JP4561378B2

JP4561378B2 - 印刷装置のシャトル制御方法

Info

Publication number: JP4561378B2
Application number: JP2005014237A
Authority: JP
Inventors: 英昭間宮; 正文平塚
Original assignee: リコープリンティングシステムズ株式会社
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: JP2006198949A

Description

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に関するものである。

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。

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。

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、一般にコイル２１は反転コイル２２と等速コイル２３からなる。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。

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。

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。

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。

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により説明する。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。

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構部では、構造を簡単にするため、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、高速の印刷速度及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。

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知られている（例えば、特許文献１参照）。図３のコイル駆動電流は前記制御による駆動電流の一例である。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。

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。

一方、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。

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ため、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（例えば、特許文献２参照）。

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ため、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。更に、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は増速電流を増大させ、反発力の働く区間においても大幅な速度低下を防止している。

特開平１１−１７０６５２号公報

特開２０００−０９４７７５号公報

従来技術に示した通り、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の従来の過負荷復帰制御時の動作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、通常動作時に比べ等速速度が低下した状態で反転付勢手段からの反発力が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、増速電流を増大させ、反転付勢手段からの反発力が働く区間においても大幅な速度低下を防止しているが、等速速度が低下した状態で付勢区間に入るため、通常動作時と同一の速度への復帰は困難であり、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。また、等速区間の速度が長い区間にわたって低下するため、印刷速度の低下が見られた。

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、等速区間の速度低下を防ぎ、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は、通常動作時と同一の速度に回復した状態で到達させ、ハンマバンクの正常な往復運動を維持するとともに、印刷速度の低下を防止する事を課題とする。

上記課題は、等速区間の速度異常低下を検出した際に、等速区間前半部では加速方向に推力が発生する駆動電流（以下、過負荷復帰加速電流と呼ぶ）を反転コイルに通電し、等速区間後半部では増速方向に推力が発生する駆動電流（以下、過負荷復帰増速電流と呼ぶ）を反転付勢手段からの反発力が働く付勢区間に到達する前より反転コイルに通電する事により解決される。

本発明によれば、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、ハンマバンクへの急激な負荷増大時において、等速区間における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とともに、印刷速度の低下を防止する事ができる。

ハンマバンクへの急激な負荷増大時において、ハンマバンクの正常な往復運動を維持するとともに、印刷速度の低下を防止するという目的を、等速区間の速度異常低下を検出した際に、等速区間前半部では過負荷復帰加速電流を反転コイルに通電し、等速後半部では反転付勢手段からの反発力が働く付勢区間に到達する前より反転コイルに過負荷復帰増速電流を通電するフィードバック制御を行う事で実現した。

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。

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。

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てもよい。等速区間前半部で速度異常低下を検出した際には、図１の反転コイル駆動電流に示すように過負荷復帰加速電流を反転コイルに通電し、等速区間の大幅な速度低下を防止する。ハンマバンクが往復運動の振幅の中央付近にさしかかった際に、反転コイルへの通電を一旦中断し、ハンマバンクが振幅の中央を越えた地点より過負荷復帰加速電流と反対方向の電流、すなわち過負荷復帰増速電流を反転コイルへ通電する。これは、反転コイルの特性により加速電流を通電した場合には振幅の中心方向への推力が発生する為、中央を越えた地点からは振幅の外側方向への推力が発生する駆動電流、すなわち加速電流と反対方向の電流を反転コイルへ通電する。過負荷復帰加速電流と同様、過負荷復帰増速電流を図１の反転コイル駆動電流に示す。

一方、等速区間の前半部では検出速度のＶ２以下には低下せず、等速区間の後半部で初めてＶ２以下に低下した場合には、過負荷復帰加速電流は通電せずに過負荷復帰増速電流を通電する。

本発明により、ハンマバンクへの急激な負荷増大時においても、通常時の等速速度へ復帰が可能となり、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は通常動作時と同一の速度に回復した状態で到達させ、ハンマバンクの正常な往復運動を維持するとともに、印刷速度の低下を防止する事ができる。

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を示す図。（実施例１）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。ハンマバンクの速度波形及びコイル駆動電流波形を示す図。印刷速度設定別の付勢区間、およびコイル駆動電流波形を示す図。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を示す図。

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

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、反転区間では反転駆動用コイルに通電して加減速制御を行い、等速区間では等速駆動コイルに通電して等速制御を行う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を有する印刷装置において、等速区間前半部で等速区間の速度異常低下を検出した場合には前記反転駆動用コイルに加速方向の推力が発生する駆動電流を通電する事を特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
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、反転区間では反転駆動用コイルに通電して加減速制御を行い、等速区間では等速駆動コイルに通電して等速制御を行う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を有する印刷装置において、等速区間後半部で等速区間の速度異常低下を検出した場合には前記反転駆動用コイルに増速方向の推力が発生する駆動電流を通電する事を特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
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、反転区間では反転駆動用コイルに通電して加減速制御を行い、等速区間では等速駆動コイルに通電して等速制御を行う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を有する印刷装置において、等速区間前半部で等速区間の速度異常低下を検出した場合には前記反転駆動用コイルに加速方向の推力が発生する駆動電流を通電し、等速区間後半部で等速区間の速度異常低下を検出した場合には前記反転駆動用コイルに増速方向の推力が発生する駆動電流を通電する事を特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
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該印刷モードに応じて複数種備えている事を特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の印刷装置のシャトル制御方法。
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印刷モードに応じて複数種備えている事を特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の印刷装置のシャトル制御方法。