JP3720676B2 - ドットインパクト式の印字装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、インクリボンの走行方向に沿って印字ユニットを往復移動させながら印字を行うドットインパクト式の印字装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクリボンを用いたドットインパクト式の印字装置には、１文字ずつ印字するシリアル印字方式のほか、多数の印字ヘッドを印刷用紙の搬送方向と直交する方向に沿って搭載した長手形状の印字ユニットにより、１バンド分をまとめて高速に打ち出す、いわゆるライン印字方式のものがある。ライン印字方式の印字装置では、印刷用紙の搬送方向と直交する方向にインクリボンを走行させるとともに、その走行方向に沿って印字ユニットを周期的に往復移動させながら印字を行うように構成される。
【０００３】
上記構成を有するライン印字方式の印字装置では、印字品質を落とさずに印字速度を高速化する必要があり、一定方向に走行するインクリボンと往復移動する印字ユニットとの相対的位置関係から、インクリボンの走行速度を如何に制御するかが重要とされる。つまり、インクリボンに対する印字ユニットの相対速度の大きさが、印字ユニットの実速度ＶHに対して小さくなればなる程、図５および図６に示すように、印字ヘッドがインクリボンの同一箇所を連続して打撃する面積および回数が増えるため、インク枯れによって印字濃度が薄くなる現象が生じてしまう。そのため、従来の印字装置においては、図７〜図９のタイミングチャートに示すように、各種の方法によりインクリボンの速度制御を工夫している。なお、各図に示す印字ユニットの実速度ＶHは、正の値とする。
【０００４】
たとえば、図７に示すように、インクリボンの走行は、印字ユニットの反転動作中にのみ行うものとし、印字動作時には、インクリボンの走行を停止させ、すなわち、印字ユニットがインクリボンの走行方向と同方向に移動するフォワード印字時と、その逆方向に移動するリバース印字時とにおいては、印字ユニットのインクリボンに対する相対速度の大きさを、印字ユニットの実速度ＶHと等しくする方法がある。（以下、これを第１の従来例と言う。）
【０００５】
また、図８に示すように、フォワード印字時には、インクリボンの走行速度を印字ユニットの実速度ＶHを超える速さとする一方、リバース印字時には、インクリボンの走行速度を低速に切り替えることにより、印字ユニットのインクリボンに対する相対速度の大きさをＶHより大きくする方法がある。（以下、これを第２の従来例と言う。）
【０００６】
さらに、図９に示すように、リバース印字時におけるインクリボンの走行速度をフォワード印字時よりも低速とし、リバース印字からフォワード印字へのインクリボンの走行速度の切り替えタイミングを所定時間遅延させる方法がある。（以下、これを第３の従来例と言う。）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１の従来例では、印字速度の高速化に伴い、印字ユニットの反転動作時間が極めて短くされることから、その間にインクリボンを十分に送ることができない。つまり、１回のインクリボンの走行動作によっても、そのインクリボンに対して印字ヘッドにより打ち付けた痕（打痕）が十分移動されず、たとえば最初の打痕箇所は、インクリボンの走行方向に対して下流側の印字ヘッドにより再び何回も打撃されるため、インクリボンが右から左に走行する場合、左寄りの印字濃度が薄くなる。なお、インクリボンが左から右に走行する場合には、上記とは逆に右寄りの印字濃度が薄くなる。
【０００８】
上記第２の従来例では、そもそも印字ユニットが往復移動する際の実速度ＶHが非常に速いため、フォワード印字時のインクリボンの走行速度を相当速くしなければならない。そうすると、インクリボンの送り機構、たとえばインクリボンに接触するガイドやローラ、その他の部品などが著しく摩耗することとなり、それだけでなくインクリボン自体の寿命が短くなるという新たな問題を生じた。
【０００９】
上記第３の従来例では、印字ユニットのインクリボンに対する相対速度の大きさがその実速度ＶHより小さく、印字ヘッドの連続打撃によってインクリボンの同一打痕箇所における打撃面積が、リバース印字よりもフォワード印字に際して大きくなることから、印字ユニットが往復移動する際の移動方向に対応して印字濃度差が発生しやすいという問題があった。
【００１０】
【発明の開示】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、互いに相反する印字品質と印字速度との向上を図り、各種部品の耐久性を損なうことなく、印字濃度ムラを防止することができるドットインパクト式の印字装置を提供することを、その課題とする。
【００１１】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１２】
すなわち、本願発明によれば、印刷用紙の搬送方向と直交する方向にインクリボンを走行させるとともに、上記インクリボンを上記印刷用紙に打ち付けるための印字ヘッドを搭載した印字ユニットを、上記インクリボンの走行方向に沿って当該インクリボンの走行速度よりも速い所定の一定速度で往復移動させながら印字を行うドットインパクト式の印字装置であって、上記印字ユニットを上記インクリボンの走行方向と同方向に移動させながら印字を行うフォワード印字と、上記印字ユニットを上記インクリボンの走行方向と逆方向に移動させながら印字を行うリバース印字とにおいて、リバース印字時の上記インクリボンの走行速度を、フォワード印字時の走行速度より大きくすることを特徴とする、ドットインパクト式の印字装置が提供される。
【００１３】
このようなドットインパクト式の印字装置によれば、フォワード印字時にインクリボンに対して印字ヘッドにより打ち付けられた痕（打痕）は、リバース印字時においてインクリボンの走行方向下流側へと相対的に十分移動する。つまり、印字ヘッドがインクリボンの同一箇所を連続して打撃する面積および回数が減少するので、インク枯れにより印字濃度が薄くなるといった現象を招くことなく、印字濃度ムラを効果的に防止することができる。そして、インクリボンの走行速度は、印字ユニットが往復移動する際の実速度に関係なく、単にフォワード印字時よりもリバース印字時に大きくなるように切り替えれば良い。そのため、印字ユニットの実速度の大きさ以上にまでインクリボンの走行速度を高速化する必要もなく、インクリボンに接触する部品やインクリボン自体の摩耗、損傷を防ぎ、各種部品の耐久性を損なうことなく印字速度の高速化を図ることができる。
【００１４】
なお、印刷用紙の搬送方向とインクリボンの走行方向とは、完全に直交した状態に限られず、ある程度の許容範囲内で互いにほぼ直交する状態であっても良い。また、印字ユニットの往復移動する方向とインクリボンの走行方向に関しても、完全に平行な状態に限られず、ある程度の許容範囲内で互いにほぼ平行する状態であっても良い。
【００１５】
好ましい実施の形態によれば、上記フォワード印字およびリバース印字の各印字時において、上記印字ユニットの上記インクリボンに対する相対速度を、その印字ユニットの実速度以上の速さとする。
【００１６】
さらに好ましくは、上記印字ユニットが周期的に往復移動する状態において、上記インクリボンをフォワード印字時に停止状態とする一方、リバース印字時に走行状態とする。
【００１７】
つまり、印字ユニットが一定の速さで周期的に往復移動する場合において、印字ユニットのインクリボンに対する相対速度を実速度以上の速さとする場合、インクリボンに関しては、以下の条件に従って速度を切り替えれば良い。すなわち、インクリボンの走行速度をリバース印字時に０以上とし、かつ、フォワード印字時に０とするか、または印字ユニットの実速度の２倍以上とすれば良い。ところで、インクリボンの走行速度を印字ユニットの実速度以上とする場合には、先の第２の従来例で述べたように問題が生じる。そこで、インクリボンの走行速度をフォワード印字時に０とする一方、リバース印字時には、印字ユニットの実速度より低速で、かつ０より大きくすることにより、インクリボンに接触する部品やインクリボン自体の摩耗、損傷を効果的に防ぐことができる。
【００１８】
他の好ましい実施の形態によれば、上記印字ユニットは、上記印刷用紙の搬送方向と直交する方向に沿って上記印字ヘッドの複数を搭載した長手形状を有するとともに、その長手方向が上記インクリボンの走行方向に対して所定の傾斜角θでわずかに傾くように設けられ、上記印字ユニットの短手方向に沿う打撃幅をＬH、フォワード印字ごとに上記インクリボンを打ち付ける上記印字ユニットの打撃領域の間隔をＬFとする場合、
ＬH／ｓｉｎθ ≦ ＬF
という関係式が成立する。
【００１９】
これによれば、たとえば、インクリボンの走行速度をフォワード印字時に０とする場合、フォワード印字ごとになされる印字ユニットの打撃領域の間隔ＬFは、その打撃領域の長手方向全長より幾分短く、インクリボンの走行方向に真っ直ぐ沿った長さＬH／ｓｉｎθ以上とされる。つまり、フォワード印字とそれに続くリバース印字とでは、インクリボンの同一箇所に打撃領域が付けられることはあっても、フォワード印字ごとの打撃領域は、インクリボンの同一箇所に付けられることはない。これにより、インクリボンの同一箇所における打撃面積および回数を相当分減らすことができ、インク枯れにより印字濃度が薄くなるといった現象を効果的に防止することができる。
【００２０】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う発明の実施の形態の説明によって、より明らかになるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本願発明に係るドットインパクト式の印字装置の一実施形態として、その要部を示した概要図である。なお、本願発明は、インクリボンの速度制御に特徴を有するものであって、基本的構成は従来と同様であることから、一部の構成部材を適宜省略する。
【００２３】
図１に示すように、印字装置の印字部には、無端環状とされたインクリボン１、印字ユニット２、プラテンローラ３、印刷用紙４、インクリボン送り用の駆動モータ５、インクリボン繰り込み用の一対のローラ６，６、インクリボン１を所定の経路に沿って案内するためのリボンガイド７…、インクリボン１の送り出しを安定させるリボンブレーキ８、リボンケース９、印刷用紙４を搬送するための搬送機構１０，１０、および印字ユニット２の移動位置を検出するためのエッジセンサ１１などが備えられる。なお、印字装置には、マイクロコンピュータ（図示省略）が内蔵されており、このマイクロコンピュータにより各種の動作が制御される。
【００２４】
インクリボン１は、リボンガイド７…で案内されるリボンケース９の外部を経路とし、ある程度張力がかけられた状態で一定方向に向けて走行可能とされる。駆動モータ５を回転させると、図示しない伝動機構などを介して繰り込みローラ６の一つが回転し、これらのローラ６，６の間に挟まれたインクリボン１が矢印Ｓで示す方向に引っ張られる。それと同時にリボンケース９を挟んだ反対側のリボンブレーキ８からは、一定の張力をかけた状態でインクリボン１が引っ張り出される。つまり、インクリボン１は、リボンブレーキ８の側を上流側とする一方、繰り込みローラ６，６の側を下流側として走行し、その走行による移動長さ分が繰り込みローラ６，６によりリボンケース９の内部に収納される。リボンケース９の内部には、インクリボン１が蛇腹状に幾重にも折り畳まれた状態とされている。また、インクリボン１は、後述する印字ユニット２とプラテンローラ３に接した印刷用紙４との間を走行可能に配置され、その走行方向Ｓは、印刷用紙４の搬送方向Ｆに対して直交する方向（図においては右から左の方向）とされる。なお、インクリボン１の走行動作は、マイクロコンピュータが駆動モータ５を制御することにより行われるが、印字動作中のインクリボン１は、一時的に停止されることはあっても、走行方向Ｓとは逆方向に移動することはない。以下、インクリボン１の走行方向Ｓを正の向きとして取り扱う。
【００２５】
このようなインクリボン１は、高密度で織られた布にインクを染み込ませて製作されたものであって、印字ユニット２のニードルピン２ｂにより打撃される。これにより、インクリボン１が印刷用紙４に対して強く押し当てられ、印刷用紙４上にインクが転写して印字がなされる。ここで、インクリボン１の同一箇所が２，３回連続して打撃される程度では、その部分のインクが完全に枯渇することはなく印字濃度にもほとんど影響はないが、同一箇所が連続して打撃される回数が増すと、完全にインクの枯渇したインク枯れの領域が生じ、インク転写側の印刷用紙４では印字濃度が薄くなってしまう。したがって、本実施形態では、印字ユニット２によりインクリボン１の同一箇所が連続して打撃される面積および回数をできる限り低減すべく、後述するようにインクリボン１の走行速度の制御に工夫を凝らしている。
【００２６】
図２は、インクリボン１と印字ユニット２との相対的位置関係を説明するために示した概要図であって、この図も参照して説明すると、印字ユニット２は、ハンマバンクとも言われ、インクリボン１と対面する側に多数の印字ヘッド２ａ…を搭載した長手形状を有するものである。印字ヘッド２ａ…は、印字ユニット２の長手方向に沿って一定間隔に配置されている。１つの印字ヘッド２ａには、たとえば２４本のニードルピン２ｂ…が２列に分かれ、しかもその２列が幾分ずれた千鳥配列として設けられている。これらの各ニードルピン２ｂがインクリボン１を直接打撃することで印字が行われる。また、印字ユニット２は、その長手方向の寸法が印刷用紙４の幅に匹敵する長さとされ、その長手方向がインクリボン１の走行方向Ｓに対して所定の傾斜角θでわずかに傾くように設けられている。
【００２７】
このような印字ユニット２は、図示しないシャトル機構に連動して長手方向に沿って、すなわちインクリボン１の走行方向Ｓにほぼ平行して周期的に往復移動する。その往復移動中には、印字ヘッド２ａのニードルピン２ｂが打ち出され、これにより印刷用紙４に対して印字が行われる。ここで、印字ユニット２がインクリボン１の走行方向Ｓと同方向Ｆｗに一定速度で移動しながら印字する状態を「フォワード印字」と言い、それに対して印字ユニット２がインクリボン１の走行方向Ｓと逆方向Ｒｖに一定速度で移動しながら印字する状態を「リバース印字」と言う。つまり、本実施形態では、フォワード印字、リバース印字の各印字ごとに１バンド分の印字をまとめて行う、いわゆるライン印字方式を採用したものである。
【００２８】
印字ユニット２の往復動作は、エッジセンサ１１からの左右エッジ信号に基づいてマイクロコンピュータがシャトル機構を制御することにより行われる。たとえばフォワード印字からリバース印字（図においては左向きから右向き）に移る場合、フォワード方向Ｆｗに一定速度で移動中の印字ユニット２は、それ自体からエッジセンサ１１を見た状態である程度右寄りの検出位置（図を見た状態では左寄りの位置）に達する。すると、エッジセンサ１１から右エッジ信号が出力され、この右エッジ信号を受けたマイクロコンピュータにより印字ユニット２の移動速度が正から負に反転される。そうして、印字ユニット２がリバース方向Ｒｖに移動し始めると、エッジセンサ１１から再び右エッジ信号が出力され、この信号を受けたマイクロコンピュータにより印字ユニット２がリバース方向Ｒｖに向けて一定速度で移動するように制御される。リバース印字からフォワード印字に移る場合は、上記と同様にして左エッジ信号を基準としてマイクロコンピュータにより制御される。つまり、フォワード印字、リバース印字のいずれの印字状態においても、印字ユニット２は、正負の符号のみ異なる一定の移動速度で高速に往復するものとされる。
【００２９】
印刷用紙４は、両端に一定間隔で送り穴４ａの開けられた連続帳票紙が用いられる。送り穴４ａには、搬送機構１０のスプロケット（図示省略）がかみ合わされ、このスプロケットが一定のステップ角をもって敏速に回転することにより、印刷用紙４が搬送方向Ｆに沿って一定の改行分ずつ高速に搬送される。なお、印刷用紙４は、マイクロコンピュータが搬送機構１０を制御することにより、１バンド分の印字を終えるごとに改行される。
【００３０】
次に、印字動作について図面を参照して説明する。
【００３１】
まず、注目すべき点としては、フォワード印字時におけるインクリボン１の走行速度をＶF、リバース印字時におけるインクリボン１の走行速度をＶR、フォワード印字時における印字ユニット２の移動速度を正の値からなる実速度ＶHとすると、以下の関係式が成立するようにマイクロコンピュータによってインクリボン１の走行速度が制御されることである。
【００３２】
【数１】
【００３３】
また、フォワード印字およびリバース印字の各印字時において、印字ユニット２のインクリボン１に対する相対速度ＶSF，ＶSRに関しては、以下の関係式が成立する。
【００３４】
【数２】
【００３５】
図３は、上記の各関係式に基づいて印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図であって、この図に示すように、印字ユニット２が周期的に一定速度で往復する状態において、インクリボン１は、その走行速度がフォワード印字ではＶF、リバース印字ではＶRとなるように切り替えられる。そして、フォワード印字からリバース印字、あるいはその逆に、リバース印字からフォワード印字へと印字ユニット２が反転する際、印刷用紙４が改行される。
【００３６】
フォワード印字時およびリバース印字時、印字ユニット２のインクリボン１に対する相対速度ＶSF，ＶSRは、その絶対値が印字ユニット２自体の実速度ＶH以上とされることから、ＶRが０より大きい速さとされる一方、ＶFが０または２ＶH以上の速さとされる。ここで、インクリボン１の走行速度ＶFを印字ユニット２の実速度ＶHに対して２倍以上とすると、先の第２の従来例で述べたように、インクリボン１に接する繰り込みローラ６やリボンガイド７、リボンブレーキ８、さらにはインクリボン１自体に摩耗や損傷が発生しやすいため、ＶFが０となるように速度制御する。つまり、フォワード印字時には、インクリボン１を停止した状態とする。また、リバース印字時の走行速度ＶRも、上記と同様の理由から印字ユニット２の実速度ＶHより低く設定される。
【００３７】
さらに、図４は、フォワード印字ごとに印字ユニット２からインクリボン１に対してなされる打撃状態を説明するために示した説明図であって、フォワード印字ごとのインクリボン１に対する打撃は、この図の下にハッチングで示すように、符号２０で示す打撃領域として表現できる。そして、インクリボン１の走行方向Ｓに対する印字ユニット２の傾斜角をθ、印字ヘッド２ａの行方向（印字ユニット２の短手方向）に沿う打撃幅をＬH、フォワード印字ごとに生じる印字ヘッド２ａ全体による打撃領域２０の間隔をＬFとした場合、以下の関係式が成立するようにインクリボン１を走行させれば良い。
【００３８】
【数３】
【００３９】
要するに、フォワード印字ごとにインクリボン１を停止させつつ（ＶF＝０）、リバース印字時にインクリボン１を一定速度ＶRで走行させる場合、打撃領域２０の間隔ＬFがＬH／ｓｉｎθ以上となるようにインクリボン１の走行速度ＶRが制御されるのである。ここで、「ＬH／ｓｉｎθ」とは、インクリボン１の走行方向Ｓに真っ直ぐ沿った長さであって、連続したフォワード印字ごとに同一箇所に打撃領域２０を形成しないための最低条件であり、この長さ以上を空けて打撃領域２０の間隔ＬFが形成される場合では、フォワード印字とそれに続くリバース印字によって連続２回分の打撃領域２０が重なることはあっても、ある時点のフォワード印字から次のフォワード印字によるまでの連続した３回分以上の打撃領域２０が重なることがない。したがって、インクリボン１の同一箇所がフォワード印字とリバース印字で２度打ちされることはあっても、３回以上連続して打撃されることはない。
【００４０】
上記の点について、リバース印字時におけるインクリボン１の走行速度ＶRの観点から捉え、印字ユニット２の反転動作時間をｔH、リバース印字時間をｔRとすると、以下の関係式をもって表すこともできる。
【００４１】
【数４】
【００４２】
ここで、フォワード印字時間とリバース印字時間ｔRとは、印字ユニット２が一定周期で往復移動することからほぼ同じ時間長であり、これと上記の各関係式から最初の関係式ＶF ＜ ＶRを導くことができる。つまり、１回分の打撃領域２０をインクリボン１の走行方向Ｓに沿う下流側の印字ヘッド２ａにより続けて打撃することを効果的に防止するには、リバース印字時および印字ユニット２の反転動作時にインクリボン１の走行速度を速め、フォワード印字時には、上記１回分の打撃領域２０をできる限り下流側に移動した状態とすれば良いのである。
【００４３】
したがって、上記構成、動作を有する印字装置によれば、印字ヘッド２ａがインクリボン１の同一箇所を連続して打撃する面積および回数が減少し、インクリボン１にインク枯れが生じないように構成されているので、印字濃度をある程度以上でムラの無い状態としつつ、印字ユニット２の移動方向に関係なく安定して印字像を形成することができる。このような効果は、図５および図６を参照してみると、印字ユニット２のインクリボン１に対する相対速度ＶSF，ＶSRが印字ユニット２の実速度ＶH以上とされ、印字ヘッド２ａがインクリボン１の同一箇所を連続して打撃する面積および回数が減少することからも、容易に理解することができる。
【００４４】
なお、本願発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
たとえば、印字ユニット２における印字ヘッド２ａは、上記説明したものに限らず、ピン数を１２本としたもののほか、それより多少の異なるピン数であっても良く、そのピンの配列やヘッド自体の搭載形態などを限定するものではない。
【００４６】
また、図４の上に示す曲線は、インクリボン１の走行方向Ｓに対する印字ユニット２の傾斜角θに対し、フォワード印字ごとに打撃領域２０の重ならない最低限の間隔ＬFを実寸で示したものであるが、この曲線については、ピン数や印字密度などの条件に応じて異なるものとされ、もちろん図中に示す条件以外においても本願発明を適用することができる。
【００４７】
その他、上記した本願発明の特徴以外に係る設計事項などについては、適宜変更できる。たとえば、インクリボン１の走行方向Ｓと印字ユニット２の移動方向との相対的関係が満たされるのであれば、印字ユニット２がインクリボン１の走行方向Ｓに対して傾斜角を０としたほぼ平行に保たれた状態であっても良い。また、好ましくはライン印字方式に適用されるが、シリアル印字方式で１文字ずつ印字するドットインパクト式の印字装置に本願発明を適用しても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明によれば、印字ヘッドがインクリボンの同一箇所を連続して打撃する面積および回数が減少するので、インク枯れにより印字濃度が薄くなるといった現象を招くことなく、印字濃度ムラを効果的に防止することができる。また、インクリボンに接触する部品やインクリボン自体の摩耗、損傷を防ぎ、各種部品の耐久性を損なうことなく印字速度の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るドットインパクト式の印字装置の一実施形態として、その要部を示した概要図である。
【図２】インクリボンと印字ユニットとの相対的位置関係を説明するために示した概要図である。
【図３】印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図である。
【図４】フォワード印字ごとに印字ユニットからインクリボンに対してなされる打撃状態を説明するために示した説明図である。
【図５】印字ユニットの相対速度に対する打撃結果を説明するために示した説明図である。
【図６】印字ユニットの相対速度に対する打撃結果を説明するために示した説明図である。
【図７】第１の従来例により印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図である。
【図８】第２の従来例により印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図である。
【図９】第３の従来例により印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図である。
【符号の説明】
１ インクリボン
２ 印字ユニット
２ａ 印字ヘッド
３ プラテンローラ
４ 印刷用紙
５ 駆動モータ（インクリボン送り用）
６ 繰り込みローラ
７ リボンガイド
８ リボンブレーキ
９ リボンケース
１０ 搬送機構
１１ エッジセンサ
【発明の属する技術分野】
本願発明は、インクリボンの走行方向に沿って印字ユニットを往復移動させながら印字を行うドットインパクト式の印字装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクリボンを用いたドットインパクト式の印字装置には、１文字ずつ印字するシリアル印字方式のほか、多数の印字ヘッドを印刷用紙の搬送方向と直交する方向に沿って搭載した長手形状の印字ユニットにより、１バンド分をまとめて高速に打ち出す、いわゆるライン印字方式のものがある。ライン印字方式の印字装置では、印刷用紙の搬送方向と直交する方向にインクリボンを走行させるとともに、その走行方向に沿って印字ユニットを周期的に往復移動させながら印字を行うように構成される。
【０００３】
上記構成を有するライン印字方式の印字装置では、印字品質を落とさずに印字速度を高速化する必要があり、一定方向に走行するインクリボンと往復移動する印字ユニットとの相対的位置関係から、インクリボンの走行速度を如何に制御するかが重要とされる。つまり、インクリボンに対する印字ユニットの相対速度の大きさが、印字ユニットの実速度ＶHに対して小さくなればなる程、図５および図６に示すように、印字ヘッドがインクリボンの同一箇所を連続して打撃する面積および回数が増えるため、インク枯れによって印字濃度が薄くなる現象が生じてしまう。そのため、従来の印字装置においては、図７〜図９のタイミングチャートに示すように、各種の方法によりインクリボンの速度制御を工夫している。なお、各図に示す印字ユニットの実速度ＶHは、正の値とする。
【０００４】
たとえば、図７に示すように、インクリボンの走行は、印字ユニットの反転動作中にのみ行うものとし、印字動作時には、インクリボンの走行を停止させ、すなわち、印字ユニットがインクリボンの走行方向と同方向に移動するフォワード印字時と、その逆方向に移動するリバース印字時とにおいては、印字ユニットのインクリボンに対する相対速度の大きさを、印字ユニットの実速度ＶHと等しくする方法がある。（以下、これを第１の従来例と言う。）
【０００５】
また、図８に示すように、フォワード印字時には、インクリボンの走行速度を印字ユニットの実速度ＶHを超える速さとする一方、リバース印字時には、インクリボンの走行速度を低速に切り替えることにより、印字ユニットのインクリボンに対する相対速度の大きさをＶHより大きくする方法がある。（以下、これを第２の従来例と言う。）
【０００６】
さらに、図９に示すように、リバース印字時におけるインクリボンの走行速度をフォワード印字時よりも低速とし、リバース印字からフォワード印字へのインクリボンの走行速度の切り替えタイミングを所定時間遅延させる方法がある。（以下、これを第３の従来例と言う。）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１の従来例では、印字速度の高速化に伴い、印字ユニットの反転動作時間が極めて短くされることから、その間にインクリボンを十分に送ることができない。つまり、１回のインクリボンの走行動作によっても、そのインクリボンに対して印字ヘッドにより打ち付けた痕（打痕）が十分移動されず、たとえば最初の打痕箇所は、インクリボンの走行方向に対して下流側の印字ヘッドにより再び何回も打撃されるため、インクリボンが右から左に走行する場合、左寄りの印字濃度が薄くなる。なお、インクリボンが左から右に走行する場合には、上記とは逆に右寄りの印字濃度が薄くなる。
【０００８】
上記第２の従来例では、そもそも印字ユニットが往復移動する際の実速度ＶHが非常に速いため、フォワード印字時のインクリボンの走行速度を相当速くしなければならない。そうすると、インクリボンの送り機構、たとえばインクリボンに接触するガイドやローラ、その他の部品などが著しく摩耗することとなり、それだけでなくインクリボン自体の寿命が短くなるという新たな問題を生じた。
【０００９】
上記第３の従来例では、印字ユニットのインクリボンに対する相対速度の大きさがその実速度ＶHより小さく、印字ヘッドの連続打撃によってインクリボンの同一打痕箇所における打撃面積が、リバース印字よりもフォワード印字に際して大きくなることから、印字ユニットが往復移動する際の移動方向に対応して印字濃度差が発生しやすいという問題があった。
【００１０】
【発明の開示】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、互いに相反する印字品質と印字速度との向上を図り、各種部品の耐久性を損なうことなく、印字濃度ムラを防止することができるドットインパクト式の印字装置を提供することを、その課題とする。
【００１１】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１２】
すなわち、本願発明によれば、印刷用紙の搬送方向と直交する方向にインクリボンを走行させるとともに、上記インクリボンを上記印刷用紙に打ち付けるための印字ヘッドを搭載した印字ユニットを、上記インクリボンの走行方向に沿って当該インクリボンの走行速度よりも速い所定の一定速度で往復移動させながら印字を行うドットインパクト式の印字装置であって、上記印字ユニットを上記インクリボンの走行方向と同方向に移動させながら印字を行うフォワード印字と、上記印字ユニットを上記インクリボンの走行方向と逆方向に移動させながら印字を行うリバース印字とにおいて、リバース印字時の上記インクリボンの走行速度を、フォワード印字時の走行速度より大きくすることを特徴とする、ドットインパクト式の印字装置が提供される。
【００１３】
このようなドットインパクト式の印字装置によれば、フォワード印字時にインクリボンに対して印字ヘッドにより打ち付けられた痕（打痕）は、リバース印字時においてインクリボンの走行方向下流側へと相対的に十分移動する。つまり、印字ヘッドがインクリボンの同一箇所を連続して打撃する面積および回数が減少するので、インク枯れにより印字濃度が薄くなるといった現象を招くことなく、印字濃度ムラを効果的に防止することができる。そして、インクリボンの走行速度は、印字ユニットが往復移動する際の実速度に関係なく、単にフォワード印字時よりもリバース印字時に大きくなるように切り替えれば良い。そのため、印字ユニットの実速度の大きさ以上にまでインクリボンの走行速度を高速化する必要もなく、インクリボンに接触する部品やインクリボン自体の摩耗、損傷を防ぎ、各種部品の耐久性を損なうことなく印字速度の高速化を図ることができる。
【００１４】
なお、印刷用紙の搬送方向とインクリボンの走行方向とは、完全に直交した状態に限られず、ある程度の許容範囲内で互いにほぼ直交する状態であっても良い。また、印字ユニットの往復移動する方向とインクリボンの走行方向に関しても、完全に平行な状態に限られず、ある程度の許容範囲内で互いにほぼ平行する状態であっても良い。
【００１５】
好ましい実施の形態によれば、上記フォワード印字およびリバース印字の各印字時において、上記印字ユニットの上記インクリボンに対する相対速度を、その印字ユニットの実速度以上の速さとする。
【００１６】
さらに好ましくは、上記印字ユニットが周期的に往復移動する状態において、上記インクリボンをフォワード印字時に停止状態とする一方、リバース印字時に走行状態とする。
【００１７】
つまり、印字ユニットが一定の速さで周期的に往復移動する場合において、印字ユニットのインクリボンに対する相対速度を実速度以上の速さとする場合、インクリボンに関しては、以下の条件に従って速度を切り替えれば良い。すなわち、インクリボンの走行速度をリバース印字時に０以上とし、かつ、フォワード印字時に０とするか、または印字ユニットの実速度の２倍以上とすれば良い。ところで、インクリボンの走行速度を印字ユニットの実速度以上とする場合には、先の第２の従来例で述べたように問題が生じる。そこで、インクリボンの走行速度をフォワード印字時に０とする一方、リバース印字時には、印字ユニットの実速度より低速で、かつ０より大きくすることにより、インクリボンに接触する部品やインクリボン自体の摩耗、損傷を効果的に防ぐことができる。
【００１８】
他の好ましい実施の形態によれば、上記印字ユニットは、上記印刷用紙の搬送方向と直交する方向に沿って上記印字ヘッドの複数を搭載した長手形状を有するとともに、その長手方向が上記インクリボンの走行方向に対して所定の傾斜角θでわずかに傾くように設けられ、上記印字ユニットの短手方向に沿う打撃幅をＬH、フォワード印字ごとに上記インクリボンを打ち付ける上記印字ユニットの打撃領域の間隔をＬFとする場合、
ＬH／ｓｉｎθ ≦ ＬF
という関係式が成立する。
【００１９】
これによれば、たとえば、インクリボンの走行速度をフォワード印字時に０とする場合、フォワード印字ごとになされる印字ユニットの打撃領域の間隔ＬFは、その打撃領域の長手方向全長より幾分短く、インクリボンの走行方向に真っ直ぐ沿った長さＬH／ｓｉｎθ以上とされる。つまり、フォワード印字とそれに続くリバース印字とでは、インクリボンの同一箇所に打撃領域が付けられることはあっても、フォワード印字ごとの打撃領域は、インクリボンの同一箇所に付けられることはない。これにより、インクリボンの同一箇所における打撃面積および回数を相当分減らすことができ、インク枯れにより印字濃度が薄くなるといった現象を効果的に防止することができる。
【００２０】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う発明の実施の形態の説明によって、より明らかになるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本願発明に係るドットインパクト式の印字装置の一実施形態として、その要部を示した概要図である。なお、本願発明は、インクリボンの速度制御に特徴を有するものであって、基本的構成は従来と同様であることから、一部の構成部材を適宜省略する。
【００２３】
図１に示すように、印字装置の印字部には、無端環状とされたインクリボン１、印字ユニット２、プラテンローラ３、印刷用紙４、インクリボン送り用の駆動モータ５、インクリボン繰り込み用の一対のローラ６，６、インクリボン１を所定の経路に沿って案内するためのリボンガイド７…、インクリボン１の送り出しを安定させるリボンブレーキ８、リボンケース９、印刷用紙４を搬送するための搬送機構１０，１０、および印字ユニット２の移動位置を検出するためのエッジセンサ１１などが備えられる。なお、印字装置には、マイクロコンピュータ（図示省略）が内蔵されており、このマイクロコンピュータにより各種の動作が制御される。
【００２４】
インクリボン１は、リボンガイド７…で案内されるリボンケース９の外部を経路とし、ある程度張力がかけられた状態で一定方向に向けて走行可能とされる。駆動モータ５を回転させると、図示しない伝動機構などを介して繰り込みローラ６の一つが回転し、これらのローラ６，６の間に挟まれたインクリボン１が矢印Ｓで示す方向に引っ張られる。それと同時にリボンケース９を挟んだ反対側のリボンブレーキ８からは、一定の張力をかけた状態でインクリボン１が引っ張り出される。つまり、インクリボン１は、リボンブレーキ８の側を上流側とする一方、繰り込みローラ６，６の側を下流側として走行し、その走行による移動長さ分が繰り込みローラ６，６によりリボンケース９の内部に収納される。リボンケース９の内部には、インクリボン１が蛇腹状に幾重にも折り畳まれた状態とされている。また、インクリボン１は、後述する印字ユニット２とプラテンローラ３に接した印刷用紙４との間を走行可能に配置され、その走行方向Ｓは、印刷用紙４の搬送方向Ｆに対して直交する方向（図においては右から左の方向）とされる。なお、インクリボン１の走行動作は、マイクロコンピュータが駆動モータ５を制御することにより行われるが、印字動作中のインクリボン１は、一時的に停止されることはあっても、走行方向Ｓとは逆方向に移動することはない。以下、インクリボン１の走行方向Ｓを正の向きとして取り扱う。
【００２５】
このようなインクリボン１は、高密度で織られた布にインクを染み込ませて製作されたものであって、印字ユニット２のニードルピン２ｂにより打撃される。これにより、インクリボン１が印刷用紙４に対して強く押し当てられ、印刷用紙４上にインクが転写して印字がなされる。ここで、インクリボン１の同一箇所が２，３回連続して打撃される程度では、その部分のインクが完全に枯渇することはなく印字濃度にもほとんど影響はないが、同一箇所が連続して打撃される回数が増すと、完全にインクの枯渇したインク枯れの領域が生じ、インク転写側の印刷用紙４では印字濃度が薄くなってしまう。したがって、本実施形態では、印字ユニット２によりインクリボン１の同一箇所が連続して打撃される面積および回数をできる限り低減すべく、後述するようにインクリボン１の走行速度の制御に工夫を凝らしている。
【００２６】
図２は、インクリボン１と印字ユニット２との相対的位置関係を説明するために示した概要図であって、この図も参照して説明すると、印字ユニット２は、ハンマバンクとも言われ、インクリボン１と対面する側に多数の印字ヘッド２ａ…を搭載した長手形状を有するものである。印字ヘッド２ａ…は、印字ユニット２の長手方向に沿って一定間隔に配置されている。１つの印字ヘッド２ａには、たとえば２４本のニードルピン２ｂ…が２列に分かれ、しかもその２列が幾分ずれた千鳥配列として設けられている。これらの各ニードルピン２ｂがインクリボン１を直接打撃することで印字が行われる。また、印字ユニット２は、その長手方向の寸法が印刷用紙４の幅に匹敵する長さとされ、その長手方向がインクリボン１の走行方向Ｓに対して所定の傾斜角θでわずかに傾くように設けられている。
【００２７】
このような印字ユニット２は、図示しないシャトル機構に連動して長手方向に沿って、すなわちインクリボン１の走行方向Ｓにほぼ平行して周期的に往復移動する。その往復移動中には、印字ヘッド２ａのニードルピン２ｂが打ち出され、これにより印刷用紙４に対して印字が行われる。ここで、印字ユニット２がインクリボン１の走行方向Ｓと同方向Ｆｗに一定速度で移動しながら印字する状態を「フォワード印字」と言い、それに対して印字ユニット２がインクリボン１の走行方向Ｓと逆方向Ｒｖに一定速度で移動しながら印字する状態を「リバース印字」と言う。つまり、本実施形態では、フォワード印字、リバース印字の各印字ごとに１バンド分の印字をまとめて行う、いわゆるライン印字方式を採用したものである。
【００２８】
印字ユニット２の往復動作は、エッジセンサ１１からの左右エッジ信号に基づいてマイクロコンピュータがシャトル機構を制御することにより行われる。たとえばフォワード印字からリバース印字（図においては左向きから右向き）に移る場合、フォワード方向Ｆｗに一定速度で移動中の印字ユニット２は、それ自体からエッジセンサ１１を見た状態である程度右寄りの検出位置（図を見た状態では左寄りの位置）に達する。すると、エッジセンサ１１から右エッジ信号が出力され、この右エッジ信号を受けたマイクロコンピュータにより印字ユニット２の移動速度が正から負に反転される。そうして、印字ユニット２がリバース方向Ｒｖに移動し始めると、エッジセンサ１１から再び右エッジ信号が出力され、この信号を受けたマイクロコンピュータにより印字ユニット２がリバース方向Ｒｖに向けて一定速度で移動するように制御される。リバース印字からフォワード印字に移る場合は、上記と同様にして左エッジ信号を基準としてマイクロコンピュータにより制御される。つまり、フォワード印字、リバース印字のいずれの印字状態においても、印字ユニット２は、正負の符号のみ異なる一定の移動速度で高速に往復するものとされる。
【００２９】
印刷用紙４は、両端に一定間隔で送り穴４ａの開けられた連続帳票紙が用いられる。送り穴４ａには、搬送機構１０のスプロケット（図示省略）がかみ合わされ、このスプロケットが一定のステップ角をもって敏速に回転することにより、印刷用紙４が搬送方向Ｆに沿って一定の改行分ずつ高速に搬送される。なお、印刷用紙４は、マイクロコンピュータが搬送機構１０を制御することにより、１バンド分の印字を終えるごとに改行される。
【００３０】
次に、印字動作について図面を参照して説明する。
【００３１】
まず、注目すべき点としては、フォワード印字時におけるインクリボン１の走行速度をＶF、リバース印字時におけるインクリボン１の走行速度をＶR、フォワード印字時における印字ユニット２の移動速度を正の値からなる実速度ＶHとすると、以下の関係式が成立するようにマイクロコンピュータによってインクリボン１の走行速度が制御されることである。
【００３２】
【数１】
また、フォワード印字およびリバース印字の各印字時において、印字ユニット２のインクリボン１に対する相対速度ＶSF，ＶSRに関しては、以下の関係式が成立する。
【００３４】
【数２】
図３は、上記の各関係式に基づいて印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図であって、この図に示すように、印字ユニット２が周期的に一定速度で往復する状態において、インクリボン１は、その走行速度がフォワード印字ではＶF、リバース印字ではＶRとなるように切り替えられる。そして、フォワード印字からリバース印字、あるいはその逆に、リバース印字からフォワード印字へと印字ユニット２が反転する際、印刷用紙４が改行される。
【００３６】
フォワード印字時およびリバース印字時、印字ユニット２のインクリボン１に対する相対速度ＶSF，ＶSRは、その絶対値が印字ユニット２自体の実速度ＶH以上とされることから、ＶRが０より大きい速さとされる一方、ＶFが０または２ＶH以上の速さとされる。ここで、インクリボン１の走行速度ＶFを印字ユニット２の実速度ＶHに対して２倍以上とすると、先の第２の従来例で述べたように、インクリボン１に接する繰り込みローラ６やリボンガイド７、リボンブレーキ８、さらにはインクリボン１自体に摩耗や損傷が発生しやすいため、ＶFが０となるように速度制御する。つまり、フォワード印字時には、インクリボン１を停止した状態とする。また、リバース印字時の走行速度ＶRも、上記と同様の理由から印字ユニット２の実速度ＶHより低く設定される。
【００３７】
さらに、図４は、フォワード印字ごとに印字ユニット２からインクリボン１に対してなされる打撃状態を説明するために示した説明図であって、フォワード印字ごとのインクリボン１に対する打撃は、この図の下にハッチングで示すように、符号２０で示す打撃領域として表現できる。そして、インクリボン１の走行方向Ｓに対する印字ユニット２の傾斜角をθ、印字ヘッド２ａの行方向（印字ユニット２の短手方向）に沿う打撃幅をＬH、フォワード印字ごとに生じる印字ヘッド２ａ全体による打撃領域２０の間隔をＬFとした場合、以下の関係式が成立するようにインクリボン１を走行させれば良い。
【００３８】
【数３】
要するに、フォワード印字ごとにインクリボン１を停止させつつ（ＶF＝０）、リバース印字時にインクリボン１を一定速度ＶRで走行させる場合、打撃領域２０の間隔ＬFがＬH／ｓｉｎθ以上となるようにインクリボン１の走行速度ＶRが制御されるのである。ここで、「ＬH／ｓｉｎθ」とは、インクリボン１の走行方向Ｓに真っ直ぐ沿った長さであって、連続したフォワード印字ごとに同一箇所に打撃領域２０を形成しないための最低条件であり、この長さ以上を空けて打撃領域２０の間隔ＬFが形成される場合では、フォワード印字とそれに続くリバース印字によって連続２回分の打撃領域２０が重なることはあっても、ある時点のフォワード印字から次のフォワード印字によるまでの連続した３回分以上の打撃領域２０が重なることがない。したがって、インクリボン１の同一箇所がフォワード印字とリバース印字で２度打ちされることはあっても、３回以上連続して打撃されることはない。
【００４０】
上記の点について、リバース印字時におけるインクリボン１の走行速度ＶRの観点から捉え、印字ユニット２の反転動作時間をｔH、リバース印字時間をｔRとすると、以下の関係式をもって表すこともできる。
【００４１】
【数４】
ここで、フォワード印字時間とリバース印字時間ｔRとは、印字ユニット２が一定周期で往復移動することからほぼ同じ時間長であり、これと上記の各関係式から最初の関係式ＶF ＜ ＶRを導くことができる。つまり、１回分の打撃領域２０をインクリボン１の走行方向Ｓに沿う下流側の印字ヘッド２ａにより続けて打撃することを効果的に防止するには、リバース印字時および印字ユニット２の反転動作時にインクリボン１の走行速度を速め、フォワード印字時には、上記１回分の打撃領域２０をできる限り下流側に移動した状態とすれば良いのである。
【００４３】
したがって、上記構成、動作を有する印字装置によれば、印字ヘッド２ａがインクリボン１の同一箇所を連続して打撃する面積および回数が減少し、インクリボン１にインク枯れが生じないように構成されているので、印字濃度をある程度以上でムラの無い状態としつつ、印字ユニット２の移動方向に関係なく安定して印字像を形成することができる。このような効果は、図５および図６を参照してみると、印字ユニット２のインクリボン１に対する相対速度ＶSF，ＶSRが印字ユニット２の実速度ＶH以上とされ、印字ヘッド２ａがインクリボン１の同一箇所を連続して打撃する面積および回数が減少することからも、容易に理解することができる。
【００４４】
なお、本願発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
たとえば、印字ユニット２における印字ヘッド２ａは、上記説明したものに限らず、ピン数を１２本としたもののほか、それより多少の異なるピン数であっても良く、そのピンの配列やヘッド自体の搭載形態などを限定するものではない。
【００４６】
また、図４の上に示す曲線は、インクリボン１の走行方向Ｓに対する印字ユニット２の傾斜角θに対し、フォワード印字ごとに打撃領域２０の重ならない最低限の間隔ＬFを実寸で示したものであるが、この曲線については、ピン数や印字密度などの条件に応じて異なるものとされ、もちろん図中に示す条件以外においても本願発明を適用することができる。
【００４７】
その他、上記した本願発明の特徴以外に係る設計事項などについては、適宜変更できる。たとえば、インクリボン１の走行方向Ｓと印字ユニット２の移動方向との相対的関係が満たされるのであれば、印字ユニット２がインクリボン１の走行方向Ｓに対して傾斜角を０としたほぼ平行に保たれた状態であっても良い。また、好ましくはライン印字方式に適用されるが、シリアル印字方式で１文字ずつ印字するドットインパクト式の印字装置に本願発明を適用しても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明によれば、印字ヘッドがインクリボンの同一箇所を連続して打撃する面積および回数が減少するので、インク枯れにより印字濃度が薄くなるといった現象を招くことなく、印字濃度ムラを効果的に防止することができる。また、インクリボンに接触する部品やインクリボン自体の摩耗、損傷を防ぎ、各種部品の耐久性を損なうことなく印字速度の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るドットインパクト式の印字装置の一実施形態として、その要部を示した概要図である。
【図２】インクリボンと印字ユニットとの相対的位置関係を説明するために示した概要図である。
【図３】印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図である。
【図４】フォワード印字ごとに印字ユニットからインクリボンに対してなされる打撃状態を説明するために示した説明図である。
【図５】印字ユニットの相対速度に対する打撃結果を説明するために示した説明図である。
【図６】印字ユニットの相対速度に対する打撃結果を説明するために示した説明図である。
【図７】第１の従来例により印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図である。
【図８】第２の従来例により印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図である。
【図９】第３の従来例により印字動作を行う際のタイミングチャートを示した図である。
【符号の説明】
１ インクリボン
２ 印字ユニット
２ａ 印字ヘッド
３ プラテンローラ
４ 印刷用紙
５ 駆動モータ（インクリボン送り用）
６ 繰り込みローラ
７ リボンガイド
８ リボンブレーキ
９ リボンケース
１０ 搬送機構
１１ エッジセンサ
Claims (4)
- 印刷用紙の搬送方向と直交する方向にインクリボンを走行させるとともに、上記インクリボンを上記印刷用紙に打ち付けるための印字ヘッドを搭載した印字ユニットを、上記インクリボンの走行方向に沿って当該インクリボンの走行速度よりも速い所定の一定速度で往復移動させながら印字を行うドットインパクト式の印字装置であって、
上記印字ユニットを上記インクリボンの走行方向と同方向に移動させながら印字を行うフォワード印字と、上記印字ユニットを上記インクリボンの走行方向と逆方向に移動させながら印字を行うリバース印字とにおいて、
リバース印字時の上記インクリボンの走行速度を、フォワード印字時の走行速度より大きくすることを特徴とする、ドットインパクト式の印字装置。 - 上記フォワード印字およびリバース印字の各印字時において、上記印字ユニットの上記インクリボンに対する相対速度を、その印字ユニットの実速度以上の速さとする、請求項１に記載のドットインパクト式の印字装置。
- 上記印字ユニットが周期的に往復移動する状態において、上記インクリボンをフォワード印字時に停止状態とする一方、リバース印字時に走行状態とする、請求項１または請求項２に記載のドットインパクト式の印字装置。
- 上記印字ユニットは、上記印刷用紙の搬送方向と直交する方向に沿って上記印字ヘッドの複数を搭載した長手形状を有するとともに、その長手方向が上記インクリボンの走行方向に対して所定の傾斜角θでわずかに傾くように設けられ、
上記印字ユニットの短手方向に沿う打撃幅をＬH、フォワード印字ごとに上記インクリボンを打ち付ける上記印字ユニットの打撃領域の間隔をＬFとする場合、
ＬH／ｓｉｎθ ≦ ＬF
という関係式が成立する、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のドットインパクト式の印字装置。
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