JPH11325962A

JPH11325962A - リニア駆動装置

Info

Publication number: JPH11325962A
Application number: JP10135490A
Authority: JP
Inventors: Mitsutoshi Iko; 光俊位高; Katsuhiro Nanba; 克宏難波; Masazo Ishiyama; 雅三石山
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】被駆動体を所定方向に直線的に駆動するため
に、ガイド軸とリニアエンコーダを備えるリニア駆動装
置であって、エンコーダ情報を正確に安定してエンコー
ダセンサにより検出でき、コンパクトにできるリニア駆
動装置を提供する。【解決手段】キャリッジ３に被駆動体を連結して、キ
ャリッジ３をガイド軸１、２に沿って駆動するリニア駆
動装置。キャリッジ３はガイド軸１に係合する軸受け３
１１、３１２とガイド軸２に係合する軸受け３２１、３
２２を備え、軸受け３２１、３２２の規制力は軸受け３
１１、３１２の規制力より大きい。ガイド軸１に界磁マ
グネット１１を、ガイド軸２にエンコーダスケール２１
を形成する。界磁マグネット１１とキャリッジ３上の電
機子コイル５でリニアモータを構成する。スケール２１
とキャリッジ３上のセンサ６でエンコーダを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被駆動体を直線的
に駆動するためのリニア駆動装置、特にリニアエンコー
ダを備えるリニア駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、イメージスキャナ、プリンタ等
のＯＡ機器、Ｘ−Ｙテーブル、物品搬送装置等のＦＡ機
器、カメラ等の光学機器などにおいては、物品を所定方
向に直線的に搬送したり、移動させたりすることで所定
の機能が達成されている。例えば、インクジェット方
式、熱転写方式、ドットインパクト方式などのシリアル
プリンタにおいては、プリントヘッド（印字ヘッド）を
記録シートに臨ませつつ直線的に移動させて、記録シー
トへの描画が行われる。

【０００３】物品（被駆動体）を直線的に移動させるこ
とに、リニア駆動装置が利用されている。リニア駆動装
置は、一般的には、被駆動体を搭載するなどして被駆動
体を連結するキャリッジ、被駆動体を移動させる所定方
向に直線的に延びてキャリッジを案内するガイド軸、及
びキャリッジをガイド軸に沿って駆動するための駆動装
置を備えている。キャリッジをガイド軸に沿って駆動す
ることで、被駆動体を所定方向に直線的に移動させるこ
とができる。

【０００４】リニア駆動装置の一例の概略斜視図を図６
に示す。このリニア駆動装置は、被駆動体を搭載するた
めのキャリッジ９２と、キャリッジ９２を案内するため
の二つのガイド軸９３、９４を備えている。このリニア
駆動装置は、インクジェット方式のカラープリンタに適
用されたものであり、キャリッジ９２にはシアン色、マ
ゼンタ色、イエロー色、黒色のインクをそれぞれ収納す
るインクカートリッジ（図示省略）や、各色インクを射
出するためのノズルを備える四つのプリントヘッド９１
Ｃ、９１Ｍ、９１Ｙ、９１Ｂｋが搭載されている。な
お、図６においては、キャリッジ９２に搭載されている
プリントヘッド等を見やすくするためにキャリッジ枠体
９２１は一点鎖線で図示されている。ガイド軸９３、９
４は互いに平行に配置され、水平方向に延びている。キ
ャリッジ９２は、ガイド軸９３に外嵌するリング状の軸
受け９５１、９５２及びガイド軸９４に外嵌するリング
状の軸受け９５３、９５４を備えている。キャリッジ９
２は、これら軸受けによって、ガイド軸９３、９４に沿
って滑らかに移動することができる。

【０００５】被駆動体を搭載するキャリッジを直線的に
案内するガイド軸としては、図６に示すリニア駆動装置
のように円柱状のものが採用されることが多い。円柱状
のガイド軸一つだけでは、キャリッジはそのガイド軸回
りに回転してしまい姿勢が安定しない。そのため、一つ
のガイド軸を円柱状のものとする場合には、互いに平行
に配置される少なくとも二以上（通常は、二つ）のガイ
ド軸によってキャリッジを案内する。キャリッジを二以
上のガイド軸に沿って移動させる場合、一般的には、あ
る一つのガイド軸に係合する軸受けの規制力（がたつき
規制力）だけを強くしておき、他のガイド軸に係合する
軸受けの規制力（がたつき規制力）はそれより弱くする
ことが多い。このようにすると、キャリッジを二以上の
ガイド軸に沿って直線的にスムーズに移動させるのに十
分な各ガイド軸の真直度、平行度、寸法精度や、軸受け
の寸法精度などの許容度が大きくなり、それだけこれら
を容易に製作でき、また容易に配置することができる。

【０００６】例えば、次のようにして二以上のガイド軸
に係合する各軸受けの規制力に差が設けられる。図６に
示すリニア駆動装置においては、軸受け９５３、９５４
とガイド軸９４の間のギャップ（クリアランス）を軸受
け９５１、９５２とガイド軸９３の間のギャップよりも
大きくしている。これにより、ガイド軸９４に外嵌する
軸受け９５３、９５４の規制力は、ガイド軸９３に外嵌
する軸受け９５１、９５２の規制力よりも弱くなってい
る。この他、例えば円柱状の二つのガイド軸でキャリッ
ジを案内する場合、一方のガイド軸に係合する軸受けを
そのガイド軸に外嵌するリング状のものとして、他方の
ガイド軸に係合する軸受けを一部が欠けたリング状（例
えば、断面半円状）のものとしたり、断面コの字状とし
たりして規制力に差をつけることもある。このようにす
る場合、他方のガイド軸に係合する軸受け及びそのガイ
ド軸は、どちらかというとキャリッジを案内する機能よ
りもキャリッジの姿勢を安定させる機能の方が大きい。

【０００７】リニア駆動装置には、リニアエンコーダが
設けられることがある。リニアエンコーダは、キャリッ
ジの駆動方向に延びるリニアエンコーダスケールと、キ
ャリッジとともに移動して、エンコーダスケールの持つ
エンコーダ情報を検出するためのセンサとを有してい
る。リニアエンコーダとしては、磁気式のものと光学式
のものが知られている。リニアエンコーダは、例えばキ
ャリッジの駆動制御に利用されている。インクジェット
方式のプリンタにおいては、リニアエンコーダはキャリ
ッジを駆動しながら記録シートに描画するときにおい
て、プリントヘッドからインクを射出するタイミングの
制御に利用されている。

【０００８】リニア駆動装置には、例えば次のようにリ
ニアエンコーダスケールが設けられている。また、リニ
ア駆動装置のキャリッジは、例えば次のようにして所定
方向に駆動されている。例えば、特開平５−３１８８６
９号公報は、リニア駆動装置を備えるインクジェット方
式のプリンタを教えている。このリニア駆動装置におい
ては、キャリッジを案内するガイド軸とは別に磁気式の
リニアエンコーダスケールを備えている。このリニア駆
動装置においては、ガイド軸に螺旋溝を形成してボール
ネジとし、そのガイド軸を回転モータで回転駆動するこ
とでキャリッジを駆動している。

【０００９】例えば、特開昭５５−１５３２８５号公報
は、リニア駆動装置を備えるインクジェット方式のプリ
ンタを教えている。このリニア駆動装置においては、キ
ャリッジを案内するガイド軸とは別に光学式のリニアエ
ンコーダスケールが設けられている。このリニア駆動装
置は、ガイド軸に外嵌する電機子コイルを可動子とし、
電機子コイルに対向する位置に配置された平板状のマグ
ネットを固定子とするプレーン型のリニアモータを備え
ており、該リニアモータによりキャリッジは駆動され
る。

【００１０】例えば、特開平８−２７５４９９号公報
は、リニア駆動装置を備える画像読み取り装置を教えて
いる。このリニア駆動装置においては、キャリッジを案
内するガイド軸には、磁気式のリニアエンコーダスケー
ルと界磁マグネットが着磁形成されている。このリニア
駆動装置は、ガイド軸に形成された界磁マグネットを固
定子とし、ガイド軸に外嵌する電機子コイルを可動子と
するシャフト型のリニアモータを備えており、該リニア
モータによってキャリッジは駆動される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、キャリッジ
を案内するガイド軸とは別にリニアエンコーダスケール
を備えるリニア駆動装置においては、ガイド軸とエンコ
ーダスケールを精度よく平行に配置することが難しい。
ガイド軸やエンコーダスケールが長くなるほど、これら
を平行に配置することは難しくなる。また、ガイド軸と
エンコーダスケールを精度よく平行に配置するには、通
常、位置調整機構が必要となり、それだけ部品数が増
え、コスト高になる。ガイド軸とエンコーダスケールが
精度よく平行に配置されていないと、キャリッジととも
に移動するエンコーダセンサとエンコーダスケールの間
のギャップが変動するなどして、エンコーダ情報を安定
して検出することが難しくなる。

【００１２】キャリッジを案内するガイド軸に界磁マグ
ネットと、磁気式エンコーダスケールを形成したリニア
駆動装置においては、ガイド軸とエンコーダスケールを
平行にすることは、上記のようにこれらを別々に設けて
配置するよりも容易とはなるが、次のような問題が生じ
る。界磁マグネットと磁気式エンコーダスケールを同じ
ガイド軸に形成するため、エンコーダセンサにより正確
なエンコーダ情報を検出するためには、これら界磁マグ
ネットと磁気式エンコーダスケールを離間して形成する
などの工夫が必要となる。そのため、界磁マグネットと
磁気式エンコーダスケールが形成されたガイド軸は大径
化する。また、ガイド軸に形成された界磁マグネットの
作用により電機子コイルにキャリッジ駆動に必要な推力
を発生させるためには、界磁マグネットの面積はある程
度必要となる。キャリッジ駆動に必要な推力という観点
からも、界磁マグネットを形成するガイド軸は大径化す
る傾向にある。

【００１３】ガイド軸が大径化すると、ガイド軸と軸受
けの間のクリアランスが製造誤差で変動しやすくなるた
め、キャリッジを動き易くするためにはガイド軸と軸受
けの間のクリアランスをある程度大きくとる必要があ
り、その結果、駆動時にキャリッジは揺動しやすくな
る。キャリッジが揺動すると、ガイド軸に形成されたエ
ンコーダスケールに臨むキャリッジ上に配置されたセン
サは、安定してエンコーダ情報を検出することが難しく
なる。

【００１４】また、ガイド軸が大径化すると、キャリッ
ジに設ける軸受け間隔をそれに釣り合うように長くしな
ければならない傾向にあり、このためキャリッジが大型
化する。そこで本発明は、被駆動体を所定方向に直線的
に駆動するために、被駆動体に連結するキャリッジと、
キャリッジを所定方向に案内するためのガイド軸と、リ
ニアエンコーダとを備えるリニア駆動装置であって、エ
ンコーダ情報を正確に、安定してエンコーダセンサによ
り検出でき、その割りにはコンパクトにできるリニア駆
動装置を提供すること課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、被駆動体を所定方向に直線的に駆動するた
めのリニア駆動装置であって、前記所定方向に延びる第
１及び第２の二つのガイド軸と、前記第１ガイド軸に係
合する軸受け及び前記第２ガイド軸に係合する軸受けを
有し、これらガイド軸に沿って前記所定方向に往復移動
でき、前記被駆動体に連結されるキャリッジと、前記第
１ガイド軸に形成され、該第１ガイド軸の長手方向にＮ
極の磁極とＳ極の磁極が交互に並ぶ界磁マグネットと、
前記キャリッジに連結され、前記界磁マグネットに臨む
位置に配置された電機子コイルと、前記第２ガイド軸に
形成されたリニアエンコーダスケールと、前記キャリッ
ジ上に配置され、前記リニアエンコーダスケールに臨む
位置に配置されたエンコーダセンサとを備え、前記第２
ガイド軸に係合する軸受けの規制力が、前記第１ガイド
軸に係合する軸受けの規制力より大きいことを特徴とす
るリニア駆動装置を提供する。

【００１６】本発明に係るリニア駆動装置は、例えばイ
ンクジェット方式、熱転写方式、ドットインパクト方式
のシリアルプリンタにおいて、プリントヘッドを直線的
に駆動することに利用できる。また、本発明のリニア駆
動装置は、例えばイメージスキャナ等の画像読み取り装
置において、光学部品を直線的に駆動することに利用で
きる。

【００１７】本発明のリニア駆動装置は、第１及び第２
のガイド軸、これらガイド軸に沿って往復移動可能なキ
ャリッジ、第１ガイド軸に形成された界磁マグネット、
第２ガイド軸に形成されたリニアエンコーダスケール、
キャリッジ上に配置された電機子コイル、及びキャリッ
ジ上に配置されたエンコーダセンサを備えている。直線
的に駆動すべき被駆動体は、キャリッジに連結する。

【００１８】第１及び第２のガイド軸は、いずれも被駆
動体を駆動すべき所定方向に延びている。したがって、
これらガイド軸は互いに平行に配置される。これらガイ
ド軸の形状としては、代表的には断面円形のものを挙げ
ることができる。これらガイド軸の形状は、断面が三角
形、四角形等の多角形形状であってもよい。キャリッジ
は、第１ガイド軸に係合する軸受け及び第２ガイド軸に
係合する軸受けを有している。第１ガイド軸に係合する
軸受けの数は、一つでも二以上でもよい。同様に、第２
ガイド軸に係合する軸受けの数は、一つでも二以上でも
よい。これら軸受けによって、キャリッジはこれらガイ
ド軸に沿って所定方向に滑らかに往復移動することがで
きる。

【００１９】第２ガイド軸に係合する軸受けの規制力
は、第１ガイド軸に係合する軸受けの規制力よりも大き
い。なお、軸受けの規制力は、ガイド軸が延びる方向に
垂直な面内での軸受けの動き（がたつき）を規制する度
合いである。本発明のリニア駆動装置においては、次の
〜の利点が同時に得られる。リニアエンコーダスケールは、第１ガイド軸と平行
な第２ガイド軸に設けるので、リニアエンコーダスケー
ルを容易に第１ガイド軸に平行にすることができる。ま
た、第２ガイド軸に係合する軸受けの規制力を第１ガイ
ド軸に係合する軸受けの規制力より大きくしているか
ら、第２ガイド軸上のリニアエンコーダスケールに臨む
ように配置されたエンコーダセンサは、エンコーダスケ
ールに対し揺動が少なくなる。これらにより、エンコー
ダ情報を正確に安定して検出することができる。リニアエンコーダスケールは、第１ガイド軸と平行
に設けなければならないが、該スケールは第１ガイド軸
と平行な第２ガイド軸上に形成するので、従来のエンコ
ーダスケールの位置調整機構無しに、エンコーダスケー
ルを容易に第１ガイドと平行にすることができる。エン
コーダスケールの位置調整機構が不要であるから、それ
だけリニア駆動装置をコンパクトにすることができる。第１及び第２のガイド軸を設け、これら平行なガイ
ド軸に沿ってキャリッジを移動させるようにし、第１ガ
イド軸にはリニアエンコーダスケールを併設することな
く界磁マグネットを設け、第２ガイド軸には界磁マグネ
ットを併設することなくリニアエンコーダスケールを設
けたので、各ガイド軸はリニアエンコーダスケールと界
磁マグネットを併設する場合よりも小径化することがで
きる。また、各ガイド軸に複数の軸受けを係合させる場
合、それら軸受け間距離を比較的短くしても、キャリッ
ジの円滑な移動に支障はない。したがって、この点でも
リニア駆動装置全体をコンパクトにすることができる。

【００２０】本発明のリニア駆動装置において、第２ガ
イド軸に二つの軸受けを係合させる場合には、これら二
つの軸受けの規制力に差があってもよい。ただし、いず
れの軸受けの規制力も第１ガイド軸に係合する軸受けの
規制力よりは大きくしておく。第２ガイド軸に係合する
軸受けの規制力を十分大きくしておくことで、第１ガイ
ド軸に係合する軸受けの規制力が弱くても、キャリッジ
の揺動を抑制することができる。したがって、第２ガイ
ド軸の真直度と第２ガイド軸に係合する軸受けの寸法精
度だけを十分高めておけば、第１ガイド軸の真直度や第
１ガイド軸に係合する軸受けの寸法精度は、第２ガイド
軸の真直度や第２ガイド軸に係合する軸受けの寸法精度
ほど高くなくてもよい。したがって、第１ガイド軸や第
１ガイド軸に係合する軸受けは、それだけ容易に作成す
ることができる。

【００２１】第２ガイド軸に二つの軸受けを係合させる
場合には、キャリッジを二つのガイド軸に沿ってスムー
ズに移動させるために、これら軸受け間の距離（軸受け
中心間距離）Ｌ₂と第１ガイド軸と第２ガイド軸の間の
ガイド軸間距離（ガイド軸中心間距離）Ｌ₃は、Ｌ₃≦
Ｌ₂の関係を満たすようにすることがが好ましい。ま
た、第１ガイド軸に二つの軸受けを係合させる場合に
は、キャリッジを二つのガイド軸に沿ってスムーズに移
動させるために、これら軸受け間の距離（軸受け中心間
距離）Ｌ₁とガイド軸間距離Ｌ₃は、Ｌ₃≦Ｌ₁の関係
を満たすようにすることが好ましい。第２ガイド軸に二
つの軸受けを係合させるとともに、第１ガイド軸にも二
つの軸受けを係合させるときには、キャリッジを二つの
ガイド軸に沿ってスムーズに移動させるために、第１ガ
イド軸に係合する軸受けの軸受け間距離Ｌ₁、第２ガイ
ド軸に係合する軸受けの軸受け間距離Ｌ₂及びガイド軸
間距離Ｌ₃は、Ｌ₃≦Ｌ₁≦Ｌ₂の関係を満たすように
することが好ましい。

【００２２】規制力が弱い方の軸受けが係合している第
１ガイド軸には、界磁マグネットが形成されている。界
磁マグネットは第１ガイド軸の長手方向（所定方向）に
Ｎ極の磁極とＳ極の磁極が交互に並んだものである。第
１ガイド軸を磁性材料により形成して、そのガイド軸を
着磁することで界磁マグネットを形成してもよい。ま
た、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極を交互に並べた界磁マグネ
ットを第１ガイド軸としてもよい。

【００２３】キャリッジには電機子コイルが連結されて
いる。電機子コイルは、例えばキャリッジに搭載されて
いる。電機子コイルはキャリッジとともに、ガイド軸に
沿って往復移動できる。電機子コイルは、第１ガイド軸
に形成された界磁マグネットに臨む位置に配置されてい
る。第１ガイド軸に形成された界磁マグネットと、キャ
リッジに連結された電機子コイルによりリニアモータが
構成されている。このリニアモータは、界磁マグネット
を固定子とし、電機子コイルを可動子とするものであ
る。例えば、第１ガイド軸に形成された界磁マグネット
に外嵌するように電機子コイルを配置すれば、いわゆる
シャフト型のリニアモータを構成できる。電機子コイル
に通電することで、推力を発生させ、キャリッジを電機
子コイルとともにガイド軸に沿って駆動することができ
る。

【００２４】規制力の強い方の軸受けが係合している第
２ガイド軸には、リニアエンコーダスケールが形成され
ている。リニアエンコーダスケールは、磁気式のもので
も、光学式のものでもよい。磁気式のリニアエンコーダ
スケールは、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極が第２ガイド軸長
手方向（所定方向）に交互に並んだものである。光学式
のリニアエンコーダスケールは、例えば低反射率面と高
反射率面が所定方向に交互に並んだものである。

【００２５】第２ガイド軸にエンコーダスケールを形成
するため、ガイド軸とは別にエンコーダスケールを設け
るよりも、これらを容易に精度よく平行にすることがで
きる。また、第２ガイド軸及びエンコーダスケールが長
くなっても、これらを容易に精度よく平行にすることが
できる。キャリッジ上にはエンコーダセンサが配置され
ている。センサは、キャリッジとともにガイド軸に沿っ
て移動する。エンコーダセンサは、リニアエンコーダス
ケールに臨む位置に配置されている。エンコーダスケー
ルとして磁気式のものを採用するときには、センサとし
てはＭＲセンサなどの磁気センサを採用すればよい。ま
た、エンコーダスケールとして光学式のものを採用する
ときには、センサとしては光センサを採用すればよい。

【００２６】第２ガイド軸に形成されたリニアエンコー
ダスケールとキャリッジ上のエンコーダセンサとでリニ
アエンコーダが構成されている。リニアエンコーダは、
例えばキャリッジの駆動制御に利用することができる。
リニアエンコーダは、キャリッジの所定方向における位
置検出や、キャリッジの速度検出に利用することもでき
る。また、リニア駆動装置をインクジェット方式のプリ
ンタにおいてプリントヘッドの駆動に利用する場合に
は、リニアエンコーダはプリントヘッドのノズルからの
インクの射出タイミングを制御することにも利用でき
る。

【００２７】エンコーダスケールが規制力が強い方の軸
受けが係合している第２ガイド軸に形成されているとと
もに、エンコーダスケールと第１及び第２ガイド軸を精
度よく平行にすることができるため、エンコーダセンサ
によって正確なエンコーダ情報を安定して検出すること
ができる。前述のように第２ガイド軸に二つの軸受けを
係合させる場合であって、これら軸受けの規制力に差が
あるときには、エンコーダセンサは第２ガイド軸長手方
向において、これら二つの軸受けのうち規制力の強い軸
受けの近くに配置しておけば、キャリッジが揺動しても
センサの揺動量を抑制でき、センサによってエンコーダ
情報を安定して検出することができる。

【００２８】第１及び第２の二つのガイド軸のうち、一
方のガイド軸（第１ガイド軸）に界磁マグネットを形成
し、他方のガイド軸（第２ガイド軸）にリニアエンコー
ダスケールを形成したため、これら界磁マグネット及び
リニアエンコーダスケールを同じガイド軸に形成する場
合よりも前述のようにガイド軸の大径化を抑制できる。

【００２９】界磁マグネットが形成された第１ガイド軸
が、キャリッジ駆動に必要な大きい推力を発生させるた
めに大径化するときにも、第１ガイド軸には規制力の弱
い方の軸受けを係合させるので、第１ガイド軸の真直度
の精度をそれほど高くする必要はなく、第１ガイド軸を
容易に製作することができる。界磁マグネットとエンコ
ーダスケールを二つのガイド軸のそれぞれに形成したた
め、二つのガイド軸とは別にエンコーダスケールを設け
る場合よりも、二つのガイド軸とは別に界磁マグネット
を設ける場合よりも部品数が減り、それだけリニア駆動
装置を低コストにできる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１に本発明に係るリニア駆動装
置を備えるプリンタの一例の概略斜視図を示す。このプ
リンタの概略平面図を図２に示す。また、このプリンタ
のガイド軸に垂直に切断した概略断面図を図３に示す。

【００３１】このプリンタは、記録シートに向けインク
を飛ばして描画するインクジェット方式のカラープリン
タである。このプリンタにおいては、四つのプリントヘ
ッド４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙ、４１Ｂｋなどが、本発明
に係るリニア駆動装置によって直線的に駆動される。プ
リントヘッド等の被駆動体は、キャリッジ３に搭載され
ている。

【００３２】リニア駆動装置は、キャリッジ３を直線的
に移動させるために断面円形の二つのガイド軸１、２を
備えている。ガイド軸１、２は、互いに平行に配置さ
れ、それぞれ水平方向に延びている。キャリッジ３は、
ガイド軸１に外嵌するリング状のすべり軸受け３１１、
３１２及びガイド軸２に外嵌するリング状のすべり軸受
け３２１、３２２を備えている。軸受け３１１、３１２
は、キャリッジ３のガイド軸長手方向の両端部分に配置
されており、その位置でキャリッジ枠体３３に支持され
ている。なお、図１及び図２においては、キャリッジ枠
体３３はプリントヘッド等のキャリッジ搭載部品を見や
すくするために一点鎖線で図示してある。軸受け３２
１、３２２も同様に、キャリッジ３のガイド軸長手方向
の両端部分に配置されており、その位置でキャリッジ枠
体３３に支持されている。これら軸受けにより、キャリ
ッジ３はガイド軸１、２に案内されて、これらガイド軸
に沿って往復移動することができる。ガイド軸１、２
は、互いに他方のガイド軸回りにキャリッジ３が回転す
るのを防止する機能も持っている。

【００３３】ガイド軸２に外嵌する軸受け３２１、３２
２のがたつき規制力は、ガイド軸１に外嵌する軸受け３
１１、３１２の規制力よりも大きくなっている。なお、
軸受けの規制力は、ガイド軸が延びる方向に垂直な面内
での軸受けの動き（がたつき）を規制する度合いであ
る。具体的にいうと、ガイド軸２の外径を１６．０ｍ
ｍ、軸受け３２１、３２２の内径を１６．０５ｍｍ、ガ
イド軸１の外径を１６．０ｍｍ、軸受け３１１、３１２
の内径を１６．１ｍｍとして、軸受け３２１、３２２と
ガイド軸２の間のギャップ（クリアランス）を軸受け３
１１、３１２とガイド軸１の間のギャップよりも小さく
している。

【００３４】ガイド軸１に係合する規制力の弱い方の軸
受け３１１と軸受け３１２の間の距離Ｌ₁（図２参
照）、ガイド軸２に係合する規制力の強い方の軸受け３
２１と軸受け３２２の間の距離Ｌ₂、及びガイド軸１と
ガイド軸２の間の距離Ｌ₃は、Ｌ ₃≦Ｌ₁≦Ｌ₂の関係
にある。本例では、Ｌ₁は６５ｍｍ、Ｌ₂は７０ｍｍ、
Ｌ ₃は６０ｍｍである。このような関係を満たしている
ことで、キャリッジ３は二つのガイド軸１、２に沿って
こじれなどなく滑らかに往復移動することができる。

【００３５】キャリッジ３には、シアン色、マゼンタ
色、イエロー色、ブラック色のそれぞれのインクを収納
するインクカートリッジ４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｙ、４２
Ｂｋ及び各インクカートリッジに収納されているインク
を記録シートＳに向けて射出するためのノズル（図示省
略）を有する四つのプリントヘッド４１Ｃ、４１Ｍ、４
１Ｙ、４１Ｂｋが搭載されている。これらインクカート
リッジやプリントヘッドがリニア駆動装置の被駆動体で
ある。これらインクカートリッジは、着脱可能にキャリ
ッジ３に支持されている。これらプリントヘッドは、キ
ャリッジ３上のガイド軸２の鉛直方向の真下に配置され
ており、キャリッジ駆動方向に所定の距離ずつ離間させ
て配置されている。

【００３６】プリントヘッド４１Ｃのノズルからは、図
示を省略したインク射出装置によって、インクカートリ
ッジ４２Ｃ内のシアン色インクを鉛直方向下側に向け射
出することができる。他のプリントヘッド４１Ｍ、４１
Ｙ、４１Ｂｋからも同様に、それぞれマゼンタ色イン
ク、イエロー色インク、黒色インクを鉛直方向下側に向
け射出することができる。各プリントヘッドからインク
を射出することで、プリントヘッドの下側に配置される
記録シートＳに描画することができる。各プリントヘッ
ドは、記録シートＳの送り方向（キャリッジ駆動方向に
垂直な方向。本例では、ガイド軸１、２に垂直な水平方
向）に描画密度（印字密度）に応じた所定ピッチで並べ
た複数のノズルを有している。これにより、キャリッジ
３をガイド軸に沿って移動させながら記録シートＳに描
画するときに、一度に複数ライン分（ラスター分）の描
画を行うことができる。

【００３７】ガイド軸１には、所定ピッチＰ_mでＮ極の
磁極とＳ極の磁極が交互に長手方向に並んだ界磁マグネ
ット１１が形成されている。着磁可能な磁性材料（本例
では、Ｍｎ−Ａｌ合金）を円柱状に機械加工して形成し
たガイド軸１に、所定ピッチＰ_mでＮ極の磁極とＳ極の
磁極が交互に長手方向に並ぶように着磁することで、界
磁マグネット１１は形成されている。界磁マグネット１
１は、ガイド軸１の長手方向に正弦波状の磁界を形成し
ている。界磁マグネット１１が形成する磁界の磁束密度
のｐ−ｐ値は、本例では３０００Ｇａｕｓである。界磁
マグネット１１の着磁ピッチＰ_mは、本例では３０ｍｍ
である。

【００３８】キャリッジ３は、ガイド軸１に外嵌するリ
ング状の電機子コイル５を搭載している。電機子コイル
５は、図２に示すようにＵ相コイル５Ｕ、Ｖ相コイル５
Ｖ及びＷ相コイル５Ｗの三つのコイルからなる。各相コ
イルはいずれもガイド軸１に外嵌するリング状であり、
そのガイド軸長手方向の幅はＰ_m／３に形成されてい
る。

【００３９】ガイド軸１に形成された界磁マグネット１
１と、界磁マグネット１１に外嵌するキャリッジ３上の
電機子コイル５によりシャフト型のリニアモータが構成
されている。このリニアモータは、界磁マグネット１１
を固定子とし、これに外嵌する電機子コイル５を可動子
とするものである。このリニアモータによって、キャリ
ッジ３をガイド軸１、２に沿って駆動することができ
る。具体的には、電機子コイル５の各相コイルに図４に
示す通電パターンにて通電することでキャリッジ３を駆
動する。図４は、Ｕ相コイル５Ｕの図２中左端位置での
界磁マグネット１１が形成する磁界の極性と、各相コイ
ルの通電開始位置及び通電停止位置の位相関係を示して
いる。キャリッジ３には、電機子コイル５の各相コイル
の通電開始位置や通電停止位置を検出するために、界磁
マグネット１１の磁極の極性を検出するホール素子（図
示省略）が搭載されている。なお、キャリッジ３には、
図示を省略したリニアモータの駆動回路が搭載されてい
る。

【００４０】ガイド軸２には、磁気式のリニアエンコー
ダスケール２１が形成されている。エンコーダスケール
２１は、ガイド軸２の鉛直方向上側部分に形成されてい
る。ガイド軸２は着磁可能な材料からなり、ガイド軸２
の長手方向にＮ極の磁極とＳ極の磁極が交互に微細な等
ピッチで並ぶように着磁することで、エンコーダスケー
ル２１が形成されている。エンコーダスケール２１の着
磁ピッチは、本例では１００μｍである。

【００４１】キャリッジ３上には、エンコーダスケール
２１の持つエンコーダ情報を検出するためのセンサとし
て、磁気抵抗素子からなるＭＲセンサ６が配置されてい
る。センサ６は、エンコーダスケール２１に臨む位置、
すなわち、ガイド軸１の鉛直方向の真上に配置されてい
る。センサ６が検出するエンコーダ情報に基づきキャリ
ッジ３のガイド軸２長手方向（キャリッジ駆動方向）の
位置を検出することができる。したがって、キャリッジ
３に搭載された各プリントヘッドのキャリッジ駆動方向
における位置を検出することができる。センサ６が検出
するキャリッジの駆動方向の位置情報は、各プリントヘ
ッドからインクを射出するときの該方向における射出位
置を制御するために利用される。なお、センサ６が検出
するエンコーダ情報は、キャリッジの駆動制御にも利用
することができる。

【００４２】このプリンタは、キャリッジ３に搭載した
プリントヘッド等をリニア駆動装置によってガイド軸
１、２に沿って駆動しながら次のように記録シートＳに
描画する。キャリッジ３をガイド軸１、２に沿って、図
２中左から右方向にリニアモータにより駆動し、各プリ
ントヘッド４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙ、４１Ｂｋで記録シ
ートＳを走査（主走査）する。その間に各色毎の画像デ
ータに基づき各プリントヘッドのノズルからインクを記
録シートＳに向けて射出することで描画が行われる。記
録シートＳは、図示を省略したシート送り機構によっ
て、キャリッジ３の下側に配置される。各プリントヘッ
ドのノズルからのインク射出タイミングは、エンコーダ
センサ６により検出されるエンコーダ情報に基づき制御
される。各プリントヘッドが複数のノズルを備えている
ため、一度の主走査で複数ライン分の描画を行うことが
できる。これにより全体の描画時間が短くすることがで
きる。一回の主走査が終わると、記録シートＳはキャリ
ッジ３の駆動方向に垂直な水平方向に送られ、次いで次
の主走査が行われる。これらを順次繰り返すことで、記
録シートＳの全面をプリントヘッドによって走査でき、
記録シートＳに図形、文字等の画像を描画することがで
きる。

【００４３】本発明のリニア駆動装置においては、キャ
リッジ３を案内するガイド軸２にエンコーダスケール２
１を形成したため、ガイド軸１、２とエンコーダスケー
ル２１を精度よく平行に配置することができる。本例で
は、磁性材料に着磁することができる着磁ヘッドを含む
着磁装置を用いて次のようにガイド軸２に着磁してエン
コーダスケール２１を形成している。着磁ヘッドはガイ
ド軸２に沿って移動できるキャリッジに搭載して、ガイ
ド軸２に臨ませ、そのキャリッジをガイド軸２に沿って
移動させながら着磁ヘッドでガイド軸２に所定ピッチで
着磁することで、エンコーダスケール２１を形成してい
る。このようにして、エンコーダスケール２１をガイド
軸２に形成することで、キャリッジを案内するガイド軸
とエンコーダスケールを別々に設けて、これらを平行に
配置する場合に比べて、ガイド軸１、２とエンコーダス
ケール２１を容易に精度よく平行にすることができる。
また、ガイド軸１、２とエンコーダスケール２１を平行
に配置するエンコーダスケールの位置調整が不要にな
る。

【００４４】上記のようにガイド軸２にエンコーダスケ
ール２１を形成することで、Ａ０サイズやＡ１サイズな
どの大きなサイズの記録シートに描画できるようにガイ
ド軸１、２を長くするときにも、ガイド軸２の長手方向
の全域にわたって、ガイド軸１、２とエンコーダスケー
ル２１を容易に平行にすることができる。なお、規制力
の大きい軸受けが係合するガイド軸に形成するエンコー
ダスケールは磁気式のものに代えて、光学式のものとし
てもよい。この場合は、センサは光センサとすればよ
い。ガイド軸に次のように光学式のエンコーダスケール
を形成することで、磁気式のエンコーダスケールを形成
するときと同様に、ガイド軸と光学式エンコーダスケー
ルを容易に精度よく平行にすることができる。例えば、
ガイド軸としてその長手方向に延びる平面部分を有する
ものを採用して、その平面部分に直接印刷することで、
低反射率面と高反射率面が交互に並ぶ反射式のエンコー
ダスケールを形成すればよい。また、機械加工によりそ
の平面部分に凹凸が交互に並ぶエンコーダスケールや、
表面粗さの異なる面が交互に並ぶエンコーダスケールを
形成してもよい。また、シール状のエンコーダスケール
をガイド軸に貼り付けてもよい。

【００４５】ガイド軸２とエンコーダスケール２１が精
度よく平行になっているとともに、エンコーダスケール
２１が規制力が強い方の軸受け３２１、３２２が係合し
ているガイド軸２に形成されているため、キャリッジ３
が駆動されているときに、キャリッジ３上のセンサ６と
スケール２１の間の距離の変動を抑制でき、それだけセ
ンサ６によって正確なエンコーダ情報を安定して検出す
ることができる。

【００４６】キャリッジ３を案内する二つのガイド軸の
一方（ガイド軸１）に界磁マグネット１１を形成し、他
方のガイド軸（ガイド軸２）にエンコーダスケール２１
を形成したため、二つのガイド軸のいずれか一方のガイ
ド軸に界磁マグネットとエンコーダスケールの両方を形
成する場合に比べて、ガイド軸１、２それぞれの大径化
を抑制できるとともに、軸受け間距離Ｌ₁、Ｌ₂が長く
なることも避けられる。これらにより、ガイド軸１に外
嵌する電機子コイル５をコンパクトにでき、また、キャ
リッジ３もコンパクトにできるので、それだけリニア駆
動装置全体をコンパクトにできる。

【００４７】界磁マグネット１１が形成されたガイド軸
１が、大きな推力を発生させるために大径化するときに
も、ガイド軸１には規制力の弱い方の軸受けを係合させ
るので、ガイド軸１の真直度の精度をそれほど高くする
必要はない。したがって、ガイド軸１を大径化しなけれ
ばいけないときにも、ガイド軸１を容易に製作すること
ができる。

【００４８】界磁マグネット１１とエンコーダスケール
２１を二つのガイド軸１、２にそれぞれ形成したため、
二つのガイド軸とは別にエンコーダスケールを設ける場
合よりも部品数を減らすことができ、それだけ装置全体
を低コストにできる。同様に、二つのガイド軸とは別に
界磁マグネットを設ける場合よりも部品数を減らすこが
でき、それだけ装置全体を低コストにできる。

【００４９】なお、本例では、エンコーダスケール２１
が形成されたガイド軸２に係合する軸受け３２１、３２
２の規制力は同じにしたが、軸受け３２１の規制力と軸
受け３２２の規制力に差があってもよい。ただし、軸受
け３２１と３２２の規制力に差がある場合でも、軸受け
３２１、３２２のいずれの規制力も、界磁マグネット１
１が形成されたガイド軸１に係合する軸受け３１１、３
１２の規制力よりも大きくする。このようにガイド軸２
に係合する軸受け３２１と３２２の規制力に差を設けて
おくと、これら二つの軸受けの中心合わせの精度をそれ
ほど必要としない。それだけ軸受け３２１、３２２を容
易に製作することができ、低コストにできる。このよう
にガイド軸２に係合する軸受け３２１と３２２の規制力
に差がある場合には、規制力の強い方の軸受けの近くの
キャリッジ３上にセンサ６を配置しておくことで、キャ
リッジ３が駆動時に揺動してもセンサ６の揺動量を抑制
でき、センサ６によりエンコーダ情報を正確に検出する
ことができる。

【００５０】本例では、ガイド軸と軸受けの間のギャッ
プ（クリアランス）に差をつけることで、ガイド軸１に
係合する軸受け３１１、３１２の規制力をガイド軸２に
係合する軸受け３２１、３２２の規制力よりも弱くした
が、これに代えて次のようにして規制力に差を設けても
よい。例えば、ガイド軸１に係合する軸受けの形状を次
のような形状とすればよい。例えば、ガイド軸１に係合
する軸受けを図５（Ａ）に示すような一部が欠けたリン
グ状としてもよい。図５（Ａ）に示すガイド軸１に係合
する軸受け３１３は断面半円状のものである。また、例
えば図５（Ｂ）に示す軸受け３１４のように断面コの字
状としてもよい。また、これら軸受け３１３、３１４
は、バネ、ゴム等の弾性体を介してキャリッジ３で支持
するようにしてもよい。

【００５１】なお、以上の説明では、シャフト型のリニ
アモータを構成して、該モータによりキャリッジを駆動
したが、プレーン型のリニアモータを構成して、該モー
タによりキャリッジを駆動してもよい。また、複数の磁
極歯を固定子とし、固定子の磁極歯に対向するキャリッ
ジ上に配置され、コイルを巻き回した磁極歯を可動子と
するリニアパルスモータを構成して、該モータによりキ
ャリッジを駆動してもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明によると、被駆動体を所定方向に
直線的に駆動するために、被駆動体に連結するキャリッ
ジと、キャリッジを所定方向に案内するためのガイド軸
と、リニアエンコーダとを備えるリニア駆動装置であっ
て、エンコーダ情報を正確に安定してエンコーダセンサ
により検出でき、その割りにはコンパクトにできるリニ
ア駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリニア駆動装置を備えるプリンタ
の概略斜視図である。

【図２】図１に示すプリンタの概略平面図である。

【図３】図１に示すプリンタのガイド軸に垂直な概略断
面図である。

【図４】リニアモータでキャリッジを駆動するときの電
機子コイルへの通電パターンを示す図である。

【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）はいずれも界磁マグ
ネットが形成されるガイド軸に係合する軸受けの他の形
状例を示す断面図である。

【図６】従来のリニア駆動装置の一例の概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１、２ガイド軸１１界磁マグネット２１エンコーダスケール３キャリッジ３１１、３１２、３１３、３１４、３２１、３２２軸
受け３３キャリッジ枠体４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙ、４１Ｂｋプリントヘッド
（被駆動体）４２Ｃ、４２Ｍ、４２Ｙ、４２Ｂｋインクカートリッ
ジ（被駆動体）５電機子コイル６エンコーダセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被駆動体を所定方向に直線的に駆動するた
めのリニア駆動装置であって、前記所定方向に延びる第１及び第２の二つのガイド軸
と、前記第１ガイド軸に係合する軸受け及び前記第２ガイド
軸に係合する軸受けを有し、これらガイド軸に沿って前
記所定方向に往復移動でき、前記被駆動体に連結される
キャリッジと、前記第１ガイド軸に形成され、該第１ガイド軸の長手方
向にＮ極の磁極とＳ極の磁極が交互に並ぶ界磁マグネッ
トと、前記キャリッジに連結され、前記界磁マグネットに臨む
位置に配置された電機子コイルと、前記第２ガイド軸に形成されたリニアエンコーダスケー
ルと、前記キャリッジ上に配置され、前記リニアエンコーダス
ケールに臨む位置に配置されたエンコーダセンサとを備
え、前記第２ガイド軸に係合する軸受けの規制力が、前記第
１ガイド軸に係合する軸受けの規制力より大きいことを
特徴とするリニア駆動装置。
【請求項２】前記第２ガイド軸には二つの軸受けが係合
しており、これら軸受け間の距離は前記第１ガイド軸と
前記第２ガイド軸の間のガイド軸間距離以上である請求
項１記載のリニア駆動装置。
【請求項３】前記第２ガイド軸には、規制力の異なる二
つの軸受けが係合しており、前記エンコーダセンサは該
第２ガイド軸の長手方向において、該二つの軸受けのう
ち規制力の強い軸受けの近くに配置されている請求項１
又は２記載のリニア駆動装置。
【請求項４】前記第１ガイド軸には二つの軸受けが係合
しており、これら軸受け間の距離は前記第１ガイド軸と
前記第２ガイド軸の間のガイド軸間距離以上である請求
項１、２又は３記載のリニア駆動装置。
【請求項５】前記第１ガイド軸には二つの軸受けが係合
しており、これら軸受け間の距離は前記第１ガイド軸と
前記第２ガイド軸の間のガイド軸間距離以上であり、前
記第２ガイド軸に係合する二つの軸受けの軸受け間距離
は、前記第１ガイド軸に係合する二つの軸受けの軸受け
間距離以上である請求項２又は３記載のリニア駆動装
置。