JP2584442B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は記録装置、特に電磁石を用いて記録素子を駆
動するインパクト記録ヘッドを有する記録装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来より、活字のプリンタやワイヤドットプリンタな
どソレノイドにより電磁駆動で記録素子を駆動し、記録
媒体に衝突させて記録を行なう記録装置が知られてい
る。この種の装置では、ソレノイドコイルに駆動電流を
流し、アーマチュアに結合されたワイヤ、ハンマなどの
記録素子を急激に前進させ、記録媒体に当接させる。ソ
レノイドコイルの駆動にはトランジスタなどのスイッチ
ング素子が用いられる。

［発明が解決しようとする問題点］ 記録圧力を所望の値に、あるいは活字や記録媒体に応
じて適切な値に正確に制御する必要がある場合には、ソ
レノイドの駆動状態を検出する必要がある。

ところが、多くの従来装置では、ソレノイドコイルを
駆動する場合、コイルの駆動タイミング、駆動電圧、電
流などの各駆動条件はあらかじめ決定された固定の値に
設定されていたため、上記のような制御は不可能であ
る。まれにコイルの駆動電流を検出し、検出値に応じて
コイルの駆動条件を制御する装置も見受けられるが、ほ
とんどの電磁駆動方式のインパクト記録ヘッドはオープ
ンループにより制御されている。

インパクトヘッドの記録圧力を正確に制御するにはソ
レノイドが発生する吸引力と密接に関連したコイルの磁
束を測定するのがもっとも正確な方法であるが、上記の
ような従来装置では制御がオープンループか、あるいは
コイル電流検出に基づく制御なので、正確な駆動力制御
が不可能である。

また、従来のインパクトヘッド、その他の用途に用い
られるソレノイドではコイルのコアに発生する渦電流、
あるいは電磁回路のヒステリシス特性により駆動後の磁
束の残留がみられる。したがって、この残留磁束により
アーマチュアの移動、ないし復帰が遅延し、高速な記録
動作が阻害されるという問題があった。

さらに、ワイヤヘッドなどではヘッド内に複数のワイ
ヤ駆動のためのソレノイドが収納されるので、ソレノイ
ドどうしの磁気干渉により駆動力に誤差が生じるなどの
問題があった。

本発明の課題は、上記の問題を解決し、高高率なワイ
ヤ駆動を可能とし、高速記録動作が可能であり、また、
所望の駆動条件で正確に記録ヘッドを駆動することがで
きる記録装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記の課題を解決するために、本発明では、 電磁石により記録素子を駆動するインパクト記録ヘッ
ドを有する記録装置において、 前記電磁石が発生する磁束を検出する磁束検出手段
と、 この磁束検出手段の検出値に応じて、前記電磁石の駆
動時、磁束が一定になるように前記電磁石の駆動条件を
制御し、前記電磁石の駆動消勢時には前記電磁石の残留
磁束を消去するように前記電磁石の駆動条件を制御し、
前記電磁石の非駆動時においては前記磁束検出手段を介
して検出される外部磁束の干渉を打ち消す方向に前記電
磁石の駆動条件を制御する制御手段を設けた 構成を採用した。

［作用］ 以上の構成によれば、電磁石の駆動時、磁束が一定に
なるように電磁石の駆動条件を制御することにより、磁
束密度を維持し、所望の駆動条件で正確に記録ヘッドを
駆動することができる。また、電磁石の駆動消勢時にお
いては、電磁石の残留磁束を消去するように前記電磁石
の駆動条件を制御することにより、次の駆動までのイン
ターバルを短縮できる。さらに、電磁石の非駆動時にお
いては、磁束検出手段を介して検出される外部磁束の干
渉を打ち消す方向に電磁石の駆動条件を制御することに
より、近接コイルの影響をキャンセルすることができ、
記録ヘッドの駆動制御をより正確に行なうことができ
る。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を詳細に説
明する。ただし、以下ではワイヤドットヘッドに関する
実施例を示す。

第２図はワイヤドットヘッドの構造を示した断面図で
ある。図において符号20は記録用のワイヤで、アーマチ
ュア16の一端に固定されている。アーマチュア16の他端
は押えバネ18によって揺動自在に支持されている。アー
マチュア16の支持点の近傍には鉄片17が取り付けられて
おり、この鉄片17はソレノイドコイル３のコア14によ
り、図の右側、すなわちヘッドの前方側に吸引される。
ソレノイドコイル３のコア14はヨーク15に結合されてい
る。ワイヤ20はヘッドのボディに設けられた複数個のガ
イド21aから21cによって図の矢印方向に往復運動するよ
う支持されている。

上記の構成は記録ヘッドの中心線Ｊ−Ｊ′を中心とし
て複数設けられ、同時に数ドットを記録できるワイヤド
ットヘッドが構成される。

以上の構成において、ソレノイドコイル３に通電を行
なうと、アーマチュア16が図の右側方向に吸引され、そ
の先端に取り付けられたワイヤ20が前進し、インクリボ
ン22を介して紙などの記録媒体23に当接されてドット記
録が行なわれる。

以上までに示した構成は従来構成と同様であるが、本
実施例ではさらにコイル３の周囲にコイル３の磁束を検
出するためにサーチコイル４を巻装してある。

続いて第１図に上記のワイドットヘッドの駆動回路を
示す。

図において、上記のソレノイドコイルは同一の符号３
により示されている。コイル３は一般的な駆動回路とは
異なり、トランジスタ1a〜1dおよびダイオード2a〜2dか
らなる双極方向の駆動を行なう回路によりスイッチング
される。ここで符号５はコイル３の駆動電源である。

一方、サーチコイル４を構成する巻線4bには並列に検
出抵抗13が接続される。巻線4bはソレノイドコイル３と
同心に巻かれているので、検出抵抗13の両端にはコイル
３に生じる磁束変化が電圧変化として検出される。図に
おいては、巻線4bの巻装位置を明確にするため、符号4a
で巻線の位置を示している。

検出抵抗13両端の電圧はオペアンプ11、積分コンデン
サ12、および抵抗により構成される積分回路に入力され
る。この積分器の出力にはソレノイドの磁束量が電圧に
変換された形で現れる。

オペアンプ9a〜9cはコンパレータを構成する。オペア
ンプ9aは基準電圧10と積分器の出力を比較し、積分器出
力が一定になるようにトランジスタ1aを制御する。オペ
アンプ9aの出力はアンドゲート６を介してトランジスタ
1aに入力される。

オペアンプ9b、9cはそれぞれ積分器の出力が正および
負となった時にハイレベルを出力する極性検出回路であ
る。これらの回路はともにソレノイドの磁束を消去する
ようにスイッチングトランジスタを制御する。オペアン
プ9bの出力はオアゲート８を介してトランジスタ1dおよ
び前記のアンドゲート６の他方の入力に導かれ、アンド
ゲート６を介してトランジスタ1aに入力されており、オ
ペアンプ9cの出力はアンドゲート７を介してトランジス
タ1b、1cに入力される。

オアゲート８およびアンドゲート７に反転されて入力
される信号Ａは駆動タイミングを与える基本駆動信号で
ある。

以上の構成は記録ヘッドの各ソレノイドにつきそれぞ
れ設けられる。

以上の構成における動作につき第３図を参照して詳細
に説明する。第３図は第１図のＡからＩの各符号を付し
た接続点の電圧ないし電流波形を示している。

まず、オペアンプ9a〜9cの動作につき示す。オペアン
プ9aはサーチコイル４の巻線4bの電圧Ｃを積分した値Ｄ
と基準電圧10を比較し、積分値Ｄが基準電圧10よりも低
いときはハイレベル、高い場合にはローレベルを出力す
る。

オペアンプ9bは積分値Ｄと０電位よりやや低い電圧を
比較し、積分値Ｄがそれよりも低い場合にはハイレベル
を、高い場合にはローレベルを出力する。

逆にオペアンプ9cは積分値Ｄと０電位よりやや高い電
圧を比較し、積分値Ｄがそれよりも高い場合にはハイレ
ベルを、低い場合にはローレベルを出力する。

いま、第３図の時刻T1において、ハイレベルの基本駆
動信号Ａが入力されると、オアゲート８、その出力Ｈを
介してトランジスタ1dが導通し、また、オペアンプ9aが
ハイレベル出力なので、オアゲート８およびアンドゲー
ト６を介してトランジスタ1aが導通し、コイル３に矢印
方向に電流が流れる。

このとき巻線4bには、第３図の符号Ｃのような起動力
を生じるので、積分値Ｄが漸増する。この値が基準電圧
10を越えると、オペアンプ9aの出力Ｇはローレベルとな
り、アンドゲート６を介してトランジスタ1a、1dを遮断
し、磁束を一定にするように第３図に符号Ｘで示すよう
な断続制御を行なう。

次に符号T2のタイミングで基本駆動信号Ａが消勢する
と、オペアンプ9cの出力がハイレベルであるため、トラ
ンジスタ1b、1cがオンとなり、1a、1bがオフとなる。す
なわち、コイル３の駆動極性が反転する。これは、ソレ
ノイドの残留磁束をすみやかに消勢するためである。

上記の駆動極性反転により、ソレノイドの磁束が急激
に減少する。そして、コイル電流が０を越えた以後もソ
レノイドの残留磁束により、図示の矢印の反対方向に電
流が流れ、磁束を完全に消去する。

このような駆動により、従来方式よりもすみやかに残
留磁束を消去し、次回の駆動を残留磁束の影響なく短い
インターバルで行なうことができる。したがって、記録
速度を高速化することができる 次に、符号T3のタイミングでヘッド内の近接したソレ
ノイドが駆動され、ソレノイドが磁気干渉を受けた場合
の動作につき説明する。

このとき、コイル３が積分値Ｄを負電圧にするような
干渉をうけたと仮定すると、オペアンプ9bの出力Ｆはハ
イベレルとなり、トランジスタ1a、1dを導通させ、積分
値Ｄを０に近づけるよう断続制御が行なわれる。これと
逆方向の磁気干渉では、オペアンプ9cが同様に断続制御
を行なう。

以上のようにして、記録ヘッドのソレノイドの駆動後
の残留磁束を速やかに消勢して、記録速度を大幅に向上
することができるとともに、ヘッド内に複数のソレノイ
ドが設けられる場合でも、ソレノイドどうしの磁気干渉
の影響を完全に除去できるので、正確な駆動力制御を行
なうことができる。したがって、磁気干渉を避けるため
にソレノイドどうしを離して配置する必要がなく、ヘッ
ド全体を小型化することができる。

上記実施例では、コイルの磁束を一定に制御する構成
を示したが、オペアンプ9aの基準電圧を制御することに
より駆動力を所望に制御することも考えられる。

第４図、第５図に他の実施例を示す。第４図の構成は
第１図の回路に電流検出用の抵抗27および破線で示した
ブロックを追加したものである。電流検出用の抵抗27は
トランジスタ1c、1dのエミッタ接続点と、接地電位間に
接続されている。したがって、検出抵抗27の端子電圧は
電源５からコイル３を通って接地電位に流れ込む電流に
対応した値となる。

抵抗27の検出電圧は破線の回路内のオペアンプ26の−
端子に入力される。オペアンプ26の＋端子にはオペアン
プ11の積分値Ｄが入力される。オペアンプ26の出力はオ
アゲート25に入力され、オアゲート25の出力はＤフリッ
プフロップ24のクロックとして入力される。Ｄフリップ
フロップ24のデータ入力は反転出力端子と接続されてい
る。

Ｄフリップフロップ24の出力は前記の基本駆動信号Ａ
のかわりにオアゲート８およびアンドゲート７前段のイ
ンバータに入力されている。駆動信号タイミングを与え
る基本信号Ｋはオアゲート25の他方の入力端子に入力さ
れる。この基本信号は駆動開始のタイミングのみを与え
るもので、駆動期間はＤフリップフロップ24により形成
される。

コンパレータとして機能するオペアンプ26は検出抵抗
27でコイル電流を電圧値に変換したＯとソレノイドの磁
束に対応する積分値Ｄを比較し、ＤよりＯが任意の設定
値以上に大きくなるとハイレベルを出力する。また、Ｄ
フリップフロップ24はソレノイドを駆動する基本パルス
Ｋとオペアンプ26の出力Ｌの論理和信号により歩進し、
１番目のパルスでハイレベル、２番目のパルスでローレ
ベルに反転する。

第５図において、T3のタイミングで駆動タイミングパ
ルスＫが入力されると、オアゲート25を介してフリップ
フロップ24がローレベルからハイレベルに反転する。

これにより、コイル３の通電が開始されるが、コイル
の磁束は前記と同様に積分値Ｄにより一定になるように
制御される。したがって、駆動の初期では駆動電流検出
値Ｏは漸増するが、一定レベルに達すると降下する。こ
れは、第２図で示すコア14と鉄片７の空隙が、第５図の
ワイヤ変位に比例して狭くなり、磁気回路の磁気抵抗が
小さくなるためである。電流検出値Ｏが積分値に対応し
たオペアンプ26の他方の入力値よりも小さくなると、オ
アゲート25を介してＤフリップフロップ24が反転し、コ
イル３の通電が遮断される。

このような駆動方式により、次のような利点を得られ
る。

上記のように、コイル３に通電を行なうと、ソレノイ
ドにより駆動されるワイヤ20の変位は第５図の最下段の
ようになる。符号T5はワイヤが記録媒体23に当接したタ
イミングを示しているが、特にこれより以後で駆動磁束
が残っていると、ワイヤの復帰動作が妨げられ、高速な
動作が阻害される。

ところが、上記の制御によれば、駆動に必要な所定磁
束密度が得られたら直ちにコイルの通電を遮断するよう
にしているので、ワイヤの復帰が妨げられることがな
く、動作を高速化することができる。また、必要最小限
の電力により駆動を行なえるので、消費電力を低減する
ことができる。

以上ではワイヤドットプリンタにおける実施例、特に
吸引型ソレノイドを有するワイヤドットヘッドを示した
が、バネチャージ型のヘッドでも同様の技術を適用でき
る。また、ワイヤドットヘッドに限定されることなく、
活字インパクトプリンタのヘッドにも同様の技術を適用
できる。

さらに、上記実施例ではソレノイドコイルの磁束検出
手段としてサーチコイルを用いたが、ホール素子などの
他の手段を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、電磁石が
発生する磁束を検出する磁束検出手段と、この磁束検出
手段の検出値に応じて、電磁石の駆動時、磁束が一定に
なるように電磁石の駆動条件を制御し、電磁石の駆動消
勢時には電磁石の残留磁束を消去するように電磁石の駆
動条件を制御し、電磁石の非駆動時においては磁束検出
手段を介して検出される外部磁束の干渉を打ち消す方向
に電磁石の駆動条件を制御する制御手段を設けた構成を
採用しているので、電磁石の駆動時、磁束が一定になる
ように電磁石の駆動条件を制御することにより、磁束密
度を維持し、所望の駆動条件で正確に記録ヘッドを駆動
することができ、また、電磁石の駆動消勢時において
は、電磁石の残留磁束を消去するように前記電磁石の駆
動条件を制御することにより、次の駆動までのインター
バルを短縮でき、さらに、電磁石の非駆動時において
は、磁束検出手段を介して検出される外部磁束の干渉を
打ち消す方向に電磁石の駆動条件を制御することによ
り、近接コイルの影響をキャンセルすることができ、記
録ヘッドの駆動制御をより正確に行なえ、高高率なワイ
ヤ駆動による高速記録動作が可能であり、また、所望の
駆動条件で正確に記録ヘッドを駆動することができる優
れた記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用したワイヤドットヘッドの駆動回
路の構成を示した回路図、第２図は第１図の回路が用い
られるワイヤドットヘッドの構造を示した断面図、第３
図は第１図の回路の動作を示したタイミングチャート
図、第４図は第１図の変形構造を示した回路図、第５図
は第４図の回路における動作を示したタイミングチャー
ト図である。 1a〜1d……トランジスタ ３……ソレノイドコイル ４……サーチコイル、５……電源 ６、７……アンドゲート ８、25……オアゲート 9a〜9c、26……オペアンプ 14……コア、16……アーマチュア 20……ワイヤ 24……Ｄフリップフロップ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁石により記録素子を駆動するインパク
   ト記録ヘッドを有する記録装置において、 前記電磁石が発生する磁束を検出する磁束検出手段と、 この磁束検出手段の検出値に応じて、前記電磁石の駆動
   時、磁束が一定になるように前記電磁石の駆動条件を制
   御し、前記電磁石の駆動消勢時には前記電磁石の残留磁
   束を消去するように前記電磁石の駆動条件を制御し、前
   記電磁石の非駆動時においては前記磁束検出手段を介し
   て検出される外部磁束の干渉を打ち消す方向に前記電磁
   石の駆動条件を制御する制御手段を設けた ことを特徴とする記録装置。
2. 【請求項２】前記電磁石の駆動電流を測定する手段と、
   前記電磁石の駆動時間信号形成手段が設けられ、この駆
   動時間信号形成手段が前記磁束検出手段の検出値と、電
   磁石の駆動電流値に応じて電磁石の駆動時間を決定する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の記録装
   置。