(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された打刻データに基づいて、印加電圧を一定として印加時間を制御し、ソレノイドに供給される電流を制御することで、前記ソレノイドにより駆動が制御される、単数または複数設けられた加工工具が被加工物を押圧する加圧力に強弱を付け、前記加工工具により前記被加工物を打刻する打刻ヘッドの駆動制御方法において、
前記入力された打刻データに基づいて第１の印加時間を決定し、
前記第１の印加時間および前記入力された打刻データに基づいて前記ソレノイドを駆動するための第１の駆動信号を作成し、
前記第１の駆動信号に基づく前記加工工具による前記被加工物を押圧する加圧力と近似し、かつ、上限値が最小となる所定の電流値を取得して、該所定の電流値に達するまでの第２の印加時間を取得し、前記第１の印加時間の印加開始点から前記第２の印加時間だけ一定の印加電圧を印加し、前記第２の印加時間の終了点から前記第１の印加時間の印加終了点まで前記所定の電流値を超えずに前記ソレノイドに電流を供給するようＰＷＭ制御した第２の駆動信号を作成する
ことを特徴とする打刻ヘッドの駆動制御方法。
【請求項２】
入力された打刻データに基づいて、印加電圧を一定として印加時間を制御し、ソレノイドに供給される電流を制御することで、前記ソレノイドにより駆動が制御される、単数または複数設けられた加工工具が被加工物を押圧する加圧力に強弱を付け、前記加工工具により前記被加工物を打刻する打刻ヘッドの駆動制御装置において、
前記入力された打刻データに基づいて第１の印加時間を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された第１の印加時間および前記入力された打刻データに基づいて前記ソレノイドを駆動するための第１の駆動信号を作成する第１の作成手段と、
前記第１の作成手段により作成された前記第１の駆動信号に基づく前記加工工具による前記被加工物を押圧する加圧力と近似し、かつ、上限値が最小となる所定の電流値を取得し、該所定の電流値に達するまでの第２の印加時間を取得するとともに、前記第１の印加時間の印加開始点から前記第２の印加時間だけ一定の印加電圧を印加し、前記第２の印加時間の終了点から前記第１の印加時間の印加終了点まで前記所定の電流値を超えずに前記ソレノイドに電流を供給するようＰＷＭ制御した第２の駆動信号を作成する第２の作成手段と
を有することを特徴とする打刻ヘッドの駆動制御装置。
【請求項３】
入力され打刻データに基づいて、被加工物に対して加工工具を押圧することで前記被加工物に打刻を行う打刻機において、
基台部においてＸＹＺ直交座標系のＹ軸方向に延設された第１のガイドレールに摺動自在に設けられたテーブルと、
前記テーブルの上方側に載置され、ＸＹＺ直交座標系のＸ軸方向に延設された第２のガイドレールに摺動自在に設けられる打刻ヘッドと、
前記テーブルが前記第１のガイドレール上を移動するための第１の駆動手段と、
前記打刻ヘッドが前記第２のガイドレール上を移動するための第２の駆動手段と
を有し、
前記打刻ヘッドは、請求項１に記載の打刻ヘッドの駆動制御方法により制御される
ことを特徴とする打刻機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打刻ヘッドの駆動制御方法、打刻ヘッドの駆動制御装置および打刻機に関し、さらに詳細には、加工工具を被加工物の加工面に押圧することにより当該被加工面を打刻して画像あるいは文字などを形成する打刻機に用いられ、加工工具を備え、当該加工工具により当該被加工面に対して打刻を行う打刻ヘッドの駆動を制御する打刻ヘッドの駆動制御方法、打刻ヘッドの駆動制御装置および打刻機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アクセサリーや宝飾品などの加工を行う際には打刻機を使用する。こうした打刻機は、ソレノイドを貫通するようにプランジャを設け、プランジャの下部に加工工具を設けて構成されている。そして、ソレノイドに通電することでプランジャを吸引し、加工工具を下降させて台座の上面に載置された被加工物の表面に当接させ、電圧を変えて当接時の加工力に強弱を付け、所望の凹部を被加工物に形成するようにしていた。
【０００３】
しかしながら、こうした打刻機においては、加工工具や機構上の問題から打刻速度を向上させることに限界があり、一定以上の打刻速度で打刻することが不可能であった。
【０００４】
こうした問題点を解消するための手段として、特許文献１には、ドットインパクトプリンタの印字部の機構を用いて加工工具による打刻を行うようにした発明が記載されている。
【０００５】
以下、特許文献１に記載された発明を、図１乃至図３を参照しながら、詳細に説明することとする。
【０００６】
図１には、従来の技術（特許文献１に記載の発明）による打刻機の概略構成斜視説明図が示されている。また、図２（ａ）には、従来の技術による打刻機に使用される打刻ヘッドの概略構成説明図が示されており、図２（ｂ）には、図２（ａ）の一部を破断したＡ矢視図が示されており、図２（ｃ）には、打刻ヘッドに用いられるヘッドワイヤの概略構成説明図が示されており、図２（ｄ）には、ヘッドワイヤの先端部の概略構成説明図が示されており、図２（ｅ）には、打刻ヘッドの先端部のＢ矢視図が示されており、図２（ｆ）には、図２（ｅ）のＣ矢視図が示されている。また、図３には、従来の技術による打刻機における打刻ヘッドおよび駆動モーターの制御系統を示すブロック説明図が示されている。
【０００７】
この図１に示す打刻機１００は、上面１２ａにおいて開口部１２ｂが形成された基台部１２と、基台部１２の開口部１２ｂ内においてＸＹＺ直交座標系のＹ軸方向に延設されるとともに、所定の間隔を隔てて互いに平行に設けられた一対のガイドレール１４と、一対のガイドレール１４に摺動自在に自在に設けられたテーブル１６と、基台部１２の開口部１２ｂ内に設けられ、テーブル１６を移動させる駆動モーター１８と、テーブル１６の上面１６ａに載置され、後述する打刻部２２により打刻される金属製の被加工物２０と、基台部１２の開口部１２ｂ上に配設され、入力された打刻データに基づいて被加工物２０に対して打刻を行う打刻ヘッド２６（後述する。）を搭載した打刻部２２とにより構成されている。
【０００８】
また、打刻部２２は、Ｘ軸方向に延設されたガイドレール２４と、ガイドレール２４に摺動自在に設けられ、被加工物２０に対し打刻を行う打刻ヘッド２６と、後述する駆動軸３０を回転させる駆動モーター２８と、螺旋状に溝が形成されるとともにガイドレール２４と平行に設けられ、駆動モーター２８によって回転して打刻ヘッド２６を移動させる駆動軸３０とにより構成されている。
【０００９】
打刻ヘッド２６は、ガイドレール２４に摺動自在に設けられ、駆動モーター２８により駆動軸３０を介してＸ軸方向に移動され、テーブル１６は、ガイドレール１４に摺動自在に設けられ、駆動モーター１８によりＹ軸方向に移動される。このため、テーブル１６の上面１６に載置された被加工物２０と、被加工物２０に打刻を行う打刻ヘッド２６との相対的な位置関係がＸＹ平面上で変化することとなる。
【００１０】
また、打刻ヘッド２６はドットインパクトプリンタの機構を応用したものであり、具体的には、ドットインパクトプリンタの印字ワイヤに換えて、先端部３２ａが９０度に角度を有する円錐状に形成されたヘッドワイヤ３２を使用する。そして、打刻ヘッド２６の先端部２６ａ内には、９本のヘッドワイヤ３２が収納され、先端部２６ａの下端面２６ａａにおいて、９本のヘッドワイヤ３２の先端部３２ａが突出するように配設されている（図２（ａ）〜（ｆ）を参照する。）。
【００１１】
また、ヘッドワイヤ３２の後端部３２ｂは、打刻ヘッド２６内に設けられたアーム３４の一端に取り付けられており、アームの他端は板バネ３６の一端に当接しており、アーム３４の中央部はソレノイド３８で起動されるプランジャ４０の一端が固着されている。この９本のヘッドワイヤ３２は、後端部３２ｂがアーム３４の一端に取り付けられており、アーム３４の他端が板バネ３６により打刻ヘッド２６内部の側面側に付勢されているので、常時はその先端部３２ａが先端部２６ａの下端面２６ａａに整列している。
【００１２】
そして、入力された打刻データに基づいて後述するマイクロコンピューター４４による制御により駆動モーター１８、２８が制御されて打刻位置に打刻ヘッド２６を移動する。さらに、印加電圧を一定として印加時間を制御して、ソレノイド３８のコイルに流れる電流を制御することで、ソレノイド３８が駆動されてプランジャ４０がソレノイド３８に吸引されることにより、ヘッドワイヤ３２がコイルバネ４２の弾性力に抗して下降し、被加工物２０の表面に円錐状の凹部を形成する。
【００１３】
こうした打刻ヘッド２６の移動および打刻ヘッド２６の駆動は、上記したように打刻機１００に内蔵されたマイクロコンピューター４４により制御される。このマイクロコンピューター４４は、ＣＰＵ４６とソレノイド制御部５２とが設けられている（図３を参照する。）。
【００１４】
ＣＰＵ４６は、入力された打刻データに基づいて、打刻すべき位置たる打刻位置を決定し、決定した打刻位置に打刻ヘッド２６が位置するように、ドライバ４８、５０を介して駆動モーター１８、２８を駆動する。さらに、決定した各打刻位置において、ヘッドワイヤ３２による被加工物２０への加圧力を決定するとともに、当該加圧力から印加電圧の印加時間を決定して、ソレノイド３８を駆動するための駆動信号を作成する。そして、作成した駆動信号をソレノイド制御部５２に出力する。
【００１５】
ここで、ＣＰＵ４６には、プランジャ４０を駆動するソレノイド３８の印加時間と加圧力との関係を示す変換テーブルが記憶されており、当該変換テーブルによりＣＰＵ４６において所定の加圧力に相当する印加時間を決定するものである。
【００１６】
ソレノイド制御部５２は、ＣＰＵ４６から出力された駆動信号に基づいてソレノイド３８の駆動を制御するためのソレノイド制御信号を作成し、作成したソレノイド制御信号をドライバ５４に出力してドライバ５４を介してソレノイド３８の駆動を制御する。
【００１７】
以上の構成において、打刻機１００により被加工物２０に対して所定の画像を形成しようとする場合には、ユーザーが打刻すべき所定の画像データを打刻データとして入力する。その後に打刻機１００において、入力された打刻データに基づいて、打刻ヘッド２６と被加工物２０との位置を相対的に変化させて打刻ヘッド２６を所定の打刻位置に位置させるように制御するとともに、印加電圧を一定として印加時間を制御して、ソレノイド３８のコイルに流れる電流を制御しながらヘッドワイヤ３２による被加工物２０に対する加圧力の制御を行うようにする。
【００１８】
具体的には、マイクロコンピューター４４は、ユーザーにより打刻データが入力され、打刻処理の指示が入力されると、ＣＰＵ４６において、入力された打刻データに基づいて、打刻すべき位置たる打刻位置を決定し、決定した各打刻位置における印加電圧の印加時間を決定し、ソレノイド３８を駆動させるための駆動信号を作成する。
【００１９】
作成された駆動信号はソレノイド制御部５２に出力され、出力された駆動信号に基づいてソレノイド制御部５２においてドライバ５４を介してソレノイド３８の駆動を制御するためのソレノイド制御信号を作成する。
【００２０】
そして、ＣＰＵ４６により決定した所定の打刻位置に打刻ヘッド２６が位置するように、ドライバ４８、５０を介して駆動モーター１８、２８を駆動して、打刻ヘッド２６およびテーブル１６を移動させる。
【００２１】
その後、当該所定の打刻位置において、ソレノイド制御部５２で作成したソレノイド制御信号に基づいてドライバ５４を介してソレノイド３８を制御して、所定の加圧力により被加工物２０の表面を押圧することにより打刻を行う。
【００２２】
こうした動作を各打刻位置において行うことにより、被加工物２０の表面に打刻データに基づいた画像などを作成する。
【００２３】
ここで、こうした打刻機１００においては、ＣＰＵ４６において入力された打刻データに基づいて、印加時間を調整してソレノイド３８を駆動することで、ヘッドワイヤ３２が被加工物２０上に押圧する加圧力に強弱を付け、ヘッドワイヤ３２の先端部３２ａにより被加工物２０を打刻するときの加工深さを制御するものである。
【００２４】
なお、こうした加工深さとしては、例えば、２５６段階あり、この２５６段階の加工深さによって、被加工面２０上に打刻された画像などに濃淡を付けるものである。即ち、打刻機１００においては、２５６段階の加圧力があり、この２５６段階の加圧力から、各加圧力に対応した印加電圧の印加時間が、ＣＰＵ４６に記憶された印加時間と印加電圧との関係を示す変換テーブルから取得される。そして、ＣＰＵ４６は、こうした２５６段階の加圧力と打刻データとに基づいて印加時間を決定し、駆動信号を作成する。
【００２５】
従って、打刻機１００では、上記したような構成のため、被加工面２０に対し高速で打刻することが可能となり、打刻データに基づく画像作成時の打刻時間を短縮することができる。
【００２６】
また、打刻機１００においては、９本設けられたヘッドワイヤ３２を同時に使用することにより、打刻時間をより短縮することができる。
【００２７】
しかしながら、打刻機１００は、多数のヘッドワイヤ３２を同時に使用し続けると、ソレノイド３８による過熱により、打刻ヘッド２６における温度が非常に高温となり、打刻ヘッド２６において、巻線の絶縁材料であるワニスが軟化し、絶縁能力の低下あるいは絶縁破壊を起こし巻線がショートしてしまうなどといった不具合が発生することが問題点として指摘されていた。
【００２８】
これにより、打刻機１００においては、その機能を十分に発揮することができず、長時間使用する場合などには、１〜２本の少数のヘッドワイヤ３２を使用して打刻を行うようにしたり、または、８〜９本の多数のヘッドワイヤ３２を使用して打刻を行い、打刻ヘッド２６の温度が一定温度以上になったら打刻を中止し、打刻ヘッド２６が冷めるまで作業を中止するようにしていた。
【００２９】
このため、多数のヘッドワイヤ３２を使用し続けて打刻を行った場合でも、打刻ヘッド２６が高温になり難いような打刻ヘッドの駆動制御方法や打刻機の提案が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２００７−８１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
本発明は、従来の技術の有する上記したような要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用し続けても打刻ヘッドが高温になり難い打刻ヘッドの駆動制御方法、打刻ヘッドの駆動制御装置および打刻機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記目的を達成するために、本発明は、本願発明者が打刻ヘッドを使用し続けても打刻ヘッドを高温にし難くするために、どのようにして打刻ヘッドを制御するかあるいは構成するかを検討した結果、打刻ヘッドの駆動制御に着目してなされたものである。
【００３３】
即ち、従来の技術による打刻機１００においては、上記したように、印加電圧を一定として印加時間を制御して、ソレノイド３８のコイルに流れる電流を制御しながらヘッドワイヤ３２による被加工物２０に対する加圧力の制御を行うようにするようにしていた。
【００３４】
通常、ソレノイド制御部５２からは、例えば、図４に示すような、タイミングチャートのソレノイド制御信号が出力され、ソレノイド３８の駆動力と加圧力とが１つの信号で与えられる。即ち、印加時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の長さに応じてヘッドワイヤ３２の加圧力が大きくなる。
【００３５】
このとき、所定の印加時間で一定の電圧を印加すると、図５に示すように、印加電圧を印加し始めると、ソレノイド３８に供給される電流値は徐々に上昇し、印加電圧の印加が終了すると、当該電流値が下降するようになる。
【００３６】
本願発明者は、所定の印加時間で一定の印加電圧が印加される際に、一定値以上に上昇した電流値は、ヘッドワイヤ３２による被加工物２０への加圧力に寄与せず、熱エネルギーに変換され打刻ヘッド２６に蓄積されることを発見した。
【００３７】
この点について、まず、本願発明者は、駆動信号により生じる電流の上限値（以下、「電流の上限値」を「ピーク電流値」と称することとする。）および当該駆動信号によりソレノイド３８が駆動されることによってヘッドワイヤ３２が被加工物２０を押圧する加圧力について着目した。
【００３８】
そして、駆動信号をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御してピーク電流値を抑制するようにし、そのときの加圧力がＰＷＭ制御によるピーク電流値の抑制前の加圧力と近似した値となる電流値を見つけるようにした。
【００３９】
具体的には、まず、対象とする駆動信号として、印加電圧１９Ｖ、打刻周期６９５Ｈｚでデューディ５００ｕｓの駆動信号における加圧力と電流波形とを測定する。この駆動信号においては、加圧力（図６においてはインパクト力と表示されている。）０．４７Ｎ、ピーク電流値１．０７Ａを示した。
【００４０】
次に、この駆動信号において、ソレノイド３８に電流を供給する時間は固定して電流ピーク値を下げるため、印加時間（図６においては通電時間と表示されている。）５００μｓをＯＮ時間（図６においてはＯｎ  Ｔｉｍｅで表示されており、ソレノイド３８への供給電流値が所定の電流値に達するまでの時間である。）とＰＷＭ時間（ソレノイド３８に供給する電流値を維持する時間、つまり、ＰＷＭ制御する時間である。）に分け、ＯＮ時間を４００μｓ、３５０μｓ、３００μｓとしたときの加圧力とピーク電流値とを測定した。
【００４１】
そして、ＯＮ時間４００μｓ、３５０μｓ、３００μｓの３つの条件において、その加圧力が印加時間５００μｓのときの加圧力と近似する値をとり、かつ、ピーク電流値が最小となる条件を求める。
【００４２】
その結果、ＯＮ時間が４００μｓのときには、加圧力が０．４３Ｎ、ピーク電流値が０．９５Ａとなり、ＯＮ時間が３５０μｓのときには、加圧力が０．４６Ｎ、ピーク電流値が０．９０Ａとなり、ＯＮ時間が３００μｓのときには、加圧力が０．３９Ｎ、ピーク電流値が０．８５Ａとなった。これにより、印加時間５００μｓのときの加圧力と近似する加圧力であり、かつ、ピーク電流値が最小となる条件は、ＯＮ時間が３５０μｓのときとなる。
【００４３】
こうして、印加時間５００μｓのうちＯＮ時間を３５０μｓとし、ＰＷＭ時間を１５０μｓとするように駆動信号をＰＷＭ制御してソレノイドを駆動することにより、抑制した電流値０．１７Ａ分の熱エネルギーの発生を抑制することができることとなる。
【００４４】
このようにして、例えば、２５６段階の各段階において、その段階の加圧力にそれぞれ近似する加圧力を生じる最も低いピーク電流値を取得する。つまり、各段階の加圧力におけるピーク電流値の下限値を取得する。
【００４５】
その後、各段階において印加電圧を印加し始めてからピーク電流値の下限に達するまでの印加時間（以下、「印加電圧を印加し始めてからピーク電流値の下限値に達するまでの印加時間」を「下限ピーク電流値到達印加時間」と称することとする。また、この下限ピーク電流値到達印加時間は、上記したＯＮ時間に相当するものである。）を取得する。
【００４６】
こうして取得した下限ピーク電流値到達印加時間は、ＣＰＵ４６から取得した２５６段階の各段階に応じた加圧力それぞれ対応する印加時間と関連付けて、当が印加時間とともにマイクロコンピューター４４に設けられた記憶部（図示せず。）に記憶される。
【００４７】
そして、打刻機１００による打刻時には、記憶部（図示せず。）に記憶した下限ピーク電流値到達印加時間に基づいて、ＣＰＵ４６において作成された駆動信号をＰＷＭ制御しながら、ソレノイド３８に供給される電流を抑制して、被加工物２０に対して打刻ヘッド２６による打刻を行うものである。
【００４８】
即ち、本発明による打刻ヘッドの駆動制御方法は、入力された打刻データに基づいて、印加電圧を一定として印加時間を制御し、ソレノイドに供給される電流を制御することで、上記ソレノイドにより駆動が制御される、単数または複数設けられた加工工具が被加工物を押圧する加圧力に強弱を付け、上記加工工具により上記被加工物を打刻する打刻ヘッドの駆動制御方法において、上記入力された打刻データに基づいて第１の印加時間を決定し、上記第１の印加時間および上記入力された打刻データに基づいて上記ソレノイドを駆動するための第１の駆動信号を作成し、上記第１の駆動信号に基づく上記加工工具による上記被加工物を押圧する加圧力と近似し、かつ、上限値が最小となる所定の電流値を取得して、該所定の電流値に達するまでの第２の印加時間を取得し、上記第１の印加時間の印加開始点から上記第２の印加時間だけ一定の印加電圧を印加し、上記第２の印加時間の終了点から上記第１の印加時間の印加終了点まで上記所定の電流値を超えずに上記ソレノイドに電流を供給するようＰＷＭ制御した第２の駆動信号を作成するようにしたものである。
【００４９】
また、本発明による打刻ヘッドの駆動制御装置は、入力された打刻データに基づいて、印加電圧を一定として印加時間を制御し、ソレノイドに供給される電流を制御することで、上記ソレノイドにより駆動が制御される、単数または複数設けられた加工工具が被加工物を押圧する加圧力に強弱を付け、上記加工工具により上記被加工物を打刻する打刻ヘッドの駆動制御装置において、上記入力された打刻データに基づいて第１の印加時間を決定する決定手段と、上記決定手段により決定された第１の印加時間および上記入力された打刻データに基づいて上記ソレノイドを駆動するための第１の駆動信号を作成する第１の作成手段と、上記第１の作成手段により作成された上記第１の駆動信号に基づく上記加工工具による上記被加工物を押圧する加圧力と近似し、かつ、上限値が最小となる所定の電流値を取得し、該所定の電流値に達するまでの第２の印加時間を取得して、上記第１の印加時間の印加開始点から上記第２の印加時間だけ一定の印加電圧を印加し、上記第２の印加時間の終了点から上記第１の印加時間の印加終了点まで上記所定の電流値を超えずに上記ソレノイドに電流を供給するようＰＷＭ制御した第２の駆動信号を作成する第２の作成手段とを有するようにしたものである。
【００５０】
また、本発明による打刻機は、入力され打刻データに基づいて、被加工物に対して加工工具を押圧することで上記被加工物に打刻を行う打刻機において、基台部においてＸＹＺ直交座標系のＹ軸方向に延設された第１のガイドレールに摺動自在に設けられたテーブルと、上記テーブルの上方側に載置され、ＸＹＺ直交座標系のＸ軸方向に延設された第２のガイドレールに摺動自在に設けられる打刻ヘッドと、上記テーブルが上記第１のガイドレール上を移動するための第１の駆動手段と、上記打刻ヘッドが上記第２のガイドレール上を移動するための第２の駆動手段とを有し、上記打刻ヘッドは、上記した本発明による打刻ヘッドの駆動制御方法により制御されるようにしたものである。
【発明の効果】
【００５１】
本発明は、以上説明したように構成されているので、使用し続けても打刻ヘッドが高温になり難いという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、従来の技術による打刻機を示す概略構成斜視説明図である。
【図２】図２（ａ）は、従来の技術による打刻機に使用される打刻ヘッドを示す概略構成説明図であり、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の一部を破断したＡ矢視図であり、また、図２（ｃ）は、打刻ヘッドに用いられるヘッドワイヤを示す概略構成説明図であり、また、図２（ｄ）は、ヘッドワイヤの先端部を示す概略構成説明図であり、また、図２（ｅ）は、図２（ａ）に示す打刻ヘッドの先端部のＢ矢視図であり、また、図２（ｆ）は、図２（ｅ）のＣ矢視図である。
【図３】図３は、従来の技術による打刻機における打刻ヘッドおよび駆動モーターの制御系統を示すブロック説明図である。
【図４】図４は、ソレノイド制御部から出力される駆動信号の一例を示すタイミングチャートである
【図５】図５は、従来の技術による打刻機における駆動信号とソレノイド制御信号とソレノイドに供給される電流値の変化との関係を示す説明図である。
【図６】図６は、駆動信号をＰＷＭ制御してピーク電流値を段階的に下げたときの加圧力を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明による打刻機における打刻ヘッドおよび駆動モーターの制御系統を示すブロック説明図である。
【図８】図８は、本発明による打刻機における駆動信号とソレノイド制御信号とソレノイドに供給される電流値の変化との関係を示す説明図である。
【図９】図９は、従来の技術による打刻機における打刻ヘッドと本発明による打刻機における打刻ヘッドとの使用時間による上昇温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による打刻ヘッドの駆動制御方法、打刻ヘッドの駆動制御装置および打刻機の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００５４】
なお、以下の説明においては、図１乃至図３を参照しながら説明した従来の技術による打刻機と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用の説明を適宜に省略することとする。
【００５５】
本発明における打刻機１０は、従来の技術による打刻機１００と同じ構成となっており、打刻ヘッド２６および駆動モーター１８、２８の制御系統において、マイクロコンピューター４４内にＰＷＭ制御部５６が設けられている点においてのみ打刻機１００と異なっている。
【００５６】
即ち、本発明による打刻機１０においては、マイクロコンピューター４４に、ＣＰＵ４６とソレノイド制御部５２とＰＷＭ制御部５６とが設けられている。
【００５７】
ＣＰＵ４６は、入力された打刻データに基づいて、打刻すべき位置たる打刻位置を決定し、決定した打刻位置に打刻ヘッド２６が位置するように、ドライバ４８、５０を介して駆動モーター１８、２８を駆動する。さらに、決定した各打刻位置において、ヘッドワイヤ３２による被加工物２０への加圧力を決定する。なお、この加圧力は、２５６段階の中から所定の加圧力が決定される。そして、決定された加圧力から、印加時間と加圧力との関係を示す変換テーブルにより、印加電圧の印加時間を決定してソレノイド３８を駆動するための駆動信号を作成する。その後、作成した駆動信号をＰＷＭ制御部５６に出力する。
【００５８】
ＰＷＭ制御部５６は、ＣＰＵ４６から出力された駆動信号と、マイクロコンピューター４４に設けられた記憶部（図示せず。）に記憶された下限ピーク電流値到達印加時間とに基づいて駆動信号をＰＷＭ制御する。
【００５９】
即ち、ＰＷＭ制御部５６においては、２５６段階のうちの所定の段階の加圧力に対応する印加時間ｔ１における下限ピーク電流値到達印加時間がｔ２とすると、ＰＷＭ制御部５６は印加電圧が印加され始めて下限ピーク電流値到達印加時間ｔ２が経過した後に、ピーク電流値を抑制するようにしてＰＷＭ制御を行い、印加時間ｔ１が経過するまでＰＷＭ制御を行うものである（図８を参照する。）。
【００６０】
ここで、下限ピーク電流値到達印加時間は下記のようにして取得し、マイクロコンピューター４４に設けられた記憶部（図示せず。）に記憶される。
【００６１】
下限ピーク電流値到達印加時間を取得するには、まず、２５６段階の各段階に応じた加圧力にそれぞれ近似する加圧力を生じる最も低い値を示すピーク電流値を下限ピーク電流値として取得する。
【００６２】
具体的には、図６に示すように、所定の駆動信号における印加時間のうちＯＮ時間（図６においてはＯｎ  Ｔｉｍｅで表示されており、下限ピーク電流値到達印加時間に相当する。）を段階的に下げ、そのときの加圧力（図６においてはインパクト力と表示されている。）とピーク電流値とを測定する。そして、測定した加圧力が、印加時間を下げる前の駆動信号における加圧力と近似した値をとり、かつ、ピーク電流値が最小の値のＯＮ時間（つまり、下限ピーク電流値到達印加時間である。）を取得する。
【００６３】
こうして取得された下限ピーク電流値到達印加時間は、ＣＰＵ４６から取得した２５６段階の各段階に応じた加圧力にそれぞれ対応する印加時間と関連付けて、当該印加時間とともにマイクロコンピューター４４に設けられた記憶部（図示せず。）に記憶される。
【００６４】
そして、ＰＷＭ制御部５６は、この下限ピーク電流値到達印加時間に基づいてＰＷＭ制御した駆動信号を作成し、作成した駆動信号をソレノイド制御部５２に出力する。
【００６５】
つまり、ＰＷＭ制御部５６における駆動信号の作成では、まず、ＣＰＵ４６において作成された駆動信号から印加時間を取得し、当該印加時間に関連付けられた下限ピーク電流値到達印加時間をマイクロコンピューター４４に設けられた記憶部（図示せず。）から取得する。その後、ＣＰＵ４６において作成された駆動信号による印加時間ｔ１のうち、印加電圧の印加開始点Ｐ１から下限ピーク電流値到達印加時間ｔ２までは、一定の印加電圧を印加し、下限ピーク電流値到達印加時間の終了点Ｐ２から印加電圧の印加終了点Ｐ３まではＰＷＭ制御する駆動信号を作成する（図８を参照する。）。
【００６６】
ソレノイド制御部５２は、ＰＷＭ制御部５６から出力されたＰＷＭ制御された駆動信号に基づいてソレノイド３８の駆動を制御ためのソレノイド制御信号を作成し、作成したソレノイド制御信号によりドライバ５４を介してソレノイド３８の駆動を制御する。
【００６７】
以上の構成により、打刻機１０により被加工物２０に対して所定の画像を形成しようとする場合には、ユーザーが打刻すべき所定の画像データを打刻データとして入力した後、打刻機１００において、入力された打刻データに基づいて、打刻ヘッド２６が所定の打刻位置に位置するように打刻ヘッド２６とテーブル１６とを移動させるとともに、印加電圧を一定として印加時間を制御して、ソレノイド３８に供給する電流を制御しながらヘッドワイヤ３２による被加工物２０に対する加圧力を制御して、当該打刻データに基づいた画像などを被加工物２０上に形成する。
【００６８】
具体的には、マイクロコンピューター４４は、ユーザーにより打刻データが入力され、打刻処理の指示が入力されると、ＣＰＵ４６において、入力された打刻データに基づいて、打刻すべき位置たる打刻位置を決定し、決定した各打刻位置における印加電圧の印加時間を決定する。
【００６９】
決定した印加時間および打刻データはソレノイド制御部５２に出力され、出力された印加時間および打刻データに基づいてソレノイド制御部５２においてソレノイド３８を駆動させるための駆動信号を作成する。
【００７０】
作成された駆動信号はＰＷＭ制御部５６に出力され、ＰＷＭ制御部５６において、出力された駆動信号から印加時間を取得し、当該印加時間に関連付けられた下限ピーク電流値到達印加時間をマイクロコンピューター４４に設けられた記憶部（図示せず。）から取得する。
【００７１】
その後、ＰＷＭ制御部５６では、出力された駆動信号より取得した印加時間において、印加電圧の印加開始から当該下限ピーク電流値到達印加時間までを一定の印加電圧で印加し、当該下限ピーク電流値到達印加時間以降をＰＷＭ制御によりピーク電流値を抑制するように制御した駆動信号を作成する。
【００７２】
そして、ＣＰＵ４６により決定した所定の打刻位置に打刻ヘッド２６が位置するように、ドライバ４８、５０を介して駆動モーター１８、２８を駆動して、打刻ヘッド２６およびテーブル１６を移動させる。
【００７３】
その後、当該所定の打刻位置において、ＰＷＭ制御部５６で作成した駆動信号に基づいてソレノイド３８を駆動して所定の加圧力により被加工物２０の表面を押圧することにより打刻を行う。
【００７４】
こうした動作を各打刻位置において行うことにより、被加工物２０の表面に打刻データに基づいた画像などを作成する。
【００７５】
次に、上記した本発明による打刻機１０により打刻を行った場合と、従来の技術による打刻機１００により打刻を行った場合とにおいて、使用時間よる打刻ヘッド２６における上昇温度について、本願発明者が行った実験結果について説明する。
【００７６】
この実験においては、下記の実験条件において、被加工物として真鍮プレートを用い、８０×８０の塗りつぶしデータによる打刻を行った際の、本発明による打刻機１０および従来技術による打刻機１００のそれぞれの打刻ヘッドにおける使用時間に対する上昇温度について調べた。
【００７７】
ヘッド駆動周波数：６９５Ｈｚ
デューディ：５００ｕｓ
印加電圧：１９Ｖ
駆動ヘッドワイヤ数：８本
外気温：２６．５℃
図９には、本願発明者による実験の結果が示されている。ここで、図９において、実線は従来の技術による打刻機１００に設けられた打刻ヘッドの使用時間による上昇温度を示すものであり、破線は本発明による打刻機１０に設けられた打刻ヘッドの使用時間による上昇温度を示すものである。
【００７８】
図９に示すように、使用時間が５００秒のときには、打刻機１００では上昇温度が１１８．８℃であるのに対し打刻機１０では上昇温度が６５．４℃となる。また、使用時間が１０００秒のときには、打刻機１００では温度上昇が１５４℃であるのに対し打刻機１０では上昇温度が８５．７℃となる。また、使用時間が１５００秒のときには、打刻機１００では上昇温度１６３℃であるのに対し打刻機１０では上昇温度が９２．７℃となる。
【００７９】
このように、本発明による打刻機１０では、従来の技術による打刻機１００と比較して、使用時間による打刻ヘッドにおける温度上昇が著しく抑制される結果が得られた。
【００８０】
以上において説明したように、本発明による打刻機１０は、加工深さを決定する２５６段階の加圧力の各段階において、ソレノイドに供給される電流の余剰電流を抑制することにより、打刻時に発生する熱エネルギーを抑制するよう打刻ヘッド２６の駆動を制御していた。
【００８１】
これにより、本発明による打刻機１０においては、９本のヘッドワイヤ３２のうち８〜９本を使用し続けたとしても、従来の技術による打刻機１００に比べて、打刻ヘッド２６が高温になることはなく、ヘッドワイヤ３２による被加工物２９に対する加圧力の制御が不能になるようなことはなくなる。
【００８２】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（４）に示すように変形することができるものである。
【００８３】
（１）上記した実施の形態においては、打刻ヘッド２６が高温にならないように、余剰電流を抑制して、打刻時に発生する熱エネルギーを抑制するよう、打刻ヘッド２６の駆動を制御していたが、こうした打刻ヘッド２６の駆動制御に加えて、打刻ヘッド２６の先端部２６ａにおいて、例えば、ヒートシンク、ファンなどのような放熱可能な構成を設けるようにしてもよいことは勿論である。これにより、打刻ヘッド２６の温度上昇がより抑制されることとなる。
【００８４】
（２）上記した実施の形態においては、打刻ヘッド２６は９本のヘッドワイヤ３２を備えるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、打刻ヘッド２６には、１本のヘッドワイヤ３２を設けるようにしてもよいし、２本以上の複数のヘッドワイヤ３２を設けるようにしてもよい。
【００８５】
（３）上記した実施の形態においては、加工深さを決定する加圧力を２５６段階としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、５１２段階など、２５６段階以上としてもよいし、例えば、１２８段階など、２５６段階以下としてもよい。
【００８６】
（４）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（３）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、被加工物に対して打刻を行う際に利用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０、１００  打刻機、１２  基台部、１４、２４  ガイドレール、１６  テーブル、１８、２８  駆動モーター、２０  被加工物、２２  打刻部、２６  打刻ヘッド、３０  駆動軸、３２  ヘッドワイヤ、３４  アーム、３６  板バネ、３８  ソレノイド、４０  プランジャ、４２  コイルバネ、４４  マイクロコンピューター、４６  ＣＰＵ、４８、５０、５４  ドライバ、５２  ソレノイド制御部、５６  ＰＷＭ制御部材
【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７】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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