JP4702039B2 - Shuttle control method for printing apparatus - Google Patents
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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。 The present invention relates to a printing apparatus having a linear motor type shuttle mechanism, and more particularly to a reciprocation control method of a shuttle mechanism of a linear motor provided with a reversal urging means for urging reversal of reciprocation. is there.
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。 In a printing device that has a linear motor type shuttle mechanism and reciprocates a hammer bank equipped with a plurality of printing elements (dot printing hammers, etc.) with this shuttle mechanism, in order to improve the printing speed, when the hammer bank is reversed A shuttle mechanism having a reverse biasing means using a repulsive force such as a spring has been developed.
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。 FIG. 2 shows an example of the configuration of a linear motor type shuttle mechanism provided with a reverse biasing means.
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。
The
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、動作環境温度を検出するサーミスタ61、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。
In the reciprocating reciprocation of the
印字用紙は前記ハンマバンク10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。
The printing paper is mounted facing the
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。図3において、ハンマバンク10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、設定している反転区間の平均加速度を維持するよう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。
Next, the hammer bank speed waveform and coil drive current of the linear motor shuttle mechanism are shown in FIG. In FIG. 3, the shuttle operation of the
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)が等速区間に重なってしまう場合、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(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。 When a section in which the biasing force by the reverse biasing means is applied (hereinafter referred to as a biasing section) overlaps with the constant speed section, it occurs in a direction opposite to the biasing force or repulsive force in order to stabilize the speed of the constant speed section. 2. Description of the Related Art A printing apparatus having a control for energizing a coil with a drive current has been developed (see, for example, Patent Document 1). The coil drive current in FIG. 3 is an example of the drive current by the control. The left biasing section by the reverse biasing means is defined as position X1 to the left reverse position XL to position X1, and the right biasing section is defined as position X2 to the right reverse position XR to position X2. Among the urging sections, a repulsive force acts on the deceleration section side and a urging force acts on the acceleration section side with a reversal position (intersection with the horizontal axis of the graph) as a boundary.
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。 In order to increase the speed stability of the constant speed section, inversion in the second half of the acceleration section and the first half of the constant speed section (position accelerated to speed V1 to position X1, position accelerated to speed -V1 to position X2) Apply a suppression current to the coil. As a result, the urging force can be canceled, and it is possible to prevent the speed in the first half of the constant velocity section from being exceeded.
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。 On the other hand, in the latter half of the constant speed section (position X2 to position X3, position X1 to position X0), a speed increasing current is supplied to the reversing coil. As a result, the repulsive force can be canceled out, and the speed reduction in the latter half of the constant velocity section can be prevented.
本装置の分野では、高速で高品質な印刷が常に求められおり、シャトル周期を短くすることが必須となっている。 In the field of this apparatus, high-speed and high-quality printing is always required, and it is essential to shorten the shuttle cycle.
このため、減速区間と加速区間からなる反転区間の平均加速度を上げるべく反転区間全体に反転コイルへ平均的に通電した場合、加速区間終了直後はその加速度を維持しようとする力が数msの間働いてしまう(シャトル機構部の質量や負荷などにより異なる)ため等速部前半の速度超過や変動を引き起こしてしまう。また、等速区間前半部の制御において、速度超過を抑えるための抑制電流を増加させるため、消費電力の増大やモータの発熱という問題も発生する。この問題は、数種の印刷速度パターンを有する印刷装置において反転付勢手段による付勢力が作用する区間が等速区間に重なってしまうような速度モードでは、更に大きな問題となる。 For this reason, if the reversing coil is energized on average throughout the reversing section in order to increase the average acceleration in the reversing section consisting of the deceleration section and the acceleration section, the force to maintain the acceleration for several ms immediately after the end of the acceleration section. Because it works (it depends on the mass and load of the shuttle mechanism), it causes excessive speed and fluctuations in the first half of the constant velocity part. Further, in the control of the first half of the constant speed section, the suppression current for suppressing the overspeed is increased, which causes problems such as increase in power consumption and heat generation of the motor. This problem becomes even more serious in a speed mode in which a section in which a biasing force by a reverse biasing unit acts on a constant speed section in a printing apparatus having several types of printing speed patterns.
本発明は、ハンマバンク反転区間の加速度を高く維持しつつ、等速区間前半部の速度超過を防ぎ、必要最小限の駆動電流で安定したシャトルの高速往復運動を行い、印刷速度を向上させることを課題とする。 The present invention prevents high speed in the first half of the constant speed section while maintaining high acceleration in the hammer bank reversal section, and performs stable high-speed reciprocating movement of the shuttle with the minimum necessary drive current to improve printing speed. Is an issue.
上記課題を解決する請求項1記載の発明は、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、反転コイル及び等速コイルとを有し、前記ハンマバンクを反転区間及び等速区間よりなるシャトル動作によって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運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し、前記反転コイルに駆動電流を通電して前記反転区間の加減速制御を行うと共に前記等速コイルに駆動電流を通電することにより前記等速区間の等速制御を行う印刷装置において、前記反転区間の平均加速度を変えないように、前記反転区間内の減速区間の前記反転コイルへの通電を増量し、前記反転区間内の加速区間の前記反転コイルへの通電を減量させることを特徴とする。 The invention according to claim 1, which solves the above problem, includes a hammer bank having a plurality of printing elements mounted thereon, and at least a magnet , a reversing coil, and a constant velocity coil, and the hammer bank is divided into a reversing section and a constant speed section. made with reciprocally moved by the shuttle operation, have a shuttle mechanism of the linear motor system having a reversing biasing means for biasing the reversal of the reciprocating motion of the hammer bank at near both ends of the amplitude of said hammer bank, the inverting coil In a printing apparatus that performs acceleration / deceleration control in the inversion section by supplying a drive current to the constant speed coil and performs constant speed control in the constant speed section by supplying drive current to the constant speed coil, the average acceleration in the inversion section is calculated. In order not to change, the energization to the reversing coil in the deceleration section in the reversing section is increased, and the acceleration section in the reversing section is passed to the reversing coil. Characterized in that to lose weight.
上記課題を解決する請求項2記載の発明は、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、反転コイル及び等速コイルとを有し、前記ハンマバンクを反転区間及び等速区間よりなるシャトル動作によって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運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し、前記反転コイルに駆動電流を通電して前記反転区間の加減速制御を行うと共に前記等速コイルに駆動電流を通電することにより前記等速区間の等速制御を行う印刷装置において、前記反転区間の平均加速度を変えないように、前記反転区間内の減速区間の前記反転コイルへの通電を増量し、前記反転区間内の加速区間の前記反転コイルへの通電を減量させると共に、前記シャトル動作中に前記シャトル機構の推力低下を監視してフィードバック制御を行うことを特徴とする。 The invention according to claim 2, which solves the above-mentioned problem, has a hammer bank on which a plurality of printing elements are mounted, and at least a magnet , an inversion coil, and a constant velocity coil, and the hammer bank is divided into an inversion interval and a constant velocity interval. made with reciprocally moved by the shuttle operation, have a shuttle mechanism of the linear motor system having a reversing biasing means for biasing the reversal of the reciprocating motion of the hammer bank at near both ends of the amplitude of said hammer bank, the inverting coil In a printing apparatus that performs acceleration / deceleration control in the inversion section by supplying a drive current to the constant speed coil and performs constant speed control in the constant speed section by supplying drive current to the constant speed coil, the average acceleration in the inversion section is calculated. In order not to change, the energization to the reversing coil in the deceleration section in the reversing section is increased, and the acceleration section in the reversing section is passed to the reversing coil. Together to lose weight, and performing monitoring to feedback control a thrust reduction of the shuttle mechanism during the shuttle operation.
上記課題を解決する請求項3記載の発明は、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、反転コイル及び等速コイルとを有し、前記ハンマバンクを反転区間及び等速区間よりなるシャトル動作によって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運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し、前記反転コイルに駆動電流を通電して前記反転区間の加減速制御を行うと共に前記等速コイルに駆動電流を通電することにより前記等速区間の等速制御を行う印刷装置において、前記反転区間の平均加速度を変えないように、前記反転区間内の減速区間の前記反転コイルへの通電を増量し、前記反転区間内の加速区間の前記反転コイルへの通電を減量させると共に、前記シャトル動作中に動作環境温度を監視してフィードバック制御を行うことを特徴とする。 The invention according to claim 3 for solving the above-mentioned problem has a hammer bank on which a plurality of printing elements are mounted, and at least a magnet, an inversion coil, and a constant velocity coil, and the hammer bank is divided into an inversion zone and a constant velocity zone. A linear motor type shuttle mechanism having reversal urging means for urging reversal of the reciprocating motion of the hammer bank in the vicinity of both ends of the amplitude of the hammer bank. In a printing apparatus that performs acceleration / deceleration control in the inversion section by supplying a drive current to the constant speed coil and performs constant speed control in the constant speed section by supplying drive current to the constant speed coil, the average acceleration in the inversion section is calculated. In order not to change, the energization to the reversing coil in the deceleration section in the reversing section is increased, and the acceleration section in the reversing section is passed to the reversing coil. Together to lose weight, and performing to feedback control monitors the operating environment temperature during the shuttle operation.
上記課題を解決する請求項4記載の発明は、請求項2または3記載の発明において、前記フィードバック制御では、前記反転コイルに通電する駆動電流の電流値を、前記反転区間の減速区間と加速区間で異ならせるか同等とするかを選択することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention for solving the above problem, in the second or third aspect of the present invention, in the feedback control, the current value of the drive current energized in the reversing coil is set to a deceleration section and an acceleration section of the reversing section. It is characterized by selecting whether to make it different or equivalent .
本発明によれば、最小限の駆動電流で反転区間の加速度を高くすることができ、印刷速度の向上が可能となる。 According to the present invention, the acceleration in the inversion section can be increased with a minimum driving current, and the printing speed can be improved.
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
シャトル機構部の構成については背景技術と同様の為、説明を省略する。図1に本発明における低速モード時のハンマバンクの速度波形と反転コイルの電流波形の例、図5に本発明における動作時の加減速電流のフィードバック処理の例を示す。図1、図5を用いて本発明における反転区間の電流プロフィール作成方法及び、動作時の反転区間で通電する加減速電流のフィードバック方法の実施例を説明する。 Since the configuration of the shuttle mechanism is the same as that of the background art, description thereof is omitted. FIG. 1 shows an example of the velocity waveform of the hammer bank and the current waveform of the reversing coil in the low speed mode in the present invention, and FIG. 5 shows an example of feedback processing of the acceleration / deceleration current during operation in the present invention. An embodiment of a current profile creation method for an inversion section and a feedback method for an acceleration / deceleration current energized in the inversion section during operation will be described with reference to FIGS.
まず、基本となる反転区間の駆動電流のプロフィールを作成するため、反転区間の平均加速度を変えないよう減速区間の通電を増量しつつ、加速区間の通電を減量させるような調整する。これにより、加速力が減少し、等速区間開始時の速度が低下するため、理想の等速速度に沿うよう抑制電流を減量し、調整する。本機構は、図4の印刷速度設定別の付勢区間及び、コイル駆動電流波形に示すように、高速モードでは等速区間に付勢区間が重ならないことから等速区間開始付近の付勢力が小さくなるため、印刷モード毎に必要に応じて採用すると良い。 First, in order to create a basic profile of the driving current in the inversion section, adjustment is performed to increase the energization in the deceleration section and reduce the energization in the acceleration section so as not to change the average acceleration in the inversion section. As a result, the acceleration force decreases and the speed at the start of the constant velocity section decreases, so that the suppression current is reduced and adjusted so as to follow the ideal constant velocity. As shown in the urging section for each printing speed setting in FIG. 4 and the coil drive current waveform, the mechanism does not overlap the urging section with the constant speed section in the high speed mode. Since it becomes smaller, it may be adopted as necessary for each printing mode.
次に動作中は、連続動作時に発生する発熱等によるモータの推力低下を監視し、フィードバックする電流値を、例えば減速区間に1.0A加算、加速区間に0.5A加算するなどとする。 また、このフィードバックを動作環境温度により選択する方法もある。例えば、動作環境温度を基板上のサーミスタにより検出し、一般的に推力が大きくなる低温時は、本フィードバックを採用し、推力の小さくなる高温時は、反転区間に同等の電流フィードバックを行うなどである。尚、低温時にシャトル機構部の負荷が増大し、推力不足となる可能性も有り、その装置に合わせた方法を取るべきである。この動作環境温度によりフィードバックを選択する方法も必要に応じた印刷モードに採用すると良い。 Next, during operation, the motor thrust drop due to heat generated during continuous operation is monitored, and the current value to be fed back is, for example, 1.0 A added to the deceleration zone and 0.5 A added to the acceleration zone. There is also a method of selecting this feedback according to the operating environment temperature. For example, the operating environment temperature is detected by a thermistor on the board, and this feedback is generally used at low temperatures when the thrust is large, and equivalent current feedback is performed in the inversion section at high temperatures when the thrust is small. is there. It should be noted that there is a possibility that the load of the shuttle mechanism increases at low temperatures and the thrust becomes insufficient, and a method suited to the device should be taken. A method of selecting feedback according to the operating environment temperature may be adopted in a printing mode as necessary.
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、61は温度検出回路、70はシャトル駆動回路である。
10 is a hammer bank, 11 is a guide shaft, 12 is a linear bearing, 20 is a linear motor section, 21 is a coil, 22 is a reversing coil, 23 is a constant speed coil, 24 is a magnet, 30 is a reversing mechanism section, and 31 is timing. A belt, 32 is a timing pulley, 50 is a position detection sensor, 60 is a shuttle control circuit, 61 is a temperature detection circuit, and 70 is a shuttle drive circuit.
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