JP2504141Y2 - ワイヤドット印字ヘッド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、シリアルプリンタにお
けるワイヤドット印字ヘッドの構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、印字ワイヤを駆動し、インクリボ
ンを介して印字媒体をインパクトし、その力で印字を行
うインパクトプリンタは、印字媒体の自由度が高く、ま
た比較的安価なことから情報処理システムなどの出力装
置をはじめ、多方面に用いられている。また、このイン
パクトプリンタには、プランジャ型、バネチャージ型、
クラッパ型等がある。このうち、バネチャージ型のもの
は、印字ワイヤを固定したアーマチュアをバイアス用板
ばねによって揺動自在に支持し、このアーマチュアを永
久磁石の磁束で、予め上記バイアス用板ばねの弾性力に
抗してコア側に吸引させておき、印字する際に上記コア
に巻回されたコイルを励磁させて、このコイルに上記永
久磁石と逆方向に磁束を発生させ、上記アーマチュアを
開放させる構造となっている。これは高速応答性が良い
ことから近年では、このバネチャージ型のワイヤドット
印字ヘッドが多く採用されている。

【０００３】図７は、従来より知られるワイヤドット式
印字ヘッドの一例を半分側を断面して示す側面図であ
る。図において、この印字ヘッド５１は、バネチャージ
型の印字ヘッドで、ガイドフレーム５２，アーマチュア
ヨーク５３，バイアス用板ばね５４，磁性スペーサ５
５，マグネットヨーク５６，永久磁石５７，ヨーク５
８，ベースヨーク５９，プリント基板６０，ガイドノー
ズ６１，印字用のドットワイヤ６２，アーマチュア６
３，ワイヤガイド６４，フィン６５，クランプスプリン
グ６６と、ボビン６７に巻回された消磁用の励磁コイル
６８と断面略台形をした棒状のコア６９および一対の端
子７０とでなるコイル組立体７１等で構成されている。

【０００４】図８は、図７におけるバイアス用板ばね５
４の要部と、このバイアス用板ばね５４に取り付けられ
たアーマチュア６３との位置関係を示す図である。すな
わち、リング円板状に形成されたバイアス用板ばね５４
は、アーマチュア６３が取り付けられる位置に、中心に
向かって突出された突出翼片５４ａを一体に有し、この
突出翼片５４ａの略中央部分に切欠孔４９が設けられ、
この切欠孔４９内に中心側が外周側に向かって延出され
た状態で舌状翼片５４ｂが一体に形成されている。一
方、アーマチュア６３は、バイアス用板ばね５４の舌状
翼片５４ｂ上に当接配置される固着部６３ａと、この固
着部６３ａの一端より延長されて先端部分にドットワイ
ヤ６２を固着してなるレバー部６３ｂとを一体に有して
なり、図８中の符号P2，P3で示す位置で固着され、図に
示すように横たえられて取り付けられている。

【０００５】このように構成された印字ヘッド５１で
は、励磁コイル６８への電流のオン・オフによって駆動
するもので、印字をしないときには励磁コイル６８への
電流を断ち（オフ）、印字する場合に電流を流す（オ
ン）ようになっている。すなわち、励磁コイル６８への
通電がなされていない非印字状態のとき、永久磁石５７
の磁束は、ヨーク５８，ベースヨーク５９，コア６９，
バイアス用板ばね５４，アーマチュア６３，アーマチュ
アヨーク５３，磁気スペーサ５５，マグネットヨーク５
６を通って再び永久磁石５７に戻るルートで流れる。ま
た、このとき生ずる磁気吸引力で、アーマチュア６３が
バイアス用板ばね５４を偏倚しながらコア６９に吸着さ
れ、これによってドットワイヤ６２の全体がガイドフレ
ーム５２内側に引き込まれた状態にある。これに対し
て、励磁コイル６８に電流を流して励磁させると、永久
磁石５７の磁束とは逆の磁束がコア６９に生じる。これ
によって永久磁石５７の磁束が打消され、コア６９に偏
倚状態で吸着されていたバイアス用板ばね５４が開放さ
れる。すると、バイアス用板ばね５４の弾性反力でアー
マチュア６３がこの他端を中心として図示せぬプラテン
側へ回転し、自由端に取り付けたドットワイヤ６２を瞬
時に突出させる。そして、この突出したドットワイヤ６
２が図示せぬインクリボンを介して同じく図示せぬ印字
媒体をインパクトし、印字が行われる。また、アーマチ
ュア６３を一度開放した後は再び励磁コイル６８への通
電が断たれ、アーマチュア６３が印字媒体をインパクト
し終えて戻ってきたドットワイヤ６２と共にコア６９側
に吸着保持される。したがって、この動作を複数のドッ
トワイヤ６２毎に選択し、かつ印字ヘッド５１を行方向
に移動しながら行わせると、印字媒体上にドット構成の
文字やグラフィックパターンが印字されることになる。

【０００６】図９(a),(b) は、印字ヘッド５１におい
て、コア６９で吸引されるときにおけるアーマチュア６
３およびバイアス用板ばね５４の動作状態を示すもので
ある。すなわち、印字ヘッド５１においては、アーマチ
ュア６３がコア６９に吸引されると、沈みが発生する。
この場合、図９(a) に示すように、アーマチュア６３が
コア６９に引かれて符号(A) 点を下向きに寸法Ｇだけ押
し下げられると、このアーマチュア６３を取り付けたバ
イアス用板ばね５４が固定端より寸法Ｌ１だけ離れた点
を中心として回転する。つまり、バイアス用板ばね５４
に取り付けられたアーマチュア６３は、そのスプリング
形状により不動点が決定される。しかし、現実にはコア
６９から流れ込む磁束で発生する吸引力により、符号Ａ
点を中心にモーメントが発生する。すると、バイアス用
板ばね５４が変形し、アーマチュア６３が沈み込むと言
う現象が発生してアーマチュア６３は図９(b) に示す位
置になる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】図１０は、アーマチュ
ア６３の回転時に、このアーマチュア６３の固定端側に
沈み込みが発生した場合の動作に対する影響を示すため
の図で、同図(a) は沈み込みが無い場合で、同図(b) は
沈み込みが有る場合を示したものである。すなわち、同
図(a) に示す沈み込みが無い場合では、アーマチュア６
３はコア６９に吸引されているとき(a1)で示す状態の位
置にある。そして、アーマチュア６３が動作する場合は
図中のα点を中心にしてＢ点は上向きに、Ｃ点は下向き
にそれぞれ回転し、(a2),(a3),(a4)の状態を経て(a5)の
状態まで回転する。これに対して、同図(b)に示す沈み
込みが有る場合では、アーマチュア６３はコア６９に吸
引されているとき(b1)で示す状態の位置、すなわちＣ点
は下向きに沈み込み、Ｂ点は上に浮き上がる。そして、
アーマチュア６３が動作を開始すると、(b1)で示す矢印
のようにＢ点が下向きに、Ｃ点が上向きにそれぞれ回転
すると言うように沈み込みが無い場合とは逆の動作が発
生し、その後はＢ点は上向きに、Ｃ点は下向きにそれぞ
れ回転して(b2),(b3),(b4)の状態を経て(b5)の状態まで
回転する。

【０００８】図１１乃至図１３は、図１０におけるＢ点
の動作を時間で説明するための図で、図１１はアーマチ
ュア６３とコア６９との位置関係を示す模式図、図１２
は変位量(G) と時間(T) との関係を示す特性図、図１３
は速度(V) と時間(T) との関係を示す特性図である。ま
た、図１１において点線で示すアーマチュア６３は沈み
込みが有る場合で、実線で示すアーマチュア６３は沈み
込みが無い場合である。さらに、図１２および図１３に
おいて、点線で示す波形はアーマチュア６３に沈み込み
が有る場合で、実線で示す波形はアーマチュア６３に沈
み込みが無い場合をそれぞれ示している。そして、図１
２では、コア６９から変位Ｇミリメートル(mm)の位置ま
で点Ｂが移動するための時間を示しており、時間T1
（秒）は沈み込みが無い場合で、時間T2（秒）は沈み込
みが有る場合である。これから判るように、アーマチュ
ア６３の沈み込みが発生すると印字を行うのに要する時
間が長くなると言う欠点がある。一方、図１３では、そ
れぞれ時間T1,T2 （秒）後の速度v1,v2 を示しており、
沈み込みの無い場合の速度v1の方が、沈み込みの有る場
合の速度v2よりも大きいことが判る。ここで、ワイヤド
ット印字ヘッドの印字エネルギーＥは、その印字時のア
ーマチュア速度ｖより、Ｅ＝1/2 ｍｖ² （但し、ｍはア
ーマチュア，バイアス用板ばね，ドットワイヤの合成等
価質量）となることから、速度が遅い場合は印字エネル
ギーＥが小さいと言う欠点もある。また、図１３の時間
T3（秒）後で沈み込みの速度が反転し、沈み込みが発生
している方が大きい印字エネルギーＥが得られるが、一
般的にワイヤドット印字ヘッドのアーマチュア６３の動
作範囲は図１１中に示す寸法Ｇミリメートル(mm)以下で
あり、それ以上の領域で反転しても通常使用できない。

【０００９】したがって、従来の印字ヘッドでは、バイ
アス用板ばね５４の動作時に、このバイアス用板ばね５
４に発生する高次（二次）振動成分により、バイアス用
板ばね５４およびアーマチュア６３の印字速度が低下す
ると言う問題点や小型化しづらい問題点等があった。

【００１０】本考案は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的はアーマチュア吸引時に発生する沈
み込みを防止し、動作時に沈み込みが有る場合に発生す
るスプリングの高周波振動成分によるアーマチュアの不
安定な動作を除去し、安定した動作で高印字エネルギー
が得られる高性能ワイヤドット印字ヘッドを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案に係るワイヤドット印字ヘッドは、永久磁石
で磁化されたコアで、ドットワイヤが取り付けられたア
ーマチュアをバイアス用板ばねの付勢力に抗して吸引
し、前記コアの周囲に装着された励磁コイルの磁束で前
記永久磁石の磁束を打ち消して前記アーマチュアを開放
し、前記ドットワイヤを突出させて印字を行うワイヤド
ット印字ヘッドであって、前記アーマチュアを前記バイ
アス用板ばね上に取り付けるとともに、前記バイアス用
板ばねには、前記アーマチュアを押えておくに充分な剛
性を有する舌状翼片を設けたものであって、前記舌状翼
片は、その先端が前記アーマチュアが回転する不動の支
点となるべき位置まで延ばされ、該アーマチュアの下面
に当接した状態で取付けられるとともに、前記バイアス
用板ばねが振動するときに、前記先端は該バイアス用板
ばねの振動に伴って振動するものでないことを特徴とす
るものである。

【００１２】

【作用】この構成によれば、バイアス用板ばねが振動す
るときにアーマチュアが回転する不動の支点となるべき
位置の近傍までバイアス用板ばねの舌状翼片の先端を延
ばして前記アーマチュアの下面に当接させ、アーマュア
の回転中心を押さえているので、永久磁石の磁束の流れ
がより円滑になり、スプリング開放時に同じ投入エネル
ギーでもバイアス用板ばねの速度が早くなる。

【００１３】

【実施例】以下、本考案の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図２は、本考案の一実施例に係るワイ
ヤドット式印字ヘッドを左側半分を断面して示す全体側
面図である。図において、この印字ヘッド１は、バネチ
ャージ型の印字ヘッドで、ガイドフレーム２，アーマチ
ュアヨーク３，バイアス用板ばね４，スペーサ５，マグ
ネットヨーク６，永久磁石７，ベースヨーク９，プリン
ト基板１０，ガイドノーズ１１，印字用のドットワイヤ
１２，アーマチュア１３，ワイヤガイド１４，フィン１
５，クランプスプリング１６と、ボビン１７に巻回され
た消磁用の励磁コイル１８と断面略台形をした棒状のコ
ア１９および一対の端子２０とでなるコイル組立体２１
等で構成されている。

【００１４】図１は、図２に示した印字ヘッド１の要部
分解斜視図である。そこで、図１を用いて印字ヘッド１
の要部をさらに説明すると、バイアス用板ばね４は、２
つのばね有効部４ａ，４ａと、アーマチュア１３を固着
する先端側固着部４ｂおよび前端舌状翼片４ｃ，後端舌
状翼片４ｄと、基端側で他のアーマチュアヨーク３およ
びスペーサ５等に固定される外縁部４ｅとを一体に有し
てなる。アーマチュア１３は、図３に示すようにして、
先端側固着部４ｂと前端舌状翼片４ｃおよび後端舌状翼
片４ｄとにまたがった状態でバイアス用板ばね４上に当
接配置される固着部１３ａと、この固着部１３ａの一端
より延長されて先端部分にドットワイヤ１２を固着して
なるレバー部１３ｂとを一体に有してなり、図３中の符
号P1,P2,P3で示す位置において、固着部１３ａをバイア
ス用板ばね４に溶着して固定されている。そして、この
取り付けられた状態では、後端舌状翼片４ｄの先端部分
がアーマチュア１３の回転中心となる不動点に略対応
し、このアーマチュア１３の下面に当接した状態で配置
される。アーマチュアヨーク３は、微少な間隔を保って
アーマチュア１３を受け入れる溝２４を有し、外縁部３
ａがバイアス用板ばね４の外縁部４ｅと固定される。

【００１５】図４は、このようにしてアーマチュア１３
をバイアス用板ばね４上に取り付けてなるこの構造にお
けるアーマチュア１３の動作状態を示す図で、同図
（ａ）は概略側面図、同図（ｂ）は概略上面図である。
すなわち、図４を用いてアーマチュア１３の動作を説明
すると、後述する手段により、コア１９によってバイア
ス用板ばね４のＡ部が下向きに、固定端よりＬ２の位置
で寸法Ｇだけ押し下げられると、バイアス用板ばね４の
基本振動成分によりこのバイアス用板ばね４が変形して
後端舌状翼片４ｄの有無にかかわらず、アーマチュア１
３は固定端より寸法Ｌ１だけ離れた一点鎖線で示すアー
マチュア回転中心を中心として回転する。このとき、後
端舌状翼片４ｄは、アーマチュア１３を押えておくに充
分な剛性を有し、かつその先端はアーマチュア回転中心
まで延び、これがアーマチュア１３の下面に当接されて
いるので、このアーマチュア１３の回転中心を不動の支
点として押さえることができる。しかもこの先端はバイ
アス用板ばね４の振動に伴って振動することがないとい
う特性を有する。この場合、後端舌状翼片４ｄの先端は
アーマチュア１３の回転中心の近傍で、アーマチュア１
３の沈み込みを防止できる位置であれば差し支えないも
のである。

【００１６】図５は印字ヘッド１内での磁束の流れを示
す図である。そこで、図１に示した印字ヘッド１の動作
を図５と共に次に説明する。まず、この印字ヘッド１で
は、励磁コイル１８への電流のオン・オフによって駆動
するもので、印字をしないときには励磁コイル１８への
電流を断ち（オフ）、印字する場合に電流を流す（オ
ン）ように構成されている。そして、励磁コイル１８へ
の通電がなされていない非印字状態のとき、永久磁石７
のＮ極より発生した磁束は、図５に示す符号ａ部より外
周に漏れ、残りはベースヨーク９を通して、コア１９に
符号ｂ部を通って流れる。そして、コア１９内に流れた
磁束はバイアス用板ばね４とコア１９との間における空
隙ｆ部内を突き抜けてバイアス用板ばね４およびアーマ
チュア１３に流れる。また、空隙ｆを通ってバイアス用
板ばね４およびアーマチュア１３に流れた磁束は、空隙
部ｇ，スペーサ５を通って永久磁石７のＳ極へ戻る。よ
って、この状態時では、上記コア１９側への磁気吸引に
よって、アーマチュア１３およびバイアス用板ばね４が
コア１９側に偏倚され、ドットワイヤ１２の全体がガイ
ドフレーム２内側に引き込まれた状態にある。

【００１７】これに対して、励磁コイル１８に電流を流
して励磁させると、永久磁石７の磁束とは逆の磁束がコ
ア１９に生じる。これによってマグネット永久磁石７の
磁束が打消され、コア１９に偏倚状態で吸着されていた
バイアス用板ばね４が開放される。すると、バイアス用
板ばね４の弾性反力によってアーマチュア１３がこの他
端を中心として図示せぬプラテン側へ回転し、自由端に
取り付けたドットワイヤ１２を瞬時に突出させる。そし
て、この突出したドットワイヤ１２が図示せぬインクリ
ボンを介して同じく図示せぬ印字媒体をインパクトし、
印字が行われる。また、アーマチュア１３を一度開放し
た後は再び励磁コイル１８への通電が断たれ、印字媒体
をインパクトして戻ってきたドットワイヤ１２と共にア
ーマチュア１３がコア１９側に吸着保持される。したが
って、この動作を複数のドットワイヤ１２毎に選択し、
かつ印字ヘッド１を行方向に移動しながら行わせると、
印字媒体上にドット構成の文字やグラフィックパターン
が印字されることになる。

【００１８】図６は、図７に示した従来の印字ヘッド５
１と本実施例の印字ヘッド１におけるワイヤー部の速度
波形の実験データを示すもので、横軸は時間、縦軸はド
ットワイヤ１２の速度を印字エネルギーとして示したも
のである。この図から判るように、一点鎖線部に示す電
圧を励磁コイル(18,68) に印加することによって、従来
の印字ヘッド５１におけるドットワイヤ６２は点線の速
度で変化したのに対して、本実施例によれば実線で示す
速度変化となる。すなわち、立ち上がり時間である印字
するまでの時間が早くなり、かつ速度が上昇しているた
め印字エネルギーも1/2 ｍＶ² に従い大きくなる。な
お、図６中の２点鎖線波形の尖頭値が本考案による印字
エネルギーの大小を表す値で、これは従来の印字エネル
ギーを表わす３点鎖線に対して約1.4 倍の値となってい
る。また、印字するまでの時間、すなわち戻り時間も約
0.8 倍と早くなり、投入エネルギーを同じにしても高速
高印字エネルギーが可能となることが判る。

【００１９】したがって、本実施例の印字ヘッド１によ
れば、バイアス用板ばね４が振動するときにアーマチュ
ア１３が回転する不動の支点となるべき位置までバイア
ス用板ばね４の後端舌状翼片４ｄの先端を延ばしてアー
マチュア１３の下面に当接配置させ、アーマュアの回転
中心を押さえているので、永久磁石の磁束の流れがより
円滑になり、バイアス用板ばね４の開放時に同じ投入エ
ネルギーでもこのバイアス用板ばね４の速度が早くな
る。

【００２０】

【考案の効果】以上説明したとおり、本考案に係るワイ
ヤドット式印字ヘッドによれば、バイアス用板ばねが振
動するときにアーマチュアが回転する不動の支点となる
べき位置の近傍までバイアス用板ばねの舌状翼片の先端
を延ばして前記アーマチュアの下面に当接させ、アーマ
ュアの回転中心を押さえているので、永久磁石の磁束の
流れがより円滑になり、スプリング開放時に同じ投入エ
ネルギーでもバイアス用板ばねの速度が早くなる。この
結果、電気磁気変換効率が向上し、印字エネルギーの増
加と印字時間の短縮、および繰り返し速度の上昇が可能
となる。また、部品点数が少なく製造もし易いので、低
価格を実現できる等の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るワイヤドット式印字ヘ
ッドの要部分解斜視図である。

【図２】図１に示した同上ワイヤドット式印字ヘッドを
左側半分を断面して示す全体側面図である。

【図３】図２に示した同上ワイヤドット式印字ヘッドの
要部部材の配置状態説明図である。

【図４】図２に示した同上ワイヤドット式印字ヘッドに
おけるアーマチュアの動作説明図である。

【図５】図２に示した同上ワイヤドット式印字ヘッドに
おける磁束の流れを説明するための図である。

【図６】図２に示した同上ワイヤドット式印字ヘッドに
おける印字エネルギーと従来のワイヤドット式印字ヘッ
ドにおける印字エネルギーとを実験データに基づいて示
す特性図である。

【図７】従来のワイヤドット式印字ヘッドの一例を半分
側を断面して示す側面図である。

【図８】図７に示した同上ワイヤドット式印字ヘッドの
要部部材の配置状態説明図である。

【図９】図７に示した同上ワイヤドット式印字ヘッドに
おけるアーマチュアの動作説明図である。

【図１０】図７に示した同上ワイヤドット式印字ヘッド
においてアーマチュアの沈み込みによる影響を説明する
ための図である。

【図１１】図７に示した同上ワイヤドット式印字ヘッド
におけるアーマチュアとコアとの配置関係を示す図であ
る。

【図１２】図７に示した同上ワイヤドット式印字ヘッド
におけるアーマチュアの変位量と時間との関係を示す特
性図である。

【図１３】図７に示した同上ワイヤドット式印字ヘッド
におけるアーマチュアの変位速度と時間との関係を示す
特性図である。

【符号の説明】

１ 印字ヘッド ４ バイアス用板ばね ４ｄ 後端舌状翼片 ５ スペーサ ７ 永久磁石 １２ ドットワイヤ １３ アーマチュア １８ 励磁コイル １９ コア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 浅香 俊行 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)考案者 石川 匡幸 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−276558（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52360（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−194046（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−45142（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−78447（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−94534（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−3043（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石で磁化されたコアで、ドットワ
   イヤが取り付けられたアーマチュアをバイアス用板ばね
   の付勢力に抗して吸引し、前記コアの周囲に装着された
   励磁コイルの磁束で前記永久磁石の磁束を打ち消して前
   記アーマチュアを開放し、前記ドットワイヤを突出させ
   て印字を行うワイヤドット印字ヘッドにおいて、 前記アーマチュアを前記バイアス用板ばね上に取り付け
   るとともに、 前記バイアス用板ばねには、前記アーマチュアを押えて
   おくに充分な剛性を有する舌状翼片を設けたものであっ
   て、 前記舌状翼片は、その先端が前記アーマチュアが回転す
   る不動の支点となるべき位置まで延ばされ、 該アーマチュアの下面に当接した状態で取付けられると
   ともに、前記バイアス用板ばねが振動するときに、前記
   先端は該バイアス用板ばねの振動に伴って振動するもの
   でないことを特徴とするワイヤドット印字ヘッド。