JPH10132615A - 位置センサ及びそれを用いた印字装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気弾性波を利用した直線位置センサの信号
品質を向上させ高精度化を図り、このセンサを印字装置
に適応する。 【解決手段】 磁性体１１を弾性体より成る固定部材１
２、１３で支持固定し駆動回路１６に接続された駆動コ
イル１４と検出回路１７に接続され移動可能な検出コイ
ル１４で構成する。磁性体１１は印字装置の印字ヘッド
３２の支柱３５の近傍に配置し、検出コイル１５は印字
ヘッド３２に組込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は直線方向の位置を検
出する位置センサと、直線方向に走査し印字ヘッドによ
り印字を行う印字装置において位置センサ情報に基づき
印字を行う印字装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】印字装置はコンピュータの出力を行う周
辺装置であり、直線方向に移動しながら印字を行うもの
にはインクリボンをワイヤーで叩いて印字するドットプ
リンタや、インクを紙に飛ばして印字するインクジェッ
トプリンタ等が代表的なものとして知られている。

【０００３】これら印字装置の印字は、印字ヘッド部分
が移動しながら印字するため移動方向距離を制御する必
要がある。この制御方法には、ステッピングモータを用
いモータのもつ入力パルスに応じた回転角を使い位置決
めができる特性を利用した方法や、ＤＣモータと位置セ
ンサ組み合わせて用いて位置決めを行う方法等があっ
た。ＤＣモータと組合せで使う位置センサには光学的な
センサや磁気的なセンサが一般的によく知られている。
光学的なセンサは寿命やごみや埃などによる読み取りエ
ラー等や、磁気的なセンサは高価になってしまう等の課
題があった。磁気的なセンサでこれを改善したものとし
て磁気弾性波を利用した位置センサが知られている。例
えば特公平６−１９２６９号公報は非晶質金属線を伝播
する弾性波の時間差から、また特開平２−７４８１７号
公報は非晶質金属線を伝播する磁壁移動の時間差から距
離を検出する方法や、特開平４−１２２２４号公報のよ
うに非晶質金属線を伝播する弾性波の検出信号電圧減衰
率から距離を検出する方法などが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のような
磁気センサにおいては非晶質金属繊維の両端を固定する
する必要があるが、磁界印加用コイルで発生された磁気
弾性波はそのまま検出部に伝播するものと、固定部で反
射され検出部に伝播するものとの２つがあり、固定部で
反射された磁気弾性波信号を読み取れば誤った位置情報
となってしまうことや反射された磁気弾性波の検出信号
がノイズとなり信号品質を劣化させる。

【０００５】また、非晶質金属線を伝播する弾性波の時
間差や磁壁移動の時間差から距離を検出する方法では、
検出演算回路が複雑になり高価となってしまうことや、
特開平４−１２２２４号公報のように位相が反転した磁
気弾性波を発生させる発生回路を複数個用いる方法も同
様に高価となるという課題を有している。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するもの
で、信号品質を上げ精度を向上しながら安価な位置セン
サ及びそのセンサを用いた印字装置を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】磁歪を有し磁気弾性波が
伝播するような長尺状の磁性体と、磁性体の両脇に設け
られ磁性体中を伝播する磁気弾性波振動を吸収し磁気弾
性波の反射防止を図る弾性体からなる固定部材で支持固
定し、固定部材間に設けられ磁気弾性波を発生させる駆
動手段と、磁性体の長手方向に沿って移動可能に配置さ
れ磁気弾性波を検出する検出手段とを設けたことを特徴
とする。

【０００８】また、弾性体はゴムまたは高分子材料から
成ることを特徴とする。

【０００９】更に、弾性体の一部に切込みを設け弾性力
を利用して固定することを特徴とする。

【００１０】印字ヘッドを直線に走査し印字を行う印字
装置において、印字ヘッドの可動方向に伸延された磁歪
を有し磁気弾性波が伝播するような長尺状の磁性体と、
磁性体の両脇に設けられ磁性体中を伝播する磁気弾性波
振動を吸収し磁気弾性波の反射防止を図る弾性体からな
る固定部材で支持固定し、固定部材間に設けられ磁気弾
性波を発生させる駆動手段と、磁性体の長手方向に沿っ
て移動可能に配置され磁気弾性波を検出する検出手段と
を設け、検出手段で検出された位置情報に基づき印字を
行うことを特徴とする。

【００１１】また、印字ヘッドの走査を案内する支柱の
近傍に印字ヘッドの可動方向に伸延された磁歪を有し磁
気弾性波が伝播するような長尺状の磁性体を配置し、印
字ヘッドの内部に磁気弾性波を検出する検出する検出コ
イルを設け検出コイルと検出回路とをリード線で接続し
磁性体の長手方向に沿って移動可能に構成されたことを
特徴とする。

【００１２】また、固定部材は弾性体と押さえ板より構
成され、弾性体には一部に切込みを設け、押さえ板に設
けた噛み合わせ口と突起を噛み合わせることにより磁性
体を支持固定することを特徴とする。

【００１３】更に、押さえ板の印装置の取り付け側に設
けたばね性を有する突起をフレームに差し込み固定する
ことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
詳細に説明する。

【００１５】（実施例１）図１は本発明のセンサ全体構
成の概略図であり、磁歪材料から成る磁性体１１の両端
を弾性体から成るの固定部材１２、１３で支持固定して
いる。磁性体の片側には磁気弾性波を発生させるための
駆動回路１６に接続された駆動コイル１４が設置され、
磁性体１１上には移動可能に設置された検出コイル１５
が設けられ検出回路１７に接続されている。駆動コイル
１４及び検出コイル１５は磁性体を巻回されており、検
出コイル１５は矢印で示すように磁性体１１上を左右方
向に移動可能な構成となっている。

【００１６】磁性体１１は磁歪磁性材料であり、多結晶
磁歪材料では、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、
ＲＦｅ系（ＲはＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｄｙ等の希土
類元素）金属間化合物や、例えばＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の等
の非晶質の材料から成り薄帯や線材に加工されている。
この両端を固定する固定部材１２、１３はゴムまたは高
分子材料（プラスチック）のような弾性体であり、磁性
体１１を固定している。図４は固定部材の断面図であり
固定方法について説明する。図４（ａ）は弾性体のみで
構成した固定部材の断面図であり、固定部材１２はゴム
又は高分子材料から成るプラスチック樹脂の弾性体１８
の一部に切り込み１９があり丸形状の磁性体を挟み込み
ネジで基盤（図示せず）に固定する。固定時にネジを締
め込むことにより磁性体１１は弾性体１８により支持固
定される。

【００１７】図４（ｂ）は別の固定方法の一実施例であ
り、固定部材１２は一部切り込み１９を設けられた弾性
体１８の外側を押さえ板２１でネジ２０により基盤（図
示せず）に固定する方法である。図４（ａ）及び図４
（ｂ）共に磁性体を弾性体で固定することにより固定部
分での磁気弾性波の反射を防止し検出コイル１５には駆
動コイル１４の駆動信号のみを伝播可能としている。図
４（ａ）の方法は弾性体１８のみのシンプル構成で固定
部材ができる。また、図４（ｂ）の方法は弾性体１８の
形状をシンプルとしながら簡単な構成にて容易に磁性体
１１を支持固定できる方法である。

【００１８】弾性体は前述のゴムやプラスチックの他弾
性波の振動を吸収できるものであればよいし、また、磁
性体１１の固定方法は弾性体や金属または樹脂材料の組
み合わせや、形状も切り込みが無くても弾性波の反射を
防止するものならばこれに限定されるものではない。

【００１９】次に本発明のセンサの原理について図２を
基に説明する。駆動回路１６は図２（ａ）のようなパル
ス状の励磁電流を駆動コイル１４に与えると、励磁電流
に応じて磁性体１１には磁気弾性波が励起され磁性体１
１内を伝播する。伝播する磁気弾性波の誘起電圧を検出
コイル１５に誘起し検出回路１７で検出される。誘起電
圧は図２（ｂ）に示すように、駆動コイル１４から検出
コイル１５までの距離Ｌに応じた時間差ｔの遅れと振幅
ｈとなる。この関係を図３に示す。図３（a）は距離Ｌ
と時間差ｔの関係を示す図であり、駆動コイル１４への
励磁信号印加時から検出コイル１５での検出時間差ｔは
距離Ｌに比例しているから検出時間ｔを測定することに
より距離Ｌが求めることができる。また、図３（ｂ）は
距離Ｌに対する誘起電圧の振幅ｈの関係を示す図であ
り、振幅ｈは距離に対して同様に比例関係（減衰）にあ
るから振幅ｈを測定することにより距離Ｌも求められ
る。

【００２０】本発明では、磁性体１１に両端を弾性体で
支持固定してるため駆動コイル１４の励磁電流により発
生する磁気弾性波は固定部材１２、１３での反射がない
ため検出回路１７での検出電圧には励磁信号のみの誘起
電圧でありノイズの無い高品質の信号が得られる。

【００２１】（実施例２）次に本発明の位置センサを用
いた印字装置の一実施例について図５から図８にもとづ
き述べる。

【００２２】図５は本発明の印字装置の概略図であり、
印字装置３０は紙幅方向に移動する印字ヘッドを備えた
構成のものであり、印字ヘッド３２は支柱３５に案内さ
れヘッド駆動モータ４０の軸先端に設けられたプーリー
４２、ベルト３７、モータ反対側でベルト３７に張力を
与えて受けるプーリー４３で左右に移動するように構成
されている。印字ヘッド３２の下方には紙送りローラ３
６があり、給紙された紙（図示せず）は、紙送りモータ
４１の軸先端に設けられた駆動ギア４４を介し減速ギア
４５で減速され紙送りローラ３６に伝達駆動され紙送り
がなされる。これら印字ヘッドの駆動機構と紙送り機構
はフレーム３１に支持配置されている。支柱３５の近傍
には印字ヘッドの走査方向に伸延された磁性体１１が配
置され、その両端を固定部材１２、１３で支持固定され
ている。

【００２３】図６は本発明の印字装置のセンサの配置を
説明する図であり図５を上方より見ている。支柱３５の
上方には印字ヘッドの移動距離を測定するための位置セ
ンサが設置されている。磁性体１１は支柱３５と平行に
設置され固定部材１２、１３でフレーム３１に固定さ
れ、磁性体１１の片側には駆動回路１６に接続された駆
動コイル１４が設けられ、検出コイル１５は印字ヘッド
３２中に組込まれ、印字ヘッド３２と共に移動できるよ
うに配置されている。検出コイル１５はリード線５１で
検出回路１７に接続され、印字ヘッド３２の移動の妨げ
にならぬようにリード線５１は配置されている。図では
明示してないが駆動回路１６及び検出回路１７は例えば
図５のフレーム３１の後方ヘッド駆動モータ４０側やフ
レーム３１の下方等に配置される。

【００２４】図７は本発明の印字装置の印字ヘッドの断
面図であり、印字ヘッド３２はインクを紙に吐出するヘ
ッド３３とヘッドに供給するインク３４から構成され、
片側には軸受５０が組み込まれ、支柱３５を摺動案内可
能となっている。軸受５０の上方には磁性体１１があり
その周囲を巻回するように検出コイル１５が配置されそ
の上方には印字ヘッド３２を駆動するためのベルト３７
が固定されている。

【００２５】次に磁性体の固定方法について図８、図９
をもとに説明する。図８は固定部分の斜視図であり図８
に示すように一部切り込み１９を有しＣの字形状した弾
性体１８で磁性体１１を挟み込みこれをプラスチック樹
脂から成る押さえ板２１で固定する。押さえ板２１は当
初２点鎖線で書いてあるように開いており、磁性体１１
に弾性体１８を取り付けた後、押さえ板の一部に設けら
れた突起２２と噛み合わせ口２３を噛み合わせることに
より固定できる。これを印装置のフレーム３１に差し込
みばね性を有した突起２４により印字装置に噛み合わせ
固定する。押さえ板２１をプラスチックにしたことによ
り材料自身の弾性特性により噛み合わせ部分にも、突起
２４にも弾性が働きばね性により固定できる。

【００２６】図９は固定部分の断面図であり図８で説明
と同様に、一部切り込み１９を有しＣの字形状した弾性
体１８で磁性体１１を挟み込み、突起２２と噛み合わせ
口２３を噛み合わせることにより固定する。そして突起
２４により印字装置のフレームに固定する。図８では磁
性体１１の伸延方向に突起２４を設けフレームに固定し
たが、図９では別の例として磁性体１１の伸延方向に対
し直角方向に突起２４を設け固定する例を示す。

【００２７】尚、組立て方法は前述の方法でなく先にフ
レーム３１に押さえ板２１を組み込みその後に磁性体１
１及び弾性体１８を組み立ててもよい。

【００２８】次に本発明の印字装置の動作について説明
する。印字ヘッド３２は印字指令に基づき印字ヘッド駆
動モータにより移動され位置センサの位置情報により印
字ヘッドが駆動されインクを吐出し印字を行う。位置情
報は実施例１で述べたように駆動コイル１４に励磁信号
を与え磁気弾性波を発生させ、伝播した磁気弾性波を検
出コイル１５により誘起電圧として検出し、励磁信号と
検出信号の時間差または検出信号の出力電圧の減衰率か
ら印字ヘッドの位置を求める。求められた位置情報に基
づき印字ヘッド駆動モータを制御するとともに印字ヘッ
ド３２のヘッド３３に駆動信号を制御し印字を行う。ま
た、これらと同期して紙送りモータを駆動しヘッドが紙
面を往復することにより所定の紙に印刷することができ
る。

【００２９】印字ヘッド３２で行う印字は、ヘッド３３
に複数個設けられたノズルからインクを吐出し複数のド
ットの集合にて文字またはグラフィックスを印字するた
め、高精度できれいな印字品質を確保するためには位置
センサからの位置情報精度が高くなければならない。そ
のため本発明では、位置センサの磁性体１１を印字ヘッ
ド３２の駆動案内となる支柱３５の近傍に配置し駆動系
統とセンサを近接したことにより、駆動系統での位置精
度誤差が小さくなり印字ヘッドの位置情報が正確に得ら
れる。

【００３０】本発明の印字ヘッド駆動モータ及び紙送り
モータにはステッピングモータやＤＣモータが用いられ
る。紙送り駆動モータは位置センサが不要なステッピン
グモータの方が適する。印字ヘッド駆動モータには、位
置センサがあるからステッピングモータでもＤＣモータ
でもどちらでも適する。ステッピングモータを用いた場
合には、モータそれ自身が駆動パルスに応じた角度だけ
回転するというある意味での位置情報を持っているが、
本発明のセンサと組み合わせることにより、印字精度が
向上するばかりか低速回転時の消費電流の低減が図れ且
つ振動防止と脱調防止が図れる。

【００３１】

【発明の効果】本発明のセンサは磁性体の固定部分に弾
性体を用いたことにより磁気弾性波の反射を防止しノイ
ズのない高品質の検出信号が得られ測定精度が向上す
る。また、ノイズ除去回路が不要となり低価格化が図れ
る。

【００３２】更に、本発明のセンサは埃やごみの影響を
受けず高信頼性に優れ長寿命であるばかりでなくシンプ
ルな構成で生産性に優れる。

【００３３】本発明のセンサを印字ヘッドの位置制御に
用いたことにより、高精度印字と低騒音化が図れる。ま
た、センサの取り付けが簡易であり生産性に優れる。

【００３４】また、磁性体の固定部分に切込みを設けた
ことや押さえ板により容易に固定できることにより高品
質センサ信号を得ながら生産性に優れるという効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】センサ全体構成の概略図。

【図２】信号説明図。

【図３】信号説明図。

【図４】固定部材の断面図。

【図５】印字装置の概略図。

【図６】センサ配置の説明図。

【図７】印字ヘッドの断面図。

【図８】印字装置の固定部分の斜視図。

【図９】印字装置の固定部分の断面図。

【符号の説明】

１１ 磁性体 １２、１３ 固定部材 １４ 駆動コイル １５ 検出コイル １６ 駆動回路 １７ 検出回路 １８ 弾性体 １９ 切込み ２０ ネジ ２１ 押さえ板 ２２、２４ 突起 ２３ 噛み合わせ口 ３０ 印字装置 ３１ フレーム ３２ 印字ヘッド ３３ ヘッド ３４ インク ３５ 支柱 ３６ 紙送りローラ ３７ ベルト ４０ 印字ヘッド送りモータ ４１ 紙送りモータ ４２、４３ プーリー ４４ 駆動ギア ４５ 減速ギア ５０ 軸受 ５１ リード線

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁歪を有し磁気弾性波が伝播するような長
   尺状の磁性体と、磁性体の両脇に設けられ磁性体中を伝
   播する磁気弾性波振動を吸収し磁気弾性波の反射防止を
   図る弾性体からなる固定部材で支持固定し、固定部材間
   に設けられ磁気弾性波を発生させる駆動手段と、磁性体
   の長手方向に沿って移動可能に配置され磁気弾性波を検
   出する検出手段とを設けたことを特徴とする位置セン
   サ。
2. 【請求項２】弾性体はゴムまたは高分子材料から成るこ
   とを特徴とする請求項１記載の位置センサ。
3. 【請求項３】弾性体の一部に切込みを設け弾性力を利用
   して固定することを特徴とする請求項２記載の位置セン
   サ。
4. 【請求項４】印字ヘッドを直線に走査し印字を行う印字
   装置において、印字ヘッドの可動方向に伸延された磁歪
   を有し磁気弾性波が伝播するような長尺状の磁性体と、
   磁性体の両脇に設けられ磁性体中を伝播する磁気弾性波
   振動を吸収し磁気弾性波の反射防止を図る弾性体からな
   る固定部材で支持固定し、固定部材間に設けられ磁気弾
   性波を発生させる駆動手段と、磁性体の長手方向に沿っ
   て移動可能に配置され磁気弾性波を検出する検出手段と
   を設け、検出手段で検出された位置情報に基づき印字を
   行うことを特徴とする印字装置。
5. 【請求項５】印字ヘッドの走査を案内する支柱の近傍に
   印字ヘッドの可動方向に伸延された磁歪を有し磁気弾性
   波が伝播するような長尺状の磁性体を配置し、印字ヘッ
   ドの内部に磁気弾性波を検出する検出する検出コイルを
   設け検出コイルと検出回路とをリード線で接続し磁性体
   の長手方向に沿って移動可能に構成されたことを特徴と
   する請求項４記載の印字装置。
6. 【請求項６】固定部材は弾性体と押さえ板より構成さ
   れ、弾性体には一部に切込みを設け、押さえ板に設けた
   噛み合わせ口と突起を噛み合わせることにより磁性体を
   支持固定することを特徴とする請求項４記載の印字装
   置。
7. 【請求項７】押さえ板の印装置の取り付け側に設けたば
   ね性を有する突起をフレームに差し込み固定することを
   特徴とする請求項４または請求項６記載の印字装置。