JP3620634B2 - 印刷装置のシャトル制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータ方式のシャトル機構を有する印刷装置に関するもので、更に詳しくは、往復移動の反転を付勢する反転付勢手段を備えたリニアモータのシャトル機構の往復移動制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リニアモータ方式のシャトル機構を有し、このシャトル機構でもって複数の印字素子（ドット印字ハンマ等）を備えたハンマバンクを往復移動せしめる印字装置において、印刷速度を向上させるため、ハンマバンクの反転時にバネ等の反発力を利用した反転付勢手段を備えたシャトル機構が開発されている。
【０００３】
図２に反転付勢手段を備えたリニアモータ方式のシャトル機構の構成の一例を示す。
【０００４】
複数個の印字素子を搭載したハンマバンク１０は、直動軸受け１２に支持され、ガイドシャフト１１上を往復動作する。往復動作の動力源であるリニアモータ部２０は少なくともコイル２１とマグネット２４を構成品としており、にコイル２１は反転コイル２２と等速コイル２３を有する。
【０００５】
ハンマバンク１０とコイル２１は少なくとも１本のタイミングベルト３１に連結され、少なくとも１対の支持されたタイミングプーリ３２より構成された反転機構部３０によって、リニアモータ部２０からの動力によりシャトル動作が可能なように構成されている。
【０００６】
更に、前記ハンマバンク１０またはコイル２１の両端部には、反転を付勢する位置に反転付勢手段（例えばバネ）４０が配置されている。前記反転付勢手段４０はバネに限らず、マグネットの同極反発を利用した手段でもよい。
【０００７】
前記ハンマバンク１０及びコイル２１の反転往復動作は、可動部に取り付けられた位置検出センサ５０によりハンマバンク１０の位置及び往復運動速度を計算し、予め決められた往復運動の速度カーブ上を動作する。その制御は、コイル２１に通電する電流値を変化させるシャトル制御回路６０、コイル２１へ電流を通電するシャトル駆動回路７０によって行われている。
【０００８】
印字用紙は前記ハンマバンクに対向して装着されており、図示しない紙送り手段により搬送される。そして、ハンマバンク１０往復動作の過程で、インクリボンを介して印刷用紙へ向けて印字素子が駆動される事により、印刷がなされる。
【０００９】
次に、リニアモータシャトル機構のハンマバンク速度波形及びコイル駆動電流を図３に示す。
【００１０】
図３において、ハンマバンクのシャトル動作は、速度波形に示すように反転区間と等速区間に分けられる。反転区間では、反転コイル２２に通電して減速制御及び加速制御を行い、等速区間では等速コイル２３に通電して一定速移動の等速制御を行っている。
【００１１】
一方、印刷の多様なニーズに応えるべく、数種の印刷速度パターンを有する印刷装置が開発されている。このような印刷装置において反転付勢手段を備えたシャトル機後部では、構造を簡単にする為、印刷速度設定に関わらず付勢区間の距離を一定にしている。すなわち、例えば、通常の印刷速度、高速の印刷速度および低速の印刷速度の３種の印刷速度を有する印刷装置の場合、反転区間における反転付勢手段の付勢区間は、加減速に最も大きな力を必要とする高速の印刷速度設定時の反転区間に合わせている。したがって、図４に示すように低速の印刷速度設定時には、付勢区間が等速区間にまでかかってしまう。なお、左側反転付勢区間を位置Ｘ１〜左側反転位置ＸＬ〜位置Ｘ１、右側反転付勢区間を位置Ｘ２〜右側反転位置ＸＲ〜位置Ｘ２とする。
【００１２】
反転付勢手段による付勢力が作用する区間（以下付勢区間という）が等速区間にかかってしまう場合、等速区間の速度を安定させるため、付勢力または反発力に相反する方向に発生する駆動電流をコイルに通電する制御を備えた印字装置が開発されている。
【００１３】
図３にはコイル駆動電流は前記制御による駆動電流の一例を示している。図において、反転付勢手段による左側付勢区間を位置Ｘ１〜左側反転位置ＸＬ〜位置Ｘ１、右側付勢区間を位置Ｘ２〜右側反転位置ＸＲ〜位置Ｘ２とする。付勢区間のうち、反転位置（グラフの横軸との交点）を境界として減速区間側は反発力が働き、加速区間側は付勢力が働く。
【００１４】
一方、等速区間の速度安定性を高めるため、加速区間の後半部及び等速区間の前半部（速度Ｖ１に加速された位置〜位置Ｘ１、速度−Ｖ１に加速された位置〜位置Ｘ２）において、反転コイルに抑制電流を通電する。これにより、付勢力を打ち消す事ができ、等速区間前半部の速度超過を防止する事が可能となる。
【００１５】
また、等速区間の後半部（位置Ｘ２〜位置Ｘ３、位置Ｘ１〜位置Ｘ０）において、反転コイルに増速電流を通電する。これにより、反発力を打ち消す事ができ、等速区間後半部の速度低下を防止する事が可能となる。
【００１６】
前述した通り、ハンマバンクの往復運動が予め決められた速度カーブ上を動作するように制御している為、ハンマバンクへの多少の負荷変動に対しては、通常のフィードバック制御で追従できるが、ハンマバンクへの急激な負荷増大時（例えば印字用紙の折り目付近に印刷する場合等）には、等速区間の大幅な速度低下が発生してしまう。従来技術において、ハンマバンクへの急激な負荷増大時に等速区間の大幅な速度低下を防止する制御（以下、過負荷復帰制御と呼ぶ）を備えた印刷装置が開発されている。
【００１７】
図５に従来技術における過負荷復帰制御の一例を示す。ハンマバンクへの負荷が急激に増大した場合、ハンマバンク等速運動の推力が不足し等速区間の速度が大幅に低下する。過負荷復帰制御ではハンマバンクへの急激な負荷増大に対応する為、速度波形に示すように、等速区間前半部の所定の位置Ｘ４からハンマバンクの速度を監視し、速度低下の検出速度Ｖ２以下を検出すると、等速コイル駆動電流を増大させ、等速区間の大幅な速度低下を防止する。ハンマバンクの制御目標速度波形を点線、ハンマバンクへの負荷が急激に増大した場合に過負荷復帰制御を行った場合の速度波形を実線、過負荷復帰制御を行わなかった場合の速度波形を一点鎖線で示す。また、通常時の等速コイル駆動電流を点線、過負荷復帰制御時の等速コイル駆動電流を実線で示す。なお、反転コイル駆動電流も図示するが、反転コイル駆動電流は通常時と同一である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術に示したとおり、過負荷復帰制御を用いる事により、ハンマバンクへの急激な負荷増大時に、等速区間の大幅な速度低下を防止する事が可能となる。しかし、等速コイル発生推力の時間遅れ等により、図５の従来制御速度波形に示す通り通常時の等速速度への復帰は困難である。したがって、反転付勢手段を備え、かつ付勢区間が等速区間にかかるシャトル機構部においては、等速速度が通常動作時に比べ低下した状態で反発力の働く付勢区間に入る。従来技術における過負荷復帰制御では、反転コイル駆動電流は通常時と同一の為、図５に示すように等速区間後半部の反転付勢手段からの反発力が作用する区間において大幅な速度低下が発生し、印刷速度が大幅に低下すると共に、ハンマバンクを所定の往復運動の振幅まで動作させる事ができなくなるという問題があった。
【００１９】
よって、本発明は、反転付勢手段を備えたシャトル機構において、ハンマバンクへの急激な負荷増大時において、等速区間後半部の反転付勢手段からの反発力が作用する区間において大幅な速度低下を防ぎ、印刷速度の大幅な低下を防止し、ハンマバンクの正常な往復運動を維持する事を課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の構成は、複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、少なくともマグネットとコイルとを有し、該コイルへ駆動電流を通電することにより前記ハンマバンクを往復移動させると共に、前記ハンマバンクの振幅の両端近傍で前記ハンマバンクの往復移動の反転を付勢する反転付勢手段を備えたリニアモータ方式のシャトル機構とを有し、該シャトル機構は印字領域内にて前記ハンマバンクを等速移動させるべく等速駆動電流が通電される等速区間と、前記ハンマバンクの反転時に、前記反転付勢手段が前記ハンマバンクに作用する反発力に相反する方向の推力が発生するような反転駆動電流が通電される加減速区間とを繰り返すように制御されている印刷装置において、前記等速区間において前記ハンマバンクの速度異常低下が検出された時に、前記ハンマバンクの往復運動中の等速区間後半部及び加減速区間において、前記反転駆動電流を通電量を増大するようフィードバック制御することにある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
シャトル機構の構成については、従来技術と同一のため省略する。
【００２２】
図１に本発明における過負荷復帰制御時のハンマバンク速度波形及びコイル駆動電流を示す。
【００２３】
等速区間前半部の位置Ｘ４より、ハンマバンクの速度を監視し、ハンマバンクへの急激な負荷増大により速度がＶ２以下に低下した場合に、過負荷復帰制御が開始される。なお、複数の印刷モードを有している場合、位置Ｘ４，速度Ｖ２は印刷モードに応じて複数種備えている事もある。
【００２４】
従来技術と同様に、等速速度低下異常を検出した直後より、等速コイル駆動電流を増大させ、等速区間の大幅な速度低下を防止する。更に本発明では、図１の反転コイル電流に示すように、等速区間後半部及び減速区間にて通電する、反転付勢手段からの反発力に相反する方向の推力が発生するコイル駆動電流を増大させる。
【００２５】
本発明により、等速区間の速度が通常時と比べ低下した状態で反発力の働く付勢区間に入っても、反転コイル駆動電流を増大させる事により、反発力の働く区間においてほぼ通常時と同一のハンマバンク速度まで復帰する事が可能となる。したがって、印刷速度の大幅な低下を防止すると共に、ハンマバンクの正常な往復運動を維持する事ができる。
【００２６】
【発明の効果】
ハンマバンク反転時の付勢手段を具備したリニアモータシャトル機構において、本発明によるシャトル制御方式を実施する事で、ハンマバンクへの急激な負荷増大時において、等速区間後半部及び減速区間における反転付勢手段からの反発力が作用する区間において大幅な速度低下を防止し、ハンマバンクの正常な往復運動を維持する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるハンマバンクの速度波形及びコイル駆動電流波形。
【図２】リニアモータを用いたシャトル機構の一例を示す概略側面図。
【図３】ハンマバンクの速度波形及びコイル駆動電流波形。
【図４】印刷速度設定別の付勢区間、およびコイル駆動電流波形。
【図５】従来技術におけるハンマバンクの速度波形及びコイル駆動電流波形。
【符号の説明】
１０はハンマバンク、１１はガイドシャフト、１２は直動軸受け、２０はリニアモータ部、２１はコイル、２２は反転コイル、２３は等速コイル、２４はマグネット、３０は反転機構部、３１はタイミングベルト、３２はタイミングプーリ、５０は位置検出センサ、６０はシャトル制御回路、７０はシャトル駆動回路である。

Claims (3)

1. 複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、少なくともマグネットとコイルとを有し、該コイルへ駆動電流を通電することにより前記ハンマバンクを往復移動させると共に、前記ハンマバンクの振幅の両端近傍で前記ハンマバンクの往復移動の反転を付勢する反転付勢手段を備えたリニアモータ方式のシャトル機構とを有し、該シャトル機構は印字領域内にて前記ハンマバンクを等速移動させるべく等速駆動電流が通電される等速区間と、前記ハンマバンクの反転時に、前記反転付勢手段が前記ハンマバンクに作用する反発力に相反する方向の推力が発生するような反転駆動電流が通電される加減速区間とを繰り返すように制御されている印刷装置において、
   前記等速区間において前記ハンマバンクの速度異常低下が検出された時に、前記ハンマバンクの往復運動中の等速区間後半部及び加減速区間において、前記反転駆動電流を通電量を増大するようフィードバック制御することを特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
2. 請求項１記載の印刷装置のシャトル制御方法であって、
   前記印刷装置は複数の印刷モードを有し、等速区間の速度低下異常の検出速度の設定値を前記印刷モードに応じて複数種備えていることを特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
3. 請求項１または２記載の印刷装置のシャトル制御方法であって、
   前記印刷装置は複数の印刷モードを有し、等速区間の速度低下異常の検出開始位置を前記印刷モードに応じて複数種備えていることを特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。

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