JP3826978B2

JP3826978B2 - 印字装置の往復移動制御方法

Info

Publication number: JP3826978B2
Application number: JP33556397A
Authority: JP
Inventors: 悟飛田; 吉兼松本; 英昭間宮; 裕二大村
Original assignee: リコープリンティングシステムズ株式会社
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2017-12-05
Also published as: US6231250B1; CN1154572C; KR19990062797A; JPH11170651A; CN1228371A; TW430614B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印字手段（以下ハンマバンクという）の左右の往復移動過程で印字を行う印字装置に関し、更に詳しくは前記ハンマバンクの往復移動手段であるシャトル機構部と反転を付勢する反転付勢手段を有する印字装置の往復移動制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の印字素子（以下印字ハンマという）を備えたハンマバンクを左右に往復移動しながら印字を行う代表的なものとしては、ドットラインプリンタまたはシャトルプリンタと呼ばれる印字装置がある。前記印字装置の往復移動手段となるシャトル機構部には、モータの回転をカムやリンク機構により直線運動に変換したり、モータを正逆転させ往復移動させる方式、伝達機構の要らないリニアモータを用いてシャトルを直動駆動する方式がある。更に、この種の印字装置の高速化に伴いシャトル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部が開発されている。
【０００３】
図９は、従来技術の一例であるリニアモータを用いたシャトル機構部の構成を示す。
【０００４】
複数個の印字ハンマ（図示せず）が構成配設されたハンマバンク１０は、該ハンマバンク１０の支持部を兼ねた直動軸受け１２に支持され、ガイドシャフト１１上を往復動作をする。また、それぞれの往復動作の動力源であるリニアモータ部２０は、反転制御用コイル（以下反転コイルという）と等速制御用コイル（以下等速コイルという）からなるコイル２１がカウンタバランサを兼ねている。ハンマバンク１０とカウンタバランサ兼コイル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。また、リニアモータ２０をハンマバンク側、カウンタバランサ兼コイル２１側それぞれ独立駆動させても同じ機能を有することが出来る。
【０００５】
更に、前記ハンマバンク１０とカウンタバランサ兼コイル２１の反転部両端部には、それぞれの反転を付勢する位置に反転付勢手段であるバネ４０が配置されている。前記反転付勢手段は、バネ４０に限らずバネ性をを持たせたあるいはバネ性を有する素材、構成であればよい。あるいは、電磁石を含むマグネットの同極反発を利用した手段においても同様の機能を有している。
【０００６】
前記ハンマバンク１０及びカウンタバランサ兼コイル２１の反転往復動作は、可動部（本例に於いてはハンマバンク側）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、あらかじ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２０へ電流を通電するシャトル駆動回路７０によって駆動制御されている。
【０００７】
上記従来技術によるハンマバンクの往復動作は、図１０に示されるように等速区間と反転区間に分かれている。等速区間では、等速コイルに通電して一定速移動の等速制御を行い、反転区間では、反転コイルに通電して加速制御及び減速制御を行っている。
【０００８】
上述した様な反転付勢手段を有するシャトル機構部構成の場合においては、バネ４０の反発力の影響を受けない位置より等速コイルにより、ハンマバンク１０及びカウンタバランサ兼コイル２１をバネ４０に衝突させ、その反発力を利用し、シャトルの速度を徐々に上げながらバネ４０を押し込んで、一定以上の押し込み量且つ、目標のシャトル速度を確保した時点より印刷を始めるというイニシャライズ動作なるのもが必要であった。このため、ばねの反発力を利用出来ないシャトル動作の停止後においては、直ちに印刷を開始することは困難である。
【０００９】
一方、印刷動作中のハンマバンクの往復運動動作は、図１１に示すように常にほぼ一定の周期で動作している。この時、印刷期間と紙送りとの関係は、反転区間中に毎行印刷時の紙送りを実行し、終了に同調して次の印刷に入れるように制御していることが一般的である。しかし、一般的な印刷作業においては、連続毎行印刷ばかりではなく、必ず２行改行以上（以下、多数行改行と呼ぶ）の印刷改行が含まれる。前記改行時の紙送り時間Ｔｆと多数行改行の時の紙送り時間Ｔｆｎ（ｎ；２以上の整数）とには、一般的にＴｆ＜Ｔｆｎの関係にある。上述した往復運動動作においては、反転区間中に多数行改行紙送りを終了させることは困難となり、次の印刷領域まで紙送り時間Ｔｆｎが食い込んでしまう（図７、Ｂ部）。
【００１０】
本来、紙送り時間がＴｆｎ経過するまでハンマバンクのシャトルを停止すればよいのだが、上述したようにハンマバンクを一旦停止するとバネの反発力を利用出来なくなり、再度印字を直ちに開始することは困難である。よって、紙送り時間が超過した領域は、印刷を実行せずに紙送りの終了後、最初に来た印刷可能タイミングより印刷を始めるように制御を行なっていた。
【００１１】
例えば、２行改行時の紙送り時間がＴｆ２であって、Ｔｆ＜Ｔｆ２＜（Ｔｆ＋Ｔｐ）の場合、次の印刷可能タイミングは、図７、Ｐ２の位置となる。この時、（Ｔｆｘ２＋Ｔｐ）−Ｔｆ２の時間が余剰時間、つまり、無駄時間が発生する。
【００１２】
一連の印刷作業に於いて、多数行改行の回数が多くなれば、その無駄時間分のスループットの低下につながる事になる。
【００１３】
また、従来の印字装置では高品質の印字や高速度印字（ドラフト印刷）等複数の印字デューティを有しており、これらのデューティに応じて往復移動時の速度パターンを数種備えている場合がある。しかし、従来技術に於ける往復移動制御においては、上述したようにハンマバンクを容易に停止することが難しいため、速度パターンを速やかに切り換えることが困難であった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術によれば多数行改行時の紙送り時間とハンマバンクの往復移動動作との関係には時間の無駄が発生する。本発明は、反転付勢機構を備えたシャトル機構部においてもハンマバンクの往復運動を瞬時に停止、起動させ、多数行改行を含む印刷動作において、スループットを向上させることを課題とする。
【００１５】
また、本発明は一連の連続印刷中に於いても速やかに上記速度パターンを変更可能とすることを課題とする。
【００１６】
【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制御構成は、印字用紙を送る紙送り手段と、複数個の印字素子を有する印字手段と、該印字手段を桁方向に往復移動させると共に往復移動の振幅の両端近傍で往復移動の反転を付勢する反転付勢手段を設けてなる往復移動手段とを備え、前記印字手段の往復移動過程で印字を行う印字装置において、印字動作を停止する際は前記印字手段を前記反転付勢手段の作用しない領域に待避して停止させると共に、次の印字動作に入る際には近接する反転付勢手段に印字手段を作用させた後で次の往復移動過程を進めることにある。
【００１７】
ここで、上記の印字動作の停止とは、具体的には所定量以上の紙送りを行うための停止、または、印字手段の速度パターンを他の速度パターンに切り換えるための停止である。
【００１８】
更に、本発明においては、ハンマバンクの往復移動時の駆動回路構成を、ハンマバンクの反転直後に反転付勢手段の反発力を押さえられるように、また、再起動時には前記前記反転付勢手段の反発力を押し込めるように、駆動電流を制御できる回路構成とし、これによって反転制御することに特徴がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明による印字装置の往復移動制御方式について、以下に詳述する。シャトル機構部の構成については、従来技術と同じなので省略する。
【００２０】
図１は、連続印刷中におけるハンマバンクの反転、停止、起動の往復動作図を表している。
【００２１】
図中、Ａ部は、連続毎行印刷中のハンマバンクのシャトル動作を表し、従来技術と同様にシャトルの反転区間中に紙送りが実施される。
【００２２】
Ｂ部は、多数行改行多数行改行紙送りが実行される時のハンマバンクの停止、起動時の動作を表している。多数行改行時においては、図１丸印内に示すように、ハンマバンクを反転付勢手段が作用しない反転位置よりも内側で一旦停止させる。そして、多数行改行紙送りの終了に同調するように停止時間を予め調整ておき、次の印字動作に入るとき近接する反転付勢手段にハンマバンクを衝突させてから次行の印字を開始する。このように制御することにより、ハンマバンクの停止後の動作開始時に反転付勢手段の反発力を利用することが可能となり、無駄時間を発生させることなくハンマバンクのシャトルを加速し、円滑に次の印字動作に入ることが可能となる。
【００２３】
一般的にハンマバンクのシャトルの一連の停止起動の所要時間を（Ｔｆｘ２＋Ｔｓｎ）とした場合、多数行改行紙送り時間Ｔｆｎとの関係が（Ｔｆｘ２＋Ｔｓｎ）＝Ｔｆｎとなるように、改行量に応じて時間Ｔｓｎを可変させることで多数行改行時の紙送り終了に同調させることが可能となり、従来技術で発生したような無駄時間がなくなり印刷時間外を最小限に押さえることが出来る。
【００２４】
なお、上記方法によれば、ハンマバンクのシャトル動作の停止中に速度パターンを切り替えた場合であっても、速やかに次の印字動作を実行できるようになる。
【００２５】
図２は、改行量と印刷速度の関係の一例を表す。
【００２６】
図中実線は、本発明の制御方法である紙送り終了と同調してシャトルの反転停止、再起動を実行した場合の関係を示し、点線は従来技術に於ける改行量と印刷速度の関係を示す。図のように、本発明の制御方式によりどの改行量に於いても従来技術の印刷速度を向上することが出来る。
【００２７】
図３は、本発明の停止、再起動までの制御方法についてのフローチャートである。
【００２８】
連続毎行印刷中にホストより多数行改行又はシャトル停止又は速度パターン切り替え命令を受けると、ハンマバンクのシャトル動作は減速制御を行い、反転位置通過後、シャトルを停止させるため停止制御を実施し、ハンマバンクを反転付勢手段の作用しない領域に停止させる。ここで、ホストからの命令が多数行改行の場合、減速制御途中からのタイマ値をカウントし、多数行改行紙送りと同調可能なように所定時間後に、再起動のための制御を実施し、通常の加速制御に入り連続印刷へと移行する。一方、速度パターン切り替えの時は、停止中に速やかに切換を実行する。また、停止命令の場合は、ホストから再起動命令を受信するまで停止することになる。
【００２９】
ここで、印刷速度パターンを印字モードに応じて複数種を有する印字装置においては、この一連の停止動作中に印刷する文字種に応じて印刷速度を容易に可変させることが容易に可能となり、速度切り替えを可能な限り短時間とすることが出来るので、ひいては印刷速度の向上を図り得る。
【００３０】
例えば、図４に示されような印刷パターンの場合、従来技術によれば全ての文字、キャラクタを同じ印刷速度モードで印刷していた。しかし、本発明の制御方法を用いることで、光学式読み取りを行うＯＣＲやバーコード印刷には高品質印刷モード、それ以外の文字種は印字ドット密度をラフにしたドラフト印刷モードで印刷が可能となる。全体の印刷量に対し、高品質印刷モードの印刷量と高速印刷モードの印刷量の割合に応じて、図５に示すように前記印刷量の割合に応じて、最高速モードの印刷速度から高品位モードの印刷速度の範囲内で印刷速度向上が図れる。
【００３１】
図６は、ハンマバンクの往復移動動作の駆動源としてリニアモータを用いた時のシャトル速度及びその時の反転コイルの電流波形の関係を示している。
【００３２】
ここで、従来技術との大きな相違点は、反転付勢手段であるバネ反力を押さえながら停止させる停止制御と、再起動時のバネの押し込み制御を行うことにある。これを実現するためには、より大きな力（推力）を発生することが出来る反転コイルを必要とする。よって、反転コイルの回路を図７に示すように、連続改行印刷時は実線矢印方向に流し、ブレーキ・押し込み制御の時は点線矢印方向に流して、電流方向を逆転可能に制御するように構成することで、容易に大きな推力を発生させることが可能となる。
【００３３】
また、図６においてハンマバンクのシャトル反転時にバネが押し込まれたときの反力は、シャトル反転部であるＰ０点が最大値を示す。その後、ブレーキ制御を行う際、反転付勢手段の反力の低下に従い電流値を階段状に減らすように制御することで、滑らかにシャトルを停止可能とすることが出来る。
【００３４】
なお、本実施例では、階段状に制御しているが、反転付勢手段の反力に比例して直線的に制御することがより良い効果が得られることは当然のことである。さらに、反転付勢手段を押し込んで加速するときは、反転付勢手段の押し込みに勢いがあるため反転位置であるＰ０点より加速駆動することで、シャトルが行きすぎずに反転加速を実施できる。
【００３５】
上記駆動源として、回転モータであるステッピング（パルス）モータや直流（ＤＣ）モータを用いた場合に於ける制御方式を図８に示す。前記回転モータの場合、図８に示す停止、起動制御部における回転周波数、回転数を制御することでリニアモータと同様のシャトルの往復移動動作が実現可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
印字装置のシャトル反転時の付勢機構を具備したシャトル機構部においては、本発明によるハンマバンクの往復移動制御方式を実施することで、シャトル動作を瞬時に停止させ、紙送り終了に同期して再起動させることが可能となり、多数行改行を含む印刷においてスループットを大幅に向上させることが可能となる。
【００３７】
また、シャトル速度を可変させることにより数種の印刷速度モードを持つ印字装置においては、シャトルの停止中に印刷速度を可変することが可能となり、多数行改行を含まない連続印刷に於いても容易にスループットを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるシャトルの反転、停止、起動時の動作図。
【図２】改行量と印刷速度の関係を示すグラフ。
【図３】本発明になるシャトルの停止、再起動時のフローチャート。
【図４】特殊文字が含まれる印刷パターンの一例。
【図５】印刷モードの比率と印刷速度の関係図を示すグラフ。
【図６】シャトル停止、起動時のシャトル速度とコイル電流波形を示すグラフ。
【図７】本発明になる反転コイルの回路図。
【図８】回転モータにおけるモータの速度カーブを示すグラフ。
【図９】リニアモータを用いた従来技術のシャトル機構部構成を示す縦断面図。
【図１０】従来技術におけるシャトル速度と電流波形の関係を示すグラフ。
【図１１】従来技術におけるシャトルの連続動作図。
【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、２１はコイル、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、４０はバネ（反転付勢手段）、５０はセンサ、６０はシャトル制御回路、７０はシャトル駆動回路１０００は通常の印刷文字印刷領域、２０００はＯＣＲ文字印刷領域、３０００はバーコード印刷領域、５０００は印字用紙である。

Claims

印字用紙を送る紙送り手段と、複数個の印字素子を有する印字手段と、該印字手段を桁方向に往復移動させると共に往復移動の振幅の両端近傍で往復移動の反転を付勢する反転付勢手段を設けてなる往復移動手段とを備え、前記印字手段の往復移動過程で印字を行う印字装置において、
印字動作を停止する際は前記印字手段を前記反転付勢手段の作用しない領域に待避して停止させると共に、停止後の次に印字手段が動作する直後から近接する反転付勢手段に印字手段を作用させた後で次の往復移動過程を進めることを特徴とする印字装置の往復移動制御方法。
請求項１記載の印字装置の往復移動制御方法において、
前記印字動作の停止が所定量以上の紙送りを行うための停止であることを特徴とする印字装置の往復移動制御方法。
請求項１記載の印字装置の往復移動制御方法において、
前記印字装置は印字モードに応じた前記印字手段の往復移動の速度パターンを複数種備えてなり、前記印字動作の停止が前記速度パターンを他の速度パターンに切り換えるための停止であることを特徴とする印字装置の往復移動制御方法。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の印字装置の往復移動制御方法において、
前記往復移動手段としてリニアモータを駆動源とすることを特徴とする印字装置の往復移動制御方法。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の印字装置の往復移動制御方法において、
前記往復移動手段として正逆転可能な回転モータを駆動源とすることを特徴とする印字装置の往復移動制御方法。
請求項４記載の印字装置の往復移動制御方法において、
前記印字手段を停止させる際に、前記反転付勢手段からの反発力を打ち消すための駆動電流を連続印刷中における反転時の加速、減速に流す駆動電流方向とは逆方向に流すことを特徴とする印字装置の往復移動制御方法。
請求項６記載の印字装置の往復移動制御方法において、
前記反転付勢手段からの反発力を打ち消すための駆動電流を、該反転付勢手段からの反発力の低下と共に少なくしていくことを特徴とする印字装置の往復移動制御方法。
請求項４記載の印字装置の往復移動制御方法において、
印字手段の往復移動を停止した後に再起動する際、駆動電流を連続毎行印刷中の前記印字手段の加速、減速に流す駆動電流方向とは逆方向に流すことを特徴とする特徴とする印字装置の往復移動制御方法。
請求項４または５記載の印字装置の往復移動制御方法において、
前記印字手段の次の印字動作の際に、該印字手段を加速するため駆動電流の流すタイミングを前記印字手段の反転位置より前で駆動することを特徴とする印字装置の往復移動制御方法。