JPS63319175A - シリアルプリンタのキヤリツジ位置検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、印字ヘッドを搭載し、プラテンに対してスペ
ース移動するキャリッジの移動位置を検出するシリアル
プリンタのキャリッジ位置検出器に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種のキャリッジ位置検出器は、光電式、磁気
式、静電式のものが周知である。

これら各方式を用いたキャリッジ位置検出の方法は２通
シ有る。

まず、第１の方法としては、移動側であるキャリッジと
、固定側である本体との相対位置の変位量を、光電式な
らば光量の変化、磁気式ならば磁束量の変化、静電式な
らば静電容量の変化として取出し、さらに各変化を電圧
振幅に変換してキャリッジ位置を検出する。

次に、第２の方法としては、移動側と固定側の相対位置
に応じて、一定のピッチで交流変化をする光量、磁束量
、静電容量を電気矩形波に変換し、その立ち上げ、立ち
下げ部を計数回路でカウントしてキャリッジ位置を検出
する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来技術によれば、第１の方法
を採用した場合、移動側と固定側とのギャップを、光電
式では光路に、磁気式では磁路に、静電式では電極間の
誘電体として使用しているため、光電式については光量
が、磁気式では磁束量が、静電式では静電容量が前記ギ
ャップの変動によりそれぞれ変化するという問題があっ
た。

特に、シリアルプリンタのキャリンジ移動量ハ通常３０
０朋程度あるため、それらの区間で各ギャップを一定に
するためには、各部品について非常な高精度が要求され
、組立技術の高度化や、高価格化をひきおこす。

また、第２の方法を採用した場合、位置検出の分解能を
高めるために、光電式についてはスリットのピッチを、
磁気式については着磁のピッチを、静電式については電
極のピッチを小さくしなくてはならず、高分解能の位置
検出を行なうことは製造上の問題により困難であるとい
う問題があった。

本発明は以上の問題点に鑑み、ギャップの変動による作
用の変化を解消し、部品間の高精度を必要としないで正
確な位置検出を行うキャリッジ位置検出器を得ることを
目的とする。

本発明はさらに、部品ピッチを小さくすることなく高分
解能の位置検出を行うキャリッジ位置検出器を得ること
を目的とする。

〔問題点を解決する為の手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、移動側の位置を入
力信号と出力信号との位相差から求める。

すなわち、本発明は、印字ヘッドを搭載し、プラテンに
対してスペース移動するキャリッジの移動位置を検出す
るシリアルプリンタのキャリッジ位置検出器において、
移動側であるキャリッジ、または固定側である本体のい
ずれか一方に、送信電極をキャリッジ移動方向に一定ピ
ッチで複数個連列して成る第１送信電極群と、該第１送
信電極群と同一の送信電極を同数・同ピッチでかつ位置
的にキャリッジ移動方向にπ／２位相をずらして連列し
て成る第２送信電極群と、これら第１・第２送信電極群
を中央に挾んでキャリッジ移動方向に互に並列する帯状
の第１受信電極及び第２受信電極とを設け、他方に、前
記第１・第２送信電極群及び第１受信電極にまたがって
対向配置する結合電極を、前記送信電極と同ピッチで連
列して成る第１結合電極群と、第１・第２送信電極群及
び第２受信電極にまたがって対向配置する結合電極を前
記第１結合電極群の結合電極と同数・同ピッチでかつ位
置的にキャリッジ移動方向にπ位相をずらして連列して
成る第２結合電極群とを設け、前記第１・第２送信電極
群に、互いにπ／２位相のずれた入力交流電圧を印加し
、キャリッジの移動により変化する第１受信電極と第２
受信電極との電位差を出力電圧にして、該出力電圧と入
力交流電圧との位相差を測定・計数してキャリッジの位
置を検出するようにする。

〔作　用〕

以上の構成による本発明は、キャリッジ移動の際、第１
・第２送信電極群に、互いに時間的にπ／２　位相のず
れた入力交流電圧を印加し、固定側と移動側の相対位置
の変化に応じて変化する第１受信電極と第２受信電極の
電位差を出力電圧にして、該出力電圧と入力交流電圧と
の位相差を測定・計数してキャリッジの位置を検出する
ことができる。

〔実施例〕

以下図面に従って実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す平面図である。

第２図はシリアルプリンタのキャリッジ周辺部の斜視図
であシ、同実施例の搭載状態が示されている。

第２図において、１はプラテン、２は印字ヘッド３を搭
載して該プラテンに対してスペース移動スルキャリッジ
、４は該キャリッジを案内するキャリッジシャフトであ
る。

前記キャリッジ２は、通常のものと同様、ベルト及びこ
れにプーリで係合しているモータ（図示せず）の駆動に
より矢印方向に移動するものである。

５は位置検出器の固定側であシ、キャリッジ２のスペー
ス移動方向に平行してプリンタ本体に固定されている。

６は位置検出器の移動側であシ、該移動側６は固定側５
に対向してキャリッジ２に固定してあシ、すなわち移動
側６の移動量はキャリッジ２の移動量に等しい。

上記固定側５と移動側６は、それぞれエポキシ樹脂を基
材とする銅張基板にエツチング処理を施し移動側６には
送受信電極、固定側５には結合電極が形成されている。

尚、本実施例においては、移動側６に送受信電極、固定
側５に結合電極を形成したが、この逆に移動側６に結合
電極、固定側５に送受信電極を形成しても良い。

以下、第１図により、本実施例の要部である電極配置を
説明する。

図において、斜線部分は移動側６の電極であシ、キャリ
ッジ２のスペース移動と同期して矢印方向へスペース移
動する。

７は、送信電極８ａをキャリッジ移動方向に一定ビッチ
Ｐで等間隔にｎ個（ｎ〉２　）連列した送信電極群Ａで
あシ、この送信電極８ａの幅は略Ｐ／２　　である。

９は、前記送信電極群Ａ７のものと同一の送信電極８ｂ
を同数・同ピッチで、かつ位置的にキャリッジ移動方向
にＰ／４　（電気角でπ／２）ずらして連列した送信電
極群Ｂである。

１０は（ｎ−１／４）Ｐ以上の長さの帯状の受信電極Ａ
１１１は該受信電極Ａ１０と同一長さ、形状の受信電極
Ｂであり、これら受信電極Ａ１０、受信電極Ｂ１１は前
記送信電極群ＡＩ及び送信電極群Ｂ９を挾んでキャリッ
ジ移動方向に並列に配置しである。

移動側６は以上により構成されている。

次に固定側５の構成を説明する。

１２は移動側６の送信電極群Ａ７、送信電極群Ｂ９及び
受信電極群Ａ１０の走行ルートにまたがって対向配置し
た結合電極１３を、キャリッジ移動方向にピッチＰで等
間隔にキャリッジ移動範囲全長にわたる相当数連列した
結合電極群Ａである。

すなわち結合電極群Ａ１２における結合電極１３の数は
キャリッジ移動範囲をｅとするとｌ／Ｐ　個となる。

１４は、移動側６の送信電極群ＡＩ、送信電極群Ｂ９及
び受信電極群Ｂ１１の走行ルートにまたがって対向配置
した結合電極１３を、結合電極群Ａ１２の結合電極１３
と同数・同ピッチで、かつ位置的にキャリッジ移動方向
にＰ／２（電気角でπ）ずらして連列した結合電極群Ｂ
である。

１５は、アース電極Ａで、受信電極ＡＩＯとピッチＰご
とに対向するように配置しである。１６はアース電極Ｂ
で、受信電極Ｂ１１とピッチＰごとに対向するように配
置しである。

以上が固定側５の構成であシ、これら固定側５の電極と
、移動側６の電極は、わずかな空隙で対向している。

第３図は本実施例の回路図、第４図は同回路におけるタ
イムチャートである。

第３図において１７は正弦波出力回路であシ、該正弦波
出力回路は、送信電極群ＡＩに第４図に示す入力信号２
１を送る。１８は遅延回路であシ、該遅延回路１８は正
弦波出力回路１７の入力信号２２よりπ／２　遅延した
入力信号Ｓ２や送信電極群Ｂ９に送る。１９は、キャリ
ッジ２の移動により変化する受信電極Ａ１０と受信電極
Ｂ１１の電位差２７を出力する差動ＡＭＰ、２０は電位
差２７の出力電圧と入力交流電圧との位相差を測定し、
これを計数する位相差測定計数回路であシ、該位相差測
定計数回路の検出した数値が図示せぬプリンタの制御部
へ送られ、キャリッジの位置が演算される。

以下、第４図、第５図により本実施例の作用を説明する
。第５図は本実施例の作用を示すタイムチャートであシ
、横軸は時間を、縦軸は電圧を示す。また、第５図（ａ
）〜（ｅ）において、送信電極群ＡＩと送信電極群Ｂ９
とは実際は同一平面上にあるが、図ではわかりやすくす
るために少しずらして示した。

第５図（ｆ）は正弦波出力回路１７より送信電極群Ａ７
に入力される信号２１を示す。

一方、送信電極群Ｂ９には第５図（ｇ）に示す如く遅延
回路１８により送信電極群Ａ７への入力信号２１に対し
て時間的にπ／２　位相のずれた信号２２が入力される
。

移動側６が第５図（ａ）の位置にある時、送信電極群Ａ
Ｉへの入力信号２１は結合電極群Ａ１２の結合電極１３
ａを介して受信電極Ａ１０に第５図（Ａ）−１に示す電
圧２３を発生させる。

この時、送信電極Ａ７は結合電極Ａ１２に全面が対向し
ているため、コンデンサ容量は最大となり電圧２３は最
大振幅となる。また、送信電極Ｂ９への信号２２は同様
に受信電極Ａ１０に電圧２４を発生させるが、送信電極
Ｂ９の結合電極Ａ１２との対向面積が前者に対して半分
となるため、コンデンサ容量も略半分となり電圧２４の
振幅は電圧２３の略半分となる。

前・後者は並列のコンデンサ結合であるため、結局受信
電極ＡＩＯには電圧２３と電圧２４とをたした電圧が発
生する。

次に、第５図（ａ）の位置関係で受信電極Ｂ１１に発生
する電圧を示す。

送信電極ＡＩは、結合電極Ｂ１４と対向していないため
、信号２１により受信電極Ｂ１１に発生する電圧２５は
Ｏである。

また、信号２２により受信電極Ｂ１１に発生する電圧２
６は、送信電極Ｂ９と結合電極Ｂ１４とが、半分対向し
ているため最大振幅の略半分となシ、第５図（Ａ）−２
に示すようになる。

受信電極Ａ１０と受信電極Ｂ１１との電位差は、電圧２
４と電圧２６が打消し合うため、第３図四−３に示す電
位差２７となる。この時、信号２１と信号２７との位相
差は０である。

同様に、移動側６がＰ／４　（電気角でπ／２）移動し
、第５図（ｂ）の位置にあるときの受信電極Ａ１０と受
信電極Ｂ１１との電圧差２７を求めると第５図の）−３
となシ、信号２１との位相差はπ／２となる。

以下、順次移動側がＰ／４　　づつ移動したときの電位
差２７は第５図（Ｃ）−３，（Ｄ）−３，■−３のよう
になり信号２１との位相差はπ／２　づつずれていき、
移動側６が第５図（ａ）の位置からピッチＰ（電気角２
π）分移動したとき、再び位相差はＯ（２πずれる）と
なる。

すなわち、移動側６の移動量に対応して、位相差がずれ
る（移動量がＰのとき２πずれる）ため、位相差を位相
差測定・計数回路２０により測定・計数することにより
、これを基に移動側６の移動量を演算することができる
。

以上、第５図により移動側６の移動量に対応して位相差
がずれることを説明したが、次に、より定量的に説明を
加える。

送信電極Ａ７に入力される信号をｓＩｎ　（ｔ）　ｔと
すると、送信電極Ｂ９に入力される信号５ｉｎ（ωを十
π／２）と表わされる。受信電極に発生する電圧は、時
間と移動側の位置の関数である。

入力信号が結合電極を介して受信電極に発生させる電圧
の振幅は、移動側６の位置により異なシ、送信電極と受
信電極が全面対向し静電容量が最大となったとき振幅は
最大となり、その振幅を２に１とすると振幅は０〜２ｋ
ｌ　　の範囲で変化する。

送信電極及び結合電極は、ピッチＰで配列されているた
め、静電容量すなわち０〜２ｋｌ　の振幅は移動側６の
移動量がＰごとに周期的に変化する。

以上を考慮して第３図（ａ）の位置から、移動側６が移
動した移動量をＸとしたとき、送信電極群ＡＩへの入力
信号２１により受信電極Ａ１０に発生する電圧２３の振
幅を（ｋｌｃｏｓ（２７ｒｅ）＋に１）と表わすと、電
圧２３は、 （ｋｌｃｏｓ（２πＮ）＋に１）ｓｉｎωｔと表わせる
。

送信電極群Ｂ９への入力信号２２により受信電極ＡＩＯ
に発生する電圧２４の振幅は、送信電極群Ａ７と送信電
極群Ｂ９が位置的にＰ／４　（電気角でπ／２　）ずれ
ているため （ｋｌｃｏｓ（２πＭ＋π／２）＋ｋｌ）となる。した
がって電圧２４は （ｋｌｃｏｓ（２π王＋π／２　）＋に１　　）ｓ石（
ωｔ＋π／２）と表わせる。

送信電極群ＡＩ及び送信電極群Ｂ９により受信電極Ｂ１
１に発生する電圧２５．２６は、結合電極群Ａ１２、結
合電極群Ｂ１４がＰ／２　（電気角でπ）ずれているだ
め、それぞれ （ｋｌｃｏｓ（２πＦ−π）＋ｋｌ）。

となる。したがって電位差２７は ＋ｋ　１）ｓｉｎ（ａｔ　＋　（ｋｌ　ｃｏｓ　（２π
−−−）＋に１）ｓｉｎ　（ωｔ＋π／２）〕 ＝〔（ｋｌ　ｃｏｓ　（２ｘ　’＋　ｋｌ　）ｓｉｎω
ｔ　＋　（ｋｌｓｉ（２π希）＋　ｋ　１　）　（−）
　ｃｏｓωｔ）　　Ｃ（ｋｔｃｏｓ（２π伸＋に１）地
ωｔ　＋　（−に１ｓｔｎ（２π伸＋に１　）　（−）
　ｃｏｓ　ωｔ　）＝：　２に１　ｃｏｓ　（２π酎ｓ
ｉｎωｔ−２に１ｓｉｎ（２π伸ｅｏ！ｌωｔ＝２に１
ｓｔｎ（ωｔ−２π卸　・・・・・・・・・・・・■と
なる。

■式より、位相が移動側６の位置により変化することが
わかる。

第６図に、■式より求まる移動側６の移動量又と、入力
信号ｓｉｎωｔと■式で表わされる出力信号との位相差
の関係を実線で示す。また、点線は実際の出力信号を示
す。実際の出力信号が、前述の■式と異るのは、移動側
の移動により静電容量が■式では余弦波的に変化すると
仮定したが実際は三角波的に変化するためである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した如く、本発明によれば、シリアルプ
リンタのキャリッジ位置検出器において、固定側又は移
動側のいずれか一方に、位置的π／２位相のずれた２種
類の送信電極群と、２種類の帯状の受信電極を設け、他
方に前記送信電極群及び帯状の受信電極に対向して配置
され位置的にπ位相のずれた２種類の結合電極を設け、
２種類の送信電極群にそれぞれ時間的にπ／２位相のず
れた交流電圧を印加し、固定側と移動側の相対位置の変
化量に応じて位相が変化する受信電極の出力信号に基づ
いてキャリッジの位置を検出するようにしたので、移動
側と固定側とのギャップ変動によって出力信号の振幅が
変動しても、振幅変動に影響されず正確な位置を求める
ことができるという効果がある。

さらに、上記構成の本発明によれば、位相差は移動側の
移動量に対して、はぼ線型に変化するため、制御容易で
、また従来の矩形信号の立上げ立下げ部を計数する方式
の位置センサの分解能が着磁ピッチ、スリットピッチ、
電極ピッチ等の製造上の限界から制約されるのに対し、
本発明では位相差計数用の基準クロックの周波数を上げ
ればよく、はるかに高い分解能が得られるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部平面図、第２図は
同実施例の適用例を示す斜視図、第３図は同実施例の回
路図、第４図は同実施例の作用を示すタイムチャート、
第５図は同実施例の作用を示すタイムチャート、第６図
は同実施例の入力信号と出力信号の関係を示すグラフで
ある。 ５・・・固定側　６・・・移動側　Ｉ・・・送信電極群
Ａ８ａ、８ｂ・・・送信電極　９・・・送信電極群Ｂ　
　１０・・・受信電極Ａ　　ｉｌ・・・受信電極Ｂ　　
１２・・・結合電極群Ａ　　１３ａ、１３ｂ・・・結合
電極　１４・・・結合電極群Ｂ ０　　”３　　′、＞ 禎　５　圓（Ｉ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、印字ヘッドを搭載し、プラテンに対してスペース移
   動するキャリッジの移動位置を検出するシリアルプリン
   タのキャリッジ位置検出器において、 移動側であるキャリッジ、または固定側である本体のい
   ずれか一方に、送信電極をキャリッジ移動方向に一定ピ
   ッチで複数個連列して成る第１送信電極群と、該第１送
   信電極群と同一の送信電極を同数・同ピッチでかつ位置
   的にキャリッジ移動方向にπ／２位相をずらして連列し
   て成る第２送信電極群と、これら第１・第２送信電極群
   を中央に挾んでキャリッジ移動方向に互に並列する帯状
   の第１受信電極及び第２受信電極とを設け、 他方に、前記第１・第２送信電極群及び第１受信電極に
   またがつて対向配置する結合電極を、送信電極と同ピッ
   チで連列して成る第１結合電極群と、第１・第２送信電
   極群及び第２受信電極にまたがつて対向配置する結合電
   極を前記第１結合電極群の結合電極と同数、同ピッチで
   かつ位置的にキャリッジ移動方向にπ位相をずらして連
   列して成る第２結合電極群とを設け、前記第１・第２送
   信電極群に、互いに時間的にπ／２位相のずれた入力交
   流電圧を印加し、キャリッジの移動により変化する第１
   受信電極と第２受信電極との電位差を出力電圧にして、
   該出力電圧と入力交流電圧との位相差を測定計数するこ
   とでキャリッジの位置を検出することを特徴とするシリ
   アルプリンタのキャリッジ位置検出器。