JPH0138645Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案はシリアルプリンタにおける活字選択装
置に関する。 シリアルプリンタは逐次打字方式の印刷装置で
あり、各種伝票、通張等に所望の文字、記号等を
印字するものである。例えば、現在急速に普及し
始めている統一伝票等に印字してOCR処理する
のに十分な高い印字品質、複写能力を実現してい
る。この場合、印字速度もまたシリアルプリンタ
が有すべき重要な要素である。従来、シリアルプ
リンタはタイプバー式であり、20字／秒程度の印
字速度を実現していた。然し、コンピユータによ
るオンライン処理が導入されるようになると、上
記の印字速度では十分でなく、近年サーボ式のシ
リアルプリンタが提案され40字／秒程度の印字速
度が確保されるようになつた。然し、上記の40
字／秒なる印字速度が、従来の２倍に及ぶ印字速
度に達するものであるとは言え、サーボ式シリア
ルプリンタにおいて理論的に確保し得る最高の印
字速度までには到達し得ていない。さて、高速印
字を実現するには、シリアルプリンタ内の機構あ
るいは動作に関しあらゆる改良手段が総合的に実
現されなければならない。本考案は、これらのう
ち特に印字ヘツドにおける活字選択装置に関して
改良を加えようとするものである。 すなわち本考案の目的は、現存のシリアルプリ
ンタで実現し得る印字速度よりも十分に高い印字
速度を確保し得る、印字ヘツドの活字選択装置を
提供することである。 上記目的に従い本考案は、印字ヘツドをある回
転角だけ回転させて所望の活字を選択する場合、
その選択操作時間ｔの中間時間ｔ／２まである正の トルク＋Ｔで加速してその後ある負のトルク−Ｔ
で減速するという、いわゆるバング・バング制御
が活字選択の最適制御であることに着目し、この
バング・バング制御を基礎として、従来は階段状
の波形をもつて回転変位指定信号を送出していた
のを改め、これを平滑な波形となし、特に活字選
択工程の後半で生じがちであつた、前記階段状の
波形に沿う線形動作を減少させ実質的に活字選択
時間を短縮している。又、本考案におけるサーボ
制御においては、印字ヘツドの回転量θとその速
度θ〓からθ＋Ｋθ〓＝０で規定される切換関数のゲ
インＫを回転変位指定量の大きさに応じて変化さ
せ、前記の回転変位指定信号の平滑化に伴う選択
時間の短縮効果が、いかなる回転変位指定量につ
いても同様に得られるようにし、これによつて活
字選択時間を一層短縮可能であるようにしたこと
を特徴とするものである。 第１図は本考案が適用されるシリアルプリンタ
の一部を取出して示す概略構造図である。本図に
おいて、１１は所望の活字が横一列に何行かに亘
つて印刷される印字媒体であり、ロール紙、通張
等である。印字媒体１１は、印字媒体を支持する
機構（プラテン）１２により支持されながら間欠
送りされる。印字媒体１１に、所望の活字をイン
クパクトさせるのが印字ユニツト１３であり、上
下各２段に64文字合計128文字の活字をクラウン
形に配列してなる印字ヘツド１３−１と、これを
回転駆動させる活字選択用モータ（図示せず）、
１つの活字を媒体１１に向つてインパクトさせる
ハンマリング用モータ（図示せず）等を収納した
駆動機構部１３−２とからなる。１３−３は赤黒
のインクリボンを収納したリボンカートリツジで
ある。印字ユニツト１３は移動軸１４に乗つて図
中矢印Ａ方向に移動しスペース動作を行なう。な
お、移動軸１４はスペースモータ１５によつて回
転せしめられ、且つ該移動軸１４にはラセン溝が
形成されているので、前記の回転に伴う該ラセン
溝の送り動作によつて印字ユニツト１３が全体に
スペーシングを行なう。そして横１ラインの印字
が終了する毎に図中矢印A′方向に復帰する。又、
図示しない制御回路は、前記活字選択用モータと
協働して第１の電気サーボ装置を構成し、該装置
は活字選択手段として機能する。スペースモータ
１５はその背面に該スペースモータの回転軸と連
動するポテンシヨメータ１７を備える。これらス
ペースモータ１５ならびにポテンシヨメータ１７
は上記制御回路に協働して第２の電気サーボ装置
を構成する。本考案は、前記第１および第２の電
気サーボ装置のうち、第１の電気サーボ装置に関
して述べるものである。 第２図は、第１図の構成のうち本考案に係る部
分のみを取出して拡大して示す斜視図であり、前
記第１の電気サーボ装置により駆動される。第２
図において、２１が直流モータであり、印字ヘツ
ド１３−１を矢印ＲまたはR′方向に回転せしめ、
所望の活字２２を選択してプラテン１２の前面ま
で移動させる。この場合、直流モータ２１の回転
軸には、ホトカプラ等からなる位置検出器２３が
付設され、各活字２２の位置検出信号が出力され
る。所望の活字が選択されたとき印字ヘツド１３
−１は、ハンマー手段２４，２４′により矢印Ｓ
方向にハンマーされ、所望の活字２２がプラテン
１２上に印字媒体にインパクトされる。 第２図における駆動線２５は制御回路基板に接
続し、直流モータ２１を駆動制御する。一方、制
御線２６は制御回路基板に接続し、位置検出器２
３からの制御信号を該制御回路基板に供給し、直
流モータ２１を制御する。ここに、前記の第１の
電気サーボ装置が形成される。 第３図は、本考案に基づく第１の電気サーボ装
置の概略回路構成を示すブロツク図である。本図
において、２１は既に述べた直流モータであり、
印字ヘツド１３−１を所定量だけ回転させ所望の
活字をプラテン前面まで案内する。また直流モー
タ２１の下方には、既に述べた位置検出器２３が
あり、その出力は後述する速度検出回路等の入力
となる。 先ず、演算回路部（図示せず）において所望の
活字が指定されたとする。演算回路部は、現在の
印字ヘツド１３−１の回転位置を見て、当該所望
の活字を何ステツプ回転させるべきかを決定す
る。これが図中の変位指定信号である。印字ヘツ
ド１３−１に64文字が配列されるものとすると、
該印字ヘツド１３−１は正逆いずれかに回転可能
であり、最大32ステツプの変位が指定されるの
で、この場合、前記変位指定信号は６ビツトのデ
イジタル信号で構成されることになる。前記所望
の活字をプラテンまで案内するのに最短時間で行
なわれるべきであり、演算回路部は印字ヘツド１
３−１の回転方向をも指令する。これが図中の方
向制御信号である。変位指定信号および方向制御
信号が、演算回路部から与えられた後の概略動作
を説明すると、変位指定信号は速度指定回路３１
を通して階段状のアナログ信号に変換され後述す
るスムーザ回路３２を経て、後述するゲインコン
トロールド差動増幅器３３に導かれる。差動増幅
器３３はアナログ化された変位指定信号を入力と
すると共に、速度検出回路３４からの出力をも入
力としこれら入力の差を演算する。前述した位置
検出器２３は、印字ヘツド１３−１が回転するの
に伴つて各活字位置毎に振幅のピーク値が現われ
る正弦波を出力し、この正弦波の周波数、すなわ
ち印字ヘツドの回転速度が速度検出回路３４によ
り電圧に変換される。この速度検出回路３４の出
力は印字ヘツド１３−１の回転と共に増大する信
号であり、一方アナログ化された変位指定信号は
その回転と共に減少する信号である。従つて、こ
れらの信号の差を表わす増幅器３３の出力は当初
は正であり、両者が一致して零となつたのちは負
である。この正→零→負なるシーケンスにより、
直流モータ２１が制御され、所定の回転位置まで
コース（粗）コントロールされる。この場合、方
向制御回路３５により、直流モータ２１の回転方
向が指定される。また、方向制御回路３５を経由
した、前記の信号の差を表わす増幅器３３の出力
は前記コースコントロールの間、スイツチSWの
接点ａを通過し、クランプ回路３６を通して直流
モータ２１に印加される。クランプ回路３６は、
直流モータ２１に印加される電圧レベルを所定値
に抑制する。 前記コースコントロールの期間中、演算回路部
において、変位指定信号により与えられた指定の
変位分だけ変位したことが判別されたとき、図示
するロツク信号が供給され、スイツチSWの接点
をｂ側に切換え、正弦波の位置検出信号そのもの
に案内されて、極めて微細に、直流モータ２１は
目標位置まで到達する。前記ロツク信号が送出さ
れるタイミングは通常、正弦波が目標位置に到達
する1/4サイクル前とされている。この動作は、
コースコントロールに対してフアインコントロー
ルと称される。 上述の制御は、いわゆるコースコントロールお
よびフアインコントロールのデユアルモードから
なり、精度の高い活字選択が確保される。又、前
述の活字選択は、かなりバング・バング制御方式
に近似した方式で行なわれており、これもある変
位を最適な時間で制御するのに都合の良い方式で
あるとされている。このバング・バング制御は第
４図Ａのグラフに示す如く、ある活字選択時間を
ｔとしたとき、最初の時間ｔ／２では＋Ｔなる、
あるトルクを加えて加速し、その後は−Ｔなるト
ルクを加えて目標位置まで減速するものである。
このことは、前述した、直流モータ２１が正→零
→負なるシーケンスで制御されることに対応す
る。第４図Ａのように＋Ｔ，−Ｔなるトルクを印
加することにより、第４図Ｂのグラフに示す如
く、直流モータ２１の回転速度Ｖは略三角形のル
ートに沿つて変化し、高速の活字選択が確保され
る。然し、これだけでは非線形領域で動作するこ
とが多く、外部からの負荷変動に弱いという問題
がある。この問題を解決する制御の仕方として
は、コースコントロール区間に対してはなるべく
非線形動作を行ない、フアインコントロール区間
に近づくにつれて線形動作をさせる方法が考えら
れる。これを位相面で見ると第５図Ａの如くな
る。すなわち、＋Ｔのトルクから−Ｔのトルクに
切換わる時点Ｐと停止付近Ｑでの動作を線形動作
させている。ただし、第５図Ａの横軸は回転変位
θをとり、縦軸には速度θ〓をとつて示す。また直
線Ｚは切換関数であり θ＋Kθ〓＝０ で規定される。上述の制御方法を活字選択動作に
採り入れることにより高速化を達成することが可
能となる。そのためには、以下のことが必要であ
る。 １ 現状の階段状の速度設定（既に述べた速度指
定回路３１の出力）を第５図Ｂの様な円滑な
（階段状でない）速度プロフイルに変更する。 ２ 活字選択ステツプ数（前記のθに相当）に応
じて上式θ＋Kθ〓＝０におけるＫを可変とする。 以上の２項目を満足させることにより高速化が
可能となる。そして、具体的には、第２図におけ
るスムーザ回路３２が上記１）項を満たすように
動作し、ゲインコントロールド差動増幅器３３が
上記２）項を満たすように動作する。なお、従来
の回路には、スムーザ回路は全く見られず、また
ゲインコントロールされる差動増幅器も見られな
い。 従来は、第３図に示したスムーザ回路３２がな
く、変位指定信号による速度プロフイールは時間
と共に階段状に変化していた。このため、直流モ
ータはある領域でこの階段に応答してしまう。直
流モータがコースコントロールにあるとき、非線
形動作であるのでその階段には応答し得ない。然
し目標位置に近づくと速度検出回路出力は変位指
定信号値に近づき、線形動作に引き込まれる。こ
の結果、線形動作時、差動増幅器３３の出力電圧
は階段状となつてしまう。差動増幅器３３の出力
電圧が階段状となればモータ電流も階段状にな
り、又制動トルクも階段状になる。かくして、制
動が十分きかず、又モータの回転は振動的にな
り、位置決め時間が長くなるという欠陥を露呈す
る。 そこで、スムーザ回路３２を導入し、階段状の
波形を円滑化すれば、階段状の変位信号は第５図
Ｂに示す如きなめらかな波形に変換されるので、
第４図Ｂに示す理想的な、バング・バング制御に
よる速度変化に近似させることが出来、活字選択
時間の短縮化が図れる。スムーザ回路３２の詳細
については後述する。 第５図Ａに示した切換関数θ＋Kθ〓＝０（直線
Ｚ）におけるゲインＫは従来固定であり、64文字
を有する印字ヘツドの最大ステツプ数（前記の回
転変位θに相当）３２を選択した場合に最適とな
るように定められていた。このため、活字選択中
ステツプ数が小さくなるにつれて最適制御から外
れる。このため活字選択時間は、第６図の実線で
示すカーブの如くなり、ステツプ数が小さいとき
に不必要に時間を多く要していた。なお、第６図
においては縦軸に指令回転変位量（ステツプ数）
θをとり、横軸に活字選択時間ｔをとつて示して
いる。そこで、本考案においては、活字選択ステ
ツプ数すなわち指令回転変位量に応じて特性カー
ブを点線のように修正することにより、図中の
Δtだけ活字選択時間の短縮を図つている。即ち、
本考案では各活字選択ステツプに対して最適制御
が出来るように、前記Ｋを可変とし、切換関数を
決定する。これを行なうのが第３図のゲインコン
トロールド差動増幅器３３である。 前記Ｋをステツプ数（θ）応じて可変とするこ
とにより、第６図に示すΔt時間だけ活字選択の
高速化が図れる。これをもう少し詳しく分析す
る。活字選択の時間を求めるには、バング・バン
グ動作を行なつているので、近似的に第５図Ｂの
領域における時間ｔを求めれば良いことにな
る。ここで前記Ｋをａ／ｂとすると切換関数は aθ＋bθ〓 (1) に書き換えられる。ここで第５図Ｂの領域にお
いてθの関数は、当該関数が２乗曲線となること
から、 θ＝Ｂ（θ）−１／２At² (2) θ〓＝−At (3) で与えられるので、上記(2)，(3)式を上記(1)式に代
入すると、 ａ（Ｂ（θ）−１／２At²）−bAt＝０ (4) が得られる。このｔの２次関数をｔについて解く
と、

【式】となり、 ｔが正であることから、 が得られる。この場合、従来はＢ（θ）について
一定のＢ（θ）＝θが与えられており、ステツプ数
に応じた補正がなされていなかつた。そこで本考
案はＢ（θ）をＢ（θ）＝K₂（θ）／θ＋K₁に定め、ス
テツ プ数に応じた補正を含むようにした。つまり、上
記(5)式は として与えられる。 上述の説明では、Ａは一定として取り扱つた
が、Ａについても（θ）に比例する関数として定
めれば、より活字選択時間を短縮することができ
る。 そこで上記(3)式を θ〓＝Ａ（θ）ｔ＝（−K₃θ＋K₄）ｔ (7) とし、上記(6)式に代入すれば となる。上記(8)式のｔは、上記(6)式のｔより短い
ことがわかる。すなわち、上記(6)式の第２項の分
母を高次の関数にできれば、ｔはより短くなる。
然し、回路構成が若干複雑化することは避けられ
ない。 上述の考え方をもとに、第３図に示した本考案
のゲインコントロールド差動増幅器３３は、第７
図のように構成される。本図において、入力端子
７１は速度検出回路３４（第３図）からの速度成
分（θ〓）を入力し、さらにθ〓に対しては上記(7)式
に
基づく、係数（K₄−K₃θ）を掛ける。一方、入力
端子７２は、スムーザ回路３２を経由した速度指
定回路３１からの位置成分（θ）を入力し、さら
にθに対しては上記(6)式に含まれる係数K₂／θ＋K₁ を掛ける。これら入力信号は減算回路７３におい
て差がとられ、エラー信号εとなる。エラー信号
εに対して、必要な係数（例えば１）が掛けら
れ、直流モータに加えるべき駆動信号Ｆ（θ）が
得られる。Ｆ（θ）はＦ（θ）＝Ｂ（θ）θ＋Ａ（θ）
θ〓である。第７図の具体的な構成は、第８図の如
くであり、抵抗R₁，R₂はθに応じて可変である。
つまりＡ（θ）＝R₃／R₂（θ），Ｂ（θ）＝R₃／R₁（θ
）で ある。抵抗R₁，R₂はそれぞれθを入力とするア
ナログスイツチおよび該アナログスイツチに接続
する複数の抵抗群として形成される。その１例を
示したのが第９図である。 以上、第３図のゲインコントロールド差動増幅
器３３について述べたので、次に第３図のスムー
ザ回路３２について述べる。第１０図は本考案に
基づくスムーザ回路３２の一実施例を示すブロツ
ク図であり、第１１図はその動作説明のための波
形図である。第１０図のスムーザ回路３２は、第
３図の速度指定回路３１から出力された階段状の
変位指定信号を、第５図Ｂの様な円滑なプロフイ
ルに変更し、線形動作時に階段状の変位指定信号
に追従することがないようにする。第１０図のス
ムーザ回路は、実際の速度信号（第３図の速度検
出回路３４の出力）を積分することにより変位信
号に変換し、この積分変位信号を、速度指定回路
３１からの階段状の変位指定信号に帰還し、該変
位信号の円滑化を図るものである。つまり、実際
の速度信号を位置パルス（各階段毎に発せられる
パルス（第１１図Ｃ参照））が得られるまで積分
し、この区間の変位の変化量θ_ij（第１１図のＢ参
照）を求める。この変化量θ_ijは、当該区間の変位
量であるので速度指定回路３１の出力（第１１図
のＡにおける波形Ｒを参照）から積分値S_ij（第１
１図Ｄ参照）を引くことにより、階段状の波形を
変位に比例した２乗曲線に変換することができ
る。これが、第１１図Ａに示すスムーズ化された
変位指定信号Ｓ（点線）である。ここでは、位置
パルスが出力されるまで積分して変位量を求める
ので、位置パルスが出力されるタイミングでリセ
ツトする必要がある。このリセツト信号は第１０
図のResetとして示される。第１０図において、
抵抗R_iおよびコンデンサC_fが前述した積分の時定
数を定める。これらR_i，C_fおよび演算増幅器OP
により、入力端子１０１から入力した実際の速度
信号（速度検出回路３４（第３図）の出力）を積
分し、抵抗R₁ならびにR₂の比をもつて、入力端
子１０２から入力した階段状の速度指定回路出力
に帰還をかける。ここに出力端子１０３より求め
るスムーズ化された変位指定信号Ｓ（第１１図Ａ
のＳ参照）を得る。なお、動作の最初において
は、正確な速度が得られず、正規の積分動作を行
なえないので初期値（第１０図のInt.Val）を入
力端子１０４に入力する。入力端子１０５，１０
６，１０７はタイミング制御信号を入力する端子
であり、アナログスイツチAS₁，AS₂，AS₃およ
びAS₄の開閉を制御する。R_f，R_sは抵抗、OP′は
演算増幅器、INVはインバータである。動作手
順は、先ず積分動作の初期値設定シーケンスにお
いて、 AS₁ オン AS₂ オフ AS₃ オフ AS₄ オフ とし、 実際の積分計算時には、 AS₁ オフ AS₂ オフ AS₃ オン AS₄ オン として、 例えば第１１図ＤのS_ijなる積分を行ない、求
める出力Ｓを得る。各階段での積分が終了する
と、リセツトシーケンスに入り AS₁ オフ AS₂ オン AS₃ オン AS₄ オフ とする。そして次の積分計算に入る。この場合、
前記の初期値設定シーケンスは不要である。 以上説明したように本考案によれば、スムーザ
回路３２が導入されたので、従来、特に活字選択
工程の後半で生じがちであつた階段状の波形に沿
う線形動作を減少させ、実質的に活字選択時間を
短縮することができる。さらに又、ゲインコント
ロールド差動増幅器３３も導入することにより、
一般に印字ヘツドの回転量θとその速度θ〓からθ
＋Kθ〓＝０で規定される切換関数のゲインＫを回
転変位指定量の大きさに応じて変化させることが
でき、前記スムーザ回路３２による平滑化に伴う
選択時間の短縮効果が、いかなる回転変位指定量
についても同様に得られる。これによつて活字選
択時間を一層短縮可能とし、従来のシリアルプリ
ンタに比して十分高い印字速度が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案が適用されるシリアルプリンタ
の一部を取り出して示す概略構造図、第２図は第
１図の構成のうち本考案に係る部分のみを取り出
して拡大して示す斜視図、第３図は本考案が適用
される電気サーボ装置の概略回路構成を示すブロ
ツク図、第４図ＡおよびＢは一般的なバング・バ
ング動作を説明するためのグラフ、第５図Ａおよ
びＢは本考案の基礎となる動作を説明するための
グラフ、第６図は活字選択ステツプ数（θ）と所
要時間との関係を表わしたカーブ、第７図は第３
図に示したゲインコントロールド差動増幅器３３
の基本構成を示すブロツク図、第８図は第７図を
より具体化した回路を示す図、第９図は第８図に
示した回路を具体化した一実施例を示す図、第１
０図は本考案に基づくスムーザ回路の一実施例を
示すブロツク図、第１１図Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは
第１０図の回路の動作を説明するための波形図で
ある。 図において、１３−１は印字ヘツド、２１は直
流モータ、２３は位置検出器、３１は速度指定回
路、３２はスムーザ回路、３３はゲインコントロ
ールド差動増幅器、３４は速度検出回路である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 印字ヘツドを回転して活字選択を行なうモータ
   と、 指令移動量と実際の移動量との偏差であつて、
   階段状の位置偏差信号を発生する手段と、 前記階段状の位置偏差信号を該階段状波形のエ
   ンベロープに沿つた平滑な信号に変換する手段
   と、 前記モータの実速度に応じた信号を発生する手
   段と、 前記位置偏差信号と該実速度との差信号を増幅
   する増幅手段とを有してなり、該増幅手段からの
   出力信号によつて常時前記モータを駆動し、か
   つ、前記の活字選択の時間（ｔ）のうち半分の時
   間（ｔ／２）までは正のトルク（＋Ｔ）で駆動し、 その後は負のトルク（−Ｔ）で駆動するバング・
   バング制御のもとで所定の活字を選択するシリア
   ルプリンタにおける活字選択装置において、 前記増幅手段のゲインを前記指令移動量の大き
   さに応じて変化せしめる手段を備えることを特徴
   とするシリアルプリンタにおける活字選択装置。