(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該コイルへ駆動電流を通電する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往復運動の振幅の両端近傍で該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字装置において、
前記ハンマバンクの往復運動中でかつ前記反転付勢手段からの付勢力、または反発力が作用している区間に、前記付勢力または前記反発力に相反する方向の推力が発生するような駆動電流を前記コイルに通電することを特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
【請求項２】
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、該コイルへ駆動電流を通電する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往復運動の振幅の両端近傍で該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字装置であって、印字モードに応じて前記ハンマバンクの往復移動の速度パターンを複数種備えてなる印字装置において、
前記印字モード毎に前記コイルへの駆動電流の駆動タイミング及び駆動電流の大きさを速度パターン毎に予め設定し、前記ハンマバンクが往復運動中でかつ前記反転付勢手段からの付勢力、または反発力が作用している区間に、前記付勢力または前記反発力に相反する方向に推力が発生するような駆動電流を前記コイルに通電することを特徴とする印字装置のシャトル制御方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の印刷装置のシャトル制御方法であって、
前記反転付勢手段からの付勢力に相反する推力を発生させるため、前記ハンマバンクの往復運動中の加速終了から等速開始近傍で抑制電流を通電することを特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
【請求項４】
請求項３記載の印刷装置のシャトル制御方法であって、
前記抑制電流は前記反転付勢手段からの付勢力の低下に従い減少させることを特徴とする印刷装置のシャトル制御方式。
【請求項５】
請求項１または２記載の印刷装置のシャトル制御方法であって、
前記反転付勢手段からの反発力に相反する推力を発生させるため、前記ハンマバンクの往復運動中の等速終了から減速開始近傍で増速電流を通電することを特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の印刷装置のシャトル制御方法であって、
前記増速電流は前記反転付勢手段からの反発力の増加に従い増大させることを特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
【請求項７】
請求項４または６記載の印刷装置のシャトル制御方法であって、
前記ハンマバンクの反転時に加減速電流を通電するコイルに、加減速電流と逆方向にも通電が可能な構造とする印刷装置のシャトル制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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部の往復移動制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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部が開発されている。
【０００３】
図４に従来技術の一例であるリニアモータシャトル機構部の構成を示す。
【０００４】
複数個のドット印字ハンマ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。
【０００５】
更に、前記ハンマバンク１０とコイル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。前記反転付勢手段は、バネ４０に限らずマグネットの同極反発を利用した手段でも同じことである。
【０００６】
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、あらかじ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によって駆動制御されている。
【０００７】
リニアモータシャトル機構部の速度波形及びコイル駆動電流を図５に示す。ただし、図５の速度波形は制御理想カーブを表わし、従来技術における実際の往復移動時の速度波形とは多少異なる。
【０００８】
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。等速区間に比べ、反転区間の方がより大きな推力を必要とするため、例えば図４のように等速コイル２３より反転コイル２２を多く配置することにより、等速コイル２３で発生する推力よりも反転コイル２２で発生する推力を大きくしている。
【０００９】
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、高速の印刷速度およ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への付勢区間は全て、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。従って、図６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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、付勢区間が等速区間に重なった場合の速度波形及びコイル駆動電流を図７に示す。
【００１１】
図から明らかなように、従来のシャトル制御方法では等速区間は等速コイルのみにハンマバンクの運動方向に応じて一定方向に通電している。従って、等速区間前半部の反転付勢手段による付勢力が働いている区間では、ハンマバンクの運動方向に対して余剰付勢力が作用するように通電されることとなるため、前記付勢力を打ち消すことができず、仮に通電電流をゼロとしても所定の速度より高くなってしまう。
【００１２】
また、等速制御後半部の反転付勢手段による反発力が働いている区間では、反転付勢手段の反発力を打ち消す方向に付勢力が作用するように通電されているが、等速コイルだけでは反発力を打ち消すに十分な推力が得られず、所定の速度より低くなってしまう。
【００１３】
このように、従来のシャトル制御では等速区間のハンマバンクの速度安定性が著しく低下していたため、印刷品質が悪くなるという問題があった。
【００１４】
更に、反転付勢手段の反発力や付勢力を利用するため、これら反発力に伴うハンマバンクの速度低下や付勢力に伴う速度超過を予め見越して、ハンマバンクの等速区間の最高速度をハンマ印字能力及び印刷データ処理時間の制約により定められた所定速度よりも小さくせざるを得ない。よって、従来のシャトル制御方式では等速区間の速度を大幅に低下させ、最高速度が所定速度以内となるように制御していたため、所定速度動作時に比べ印刷速度が大幅に低下するという問題があった。
【００１５】
よって、本発明は、反転付勢機構を備えたシャトル機構部において、等速区間の速度安定性を高め、印字品質及び印刷速度を向上させることを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の構成は、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とコイルとを有し、該コイルへ駆動電流を通電する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往復運動の振幅の両端近傍で該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字装置において、前記ハンマバンクの往復運動中でかつ前記反転付勢手段からの付勢力、または反発力が作用している区間に、前記付勢力または前記反発力に相反する方向の推力が発生するような駆動電流を前記コイルに通電することにある。
【００１７】
また、上記課題を解決する本発明の第２の構成は、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とコイルとを有し、該コイルへ駆動電流を通電する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往復運動の振幅の両端近傍で該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字装置であって、印字モードに応じて前記ハンマバンクの往復移動の速度パターンを複数種備えてなる印字装置において、前記印字モード毎に前記コイルへの駆動電流の駆動タイミング及び駆動電流の大きさを速度パターン毎に予め設定し、前記ハンマバンクが往復運動中でかつ前記反転付勢手段からの付勢力、または反発力が作用している区間に、前記付勢力または前記反発力に相反する方向に推力が発生するような駆動電流を前記コイルに通電することにある。
【００１８】
好ましくは、前記反転付勢手段からの付勢力に相反する推力を発生させるため、前記ハンマバンクの往復運動中の加速終了から等速開始近傍で抑制電流を通電し、前記反転付勢手段からの反発力に相反する推力を発生させるため、前記ハンマバンクの往復運動中の等速終了から減速開始近傍で増速電流を通電するとよい。
【００１９】
また、前記抑制電流は前記反転付勢手段からの付勢力の低下に従い減少させ、前記増速電流は前記反転付勢手段からの反発力の増加に従い増大させるとよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳述する。
【００２１】
シャトル機構部の構成については、従来技術と同一のため省略する。
【００２２】
図１にシャトル機構部の速度波形及びコイル駆動電流、図２に反転コイルの駆動回路を示す。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明では図２に示すように、反転コイルに反転付勢手段からの付勢力、または反発力に相反する方向に推力が発生する駆動電流を通電できる構成とし、図１のコイル駆動電流波形に示すように、ハンマバンクに対して反転付勢手段からの付勢力、または反発力が働いている区間のうち、等速区間の前半部、後半部、及び加速区間の後半部において、反転付勢手段からの付勢力、及び反発力に相反する方向に推力を発生する電流を反転コイルに通電することにより、等速区間の速度安定性を高め、印刷品質及び印刷速度を向上させている。
【００２４】
以下、図１を用いて説明する。
【００２５】
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。そこで、本発明では、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の付勢力が作用する区間（Ｖ１〜Ｘ１、−Ｖ１〜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、ハンマバンクにかかる付勢力を打ち消すことができ、等速区間前半部の速度超過を防止することが可能となる。一方、等速区間の後半部の反発力が働いている区間（Ｘ２〜Ｘ３、Ｘ１〜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、ハンマバンクにかかる反発力を打ち消すことができ、等速区間後半部の速度低下を防止することが可能となる。
【００２６】
制御の詳細な説明を図３のフローチャートを用いて説明する。なお、図３で使用する記号は、図１中のものである。
【００２７】
ハンマバンク起動後、反転コイルに加速電流を通電し、ハンマバンクの加速制御を行う。ハンマバンクの速度がＶ１に加速されると、反転コイルに加速電流と反対方向に抑制電流を通電し、ハンマバンクにかかる付勢力を打ち消す方向に推力を発生させる。なお、速度Ｖ１は印刷速度設定毎に定められた値である。前記抑制電流は、反転付勢手段からの付勢力が作用しなくなる位置Ｘ１まで通電される。この時、抑制電流は反転付勢手段からの付勢力の低下に従い、減少させる。抑制電流のプロフィールは印刷速度設定毎に定められている。
【００２８】
次に、等速コイルにハンマバンクの運動方向と同一方向（左→右）に推力が発生する等速電流を通電し、印刷速度に応じた一定速移動の等速制御を行う。等速制御は、反転付勢手段からの反発力が作用し始める位置Ｘ２まで行う。反転付勢手段からの反発力が作用し始める位置Ｘ２から減速開始位置Ｘ３までは、反転コイルに減速電流と反対方向に増速電流を通電し、反転付勢手段からの反発力を打ち消す方向に推力を発生させる。なお、Ｘ３は印刷速度設定毎に定められた値である。この時、増速電流は反転付勢手段からの反発力の増加に従い、増大させる。増速電流のプロフィールは印刷速度設定毎に定められている。
【００２９】
減速開始位置Ｘ３からは、反転コイルに減速電流を通電し、減速制御を行う。
【００３０】
反転後、反転コイルに加速電流を通電し、ハンマバンクの加速制御を行う。ハンマバンクの速度が−Ｖ１（印刷速度設定毎に定められた値）に加速されると、反転コイルに加速電流と反対方向に抑制電流を通電し、付勢力を打ち消す方向に推力を発生させる。前記抑制電流は、反転付勢手段からの付勢力が作用しなくなる位置Ｘ２まで通電される。この時、抑制電流は反転付勢手段からの付勢力の低下に従い、減少させる。抑制電流のプロフィールは印刷速度設定毎に定められている。次に等速コイルにシャトルの運動方向と同一方向（右→左）に推力が発生する等速電流を通電し、印刷速度に応じた一定速移動の等速制御を行う。
【００３１】
等速制御は、反転付勢手段からの反発力が作用し始める位置Ｘ１まで行う。
【００３２】
反転付勢手段からの反発力が作用し始める位置Ｘ１から減速開始位置Ｘ０までは、反転コイルに減速電流と反対方向に増速電流を通電し、反転付勢手段からの反発力を打ち消す方向に推力を発生させる。なお、Ｘ０は印刷速度設定毎に定められた値である。この時、増速電流は反転付勢手段からの反発力の増加に従い、増大させる。増速電流のプロフィールは印刷速度設定毎に定められている。減速開始位置Ｘ０からは、反転コイルに減速電流を通電し、減速制御を行う。反転後は同一の制御を繰り返す。
【００３３】
【発明の効果】
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部において、本発明によるシャトル制御方式を実施することで、ハンマバンクの等速運動区間の速度安定性が向上し、印刷品質及び印刷速度を容易に向上させる事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるハンマバンクの速度波形、およびコイル駆動電流波形。
【図２】本発明における反転コイル駆動回路。
【図３】本発明におけるハンマバンク駆動のフローチャート。
【図４】リニアモータを用いたシャトル機構部の一例を示す概略側面図。
【図５】ハンマバンクの速度波形、およびコイル駆動電流波形。
【図６】印刷速度設定別の付勢区間、および速度波形。
【図７】従来技術におけるコイル駆動電流、およびハンマバンクの速度波形。
【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、４０はバネ、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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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