JPH0798405B2 - 静音型インパクト・プリンタのハンマー・エネルギー制御 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の分野〕本発明は、ハンマーのイン
パクト速度を変化させることによって、大きさの異なる
文字要素に強さの異なる機械的エネルギーを与える、静
音型インパクト・プリンタ用制御手段付き低周波インパ
クト・システム、及びフィードバック・センサからの方
向情報を必要とせずに、精密な二方向モータ制御を行う
安価なシステムに関するものである。

【０００２】〔発明の背景〕低価格の個人用タイプライ
タは、主として家庭での使用（個人及び自宅事務所の両
方を含む）と学校での使用のために購入されるものであ
る。このような環境では、プリント機構の騒音レベル
を、発生源において、煩わしくない程度まで下げること
が特に望まれる。例えば、家庭では、共用の部屋でタイ
プを打つときに他の家族にとってその音が気になるよう
ではならない。中、高校や大学の場合には、図書館、勉
強室、寮の部屋などでタイプするとき、友人や他の人々
の邪魔になるようではならない。これまで、タイプライ
タは極めて騒音の大きな器具であったから、このような
使い方はできなかった。静音化すればこのような有益な
器具がこれまで周囲の条件のせいで使えなかった所でも
使えるようになり、持ち運んで使う範囲も広がることに
なるので、われわれの低価格静音型タイプライタの作動
の静音性により上記のような使い方が可能となる。これ
にともない、タイプする人が他の人をいらいらさせるこ
となくグループ内で直接作業できるので、作業グループ
のメンバーの間の意思疎通が良くなるという利点も出て
くる。

【０００３】われわれは、低価格タイプライタの発する
騒音レベルを下げるために、いろいろな設計変更を取り
入れてきた。製品価格が１００ドルから３００ドルの領
域の消費者マーケット分野すなわち一般商品分野で競争
力のある製品を維持していくことは、難しい課題となっ
ている。例えば、１００ドルのタイプライタといえば普
通は、１台当りの製造コストは６５ドル程度であろう。
消費者に対する製品価格がさらに上昇したのではこの市
場分野でのシェアの大幅増加が確実とはいえなくなるか
ら、静音化設計の採用により必要となる変更が極く低コ
ストのものでなければならないことは明らかである。

【０００４】最近のタイプライタの騒音の主な発生源
は、ハンマーが文字パッドに衝撃を与えてこれを駆動
し、用紙にその痕跡を形成させるところにある。文字パ
ッドはプリント・ホイールの回転スポークの末端にあっ
て、プリント位置に持ってこられては通過していく。あ
る選択した文字をプリントするとき、その文字をプリン
ト位置で停止させ、ハンマーがこれをリボン、用紙、保
持プラテンに対して、インクをリボンから用紙に移すの
に足りる力でたたきつける。

【０００５】従来の弾道型ハンマー・インパクト・タイ
プライタでは、約２．５グラムの質量のハンマーを、文
字／リボン／紙／プラテンの組み合わせに向けてソレノ
イド駆動のクラッパーにより弾道状の経路で推進してい
る。ハンマーが文字パッドの裏面を打った後、その運動
量は文字パッドをリボン／紙／プラテンの組み合わせに
向けて駆動し続けてこれを打たせ、プラテン表面を変形
させる。プラテンは、ハンマーのエネルギーを吸収する
と、元の形状に回復しようとしてハンマーを原位置には
ね返し、ハンマーはそこで通常は別のインパクトを受け
て停止する。このように連続する高速のインパクトが、
これらのプリンタの問題となるインパクト騒音の主要発
生源である。

【０００６】普通は、質量の非常に小さなインパクト・
ハンマーによるプラテンの変形時間は極く短く、１００
マイクロ秒のオーダーである。高速のインパクトが騒音
が大きく、低速のインパクトの方が騒音が小さいこと
は、直観的に分かる。従って、インパクト時間を長くす
れば、器具を静かにできるであろう。プリント速度１０
〜１２文字／秒の領域の末端用途用タイプライタでは、
文字のインパクトの間に利用できる平均時間は８５から
９０ミリ秒である。明らかに、この利用可能時間をもっ
と利用して、ハンマー・インパクト時間を通常の１００
マイクロ秒より長くできる。例えば、プラテンの変形時
間を５〜１０ミリ秒までも延長したとすれば、インパク
ト・パルス幅を５０〜１００倍にも増加すなわち引き伸
ばしたことになる。一方、リボンからインクを適当に打
ち出すために、低速のインパクトによってプラテンを、
高速のインパクトが与えるのと同量だけ変形させるに
は、大きな質量の（あるいは有効質量の）ハンマーを用
いなければならないこともまた直観的に分かることであ
る。これは、変形の時間に係わる部分を変えると、変形
により発する音波の周波数に係わる部分が変化するから
である。

【０００７】変形時間を延長すると、変形により生ずる
音の周波数（実際には、音の周波数分布）が比例的に低
下し、低周波数域の可聴音出力が低下する。これは共鳴
システムであるから、質量は周波数シフトの二乗に逆比
例する。従って、質量を１万倍に増加させれば、時間領
域が１００倍に延長（１００マイクロ秒から１０ミリ秒
へ）され、周波数出力が比例的に低下する。ハンマーの
実際の質量をこのような倍率で大きくすることが実際的
でないことは明らかである。そこでハンマーの質量自体
を大きくする代わりに、機械的な変換機構によってその
有効質量を大きくしてもよい。

【０００８】本発明の作用理論を取り入れた静音型イン
パクト・プリンティング機構は同一人に権利譲渡された
下記の二つの特許に説明してあり、これらの説明はいず
れもすべてここに参照として組み込むものとする。ゲイ
バー（Ｇａｂｏｒ）の米国特許第４，６８１，４６９号
「静音型インパクト・プリンタ」は、ハンマー有効質量
の大幅増加に関するものであり、ハンマーをプラテンに
比較的低速で当て、プラテンの変形を長時間かけて起こ
させている。ゲイバー（Ｇａｂｏｒ）らの米国特許第
４，６６８，１１２号「静音型インパクト・プリンタ」
では、ハンマーが原位置からプラテンにインパクト力を
与えるまでの移動過程全体にわたるハンマーの動きの制
御を説明している。ハンマーがプラテンの表面に近付い
たら、駆動モータの制動作用によってその速度を大きく
低下させ、インパクトが極めて低速で行われるようにす
る。接触の開始に続いて、駆動モータを再作動してプラ
テンを変形させるハンマーの力を増大させる。

【０００９】これら '４６９と '１１２両特許では、ボ
イス・コイル・モータで駆動する重いロック可能なベイ
ル・バーから成る質量変換機構がプッシュ・ロッドを、
プラテンに向けて、また、逆方向に、制御された方式で
動かす。プッシュ・ロッドはプリント・チップ（ハンマ
ー）を動かして、プラテンに接触させ、これを変形させ
る。プリント・チップに取り付けたセンサで、プラテン
との接触の瞬間を知って、ボイス・コイル・モータによ
ってその接触点に追加の機械的エネルギーをさらにかけ
る。すなわち、適当な制御機構がボイス・コイル・モー
タを作動してプリント・チップを原位置とプラテン表面
との短い距離の間（スロート）を移動させるが、プラテ
ン表面での速度は極めて遅い。接触を検知したら、制御
機構は再びボイス・コイル・モータを作動させてあらか
じめ定めた圧力を与え、この大きな有効質量によってプ
ラテンを変形させリボンからインクを移す。

【００１０】'４６９と '１１２両特許の作動原理に基
づく静音型インパクト・プリンタの低コスト実施方法
は、同様に審査中の同じ譲受人に権利譲渡されるベイブ
ラー（Ｂａｂｌｅｒ）らの米国特許出願第０７／５１
０，６５４号に当面の応用例として説明があり、この説
明をここに参照として組み込むものとする。有効質量の
大きいハンマーを、移動量と力を変化させる機構を介し
てタイミングを合わせて作動するＤＣモータによって、
プラテンに向け、また、逆方向に駆動する。ハンマーが
プラテンを打つと、速度の急変という形で接触を検知
し、モータにより圧力をかける。同様に審査中のベイブ
ラー（Ｂａｂｌｅｒ）、他の特許出願では、ＤＣモータ
とカムでプリント・ハンマーの動作を制御するようにな
っており、実質的にその記述に従って設計した低価格静
音型インパクト・プリンタは、ハンマーがプラテンに接
触する直前に位置決めするためモータの回転子を加速、
減速するのに大きな電力を消費する。また、機械系に弾
性があって、リボンからインクを適切に移すために接触
後の圧力をかける（「スクイーズする」）時間を長くす
る必要があることからも、所要電力はさらに増加する。
そのうえ、ここに組み込むような精密ＤＣモータ制御シ
ステムは、種々のフィードバック要素を備えた高価なサ
ーボ制御を用いるのが普通である。特に、このような二
方向の運転／停止動作が要求されるシステムは、大抵の
場合、モータについての方向情報を取り出すなんらかの
手段を含んでいる。位置パルスとともに方向信号がなく
ては、制御機構の中で方向の取り違えによるカウント・
エラーが起こることがある。要するに、音響特性は大層
魅力的であるが、作動速度が制約され、制御エレクトロ
ニクス系の所要電力が大きく、制御システムが高価であ
る。

【００１１】そこで、本発明の主たる目的は、接近速度
を一定として「スクイーズ」力を変化させる作動方式を
止めて、大きさの異なる文字のハンマー・チップの接触
速度を変化させることによって、低価格静音型インパク
ト・プリンタの所要電力を減少させることにある。この
方法でもインパクトにより生ずる周波数は非常に低いの
で、可聴音放射の増加はほとんど感知できないはずであ
る。

【００１２】本発明のもう一つの目的は、フィードバッ
ク・センサからの方向情報を必要とせずに精密な制御を
行える二方向運転／停止のモータ制御を提供することに
よって、低価格静音型インパクト・プリンタの製造コス
トをさらに削減することにある。

【００１３】〔発明の概要〕本発明の実施の一つの形式
としては、プラテン、このプラテンに普通は平行に往復
動できるように取り付けたキャリッジ、プリント用文字
部分を有する回転式プリント要素で、その文字がそのプ
リント面積によって異なる分類定義を割り付けられてい
るもの、前記プリント要素を動かして選択した文字部分
をプリント位置に持ってくるプリント要素セレクタ、前
記文字部分を駆動して前記プラテンを変形させるハンマ
ー、及び前記ハンマーを前記プラテンに向けて、また、
その反対に駆動する手段を包含するインパクト・プリン
タがある。前記キャリッジは前記プリント要素、前記セ
レクタ、前記ハンマー、及び前記駆動手段を保持してい
る。改良点は、文字部分の分類定義に従って、前記ハン
マーに異なるインパクト速度を割り当てる手段、ハンマ
ーが原位置からインパクト位置まで移動するときハンマ
ーの移動速度を変化させて、ハンマーが最初は次第に速
度を増加しながら急速に移動する第一領域を通過し、つ
いで、実質的に一定の速度でゆっくりと移動する第二領
域を通過するようにする手段、及び前記インパクト速度
への到達を制御する手段で、前記ハンマーの時々刻々の
位置と速度を判定するために前記ハンマーの動きに対応
して周期的にカウンタを加算する手段と、第二領域内に
おけるある位置で前記カウンタを、その時のカウントに
関係なく、あらかじめ定めたカウント数にリセットする
手段から成る。

【００１４】〔図面の簡単な説明〕本発明のその他の目
的及びその他の特長と利点は、付図を参照して、以下の
さらに詳しい説明で明らかにされよう。

【００１５】図１は、低価格静音型インパクト・プリン
タを概念的に示す見取り図である。

【００１６】図２は、プリンタの概念的部分平面図であ
る。

【００１７】図３は、プリンタの概念的側面断面図であ
る。

【００１８】図４は、ハンマー、その駆動カム、タイミ
ング・ディスク及びセンサの間の関係を示す拡大概念的
側面図である。

【００１９】図５は、ハンマー・カムの運動伝達特性の
図示である。

【００２０】図６は、大きさの異なる文字について、典
型的なプリント・サイクルを示す位相図である。

【００２１】図７は、本発明のプリント・サイクルの状
態図である。

【００２２】〔図示された実施態様の詳細な説明〕カバ
ー・セット（基部１２のみを図示）内に納めた新規の低
価格静音型インパクト・プリンタ１０は、可働部分が比
較的少ない。垂直に立つ左右の支持側板１４、１６は、
それぞれ基部１２に固定してあり、プラテン１８の末端
を座で受けて保持している。駆動ギヤ２０とプラテンの
軸２４に取り付けた被駆動ギヤ２２を有する組み合わせ
ギヤを介して、適当なモータ（図示せず）によりプラテ
ンを駆動する。側板は、高度に研磨したガイド・ロッド
２６とプラテンに面する精密に機械仕上げしたガイド・
エッジ３０を有するリアクション・バー２８の末端をも
保持している。リアクション・バーは、ガイド・エッジ
３０をプラテンの表面に平行に維持し、かつ、プラテン
からの距離を正確に取るために調節できるように取り付
けてある。

【００２３】それぞれベアリング３８を取り付けてある
キャリッジ・フレーム・プレート３４、３６から成るプ
リンタ・キャリッジ３２が、ガイド・ロッド２６上に保
持してあり、プラテンに沿ってその全長にわたって往復
動できるようになっている。キャリッジの往復は、キャ
リッジに固定した一定間隔に歯をつけたベルト４０をプ
ーリー４２、４４にかけて駆動（代わって、ケーブル又
はラック駆動を用いてもよい）するモータ（図示せず）
で制御する。ベアリング３８上でガイド・ロッド２６に
沿ってキャリッジ３２が移動するとき、キャリッジは重
力の影響でガイド・ロッドを中心に時計方向に回転しよ
うとし（図１にみられるように）、ベアリング・シュー
４６をリアクション・バー２８のガイド・エッジに押し
付ける。シューは、デルリン（登録商標）などの硬い、
摩擦の小さい物質で作ってある。このキャリッジ取り付
けの仕組みでは、ガイド・ロッドの取り付けの厳密性を
要求せず、一つの部品、リアクション・バー２８だけを
正確に位置決めすれば良いので、プリント機器を安価に
組み立てられる。リアクション・バーの末端を側板１
４、１６に対して調節すれば、ガイド・エッジ３０はプ
ラテンに対して正確に平行に位置決めされ、キャリッジ
３２がプリンタを横切るとき、その上にあるすべてのプ
リント要素がプラテンに対して適切な位置関係を保つよ
うになる。

【００２４】プリント要素は、プリント・ホイール５
０、ハンマー部分５２及びリボン・パック部分５４（図
３参照）から成る。キャリッジ・フレーム・プレート３
４、３６上に取り付けたプリント・ホイール駆動モータ
は、駆動カップリング５８を有し、これには、プリント
・ホイール・ハブ６０が結合してあり、文字パッド６２
（プリント・ホイール・スポーク６４の末端にある）を
プラテンに近接したプリント位置を通って回転させる。
キーを叩くと、プロセッサ制御のもとで駆動モータ５６
が選択的に回転させられ、所望の文字パッド６２をプリ
ント位置に持ってきて止める。同じくキャリッジ・フレ
ーム・プレート上に取り付けた弾性のあるカード・ガイ
ド６６が、プリントを受けるシート６８をプラテンの表
面に密着させる。

【００２５】ハンマー部分５２は、図３、４でよく分か
るが、ここでは分かり易くするためにキャリッジ・フレ
ーム・プレート３６を取り外してある。キャリッジ・フ
レーム・プレート３４上にはハンマー作動ＤＣモータ７
０が取り付けてあり、その駆動軸７２は両フレーム・プ
レートを通り抜けた先まで伸びている。軸７２に固定し
たハンマー駆動カム７４がカム・フォロワ７６を動かし
て、ピボット・ピン８０を中心にベル・クランク７８を
回転させる。ハンマー８２はベル・クランクの反対側の
末端にピン止めしてあり、静止ガイド・ベアリング８４
を通って滑る。モータが回転すると、タイミング・ディ
スク８６をも駆動して固定センサ８８に対して移動さ
せ、回路板９２に取り付けたモータ制御機構９０内に位
置カウントを発生させる。回路板はキャリッジに固定さ
れているように図示されているが、基部に取り付けるこ
ともできる。モータ制御機構は信号をＤＣモータに送
り、所望の速度で所望の方向にカムを回転させる。

【００２６】'４６９と '１１２の特許に記述されてい
るように、低インパクト騒音を達成するためには、ハン
マーは、接触を開始するときには極めて低速（１６イン
チ／秒未満：４０ｃｍ／秒未満）でなければならない
が、十分なプリント速度を得るためには、スロート部を
急速に通過して移動しなければならない。このような移
動特性は、ハンマー駆動カム７４の形態と制御機構９０
で決定されるＤＣモータの回転速度とによって決まる。
図５に、カムの運動伝達特性の代表例を示す。第一のカ
ム領域７４ａでは、図示のように急速なハンマー移動を
行わせるが、ここでは調和の取れた移動パターンを選択
し、ハンマーを滑らかに動かしてカムの移行点に係わる
騒音を最低にし、かつ、カムとカム・フォロワの磨耗を
低減する。第二の直線的なカム領域７４ｂでは、インパ
クトが予測されるｘ₁ からｘ₂ の範囲（カムの角ａ₁ か
らａ₂ に対応する）、すなわち、複数枚重ねの表面位置
（ｘ₁ ）から１枚ものの表面位置（ｘ₂ ）にわたって、
勾配の小さい直線的な移動（例えば、モータの回転角度
１度当り０．００１インチ：０．０２５ｍｍ）を行う。
この第二カム領域を直線的に取ることによって、モータ
の電流とハンマーの力の関係が直線的となり、モータか
ら得られるトルクを考慮して個々のシステムに必要な最
大の力を生じさせるよう、その勾配を選択することがで
きる。

【００２７】ハンマー８２がプラテンに当り、シュー４
６がリアクション・バー２８に当ると、プリント力がか
かる。理想的には、ハンマーとリアクション・バーが正
確に配置されていれば、プリント力と反発力は同一の大
きさで反対向きとなり、他の要素にはインパクトのとき
になんの力もかからない。しかし、設計上の制約からす
るとこれらの力を旨く合わせられないことがしばしばあ
り、その場合、キャリッジ及びガイド・ロッド２６を含
むその他のシステム要素にかかる力があることになるの
で、これらの力はすべて最小にしなければならない。

【００２８】われわれは、一定接近速度を取ってインパ
クトの前に大幅に減速し、続いて強さを変化させた「ス
クイーズ」力をかけるよりも、プリントすべき文字の大
きさに従って異なる接近速度で接近するハンマーにより
プラテンにインパクトを与えることによって、静音型イ
ンパクト・プリント手段の効率を改善できることを見出
だした。前者の方法は、スロート距離を横切るだけのた
めにモータが大きなハンマー質量を加速し、その後、減
速しなければならないので効率が悪いが、操作時には幾
らか静かである。従来のインパクト・プリンタでは異な
る大きさの文字を異なるハンマーの力でインパクトする
ことがよく知られているが、これは常に高インパクト速
度と比較的小さい質量で行うものであって、騒音が非常
に大きいシステムである。われわれは、接触速度を比較
的低く（すなわち、'４６９特許で定義しているように
１６インチ／秒未満：４０ｃｍ未満に）することによっ
て、われわれの方法で抑制した低周波インパクトが得ら
れると判断した。また、 '４６９特許に記述された方法
に従って、インパクトの瞬間のハンマーの有効質量は
０．５ポンド（２２７ｇ）を超えるものであり、プラテ
ンの変形時間は１ミリ秒を超えるものでなければならな
い。

【００２９】次の表に、インパクト面積によって区分し
た四つの文字分類並びに適正なインク転写に必要なプリ
ント力を得ながら操作を静音に保つのに要求されるハン
マー・チップ速度を示す。文字をもっと多くの群に分類
すれば、きめ細かな制御ができると考えられる。

【００３０】

【表１】

【００３１】われわれのシステムでは、スロート距離を
横切ってハンマー・チップを移動させるのにＤＣモータ
の激しい前後駆動が必要ないので、必要な電力消費は著
しく小さい。図６に図示し、上記の表に示したように、
モータはハンマー・チップを駆動して、プラテンとのイ
ンパクトの直前に所望の速度に到達（そしてそれを維
持）させればよい。曲線Ａは、最も大きなエネルギー・
レベルを必要とする文字を表し、曲線Ｂは、最も多く使
用されるインパクト・レベル（すなわち、ｘ及び類似の
文字）に対応する速度を表す。これらの高いエネルギー
曲線では、インパクト領域の開始（すなわち、インパク
トが予測される位置）の前までに目標速度に到達し、こ
れを維持すればよい。低いエネルギー曲線Ｃ、Ｄでは、
一つ或いはそれ以上のあらかじめ定めた点で曲線Ｂから
もっと低い所望の目標速度までシステムの速度を落と
す。出発点から直接Ｃ、Ｄの目標速度に加速すると、こ
れらの低エネルギー・レベルにおいてプリント・サイク
ル時間を著しく長くすることになるので効率的でない。

【００３２】二方向の運転／停止運動を必要とするシス
テムでは、いずれも、モータ／カム／ハンマーの速度と
位置に関する精密な情報をいつも持っていることが必要
である。このようなシステムは、大抵の場合、カウンタ
を増減して正確な位置情報を保持するために、方向情報
を取り出すなんらかの手段を有している。これらの要素
の回転或いは逆回転中に突発的な現象でミスによって回
転方向が変化し、計数エラーを生ずることがあるので、
方向を知っておくことがエラーの防止手段となる。通常
は、光学的なエンコーダ部分が組み込んであって、位
置、速度、方向を判断する。このような断続エンコーダ
部分は、モータ駆動軸上に取り付けてある周辺にスロッ
トを刻んだタイミング・ディスク及びディスクに向いた
ハウジング内に取り付けた高度のＩＣセンサから成る。
センサは一般には、一つの光源（例えば、ＬＥＤ）、二
つの正確に位置決めした光電検出器及び二つの出力を発
する論理回路を用いるものである：フォトダイオードの
うち一方に対する照射レベルがしきい値を超えたら計数
パルスが発せられ、二つのチャンネルのどちらが先に照
射されたかによって対応して方向信号が発せられる。こ
のようなデバイスをデュアル・チャンネル・センサとい
う。

【００３３】制御機構が出力情報を使って計数、速度判
定及び／又は停止位置検出を行うシステムでは、簡単な
センサを使うのが普通である。一つの光源と一つのセン
サを用いるこのようなセンサ（シングル・チャンネル・
センサという）は、方向情報を発生しない。これらのシ
ステムは、フラグ、幅広のスロット（透過モードで使用
のとき）、幅広の反射要素（反射モードで使用のとき）
などの独特の位置表示特性を有する断続タイミング・デ
ィスクを使うことが多く、これらの特性部分の幅の寸法
は、その他の周辺部断続特性部（狭いスロットや反射
縞）の幅の数倍（例えば、３倍）である。フラグは、制
御機構によって容易に検出、識別できる。従来のシステ
ムでは、位置表示特性部は、通常、機械的機構の所望の
停止位置と相を合わせてある。従って、制御機構は、速
度制御にはスロット・カウント・パルスの間隔（Ｔ_S ）
を、また、停止位置の検出にはフラグがセンサを通過し
たときにはあらかじめ定めた時間（Ｔ_F ）の間パルスが
ないことを利用するだけである。このようなシステム
は、停止位置の前で減速（スロット時間間隔Ｔ_S が増
大）するとフラグの検出が極めて難しくなるので、Ｔ_F
とＴ_S の比較が正確に行われるように、特にフラグ位置
に近付くときには一定速度で作動しなければならないこ
とは明らかであろう。

【００３４】われわれは、積極的なコスト削減化設計計
画の結果として、われわれの二方向システムにおいて、
光の有無を示す信号を発生する簡単なセンサ一つだけで
モータ制御動作の正確なタイミングを取る方法を考案し
た。図４には、固定した簡単なセンサ８８を通過して移
動することのできる断続する特性（狭いスロット）９４
とフラグ（狭いスロット三つ分に相当する幅広のスロッ
ト）９６を周辺部に有するタイミング・ディスク８６を
図示する。フラグは、カムに対してその運動の両端の中
間部で、回転速度が実質的に一定と予測され、回転の方
向が分かっている位置に置く。

【００３５】フラグを検知したら（Ｔ_F ＞＞Ｔ_S ）、制
御機構９０の位置カウンタをあらかじめ定めた値にリセ
ットし、それによってフラグを検知するたびにシステム
をキャリブレートする。１サイクル内のこの点でカウン
タをリセットすることによって、制御機構は、プリント
する文字についてあらかじめ定めた速度でプラテンをイ
ンパクトするようにモータにブレーキの掛け始めを指示
する位置のカウントを開始する基準点の位置を常に知っ
ていることになる。リセットの前のカウントにエラーが
あっても、予定表は消し去られ新しい情報が上書きされ
るので、プリンタの動作にはなんの違いも生じない。こ
の独特なセンサ・システムは、本質的には高度なもので
はないが、比較的高度な制御機能の実現を可能にするも
のである。加えて、高度なセンサを簡単なセンサで置き
換えることによって得られるコスト削減は、１００ドル
のタイプライタの約６５ドルというコストに対してはか
なりのものである。

【００３６】図７を見ると、簡単なセンサを有し、異な
るインパクト速度を採用して低コスト静音型インパクト
・プリントを実現する本発明に用いるプログラム化した
プリント・サイクルを示す状態図を図示する。このプロ
グラムは、下記の一連のルーチンを実行するもので、こ
こでは時間と位置については例示の値を示す：

【００３７】「動作開始準備」では、制御機構９０内部
の参照表を用いて、プリントする文字についての所望の
インパクト・エネルギー（速度）を判定する。表１と図
６に示すように、４種類のインパクト速度割り付けを選
定してある。必要ならもっと多くの割り付けをすること
も、もちろん可能である。図６の曲線から、原位置から
動き出すときに最初の目標速度を区別していることが分
かる。高エネルギーの文字に対しては（曲線Ａ、Ｂ）、
インパクト速度が最初の目標速度である。低エネルギー
の文字に対しては（曲線Ｃ、Ｄ）、インパクト速度が低
く、これはスロート部を横切るのには遅すぎるので、最
初の目標速度は高速の曲線Ｂとなろう。

【００３８】「移動開始」では、曲線Ａ、Ｂのいずれか
に沿っての強い前進駆動が開始される。フラグ検出に用
いるタイミング加算を作動させるため、イニシャラズ・
ループを実行する。これは、最初の目標位置を現在位置
の３カウント先に設定してから、最初の目標位置に達す
るまで前進駆動することで行われる。それからプログラ
ムは、フラグを探し始める。タイミング・ディスクが回
転すると、センサが断続を１回検出するごとにカウンタ
が加算される。

【００３９】「フラグ探索」では、プログラムはフラグ
検出ルーチンを作動させ、これがスロット間の時間を監
視し、スロット・タイムの値が、その前の二つのスロッ
トの間の時間の２倍（２ｘ）より大きいときに（すなわ
ち、ＴF ＞＞ＴS ）、フラグ検知時刻をメモリに書き込
む。このルーチンを作動させた後、プログラムはモータ
の速度をスロットの間の時間（ＴS ）の形で判断して監
視し続ける。駆動／惰走ループ・サブルーチンにより、
最初の目標速度が達成される。現在の速度が最初の目標
速度（スタート時に設定された）より小さければ、モー
タには前進駆動の指示が出るし、現在の速度が最初の目
標速度より大きければ、モータは惰走させられる。

【００４０】「フラグ検出」では、２ｘの時間が検知さ
れたら、モータの回転方向に応じて、幅広スロットのた
めに計上し損なったカウントも考慮に入れ、位置カウン
タをあらかじめ定めた値に「リセット」する。今のとこ
ろ、われわれは、プラテンに向かって進んでいるときに
は１６１、プラテンから離れていくときには１６６のカ
ウントを採用している。２ｘのスロット時間が検知され
るとモータの速度が下がったと解釈され、制御機構がモ
ータを元の速度に戻すように強く駆動しようとするの
で、フラグがあると速度測定が乱される。そうならない
ように、このプログラムは、フラグ後にセンサ断続動作
が幾つか起こって再び速度データが得られるまで、モー
タをフラグが検出される直前と同じ状態で駆動し続け
る。

【００４１】「インパクト領域接近」では、プリントす
る文字を調べて、低エネルギーの文字か高エネルギーの
文字か判断する。（ａ）文字が高エネルギーの文字であ
れば（曲線Ａ、Ｂ）、速度を調べて目標速度より速いか
遅いか判断する。速ければ、正しいインパクト速度が得
られるまで、低電流の逆方向駆動とダイナミック・ブレ
ーキをかける。速度が目標速度と同じかそれより遅けれ
ば、インパクト領域まで駆動／惰走ループを実行する。
（ｂ）文字が低エネルギーの文字であれば（曲線Ｃ、
Ｄ）、検出した速度は目標速度より大きいはずであり、
まず、あらかじめ定めた低速までハンマーを急速に減速
するように低電流の逆方向駆動をかけ、ついで、正しい
インパクト速度が得られるまでダイナミック・ブレーキ
をかける。

【００４２】「インパクト領域で」では、ハンマーは駆
動／惰走ループの中で目標速度になっている。低速駆動
電流の値は、ハンマーの動きが「インパクト」によって
制動されない限り一定速度を維持するように選定されて
いる。ハンマー速度が目標速度の１／２に落ちたとき
に、インパクトと想定される。この点で、ハンマーは惰
走状態に入り、前進運動を続けるようこの状態に５ミリ
秒保たれ、ついで、跳ね返り始める。それから、ハンマ
ーは原位置に向かって戻る。

【００４３】「戻り開始」では、プログラムは、ハンマ
ーを動き出させるために３ミリ秒間低速逆方向駆動し、
ハンマーを引き戻し始める。高エネルギーの文字は十分
高い跳ね返り速度を有しているので、通常、このルーチ
ンは低エネルギーの文字のときのみ必要である。

【００４４】「フラグ探索」では、逆方向駆動をあらか
じめ定めた値まで強め、再びフラグに当るまで、駆動／
惰走ループによって戻りの目標速度を維持する。２ｘス
ロット時間（すなわち、ＴF ＞＞ＴS ）が検出されたら
（「フラグ検出」）、位置カウンタを再び「リセット」
し（この方向の場合、カウント１６６に）、原位置（カ
ウント１３０）の付近のあらかじめ定めた位置に到達す
るまで、駆動／惰走ループによって戻りの目標速度を維
持する。

【００４５】「サイクル終了」では、あらかじめ定めた
位置で、ハンマーを停止させるための２段階減速ルーチ
ンが作動される。まず、スロット間の時間が２ミリ秒よ
り大きくなるまで低電流前進駆動でハンマーを急速に減
速し、それから、スロット間の時間が５ミリ秒より大き
いと示されるまでダイナミック・ブレーキをかけて、動
きを完全に止める。

【００４６】高エネルギーの場合（Ａ、Ｂ）は、リセッ
ト点からプラテンの表面まで実質的に全行程にわたっ
て、目標速度が保たれる。しかし、低エネルギーの場合
（Ｃ、Ｄ）は、「リセット」点から幾つか後のカウント
の位置に、減速を始める転移点を定める。速度が低いと
プリント速度にとって不利になるので、目標速度を低く
することで無駄になる時間を最小限にすることが重要で
ある。最適な状態を得るには、ちょうど良い時点で正し
い目標速度に達することが望まれる。従って、プログラ
ムは、インパクトが検知されたカウントとあらかじめ定
めたインパクト速度まで減速するのかかった時間とを、
メモリの中で常に更新する。こうして、先行するサイク
ルの実績に基づいて、転移点を調整することができる。

【００４７】この説明は例示として行っただけのもので
あって、各部分の製作、組み合わせ及び組み立ての細部
が、ここに特許請求する発明の本来の考え方と範囲を逸
脱することなく種々変更可能であることは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 低価格静音型インパクト・プリンタを概念的
に示す見取り図である。

【図２】 プリンタの概念的部分平面図である。

【図３】 プリンタの概念的側面断面図である。

【図４】 ハンマー、その駆動カム、タイミング・ディ
スク及びセンサの間の関係を示す拡大概念的側面図であ
る。

【図５】 ハンマー・カムの運動伝達特性の図示であ
る。

【図６】 大きさの異なる文字について、典型的なプリ
ント・サイクルを示す位相図である。

【図７】 本発明のプリント・サイクルの状態図であ
る。

【符号の説明】

１０ インパクト・プリンタ、１２ 基部、１４，１６
支持側板、１８ プラテン、２０ 駆動ギヤ、２２
被駆動ギヤ、２４ 軸、２６ ガイド・ロッド、２８
リアクション・バー、３０ ガイド・エッジ、３４，３
６ キャリッジ・フレーム・プレート、３８ ベアリン
グ、４０ ベルト、４２，４４ プーリ、４６ ベアリ
ング・シュー、５０ プリント・ホイール、５２ ハン
マー部分、５４ リボン・パック、５８ 駆動カップリ
ング、６０ プリント・ホイール・ハブ、６２ 文字パ
ッド、６４ プリント・ホイール・スポーク、６６ ガ
ード・ガイド、６８ シート、７０ ハンマー作動ＤＣ
モータ、７２ 駆動軸、７４ハンマー駆動カム、７６
カム・フォロワ、７８ ベル・クランク、８０ ピボッ
ト・ピン、８２ ハンマー、８４ 静止ガイド・ベアリ
ング、８６ タイミング・ディスク、８８ 固定セン
サ、９０ モータ制御機構、９２ 回路板、９４ スロ
ット、９６ フラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−98461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−287772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−89062（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラテン、このプラテンに普通は平行に
   往復動できるように取り付けたキャリッジ、プリント用
   文字部分を有する回転式プリント要素で、その文字がそ
   のプリント面積によって異なる分類定義を割り付けられ
   ているもの、前記プリント要素を動かして選択した文字
   部分をプリント位置に持ってくるプリント要素セレク
   タ、前記文字部分を駆動して前記プラテンを変形させる
   ハンマー、及び前記ハンマーを前記プラテンに向けて、
   また、その反対に駆動する手段を包含するインパクト・
   プリンタで、前記キャリッジが前記プリント要素、前記
   セレクタ、前記ハンマー、及び前記駆動手段を保持して
   いるものであって、改良点が下記を包含するもの：前記
   文字部分の分類定義に従って、前記ハンマーに異なるイ
   ンパクト速度を割り当てる手段；ハンマーが原位置から
   インパクト位置まで移動するときハンマーの移動速度を
   変化させて、前記ハンマーが最初は次第に速度を増加し
   ながら急速に移動する第一領域を通過し、ついで、実質
   的に一定の速度でゆっくりと移動する第二領域を通過す
   るようにする手段；及び前記インパクト速度への到達を
   制御する手段で、前記ハンマーの時々刻々の位置と速度
   を判定するために前記ハンマーの動きに対応して周期的
   にカウンタを加算する手段と、前記第二領域内における
   ある位置で前記カウンタを、その時のカウントに関係な
   く、あらかじめ定めたカウント数にリセットする手段を
   含むもの。