(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、反転コイル及び等速コイルとを有し、前記ハンマバンクを反転区間及び等速区間よりなるシャトル動作によって往復移動させると共に、前記ハンマバンクの振幅の両端近傍で前記ハンマバンクの往復運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し、前記反転コイルに駆動電流を通電して前記反転区間の加減速制御を行うと共に前記等速コイルに駆動電流を通電することにより前記等速区間の等速制御を行う印刷装置において、前記反転区間の平均加速度を変えないように、前記反転区間内の減速区間の前記反転コイルへの通電を増量し、前記反転区間内の加速区間の前記反転コイルへの通電を減量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、反転コイル及び等速コイルとを有し、前記ハンマバンクを反転区間及び等速区間よりなるシャトル動作によって往復移動させると共に、前記ハンマバンクの振幅の両端近傍で前記ハンマバンクの往復運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し、前記反転コイルに駆動電流を通電して前記反転区間の加減速制御を行うと共に前記等速コイルに駆動電流を通電することにより前記等速区間の等速制御を行う印刷装置において、前記反転区間の平均加速度を変えないように、前記反転区間内の減速区間の前記反転コイルへの通電を増量し、前記反転区間内の加速区間の前記反転コイルへの通電を減量させると共に、前記シャトル動作中に前記シャトル機構の推力低下を監視してフィードバック制御を行うことを特徴とする印刷装置のシャトル制御方法。
【請求項３】
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、反転コイル及び等速コイルとを有し、前記ハンマバンクを反転区間及び等速区間よりなるシャトル動作によって往復移動させると共に、前記ハンマバンクの振幅の両端近傍で前記ハンマバンクの往復運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し、前記反転コイルに駆動電流を通電して前記反転区間の加減速制御を行うと共に前記等速コイルに駆動電流を通電することにより前記等速区間の等速制御を行う印刷装置において、前記反転区間の平均加速度を変えないように、前記反転区間内の減速区間の前記反転コイルへの通電を増量し、前記反転区間内の加速区間の前記反転コイルへの通電を減量させると共に、前記シャトル動作中に動作環境温度を監視してフィードバック制御を行う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】
前記フィードバック制御では、前記反転コイルに通電する駆動電流の電流値を、前記反転区間の減速区間と加速区間で異ならせるか同等とするかを選択することを特徴とする請求項２または３記載の印刷装置のシャトル制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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の往復移動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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が開発されている。
【０００３】
図２に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の構成の一例を示す。
【０００４】
複数個の印字素子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。更に、前記ハンマバンク１０またはコイル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４０はバネに限らず、マグネットの同極反発を利用した手段でもよい。
【０００５】
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、予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、動作環境温度を検出するサーミスタ６１、コイル２１へ電流を通電するシャトル駆動回路７０によって行われている。
【０００６】
印字用紙は前記ハンマバンク１０に対向して装着されており、図示しない紙送り手段により搬送される。そして、ハンマバンク１０往復動作の過程で、インクリボンを介して印刷用紙へ向けて印字素子が駆動される事により、印刷がなされる。
【０００７】
次に、リニアモータシャトル機構のハンマバンク速度波形及びコイル駆動電流を図３に示す。図３において、ハンマバンク１０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、設定している反転区間の平均加速度を維持するよう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。
【０００８】
反転付勢手段による付勢力が作用する区間（以下付勢区間という）が等速区間に重なってしまう場合、等速区間の速度を安定させるため、付勢力または反発力に相反する方向に発生する駆動電流をコイルに通電する制御を備えた印字装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。図３のコイル駆動電流は前記制御による駆動電流の一例である。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。
【０００９】
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（速度Ｖ１に加速された位置〜位置Ｘ１、速度−Ｖ１に加速された位置〜位置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、付勢力を打ち消す事ができ、等速区間前半部の速度超過を防止する事が可能となる。
【００１０】
一方、等速区間の後半部（位置Ｘ２〜位置Ｘ３、位置Ｘ１〜位置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、反発力を打ち消す事ができ、等速区間後半部の速度低下を防止する事が可能となる。
【００１１】
【特許文献１】特許第３６２０６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本装置の分野では、高速で高品質な印刷が常に求められおり、シャトル周期を短くすることが必須となっている。
【００１３】
このため、減速区間と加速区間からなる反転区間の平均加速度を上げるべく反転区間全体に反転コイルへ平均的に通電した場合、加速区間終了直後はその加速度を維持しようとする力が数ｍｓの間働いてしまう(シャトル機構部の質量や負荷などにより異なる）ため等速部前半の速度超過や変動を引き起こしてしまう。また、等速区間前半部の制御において、速度超過を抑えるための抑制電流を増加させるため、消費電力の増大やモータの発熱という問題も発生する。この問題は、数種の印刷速度パターンを有する印刷装置において反転付勢手段による付勢力が作用する区間が等速区間に重なってしまうような速度モードでは、更に大きな問題となる。
【００１４】
本発明は、ハンマバンク反転区間の加速度を高く維持しつつ、等速区間前半部の速度超過を防ぎ、必要最小限の駆動電流で安定したシャトルの高速往復運動を行い、印刷速度を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、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、反転コイル及び等速コイルとを有し、前記ハンマバンクを反転区間及び等速区間よりなるシャトル動作によって往復移動させると共に、前記ハンマバンクの振幅の両端近傍で前記ハンマバンクの往復運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し、前記反転コイルに駆動電流を通電して前記反転区間の加減速制御を行うと共に前記等速コイルに駆動電流を通電することにより前記等速区間の等速制御を行う印刷装置において、前記反転区間の平均加速度を変えないように、前記反転区間内の減速区間の前記反転コイルへの通電を増量し、前記反転区間内の加速区間の前記反転コイルへの通電を減量させることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する請求項２記載の発明は、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、反転コイル及び等速コイルとを有し、前記ハンマバンクを反転区間及び等速区間よりなるシャトル動作によって往復移動させると共に、前記ハンマバンクの振幅の両端近傍で前記ハンマバンクの往復運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し、前記反転コイルに駆動電流を通電して前記反転区間の加減速制御を行うと共に前記等速コイルに駆動電流を通電することにより前記等速区間の等速制御を行う印刷装置において、前記反転区間の平均加速度を変えないように、前記反転区間内の減速区間の前記反転コイルへの通電を増量し、前記反転区間内の加速区間の前記反転コイルへの通電を減量させると共に、前記シャトル動作中に前記シャトル機構の推力低下を監視してフィードバック制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する請求項３記載の発明は、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、反転コイル及び等速コイルとを有し、前記ハンマバンクを反転区間及び等速区間よりなるシャトル動作によって往復移動させると共に、前記ハンマバンクの振幅の両端近傍で前記ハンマバンクの往復運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し、前記反転コイルに駆動電流を通電して前記反転区間の加減速制御を行うと共に前記等速コイルに駆動電流を通電することにより前記等速区間の等速制御を行う印刷装置において、前記反転区間の平均加速度を変えないように、前記反転区間内の減速区間の前記反転コイルへの通電を増量し、前記反転区間内の加速区間の前記反転コイルへの通電を減量させると共に、前記シャトル動作中に動作環境温度を監視してフィードバック制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の発明において、前記フィードバック制御では、前記反転コイルに通電する駆動電流の電流値を、前記反転区間の減速区間と加速区間で異ならせるか同等とするかを選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、最小限の駆動電流で反転区間の加速度を高くすることができ、印刷速度の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００２１】
シャトル機構部の構成については背景技術と同様の為、説明を省略する。図１に本発明における低速モード時のハンマバンクの速度波形と反転コイルの電流波形の例、図５に本発明における動作時の加減速電流のフィードバック処理の例を示す。図１、図５を用いて本発明における反転区間の電流プロフィール作成方法及び、動作時の反転区間で通電する加減速電流のフィードバック方法の実施例を説明する。
【００２２】
まず、基本となる反転区間の駆動電流のプロフィールを作成するため、反転区間の平均加速度を変えないよう減速区間の通電を増量しつつ、加速区間の通電を減量させるような調整する。これにより、加速力が減少し、等速区間開始時の速度が低下するため、理想の等速速度に沿うよう抑制電流を減量し、調整する。本機構は、図４の印刷速度設定別の付勢区間及び、コイル駆動電流波形に示すように、高速モードでは等速区間に付勢区間が重ならないことから等速区間開始付近の付勢力が小さくなるため、印刷モード毎に必要に応じて採用すると良い。
【００２３】
次に動作中は、連続動作時に発生する発熱等によるモータの推力低下を監視し、フィードバックする電流値を、例えば減速区間に1.0A加算、加速区間に0.5A加算するなどとする。  また、このフィードバックを動作環境温度により選択する方法もある。例えば、動作環境温度を基板上のサーミスタにより検出し、一般的に推力が大きくなる低温時は、本フィードバックを採用し、推力の小さくなる高温時は、反転区間に同等の電流フィードバックを行うなどである。尚、低温時にシャトル機構部の負荷が増大し、推力不足となる可能性も有り、その装置に合わせた方法を取るべきである。この動作環境温度によりフィードバックを選択する方法も必要に応じた印刷モードに採用すると良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明における低速モード時のハンマバンクの速度波形と反転コイルの電流波形を示す図。
【図２】リニアモータを用いたシャトル機構の一例を示す概略側面図。
【図３】従来技術におけるハンマバンクの速度波形及びコイル駆動電流波形を示す図。
【図４】印刷速度設定別の付勢区間及び、コイル駆動電流波形を示す図。
【図５】本発明におけるシャトル動作時の加減速電流のフィードバック処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２５】
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、５０は位置検出センサ、６０はシャトル制御回路、６１は温度検出回路、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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