(57)【要約】【課題】コストアップすることなく、ロータリーエンコーダーの信号の偏差によって、装置毎に生じる印刷位置の偏差を補正し、装置毎に印刷品質を安定させる。【解決手段】各ロータリーエンコーダー信号をトリガとする印字素子駆動タイミングを、各ロータリーエンコーダー信号出力時間の理論値と実際のロータリーエンコーダー信号出力時間の平均値との差を用いて補正することで印刷位置の機差を無くし、印刷品質を安定させる。また、クランクアーム接合部等の破損についても検出することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の印字素子を搭載して桁方向に沿って往復運動するハンマバンクと、前記ハンマバンクを往復運動させるためのクランクと、そのクランクを往復運動させるためのモータと、前記モータと同期して動作する複数のスリットを持ったロータリーエンコーダーディスクを備えたシャトル機構部を有する印刷装置において、前記各ロータリーエンコーダー信号の装置毎の偏差に対して、ロータリーエンコーダー信号出力時間を補正する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、前記ロータリーエンコーダーディスクのホームを基準として計算により求めた各ロータリーエンコーダー信号出力の理論時間と、ロータリーエンコーダーディスクのホームを基準として実際に出力された各ロータリーエンコーダー信号との時間の差をとり、その差を元に印字素子駆動タイミングを補正して印字素子駆動タイミングを出力することを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
請求項２記載の印刷装置において、前記印刷装置は複数の印刷モードを備え、印刷モード毎に計算によって求めた各ロータリーエンコーダー信号出力の理論時間を持ち、印刷モード毎に実際に出力された各ロータリーエンコーダー信号の時間との差をとり、その差を元に印刷モード毎に印字素子駆動タイミングを補正して印字素子駆動タイミングを出力することを特徴とする印刷装置。
【請求項４】
請求項２記載の印刷装置において、実際に出力された各ロータリーエンコーダー信号の直前複数回転分の平均時間を用いて、計算から求めた各ロータリーエンコーダー出力信号の理論時間との差をとって、その差を元に印字素子駆動タイミングに補正値を加えることによって、機内温度変化や経時変化等の装置環境変化による印刷位置の偏差を補正することを特徴とする印刷装置。
【請求項５】
請求項２記載の印刷装置において、前記ロータリーエンコーダーディスクのホームを基準として計算により求めた各ロータリーエンコーダー出力信号の理論時間と、ロータリーエンコーダーディスクのホームを基準として実際に出力された各ロータリーエンコーダー信号との時間の差をとり、その差の値を監視することで前記シャトル機構破損を検出することを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクを用いたシャトル機構部を有する印刷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クランクを用いたシャトル機構部を有し、このシャトル機構部で複数の印字素子（例えばドット印字ハンマ）を備えたハンマバンクを往復運動させる印刷装置においては、シャトル機構部と動作が同期する部材に配設される直進運動位置センサ（以下、リニアセンサと呼ぶ）の位置信号を用いて印字素子の実際の位置を予測し、印字素子駆動タイミングを生成するという方法が開発されている（特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
また、印刷開始位置の調整（以下、フェージング調整と呼ぶ）を行うことにより、部品のガタや取付誤差による印刷品質低下を防止するための調整方法も開発されている。（特許文献３）
図２にリニアセンサを用いたクランク方式のシャトル機構部の構成の一例を示す。モータ３１によってモータ軸に取り付けられた偏心カム２２を矢印Ａの方向に回転させ、シャトル機構部と一体であるハンマバンク２０と偏心カム２２に取り付けられたクランク（クランクアーム）２１によって、ハンマバンク２０を矢印Ｂに示すように桁方向に往復運動させる。図２左上に示したような、クランク中心位置とモータシャフト中心との距離差（以下、クランク偏心量と呼ぶ）を半径とする円の直径が、ハンマバンク２０の往復運動の振幅量となる。
【０００４】
リニアセンサ３２はハンマバンク２０と動作が同期する部材（本例ではアーム３３）に配設され、ハンマバンク２０の直線運動と同期することにより、ハンマバンク２０の正確な位置を認識できる。よって、ハンマバンク２０が移動すると一定の変位毎にリニアセンサ３２から出力される信号を元に印字素子駆動タイミングを生成し、印字素子駆動回路によって印刷用紙へ向けて、生成された印字素子駆動タイミングによって印字素子が駆動され、印刷がなされる。
【０００５】
図３に１／１８０インチ間隔でリニアセンサ３２のセンサ信号が出力され、１／１８０インチ間隔、すなわち１８０ｄｐｉで印字素子の駆動タイミングを生成する場合の一例を示す。１／１８０インチ間隔で時間を計測し、計測した時間（例えばｔ１、ｔ２、ｔ３）から印字素子の駆動タイミングを生成する。リニアセンサ３２を用いることにより、ハンマバンク２０の往復運動から直接的に印刷位置を監視できるため、偏心カム２２の寸法公差等によって生じるハンマバンク２０の往復運動における振幅量の偏差によらず、所定位置への印刷が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２７５０９号公報
【特許文献２】特開２００２−３３７４１２号公報
【特許文献３】特開平１０−１６３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のクランクを用いたシャトル機構部を有する印刷装置では、リニアセンサの位置信号を用いて、印字素子駆動タイミングを生成しているが、印刷品質の確保に必要とされる高分解能のリニアセンサは一般に高価であり、機器が高コストとなるという問題があった。この問題を解決するために、高価なリニアセンサを使用せずに、モータ軸等に取り付けられた安価なロータリーエンコーダーを用いて、印字素子の駆動タイミングを生成する方法が考えられる。
【０００８】
図２にロータリーエンコーダーを用いたクランク方式のシャトル機構部の構成の一例を示す。モータ３１によってモータ軸に取り付けられた偏心カム２２を矢印Ａの方向に回転させ、シャトル機構部と一体であるハンマバンク２０と偏心カム２２に取り付けられたクランクアーム２１によって、ハンマバンク２０を矢印Ｂに示すように桁方向に往復運動させる。前述のリニアセンサの構成と同様に、図中、左上に示したようなクランク偏心量を半径とする円の直径が、ハンマバンク２０の往復運動の振幅量となる。
【０００９】
ロータリーエンコーダー３０はモータ３１の回転運動と同期することにより、ハンマバンク２０の位置を認識することができる。よって、図４に示すように、ロータリーエンコーダー３０のホーム信号により、ハンマバンク２０の反転位置を検出し、反転位置を基準として、ロータリーエンコーダー３０の信号を任意の角度で出力するようにし、これを元に印字素子の駆動タイミングを生成する。なお、設定された印字素子の駆動タイミングデータをもとに、印字素子の駆動タイミングを出力して印刷してもよい。このようにして、ハンマバンク２０の移動に伴い、ロータリーエンコーダー３０から出力される信号を元に印字素子の駆動タイミングを生成し、生成された印字素子駆動タイミングによって印字素子駆動回路を通して印字素子が印刷用紙へ向けて駆動され、印刷がなされる。
【００１０】
しかし、高価なリニアセンサを使用せずに複数のロータリーエンコーダースリットを持つ安価なロータリーエンコーダーを用いた場合、ロータリーエンコーダーディスクの取付ガタ、各ロータリーエンコーダースリットの寸法誤差、フォトセンサ取付位置誤差、モータの角速度の偏差等から、ロータリーエンコーダーの信号において、装置毎に差が生じてしまうため、そのままで各ロータリーセンサ信号を元に印刷タイミングを生成したのでは印刷位置が装置毎に変動するので、印刷品質の不安定化を招いていた。以上の問題による印刷品質の不安定については、部品の寸法精度を厳しくするか、部品組立時の寸法誤差を厳しくすることにより解決できるが、この場合部品単価及び組立作業費の増大につながりコストアップとなってしまう。
【００１１】
また上記原因による印刷位置の補正には、図７に示すように各印字素子駆動タイミング間隔におけるそれぞれの調整幅が異なるので、従来用いられていた印刷品質低下防止のための調整方法であるフェージング調整では、印字素子駆動タイミングの間隔は調整しないため、印刷品質を装置毎に安定化させることはできない。また、印刷範囲を調整しても、印字素子駆動タイミングの間隔は各々独立して調整することはできないため、印刷品質を装置毎に一律に安定させることはできない。
【００１２】
本発明は、コストアップすることなく、ロータリーエンコーダーディスクの取付ガタ、各ロータリーエンコーダースリットの寸法誤差、フォトセンサ取付位置誤差、モータの角速度の偏差等によるロータリーエンコーダーの信号の偏差によって、装置毎に生じる印刷位置の偏差を補正し、装置毎に印刷品質を安定させることを課題とする。
【００１３】
更に、機内温度変化あるいは経時変化等の、装置環境の変化による印刷位置の偏差を補正し、印刷品質を安定させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の発明は、複数個の印字素子を搭載して桁方向に沿って往復運動するハンマバンクと、前記ハンマバンクを往復運動させるためのクランクと、そのクランクを往復運動させるためのモータと、前記モータと同期して動作する複数のスリットを持ったロータリーエンコーダーディスクを備えたシャトル機構部を有する印刷装置において、前記各ロータリーエンコーダー信号の装置毎の偏差に対して、ロータリーエンコーダー信号出力時間を補正することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ロータリーエンコーダーディスクのホームを基準として計算により求めた各ロータリーエンコーダー信号出力の理論時間と、同じくロータリーエンコーダーディスクのホームを基準として実際に出力された各ロータリーエンコーダー信号との時間の差をとり、その差を元に印字素子駆動タイミングを補正して印字素子駆動タイミングを出力することを特徴とする
本発明の請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記印刷装置は複数の印刷モードを備え、印刷モード毎に計算によって求めた各ロータリーエンコーダー信号出力の理論時間を持ち、印刷モード毎に実際に出力された各ロータリーエンコーダー信号の時間との差をとり、その差を元に印刷モード毎に印字素子駆動タイミングを補正して印字素子駆動タイミングを出力することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、実際に出力された各ロータリーエンコーダー信号の最新複数回転分の平均時間を用いて、計算から求めた各ロータリーエンコーダー出力信号の理論時間との差をとって、その差を元に印字素子駆動タイミングに補正値を加えることによって、機内温度変化や経時変化等の装置環境変化による印刷位置の偏差を補正することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記ロータリーエンコーダーディスクのホームを基準として計算により求めた各ロータリーエンコーダー出力信号の理論時間と、同じくロータリーエンコーダーディスクのホームを基準として実際に出力された各ロータリーエンコーダー信号との時間の差をとり、その差の値を監視することでシャトルのクランクアーム接合部等の破損を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、高価なリニアセンサを使用せずに、また部品の寸法精度、組立精度を厳しくすることなく、ロータリーエンコーダーディスクの取付ガタ、各ロータリーエンコーダースリットの寸法誤差、フォトセンサ取付位置誤差、モータの角速度の偏差等によるロータリーエンコーダー信号の偏差によって、装置毎に生じる印刷位置の偏差を補正し、印刷品質を安定させることができる。また、印刷装置内の温度変化、あるいは経時変化による印刷位置の変動に対しても補正でき、印刷品質を保つことができる。また、クランクアーム接合部等の破損についても検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、本発明で使用するクランクを用いたシャトル機構部を有し、このシャトル機構部によって複数の印字素子を備えたハンマバンクを往復運動させる印刷装置の概要について説明する。
【００２０】
図５に印刷装置の概略構成の一例を示す。複数の印字素子（図示せず）を有するハンマバンク５１は、モータ５９によってモータ軸に取り付けられた偏心カム６０を矢印Ｅの方向に回転させ、ハンマバンク５１と偏心カム６０に取り付けられたクランクアーム６１によって、ハンマバンク５１を矢印Cに示すように桁方向に往復運動させる。また、ハンマバンク５１はインクリボン５２及び印字用紙５３を介して、印字力を支持するためのプラテン５４と対向した状態で配置されている。複数の印字素子は、ハンマバンク５１の往復運動の過程で適時駆動される毎に、ドットマトリックスの形で文字、図形等を印字用紙５３に印刷する。印字用紙５３は、その印刷過程において、トラクタ５５および紙送りモータ５７等により構成される紙送り機構部５６により、適時、行方向（図中Ｄ方向）へ送られる。これらの動作の制御は後述する制御装置６２によって行われる。
【００２１】
図６にハンマバンク５１の概略構成について示す。ハンマバンク５１は複数の印字素子からなり、印字素子はそれぞれ板バネ７０の先端にハンマピン７１を取り付けた構成となっており、板バネ７０に予め持たせた撓みエネルギーを釈放用電磁コイル７２により開放し、インクリボン７５を介して印字用紙７６にドット印字を行う。そして、永久磁石７３の磁気吸引力の復帰により板バネ７０はコムヨーク７４との接触位置に戻るまでの一連の動作を繰返して印刷を行う。
【００２２】
上記構成の印刷装置においては、複数種類の印刷モードを有する。例えば、第１の印刷モードは１６ドットサイズの文字を２００行／分の速度で印刷する通常印刷モード、第２の印刷モードは２４ドットサイズの文字を１００行／分の速度で印刷する高品質印刷モード、第３の印刷モードは１２ドットサイズの文字を３５０行／分の速度で印刷する高速印刷モードである。これらを適宜使い分けることにより、目的に合った印刷を行うことが可能となる。
【００２３】
次に、先に説明した制御装置６２のうち、本発明に関与する部分の制御回路を抜き出したものを図１に示す。
【００２４】
本例の制御回路では、ロータリーエンコーダー１に接続され、図７に示されるようにあらかじめ設定された時間間隔（図中t1、t2、t3）を保持する印字素子駆動時間間隔保持手段２、設定された時間間隔と補正値保持手段からの補正値を加え、もしもデータが図９（２）中の最短応答時間xよりも大きければデータを印字素子駆動トリガ出力手段４に、小さければ印字素子駆動タイミング理論値保持及び出力手段１４に信号を送る加算器３、データによって該当する印字素子駆動タイミングのトリガを出力する印字素子駆動トリガ出力手段４、印字素子駆動トリガ出力手段４からの信号を受けて印字素子を駆動する印字素子駆動タイミング生成手段５、及び各ロータリーエンコーダー信号に対して補正を行い、その補正値に出力するロータリーエンコーダー信号補正部６、及びロータリーエンコーダー信号が出力された時間と、ロータリーエンコーダー信号が出力される時間の理論値を監視することで、クランクアーム２１の接合部等における破損を検出し、検出したらＣＰＵ８に信号を送るクランクアーム接合部破損検出手段７、クランクアーム接合部破損検出手段７からクランクアーム２１の接合部等が破損したという信号を受け取ると、装置を停止させるＣＰＵ８からなる。
【００２５】
更に、ロータリーエンコーダー信号補正部６の構成は、ロータリーエンコーダー信号が出力される時間（ホーム位置から各スリット間の時間）を検出するタイマ９、そのタイマ９から数値データを受け取り、印刷モード毎に過去の複数回転分（例えば１０００回転分）の時間データを各スリット番号毎に平均化し、保持するロータリーエンコーダー信号出力時間保持手段１０、あらかじめ計算により求めておいた各印刷モードのロータリーエンコーダー信号が出力される時間の理論値を各スリット毎に保持するロータリーエンコーダー信号出力時間理論値保持手段１１、各スリット毎にロータリーエンコーダー信号出力時間保持手段１０とロータリーエンコーダー信号出力時間理論値保持手段１１の差を求め、補正値保持手段１３にデータとして送る補正値算出手段１２、補正値算出手段１２からのデータを各印刷モード、各スリット番号別に保持しておき、ロータリーエンコーダー信号入力毎に、次のスリット番号の該当する印刷モードの補正値を印字素子駆動トリガ出力手段  に送る補正値保持手段１３、図７（２）のd（d1、d2、d3…）の値がクランクアーム接合部等の破損検出値以下の全印字素子駆動タイミングについて、各印字素子駆動タイミングデータの間隔を印字位置データとモータの角速度データから求めて、データをあらかじめ保持し、加算器３からの信号入力によって印字素子駆動タイミングを直接、印字素子駆動タイミング生成手段に出力する印字素子駆動タイミング理論値保持及び出力手段１４からなる。
【００２６】
上記構成において、ロータリーエンコーダー信号補正部６によって、前述したロータリーエンコーダー信号をトリガとして出力される印字素子駆動タイミングに各印刷モード毎に補正を加え、印字素子駆動タイミングを生成して印刷することで、ロータリーエンコーダー信号を擬似的に補正し、装置毎の印刷位置の偏差を補正することで、印刷品質を安定させる。
【００２７】
具体的には、タイマ９にロータリーエンコーダー信号が入力される度に、新しく入力されたロータリーエンコーダー信号のホーム信号からの時間を盛り込んだロータリーエンコーダー信号出力時間保持手段１０のデータと、ロータリーエンコーダー信号出力時間理論値保持手段１１における同じ印刷モード、同じスリット番号のデータとの差（図７のd1、d2、d3）を、補正値算出手段１２にて求め、その差を補正値保持手段１３に、印刷モード毎、スリット番号毎に格納する。そして格納された補正値データを、それぞれの印字素子駆動タイミングにおいて印字素子駆動時間間隔保持手段２にあらかじめ保持されている、ロータリーエンコーダー信号入力からの印字素子駆動タイミング出力時間間隔（図７のt1、t2、t3）に加え、印字素子駆動トリガ出力手段４にて各ロータリーエンコーダー信号をトリガとして生成される印字素子駆動タイミングを補正する。なお、１つのロータリーエンコーダー信号をトリガとして複数の印字素子駆動タイミングを生成する場合、図８に示すように、それらの印字素子駆動タイミングに同じ補正値を加え、擬似的にロータリーエンコーダー信号を補正し、印刷品質を安定させる。また、もしも補正により印字素子駆動タイミングが、トリガとなるロータリーエンコーダー信号に対する最短応答時間xよりも早くなってしまう場合には、図９に示すように、その一つ前の印字素子駆動タイミングからの時間間隔で考える。具体的に図９で説明する。図９（２）中のt2+d2が最短応答時間xよりも早くなってしまうことをあらかじめ加算器３において検出しておき、直前の印字素子駆動タイミング時間を印字素子駆動タイミング理論値保持及び出力手段１４に保持しておき、あらかじめ保持している直前の印字素子駆動タイミングから該当する印字素子駆動タイミングまでの時間間隔の理論値データSを、前印字素子駆動タイミングに足した時間t1+d1+Sを算出し、印字素子駆動タイミング生成手段５に該当する印字素子駆動タイミングを直接出力し印字素子を駆動させることで印刷品質を安定させる。
【００２８】
また、本発明では、過去の複数回転分（例えば１０００回転分）の時間データを各スリット番号毎に平均化し、保持するロータリーエンコーダー信号出力時間保持手段１０に保持し、その時間データと理論値を元に補正値を求め、補正を加えているので、温度による変化や、経時変化など、装置の環境が変わったとしてもその変化に追従することができる。
【００２９】
クランクアーム接合部等の破損検出については、クランクアーム２１の接合部等が破損した瞬間に負荷が軽くなることにより、ロータリーエンコーダー信号の時間が瞬間的に大幅に早くなることを利用する。具体的には、タイマ９から送られる最新のロータリーエンコーダー信号出力時間と、ロータリーエンコーダー信号出力時間理論値保持手段１１の保持されている、同じ印刷モード、同じスリット番号のロータリーエンコーダー信号出力時間の理論値との差をとり、１つの信号でも差が大きくなったこと（例えば、最新のロータリーエンコーダー信号出力時間がロータリーエンコーダー信号出力時間の理論値の1/2となった場合など）を検出したら、クランクアーム２１の接合部等が破損したと判断してＣＰＵ８に信号を送り、ＣＰＵ８は装置を停止させる。
【００３０】
以上の構成により、高価なリニアセンサを使用せずに、また部品の寸法精度、組立精度を厳しくすることなく、ロータリーエンコーダーディスクの取付ガタ、各ロータリーエンコーダースリットの寸法誤差、フォトセンサ取付位置誤差、モータの角速度の偏差等によるロータリーエンコーダー信号の偏差によって、装置毎に生じる印刷位置の偏差を補正し、印刷品質を安定させることができる。また、印刷装置内の温度変化、あるいは経時変化による印刷位置の変動に対しても補正でき、印刷品質を保つことができる。また、クランクアーム接合部等の破損についても検出することができる。
【００３１】
クランクを用いたシャトル機構部を備えた印刷装置において、各ロータリーエンコーダー信号をトリガとする印字素子駆動タイミングを、各ロータリーエンコーダー信号出力時間の理論値と実際のロータリーエンコーダー信号出力時間の平均値との差を用いて補正することで、高価なリニアセンサを使用せずに、また部品の寸法精度、組立精度を厳しくすることなく、ロータリーエンコーダーディスクの取付ガタ、各ロータリーエンコーダースリットの寸法誤差、フォトセンサ取付位置誤差、モータの角速度の偏差等によるロータリーエンコーダー信号の偏差によって、装置毎に生じる印刷位置の偏差を補正し、印刷品質を安定させることができる。
【００３２】
また、印刷装置内の温度変化、あるいは経時変化による印刷位置の変動に対しても補正でき、印刷品質を保つことができる。また、クランクアーム接合部等の破損についても検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例に係る印刷装置の制御ブロック図である。
【図２】リニアセンサを用いたクランク方式のシャトル機構部の構成の一例を示す概略図である。
【図３】リニアセンサを用いた場合の印字素子駆動タイミング生成方法のタイミングチャートである。
【図４】ロータリーエンコーダーを用いた場合の印字素子駆動制御方法のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例に係る印刷装置の概略構成の一例を示す斜視図である。
【図６】ハンマバンクの概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の印字素子駆動タイミング補正方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】１つのロータリーエンコーダー信号が複数の印字素子駆動タイミングのトリガとなっている場合の補正例のタイミングチャートである。
【図９】補正した印字素子駆動タイミングがトリガとなるロータリーエンコーダー信号に対する最短応答時間xよりも早くなる場合のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１…ロータリーエンコーダー、２…印字素子駆動時間間隔保持手段、３…加算器、４…印字素子駆動トリガ出力手段、５…印字素子駆動タイミング生成手段、６…ロータリーエンコーダー信号補正部、７…クランクアーム接合部破損検出手段、８…ＣＰＵ、９…タイマ、１０…ロータリーエンコーダー信号出力時間保持手段、１１…ロータリーエンコーダー信号出力時間理論値保持手段、１２…補正値算出手段、１３…補正値保持手段、１４…印字素子駆動タイミング理論値保持及び出力手段、２０…ハンマバンク、２１…クランク（クランクアーム）、２２…偏心カム、３０…ロータリーエンコーダー、３１…モータ、３２…リニアセンサ、３３…アーム、５１…ハンマバンク、５２…インクリボン、５３…印字用紙、５４…プラテン、５５…トラクタ、５６…紙送り機構部、５７…紙送りモータ、５９…モータ、６０…偏心カム、６１…クランク（クランクアーム）、６２…制御装置、７０…板バネ、７１…ハンマピン、７２…釈放用電磁コイル、７３…永久磁石、７４…コムヨーク、７５…インクリボン、７６…印字用紙。
【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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