字ピンの進退
動のタイミングを制御することが簡単となり、被記録媒
体への印字ピンによる桁方向のドット間隔を所定の間隔
にすることが容易となり、一層印字品質を向上させるこ
とができる。

【００３３】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載のシャトルプリンタにおいて、前記揺動
連動機構には、駆動モータからの回転伝動部位と支持部
材とを連結するクランクアームを備えたものである。従
って、正弦波的な揺動運動を正確に支持部材、ひいては
印字ピンに伝達でき、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がなく、高印字品質が
得られるという効果を奏する。

【００３４】さらに、請求項４に記載の発明は、請求項
１、２または３記載のシャトルプリンタにおいて、前記
駆動モータは、電源投入または所定のスイッチ操作にて
作動開始するように構成したので、印字ピンが一定振幅
量で且つ一定振幅速度で揺動するまでの立ち上がり期間
による時間ロスを短縮でき、印字作業を早期に実行でき
るという効果を奏する。

【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。

【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 １４ 支持部材 １５ 揺動連動機構 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

Claims (4)

【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連動機構と駆動モータとを設
   け、該駆動モータを一方向に等速回転させ、前記支持部
   材を正弦波的に揺動させることを特徴とするシャトルプ
   リンタ。
2. 【請求項２】 前記支持部材の一定振幅量及び一定周期
   による正弦波揺動作動時のうち、揺動速度の変化の少な
   い期間中に印字動作を実行し、かつ揺動Ｕターン部の一
   定期間を改行作動区間とするように設定したことを特徴
   とする請求項１記載のシャトルプリンタ。
3. 【請求項３】 前記揺動連動機構には、駆動モータから
   の回転伝動部位と支持部材とを連結するクランクアーム
   を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のシャ
   トルプリンタ。
4. 【請求項４】 前記駆動モータは、電源投入または所定
   のスイッチ操作にて作動開始することを特徴とする請求
   項１、２または３記載のシャトルプリンタ。