JP5179318B2 - 印字ヘッド検出装置、印字ヘッド検出方法及び印字装置 - Google Patents

Description

本発明は印字ヘッド検出装置、印字ヘッド検出方法及び印字装置に関し、特に印字ヘッドの状態を検出する印字ヘッド検出装置、印字ヘッド検出方法及び印字装置に関する。

ワイヤドット式の印字ヘッドを搭載したプリンタは、印字媒体の自由度が高く、領収書、通帳等の多様な印字媒体に対応可能であることを特徴としている。
しかし、印字ヘッドに設置されている印字ワイヤは、インクリボン、印字媒体等と頻回に接触する。そして、印字ヘッドに設置されている印字ワイヤの材質が金属であるために、長時間に渡り印字ヘッドを使用すると、その先端が摩耗、折損するという問題が生じている。

従前では、このような印字ヘッドについて、実際に印字した文字を評価して、その文字の形状等から、その異常の有無を検出していた。このため、ＡＴＭ（Automated Teller Machine）等では効率よく印字ヘッドの状態を検出できなかった。

これに対し、近年、印字ヘッドの状態を検出する素子を印字ヘッド内に搭載する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この方法は、印字ワイヤを圧電素子に衝突させて、当該圧電素子からの出力電圧を検出することにより、印字ワイヤの長さを判定するものである。
特開平０４−１９１０５６号公報

しかし、上記の方法は、印字ワイヤの復帰時の機械的な衝撃を監視して判定するものであり、高精度に印字ヘッドの劣化を検出できないという問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、印字ヘッドの劣化等を高精度に検出することができる印字ヘッド検出装置、印字ヘッド検出方法及び印字装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、印字ヘッドに取り付けられた印字ワイヤの状態を検出する印字ヘッド検出装置であって、磁石を備えた前記印字ワイヤを前記印字ワイヤの線方向に駆動させる駆動手段と、前記駆動手段によって前記印字ヘッドに搭載されたコイル内に発生する誘導電流の経時変化を検出する検出手段と、を備え、前記検出手段は、前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が折損限界以上の電流値を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに折損が発生したと判断することを特徴とする印字ヘッド検出装置が提供される。

また、印字ヘッドに取り付けられた印字ワイヤの状態を検出する印字ヘッド検出方法であって、前記印字ワイヤに備えられた磁石を前記印字ヘッドに搭載されたコイル近傍で移動させることにより、前記コイル内に発生する誘導電流の経時変化を検出し、前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が折損限界以上の電流値を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに折損が発生したと判断することを特徴とする印字ヘッド検出方法が提供される。

また、印字ヘッド内に印字ワイヤを備えた印字装置であって、磁石を備えた前記印字ワイヤを前記印字ワイヤの線方向に駆動させる駆動手段と、前記駆動手段によって前記印字ヘッドに搭載されたコイル内に発生する誘導電流の経時変化を検出する検出手段と、を備え、前記検出手段は、前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が折損限界以上の電流値を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに折損が発生したと判断する印字ヘッド検出装置を備えたことを特徴とする印字装置が提供される。

上記手段によれば、印字ヘッドの状態を高精度に検出することができる。

以下、本実施の形態に係る印字ヘッド検出装置、印字ヘッド検出方法及び印字装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。当該印字ヘッド検出装置は、例えば、ＡＴＭ等に搭載されている。

図１は印字ヘッド検出装置を説明するための要部図である。当該図１では印字ヘッド検出装置１の構成ブロック図が例示されると共に、印字ヘッド１０の断面図が示されている。また、一例として、吸引型の印字ヘッド１０が示されている。

印字ヘッド検出装置１においては、印字ヘッド１０と、当該印字ヘッド１０の移動によって誘起された起電流（または起電圧）を検出するための検出手段（検出装置）２０等が備えられている。

印字ヘッド１０においては、印字ワイヤ（印字ドットワイヤ）１１と、印字ワイヤ１１を支持する吸着ブロック１２と、吸着ブロック１２を磁力により引きつける電磁コイル鉄心１３と、を有している。また、電磁コイル鉄心１３と当該電磁コイル鉄心１３周辺に配置された電磁石励磁コイル１４は、磁気絶縁用の非磁性体ブロック１５上に搭載されている。そして、電磁コイル鉄心１３からは、電磁コイル鉄心１３の外側に設けられた電磁石励磁コイル１４に電流を通電することにより電磁コイル鉄心１３から吸着ブロック１２側に磁場が発せられる。

このような印字ワイヤ１１、吸着ブロック１２、電磁コイル鉄心１３、電磁石励磁コイル１４及び非磁性体ブロック１５は、樹脂ケースの本体部１７ａ内に収納され、更に、本体部１７ａ内に収納された前記部材は、樹脂ケースの蓋部１７ｂによって覆われている。

また、印字ヘッド１０においては、吸着ブロック１２を電磁コイル鉄心１３側に移動させた後に、吸着ブロック１２をもとの位置に復旧させるためのスプリング１６が備えられている。

当該スプリング１６は、吸着ブロック１２と本体部１７ａとの間に装着されている。そして、スプリング１６の反発力によって、吸着ブロック１２が印字ヘッド１０の上方に押し上げられる。即ち、吸着ブロック１２と電磁コイル鉄心１３とを離すことができる。

また、印字ヘッド１０においては、電磁石励磁コイル１４に電流を通電させると、上述したように、電磁コイル鉄心１３から磁場が発せられ、吸着ブロック１２をその磁力によって電磁コイル鉄心１３側に吸引することができる。これにより、吸着ブロック１２に接合された印字ワイヤ１１の先端を樹脂ケースの本体部１７ａから突出させることができる。

また、電磁石励磁コイル１４への通電を解除すると、電磁コイル鉄心１３から発せられる磁場がなくなり、上述したスプリング１６の反発力によって、吸着ブロック１２がもとの位置に戻る。即ち、印字ワイヤ１１の先端が樹脂ケースの本体部１７ａ内に引き込まれ、本体部１７ａから突出しない状態となる。

更に、印字ヘッド１０においては、印字ワイヤ１１の一部に磁石１１ｍを配置している。当該磁石１１ｍは、例えば、アルニコ磁石、ネオジム磁石、フェライト磁石等が適用される。

また、印字ワイヤ１１においては、磁石１１ｍと印字ヘッド１０の本体との境界を明確にするために、磁石１１ｍと印字ヘッド１０とを接着或いは溶接により接合している。或いは、磁石１１ｍと印字ヘッド１０とを勘合により接合してもよい。

尚、印字ヘッド１０の本体は、例えば、鉄（Ｆｅ）を含有する金属を主成分としている。
また、印字ヘッド１０においては、印字ワイヤ１１の磁石１１ｍ近傍に起電流を検出するためのコイル２０ｃを備えている。即ち、印字ワイヤ１１の磁石１１ｍ近傍の本体部１７ａ内に上記コイル２０ｃが搭載されている。そして、印字ワイヤ１１が上下に移動すると、磁石１１ｍがコイル２０ｃ近傍を上下に移動し、コイル２０ｃに起電流が誘発される。そして、当該起電流が印字ヘッド検出装置１に備えられた検出手段２０によって検出される。

尚、検出手段２０は、制御回路を備えた制御手段２１によって管理されている。
また、制御手段２１は、駆動回路を備えた駆動手段２２を管理し、当該駆動手段２２によって、印字ヘッド１０の動作が制御されている。

また、制御手段２１は、情報記録装置を備えた記憶手段２３と通じている。
また、印字ヘッド検出装置１をＡＴＭ等に搭載した場合には、印字ヘッド１０の下方にリボンが配置され、更にリボンの下に印字媒体（例えば、通帳用紙）が配置されている（図示しない）。そして、当該印字媒体にリボンを介して印字ワイヤ１１による打刻がなされ、印字媒体上に文字が印刷される（図示しない）。

次に、印字ワイヤ１１によって誘発される起電流の経時変化（プロファイル）について説明する。当該経時変化は、制御手段２１によって管理された検出手段２０によって自動的に測定される。

図２及び図３は起電流の経時変化を説明するための図である。
先ず、図２（ａ）に示す印字ヘッド１０においては、吸着ブロック１２と電磁コイル鉄心１３とが充分に離れ、蓋部１７ｂと吸着ブロック１２とが接触した状態にある。即ち、印字ワイヤ１１の先端が樹脂ケースの本体部１７ａ内に収納されて、印字ワイヤ１１の先端が印字媒体３０及びリボン３１と非接触状態にある。この状態での印字ワイヤ１１の位置を始点とする。

尚、印字媒体３０は、ステージ３２上に載置され、印字ヘッド１０とステージ３２との距離は固定されている。
そして、印字媒体３０に文字を印刷をするために、電磁コイル鉄心１３から磁力を発生させて、吸着ブロック１２を電磁コイル鉄心１３側に引き寄せる。即ち、図２（ｂ）に示すように、印字ワイヤ１１の先端を印字ヘッド１０から突出させて、リボン３１を介して印字媒体３０に接触させると、印字ワイヤ１１が所定の位置で停止する。この状態での印字ワイヤ１１の位置を終点とする。

この際、コイル２０ｃ内に発生する起電流と時間との関係は、図３のようになる。ここで、横軸は印字ワイヤ１１の移動時間、縦軸はコイル２０ｃ内に発生した起電流（誘導電流）を表している。

即ち、始点では、起電流は０（Ａ）であるが、時間の経過と共に徐々に起電流が増加し、印字ワイヤ１１の移動距離における中心では、起電流がピークになる。そして、その後においては、時間の経過と共に徐々に起電流が減少し、終点で起電流が再び０（Ａ）になる。

ところが、上述した時間−起電流の経時変化は、印字ワイヤ１１の摩耗、折損等が発生すると、印字ワイヤ１１自体の長さが短くなるために、印字ワイヤ１１の始点から終点までの移動距離、或いは移動時間が変わってしまい、上記経時変化からその形状がずれてしまう。このずれの現象を、図４を用いて説明する。

図４は経時変化のずれを説明する図である。ここで、横軸は時間、縦軸は起電流を表している。
先ず、波形ａは、印字ワイヤ１１に摩耗、折損がない場合の正常な状態の起電流カーブである。当該波形ａを基準となる経時変化曲線とする。そして、波形ａのピークでの電流値を起電流値Ａと定める。

次に、波形ｂは、先端が摩耗した印字ワイヤ１１を使用した場合の時間−起電流の経時変化である。この場合、印字ワイヤ１１の先端が摩耗した分、印字ワイヤ１１自体が短くなり、波形ａの場合に比べ印字ワイヤ１１の移動距離が長くなる。その結果、始点−終点間の移動時間が波形ａよりも長くなり、起電流値のピークが波形ａよりも大きくなる。即ち、上記起電流値Ａ以上を摩耗限界と定め、波形ｂのような経時変化が得られた場合には、印字ワイヤ１１に摩耗が生じていると判断できる。

尚、波形ｂのピークでの電流値を起電流値Ｂと定める。
次に、波形ｃは、先端が折損した印字ワイヤ１１を使用した場合の時間−起電流の経時変化である。この場合、印字ワイヤ１１の先端が折損した分、波形ｂ（摩耗）の場合に比べ印字ワイヤ１１自体が短くなり、印字ワイヤ１１の移動距離が更に長くなる。その結果、始点−終点間の時間が波形ｂよりも長くなり、起電流値のピークが波形ｂよりも大きくなる。即ち、上記起電流値Ｂ以上を折損限界と定め、波形ｃのような経時変化が得られた場合には、印字ワイヤ１１に折損が生じていると判断できる。

次に、波形ｄは、印字ワイヤ１１が印字ヘッド１０内において円滑に上下運動をしない場合の時間−起電流の経時変化である。ここで、円滑に上下運動をしない場合とは、例えば、印字ワイヤ１１の所謂“引っかかり”が相当する。このような引っかかりは、例えば、印字ワイヤ１１への異物の付着、印字ワイヤ１１周りの潤滑油の凝固等の機械的な負荷により起きる。

この場合、印字ワイヤ１１の動作が鈍くなる分、始点から終点までの時間が波形ａよりも長くなる。また、波形ｄにおいては、印字ワイヤ１１に引っかかりがあるので非対称な形状にもなる。即ち、波形ａのピークから波形ｄのピークまでの移動時間の差をΔＥと定め、当該ΔＥがずれの限界値を超えた場合、波形ｄにおいては、印字ワイヤ１１の動作が異常であると判断できる。

また、印字ワイヤ１１が完全に動作不能となった場合は、印字ワイヤ１１自体が動かないことから起電流は発生しない。即ち、起電流が検出されない場合は、印字ワイヤ１１が動作していないと判断できる。

このように、波形ａの形状を基準にして、起電流値のピーク及び始点−終点間の時間を経時的に監視することにより、印字ワイヤ１１に摩耗、折損が生じているか否か、或いは印字ワイヤ１１の動作状態を正確に判断できる。

そして、これらの波形パターンは、予め印字ヘッド検出装置１の記憶手段２３にデータベース化されて格納されている。
次に、印字ワイヤ１１の状態の検出方法の具体的なフローについて説明する。

図５は検出方法を説明するためのフロー図である。なお、図５に例示するフローの処理は、印字ヘッド検出装置１によって自動的に行われる。
先ず、駆動手段２２に組み込まれた駆動回路により、電磁石励磁コイル１４に電流を通電することにより電磁石励磁コイル１４を励磁させる（ステップＳ１）。 次いで、電磁石励磁コイル１４の励磁により、印字ワイヤ１１を上下に動作させる（ステップＳ２）。

次に、印字ワイヤ１１の上下動作によってコイル２０ｃに発生する起電流を検出する（ステップＳ３）。
次に、起電流が発生するか否かの判断が行われる（ステップＳ４ａ）。

この際、起電流が発生しない場合、印字ワイヤ１１が動作不能であると判断する（ステップＳ４ｂ）。
また、起電流が発生した場合は、次のステップに移行し、印字ワイヤ１１が折損限界にあるか否かの判断が行われる（ステップＳ５ａ）。

この際、印字ワイヤ１１が折損限界以上にある場合、即ち、起電流値がＢ以上である場合は、印字ワイヤ１１に折損が発生したと判断する（ステップＳ５ｂ）。
また、印字ワイヤ１１が折損限界内にある場合は、次のステップに移行し、印字ワイヤ１１が摩耗限界にあるか否かの判断が行われる（ステップＳ６ａ）。

この際、印字ワイヤ１１が摩耗限界以上にある場合、即ち、起電流値がＡ以上である場合は、印字ワイヤ１１に摩耗が発生したと判断する（ステップＳ６ｂ）。
また、印字ワイヤ１１が摩耗限界内にある場合は、次のステップに移行し、印字ワイヤ１１がずれの限界にあるか否かの判断が行われる（ステップＳ７ａ）。

この際、印字ワイヤ１１がずれの限界以上にある場合、即ち、時間ΔＥがずれの限界値以上である場合は、印字ワイヤ１１に動作異常が発生したと判断する（ステップＳ７ｂ）。

また、図５に例示するように、印字ワイヤ１１がステップＳ４ａ〜ステップＳ７ａの判断において、全て“ｎｏ”であるとされた場合は、印字ワイヤ１１を正常であると判断する（ステップＳ８）。

このように、本実施の形態においては、印字ワイヤ１１の動作（移動）を経時的に監視し、時間に対する起電流の波形から、摩耗、折損等の劣化、動作異常及び動作不良を自動的に検出している。

例えば、印字ヘッド検出装置１は、印字ヘッド１０に取り付けられた印字ワイヤ１１の状態を検出する装置であって、磁石１１ｍを備えた印字ワイヤ１１を印字ワイヤ１１の線方向に駆動させる駆動手段２２と、駆動手段２２によって印字ヘッド１０に搭載されたコイル２０ｃ内に発生する誘導電流の経時変化を検出する検出手段２０と、を備えている。

このような印字ヘッド検出装置１によって、印字ワイヤ１１に備えられた磁石１１ｍを印字ヘッド１０に搭載されたコイル２０ｃ近傍で移動させることにより、コイル２０ｃ内に発生する誘導電流の経時変化を検出している。そして、検出手段２０によって得られた誘導電流の経時変化から印字ワイヤ１１の状態を判断している。

判断としては、誘導電流の経時変化において、誘導電流が発生しない場合に、印字ヘッド１０に取り付けられた印字ワイヤ１１が動作不能であると判断する。
また、誘導電流が折損限界以上の電流値を示す場合には、印字ヘッド１０に取り付けられた印字ワイヤ１１に折損が発生したと判断する。

また、誘導電流が摩耗限界以上の電流値を示す場合には、印字ヘッド１０に取り付けられた印字ワイヤ１１に摩耗が発生したと判断する。
また、印字ワイヤ１１の移動時間がずれの限界以上を示す場合には、印字ヘッド１０に取り付けられた印字ワイヤ１１に動作異常が発生したと判断する。

また、このような判断手段は、検出手段２０内に組み込まれている。
また、印字ワイヤ１１の劣化、動作異常及び動作不良を検出した場合は、印字ヘッド検出装置１に組み込まれたモニタ等の通知手段（図１には不図示）により、印字ワイヤ１１がどのような状態にあるのかを認知することができる。

即ち、本実施の形態によれば、印字ワイヤ１１の状態を高精度に検出することができる。これにより、高品質な印字が確保される。
尚、本実施の形態では、図１に印字ヘッド１０の印字ワイヤ１１として、２本の形態を例示したが、特にこの形態に限られるものではない。

例えば、３本以上（例：２４本）の印字ワイヤ１１とそれぞれの印字ワイヤ１１に対応するコイル２０ｃを印字ヘッド１０に搭載してもよい。
また、複数の印字ワイヤ１１を印字ヘッド１０に搭載した場合、前記複数の印字ワイヤ１１を同じ印刷箇所に打刻させる必要もない。

例えば、複数の印字ワイヤ１１を、複数の組に分けて、各組毎に打刻部分を替えてもよい。一例として、複数の印字ワイヤ１１の本数を、第１組〜第Ｘ組に振り分けて、印字媒体３０の第１行目は第１組の印字ワイヤ１１、第２行目は第２組の印字ワイヤ１１、・・・、第Ｘ行目は第Ｘ組の印字ワイヤ１１を用いて打刻・印字するという形態であってもよい。

また、図１には、吸引型の印字ヘッド１０を例示したが、当該印字ヘッド１０においては、釈放型であってもよい。

印字ヘッド検出装置を説明するための要部図である。 起電流の経時変化を説明するための図である（その１）。 起電流の経時変化を説明するための図である（その２）。 経時変化のずれを説明する図である。 検出方法を説明するためのフロー図である。

符号の説明

１ 印字ヘッド検出装置
１０ 印字ヘッド
１１ 印字ワイヤ
１１ｍ 磁石
１２ 吸着ブロック
１３ 電磁コイル鉄心
１４ 電磁石励磁コイル
１５ 非磁性体ブロック
１６ スプリング
１７ａ 本体部
１７ｂ 蓋部
２０ 検出手段
２０ｃ コイル
２１ 制御手段
２２ 駆動手段
２３ 記憶手段
３０ 印字媒体
３１ リボン
３２ ステージ

Claims (11)

1. 印字ヘッドに取り付けられた印字ワイヤの状態を検出する印字ヘッド検出装置であって、
   磁石を備えた前記印字ワイヤを前記印字ワイヤの線方向に駆動させる駆動手段と、
   前記駆動手段によって前記印字ヘッドに搭載されたコイル内に発生する誘導電流の経時変化を検出する検出手段と、
   を備え、
   前記検出手段は、前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が折損限界以上の電流値を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに折損が発生したと判断することを特徴とする印字ヘッド検出装置。
2. 印字ヘッドに取り付けられた印字ワイヤの状態を検出する印字ヘッド検出装置であって、
   磁石を備えた前記印字ワイヤを前記印字ワイヤの線方向に駆動させる駆動手段と、
   前記駆動手段によって前記印字ヘッドに搭載されたコイル内に発生する誘導電流の経時変化を検出する検出手段と、
   を備え、
   前記検出手段は、前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が摩耗限界以上の電流値を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに摩耗が発生したと判断することを特徴とする印字ヘッド検出装置。
3. 前記検出手段は、前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が発生しない場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤが動作不能であると判断することを特徴とする請求項１または２記載の印字ヘッド検出装置。
4. 前記検出手段は、前記誘導電流の前記経時変化において、前記印字ワイヤの移動時間がずれの限界以上を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに動作異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１または２記載の印字ヘッド検出装置。
5. 印字ヘッドに取り付けられた印字ワイヤの状態を検出する印字ヘッド検出方法であって、
   前記印字ワイヤに備えられた磁石を前記印字ヘッドに搭載されたコイル近傍で移動させることにより、前記コイル内に発生する誘導電流の経時変化を検出し、
   前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が折損限界以上の電流値を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに折損が発生したと判断することを特徴とする印字ヘッド検出方法。
6. 印字ヘッドに取り付けられた印字ワイヤの状態を検出する印字ヘッド検出方法であって、
   前記印字ワイヤに備えられた磁石を前記印字ヘッドに搭載されたコイル近傍で移動させることにより、前記コイル内に発生する誘導電流の経時変化を検出し、
   前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が摩耗限界以上の電流値を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに摩耗が発生したと判断することを特徴とする印字ヘッド検出方法。
7. 前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が発生しない場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤが動作不能であると判断することを特徴とする請求項５または６記載の印字ヘッド検出方法。
8. 前記誘導電流の前記経時変化において、前記印字ワイヤの移動時間がずれの限界以上を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに動作異常が発生したと判断することを特徴とする請求項５または６記載の印字ヘッド検出方法。
9. 印字ヘッド内に印字ワイヤを備えた印字装置であって、
   磁石を備えた前記印字ワイヤを前記印字ワイヤの線方向に駆動させる駆動手段と、
   前記駆動手段によって前記印字ヘッドに搭載されたコイル内に発生する誘導電流の経時変化を検出する検出手段と、
   を備え、
   前記検出手段は、前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が折損限界以上の電流値を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに折損が発生したと判断する印字ヘッド検出装置を備えたことを特徴とする印字装置。
10. 印字ヘッド内に印字ワイヤを備えた印字装置であって、
    磁石を備えた前記印字ワイヤを前記印字ワイヤの線方向に駆動させる駆動手段と、
    前記駆動手段によって前記印字ヘッドに搭載されたコイル内に発生する誘導電流の経時変化を検出する検出手段と、
    を備え、
    前記検出手段は、前記誘導電流の前記経時変化において、前記誘導電流が摩耗限界以上の電流値を示す場合に、前記印字ヘッドに取り付けられた前記印字ワイヤに摩耗が発生したと判断する印字ヘッド検出装置を備えたことを特徴とする印字装置。
11. 前記磁石がアルニコ磁石、ネオジム磁石、フェライト磁石の何れかであることを特徴とする請求項９または１０記載の印字装置。

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