JPH10250171A - リニアシャトル駆動装置及びこれを用いたプリンタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直線状のガイドに沿って往復動作するリニア
シャトルの駆動装置に関する。リニアシャトルの反転駆
動時の加減速程度の過不足に起因して定速駆動への切換
え後に生じる移動速度の変動を、加工及び組み立て精度
の向上によることなく有効に解消する。 【解決手段】 シャトル軸12に沿って移動可能に基台１
上に支持されたリニアシャトル10を、所定の移動域内に
て略一定の速度を保って移動させる定速駆動手段（定速
コイル18及び永久磁石16）と、この移動域の両側にて夫
々の移動の方向を反転させる反転駆動手段（反転コイル
17と及び永久磁石16）とを備え、これらを予め設定され
た切換えタイミングにて切換え動作させてリニアシャト
ル10を往復動作させる構成において、定速動作及び反転
動作を含めたリニアシャトル10の動作速度を、定速駆動
手段と反転駆動手段との切換えのタイミングの変更によ
り調整する速度調整手段を、外部からの手動操作可能な
ディップスイッチ４として備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ドットラ
インプリンタ装置において、印字ヘッドを搭載して直線
状のガイドに沿って往復動作するリニアシャトルの駆動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの出力装置として従来から
広く用いられているドットラインプリンタは、ドット形
成用の多数のワイヤとこれらの動作機構を内蔵するヘッ
ドブロックを、直線状のガイドに沿って移動可能に支持
されたリニアシャトルの上部に複数個並設し、このリニ
アシャトルを所定の移動範囲内にて往復動作させ、この
間に各ヘッドブロックに印字信号を与え、夫々に内蔵さ
れたワイヤをインクリボンを介して用紙の印字面に打ち
付け、一又は複数ライン毎に印字を行う構成としたもの
である。

【０００３】リニアシャトルを往復動させるための駆動
装置は、一般的には、リニアモータを利用して構成され
ている。図４は、リニアシャトル駆動装置の概略構成を
示す斜視図、図５は、その側断面図である。

【０００４】図示の如くリニアシャトル10は、その上部
の長手方向に所定の間隔毎に搭載された複数のヘッドブ
ロック11，11…を備えており、基台１（図５参照）の図
示しない両側壁間に横架されたシャトル軸12に幅方向の
一側を挿通させ、また他側の中央部に取り付けたガイド
輪13を、シャトル軸12と平行をなして基台１に一体形成
されたガイドレール14に転接させて、シャトル軸12及び
ガイドレール14に沿って移動可能に支持されている。

【０００５】このように支持されたリニアシャトル10の
下面には、磁性体製の平板からなるヨーク15を介して複
数の永久磁石16，16…が長手方向に並設されており、こ
れに対向する基台１の上面には、複数の反転コイル17，
17…とこれらの両側の一対の定速コイル18，18とが、リ
ニアシャトル10側の前記永久磁石16，16…との間に所定
のギャップを有して近接対向するように、共通のコイル
ベース19上に並設されている。

【０００６】以上の如き駆動装置においてリニアシャト
ル10は、ヨーク15上に並ぶ永久磁石16，16…による生成
磁界中での反転コイル17，17…への一方向の通電によ
り、移動方向一側から他側に向けて加速されて移動を開
始し、その後、同側の定速コイル18の通電制御により定
速度を保って移動し、次いで、前記反転コイル17，17…
への逆方向の通電により、減速及び移動方向の反転を経
て逆向きに加速され、前記定速コイル18の通電制御によ
り定速度を保って移動する過程を繰り返し、所定長の定
速移動域の両側にて移動方向を逐次反転して往復動作せ
しめられる。

【０００７】以上の動作の間、定速駆動のための定速コ
イル18の通電制御は、予め設定された目標速度の上下に
上限及び下限速度を設定すると共に、リニアシャトル10
の移動速度を逐次検出し、この検出速度が下限速度を下
回ったとき定速コイル18への通電を行い、この通電を、
前記検出速度が上限速度を上回ったとき遮断するオンオ
フ制御により行われている。

【０００８】また移動方向の反転は、リニアシャトル10
の移動位置を逐次検出し、この検出位置が定速移動域の
端部に設定された基準位置に達したとき、定速コイル18
の通電制御を停止すると共に、現状の移動方向と逆向き
の加速が生じるように、反転コイル17，17…に予め設定
された励磁電流を連続通電せしめて行われている。

【０００９】図６は、以上の如く駆動されるリニアシャ
トル10の速度変化の様子を示す図である。定速コイル18
の前述した通電制御により一定速度を保って移動するリ
ニアシャトル10は、本図に示す如く、定速移動域の一側
の基準位置Ａ₁ に達し、この時点における反転コイル1
7，17…の通電開始により反転駆動に切換えられて、減
速、移動方向の反転を経て逆向きに加速されて前記基準
位置Ａ₁ に再度達し、この時点における定速コイル18の
通電制御の再開により定速駆動に切換えられ、定速移動
域の逆側の基準位置Ａ₂ に達するまでの間、略一定の速
度を保って移動する。この基準位置Ａ₂ においても、反
転駆動への切換え、その後の定速駆動への切換えにが行
われ、リニアシャトル10は、前記基準位置Ａ₁ に向けて
移動することとなる。

【００１０】なお、定速駆動と反転駆動との間での切換
えに際して必要となるリニアシャトル10の移動位置、及
び定速駆動に際して必要となるリニアシャトル10の移動
速度は、例えば、本願出願人による特開平8-118756号公
報等に開示されている如く、リニアシャトル10の一部に
取り付けられ、移動方向に直交する多数のスリットを有
するスリット板と、該スリット板を挾んで対向配置され
た発光素子及び受光素子とを備えて構成された光センサ
により検出することができる。また、リニアシャトル10
上に搭載されたヘッドブロック11，11…による前述した
印字動作は、前記定速移動域での移動中に行われてい
る。なお、図５中の20は、印字用の用紙、同じく21は、
プラテンローラである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】さて、以上の如く構成
されたリニアシャトル10の駆動装置において、定速移動
域の間にて行われるリニアシャトル10の反転は、前述し
た如く、反転コイル17，17…への励磁電流の連続通電に
より行われ、この励磁電流は、前記永久磁石16，16…に
よる生成磁界中において所定の減速及び加速程度が得ら
れるように予め設定されている。

【００１２】ところが、反転コイル17，17…の配設位置
に前記永久磁石16，16…により生成される磁界の強さ
は、両者間のギャップの大小、使用される永久磁石16，
16…の個体差によって異なり、また、リニアシャトル10
の移動に際しては、シャトル軸12に対する滑り抵抗、ガ
イドレール14に対する転がり抵抗、ヘッドブロック11，
11…への給電用ケーブルによる引っ張り等、個体差を伴
う種々の機械抵抗が作用することから、反転コイル17，
17…への通電によりリニアシャトル10に実際に生じる減
速及び加速程度に、機器間のばらつきが生じるという問
題があった。

【００１３】この問題は、反転コイル17と永久磁石16と
の間のギャップの精度管理、ヘッドブロック11への給電
ケーブルの始末、並びにシャトル軸12及びガイドレール
14の加工精度等、加工及び組み立て時における精度管理
の徹底により緩和し得るが、実際に得られる緩和効果は
小さく、反転駆動時における加減速程度のばらつきを有
効に解消し得るものではない。

【００１４】図６中の破線は、反転駆動時の加減速程度
が不足である場合、一点鎖線は、同じく加減速程度が過
大である場合を夫々示しており、このような反転駆動が
なされた場合、前記基準位置Ａ₁ ，Ａ₂ での定速駆動へ
の切換えが、定速移動における目標速度への到達前又は
到達後に行われることとなり、切換え後の移動速度が変
動して前記目標速度に整定するまでに時間を要し、この
間に行われる印字の品質が低下するという不都合を招来
し、また、リニアシャトル10の全体的な移動速度が過少
又は過大となる結果、所望の印字速度が得られなくなる
という不都合を招来する。

【００１５】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、リニアシャトルの反転駆動時の加減速程度の過
不足に起因して定速駆動への切換え後に生じる移動速度
の変動を、加工及び組み立て精度の向上によることなく
有効に解消でき、安定した定速移動を可能とするリニア
シャトル駆動装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るリニアシャ
トル駆動装置は、直線状のガイドに沿って移動可能に基
台上に支持されたリニアシャトルを、所定の移動域内に
て略一定の速度を保って移動させる定速駆動手段と、こ
の移動域の両側にて夫々の移動の方向を反転させる反転
駆動手段とを備え、これらの駆動手段を予め設定された
切換えタイミングにて切換え動作させ、前記リニアシャ
トルを往復動作させる構成としたリニアシャトル駆動装
置において、定速動作及び反転動作を含めた前記リニア
シャトルの動作速度を前記切換えタイミングの変更によ
り調整する速度調整手段を、外部からの手動操作可能に
具備することを特徴とする。

【００１７】本発明においては、反転駆動時の加減速程
度が過不足の状態にあるとき、速度調整手段を操作し、
定速駆動から反転駆動への切換えのタイミングを変更し
て、反転駆動から定速駆動への移行後のリニアシャトル
の移動速度を速やかに目標速度に整定させる。速度調整
手段は、外部からの手動操作が可能であり、調整作業を
容易に行えるようにする。

【００１８】また、前記定速駆動手段及び前記反転駆動
手段は、前記基台及び前記リニアシャトルの一方に固設
された永久磁石と、これと対向して他方に固設された定
速コイル及び反転コイルとを備えるリニアモータとして
構成してあること、更には、前記速度調整手段はディッ
プスイッチであることを夫々特徴とする。

【００１９】これらにおいては、定速駆動手段と反転駆
動手段とをリニアモータにより構成し、前述した切換え
タイミングの変更を、反転コイルへの通電開始のタイミ
ングの変更により容易に行わせ、また速度調整手段をデ
ィップスイッチとして、複数段階でのタイミングの変更
を、速やかに誤りなく行わせる。

【００２０】更に本発明に係るプリンタ装置は、前記速
度調整手段を備えるリニアシャトル駆動装置により駆動
されるリニアシャトルに印字ヘッドを搭載し、該印字ヘ
ッドを前記定速駆動手段の動作中に動作させて所定の印
字を行う構成としてあることを特徴とする。

【００２１】このプリンタ装置においては、速度調整手
段の操作により定速移動時の移動速度を適正に維持し
て、印字品質の向上と印字速度の確保とを同時に実現す
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るリニ
アシャトル駆動装置（以下本発明装置という）の構成を
機械系の正面図と共に示すブロック図である。

【００２３】本発明装置の機械系の構成は、図４及び図
５に示すリニアシャトル駆動装置と同様であり、複数の
ヘッドブロック11，11…を搭載するリニアシャトル10
は、基台１の両側壁1a，1a間に間に横架されたシャトル
軸12に一部を挿通され、また正面の中央に取り付けたガ
イド輪13を、前記シャトル軸12と平行をなして基台１と
一体形成されたガイドレール14（図５参照）に転接させ
て、シャトル軸12及びガイドレール14に沿って移動可能
に支持されている。

【００２４】リニアシャトル10の下面には、磁性体製の
平板状をなすヨーク15が固設され、該ヨーク15の下面に
複数の永久磁石16，16…が長手方向に並設されており、
これに対向する基台１の上面には、複数の反転コイル1
7，17…とこれらの両側の一対の定速コイル18，18と
が、前記永久磁石16，16…の下部に所定のギャップを有
して対向するように、共通のコイルベース19上に並設さ
れている。

【００２５】以上の構成によりリニアシャトル10は、永
久磁石16，16…による生成磁界中での反転コイル17，17
…又は定速コイル18，18への通電により、長手方向の一
側から他側に向けて加速され、シャトル軸12及びガイド
レール14に沿って移動することとなる。

【００２６】定速コイル18，18への通電は、略一定の速
度を保ってリニアシャトル10を移動させるべく行われ
る。この定速駆動は、予め設定された目標速度の上下に
上限及び下限速度を設定すると共に、リニアシャトル10
の移動速度を逐次検出し、この検出速度が下限速度を下
回ったとき、定速コイル18への通電によりリニアシャト
ル10を強制加速し、また前記検出速度が上限速度を上回
ったとき、定速コイル18への通電遮断によりリニアシャ
トル10を自然減速せしめるオンオフ制御により行われて
いる。

【００２７】一方反転コイル17，17…への通電は、予め
設定された定速移動域の両側においてリニアシャトル10
の移動方向を反転させるべく行われる。この反転駆動
は、リニアシャトル10の移動位置を逐次検出し、前記定
速移動域の端部に設定された基準位置に達したとき、定
速コイル18の通電制御を停止すると共に、現状の移動方
向と逆向きの加速が生じるように、予め設定された励磁
電流を反転コイル17，17…に連続通電せしめて行われ、
リニアシャトル10は、減速及び移動方向の反転を経て逆
向きに加速される。

【００２８】反転コイル17，17…への通電は、移動方向
を反転したリニアシャトル10が前記基準位置に再度達し
た時点にて終了し、その後リニアシャトル10は、定速コ
イル18の通電制御の再開により定速駆動されて、前記目
標速度を保って逆向きに定速移動する。

【００２９】以上の如き定速駆動と反転駆動との切換え
は、予め設定された定速移動域の両側にて実行され、リ
ニアシャトル10は、前記図６に示す如く往復動作する。
定速駆動中の定速コイル18，18の通電制御、定速駆動と
反転駆動との切換えは、マイクロプロセッサを用いてな
る駆動制御部２からの動作指令に応じて実行される。駆
動制御部２には、リニアシャトル10の移動位置を検出す
る位置センサ３の出力が与えられており、駆動制御部２
は、前記位置センサ３からの入力によりリニアシャトル
10の移動位置及び移動速度を認識し、前述した制御動作
を行うようにしてある。

【００３０】図示の位置センサ３は、リニアシャトル10
の一部に取り付けられ、移動方向と直交する多数のスリ
ット（図示せず）を有するスリット板3aと、該スリット
板3aを挾んで対向配置された発光素子3b及び受光素子3c
とを備えた光センサとして構成されており、駆動制御部
２には、発光素子3bからの連続発光がスリット板3aを透
過したときハイレベルとなる受光素子3cの出力が与えら
れている。

【００３１】スリット板3aに形成されたスリットは、リ
ニアシャトル10の移動長さの全域に亘り所定の間隔毎に
形成されており、駆動制御部２は、各スリットの通過毎
にハイレベルとなる受光素子3cの出力の積算によりリニ
アシャトル10の移動位置を認識し、この結果に基づいて
定速駆動と反転駆動との切換え制御を行い、また、前記
出力の時間間隔によりリニアシャトル10の移動速度を認
識して、この結果に基づいて一定の移動速度を得るべ
く、定速コイル18，18の通電制御を行う。

【００３２】駆動制御部２の入力側にはまた、速度調整
手段としてのディップスイッチ４が接続されている。デ
ィップスイッチ４は、複数のスイッチのオンオフ状態の
組み合わせにより複数種類の設定を可能とするものであ
り、ここでは、定速駆動と反転駆動との切換えタイミン
グの設定を行うようにしている。

【００３３】駆動制御部２は、運転開始に当たり、まず
ディップスイッチ４の操作状態、具体的には、各スイッ
チのオンオフ状態の組み合わせを認識し、予め記憶させ
てある切換えタイミングの設定テーブルから現状の組み
合わせに対応する切換えタイミングを選択する。この切
換えタイミングは、本来の切換えタイミングとして定速
移動域の両端に設定された基準位置Ａ₁ 又はＡ₂ （図６
参照）に対する前後へのずらせ量として、例えば、位置
センサ３のスリット板3aに形成されたスリットの数を媒
介として、「１つ前、２つ前、１つ後、２つ後」の如く
に、複数段階に設定される。

【００３４】ディップスイッチ４の操作による切換えタ
イミングの変更は、組み立て完了後の検査工程におい
て、リニアシャトル10を実際に動作させ、定速移動の間
に行われる印字の品質、及び印字速度を調べた結果に基
づいて行われる。

【００３５】図２は、反転駆動時の加減速程度が不足で
ある場合の速度調整動作の説明図であり、この場合、定
速移動域の端部に図中にＡ₁ として示す基準位置にて反
転駆動への切換えが行われたとき、反転後の速度が定速
移動時の目標速度に達する前に再度基準位置Ａ₁ に達
し、この位置で定速駆動への切換えが行われることとな
り、切換え後に前記目標速度に整定するまでに時間を要
する。

【００３６】このことは、印字品質の悪化、印字速度の
低下として現出するから、切換えタイミングを早めるよ
うにディップスイッチ４の操作が行われる。このように
した場合、図２中に破線により示す如く、前記基準位置
Ａ₁ への到達前に反転駆動が開始されるようになり、反
転後に再度基準位置Ａ₁ に達したときのリニアシャトル
10の移動速度は、その後の定速駆動における目標速度に
近く、切換え直後から安定した移動が可能となり、印字
品質の悪化を有効に防止し得る。

【００３７】図３は、反転駆動時の加減速程度が過大で
ある場合の速度調整動作の説明図であり、この場合、前
記基準位置Ａ₁ にて反転駆動への切換えが行われた後、
反転後の速度が定速移動時の目標速度を超えた状態で再
度基準位置Ａ₁ に達し、この位置で定速駆動への切換え
が行われることとなり、加減速程度が不足している場合
と同様に、この後に前記目標速度に整定するまでに時間
を要する。

【００３８】このことは、印字品質の悪化、印字速度の
増大として現出するから、切換えタイミングを遅らすよ
うにディップスイッチ４の操作が行われる。このように
した場合、図３中に破線により示す如く、前記基準位置
Ａ₁ への到達時点から間をおいて反転駆動が開始される
ようになり、反転後に再度基準位置Ａ₁ に達したときの
リニアシャトル10の移動速度は、その後の定速駆動にお
ける目標速度に近くなり、切換え直後から安定した移動
が可能となり、印字品質の悪化を有効に防止し得る。

【００３９】このように本発明装置においては、印字テ
ストの結果に基づくディップスイッチ４の操作により、
定速駆動から反転駆動への切換えタイミングを変更する
ことにより、反転駆動後における定速駆動時に速やかに
所望の移動速度が得られ、この定速駆動の間に行われる
印字品質の低下を有効に防止することができる。

【００４０】なお以上の実施の形態においては、定速駆
動及び反転駆動手段としてリニアモータを利用してお
り、前記切換えタイミングの変更は、定速コイル18と反
転コイル17とに対する通電停止及び開始タイミングの変
更により容易に行える。

【００４１】また速度調整手段としてディップスイッチ
４を用いており、速度調整操作が速やかに誤りなく行え
る。なお、ディップスイッチ４以外の手段、例えば、操
作盤上での操作により速度調整を行う構成としてもよい
ことは言うまでもない。

【００４２】また以上の実施の形態においては、リニア
シャトル10上に印字用のヘッドブロック11，11…を備え
たドットラインプリンタへの適用例について述べたが、
本発明装置は、往復動作中の定速移動の間に所定の処理
を行うようにした各種の装置に適用可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係るリニアシ
ャトル駆動装置においては、定速駆動手段と反転駆動手
段との間での切換えタイミングを変更する速度調整手段
を、外部からの操作可能に備えたから、反転駆動時の加
減速程度が過不足の状態にあるとき、この状態を前記速
度調整手段の操作により容易に解消でき、反転駆動から
定速駆動への移行後のリニアシャトルの速度変動を、各
部の加工及び組み立て精度の向上を強いることなく有効
に解消でき、定速移動時の速度を速やかに目標速度に整
定させることができる。

【００４４】また、定速駆動手段と反転駆動手段とをリ
ニアモータにより構成したから、切換えタイミングの変
更を容易に行わせることができ、また速度調整手段をデ
ィップスイッチとしたから、複数段階での切換えタイミ
ングの変更を、速やかに誤りなく行わせることができ
る。

【００４５】更に本発明に係るプリンタ装置において
は、前述した速度調整手段を備えるリニアシャトル駆動
装置により駆動されるリニアシャトルに印字ヘッドを搭
載して構成したから、印字ヘッドによる印字動作が行わ
れる定速移動時の速度が安定し、印字品質の向上と印字
速度の確保とが同時に実現される等、本発明は優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の構成を機械系の正面図と共に示す
ブロック図である。

【図２】反転駆動時の加減速程度が不足である場合の速
度調整動作の説明図である。

【図３】反転駆動時の加減速程度が過大である場合の速
度調整動作の説明図である。

【図４】リニアシャトル駆動装置の概略構成を示す斜視
図である。

【図５】リニアシャトル駆動装置の概略構成を示す側断
面図である。

【図６】リニアシャトルの速度変化の様子を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 基台 ２ 駆動制御部 ３ 位置センサ ４ ディップスイッチ 10 リニアシャトル 11 ヘッドブロック 12 シャトル軸 16 永久磁石 17 反転コイル 18 定速コイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線状のガイドに沿って移動可能に基台
   上に支持されたリニアシャトルを、所定の移動域内にて
   略一定の速度を保って移動させる定速駆動手段と、この
   移動域の両側にて夫々の移動の方向を反転させる反転駆
   動手段とを備え、これらの駆動手段を予め設定された切
   換えタイミングにて切換え動作させ、前記リニアシャト
   ルを往復動作させる構成としたリニアシャトル駆動装置
   において、定速動作及び反転動作を含めた前記リニアシ
   ャトルの動作速度を前記切換えタイミングの変更により
   調整する速度調整手段を、外部からの手動操作可能に具
   備することを特徴とするリニアシャトル駆動装置。
2. 【請求項２】 前記定速駆動手段及び前記反転駆動手段
   は、前記基台及び前記リニアシャトルの一方に固設され
   た永久磁石と、これと対向して他方に固設された定速コ
   イル及び反転コイルとを備えるリニアモータとして構成
   してある請求項１記載のリニアシャトル駆動装置。
3. 【請求項３】 前記速度調整手段はディップスイッチで
   ある請求項１又は請求項２記載のリニアシャトル駆動装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   のリニアシャトル駆動装置により駆動されるリニアシャ
   トルに印字ヘッドを搭載し、該印字ヘッドを前記定速駆
   動手段の動作中に動作させて所定の印字を行う構成とし
   てあるプリンタ装置。