JP4050436B2 - 印字マーキング装置及び印字コイル不良検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業の利用分野】
本発明は、印字マーキング装置に関し、具体的には、信頼性の向上した工業用オンデマンド型印字マーキング装置及び不良印字コイル検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
印字マーキング装置は複数の塗料又はインク噴射ノズルを用い、各噴射ノズルはそれぞれ印字コイル（ソレノイドコイル）を有していて、印字コイルに電流が流れると噴射ノズルから塗料又はインクが噴射されて対象物表面、例えば紙の表面にインクが塗布されるのが典型的である。このような印字マーキング装置において印字コイルが断線するとその噴射ノズルを付設された噴射ノズルは不作動になる。自動化に伴い高信頼性の要求される工業用オンデマンド型印字マーキング装置においては、かかる断線した印字コイルを迅速にかつ安価に検出することが要求される。
【０００３】
図４は断線した印字コイルを検出する従来の印字マーキング装置の例であって、各印字コイルにそれぞれ電流センサが接続されている。印字指令装置からの印字指令が印加された回路に接続された印字コイルに電流が流れ、それを電流センサが検出する。印字コイルが断線していると電流センサに電流が流れず電流センサの出力は零となり、この零出力が反転されてアラーム表示部に送られ、当該印字コイルの断線を表示する。
【０００４】
このような従来の印字マーキング装置は、1つの印字コイルに１つの電流検出回路を必要とするので、ノズルの増加に伴いコストが上昇する問題があった。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】
本発明では、ノズル数の増加に伴うコストの上昇を抑えることにある。
【０００６】
又、本発明では、1つの電流検出回路を順次時間的に切り替え使用して電流検出を行うものであるが、一般にそのような場合、検出箇所の増加に伴い検出に費やされる時間も増加する。本発明では検出時間を増加させることなく不良印字コイルを検出できる簡単な回路及び方法を得るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、大容量コンデンサを充電し、複数の印字コイルをまとめて1ブロックとして大容量コンデンサの充電電圧を放電し、その際のコンデンサ両端の電圧降下量を測定することにより印字コイルの断線を検出する手段を有する。断線したコイルを含むと判定されたブロックはさらに分割して測定する。従って、従来のように印字コイルごとに電流検出用の回路をつける必要がない。又、複数の印字コイルをまとめて1ブロックとして電圧降下量を測定しているので、測定時間を短縮することができる。
【０００８】
【実施例】
図１は本発明による印字コイル断線を検出する電流検出用回路の1実施例を示すものである。図1においてＣは大容量コンデンサであり、オンデマンド型印字装置に通常使用されているものである。大容量コンデンサの一端はアースに接続され、他端は抵抗Ｒ_１、Ｒ_２からなる分圧器の一端に接続され、更に、複数の印字コイルの一端に接続されている。大容量コンデンサはインテリジェント安定化電源（例えば１００ボルト）に接続され、該電源から充電される。分圧器Ｒ_１、Ｒ_２の中間接続点はA/D変換器に接続され大容量コンデンサ両端に比例する電圧をディジタル変換し、A/D変換器のディジタル出力は中央処理装置（CPU）に送られて電圧値が測定される。一端が大容量コンデンサに接続された印字コイルの他端はFETのような半導体素子で形成からなるスイッチＳＷを介してアースに接続される。スイッチのON／ＯＦＦは印字指令装置からの駆動パルスにより行われる。印字指令装置はCPUに接続され、CPUからの指令信号により、選択された印字コイルを導電するためスイッチをONにする駆動パルスを発生する。
【０００９】
次に、電流検出回路の動作を説明する。まず、CPUはインテリジェント安定化電源から大容量コンデンサに充電電流を流す指令をする。CPUは大容量コンデンサが充電されたことをA/D変換器を通して確認するとインテリジェント安定化電源からの充電電流を遮断する。次に、CPUは検査すべき複数（例えば、１６）の印字コイルを1ブロックとして選択する。CPUは印字指令装置に指令信号を送り、選択されたブロックの印字コイルを導電するためのスイッチをONにする駆動パルスを発生させる。スイッチがONになると、大容量コンデンサから印字コイルにブロックごとに電流が流れ（放電し）、大容量コンデンサの電圧が降下する。大容量コンデンサの電圧をA/D変換器によりディジタル変換して、CPUで測定する。大容量コンデンサの電圧降下が閾値よりも大きいブロックは、そのブロック内の印字コイルに断線したものが無いと判断して検出を終了する。閾値はブロックに所属する印字コイルが正常の場合（断線がない場合）の電圧降下に対応した値で、予めCPUに記憶されている。大容量コンデンサの電圧降下が閾値より低いブロックは、そのブロック内に断線した印字コイルが在ると判断され、更に小さいブロック（印字コイルの数が少ない）に分けられ、更に、上述の電圧測定が行われ不良印字コイルの検出をする。
【００１０】
ここで、大容量コンデンサの電圧測定による不良印字コイル検出の基本原理を説明する。印字コイルに流れる電流の変動誤差を考慮して、16コイルを1ブロックとしたときに、1つの不良コイルの検出が行えることを次に説明する。
【００１１】
電流検出時に各印字コイルに図2に示す電流パルスが流れるものとする。電流の変動誤差を±０．０５Ａとする。以下の場合について大容量コンデンサの電圧降下量の比較を行う。
１．電流３．０５Ａが16個の印字コイルのうち1個が不良のため、15個に流れる場合。
２．電流２．９５Ａが１６個の印字コイルに流れる場合（不良コイルがない場合）。
上記１の場合の電圧降下量が、２の場合の電圧降下量よりも小さければ、１６個を１ブロックとしてもコイルの不良箇所を検出できることになる。
１の場合の電圧降下量Ｅ_１５は、１パルス電流当りの電荷量は、最大で１(msec)×３．０５（Ａ）であるから、大容量コンデンサの静電容量を２０００（μＦ）とすると、
Ｅ_１５=Ｑ／Ｃ={１(msec)×３．０５（Ａ）×１５}÷２０００（μＦ）
=０．０４５７５（Ｃ）／２０００（μＦ）=２２．８７５（Ｖ）
2の場合の電圧降下量Ｅ_１６は、１パルス電流当りの電荷量は、最小１(msec)×２．９５（Ａ）であるから、
Ｅ_１６={１(msec)×２．９５（Ａ）×１６}÷２０００（μＦ）
=０．０４７２（Ｃ）／２０００（μＦ）=２３．６（Ｖ）
1と2の場合の電圧降下量の差は、２３．６−２２．８７５（Ｖ）となる。ＡＤ変換器が10ビットの場合、１２５Ｖに対して10ビットとすると、
上記電圧降下量の差をビットに換算すると、
１０２４／１２５×（２３．６−２２．８７５）=５．９３９２
即ち、６ビットになる。６ビットの差は不良の検出には十分であるので16個の印字コイルを1ブロックとしても不良コイルの検出は行える．
実際には、全ての印字コイルに流れる電流値が最大（３．０５Ａ）もしくは最小（２．９５Ａ）になることはないので、更に安定した検出を行うことができる。
【００１２】
電流検出の結果、異常と判断されたとき、印字コイルを8個のブロックに分割し、1回電流検出を行うと異常ブロックが発見される。次に、4個ごと、2個ごとと前記の測定を繰り返し、最後の1個の電流を検出すれば異常印字コイルが特定できる。上述の例では、５回の電流検出で、異常印字コイルを見付けることができる。
【００１３】
なお、４８個の印字コイルがある場合、１ブロック１６個の印字コイルで、３回電流検出を行うと、大容量コンデンサの充電などのため約１秒（１回の大容量コンデンサの充電時間を約０．３秒として）ほどかかってしまう。このように印字コイルの数が多い場合、全ての電流検出を１度にしようとすると時間が多くかかってしまうが、オンデマンド型印字マーキング装置の場合、例えば１６個ごとに大容量コンデンサと電源が予め設けられている場合が多いので、電源をそれぞれインテリジェント安定化電源にすれば、充電に必要な時間が不要になるので、時間を大幅に短縮できる。
【００１４】
前述の実施例の場合、印字コイルに流れる電流パルスは１ｍｓｅｃと比較的長いので、ノズルから塗料が噴出する。塗料の噴出なしに検出するために、図２に示す電流パルスを分割して、例えば、０．１ｍｓｅｃのパルス幅でパルス間隔が０．５ｍｓｅｃの１０個のパルスにすると、約６ｍｓｅｃかかるが、いつでも電流の検出が行える利点がある。
【００１５】
図３は、図２に示すパルス電流１個の代わりに、１０個の電流パルスが流れるように図１の半導体スイッチＳＷに１０個の駆動電圧パルスを印加して、異常印字コイルの検出を行った場合の各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。図３は印字コイル１３が断線した場合である。ステップ１は、通常の動作で定期的に毎回実行するものである。いずれの印字コイルも断線していないときは、更に検出は行わない。ステップ２では、１乃至８の印字コイルに異常がないため、９乃至１６の印字コイルが異常と判断し、９乃至１６に電圧パルスを印加せず、次のステップ３に進む。ステップ３では、９乃至印字コイルに異常が認められないため、１３乃至１６の印字コイルを異常と判断し、１３乃至１６の印字コイルに電圧パルスを印加せずにステップ４に進む。ステップ４で、印字コイル１３或いは１４のいずれかが異常と判断され、ステップ５では、印字コイル１３に電圧パルスを印加しても大容量コンデンサの電圧が低下しないため、印字コイル１３の断線と判断している。
【００１６】
【発明の効果】
本発明では、オンデマンド型印字マーキング装置の印字コイル数の増加に伴う不良印字コイル検出回路のコストの上昇を抑えることができる。
又、本発明では、電流検出時間の短縮により頻繁に電流検出を行えるので信頼性の高い印字が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による不良印字コイル検出回路の1実施例を示す。
【図２】 電流検出時に各印字コイルに流れる電流パルスの例。
【図３】 図2に示す電流パルスの代わりに10個に分割した電流パルスが流れるように駆動電圧パルスをスイッチに印加して不良印字コイルの検出を行った場合の各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図４】 断線した印字コイルを検出する従来の印字マーキング装置。
【符号の説明】
Ｌ：印字コイル、Ｃ：大容量コンデンサ、ＣＰＵ：中央処理装置、ＳＷ：半導体スイッチ、Ｒ_１、Ｒ_２：抵抗分圧器

Claims (7)

1. 複数のインク噴射ノズル、該インク噴射ノズルにそれぞれ付設した印字コイル、大容量コンデンサ及び安定化電源を有する印字マーキング装置の不良印字コイル検出方法であって、
   （ａ）前記安定化電源から前記大容量コンデンサを充電し、充電電圧が所定値に達した時、充電を停止し、
   （ｂ）複数の印字コイルを２個以上のブロックに分割し、少なくとも１つのブロックの印字コイルを介して前記大容量コンデンサの充電電圧を所定期間放電し、
   （ｃ）前記少なくとも１つのブロックを介して放電した後の前記大容量コンデンサの電圧が所定の値より高いとき、該ブロック内に不良印字コイルが存在すると判定する、
   各ステップからなる不良印字コイル検出方法。
2. 不良印字コイルが存在すると判定されたブロックを更に２個以上のブロックに分割して、前記ステップ（b）及び（c）を行うことからなる請求項１記載の不良印字コイル検出方法。
3. 複数のインク噴射ノズル、該インク噴射ノズルを作動させるためにそれぞれのインク噴射ノズルに付設した印字コイル、一端が複数の前記印字コイルの一端に接続された大容量コンデンサ、安定化電源、安定化電源から大容量コンデンサを所定期間充電する手段、複数の前記印字コイルの他端にそれぞれ接続されたスイッチ、上記複数の印字コイルを２個以上のブロックに分割して少なくとも１つのブロックの印字コイルを介して放電を行うように該スイッチのon・offを制御して前記大容量コンデンサの放電期間を制御する制御信号を発生する印字指令装置、前記大容量コンデンサ両端の電圧を測定する手段、及び前記大容量コンデンサの充電期間及び放電期間を指示する指令信号を発生する中央処理装置を有する印字マーキング装置。
4. 前記大容量コンデンサ両端の電圧をディジタル変換して前記中央処理装置に送るA/D変換器を更に有する請求項３記載の印字マーキング装置。
5. 前記大容量コンデンサ両端に接続された抵抗分圧器を更に含み、該分圧器の中間接続点の電圧をディジタル変換することからなる請求項４記載の印字マーキング装置。
6. 前記安定化電源がインテリジェント安定化電源である請求項３記載の印字マーキング装置。
7. 前記スイッチが電界効果トランジスタからなる請求項３記載の印字マーキング装置。

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