JP2008213435A - ドットラインプリンタの印刷制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンマバンク及びそのシャトル動作を行うシャトル機構部を具備したプリンタにおいて、ハンマバンクへの急激な負荷増大時の過負荷制御の実行を可能な限り低減し、プリンタ構成部品の磨耗・損傷を低減し、機器の信頼性を向上させる事を課題とする。
【解決手段】 ハンマバンクの等速区間の速度異常低下時に加速電流を通電する過負荷による加速制御機能を備えたプリンタにおいて、過負荷により加速電流を通電した情報を記憶し、その情報をもとにプラテンギャップの補正制御を行う事により達成できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータによる駆動機構が併設されたプラテンギャップの調整機構とリニアモータ方式のシャトル機構を有するドットラインプリンタに関するもので、更に詳しくは、往復移動の反転を付勢する手段を備えたリニアモータのシャトル機構を有するドットラインプリンタの印刷制御に関するものである。

本発明に関わるドットラインプリンタは、印刷用紙の搬送機構、インクリボン搬送部、プラテン機構、印字機構部及びシャトル機構部から構成される。

まず、図４を用いて、一例としてリニアモータ方式のシャトル機構部を有するドットラインプリンタの概略構成について説明する。

複数個の印字素子を搭載したハンマバンク３１は直動軸受け５２に支持され、ガイドシャフト５１上を往復移動（以下、シャトル動作という）する。シャトル動作の動力源であるリニアモータ部６０は反転コイル６２と等速コイル６３からなるコイル部６１とマグネット６４を構成品としている。ハンマバンク３１とコイル６１は、１対のタイミングプーリ８２より支持されたタイミングベルト８１に連結された反転機構部７０によって、リニアモータ部６０からの動力をハンマバンク３１のシャトル動作に変換するように構成されている。

更に、前記ハンマバンク３１またはコイル部６１の両端部のシャトル動作の移動方向を切替える位置（いわゆる反転位置）には、反転動作を付勢するための反転付勢手段（例えばバネ）９０が配設されている。この反転付勢手段９０はバネに限らず、マグネットの同極反発を利用した手段などでもよい。

ハンマバンク３１及びコイル部６１の反転動作は、ハンマバンク３１に取り付けられた位置検出センサ１００によりハンマバンク３１の位置及び往復運動速度を計算し、予め決められたシャトル動作の速度カーブ上を動作するよう制御される。その制御は、コイル部６１に通電する電流値を変化させるシャトル制御回路１１０、動作環境温度を検出するサーミスタ１１１、コイル部６１へ電流を通電するシャトル駆動回路１２０によって行われている。

次に、図２を用いてドットラインプリンタのハンマバンク３１周辺の概略構成について説明する。

ハンマバンク３１は複数個の印字素子３０を搭載しており、印字用紙３２を搬送する用紙搬送機構３４を介して、ハンマバンク３１の打撃力を受けるプラテン３５と相対するように配置されている。

印刷は、駆動源となるシャトル機構部（図示せず）に連結されたハンマバンク３１をシャトル動作させる過程で印字素子３０を駆動し、インクリボン３３を介して印刷用紙３２を打撃し、インクを印刷用紙３２に転写することで行われる。

また、インクリボン３３と用紙の間にはリボンセパレータ４０が設置され、インクが印刷用紙３２へ不用意に付着すること防止している。

ハンマバンク３１とプラテン３５の間隔（以下、プラテンギャップ）は、レバー３６（以下、ＦＴレバー３６）で以って使用する印刷用紙３２の厚さに応じてプラテンギャップ設定を行うようになっている。

また、ＦＴレバー３６には、ステッピングモータ３７の駆動力をタイミングベルト３８（ギヤでも可）及びカム３９等を介してプラテン３５へ伝達するための駆動機構が連結されている。当該構成により、ＦＴレバー３６を動かすと、プラテン３５は印字素子に近づく方向（プラテンギャップが狭くなる）もしくは遠ざかる方向（プラテンギャップが広くなる）に移動することが可能となる。通常、印刷を行わないでハンマバンク３１のシャトル動作のみが行われる場合に、印刷用紙３２にインクリボン４０が接触してこすれることによって印刷用紙３２が汚れることがないように、プラテンギャップを一定量広げ、印刷時には元の設定値に戻すように制御される。

図３は、ＦＴレバー３６の位置を確認するためのＦＴインジケータ４１の概略構成を示す。また、下記表１には、用紙に対応したＦＴレバーの設定の目安を示す。ＦＴインジケータ４１には１から７までの値が記されているが、１／３刻みで設定可能となっている。通常、ドットラインプリンタ筐体内のＦＴインジケータの近傍には、ＦＴレバーを設定する場合の目安表（表１）が銘板表示されている。よって、操作者は目安表を参考に用紙に合わせてＦＴレバー３６を設定することになるが、印刷用紙の材質や構成によって厚みや硬さが異なるので、最終的な設定値の選択は操作者の経験および感覚的な判断に委ねられている。（例えば、引用文献１参照）

特開２００１−１９９１０８号公報 特開２０００−９４７７５号公報

最近のドットラインプリンタでは、ハンマバンクのシャトル動作時に急激な負荷がかかった場合、シャトル機構部の加速制御を行うことにより、ハンマバンクの等速区間の速度低下を防止する制御が盛り込まれている（例えば、引用文献２参照）。

この制御について、図５を用いて説明する。図５はハンマバンクの速度波形と、シャトル機構部のコイル駆動電流との関係を示すグラフである。図５において、ハンマバンクのシャトル動作は、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６２に通電して減速制御及び加速制御を行い、等速区間では等速コイル６３に通電して一定速移動の等速制御を行っている。

通常、ハンマバンクのシャトル動作は予め決められた速度カーブ上を動作するように制御されているが、ハンマバンクへの負荷が増大した時、例えば印刷用紙の折り目付近に印刷する場合等）には、等速区間の大幅な速度低下が発生してしまう。特に、反転付勢手段を備えたシャトル機構部においては、低速状態が続いた場合、等速区間の後半部において、反転付勢手段の反発力の影響により、ハンマバンクを所定のシャトル動作の振幅まで動作させることが困難となる。そこで、反転付勢機構を有するシャトル機構部であってもハンマバンクへの急激な負荷増大時に等速区間の速度低下を防止する制御機能を加えている。

図６に、前述した制御機能の一例として過負荷時の加速制御を示す。
何らかの要因によって、ハンマバンクへの負荷が増大した場合、ハンマバンク等速運動の推力が不足し、等速区間の速度が低下する。図６の場合、等速区間Ｘ４からハンマバンクの速度を監視し、等速区間前半部で規定速度Ｖ２以下を検出すると、反転コイルに加速電流を通電する。通電中は、ハンマバンクの速度を監視し、規定速度Ｖ３（Ｖ２＜Ｖ３）を検出したとき加速制御電流の通電を終了する。また、等速区間後半部に異常速度を検出した場合（等速区間Ｘ５近辺）においても反転コイルに加速電流を通電して、推力と速度を維持する。なお、ハンマバンクの等速運動の振幅の中心を基準にシャトル機構部へ力を与える向きが逆となるので、等速区間の前半部分と後半部分では反転コイルへ印加する駆動電流の向きが逆になる。

しかし、操作者の故意あるいは誤りによってプラテンギャップが小さめに設定された場合、あるいはミシン目付近までの印刷、更には多様化された印刷用紙、例えば５頁以上の紙が重なった多部紙や、用紙に葉書が添付された特殊紙等、紙の剛性が強い印刷用紙が使われる場合には、プラテンギャップの適切、不適切に関わらず、ハンマバンクのシャトル動作の速度が異常低下したことを検出した後に過負荷制御（加速電流での駆動）をするため、印字素子、インクリボン及びリボンセパレータへ想定以上の過負荷を与え、磨耗・損傷を誘発することがある。

なお、自動用紙厚調整機能を具備し、ハンマバンクとプラテンとの距離の調整を即時的に実施することも考えられるが、この場合、用紙厚に変化が生じたことを検知した後でしかハンマバンクとプラテンとの距離の調整を実施することができない。従って、本願発明で課題としている、予め予測されるミシン目前後の印刷時のハンマバンクの過負荷や、特殊用紙に起因する過負荷に対しては、問題を解決できる手段には成り得ない。

以上を鑑み、本発明は、プラテン駆動機構が連結されたプラテンギャップの調整機構及び反転付勢手段を備えたシャトル機構部を有するドットラインプリンタにおいて、ハンマバンクへの急激な負荷増大時の加速制御実行を可能な限り制限し、プリンタ構成部品の磨耗・損傷を低減し、プリンタの信頼性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決する本願発明の第１の手段は、複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、ハンマバンクの打撃力を支持するプラテンと、モータによる駆動機構を併設し、使用する用紙の厚みに応じたハンマバンクとプラテンの間隔を調整する間隔調整機構と、前記ハンマバンクを往復移動させると共に等速区間の速度異常低下時に加速制御する機能を備えたシャトル機構部を有し、ミシン目を有する連続紙を印刷するドットラインプリンタにおいて、前記シャトル機構部の加速制御の実行情報に基づき、ミシン目近傍の印刷時に前記ハンマバンクと前記プラテンとの間の距離を補正制御することを特徴とする。

また、上記課題を解決する本願発明の第２の手段は、請求項１記載のドットラインプリンタの印刷制御方法において、前記補正制御を、ミシン目の上下１インチ以内の印刷を対象とすることを特徴とする。

本発明を備えたドットラインプリンタによれば、自動用紙厚調整機能を具備することなく、過負荷状態でのハンマバンク往復運動を極力なくすようにすることで、プリンタ構成部品の磨耗・損傷が低減され、信頼性を向上させることができる。すなわち、本発明によれば、ハンマバンクの往復運動に支障を来たさず、常にハンマバンクとプラテンのギャップが最適な距離となるように制御できるため、「ミシン目の近傍」という用紙の特殊な部位の印刷を適正に印刷できるようになった。

本発明は、印刷頁毎に過負荷による加速制御の実行の有無の情報を記憶し、その記憶情報に基づき、プラテンギャップの調整機構を駆動して、プラテンギャップを最適値に補正制御することを要旨とする。

以下、図面を参照して説明する。なお、ドットラインプリンタの構成については、従来技術で説明した構成と同じであるため、説明を省略し、プラテンギャップの最適補正についてのみ説明する。

図１は本発明における過負荷時の加速制御の実行、プラテンギャップ補正およびプラテンギャップ設定量の変化を示すタイミングチャートである。本例の場合、プラテンギャップは、印刷開始前に操作者によって、上記表１の「３」の位置に設定されている。

一方、多部紙印刷時、ミシン目近傍、特にミシン目の上下約1インチの範囲において、用紙厚みによりシャトルモータへの負荷が増大する「山折り部」と「谷折り部」が１頁毎に生じる。通常の印刷においては、図７に示すように、頁の先頭行ミシン目直下を頁の先頭行、ミシン目の直前を頁の最終行に設定するように印刷データは作成される。また、ミシン目近傍は印刷品質を保証できないので、通常は印刷非推奨領域としている。しかし現実には、伝票管理番号や日付等が印刷されることが多い。このミシン目近傍を印刷時、プラテンギャップ「３」が設定されているので、ハンマバンクへの急激な負荷増大が発生する。その結果、図６に示すように等速区間の速度が異常低下（Ｘ４の近傍）するので、速度低下を回避するために加速制御を実行することとなる。

この加速制御を実行したことは情報として、山折りと谷折りが発生する周期である２頁分だけ記憶・更新され、次の山折り部と谷折り部を印刷するときのプラテンギャップ補正情報に反映される。なお、この制御は、図８に示すような制御回路に基づき行う。すなわち、図２及び図４に示したシャトル制御回路１２０及びプラテンモータ駆動回路１３０は、プリンタ全体の制御を行う主制御回路１４０のＭＰＵ１４２に接続されており、更に加速制御実行フラグ１４１及び補正フラグ１、２がＭＰＵ１４２に接続されている。

以上の制御回路により、例えば図１の例の場合には、印刷開始直後の初回のハンマバンクのシャトル動作中の用紙の山折り部（山折１）において、シャトルモータの加速制御を実施したことによりハンマバンクの「過負荷」状態を検出したこととなるので、加速制御実行フラグ１４１に「過負荷」の検出を「補正フラグ１」として記録する。続いて、初回のハンマバンクの往復移動中の用紙の谷折部（谷折１）においてもシャトルモータの加速制御を実施したことによりハンマバンクの「過負荷」状態を検出したこととなるので、加速制御実行フラグ１４１に「過負荷」状態の検出を「補正フラグ２」として記録する。なお、用紙の山折りと谷折りは１頁毎に交互に生じるので、２つの補正フラグ「補正フラグ１」及び「補正フラグ２」を設定する。

次に、２回目の山折り部（山折２）に到達する直前に、先に設定された「補正フラグ１」に基づきプラテンのステッピングモータ３７を駆動して山折り部のプラテンギャップを当初の設定値「３」に対して＋１／３広げる補正を行う。２回目の谷折り部（谷折２）においても同様に、先に設定された「補正フラグ１」に基づきプラテンのステッピングモータ３７を駆動して当初のプラテンギャップ設定値「３」に対して＋１／３広げる補正を行う。なお、「補正フラグ１」及び「補正フラグ２」に基づくプラテンギャップの補正は、ミシン目付近（ミシン目の上下１インチ程度）のみとする。

ここで、２回目の山折り部（山折２）では、「補正フラグ１」に基づきプラテンギャップを補正したにもかかわらず、ハンマバンクの「過負荷」状態を検出したので、続く２回目の山折り部（山折３）でも、更にプラテンのステッピングモータ３７を駆動して山折り部のプラテンギャップを＋１／３広げるように「補正フラグ１」の設定値の変更を実施する。更に、３回目の山折り部（山折３）ではシャトルモータの加速制御を実施しなかったので、プラテンギャップの補正量は+２／３として「補正フラグ１」の設定し、以後、加速制御が実行されなければ、この値で補正が繰り返される。

一方、谷折り部では、２回目の谷折り部（谷折２）の印刷時に加速制御が実施されなかったので、プラテンギャップの補正量は+１／３として「補正フラグ２」の設定し、以後、加速制御が実行されなければ、この値で補正が繰り返される。

以上の制御について一般化したフローチャートを図９、１０及び図１１に示す。
図９は、ミシン目付近を印刷する場合に、プラテンギャップ補正と補正フラグ設定・更新を追加した印刷制御全体の概略フローである。図１０は、図９に示した「プラテンギャップ補正」のフローである。プラテンギャップは、第１のミシン目（山折り部または谷折り部）の補正フラグと、第２のミシン目（谷折り部または山折り部）の補正フラグをそれぞれ１つずつ割り当てて制御する。図１１は、図９の「補正フラグ設定・更新」のフローである。加速制御実行の有無に応じて、補正フラグの更新を行う。

以上のフローにおいて、ミシン目付近（山折りもしくは谷折り）の印刷が行われた場合に、ハンマバンクのシャトル動作の加速制御が実施されると、次の同じ形態のミシン目（山折りもしくは谷折り）の印刷の際に、プラテンギャップが広げられるように設定されることがポイントとなる。

なお、プラテンギャップの補正量は、次の場合に初期値にもどされる。
（１）電源が投入された。
（２）用紙が交換された。
（３）ＦＴレバーが操作された。

以上のように、ミシン目付近印刷時の加速電流通電実行有無の情報に基づき、次にミシン目付近を印刷する場合のプラテンギャップ量を補正することで、過負荷状態でのハンマバンク往復運動を最少限に抑えることができる。

さらに、上記例ではミシン目付近印刷に限定した制御方法を示したが、ミシン目付近に限定せず全印刷領域を対象に制御することも可能である。

以上説明したように、本発明によれば、ハンマバンク反転時の付勢手段を具備したリニアモータシャトル機構において、操作者のプラテンギャップ設定誤りや厚紙等が重ねられた用紙を使用して印刷非推奨範囲であるミシン目近傍の領域を印刷する場合でも、過負荷状態でのハンマバンク往復運動を最少限に抑えることで、ハンマピン、インクリボンおよびリボンセパレータの磨耗・損傷が低減されるので、機器の信頼性を向上させる事が可能となる。

本発明の一例となる加速電流通電実行およびプラテンギャップ補正のタイミングチャート。 印字機構部近傍の構成を示す概略側面図。 ＦＴレバーとＦＴインジケータを示す概略図。 ドットラインプリンタの構成を示す概略説明図。 ハンマバンクの速度波形及びコイル駆動電流波形の一例を示すグラフ。 ハンマバンクの過負荷検出時の加速制御動作波形を示すグラフ。 ミシン目付近の印刷についての説明図。 本発明の一例となる印刷制御を実施するための制御回路。 本発明においてミシン目付近の印刷制御を追加した場合の印刷制御全体の概略フローチャート。 図９の「プラテンギャップ補正」のフローチャート。 図９の「補正フラグ設定・更新」のフローチャート。

符号の説明

３０は印字素子、３１はハンマバンク、３２は印刷用紙、３３はインクリボン、３４は紙送り機構部、３５はプラテン、３６はＦＴレバー、３７はステッピングモータ、３８はタイミングベルト、４０はリボンセパレータ、４１はＦＴインジケータ、５１はガイドシャフト、５２は直動軸受け、６０はリニアモータ部、６１はコイル、６２は反転コイル、６３は等速コイル、６４はマグネット、７０は反転機構部、８１はタイミングベルト、８２はタイミングプーリ、９０はバネ、１００は位置検出センサ、１１０はシャトル制御回路、１１１は温度検出回路、１２０はシャトル駆動回路である。

Claims (2)

1. 複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、ハンマバンクの打撃力を支持するプラテンと、モータによる駆動機構を併設し、使用する用紙の厚みに応じたハンマバンクとプラテンの間隔を調整する間隔調整機構と、前記ハンマバンクを往復移動させると共に等速区間の速度異常低下時に加速制御する機能を備えたシャトル機構部を有し、ミシン目を有する連続紙を印刷するドットラインプリンタにおいて、
   前記シャトル機構部の加速制御の実行情報に基づき、ミシン目近傍の印刷時に前記ハンマバンクと前記プラテンとの間の距離を補正制御することを特徴とするドットラインプリンタの印刷制御方法。
2. 前記補正制御は、ミシン目の上下１インチ以内の印刷が対象であることを特徴とする請求項１記載のドットラインプリンタの印刷制御方法。

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