(57)【要約】【課題】印字速度に加減速のある場合でもドット径の揃った安定した印字を行うソレノイド式ドット印字装置を制御する方法を提供する【解決手段】ソレノイドコイルを用いた電磁弁式の開閉機構を備えるドットマーキング装置の制御方法であって、実際のドットの吐出状態から現時点のドット間隔をクロック周波数によって計測し、前記計測したドット間隔に対応して、前記ドットが略一定の径となるように前記ソレノイドコイルの設定通電時間を補正変更する。【選択図】図２
2004009351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドコイルを使用した電磁弁式印字マーキング装置の印字制御方法であって、所定間隔の印字タイミング信号に対応してソレノイドコイル通電時間を設定し、実際のドットの吐出状態に基づき現時点のドット間隔をクロックによって計測し、前記計測したドット間隔に対応して、前記ドットが略一定の径となるようにソレノイドコイルの前記設定した通電時間を補正する、電磁弁式印字マーキング装置の印字制御方法。
【請求項２】
前記設定した通電時間を補正することが、異なるドット間隔それぞれに対応した補正値からなる補正値テーブルの値によって行う、請求項１に記載の電磁弁式印字マーキング装置の印字制御方法。
【請求項３】
前記設定した通電時間を補正することが、前記補正値テーブルの値によって定まる補正時間だけ前記ソレノイドコイル通電時間の開始を遅らせることからなる、請求項２に記載の電磁弁式印字マーキング装置の印字制御方法。
【請求項４】
高速印字になる程、短いドット間隔で、前記補正値テーブルの値を変える、請求項２又は３に記載の電磁弁式印字マーキング装置の印字制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソレノイドコイルを用いた電磁弁式の開閉機構を備えるドットマーキング装置の制御方法、特に、印字速度が加減速するような印字間隔が変動する条件で物体に印字するドットマーキング装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗料を用いるドットマーキング装置は、材質、規格等を表す製品印字、工場内の製品管理を行う管理印字等に広く使われている。
【０００３】
電磁弁式の開閉機構を備えるいわゆるソレノイド式ドット印字装置の例が特開平２‐１３１１６４号に記載されている。このようなドット印字装置の印字用ガンでは、弁の開閉は弁体に接続された可動鉄芯を、ソレノイドコイルに通電して発生する電磁力により吸引して弁を開き、ばねの作用により復帰することにより弁を閉じる。弁を開くと、加圧液体塗料が弁開口から吐出し、物体にドット印字する。
【０００４】
図１は、ソレノイド式ドット印字装置のマーキングヘッド簡略断面図の一例を示すものである。マーキングヘッドは、外周にソレノイドコイル４を有している中空のソレノイドボビン３と、ソレノイドボビン３の中空内の一部にソレノイドボビン３の内壁と液密封に嵌め込まれた固定鉄芯２と、ソレノイドボビン３の中空内にソレノイドボビン３の内壁と間隙を保つように配置され、かつ、一方の端面が固定鉄芯２の一方の端面と向い合い、かつ間隙を保って配置された可動鉄芯１と、可動鉄芯１の他方の端面から延在する先細部１ａと、先細部１ａの先端部分と係合する弁座５ａを含み、ノズル６を固定している本体５とを有している。塗料はノズル６近傍から供給することができる。
【０００５】
このようなソレノイド式マーキングヘッドを用いて印字をする場合、ソレノイドコイルに通電を開始するトリガーの役目をする印字タイミング信号を用いる。印字タイミング信号の発生には内部同期と外部同期の場合がある。
【０００６】
内部同期の場合は、ドットを連続して吐出する場合の吐出間隔をあらかじめ設定し、設定された時間毎に印字タイミング信号を出力する。この場合、印字タイミング信号は等間隔で出力される。
【０００７】
一方、外部同期の場合は、外部から入ってきた信号を計数し、設定回数だけ信号が入力した時、印字タイミング信号が作られる。この場合は、外部からの信号がいつ入るかは不定なので印字タイミング信号は等間隔では出力されない。
【０００８】
ドットマーキング装置の制御部が、ある印字タイミングでドットを吐出すると判断した場合、その印字タイミング信号をトリガーとして通電時間設定値で指定した時間だけ、ソレノイドコイルに通電がなされる。
【０００９】
印字を行う場合、例えば１ｋＨｚ以上の高周波数でドットを印字する場合と、１００Ｈｚ以下の低周波数でドットを印字する場合とでは、ソレノイドコイルに通電する時間の最適値が異なる。
【００１０】
低周波数を基準に設定された通電時間は、高周波数で必要とされる通電時間としては長すぎるため、ドットが大きくなりすぎる、弁の開閉が不安定になるなどの問題が発生し、最終的には弁が閉じなくなる。また、逆に高周波数を基準に設定された通電時間は、低周波数で必要とされる通電時間に比べると短すぎるため弁が開かない等の問題が発生する。したがって、停止状態から高速状態へ加速しながら印字する場合のように周波数が大きく変化するような場合は、ドット径を揃えるのが困難であった。
【００１１】
印字停止状態から高速印字を行う際、最初のドットを適切に吐出するためには、ソレノイドコイルの通電時間を長くとる必要がある。このとき最初のドット用の通電時間に補正時間を加えて長くすると、通電が終了してから次の通電が開始するまでの時間（以下「休止時間」という）が短くなってしまう。印字装置では、弁の開閉でドット吐出を制御するが、特に高速印字時は休止時間がもともと短いため、補正により弁が閉じるのに必要な時間を確保することができずドットがつながったり、大きくなったりしてしまうなどの問題があった。
【００１２】
ソレノイドコイルを使用する電磁弁式の印字装置では、ソレノイドコイルに通電することでソレノイド内の磁性体（可動鉄芯）に電磁力による推力（吸引力）を作用させて弁を開いている。ソレノイドコイルに通電が開始されて電流が増えるにしたがい推力は増加し弁が開く、そして通電を止めることで推力が減少するため復帰ばねの作用により弁は閉じる。通電を止めた際、ソレノイドコイルにはエネルギーが残留し、この残留エネルギーが散逸するのに時間がかかる。
【００１３】
ドットとドットの印字間隔がソレノイドコイルに残留したエネルギーが無くなるまでにかかる時間よりも長い場合、次にソレノイドコイルに通電が開始されたときソレノイドコイル内にはエネルギーの蓄積がないため、最初の通電時と同様に電流が増加し、同じ時間で弁は開く。しかし、ドット印字間隔がソレノイドコイルに残留したエネルギーが無くなるのに要する時間よりも短い場合には、最初の通電終了後、次の通電時間ではソレノイドコイルにエネルギーが残留しているため、最初の通電時に比べ、より短い時間で弁を開くのに十分な推力となる。このため、通電時間をドット間隔によらず一定にし、且つ、ドット印字間隔がソレノイドコイルの残留エネルギーが無くなるのに要する時間よりも短い場合には、弁の開いている時間が残留しているエネルギーに応じて長くなってしまい、結果的にペイント吐出量が多くなりドット径が大きくなってしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、印字速度に加減速のある場合でもドット径の揃った安定した印字を行うソレノイド式ドット印字装置を制御する方法を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
通常はドット吐出時間に対して、印字ヘッドコントローラ内の内部クロックにより作り出される印字タイミング、又は、エンコーダ等の信号によって決定される印字タイミングに応じたソレノイドコイルの通電時間が設定されていて、印字中にこの設定値を変更することはない。しかし、本発明の装置は、駆動パルス発生の状況に応じて印字中に設定通電時間を変更補正することにより、印字速度に加減速のある場合でもドット径の揃った安定した印字を行うものである。
【００１６】
以下、印字タイミング信号の発生方法別による本発明の実施の形態を示す。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態では、例えば内部クロックによって、設定した一定の時間ごとに印字タイミング信号を発生する場合に、印字タイミング信号発生に相当する適当な数（以下「タイミング回数」という）と、前にタイミング信号が発生してソレノイドコイル駆動パルスがＯＮになってから次に駆動パルスがＯＮになるまでの間で、タイミング発生時に駆動パルスがＯＦＦであった回数（以下「ドット休止回数」という）を用いて、現時点でのドット間隔を計算し、その値に応じてソレノイドコイルの通電時間を変更補正する。
【００１８】
タイミングを外部からの入力信号により得る場合（エンコーダ同期等）は、外部からの入力信号が一定間隔ではないので、タイミング信号の発生が一定ではない。このためタイミング信号の発生する間隔を内部クロックにより計数して、タイミング発生時間を計測する。ドット休止回数は、前記した内部クロックによって印字タイミングを発生する場合と同様にする。
【００１９】
図２は、本発明の方法による印字タイミング、通電時間設定値、補正値、ソレノイドコイルを駆動する駆動パルスの関係を示すタイミング図表である。印字タイミング信号の発生により、ソレノイドコイルに通電を開始する。通電時間設定値は、印字タイミングに応じて設定されているソレノイドコイルに通電する時間であって、補正値がない場合は、その設定値で指定した時間の間、ソレノイドコイルを通電する。
【００２０】
ソレノイドコイルの通電時間の変更は、前記タイミング回数と、ドット休止回数に対応する通電時間の補正値を記載した一覧表を参照して行う。補正値は、使用する印字ヘッド等によって変化するため、使用条件に合わせて実際にドットを吐出させながら最適値を求めて補正値テーブルを作成して、印字ヘッド制御装置に記憶しておく。
【００２１】
印字ヘッド制御装置が、ある印字タイミングでドットを吐出すると判断した場合、補正値があると、補正値で設定された時間だけソレノイドコイルへの通電開始を遅らせて、通電時間を変化させる。印字タイミング信号発生後、この補正値で設定された補正時間経過した後、通電を開始するので、ソレノイドコイルが通電される時間（駆動パルス電流の幅）は、通電時間設定値から補正時間を差し引いたものとなる（図２）。補正にあたっては、必要とされる通電時間以上に通電時間を長く設定しておき、その設定値から補正値を減算することで補正を行う。通電開始のタイミングから補正時間だけ実際の通電開始を遅らせることで、休止時間を一定に保ったまま通電時間を変化させることができる（図３（ｂ））。
【００２２】
また、通電開始のタイミングを変えずにソレノイドコイルの通電時間を減少するようにすることも出来るが（図３（ａ））、その場合は休止時間が変動する。
【００２３】
【実施例】
図４に示すような所望のドットパターンを作成し、各ドット間隔に対して略一定のドット径を得るに必要な実際のソレノイドコイル通電時間の最適値を実測し、それに対応する補正値からなるテーブルを作成する（図５）。
図５に示す補正値テーブルにおいて、Ｎは駆動パルスの休止回数を表わす。カウント値ｔは、次のように決定される。
外部同期の場合のカウント値ｔ
外部のエンコーダから印字ヘッド制御装置に１つの信号が入ると印字タイミング信号を発生する場合、外部入力信号間のクロック数をカウント値ｔとする。例えば、図６に示す場合、２つの外部入力信号間のクロック数は７であるから、カウント値ｔは７である。
内部同期の場合カウント値ｔ
内部同期の場合、印字タイミング信号の間隔（以下「ドット間隔」という）は時間を単位にして設定する。そこで、クロックの時間間隔（周期）で、ドット間隔を除算してカウント値ｔを得る。例えば、クロックの周波数が１０ｋＨｚ、ドット間隔０．１ｍｓの場合、カウント値ｔは、ｔ＝０．１ｍｓ／０．１ｍｓ＝１となる。
図７（ｂ）に、本発明により実際にドット印字を行った結果を示す。図７（ａ）に示すのは補正を行わない場合であるが、ドット間隔が狭まるほどドット径が大きくなっているのがわかる。ここで、図７（ａ）及び（ｂ）ともドット間隔は２ｍｓｅｃとした。本実施例の条件では、休止回数が０回と５回の場合でもドット径はコンマ数ｍｍしか異ならないが、特にドットで線を描く場合にはドットを重ねて打つためこの差が大きくでてきてしまう。
図８は、内部同期により本発明を実施する印字ヘッド制御装置１０の例である。前述したように作成された補正値テーブル（図５）は、補正用テーブルメモリ１５に記憶されている。制御用タイマー１３は、内部にクロック発生器を内蔵していて、所要の印字タイミング信号を発生する。ＣＰＵ１４は、印字タイミング信号およびクロック信号によりカウント値ｔを計算し、その結果に基づいて、補正値テーブルを参照し、補正時間を求める。計数回路１２はソレノイドコイル通電設定値から補正時間後に、ソレノイドコイル用ドライブ１１をトリガーして、ソレノイドコイル用ドライブにソレノイドコイル２０を駆動する駆動パルス電流を発生させる。
図９は、外部同期により本発明を実施する印字ヘッド制御装置１８の例である。外部信号用計数回路１６と外部カウント用タイマー１７を有することを除いて、図８と同じ構成要素を有している。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、ドット間隔に応じた通電時間をあらかじめ印字装置内に設定することで安定したドットパターンを得ている。本発明によれば、印字中にドットの吐出周期が変化しても、同じ径のドットを印字することができる。また、印字停止状態から高速印字を行う際、停止状態から印字が良好になる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法により制御されるマーキングヘッドの一例の概略断面図。
【図２】本発明の方法による印字タイミング、通電時間設定値、補正値、駆動パルスの関係を示すタイミング図表。
【図３】本発明による印字開始タイミングとソレノイドコイル駆動パルスとの関係を示すタイミング図表。
【図４】種々のドット間隔の所定のドットパターンを示す図。
【図５】図４に示すドットパターンに基づいて作成された補正値テーブル。
【図６】外部タイミングとクロックの関係の一例を示すタイミング図表。
【図７】図（ａ）は、補正値を使用しないで印字した場合のドットパターン、図（ｂ）は、補正値を使用して印字した場合のドットパターン。
【図８】内部クロックによる、本願発明の実施例の制御回路。
【図９】外部タイミングによる、本願発明の実施例の制御回路。
【符号の説明】
１　可動鉄芯
１ａ　可動鉄芯の先細部
２　固定鉄芯
３　ソレノイドコイルボビン
４　ソレノイドコイル
５　弁を固定している本体
５ａ　弁座
６　マーキングヘッドのノズル
１０　内部同期の制御回路
１１　ソレノイド用ドライバ
１２　計数回路
１３　制御用タイマー
１４　ＣＰＵ
１５　補正値テーブル用メモリ
１６　外部信号用計数回路
１７　外部信号カウント用タイマー
１８　外部同期の制御回路
２０　ソレノイド
２１　外部信号発生装置
【図１】
2004009351.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004009351.tif 000007
【図６】
2004009351.tif 000008
【図７】
2004009351.tif 000009
【図８】
2004009351.tif 000010
【図９】
2004009351.tif 000011