JP3286922B2 - ドットインパクト式印字ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドットインパクト式印
字ヘッドの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２はドットインパクト式印字ヘッド
の中で最も一般的なものである釈放型印字ヘッドの印字
エレメントを示す側面図で、印字エレメント１は、永久
磁石２と、磁路を形成するヨーク３ａ，３ｂと、永久磁
石２の吸引力を打ち消すためのコイル４と、可動部５
と、可動部５を支持する板ばね６とを備えている。可動
部５は、板ばね６に支持されるアーマチュア７と、先端
に印字ワイヤ８が固定され基部がアーマチュア７に連結
されたビーム９とで構成されている。

【０００３】非印字時には、コイル４には通電されず、
アーマチュア７は、永久磁石２によりヨーク３ａ，３ｂ
を通り形成される磁束による吸引力によってヨーク３ｂ
の端面に吸着され、板ばね６に歪エネルギーが蓄えられ
る。

【０００４】印字時には、コイル４に所定時間通電す
る。これにより、永久磁石２の吸引力は打ち消され、可
動部５はそれまで板ばね６に蓄勢された力により矢印Ａ
方向に動作し、中間ガイド１０とピンガイド１１により
ガイドされている印字ワイヤ８がインクリボン１２を介
し用紙１３を打撃しプラテン１４に押し付けて印字が行
われる。

【０００５】印字ヘッドは、上記の構成，作用を有する
複数個の印字エレメントで構成されている。このような
構成の従来のドットインパクト式印字ヘッドを図１３及
び図１４に示す。次にこれらの印字ヘッドの構成，作用
を説明する。

【０００６】図１３のドットインパクト式印字ヘッド２
１は、フレーム２２の上部及び下部にそれぞれ６個の印
字エレメント１を２列に並設して構成されている。上
部，下部の印字エレメント１は可動部５の先端を対向さ
せて配置されており、各可動部５の印字ワイヤ８は中間
ガイド１０ａ，１０ｂを通りピンガイド１１に導かれて
いる。

【０００７】中間ガイド１０ａ，１０ｂは、印字ワイヤ
８の長さのほぼ中央に位置し、フレーム２２の中央に一
体に突設されたノーズ部２３に設けた溝２４にがたを持
たせて収められ、これにより、用紙を打撃したときの反
力で印字ワイヤ８が座屈するのを防ぐとともに、印字ワ
イヤ８に不要な振動が発生するのを防いでいる。

【０００８】また、図１４のドットインパクト式印字ヘ
ッド３１は、ノーズ３３を備えたフレーム３２に、印字
エレメント１とほぼ同様の印字エレメント３４を、上下
に２列に並設して構成され、各印字エレメント３４の可
動部３５の印字ワイヤ３６をガイドする中間ガイド３７
は、ノーズ部３３に設けた穴３８にがたを持たせた状態
で挿通され支持されている。印字ワイヤ３６の先端のピ
ンガイドによる支持は、図示を省略したが図１３と同様
である。

【０００９】このような構成の印字ヘッドは、プラテン
に沿って進退可能なキャリアに搭載され、所定時機に所
定の印字エレメントを作動させることにより印字を行
う。

【００１０】上記の印字ヘッドにおいて、ピンガイドは
印字ワイヤの先端を位置決めし、中間ガイドは、駆動時
に進退する印字ワイヤの振動振幅（先端ガイド部と基部
の固定部とを節点とする）が大きくなって該印字ワイヤ
が疲労によりピンガイド付近で破損するのを防止するた
めに用いられる。

【００１１】このため、中間ガイドは、印字ワイヤの１
次固有振動モードの腹部に当たる位置に設けるか、ある
いは２次固有振動モードの第１腹部付近と第２腹部付近
のいずれか一方または両方に設けることになる。図１５
は印字ワイヤの振動の種類と応力特性図で、図１５
（Ａ）は１次固有振動モードを示し、図１５（Ｂ）は２
次固有振動モードを示し、図１５（Ｃ）は各振動モード
の応力分布を示す。

【００１２】本図より、同じ最大振幅に対して、先端の
ピンガイド付近の応力は、１次固有振動モードに比べて
２次固有振動モードの方が２．５倍程度大きくなること
が分かる。従って、中間ガイドを印字ワイヤの２次固有
振動モードの腹部付近に配置する方が、強度上効果的
で、印字ワイヤに生じる曲げ応力は大幅に減少する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来構造
では、中間ガイド配設のためノーズに溝や穴を形成する
必要があり、加工が面倒であった。

【００１４】本発明はノーズに加工をせずに中間ガイド
を所望の位置にがたを持たせて支持することのできるド
ットインパクト式印字ヘッドを提供することを目的とし
ている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図で、図中、５１は印字ワイヤ５２を備えた印字エレメ
ント、５３は印字ワイヤ５２を中間部でガイドする中間
ガイド、５４はＬ字型の複数個の突起６０ａ，６０ｂを
一体に突設したフレームである。印字エレメント５１
は、本図では、永久磁石５５と、磁路を形成するヨーク
５６ａ，５６ｂと、永久磁石５５の吸引力を打ち消すた
めのコイル５７と、可動部５８と、該可動部５８を支持
する板ばね５９とより成る図１２と同様のものを示して
いる。

【００１６】印字ヘッドは、上記構成の複数個の印字エ
レメント５１を、フレーム５４に、所定の範囲で、例え
ば図１の紙面と垂直方向に並設して構成される。各中間
ガイド５３は、それぞれ複数個の突起６０ａ及び突起６
０ｂにより、がたを持たせて上下で支持されている。６
３は参考に付記したピンガイドで、印字ワイヤ５２の先
端を位置決めしガイドする。

【００１７】

【作用】印字動作は従来と同様で、前進する印字ワイヤ
５２がインクリボン１２を介し用紙１３を打撃しプラテ
ン１４に押し付けることにより行われる。この印字動作
時に印字ワイヤ５２の中間部分をガイドする中間ガイド
５３，５３は、フレーム５４からの突出高さの異なる複
数の突起６０ａ，６０ｂによりそれぞれがたを持たせて
上下で支持されている。印字ワイヤ５２の移動による中
間ガイド５３のずれは、突起６０ａ，６０ｂの折れ曲っ
た先端部６１ａ，６１ｂにより係止される。

【００１８】従って、中間ガイド５３が反っていても突
起６０ａ，６０ｂが中間ガイド５３を完全固定すること
はなく、かつ、中間ガイド５３と突起６０ａ，６０ｂの
間の摩擦も最低限に抑えることができる。また、Ｌ字型
の突起６０ａ，６０ｂは、フレーム５４と一体構造にな
りやすく型化が容易になる。

【００１９】なお、図１では中間ガイドが２枚の場合を
示したが、中間ガイドが１枚または３枚以上の場合でも
本発明は適用可能である。また、本出願人により既に提
案された特願平４−１９９５９４号（平成４年７月２７
日出願）の図３，図４，図５等に示された中間ガイドを
用いる場合にも本発明は適用可能である。

【００２０】

【実施例】以下、図２乃至図１１に関連して本発明の実
施例を説明する。

【００２１】図２に第１の実施例を示す。

【００２２】図２は本実施例の印字ヘッド５０の斜視図
で、図１と同様の部材には同符号を用いている。印字ヘ
ッド５０は、フレーム５４の上部に６個の印字エレメン
ト５１を並設するとともに、下部に上部と上下逆向きの
６個の印字エレメント５１を並設して構成されている。
可動部５８の印字ワイヤ５２は、フレーム５４に設けら
れた通し穴６２に挿通されて中間ガイド５３を貫通して
いる。

【００２３】この印字ワイヤ５２をガイドする中間ガイ
ド５３は、印字ワイヤ５２の２次固有振動モードの第１
腹付近（印字ワイヤ５２の基端固定部から近い位置）に
配置され、フレーム５４に突設された２対のＬ字型の突
起６０ａによりがたを持たせて上下で支持されている。
この場合、中間ガイド５３は、突起６０ａの先端部６１
ａにより、印字ワイヤ５２の移動方向に係止される。ま
た、この突起６０ａは、フレーム５４とモールド成型に
より一体的に形成される。

【００２４】従って、中間ガイド５３が反っていても突
起６０ａが該中間ガイド５３を完全固定することはな
く、かつ、印字ワイヤ５２の作動時に生じる中間ガイド
５３と突起６０ａの間の摩擦も最低限に抑えることがで
きる。

【００２５】また、Ｌ字型の突起６０ａはフレーム５４
と一体構造になりやすく型化が容易になる。図２では、
突起６０ａが通し穴６２のところに設けられているが、
このようにすると型化が一層容易になる。

【００２６】図３に第２の実施例を示す。

【００２７】前実施例は中間ガイドが１枚であったが、
本実施例は中間ガイドが２枚の場合のものである。図３
は本実施例の印字ヘッド７０の斜視図で、図１と同様の
部材には同符号を用いている。印字ヘッド７０は、フレ
ーム５４の上部及び下部にそれぞれ６個の印字エレメン
ト５１を前実施例と同様に並設して構成され、可動部５
８の印字ワイヤ５２は、フレーム５４に設けられた通し
穴６２を貫通して２枚の中間ガイド５３にガイドされ
る。

【００２８】フレーム５４側の中間ガイド５３は、前実
施例と同様の２対の突起６０ａによりがたを持たせて上
下で支持され、突起６０ａの先端部６１ａにより印字ワ
イヤ５２の移動方向に係止される。また他方の中間ガイ
ド５３は、突起６０ａより突出量が大きい突起６０ｂに
よりがたを持たせて上下で支持され、突起６０ｂの先端
部６１ｂにより印字ワイヤ５２の移動方向に係止され
る。

【００２９】本実施例の場合も、前実施例と同様の効果
が得られる。なお、３枚以上の中間ガイドを用いる場合
も、各中間ガイドを支持する突起を同様に設けることで
対応可能である。

【００３０】図４及び図５に第３の実施例を示す。

【００３１】図４は本実施例の印字ヘッド８０の斜視
図、図５は同分解斜視図で、図中、５４Ａは第１のフレ
ーム、５４Ｂは第２のフレームである。第１のフレーム
５４Ａの上部には６個の印字エレメント５１Ａ（前述の
印字エレメント５１と同様のもの）が並設され、下部に
は上部と下部と上下逆向きの６個の印字エレメント５１
Ａが並設されている。各印字エレメント５１Ａの印字ワ
イヤ５２Ａは第１のフレーム５４Ａのピンガイド８１に
嵌入してガイドされる。この場合、印字ワイヤ５２Ａは
短かくて振動の振幅も小さいので、中間ガイドは不要で
ある。

【００３２】また、第２のフレーム５４Ｂの上部には印
字ワイヤ５２Ａより長い印字ワイヤ５２Ｂを備えた６個
の印字エレメント５１Ｂ（前述の印字エレメント５１と
同様のもの）が並設され、下部には上部の印字エレメン
ト５１Ｂと上下逆向きの６個の印字エレメント５１Ｂが
並設されている。

【００３３】このようにそれぞれ印字エレメント群を備
えた第１のフレーム５４Ａと第２のフレーム５４Ｂは、
スペーサ８２を介し、図４のように結合されて印字ヘッ
ド８０が構成されるが、この結合時に、印字ワイヤ５２
Ｂは中間ガイド５３，５３を通りピンガイド８１に嵌入
してガイドされる。中間ガイド５３，５３は、突起６０
ａ，６０ｂによりがたなく上下で支持され、先端部６１
ａ，６１ｂにより印字ワイヤ５２Ｂの移動方向に係止さ
れる。

【００３４】本実施例の場合も、前述の実施例と同様の
効果が得られる。

【００３５】次に、上記各実施例の印字ヘッドが適用さ
れるラインプリンタについて、第３の実施例の印字ヘッ
ド８０使用の場合を例にとり、図６乃至図１１を用いて
説明する。なお、こおラインプリンタは、前述の特願平
４−１９９５９４号の図９乃至図１４に示されたもので
ある。

【００３６】図６は本発明が適用されるラインプリンタ
の斜視図、図７は同平面図、図８は側面断面図である。
１０１（図６では図示省略）は図示しない筐体に取り付
けられたベースフレームで、該ベースフレーム１０１に
は、図６，７の左右方向に延びたステーシャフト１０
２，１０３が平行に固定されている。中央付近のステー
シャフト１０２には、印字ユニット１１１を搭載した印
字シャトル１１２が摺動自在に嵌合している。印字シャ
トル１１２は、ベースフレーム１０１上を走行可能なロ
ーラ１１３と第１のステーシャフト１０２によって支持
されている。

【００３７】印字ユニット１１１は、２４ピン型の印字
ヘッド８０（６個の印字エレメントを前後２段にかつ上
下対称に配置、図４参照）を横１列に１２個並べたもの
で、各印字ヘッド８０の印字ワイヤは、前記のように、
該印字ワイヤの２次固有振動を抑制するための中間ガイ
ドにガイドされ、中間ガイドはフレームと一体の突起に
よりがたを持たせて上下で支持されている。

【００３８】印字シャトル１１２の下部には鉄板から成
るヨーク１１４が固定され、該ヨーク１１４の下面に
は、厚さ方向を両磁極にした長方形板状の１１個の永久
磁石１１５が、第１のステーシャフト１０２の軸線方向
に並べて取り付けられている。永久磁石１１５は、印字
ヘッド８０の幅より僅かに幅広になっていて、図９に示
すように、Ｎ極とＳ極が交互になるように連続して配設
されている。なお、両端の永久磁石１１５と、中央部分
に隣接する９個の永久磁石１１５との間には間隙が設け
られている。

【００３９】このように、印字ユニット１１１，印字シ
ャトル１１２，ヨーク１１４，及び永久磁石１１５が一
体となって、第１のステーシャフト１０２に沿って移動
可能な印字シャトルユニット１１０が形成されている。

【００４０】一方、ベースフレーム１０１に固定された
鉄板のコイルベース１１８上には多数の電磁コイル１１
６が並設されており、該電磁コイル１１６と永久磁石１
１５とは僅かの隙間を介し対向している。そして、永久
磁石１１５と電磁コイル１１６とによって、印字シャト
ルユニット１１０駆動用の第１のリニアモータが構成さ
れている。

【００４１】各電磁コイル１１６は、渦巻き状に巻かれ
て永久磁石１１５の２倍の幅に形成され、図１０に示す
ように、連続して６個並設されている。なお、図１０は
略示図であり、隣り合う電磁コイル１１６の外縁同士は
接している。

【００４２】６個の電磁コイル１１６のうち、両端の電
磁コイル１１６は、第１のリニアモータの動作を反転さ
せるためのもので、同じリード線に直列に接続されてい
る。また中間の４個の電磁コイル１１６は、第１のリニ
アモータを定速で駆動するためのもので、上記リード線
とは異なるリード線に２個ずつ直列に接続されている。

【００４３】このように構成された第１のリニアモータ
においては、永久磁石１１５による磁界の中にある電磁
コイル１１６に通電することによって、フレミングの左
方の法則に基づく推力が電磁コイル１１６に発生する。
しかし、電磁コイル１１６はベースフレーム１０１に対
し固定されていて動かないので、上記推力の反力が永久
磁石１１５側に作用し、その結果、印字シャトルユニッ
ト１１０が第１のステーシャフト１０２にガイドされて
移動する。

【００４４】そして、電磁コイル１１６に与える電流を
制御することによって、印字シャトルユニット１１０を
高速で往復動させることができる。１１７（図７参照）
は印字シャトル１１２とベースフレーム１０１の間に設
けられた透過型の位置検出センサーである（作用は後
述）。

【００４５】第１のステーシャフト１０２と平行に配置
された第２のステーシャフト１０３には、印字シャトル
１１２と同様に形成されたバランスシャトル１２２が摺
動自在に嵌合している。バランスシャトル１２２上には
重り１２１が搭載され、下部にはヨーク１２４が取り付
けられている。ヨーク１２４の下面には、印字シャトル
ユニット１１０に配設された永久磁石１１５と同様の永
久磁石１２５が並べて配設されている。１２３は、第１
のステーシャフト１０３とともにバランスシャトル１２
２を支持するローラである。

【００４６】さらに、バランスシャトル１２２には、ベ
ースフレーム１０１の両側方に突出する１対のアーム１
２９が連結されている。アーム１２９の先端は印字シャ
トルユニット１１０の位置を越えて反対側に達し、その
先端に重りユニット１３０が取り付けられている。

【００４７】バランスシャトル１２２と、重り１２１
と、ヨーク１２４と、永久磁石１２５と、アーム１２９
と、重りユニット１３０はバランスシャトルユニット１
２０を構成する。このバランスシャトルユニット１２０
は、一体となって印字シャトルユニット１１０と平行に
移動することができる。１３１は、ベースフレーム１０
１上を走行するように重りユニット１３０に回転自在に
取り付けられたローラである。

【００４８】バランスシャトルユニット１２０は、総重
量が印字シャトルユニット１１０の総重量と略同じにな
るように形成されていて、バランスシャトルユニット１
２０全体の重心のユニット移動時の軌跡が印字シャトル
ユニット１１０の重心のユニット移動時の軌跡と略同一
となるように重量配分が設定されている。

【００４９】図６乃至図８に戻って、コイルベース１２
８には電磁コイル１１６と同様の電磁コイル１２６が並
設されており、該電磁コイル１２６と永久磁石１２５は
僅かな隙間を介し対向している。これらの永久磁石１２
５と電磁コイル１２６とによって、バランスシャトルユ
ニット１２０駆動用の第２のリニアモータが構成されて
いる。そして、電磁コイル１２６への通電を制御するこ
とによって、バランスシャトルユニット１２０を高速で
往復動させることができる。

【００５０】図１１は第１，第２のリニアモータに対す
る回路構成の概要図で、各電磁コイル１１６，１２６に
対して一つの駆動回路１０５から同じ駆動電流が供給さ
れ、これにより印字シャトルユニット１１０とバランス
シャトルユニット１２０が相対的に逆方向に同じ速度で
高速往復運動を行うようになっている。そのために、永
久磁石１１５，１２５の極性または電磁コイル１１６，
１２６の巻き方向のいずれかを、印字シャトルユニット
１１０とバランスシャトルユニット１２０とで逆にして
いる。

【００５１】駆動回路１０５の動作を制御するための制
御部１０６には印字シャトルユニット１１０側の位置検
出センサ１１７から反転用と定速用の検出信号が入力し
て、フィードバック制御によって往復動のための制御が
行われる。また、バランスシャトルユニット１２０側の
位置検出センサ１２７から制御部１０６に入力する検出
信号によって、バランスシャトルユニット１２０の暴走
発生等が監視されている。

【００５２】このような構成のラインプリンタにおいて
は、印字シャトルユニット１１０が第１のステーシャフ
ト１０２にガイドされて往復動すると、印字シャトルユ
ニット１１０と略同重量のバランスシャトルユニット１
２０が、第２のステーシャフト１０３にガイドされて印
字シャトルユニット１１０とは逆方向に該印字シャトル
ユニット１１０と同速度で往復動する。従って、印字シ
ャトルユニット１１０の往復動に対してベースフレーム
１０１に生じる反力は、バランスシャトルユニット１２
０の往復動によって相殺される。

【００５３】また、その往復動の際に、バランスシャト
ルユニット１２０の重心の軌路と印字シャトルユニット
１１０の重心の軌跡が略一致しているため、両シャトル
ユニット１１０，１２０の往復運動による回転モーメン
トは発生しない。

【００５４】このラインプリンタによる印字は、印字シ
ャトルユニット１１０，バランスシャトルユニット１２
０を往復動させ、所定時機に所定の印字ヘッド８０の所
定の印字エレメントを作動させて行う。このとき、該印
字エレメントの印字ワイヤは、図８の矢印Ａ方向に突出
し、用紙搬送路１０４を矢印Ｂ方向に搬送される印字用
紙を図示しないインクリボンを介し打撃し、これにより
印字が行われる。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
の各種の優れた効果が得られる。 （１）印字エレメント取り付け用のフレームに一体に突
設された複数のＬ型の突起により中間ガイドを支持する
簡単な構成であり、１個または複数個の中間ガイドを所
望の位置に支持させることができる。 （２）中間ガイドはＬ型の突起によりがたを持たせて上
下で支持されるようになっているため、中間ガイドが反
っていても該中間ガイドを完全固定することはなく、該
中間ガイドと突起の間の摩擦も最低限に抑えることがで
きる。 （３）Ｌ字型の突起はフレームと一体構造になりやすく
型化が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例の印字ヘッドの斜視図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施例の印字ヘッドの斜視図で
ある。

【図４】本発明の第３の実施例の印字ヘッドの斜視図で
ある。

【図５】本発明の第３の実施例の印字ヘッドの分解斜視
図である。

【図６】本発明が適用されるラインプリンタの斜視図で
ある。

【図７】本発明が適用されるラインプリンタの平面図で
ある。

【図８】本発明が適用されるラインプリンタの側面断面
図である。

【図９】本発明が適用されるラインプリンタの永久磁石
の平面図である。

【図１０】本発明が適用されるラインプリンタの電磁コ
イルの平面図である。

【図１１】本発明が適用されるラインプリンタの回路構
成の概要図である。

【図１２】釈放型印字ヘッドの印字エレメントを示す側
面図である。

【図１３】従来のドットインパクト式印字ヘッドの斜視
図である。

【図１４】従来の他のドットインパクト式印字ヘッドの
構造説明図で、図１４（Ａ）は正面図、図１４（Ｂ）は
側面図である。

【図１５】印字ワイヤの振動の種類と応力特性図で、図
１５（Ａ）は１次固有振動モードを示し、図１５（Ｂ）
は２次固有振動モードを示し、図１５（Ｃ）は応力分布
を示している。

【符号の説明】

５０，７０，８０ 印字ヘッド ５１，５１Ａ，５１Ｂ 印字エレメント ５２，５２Ａ，５２Ｂ 印字ワイヤ ５３ 中間ガイド ５４，５４Ａ，５４Ｂ フレーム ６０ａ，６０ｂ 突起 ６１ａ，６１ｂ 先端部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム（５４）に、それぞれ印字ワイ
   ヤ（５２）を備えた複数の印字エレメント（５１）を取
   り付けて成り、前記各印字エレメント（５１）の印字ワ
   イヤ（５２）の中間部分をガイドする１個以上の中間ガ
   イド（５３）を備えたドットインパクト式印字ヘッドに
   おいて、 前記フレーム（５４）に、前記中間ガイド（５３）をが
   たを持たせて上下で支持するＬ字型の複数個の突起（６
   ０ａ，６０ｂ）を突設したことを特徴とするドットイン
   パクト式印字ヘッド。