JPH0645246B2 - パルス始動式プリンタ用ハンマバンク駆動装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プリンタに関し、更に詳しくは、ハンマバン
クまたは他の細長い印字用部材が回転するカムによって
往復駆動されるプリンタに関する。

（従来の技術） 印字動作を行うために印字紙に隣接してハンマバンクの
ような往復動する細長い印字用部材が設けられているこ
とはプリンタの技術分野において知られていることであ
る。このようなプリンタの例は１９７６年３月２日に発
行されたプリンタシステムとい名称の発明に関するバー
ラス等（Barrus et al）の米国特許第３，９４１，０５
１号に記載されている。このバーラス等の特許に記載さ
れえいるプリンタにおいては、細長いハンマバンクが細
長いプラテンによって支持されている印字紙の幅を横切
って往復動するように駆動されている。ハンマバンクが
プリント紙を横切って前後方向の往復動作を行うと、ハ
ンマバンクの長手方向に沿って設けられている磁気ハン
マアクチュエータが関連するハンマばねを解放すなわち
「作動」するように選択的に作動する。これは作動した
ハンマばね上に取り付けられている印字用ドットインパ
クトチップをインクリボンを介して印字紙上に衝撃的に
押し付け、印字紙上にドットを印字する。平衡錘アッセ
ンブリがハンマバンクの回転動作による振動を最小にす
るようにハンマバンクと逆の位相で往復駆動される。

バーラス等の米国特許第３，９４１，０５１号に記載さ
れているプリンタシステムにおいては、細長いハンマバ
ンクおよび平衡錘アッセンブリはこのハンマバンクおよ
び平衡錘アッセンブリに連結された対向するカムフォロ
ワーアッセンブリに係合する単一のカムによって逆方向
に往復動作するように駆動されている。前記カムは対向
する突出部を有するように構成されており、連結された
フライホイールを介して駆動モータによって回転自在に
駆動されている。カムが回転すると、カムフォロワーア
ッセンブリを通過したカム上の突出部が繰り返し動作
し、ハンマバンクおよび平衡錘アッセンブリを往復動作
させる。ハンマバンクおよび平衡錘アッセンブリをカム
に連結するカムフォロワーアッセンブリは圧縮ばねを有
し、この圧縮ばねはカムフォロワーアッセンブリの端部
に設けられているカム追従滑車をカムに接触するように
押圧維持する。

（発明が解決しようとする課題） カムにより駆動されるハンマバンクおよび平衡錘アッセ
ンブリを有するバーラス等の特許に記載されているよう
なプリンタの始動時には、対向する突出部のピークが対
向するカム追従滑車に係合し、カムフォロワーアッセン
ブリのばねを最大に圧縮するピーク抵抗点を通過させて
カムを動かすのにかなりのトルクを必要とする。始動ト
ルクの要求条件においては、トルクを発生するに必要な
電流は、典型的には、ハンマバンクおよび平衡錘アッセ
ンブリが選択された一定速度で駆動される定常状態の動
作を維持するのに必要な電流の１０倍も大きいものであ
る。カムの初期抵抗を打ち消すように高い始動トルクを
発生しなければならないので、カム駆動モータは定常状
態の動作を維持するのに必要なモータよりも大きなもの
が必要である。これは、モータの大きさが大きくなった
点、価格が高くなった点、および大きな電流を必要とす
る点、またこのような電流を発生するのに必要な電源等
の点から不利益である。

従って、改良されたカム駆動機構を備えたプリンタ用ハ
ンマバンク駆動装置を提供することが要望されている。
特に、通常必要とする大きなモータ電流を必要とするこ
となく、かつ始動の要求条件を満たすにしばしば必要な
大きく高価なモータを必要とすることなく始動すること
ができるカム駆動機構を利用することが有益である。

本発明によると上述したおよび他の目的および特徴はハ
ンマバンクおよび平衡錘アッセンブリを駆動する改良し
たカム式駆動装置を提供することによって達成される。

（課題を解決するための手段） 本発明によるハンマバンクおよび平衡錘アッセンブリの
カム式駆動装置は、ハンマバンクおよび平衡錘アッセン
ブリおよびそのカムフォロワーアッセンブリから成るカ
ムにより駆動される往復動システムの共振周波数応答特
性に同期したパターンでカム駆動モータに電力を間欠的
に供給することによって始動する。電流パルスは、交互
の半サイクルの間に発生するように共振周波数によって
決定される速度でモータに供給される。各電流パルスの
継続期間は共振周波数の応答特性の最初の半サイクルの
周期ほぼ等しい。

各電流パルスはカムを駆動方向に回転して、カムをハン
マバンクおよび平衡錘アッセンブリに連結するカムフォ
ロワーアッセンブリのばねにエネルギーを蓄積する。電
流パルスが終了すると、カムは駆動方向と反体の方向に
揺れ戻る。カムの方向が再び逆になると、駆動方向にお
ける動作を増強し、振動を増幅するために次の電流パル
スが供給される。このシーケンスは、カムの対向する突
起部のピークが対向するカムフォロワーの滑車と係合す
るカムの抵抗に対するピーク抵抗値の点を通過するまで
繰り返される。この状態が発生すると、それから連結電
流がカム駆動モータに供給され、システムの定常動作を
所望の速度で継続する。

始動時にカム駆動モータに供給される電流パルスは同じ
継続時間であり、各電流パルスがカムにより駆動される
往復動システムの共振周波数応答特性の各サイクルの始
めに対応する時点において開始するように互いにほぼ等
しい間隔を開けていることが好ましい。前述したよう
に、各電流パルスはカムによる被動システムの共振周波
数応答特性によって定められる一連のサイクルの最初の
半サイクルの期間にほぼ等しい。

（作用） カムの回転に対するピーク抵抗に打ち勝つに必要な電流
パルスの数は、システムがフィードバック機能を必要と
しないように最初に決定される。代わりに、モータは所
与の電流パルスの振幅および継続期間で必要回数単に脈
動し、対向するカムフォロワーアッセンブリを通過する
ようにカムの対向する突出部のピークを回転させ、これ
によって始動を行う。その後、定常状態の所望の速度で
システムを駆動する振幅の連続電流が供給される。始動
時の電流パルスの振幅は定常動作を行うに必要な連続電
流の振幅よりも大きいが、それでも始動時の電流パルス
の振幅は連続電流をカム駆動モータに供給する従来技術
の下で始動を行うに必要な電流振幅よりもかなり小さ
い。代わりに、カムによる被動システムに対する位置フ
ィードバック信号を使用してカムの位置を決定し、実際
のカム位置情報に従ってモータがパルス駆動される閉ル
ープシステムを使用することもできる。

始動電流パルスの振幅は始動を行うために使用されるパ
ルスの数に逆比して変化する。従って、定常動作を継続
するに必要な振幅より僅かに大きな電流パルスの振幅の
多くのパルスが供給された場合には、その電流パルスの
振幅によって始動が行われる。逆に、少ない数の電流パ
ルスで始動を行う場合には、パルスの振幅は十分大きな
ものになる。

本発明によるハンマバンクおよび平衡錘アッセンブリの
カム式駆動装置においては、カム駆動モータはサーボ制
御式ブラッシュレス直流モータである。モータを制御す
るサーボシステムはモータの実際の速度を表す信号を発
生し、この信号を所望のモータ速度を表す指令信号と比
較する。信号に差がある場合には、エラー信号を発生
し、このエラー信号はモータの速度を差に応じて調整す
るようにモータに供給される。指令信号は制御コンピュ
ータによって出力される。ハンマバンク、平衡錘アッセ
ンブリおよび前記ハンマバンクおよび平衡錘アッセンブ
リをカムに連結するカムフォロワーアッセンブリから成
るカムにより駆動される往復動システムの共振周波数応
答特性はカムの対向する突出部のピークが対向するカム
フォロワーアッセンブリの滑車に係合するまでカムを回
転させることによって決定される。それから、カムは解
放され、時間の関数としてのカムの動作が検出され、そ
の動作はカムが最終的に落ち着いて静止するような曲線
を描く。その結果のカム駆動システムの共振応答の個々
の周期はカムフォロワーアッセンブリのばね定数の変化
によっていくらか変化するが、平均共振周波数応答特性
およびサイクルおよび半サイクルの周期が決定される。

始動時、制御コンピュータは平均共振周波数に同期して
指令信号パルスを発生し、各パルスが共振周波数の周期
の始めで開始し、サイクルの途中で終了するようにす
る。指令信号パルスの振幅はモータに所望の振幅の電流
パルスを発生するように選択される。指令信号パルスの
振幅が決定されると、始動を行うに必要な指令信号パル
スの数が次に決定される。これは計算することができる
し、または実際にモータをパルス駆動し、ピーク抵抗に
打ち勝つに必要なパルスの数が幾つであるかを観察する
ことによって経験的に得ることもできる。制御コンピュ
ータはカムによる被動システムの定常往復動作を所望の
速度で継続するに必要な振幅の連続モータ電流を発生す
る連続指令信号を発生する前に各始動時においてその振
幅に対して必要な数の指令信号を発生するようにプログ
ラムされている。

（実施例） 第１図は本発明によるカム式駆動機構１２を有するプリ
ンタ１０を示している。このプリンタ１０はドットマト
リックスラインプリンタであり、前述したバーラス等の
米国特許第３，９４１，０５１号に記載されている形式
の一般的なものである。

従って、プリンタ１０のカム式駆動機構１２以外の部分
についてはここで簡単に説明する。

プリンタ１０はシャトルアッセンブリ１４を有する。こ
のシャトルアッセンブリ１４は第３図に詳細に説明され
ている細長いハンマバンク１６およびプラテンアッセン
ブリ１８を有する。プラテンアッセンブリ１８に隣接し
て設けられているトラクタ駆動機構２０は印字紙２５の
両端に形成されている穴に係合する対向するトラクタ駆
動装置２２および２４を有している。トラクタ駆動装置
２２および２４はハンマバンク１６およびプラテンアッ
センブリ１８の間のインタフェースによって画定される
印字ステーション１６を通って印字紙２５を上方に進め
る。リボンデッキ２７は第３図を参照して以下に説明す
るようにハンマバンク１６およびプラテンアッセンブリ
１８の間の印字ステーション２６にインクリボンを配設
する。

第１図のプリンタ１０の印字動作は第３図に関連して以
下に説明するようにハンマバンク１６の長手方向に沿っ
て取り付けられている複数のハンマばねの選択されたも
のを解放すなわち「作動」することによって行われる。
ハンマばねはその上に取り付けられている印字用ドット
インパクトチップを有し、このドットインパクトチップ
はリボンデッキ２７からのインクリボンを印字紙２５に
対して衝撃的に押し付け、ハンマバンク１６がトラクタ
駆動装置２２および２４によって保持され、プラテンア
ッセンブリ１８に対して支持されている印字紙２５を横
切って前号に往復動作するに従ってドットを印字するよ
うになっている。ハンマバンク１６はカム式駆動機構１
２内のフライホイール３０上に取り付けられているカム
２８によって往復動するように駆動される。また、カム
２８は平衡錘アッセンブリ３２と係合し、この平衡錘ア
ッセンブリ３２をハンマバンク１６と逆の位相で駆動す
る。このようにして、平衡錘アッセンブリ３２はハンマ
バンク１６を平衡させ、プリンタ１０内に発生する振動
を最小にしている。

カム式駆動機構１２は第２図に詳細に示されているが、
カム駆動モータ３４を有し、このカム駆動モータ３４は
カム２８が連結されているフライホイール３０を回転駆
動するように駆動ベルト３６を介して連結されている。
カム２８は、本例においては４つの異なる突出部を有
し、この突出部は第４Ａ図および第４Ｂ図を参照して以
下に説明するように２つの異なる対向する対の突出部に
構成され、カム２８はハンマバンク１６に連結されてい
るカムフォロワーアッセンブリ４０の滑車３８に係合し
ている。また、カム２８は平衡錘アッセンブリ３２に連
結されているカムフォロワーアッセンブリ４４の滑車４
２にも係合している。

カム駆動モータ３４は第２図に示すように駆動ベルト３
６を矢印４６によって示す方向に移動させるように時計
方向に通常駆動される。これはフライホイール３０を矢
印４８で示すように時計方向に回転させるとともに、フ
ライホイール３０に連結されているカム２８を時計方向
に回転する。カム２８が時計方向に回転すると、カム追
従滑車３８上をカム２８の各突出部が通過して、ハンマ
バンク１６が矢印５０で示すように前後に往復動作す
る。同様に、カム追従滑車４２上をカム２８の各突出部
が通過すると、平衡錘アッセンブリ３２が矢印５２で示
すように往復動作する。

カムフォロワーアッセンブリ４０を有するハンマバンク
はプラテンアッセンブリ１８およびカバーアッセンブリ
５４とともに第３図に詳細に示されている。ハンマバン
ク１６は複数のハンマばね５６を有し、この複数のハン
マばね５６はその長手方向に沿ってほぼ平行に間隔を開
けて設けられている。各ハンマばね５６はその下端部に
おいてねじ５８および取り付け板６０によってハンマバ
ンク１６上に取り付けられているが、反体の上側自由端
部上には印字用ドットインパクトチップ６２が取り付け
られている。ハンマばね５６は通常永久磁石７０の両側
上のハンマバンク１６内の溝６８内に取り付けられてい
る一対の磁極片６４および６６に対して引っ込んだ位置
内に僅かにたわんで保持されている。ハンマばね５６は
永久磁石７０の作用によって磁極片６４および６６に対
して引っ込んだ位置に保持される。永久磁石７０からの
磁束は磁極片６４および６６およびハンマばね５６の上
端部の隣接部分から成る磁路を通って流れる。

各ハンマばね５６は、第３図においては説明の都合上４
つのみが示されているが各対の磁極片６４および６６に
関連している。別の磁気コイルアッセンブリ７２が各対
の磁極片６４および６６に関連し、一対のコイル７４お
よび７６がそれぞれその上に設けられている。永久磁石
７０の作用によって磁極片６４および６６に対して引っ
込んだ位置に通常保持されているハンマばね５６はコイ
ル７４および７６を瞬時付勢することによって解放すな
わち「作動」する。この結果、ハンマばね５６の上側自
由端部は磁極片６４および６６から離れて前方に飛行
し、印字用ドットインパクトチップ６２はハンマバンク
１６上に取り付けられているカバーアッセンブリ５４の
前部７８および後部８０の関連する対の開口部を通って
延出する。カバーアッセンブリ８２の前部７８の開口部
８４は第３図に示されている。後部８０の開口部は第３
図においては図から隠れている。作動したハンマばねの
印字用ドットインパクトチップ６２がカバーアッセンブ
リ８２の前部７８および後部８０の関連する開口部を通
って延出すると、インクリボン８６の一部がプラテンア
ッセンブリ１８の細長いプラテン９０に対して支持され
ている印字紙２５に対して衝撃的に押し付けられる。そ
れから、ハンマばね５６は跳ね返って、磁極片６４およ
び６６に対して引っ込んだ位置に戻り、そこでハンマば
ね５６は次に作動する準備のために永久磁石７０の作用
で保持される。

第１図に示すリボンデッキ２７によって供給されるイン
クリボン８６はカバーアッセンブリ５４を通ってその前
部７８および後部８０の間に延出している。インクリボ
ン８６はカバーアッセンブリ８２の前部７８の開口部８
４と後部８０の対応する開口部（図示せず）の間に配設
される。種々のハンマばね５６がハンマバンク１６の往
復動作の間に印字紙２５および支持プラテン８０に対し
て作動すると、各作動したハンマばね５６の印字用ドッ
トインパクトチップ６２がカバーアッセンブリ５６の関
連する開口部を通って延出し、インクリボン８６を印字
紙２５に対して衝撃的に押し付ける。

印字紙２５はカバーアッセンブリ５４およびプラテン８
０の間のインタフェースによって画定される印字ステー
ション２６を通って第１図に示すトラクタ駆動装置２２
および２４によって進められる。トラクタ駆動装置２２
および２４は通常と同様に印字紙２５の両端に係合し、
印字紙２５の両端の穴９２を通って延出する一連の突起
部を有している。トラクタ駆動装置２２および２４は印
字紙８８を所定の長さずつ上方に進め、これによりハン
マバンク１６は印字紙２５の幅を横切って各走査毎に異
なる行にドットを印字する。

ハンマバンク１６はその長手方向に沿って両端から延出
する細長い軸９４を有し、ハンマバンク１６の両端に軸
９６および９８を形成する。軸９６および９８はシャフ
トアッセンブリ１４内に設けられている線形スリーブベ
アリングによって受けられている。線形スリーブベアリ
ングはハンマバンク１６が往復動作を行うことができる
ように軸９６および９８をスライド動作することを可能
にしている。

カムフォロワーアッセンブリ４０は軸９６のテーパの形
成された短部１００に取り付けられている。カムフォロ
ワーアッセンブリ４０はカム追従滑車３８を有し、この
カム追従滑車３８はヨーク１００内に回転自在に取り付
けられ、ヨーク１０４から外側に延出しカム２８と係合
するようになっている。ヨーク１０４はヨーク１０４の
後部のカラー１０８を介してベアリングアッセンブリ１
０６に連結されている。カラー１０８はワッシャ１１
０、巻かれたシャトルばね１１２およびワッシャ１１４
を介してベアリングアッセンブリ１０６の端部まで延出
している。このベアリングアッセンブリ１０６の端部は
油つぼ１１６によって取り囲まれている。この油つぼ１
１６はベアリングアッセンブリ１０６の端部においてフ
ェルト油芯１１８に係合している。

ベアリングアッセンブリ１０６は軸９６のテーパの形成
された端部１００上に取り付けられる。図示されていな
いが、ヨーク１０４のカラー１０８内に緩く閉じ込めら
れている止めネジが軸９６のテーパの形成された端部内
に取り付けられる。止めネジはヨーク１０４がテーパの
形成された端部から離れる程度を定めると同時にローラ
ベアリング１０２がカム２８に追従する場合の衝撃を吸
収するようにばね１１２の抵抗に抗してテーパの付けら
れた端部１００に向かうヨーク１０４の動作を制限して
いる。同時に、シャトルばね１１２の弾力性は滑車３８
をカム２８に対して押圧し、滑車３８がカム２８に接触
するように維持する。

平衡錘アッセンブリ３２のカムフォロワーアッセンブリ
４４はハンマバンク１６の質量と同じ質量を有する平衡
マス内に一部設けられている。ばね１２１はカム追従滑
車４２をカム２８と接触するように弾性的に押動する。
平衡マス１２０は一対の軸１２２および１２４上にスラ
イド可能に取り付けられている。カム２８が回動する
と、平衡マス１２０はカムフォロワーアッセンブリ４４
によって軸１２２および１２４上を前後に往復動するよ
うに駆動される。

第４Ａ図および第４Ｂ図はカム２８をハンマバンク１６
およびそのカムフォロワーアッセンブリ４０から成るカ
ムにより駆動される被動システム１２６、およびカムフ
ォロワーアッセンブリ４４および平衡マス１２０を有す
る平衡錘アッセンブリ３２とともに示している。前述し
たように、本例のカム２８は２つの対向する対の突出部
に構成されている４つの異なる突出部を有している。突
出部は互いに対向して配設されている第１の対１２８お
よび１３０、および突出部１２８および１３０の間に互
いに対向して配設されている第２の対１３２および１３
４を有する。突出部１２８、１３０、１３２および１３
４はカムの周囲の周りに９０°間隔で等間隔に設けられ
ている。第４Ａ図においては、カム追従滑車３８は点１
３６においてカム２８に接触している。対向するカム追
従滑車４２は点１３６に対向する点１３８においてカム
２８に接触している。点１３６および１３８は突出部１
２８、１３０、１３２および１３４のピーク間の低い
点、すなわち「谷部」である。カム２８は他の対の対向
する点１４０および１４２を有し、これらの点はまた突
出部１２８、１３０、１３２および１３４のピーク間の
低い点、すなわち「谷部」である。カム２８は対向する
点１３６および１３８または対向する点１４０および１
４２がカム追従滑車３８および４０に接触している第４
Ａ図に示すような位置で静止するようになる。これらは
カム２８にとっても最も抵抗の少ない点である。ハンマ
バンク１６のカムフォロワーアッセンブリ４０内のばね
１１２は平衡用のカムフォロワーアッセンブリ４４のば
ね１２１もそうであるように最大に延びた状態にある。

第２図に関連して前述したように、フライホイール３０
および取り付けられているカム２８の所望の駆動方向は
第２図の矢印４８によって示す時計方向である。従っ
て、始動時、第４Ａ図に示す位置からカム２８を駆動開
始する場合には、カム駆動モータ３４を付勢して、カム
２８を時計方向に駆動開始し、カム追従滑車３８を突出
部１３２のピーク上に移動してから通り過ぎさせるとと
もに、カム追従滑車１４２を突出部１３２のピーク上に
移動してから通り過ぎるようにする。カムが第４Ａ図に
示す位置から時計方向に回転するに連れて、ばね１１２
および１２１は圧縮される。これは、突出部１３４およ
び１３２のピークにカム追従滑車３８および４０が位置
する最大圧縮位置に達成するまで行われる。これは第４
Ａ図に示すカム位置から始動した場合における最大抵抗
の角度位置または点を示している。突出部１３４および
１３２のピークがカム追従滑車３８および４２を通り過
ぎた後、ばね１１２および１２１は点１４２および１４
０がカム追従滑車３８および４２に達するまで延びるこ
とができる。そして、突出部の谷部である点１４０およ
び１４２は最小抵抗値の他の角度位置または点になる。

カム２８を時計方向に第４Ａ図に示す最小抵抗の位置か
ら１／８の回転を経て第４Ｂ図に示す最大抵抗の位置ま
で回転させるにはかなりのトルクが必要である。カム２
８が第４Ｂ図に示す位置を超えて回転し続けるには、更
にかなりのトルクが必要であるが、このようなトルクは
始動を行うに必要なトルクまたはカム２８を最初の１／
８回転させるに必要なトルクよりもかなり小さい。これ
は比較的重いフライホイール３０を有するとともに、一
度動作すると摩擦抵抗は非常に小さくなるシステムの惰
性によることは明らかである。システムは急速に定常状
態に達し、比較的小さな電流を駆動モータ３４に供給し
て所望の速度でハンマバンク１６を往復動作することが
できる。

始動を行うためにモータ３４に供給される連続電流は始
動後に定常動作を維持するに必要な電流の振幅の典型的
には１０倍以上の振幅を必要とする。この結果、駆動モ
ータ３４は大きな電流振幅に応答して始動時の必要なト
ルクを発生するに十分なほど大きなものでなければなら
ない。更に、始動時に大きな振幅を必要とする電流はこ
のような大きな振幅の電流を発生することができる電力
を必要とすることになるが、始動時の後の定常動作を維
持するにはこのような電源の容量のほんの一部のみを必
要とするものである。

本発明によれば、カムによる被動システム１２６の共振
周波数に同期したパターンの電流パルスでモータ３４を
間欠的に付勢する装置を使用することによって始動電流
要求条件を減らしている。カム追従滑車３８および４０
の対向する突出部１２８および１３０または１３２およ
び１３４の位置によって表されるピーク抵抗に打ち勝つ
まで、カム２８は電流パルスに応答して前後に揺動す
る。その後、ハンマバンク１６を定常状態の所望の速度
で往復動させるに十分な連続電流がモータ３４に供給さ
れる。

カムフォロワーアッセンブリ４４を有する平衡錘アッセ
ンブリ３２およびハンマバンク１６とそのカムフォロワ
ーアッセンブリ４０とから成るカムによる被動システム
１２６の応答特性は容易に測定することができ、第５図
に示されている。第５図は、第４図に示す位置のような
ピーク抵抗の角度位置の１つにカム２８を手動で回転さ
せた後、解放した場合におけるカム２８の角度位置を時
間に対してプロットした図である第５図の点１５０で示
す解放点において、カム２８とシャトルばね１１２およ
び１２１を作動させながら回転開始する。カム２８は第
４Ａ図に示すカム位置のような最小抵抗の位置の１つを
表す点１５２を通過し、対向する対の突出部１２８、１
３０、１３２および１３４の一方のピークに向かう多く
の上昇経路でカム追従滑車３８および４０と静止する点
１５４まで回転する。この点１５４において、カム２８
は逆向きになって、点１５６の最小抵抗の位置を通過し
て点１５８まで回転する。この点１５８においては、カ
ム追従滑車３８および４２はカム２８が最初に解放した
対の突出部１２８、１３０、１３２および１３４のピー
クに向かう上昇経路の一部である。カム２８は再び点１
５４で逆向きになり、点１６０の最小抵抗の位置を通過
し、カム２８が再び静止し、それから逆向きになる点１
６２まで回転する。カムによる被動システム１２６はこ
のような振動を最終的に静止状態になるまで継続する。

第５図に示すカムによる被動システム１２６の共振応答
特性はハンマバンク１６および平衡錘アッセンブリ３２
の質量によって主に決定され、カムフォロワーアッセン
ブリ４０および４４内のばね１１２および１２１のばね
定数によって僅かに影響を受ける。ばね定数はばね１１
２および１２１の伸張または圧縮の程度によって幾らか
変化する。例えば、カムフォロワーアッセンブリ４０の
ばね１１２のばね定数は最低抵抗のカム位置の１つにお
ける０インチ−ポンド／度から点２２．５°、すなわち
最小抵抗の位置から１６分の１回転離れた点における４
インチ−ポンド／度の値まで変化する。カムが最大抵抗
の位置に回転し続けるに連れて、ばね１１２のばね定数
は０インチ−ポンド／度まで低減する。

カムフォロワーアッセンブリ４０および４４のばね定数
の変化は点１５２，１５６および１６０におけるような
水平軸との交差点間の間隔で表される共振応答特性の半
周期および周期に僅かな変化を発生する。点１５２およ
び１５６間の間隔は共振応答特性の半周期およびそれに
よって定められる共振周波数の半サイクルを定めてい
る。点１５６および次の点１６０間の間隔は第２の半周
期および共振周波数の第２の半サイクルを定めている。
半周期における僅かな変化がカム追従滑車３８および４
０に対するカム２８の変化位置の関数としてカムフォロ
ワーアッセンブリ４０および４４のばね定数の変化によ
って第５図の応答特性の曲線に沿って発生する。それに
も関わらず、共振応答特性は一定周波数の均一な周波数
の等しい間隔の交差に比較的近い点で水平軸に交差する
ことがわかる。従って、本発明においては、ばね定数の
変化の影響は無視してもよい。本発明においては、始動
電流パルスのタイミングおよび継続時間を決定するのに
均一または平均曲線を使用することができることがわか
る。従って、平均共振周波数に同期したパターンでモー
タ３４をパルス駆動することによりカム駆動システムの
始動を満足に行うことができる。

第６図はモータ３４用のサーボ制御システムのブロック
図である。第６図のシステムはモータ３４の所望の速度
を表す指令信号を発生する制御コンピュータ１７０を有
している。制御コンピュータ１７０からの指令信号は、
ディジタル−周波数変換器１７２に供給される。この変
換器１７０は指令信号の値に対応する周波数を有し、モ
ータ３４の所望の速度を示す矩形波に指令信号を変換す
る。ディジタル−周波数変換器１７２からの矩形波信号
は速度−周波数変換器１７６の出力とともにエラー検出
器１７４に供給される。

速度−周波数変換器１７６はモータ３４の実際の速度を
検知するようにモータ３４に接続されている。速度−周
波数変換器１７６はモータ３４の実際の速度を表す周波
数を有する矩形波を発生する。エラー検出器１７４は周
波数減算器として有効に作用し、ディジタル−周波数変
換器１７６から出力される矩形波の周波数から速度−周
波数変換器１７６によって出力される矩形波の周波数を
減算する。周波数における差はエラー検出器１７４の出
力にエラー電圧として現れ、このエラー電圧はループ補
償フィルタ１７８に供給される。

ループ補償フィルタ１７８はエラー検出器１７４からの
エラー電圧をフィルタして電圧を安定化し、この電圧を
パルス幅変換器１８０に供給する。パルス幅変調器１８
０はループ補償フィルタ１７８の出力のフィルタされた
電圧に応答して高周波電圧を発生する。この高周波電圧
は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）チョッパ１８２に供
給される。このチョッパ１８２は高周波電圧を直流電流
に変換し、この直流電流をモータ３４に供給する。第６
図に示すサーボ制御システムは制御コンピュータ１７０
からの指令信号に応答してＦＥＴチョッパ１８２の出力
に直流電流を連続的に発生し、モータ３４を定常動作の
間所望の速度で駆動する。

本発明によれば、制御コンピュータ１７０は、所望の振
幅および継続時間の電流パルスがモータ３４に供給する
ためにＦＥＴチョッパ１８２の出力に発生するように始
動時に指令信号パルスを発生するようにプログラムされ
ている。この一例が第７図に示されている。第７図はカ
ムによる被動システム１２６の始動時から定常動作時ま
での動作を時間に対して示している図である。時間に対
して示されているものは制御コンピュータ１７０からの
Ｒ．Ｐ．Ｍ．（回転／分）で表されているモータ速度指
令信号であり、点線で示されている。

また、第７図において時間に対して示されているものは
Ｒ．Ｐ．Ｍ．で表されているカム２８の実際の速度であ
り、実線で示されている。モータ３４をフライホイール
３０を介してカム２８に接続する駆動ベルト３６のため
に、および他の摩擦損失のために、与えられたモータ速
度指令信号に対してカム速度はいくらか低くなってい
る。そして、第７図に示すように、２５０Ｒ．Ｐ．Ｍ．
のモータ速度指令信号の場合には、カム速度は約２００
Ｒ．Ｐ．Ｍ．になっている。目盛りの一番上の１２５０
Ｒ．Ｐ．Ｍ．のモータ速度指令信号の場合には、カム速
度は約１０００Ｒ．Ｐ．Ｍ．になっている。速度におけ
る差が存在することを理解しながら、第７図を制御コン
ピュータ１３８によって出力されるモータ速度指令信号
およびその結果のカム２８の実際の速度の点からみるこ
とができる。

第７図の例において、第５図に示す共振応答特性の平均
半サイクル周期は約２２５ミリセコンドに決定される。
これに基づいて、ほぼ同じ継続期間を有する指令信号の
パルスを発生することによって、連続電流がスタート時
にモータ３４に供給される従来の技術で必要であった振
幅よりもかなり小さな電流振幅を使用して始動を行う所
望の揺動動作を行うことがわかった。

第７図に点線で示すように、約１１５０Ｒ．Ｐ．Ｍ．の
値の最初の指令パルス１９０が約２２５ミリセコンドの
間制御コンピュータ１７０の出力に発生する。この結
果、約１０アンペアの振幅および約２２５ミリセコンド
の継続時間を有する電流パルスがＦＥＴチョッパ１８２
の出力に発生した。第７図において実線で示すように、
カム２８の速度は０から約５００Ｒ．Ｐ．Ｍ．まで増大
し、それから第１の指令パルス１９０に応答して２００
Ｒ．Ｐ．Ｍ．より僅かに大きな値まで低減する。これは
カム２８が停止点まで時計駆動方向に最初の揺動動作を
行い、それからカム駆動システム１２６の共振周波数の
平均サイクルに対応する４５０ミリセコンドの期間の間
逆方向にカム２８が揺動動作を行うことを示している。
それから、約２２５ミリセコンドの継続期間を有する第
２の指令パルス１９２が第７図の点線で示すように制御
コンピュータ１７０によって出力される。カム２８の速
度を示す実線の対応する部分がカム２８の第２の揺動動
作を示している。

本例においては、２２５ミリセコンドの継続期間を有す
る１０アンペアの２つの電流パルスを印加することが第
２のパルスに続いて連続電流が印加される場合に始動を
行うのに適当であることがわかった。従って、第２の指
令パルス１５４に続いて、その後２２５ミリセコンドの
半サイクル周期をおいた後、ほぼ連続した指令パルス１
９４が制御コンピュータ１７０から出力される。この結
果、カム２８は突出部１２８および１３０または突出部
１３２および１３４の対向するピークによって表される
最大抵抗の位置を超えて揺動し、カム２８は時計方向に
回転し続け、約９００Ｒ．Ｐ．Ｍ．の定常カム速度とな
って、その後維持される。

第７図の例において、第１および第２の指令パルス１９
０および１９２は約１０アンペアの振幅を有する電流パ
ルスをモータ３４に出力する。約９００Ｒ．Ｐ．Ｍ．の
カム速度でシステムを定常状態に維持するには、約１．
８アンペアのモータ電流を必要とする。１０アンペアの
始動電流パルスの振幅は１．８アンペアの定常電流の振
幅よりもかなり大きなものであるが、従来の始動技術を
使用した場合に約２０アンペアの連続始動電流を必要と
したことを考えると本発明の利点を理解できることであ
ろう。その結果、必要な始動電流振幅を半分にした丁度
２つのパルスを連続指令信号の前に使用することになっ
たのである。多くの数のパルスを使用して始動する場合
には、この様なパルスによる電流の振幅は１０アンペア
以下になるであろう。実際に、始動電流パルスに必要な
振幅は始動を行うために供給されるパルスの数の増大に
連れて低減し、十分なパルスおよび対応するカム揺動動
作を利用して始動を行った場合には、始動パルス電流は
理論的には定常状態のモータ電流に近づく。しかしなが
ら、実際の問題としては、この点はシステムの摩擦係数
のために完全に達成し得るものではない。

本発明は説明のために４つの突出部を有するカムについ
て説明している。本技術分野に専門知識を有する者にと
っては、本発明はまたカムが丁度２つの対向する突出部
を有するカム構造とカムがハンマバンクを駆動するため
の単一の突出部を有し、平衡錘アッセンブリを駆動する
第２のカムと連結されているカム構造とを有する他のカ
ム構造に適応することもできる。

また、本技術分野に専門知識を有する者にとっては、本
発明による始動動作は上述した開ループシステムのみな
らず閉ループシステムを使用しても達成することができ
ることを理解するであろう。この種のプリンタは通常一
連の異なる位置において「フェンスポスト（fence pos
t）」パルスを発生するようにカムによる被動システム
またはハンマバンクに接続されているエンコーダのよう
な位置フィードバック手段を備えている。このようなフ
ェンスポストパルスはカムの角度位置を表し、モータの
手動パルスを調整し、カムがピーク抵抗の点を通過して
回転したことを決定した場合に連続モータ電流を供給す
るように使用することができる。

上述した図に示したように多くの変形および変更を行っ
たり、また別の形態のものを形成することができるが、
独立請求項によって定められる本発明の範囲はこのよう
な全ての形態を含むものであることを理解されたい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、始動時にカム駆
動モータを一連の電流パルスで間欠的または断続的に駆
動することにより従来必要であって駆動電流値に比較し
てかなり小さな電流値でモータを始動することができる
ので、小さな電源または電流源、または小さなモータを
使用することができ、経済化および小型化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるハンマバンクの改良型カム式駆動
機構を有するドットマトリックスラインプリンタの斜視
図である。 第２図は第１図のプリンタのカム式駆動機構の斜視図で
ある。 第３図は第１図のプリンタのハンマバンクおよびプラテ
ンアッセンブリおよびハンマバンクのカムフォロワーア
ッセンブリを示す展開斜視図である。 第４Ａ図および第４Ｂ図は２つの異なる位置のカムを示
す第１図のプリンタのカム式駆動機構の平面図である。 第５図は第１図のプリンタ内のカムによる被動システム
の共振応答特性を示す時間の関数に対するカムの角度位
置を示す図である。 第６図は第１図のプリンタのカム式駆動機構内のカム駆
動モータを制御するサーボ制御システムのブロック図で
ある。 第７図は第６図のサーボ制御システムが本発明による始
動を行う場合を示す時間の関数に対するモータ速度指令
信号およびその結果のカム速度を示す図である。 １２……カム駆動装置アッセンブリ、１６……ハンマバ
ンク、２８……カム、３２……平衡アッセンブリ、３４
……カム駆動モータ、３８，４２……カム追従滑車、４
０，４４……カムフォロワーアッセンブリ、５６……ハ
ンマばね、６４，６６……磁極片、７０……永久磁石、
１２０……平衡マス、１２６……カム駆動システム、１
２８，１３０，１３２，１３４……突出部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリンタのハンマバンクを往復駆動する装
   置であって、 スライド可能に取り付けられているハンマバンクと、 前記ハンマバンクを往復駆動するように連結され、回転
   可能に取り付けられているカムと、 前記カムを駆動するようにして接続されているモータ
   と、 前記モータを起動して少なくとも一対の対向する突出部
   を有する前記カムを駆動するように接続され、該カムの
   突出部が前記ハンマバンクとカムとの係合領域を通過す
   るまでカムを前後に揺動するよう前記モータに前記カム
   の前後揺動と共振する一連の電流パルスを供給して始動
   を行い、続いて前記モータに連続電流を供給することに
   よってカムの回転を行い、前記カムの駆動を継続して前
   記ハンマバンクを往復駆動するように動作する回路と、 を有するパルス始動式プリンタ用ハンマバンク駆動装
   置。
2. 【請求項２】カムフォロワーアッセンブリを有し、前記
   ハンマバンクに対向して配設されている平衡錘アッセン
   ブリを更に有し、前記ハンマバンクは細長く、往復動作
   を行うように取り付けられ、カムフォロワーアッセンブ
   リを有し、前記回転自在に取り付けられているカムは前
   記細長いハンマバンクおよび前記平衡錘アッセンブリの
   前記カムフォロワーアッセンブリの間に配設されるとと
   もに係合し、前記カムは少なくとも一対の対向する突出
   部を有し、前記モータを付勢するように接続されている
   回路はプリンタの始動時に動作し、前記細長いハンマバ
   ンクおよび前記平衡錘アッセンブリの前記カムフォロワ
   ーアッセンブリの前後にあるカムの対向する一対の突出
   部を動かすに十分な一連の電流パルスを前記モータに供
   給し、その後連続電流をモータに供給する駆動回路を有
   している請求項１記載のハンマバンク駆動装置。
3. 【請求項３】前記駆動回路はモータに接続され、実際の
   モータ速度指示値を発生する手段と、所望のモータ速度
   を表す指令信号を発生する手段と、前記実際のモータ指
   示値と前記指令信号との差に従ってモータを駆動する手
   段とを有し、所望のモータ速度を表す指令信号を発生す
   る前記手段は連続信号が続く、所定の振幅、継続期間お
   よび間隔を有する一連の断続信号を発生するように動作
   し、前記細長いハンマバンクおよび前記平衡錘アッセン
   ブリはともに共振周波数応答特性を有するカムによる被
   振動システムを有し、前記断続信号は前記共振周波数応
   答特性の周波数の各サイクルの最初の半周期に同期して
   発生するようになっている請求項２記載のハンマバンク
   駆動装置。
4. 【請求項４】モータを起動してカムを回転駆動すること
   により、プリンタ内にスライド可能に取り付けられ、カ
   ムと係合しているハンマバンクを往復動させる方法であ
   って、 カムの突出部がハンマバンクとカムとの係合領域を通過
   するまでカムを前後に揺動するようにモータに前記カム
   の前後揺動と共振する一連の電流パルスを供給し、 その後連続電流をモータに供給してカムを所望の速度で
   回転させるパルス始動式プリンタ用ハンマバンク駆動方
   法。
5. 【請求項５】カムによって往復動するハンマバンクの平
   均共振周波数を決定し、パルスが平均共振周波数と同期
   して発生するように一連の電流パルスの間隔を設定し、
   各電流パルスの継続期間が平均共振周波数の半サイクル
   の周期にほぼ等しくなるように一連の電流パルスを形成
   するステップを更に有する請求項４記載のパルス始動式
   プリンタ用ハンマバンク駆動方法。