CN1163357C - 打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可防止打印头振荡提高打印质量的打印机。该打印机具有：借助微型计算机一面控制驱动电流一面使打印头(1)沿各行往复移动的线性电机(2)。以打印头(1)的往复移动区间的两端附近作为反转区，对在该反转区移动时的打印头(1)施加反转加载力的弹簧(5A，5B)、以及用于检测打印头(1)的移动位置的线性编码器(6)。在打印头(1)于反转区移动期间，由微型计算机进行控制，经由开关电路向线性电机(2)输入驱动电流，以产生抵消弹簧(5A，5B)的反转加载力的力，另一方面，根据预先设定的脉冲信号图形进行控制使该驱动电流以脉动式且分阶段地变化。

Description

打印机

本发明涉及一面使打印头往复移动一面进行逐行打印的点击式等的打印机，特别是涉及对打印头的往复运动很好地进行控制的打印机。

点击式打印机，是一种利用将多根针沿与所用打印纸输送方向垂直的方向定向排列的打印头集中打出一个打字行的打印机。在这种打印机中，一面使打印头沿与打印用纸垂直的方向往复移动，一面选择性地令针从墨带上向打字用纸侧击打进行打印。

作为使打印头往复移动的机构，为了在往复移动区间内的中间区域以基本上一定的速度移动打印头，一般采用线性电动机及线性编码器等。此外，为了在往复移动区间的两端附近使打印头反转，利用弹簧的压缩·伸长所产生的反转加载力。采用这种弹簧，当在中间区域以等速移动的打印头到达往复移动区间的两端附近所设定的反转区时，由于该弹簧的反转加载力而逐渐减速。进而，当随着进一步的减速弹簧的反转加载力逐渐增大时，最后，打印头突然一变被向相反的方向加速。进而，当一面加速一面从反转区进入中间区域时，在打印头上已经不存在反转加载力的作用，再次以等速移动打印头。控制反复这种动作进行往复运动的打印头，使之在以一定的速度，即以等速移动时，进行打印。

不过，在上述使打印头往复移动的打印机中，为了满足用户的多种需要，需要能够将打印模式在例如低速、普通速度、高速等多种等级进行切换。打印头的移动速度可按照打印模式进行变化，但在打印头高速往复移动的场合，弹簧需要相当大的反转加载力。因此，从在打印头上作用有一定程度大小的反转加载力的反转区的途中起作为非打印区，也就是，中间区域和与之相连的反转区的一部分被固定地设置成打印区间。

这里，当考虑切换打印模式使打印头低速移动的场合时，在反转区的前半进入部和后半退出部，为使之与打印区相重合，即使还存在着弹簧的反转加载力的作用，也必须使打印头以等速进行进入移动或退出移动。因此，需要借助于反转驱动电流控制线性电动机，以便产生消除反转加载力的驱动力，但仅仅通以恒定的反转驱动电流，不能使所产生的驱动力跟踪因弹簧的弹性形变所产生的反转加载力，从而存在着打印头发生振荡的问题。

另一方面，在没有弹簧的反转加载力作用的中间区域，能够使打印头在从低速～高速的整个范围内等速移动，这时为产生适当的驱动力，通过定速驱动电流来驱动线性电动机，但在低速时，由于线性电动机的驱动力强，当进行控制一面使打印头低速移动又保持一定的速度时，在这种场合，也存在着在打印头上发生振荡的问题。

上述各种问题不仅限于可切换打印模式的机种，对于所有使打印头往复移动的打印机都存在这些问题，在打印区域等速移动的打印头上发生的振荡直接导致打印质量的恶化。

本发明是考虑到上述问题而作出的，其目的是提供一种打印机，所述打印机使打印头在整个要进行打印动作的区间内以稳定的一定的速度往复运动，防止打印头产生振荡，可提高打印质量。

为达到上述目的，本发明采取以下的技术措施。

即，根据本发明的第一个方案，提供一种打印机，在具有：进行逐行打印动作的打印头，借助经由开关装置提供驱动电流使上述打印头沿各行往复运动的往复运动装置，将上述打印头的往复运动区间中两端附近作为反转区、相对于在该反转区移动的上述打印头施加反转加载力的加载装置，以及检测出上述打印头在上述往复运动区间内的位置的检测装置的打印机中，装备有驱动电流控制装置，所述控制装置在上述打印头于上述反转区间移动期间，为了产生上述加载装置所产生的反转加载力相抵消的力，经由上述开关装置向上述往复装置供应驱动电流，而另一方面为使该驱动电流脉动式且分阶段地变化，根据由上述检测装置检测出来的信号来控制上述开关装置。

采用这种打印机，使反转区的一部分成为打印区间的一部分，在反转区的这一部分上，虽然仍有加载装置的反转加载力的作用但打印头仍以等速移动，向往复移动装置驱动电流，以抵消反转加载力。这时，由于驱动电流根据变化的反转加载力以脉动且分阶段的方式变化，从而可产生跟踪性良好的抵消这种反转加载力的力，能够有效地防止打印头在反转区的振荡。从而，可在打印区间内一面以一定的速度使打印头移动一面进行打印动作，提高打印质量。

根据本发明的第二个方案，提供一种打印机，在具有：进行逐行打印动作的打印头，通过经由开关装置提供驱动电流使上述打印头沿各行往复移动的移动装置，以上述打印头的往复移动区间内的两端附近作为反转区、相对于在该反转区移动时的上述打印头施加反转加载力的加载装置，以及检测上述打印头在上述往复移动区间内的位置的检测手段的打印机中，配备有驱动电流控制装置，所述驱动电流控制装置，在上述打印头除上述反转区之外于上述往复移动区间内的中间区移动的期间内，为保持该打印头的一定的速度经由上述开关装置向上述往复移动装置输入驱动电流，另一方面根据由上述检测装置的检测信号控制上述开关装置使该驱动电流以脉动的方式并且微小地进行变化。

采用这种打印机，以中间区作为打印区间，为使打印头在这种中间区内等速移动，对往复移动装置输入驱动电流，以获得一定的速率。这时，由于驱动电流是脉动式且进行微小变化的，由往复移动装置所产生的速率不会大幅地变化，十分稳定，可有效地防止打印头在中间区的振荡。从而可一面使打印头在打印区以稳定的一定的速度往复移动一面进行打印动作，提高打印质量。

本发明的其它特征和优点，通过下面参照附图对本发明的实施例的说明，将会变得更加清楚。

图1是表示本发明的打印机的一个实施例的概略结构的简图。

图2是表示内置于根据本实施例的打印机中的微型计算机的结构的框图。

图3是表示说明打印头以低速往复移动时的速度与位移及作用于其上的力之间的关系的说明图。

图4是表示分别在高速和低速时打印头的速度变化的曲线图。

图5是表示说明根据脉冲信号图形所控制的驱动电流的波形的说明图。

图6是表示根据本实施例的打印头的速度抖动波形与现有技术的例子进行比较的说明图。

下面参照附图对本发明的优选实施例进行具体说明。

图1为表示作为根据本发明的打印机的一个实施例，其大略结构的简图。此外，本发明具有对打印头的往复运动进行控制的特征，其基本结构与现有技术相同，从而适当地省略了对其所进行的图解说明。

如图1所示，打印机具有进行逐行打印动作的打印头1，通过磁场与电流的相互作用产生驱动力的线性电动机2，以沿着往复方向S可自由移动地方式支承打印头1的固定轴4，设置在该固定轴4上、当打印头1在往复区间的两端附近移动时赋予弹性加载力(反转加载力)的一对弹簧5A，5B，以及用于检测打印头在往复移动区间内的位置的线性编码器6等。此外，在该打印机中，内置对给线性电动机2提供的驱动电流进行开/关用的开关电路(开关装置)以及后面将要描述的微型计算机，利用该微型计算机对各种动作进行控制。

简而言之，根据本实施例的打印机，是一种利用点击的方式向连续的纸张(图中省略)进行打印的打印机，多个打印针(图中省略)沿着与连续的纸张的输送方向F垂直的方向以整齐排列的状态装置在打印头1上。该打印头1的结构为，当其沿垂直于连续纸张的输送方向F往复移动时，选择性地进行将针从墨带(图中省略)上击打到连续纸张侧的打印动作，从而集中地进行一行字的打印。

在使打印头1往复移动时，为了尽可能地使之具有良好的打印质量，必须以一定的速度使打印头移动，为实现这种往复运动，采用线性电动机和线性编码器等。线性电动机2，具有图中未示出但后面将会描述的作为往复移动装置的永磁体和电磁线圈，通过控制经过开关电路通向该线圈的驱动电流，产生进行直线往复移动所必需的驱动力。通过将线性电动机2的直线运动传递给打印头1，打印头1沿往复方向S移动。

这里，电磁线圈中有定速线圈和反转线圈，定速线圈主要产生用于以一定的速度使打印头1移动的推动力，反转线圈则主要产生使打印头1反转时所必要的推动力，而使这些线圈处于通电状态的驱动电流，则以后面将描述的脉冲信号的图形为基础，根据由线性编码器6输出的检测信号的定时受到控制。利用该线性编码器6，根据在打印头1的往复移动区间内的移动位置输出脉冲形的移动位置检测信号，另一方面，当打印头1到达设定于往复移动区间内的左右两端附近处的后面将要描述的反转区时，输出反转位置检测信号。就是说，线性编码器6被用作检测打印头1在往复移动区间内的位置的检测装置。

另一方面，为了伴随着往复运动使打印头1反转，利用弹簧5A，5B的压缩·伸长所产生的反转加载力。这种弹簧5A，5B分别收藏在分别设置在固定轴4上的可动挡块4A，4B与面向打印头1的往复方向S的端部1A，1B之间的间隙内。相对于打印头1各可动挡块4A，4B，特别是以向着图中未示出的与打印头1的移动方向相反的方向运动的方式连接在线性电动机2上。例如，在打印头1位于往复移动区间的右端附近的位置时，左侧的弹簧5B处于被压缩在端部1B与可动挡块4B之间的状态，由该弹簧5B的压缩产生反转加载力相对于打印头1向左作用。反之，当打印头1位于往复移动区间的左端附近的位置处时，右侧的弹簧5A处于被压缩在端部1A与可动挡块4A之间的状态，由该弹簧5A的压缩产生的反转加载力相对于打印头1向右作用。由这种由弹簧5A，5B产生的反转加载力作用的区域称作“反转区”。另一方面，在左右两侧的弹簧5A，5B处于在端部1A，1B与可动挡块4A，4B之间自由运动状态的场合，不存在由两个弹簧5A，5B产生的反转加载力对打印头1的作用，将这种没有弹簧5A，5B产生的反转加载力作用的区域称作“中间区”。总而言之，弹簧5A，5B被用作在打印头于反转区内移动时，对打印头1施加反转加载力的加载装置。

这里，打印头的往复移动区间被分成设定在左右两端附近的反转区及在其间的中间区，以基本上一定的速度使打印头1在该中间区移动的方式向线性电动机的定速线圈输入定速驱动电流，与此同时控制打印头1进行打印动作。此外，在本实施例中，在与中间区相连接的反转区的一部分处，也控制打印头1的动作，关于这一点在后面将加以说明。

图2是表示内置于根据本实施例的打印机中的微型计算机的结构的框图，如该图所示，微型计算机通过利用总线将MPU10，ROM11，RAM12以及接口13相互连接起来构成。线性电动机2和线性编码器6连接在接口13上。MPU10除控制由打印头所进行的打印动作之外，还通过控制对于线性电动机2的驱动电流来控制打印头1的往复动作。ROM11存储应由MPU10所进行的控制程序及设定值等数据。RAM12被用于MPU10的操作区域等。接口13则起着对于MPU10的输入输出接点的作用。线性编码器6，如前面所述，除输出根据打印头1的位置的移动位置检测信号S1之外，还输出表示打印头1到达左右各侧反转区的反转位置检测信号S2，S3，对于线性电动机2的定速线圈2A输入定速驱动电流D1，另一方面，对于反转线圈2B，输入反转驱动电流D2。具有这种结构的微型计算机，后面将对它的动作进行详细说明，构成了一种驱动电流控制装置，该驱动电流控制装置在打印头1在反转区移动期间，为产生抵消由弹簧(加载装置)5A，5B产生的反转加载力所需的力，经由开关电路向线性电动机(往复移动装置)2上输入驱动电流，另一方面，为使该驱动电流呈脉冲地且分阶段地变化，根据由线性编码器(检测装置)6检测出的检测信号对开关电路进行控制。

进而，图3是表示说明打印头以低速往复运动时，速度和位移以及作用于它们上的力的关系的说明图，图4是表示分别在高速时和低速时打印头速度变化的速度曲线图。此外，在本实施例的打印机中，打字模式可在低速，普通，高速等多个级别进行切换，打印头1的移动速度也根据打印模式变更。特别是，如图4所示，例如在打印头1以高速往复运动时，其控制方式为，在由弹簧5A，5B具有一定程度的反转加载力的作用的反转区，打印头1逐渐地减速或加速，而在没有反转加载力的中间区则作为向定速线圈2A通电的状态，使打印头1保持等速。此外，在这种情况下，由于打字质量不会有什么问题，即使在反转区，利用加速和减速的打印头1也在某一段时间内进行打印动作。

另一方面，如图3和图4所示，在打印头1以低速往复移动的场合，为获得良好的打印质量，在弹簧5A，5B的反转加载力作用的反转区的一部分中，也控制打印头1以一定的速度移动。具体地说，如图3清楚地所表示的那样，在打印头1从X1至X2的中间区移动时，MPU10向线性电机2的定速线圈2A中输入定速驱动电流，仅利用该定速线圈2A的推动力使打印头1等速移动。这时，输入到定速线圈2A的定速驱动电流，被控制得按照由线性编码器6输出的移动位置检测信号S1的定时进行脉动且微小变化，这种定速驱动电流根据为使打印头1成为一定的速度而预先设定在ROM11等内的定速驱动用脉冲信号图形进行控制。

当由线性编码器6检测出打印头1到达从X2至X3之间的反转区(右侧)、并输出右侧反转位置检测信号S3时，变成弹簧5B的反转加载力作用在打印头1上的状态。这时，为在线性电机2上产生抵消反转加载力的推动力，MPU10不仅向定速线圈2A输入定速驱动电流，也向反转线圈2B输入反转驱动电流。从而，由弹簧5A，5B产生的反转加载力与由定速及反转线圈2A，2B产生的推动力相抵消，打印头1一面继续保持等速一面移动。此外，这时输入到定速线圈2A中的定速驱动电流，与在X1至X2的中间区的场合不同，被控制成对应于指向一定方向(右方)的推动力。

进而，在打印头1从X3到X4移动时，也和前面一样，MPU10通过分别向定速和反转线圈2A，2B输入定速驱动电流和反转驱动电流，进行控制使打印头1保持等速，但由于弹簧5B压缩变形，反转加载力逐渐增加。作为本实施例的最大特征之处在于，随着这种变化的反转加载力在定速线圈2A和反转线圈2B上发生推动力，因此，MPU10根据预先设定在ROM11等上的脉冲信号图形来控制定速驱动电流和反转驱动电流。

下面考虑打印头1在低速时，从X4到X5移动时的情况，在这个区间内，仅有弹簧5B的反转加载力作用在打印头1上，由于有必要使打印头1的行进方向反转，所以不驱动定速线圈5A及反转线圈2B，中断通电状态。即，仅由弹簧5B的反转加载力作用的打印头1，从等速移动状态逐渐减速，最后在X5的最右端，其行进方向反转。然后，在行进方向已经反转的打印头1从X5移动到X6的期间，为对该打印头1充分加速，只有弹簧5B的反转加载力作用在打印头1上。

然后，在打印头1经X6至X7向X8移动时，弹簧5B伸长，其反转加载力逐渐降低，在这个区间，为和在从X2至X4的区间一样使之成为等速，MPU10和前面一样，以脉动式且分阶段的方式对驱动电流进行开关控制。从而，从X6向X8移动的打印头1成为以一定的速度进行移动。

图5是表示说明根据脉冲信号图形进行控制的驱动电流的波形的说明图，如该图所示，驱动电流根据脉冲信号的占空比决定其大小，该脉冲信号的波形为将由图中未示出的数字数值所构成的脉冲信号图形根据由线性编码器6输出的移动位置检测信号S1的上升前沿进行波形生成后的波形。即，为了抵消在反转区弹簧5B的反转加载力使打印头1变成一定的速度，根据预先设定的脉冲信号图形来控制驱动电流使之接近理想的电流曲线。

此外，脉冲信号图形，按照打印模式的切换，作为低速用，高速用等不同种类的图形预先存储在ROM11中。此外，虽然对应于低速时的从X6至X8的区间，反转加载力减少打印头1也可以等速移动，对图5所示的驱动电流进行控制，使推动力逐渐下降地使该驱动电流减小，而在低速时的从X2至X4的区间内，和上述相反，在反转加载力增加时，为使打印头1的等速移动，以将图5所示的电流波形左右反转的波形逐步增加推动力的方式对驱动电流进行控制。进而，图5所示的脉冲信号波形为根据由线性编码器6输出的移动位置检测信号S1的上升前沿的定时生成的波形，但也可以作成为由下降沿的定时生成的波形。进而，也可以将由线性编码器6输出的反转位置检测信号S2，S3作为触发，根据定时器等周期性输出的信号的定时在预定的时间期间生成脉冲信号波形。

下面再参照图3考虑通过X8之后的情况，这时已成为由弹簧5B产生的反转加载力已经不能作用到通过X8的打印头1上的状态，接着，以和上述从X1至X8的一系列动作同样的方式控制打印头1在图中括弧所示的X1′-X8′区间中的动作。通过反复进行这种动作，打印头1从中间区至反转区往复移动。在打印头1接着中间区(X1～X2)于反转区的一部分(X2～X4，X6～X7)中移动时，在弹簧5A，5B产生的反转加载力的作用状态下，由于巧妙地以抵消反转加载力的方式可变地控制定速及反转线圈2A，2B的驱动电流，打印头1不会出现振荡以近似一定的速度移动，在这种情况下使打印头1进行打印动作，可保证良好的打印质量。

图6是对实施例的打印头的速度抖动波形与现有技术例子进行比较说明的说明图，如从对这些图的比较可以看出的，利用现有技术的例子，在整个由中间区及由反转区形成的区间(X6′～X4)内，电流成不稳定状态，采用本实施例，由中间区(X1～X2)到反转区的前半进入部(X2～X4)、以及后半退出部(X6′～X1)获得持续稳定的驱动电流。这是由于根据预先设定的脉冲信号图形控制输入到定速及反转线圈2A，2B中的定速驱动电流及反转驱动电流的结果。即，不论打印头1的移动速度是低速还是高速，通过根据脉冲信号的图形向定速和反转线圈2A，2B输入接近理想化的驱动电流，可使打印头1在打印动作的区间内以稳定的一定的速度移动，可有效地防止打印头1的振荡。特别是在低速时，借助定速及反转线圈2A，2B的推动力可有效地抵消弹簧5A，5B的反转加载力，能够从中间区直到反转区的一部分，保持移动中的打印头1在基本上一定的速度。

此外，本发明并不限于上述实施例。

例如，上面的实施例中，设置左右一对弹簧5A，5B，但也可采用仅由一个弹簧向打印头1作用反转加载力的结构，弹簧的数目及配置并没有一定的限制。

作为使打印头1往复运动的装置不限于往复直线运动的线性电机2，也可经过将旋转运动变换成往复直线运动的机构提取旋转电机的动力。

此外，使打印头1作等速移动的区间不仅在低速时也可在高速时包含反转区的一部分，只要能使打印头1以一定的速度进行打印动作，也可以不借助存储在ROM11等中的脉冲信号图形来控制驱动电流。

此外，这里作成为响应打印头1的速度切换使脉冲信号图形变化，也可以响应时效引起的弹簧5A，5B松弛，以及温度上升引起的推动力下降来改变脉冲信号的图形。

如上所述，根据本发明，由于按照变化的反转加载力脉动地分阶段地变化驱动电流，可产生跟踪性良好的抵消这种反转加载力的抵消力，从而能够有效地防止在反转区中的打印头的振荡。此外，由于在中间区使驱动电流脉动地且进行微小的变化，由线性电机所产生的驱动力不会大幅度地变化，变得稳定，从而可有效地防止在中间区的打印头的振荡。因此，在由中间区和反转区的一部分构成的打印区间内，一面以稳定的一定的速度使打印头往复运动一面进行打印动作，可提高打印质量。

如果在打印头于反转区移动的途中，在因反转动作产生的加速作用结束，以等速移动的期间内，随着由弹簧产生的反转加载力的减少，逐渐地减少驱动电流，并且在打印头于反转区转动的途中，直到由反转动作开始以等速移动的期间内，随着由弹簧的反转加载力的增加逐渐地增加驱动电流的话，可根据驱动电流产生与反转加载力对抗的跟踪性良好的抵消力，能够有效地防止打印头的振荡。

此外，如果根据由线性编码器检测信号输出的定时，或者根据一定周期的定时，基于规定的预定脉冲信号图形可变化地控制驱动电流，按照从外部的输入指令切换多种脉冲信号图形的类型，另一方面，对应这种切换而基于为使打印头在打印区间内成为一定的速度而设定的脉冲信号图形，可变地控制驱动电流的话，可最佳地控制在线性电机上产生的力，即使按照这种脉冲信号图形的切换，打印头的移动速度为低速时，在包括中间区和反转区的一部分的打印区间内，也能使打印头以一定的速度稳定地进行移动。

Claims (2)

1、一种打印机，包含有逐行进行打印动作的打印头、经由开关装置提供驱动电流使上述打印头沿各行往复移动的往复移动装置、以上述打印头的往复移动区阀中两端的近旁作为反转区，对在该反转区移动时的上述打印头加以反转加载力的加载装置、以及检测上述打印头在上述往复移动区间内的位置的检测装置，其特征为，

该打印机具有驱动电流控制装置，该装置用于经由上述开关装置向上述往复移动装置输入驱动电流使得在上述打印头于上述反转区移动期间产生抵消上述加载装置所产生的反转加载力的力，另一方面根据由上述检测装置输出的检测信号对上述开关装置进行控制使得上述驱动电流脉动地且分阶段地变化。

2、根据权利要求1所述的打印机，其特征为，

上述驱动电流控制装置用于经由上述开关装置向上述往复移动装置输入驱动电流使得上述打印头在除上述反转区之外的上述往复移动区间内的中间区移动期间该打印头保持一定速度，另一方面根据由上述检测装置输出的检测信号对上述开关装置进行控制使得上述驱动电流脉动地且分阶段地变化。

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