(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のドット印刷用ハンマを搭載したハンマバンクを、該ハンマバンクを桁方向に往復運動させる動力源のステッピングモータと、該ステッピングモータの回転力を伝達するクランクとを用いて往復運動させる印刷装置において、
前記ステッピングモータの回転子の位置を検出する回転子位置検出装置と、前記ステッピングモータの固定子の位置を検出する固定子位置検出装置と、前記ステッピングモータの回転子と固定子の位相角の角度差を算出する位相角差検出装置と、前記ハンマバンクの往復運動中において該位相角差検出装置が規定角度よりも遅れた若しくは進んだ場合に、前記ステッピングモータの固定子の相励磁時間及び相励磁位置を補正する相励磁時間補正装置を備えたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
請求項１記載の印刷装置において、
前記ステッピングモータの固定子に対して回転子が規定角度以上遅れた場合、前記固定子の相励磁時間を延長することを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
請求項１記載の印刷装置において、
前記ステッピングモータの固定子に対して回転子が規定角度以上進んだ場合、前記固定子の相励磁時間を短縮することを特徴とする印刷装置。
【請求項４】
請求項２記載の印刷装置であって、
前記ステッピングモータの固定子の相励磁時間を延長する前に、固定子の相励磁位置を逆転方向に数ステップ分スキップさせることを特徴とする印刷装置。
【請求項５】
請求項３記載の印刷装置であって、
前記ステッピングモータの固定子の相励磁時間を短縮する前に、固定子の相励磁位置を正転方向に数ステップ分スキップさせることを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハンマバンクを桁方向に往復運動させるための往復移動手段として、動力源にステッピングモータ、動力の伝達にクランクを用いる方式のシャトル機構を有する印刷装置に関するものである。
【従来の技術】
図１０に示す印字装置のシャトル機構部は、ハンマバンクを桁方向に往復運動させるための往復移動手段として、動力にステッピングモータ、動力伝達手段にクランクを用いる方式のシャトル機構部を有し、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構成を備えている。
【０００２】
複数個のドット印刷用ハンマ（図示せず）を搭載したハンマバンク１０は、直動軸受け１２に支持されたガイドシャフト１１上を往復動作する。ステッピングモータ２０の動力は、少なくとも１本のクランク２１によって、ハンマバンク１０に伝えられる。
【０００３】
ハンマバンク１０の反転往復動作は、あらかじめ決められた往復運動の速度カーブに基づいて設定された角速度カーブに沿ってステッピングモータ２０を制御することで行われる。その制御は、ステッピングモータ２０の相励磁位置、および相励磁時間を決定するシャトル制御装置３０とステッピングモータ２０への通電を行うシャトル駆動装置４０によって行われる。印刷用紙はハンマバンク１０に対抗して装着されており、紙送り手段（図示せず）によって搬送される。そこでハンマバンク１０の往復運動中にインクリボン（図示せず）を介して印刷用紙に向けて印刷素子を駆動させることで印刷がなされる。
【０００４】
次にシャトル制御装置３０内での処理について説明する。ステッピングモータ２０の固定子を励磁すると同時にタイマ３１で相励磁時間のカウントを開始する。タイマ３１の値は比較器３３にて、相励磁時間バッファ３２の値と比較され、相励磁時間バッファ３２の値だけ相励磁時間が行われると、相励磁時間バッファ３２より次の相励磁時間データを読み出すと共に、相励磁位置バッファ３４より次の相励磁位置データを読み出し、相励磁位置データ出力装置３５からシャトル駆動装置４０に相励磁データを出力する。これによって次の相励磁位置に固定子が励磁される。
【０００５】
これらの処理を繰り返すことにより、ステッピングモータの回転子の位相角が１ステップずつ進み、ハンマバンクが桁方向に往復運動する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７にステッピングモータの固定子、回転子の位相角の角度差と発生トルクの関係を示す。図７に示すように、一般的にステッピングモータの固定子と回転子の位相角の角度差が大きくなると発生トルクが増加し、位相角の角度差が（回転子の歯のピッチ角度）／４となる状態で最大値となる。しかし、その角度以上に角度差が広がると、発生トルクは減少し、（回転子の歯のピッチ角度）／２以上に広がると脱調を起こす。
【０００７】
図８、図９に従来技術の動作を示す。図中のステッピングモータの固定子の歯のピッチは８゜とする。従来技術では制御回路、および駆動回路の構造簡略化のため、相励磁時間および相励磁位置を補正する制御手段を備えていない。そのため、温度変化、一時的な負荷変動、経時的な機構部の変動等によって、ステッピングモータの固定子と回転子の位相角の角度差が生じた場合、補正することができずに、図８のように回転子の位相角が固定子の位相角に対して４゜以上遅れた場合や、図５のように回転子の位相角が固定子の位相角に対して４゜以上進んだ場合には脱調を起こしてしまう。
【０００８】
従来技術では、こういったステッピングモータの脱調発生を防止しハンマバンクの往復運動を安定させるために前述したような様々な外乱を考慮し、必要な駆動トルクに対して十分に大きなマージンを設定していた。つまり、印刷品質維持のためにハンマバンクの往復運動を安定させるためには、過剰な出力トルクを持つステッピングモータを有するか、過剰な駆動電流をコイルに通電するかしなければならず、それはステッピングモータ本体およびステッピングモータ駆動回路の規模の拡大に伴うコストアップや、発熱量の増大に伴う冷却系のコストアップ、更には電源容量の増大に伴うコストアップを招く結果となっていた。
【０００９】
本発明の目的は、ステッピングモータでシャトル機構部を駆動する印刷装置において、コストアップすることなく、ステッピングモータの脱調を防止し、ハンマバンクの往復運動を安定させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上記課題はステッピングモータの固定子の相励磁時間、および相励磁位置を、ステッピングモータの固定子と回転子の位相角の角度差に応じて、補正することにより達成できる。
【００１１】
【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。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。図１に本発明の実施例を示す。
【００１２】
本発明実施時には図１に示すようにステッピングモータ２０の回転子の位置を検出する回転子位置検出装置５０、固定子の相励磁位置を検出する固定子位置検出装置５１、回転子位置検出装置５０と固定子位置検出装置５１の状態より、ステッピングモータ２０の回転子と固定子の位相角の角度差を算出する位相角差検出装置５２を追加する。
【００１３】
これによって、位相角度差検出装置の値（即ち固定子と回転子の位相角の角度差）を脱調が発生する角度以内に維持するように制御することでステッピングモータの脱調が防止でき、ハンマバンクの往復運動の安定化が図れる。
【００１４】
以下、図２、図３を用いて、ステッピングモータ固定子と回転子の位相角の角度差が±３゜以上になった場合、０゜まで補正する場合の動作について説明する。図中で使用する記号は、図１中のものである。また、回転子位置検出装置５０、および固定子位置検出装置５１が用いる最小角度は１度とし、位相角差検出装置５２の値は（回転子の位相角）−（固定子の位相角）とする。まず、図２を用いて回転子が固定子に対して遅れた場合の動作について説明する。位相角差検出装置５２の値が−３になると、つまり回転子の位相角が固定子の位相角よりも３゜遅れると、相励磁時間補整装置５３は相励磁時間バッファ３２より読み出したデータを延長方向に補正し、固定子の相切替タイミングを遅らせる。これを位相角差検出装置５２の値が０になるまで行う。
【００１５】
次に、図３を用いて回転子が固定子に対して進んだ場合の動作について説明する。位相角差検出装置５２の値が３になると、つまり回転子の位相角が固定子の位相角よりも３゜進むと、相励磁時間補整装置５３は相励磁時間バッファ３２より読み出したデータを短縮方向に補正し、固定子の相切替タイミングを進める。これを位相角差検出装置５２の値が０になるまで行う。
【００１６】
制御の詳細な説明を図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４の例は図２および図３と同じ実施例であり、図中で使用する記号は図１中のものである。位相角差検出装置５２の値が−３以下の場合（回転子の位相角が固定子の位相角に対して３゜以上遅れた場合）、位相角差検出装置５２の値が０になるまで相励磁時間を延長する。その後、位置検出装置５０の信号出力タイミングに合わせて相励磁時間を補正前の長さに戻す。同様に、位相角差検出装置５２の値が＋３以上の場合（回転子の位相角が固定子の位相角に対して３゜以上進んだ場合）、位相角差検出装置５２の値が０になるまで短時間で相切替を行う。その後、位置検出装置５０の信号出力タイミングに合わせて相励磁時間を補正前の長さに戻す。
【００１７】
また、回転子の位相角が固定子の位相角よりも一定角度以上遅れた場合、図５に示すように固定子の相励磁位置を逆転方向に数ステップ分スキップさせた後に固定子の相励磁時間を延長し、これを位相角差検出装置５２の値が０になるまで行うことでも本発明を実現できる。
【００１８】
また、回転子の位相角が固定子の位相角よりも一定角度以上進んだ場合、図６に示すように固定子の相励磁位置を正転方向に数ステップ分スキップさせた後に固定子の相励磁時間を短縮して相切替を行い、これを位相角差検出装置５２の値が０になるまで行うことでも本発明を実現できる。
【００１９】
【発明の効果】
ステッピングモータ方式のシャトル機構部を有する印刷装置において、本発明によるシャトル制御方式を実施することで、コストアップすることなくステッピングモータの脱調を防止し、ハンマバンクの往復運動を安定ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例にかかるもので、シャトル機構部を示す図。
【図２】  本発明の一実施例にかかるもので、動作を示すタイミングチャート図。（請求項２に対応）。
【図３】  本発明の一実施例にかかるもので、動作を示すタイミングチャート図。（請求項３に対応）。
【図４】  本発明の一実施例にかかるもので、シャトル駆動のフローチャート図。
【図５】  本発明の一実施例にかかるもので、動作を示すタイミングチャート図。（請求項４に対応）。
【図６】  本発明の一実施例にかかるもので、動作を示すタイミングチャート図。（請求項５に対応）。
【図７】  ステッピングモータの固定子と回転子の位相角の角度差と発生トルクの関係を示す図。
【図８】  従来技術の動作を示すタイミングチャート図。（回転子遅れ時）。
【図９】  従来技術の動作を示すタイミングチャート図。（回転子進み時）。
【図１０】  従来例のシャトル機構部を示す図。
【符号の説明】
１０…ハンマバンク、１１…ガイドシャフト、１２…直動軸受け、２０…ステッピングモータ、２１…クランク、３０…シャトル制御回路、３１…タイマ、３２…相励磁時間バッファ、３３…比較器、３４…相励磁位置バッファ、３５…相励磁位置データ出力装置、４０…シャトル駆動回路、５０…回転子位置検出装置、５１…相励磁位置検出装置、５２…位相角差検出装置、５３…相励磁時間補正装置。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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