JPH0222286Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔技術分野〕 本考案はインパクトプリンタに用いられるドツ
ト印字ヘツドに関するもので、より具体的には基
本的に磁束漏洩型の磁気回路を持つドツト印字ヘ
ツドに関するものである。

〔従来技術〕

プリンタに用いられる印字ヘツドの１つとし
て、高速動作及び高性能化を指向するものと、構
造の簡素化による組立性の容易化を計つて低価格
化を指向するものとがあり、この後者による従来
のドツト印字ヘツドの１例として第１図，に
示す構造のものがある。

このドツト印字ヘツドは、磁束漏洩型の磁気回
路を持ち、図示したように強磁性材料によるアー
マチユア１と、このアーマチユア１を吸引、解放
するコイル２以外の印字ハンマ３を含む機能部を
一体成形して、徹底した構造の簡素化を計つてい
るものであるが、前記コイル２内へのアーマチユ
ア１の挿入量が少ないため、発生磁気吸引力が小
さく、電気−機械変換効率が悪いという欠点を有
している。

また、第２図は前記印字ハンマ３がインパクト
終了後ホームポジシヨンへ復帰するときの挙動を
示すグラフであるが、第１図に示した従来のドツ
ト印字ヘツドは、先端を印字素点４とした印字ハ
ンマー３のホームポジシヨンを決定する手段を有
しておらず、自然平衡位置がホーポジシヨンであ
るため、第２図に示されるように復旧方向へ大き
くオーバーランして、更に再び印字方向へリバウ
ンドし、このようなサイクルを数回繰返して前記
ホームポジシヨンへ復帰する。従つて、安定した
印字動作を行うためには、前記復旧振動が収束し
た後、次の印字動作を行う必要があり、その結果
印字速度が極端に遅くなるという欠点があつた。

また、印字ハンマ３の回転運動の支点は、その
長手方向のほぼ中央部にあるため、印字のドツト
のアライメント不整列から小形化に限界があり、
更に印字ハンマ３に取付けられているアーマチユ
ア１がコイル２内で前記印字ハンマ３の回転運動
に基づく前後運動を行うため、コイル２の内径を
この前後運動のスペース相当分だけ大きくしなけ
ればならず、そのためコイル２のスペースフアク
タが悪くなるという欠点もあつた。

〔考案の目的〕

本考案は上述した従来技術の欠点を解決するた
めになされたもので、電気−機械変換効率の向上
及び印字速度の高速化を計ることができると共
に、コイルのスペースフアクタを改善することが
できる小形でかつ安価なドツト印字ヘツドを実現
することを目的とするものである。

〔考案の構成〕

この目的を達成するため、本考案は外輪部から
そのほぼ中心に向かつて突出形成された板バネ
と、各板バネに支持されたハンマと、各々のハン
マの胴部に設けられた永久磁石と、各々のハンマ
の先部に設けられた印字素子とから成るハンマア
センブリの片面側に、中央部に凹部を有し、この
凹部の外側周囲にコイルを巻装した複数のコアポ
ールを配置して、各コアポールの一端を固定した
コアフレームを、各コアポールの固定端が前記ハ
ンマアセンブリの各永久磁石に一定の空隙を介し
て対向するように配置すると共に、ダンパーゴム
と該ダンパーゴムに接合されたダンパーシート
を、前記凹部の縁上に載せて各ハンマの先部とこ
の先部に対向するコアフレーム面との間に介在す
るように設け、前記ハンマアセンブリの他面側に
強磁性材料により形成されたカバーヨークを各ハ
ンマとの間に一定の空隙を保つて配置したもので
ある。

〔実施例〕

第３図は本考案によるドツト印字ヘツドの一実
施例を示す断面図、第４図は斜視図、第５図はそ
の分解斜視図であり、このドツト印字ヘツドにお
ける磁気回路の基本構造は磁束漏洩型である。

まず、その構成について説明すると、第３図〜
第５図において、５はハンマアツセンブリを示
し、このハンマアツセンブリ５は複数のハンマ６
と、各ハンマ６の胴部に設けられた永久磁石７
と、各ハンマ６の先端に設けられた耐摩耗材料か
ら成る印字素子８と、各ハンマ６の後端を支持す
る耐疲労材料から成る板バネ９を備えており、こ
こで各板バネ９は第６図に示すように外輪部１０
によつて全一体化された構造となつている。

すなわち、各板バネ９は１枚の耐疲労材料に打
抜加工等を行つて、外輪部１０からそのほぼ中心
部に向つて突出するように形成されており、従つ
て各板バネ９の自由端に支持されたハンマ６に取
付けられている各印字素子８の先端つまり印字素
点１１は前記外輪部１０の中央部で所定の配列と
なるように精度よく並べられている。

また、前記外輪部１０は全体が固定部材１２で
覆われていて厚みが付けられており、従つて各板
バネ９は第６図に矢印ａで示したようにハンマ６
の運動方向に単に屈曲する構造となつているが、
例えば第７図及び第８図に示すように各板バネ９
間で外輪部１０の一部を固定部材１２で覆う構造
とすれば、各板バネ９の両側で露出している外輪
部１０を、前記の如く矢印ａ方向に運動する板バ
ネ９と共に、第８図に矢印ｂで示したように捩り
運動させることができるので、捩りの単位体積当
りの歪みエネルギ密度の高いことを利用して板バ
ネ９の小形化を計ることが可能となる。尚、外輪
部１０及び固定部材１２には適当な間隔で端子挿
入孔１３が設けられている。

１４はコアフレームで、中央部に凹部１５が形
成され、また周縁部には前記凹部１５と逆側に突
出する突面が形成されていて、この突面に前記各
端子挿入孔１３と対応する位置決め固定用の端子
１６が設けられており、更に外周面には後述する
カバーヨークを固定するための突起１７が複数個
所に形成されている。

１８は強磁性材料により形成されたコアポール
で、前記ハンマアツセンブリ５の各永久磁石７と
対応するように複数個前記コアフレーム１４に固
定されている。このコアポール１８はその一端に
溝１８ａを有しており、この溝１８ａの部分をコ
アフレーム１４の成形時に、該コアフレーム１４
内に埋設することにより固定されているので動く
ことはない。尚、製造性を考慮してコアポール１
８はコアフレーム１４に圧入する構造としてもよ
い。

以上のように、磁気回路の重要な部分を成すハ
ンマアツセンブリ５、及びコアポール１８を取付
けたコアフレーム１４は各々一体に構成され、精
度よく各構成要素が位置決めされている。

１９はダンパーゴム、２０は耐摩耗材料により
形成されたダンパーシートで、両者は互いに接合
されている。

２１はコイルボビンで、一端に固定穴２２を有
しており他端には配線端子２３が形成されてい
る。このコイルボビン２１にはコイル２４が巻装
されており、該コイル２４の両端は前記配線端子
２３に各々接続されている。

２５はフレキシブルケーブルである。

２６は強磁性材料により形成されたカバーヨー
クで、このカバーヨーク２６の中央部には各印字
素子８の印字素点１１を突出させるための窓穴２
７が設けられており、また外周部にはコアフレー
ム１４の突起１７と対応する複数の係合穴２８が
設けられている。

これらを組立てるには、まずコアフレーム１４
に固定されている各コアポール１８に、コイル２
４を嵌装したコイルボビン２１を挿入し、コアフ
レーム１４に予じめ設けられた突起をコイルボビ
ン２１の固定穴２２に嵌めて、例えば超音波め
等による固着法で固着する。

こうして、各コアポール１８の外周にコイルボ
ビン２１を装着した後、各コイルボビン２１の配
線端子２３をフレキシブルケーブル２５に設けら
れている接続穴に挿入し、デイツピンング等によ
り半田付けしてコイル２４をフレキシブルケーブ
ル２５の配線に電気的に接続する。

次に、コアフレーム１４の凹部１５上にダンパ
ーゴム１９とダンパーシート２０の一体物を設置
し、更にハンマアツセンブリ５の固定部材１２を
コアフレーム１４周縁部の突面に重ねあわせると
共に、コアフレーム１４の位置決め固定用の端子
１６とハンマアツセンブリ５の端子挿入穴１３と
を嵌合させた後、この端子１６を例えば超音波
め等の固着法で固着して、ハンマアツセンブリ５
とコアフレーム１４とを一体に固定する。ここ
で、各永久磁石７と各コアポール１８は前記端子
１６と端子挿入穴１３によりそれぞれほぼ直線上
で対向するように位置決めされ、また各永久磁石
７と各コアポール１８との間には一定の作用空隙
Ａが形成される。

そして最後に、カバーヨーク２６をハンマアツ
センブリ５に被せ、その係合穴２８をコアフレー
ム１４の突起１７に係合させて固定する。このと
き、カバーヨーク２６と各ハンマ６との間には一
定の作用空隙Ｂが形成される。

以上のようにして、第３図及び第４図に示す本
考案のドツト印字ヘツドが組立てられ、この組立
ては全て平面作業で行うことができ、自動組立て
が可能な構造となつているため、安価にかつ大量
に製造することができる。

次に上述した構成によるドツト印字ヘツドの動
作について説明する。尚、説明の煩雑さを避ける
ため、ここでは１つの印字素子を動作させる場合
について説明する。

まず、永久磁石７から出た磁束は作用空隙Ａを
通つてコアポール１８に入り、該コアポール１８
から漏れ出てカバーヨーク２６に入り、作用空隙
Ｂを通つて永久磁石７に還流する。ここで作用空
隙Ａは作用空隙Ｂより小さく設定されているの
で、永久磁石７が装着されているハンマ６はコア
ポール１８側に吸引され、同時に板バネ９が撓ん
で歪みエネルギが蓄積される。これにより板バネ
９に支持されているハンマ６はそのコアフレーム
１４に形成されている突部でダンパーゴム１９と
ダンパーシート２０を一定の力（以下プレロード
と呼ぶ）で押付けながらホームポジシヨンに位置
する。

この状態で、永久磁石７の磁束を打消すように
フレキシブルケーブル２５を介してコイル２４に
通電すると、前記ブレロードを打消す電流に達し
たとき、作業空隙Ａにおける永久磁石７の磁束が
打消され、ハンマ６が駆動される。このハンマ６
の駆動は、前記板バネ９に蓄積された歪みエネル
ギに、永久磁石７の磁界とコイル２４による消磁
磁界との反発力が加わつて行われる。つまり、前
記歪みエネルギと反発力との合計の力によつてハ
ンマ６が駆動され、これによりハンマ６に固定さ
れている印字素子８が印字動作して、その先端の
印字素点１１が図示しないインクリボンを介して
用紙等の印字媒体をインパクトし、印字を行う。

一方、コイル２４への通電は前記印字素点１１
が印字媒体をインパクトする直前に打切られる。
そのため、インパクトが行われた後、ハンマ６は
その反発力と永久磁石７の吸引力により復旧動作
を行い、直ちにホームポジシヨンへ復帰して停止
する。尚、前記ダンパーゴム１９及びダンパーシ
ート２０は、ハンマ６のホームポジシヨン復帰時
に、リバウンドと衝突音を減じる作用をする。

以上、本考案によるドツト印字ヘツドの構成及
び作用について説明したが、本考案によるドツト
印字ヘツドにおいては、第３図に示したようにコ
イル２４内にコアポール１８が完全に挿入されて
いるので、発生消磁磁束量が大きく、また、コア
ポール１８に可動体としての永久磁石７が近接し
て対向設置されているため、ハンマ６の駆動力と
して板バネ９の歪みエネルギと、永久磁石７によ
る磁界とコイル２４による消磁磁界との反発力と
が加わることになり、第１図に示した従来のドツ
ト印字ヘツドに比べて、電気−機械変換効率が格
段に向上する。

ここで、第９図はハンマ６に固定された印字素
子８の部分の駆動力とコイル供給起磁力との関係
を本考案の場合と従来の場合とを比較して示した
もので、この図から明らかなように、本考案では
実用的起磁力の範囲（800〜1000AT）の同一起
磁力に対して２〜３倍の駆動力が得られ、電気−
機械変換効率が極めて高くなる。

また、本考案のドツト印字ヘツドでは、磁気回
路の構成要素として強磁性材料により形成された
カバーヨーク２６が用いられており、第１０図は
このカバーヨーク２６が永久磁石７とコアポール
１８との間の吸引力に与える影響を示したもので
あるが、カバーヨーク２６を有する本考案の場合
と、カバーヨーク２６を有していない従来の場合
との間にたいした差は生じておらず、カバーヨー
ク２６の有無は作用空隙Ａにおける吸引力に殆ん
ど影響を与えないことが解る。

更に、第１１図はコイル２４への電流による消
磁磁界と永久磁石７による磁界との反発力を表わ
したものであるが、同一起磁力に対してカバーヨ
ーク２６がある場合の方が、無い場合よりも大き
い反発力が発生し、この反発力は前記起磁力の増
加と共に大きくなつて行くことを示している。こ
の現象は、コイル２４への通電によつて発生する
磁束がカバーヨーク２６に流れるため、コイル２
４からみた漏れ磁路のパーミアンスが大きくな
り、結果的に同一起磁力に対して大きな磁束が流
れ、前記反発力が増加することを物語つている。

従つて、カバーヨーク２６はコイル２４への通
電による消磁磁界と永久磁石７の磁界との反発力
を増加させる効果を持つので、ある印字濃度を得
るために一定の駆動力を必要とする場合、駆動力
の中で反発力の比重を大きくでき、板バネ９の歪
みエネルギによる力の比重を小さく設定すること
ができる。その結果、板バネ９の応力を小さく設
定することが可能となり、板バネ９の信頼性を向
上させることができる。

以上のことを要約すると、強磁性材料により形
成されたカバーヨーク２６に対して適切な作用空
隙Ｂを生じさせるように永久磁石７をハンマ６に
取付け、またコイル２４により周囲をほぼ全長に
わたつて覆われたコアポール１８に前記永久磁石
７を適切な作用空隙Ａを介して対向させる構造と
することにより、安価な磁束漏洩型の磁気回路に
おいて電気−機械変換効率を向上させ、かつ永久
磁石７による磁界とコイル２４による消磁磁界と
の反発力を増大させてこれを印字素子８を取付け
たハンマ６の動作推進力に利用することができる
ので、板バネ９を小形化して、その信頼性を向上
させることができるという効果が得られる。

第１２図は本考案のドツト印字ヘツドにおける
印字ハンマの挙動を示すクラフで、この図に見ら
れるように本考案では第２図に示す従来の場合に
比べてオーバラン及びリバウンドが小さく抑えら
れている。これは従来のドツト印字ヘツドがホー
ムポジシヨンを決定する手段を持たないのに対
し、本考案のドツト印字ヘツドはプレロードがあ
り、ホームポジシヨンがコアフレーム１４と、ダ
ンパーゴム１９及びダンパーシート２０とで明確
に決められる構造となつているため、ダンパーゴ
ム１９の振動減衰効果とプレロードにより、オー
バーラン及びリバウンドや衝突音を小さく抑える
ことができ、しかもインパクトによる反発力と永
久磁石７による吸引によりハンマ６を速やかにホ
ームポジシヨンに復帰させて停止させることがで
きることによるものである。従来のドツト印字ヘ
ツドよりも印字速度を向上させることできる。

また、ドツト印字ヘツドの外径を一定にするな
らば、ハンマ６の印字動作に伴う回転運動の中心
は、第３図に示すように板バネ９の固定端Ｒの位
置となるため、この位置から印字素子８先端の印
字素点１１までの長さを、回転運動の中心がハン
マの長手方向のほぼ中央にある従来のものより大
きくできるので、ハンマ６の回転運動に伴う印字
素子８の印字素点１１の位置の変化を小さくする
ことができる。すなわち、換言すれば印字ストロ
ークの変化に伴う印字アライメントの変化が小さ
い、良好なアライメントが得られることになる。

更に、ハンマ６の印字動作に伴う永久磁石７の
前後運動は、この永久磁石７がコイル２４の外に
配置されているため、コイル２４のスペースフア
クタに関係なく、コアポール１８の周囲にドツト
印字ヘツドの外径により定まるコイルスペースい
つぱいにコイル２４を巻くことができ、従つて従
来のものよりもスペースフアクタがよくなる。

〔考案の効果〕

以上説明した本考案によると、従来に比べて以
下の効果が得られる。すなわち、従来は完全な磁
気漏洩型の磁気回路を用いていたため電気−機械
変換効率が悪く、かつハンマのホームポジシヨン
を決定する手段を有しておらず、自然平衝位置が
ホームポジシヨンであるため、ハンマ復帰時の振
動が大きく印字速度が遅くなること、またハンマ
の回転中心が該ハンマの長手方向のほぼ中央部に
あるため、回転運動に伴う印字アライメントの乱
れが大きく、印字アライメントの制約により小形
化が困難であり、更にアーマチユアがコイル内で
ハンマの回転運動に基づく前後運動を行うため、
コイルの内径を大きくせざるを得ず、スペースフ
アクタが悪くなる等の欠点があつた。

しかしながら本考案では、外輪部からそのほぼ
中心に向かつて突出形成された板バネと、各板バ
ネに支持されたハンマと、各々のハンマの胴部に
設けられた永久磁石と、各々のハンマの先部に設
けられた印字素子とから成るハンマアセンブリの
片面側に、中央部に凹部を有し、この凹部の外側
周囲にコイルを巻装した複数のコアポールを配置
して、各コアポールの一端を固定したコアフレー
ムを、各コアポールの固定端が前記ハンマアセン
ブリの各永久磁石に一定の空隙を介して対向する
ように配置すると共に、ダンパーゴムと該ダンパ
ーゴムに接合されたダンパーシートを、前記凹部
の縁上に載せて各ハンマの先部とこの先部に対向
するコアフレーム面との間に介在するように設
け、前記ハンマアセンブリの他面側に強磁性材料
により形成されたカバーヨークを各ハンマとの間
に一定の空隙を保つて配置して、永久磁石を装着
したハンマを前記コアポールに吸引させると同時
に板バネに歪みエネルギを蓄える構造としてお
り、漏れ磁路の中に強磁性材料から成るコアポー
ル及びカバーヨークがあるため、発生磁束量が多
く、かつハンマの駆動力として板バネの歪みエネ
ルギに加えて、コイルによる消磁磁界と永久磁石
による磁界との反発力を利用できるので電気−機
械変換効率が大幅に向上するという効果がある。

また、前記コアフレームとダンパーゴムとダン
パーシートによりハンマのホームポジシヨンが決
定されており、印字素子によりインパクトを終え
たハンマがホームポジシヨンへ復帰するとき、前
記インパクトの反発力に加えて永久磁石の吸引力
が加わるため、従来に比べて著しく速くホームポ
ジシヨンに復帰してダンパーゴム及びダンパーシ
ートを介してコアフレームに衝突する。このと
き、ダンパーゴムの振動減衰効果と前記永久磁石
による吸引力により、ハンマのリバウンド等が著
しく小さく抑えられ、かつ衝突振動も速く減衰す
るため、従来に比べて印字速度を格段に速くする
ことができ、高速化が可能になるという効果があ
る。

また、ハンマの回転運動の中心は、該ハンマを
支持する板バネのほぼ固定端となる構造であるた
め、印字素子先端の印字素点までの長さを大きく
でき、印字アライメントが良好となるので、一定
の印字アライメントを得ながら小形化が計れると
いう効果がある。

更に、本考案では永久磁石を装着したハンマが
コイルの外に配置されているため、コイルはヘツ
ド外径より定まるコイルスペースいつぱいにコア
ポールの外周に巻くことができ、コイルのスペー
スフアクタが従来よりもよくなるという効果があ
る。

更にまた、ハンマアツセンブリ、コアフレーム
及びカバーヨーク等を平面的に組立てることがで
き、自動組立てが可能であるため、組立て性がよ
く、安価に製造できるという効果もあり、ドツト
印字ヘツドだけでなく、電磁リレーにも応用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のドツト印字ヘツドの構造を示す
図で同図は平面図、同図は半断面図、第２図
は従来のドツト印字ヘツドにおける印字ハンマの
挙動を示すグラフ、第３図は本考案によるドツト
印字ヘツドの一実施例の構造を示す断面図、第４
図は同じく外観を示す斜視図、第５図はその分解
斜視図、第６図は第５図におけるハンマアツセン
ブリの一部分拡大図、第７図はハンマアツセンブ
リの他の実施例を示す斜視図、第８図はその一部
分拡大図、第９図は本考案の場合と従来の場合の
印字素子の部分の推進力とコイル供給起磁力とを
比較して表わしたグラフ、第１０図は同じく本考
案の場合と従来の場合の印字素子の部分の吸引力
と変位を比較して表わしたグラフ、第１１図は本
考案で用いるカバーヨークの効果を示すグラフ、
第１２図は本考案における印字ハンマの挙動を示
すグラフである。 ５……ハンマアツセンブリ、６……ハンマ、７
……永久磁石、８……印字素子、９……板バネ、
１０……外輪部、１１……印字素点、１２……固
定部材、１３……端子挿入穴、１４……コアフレ
ーム、１５……凹部、１６……端子、１７……突
起、１８……コアポール、１９……ダンパーゴ
ム、２０……ダンパーシート、２１……コイルボ
ビン、２２……固定穴、２４……配線端子、２５
……フレキシブルケーブル、２６……カバーヨー
ク、２７……窓穴、２８……係合穴。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 外輪部からそのほぼ中心に向かつて突出形成さ
   れた板バネと、各板バネに支持されたハンマと、
   各々のハンマの胴部に設けられた永久磁石と、
   各々のハンマの先部に設けられた印字素子とから
   成るハンマアセンブリの片面側に、 中央部に凹部を有し、この凹部の外側周囲にコ
   イルを巻装した複数のコアポールを配置して、各
   コアポールの一端を固定したコアフレームを、各
   コアポールの固定端が前記ハンマアセンブリの各
   永久磁石に一定の空隙を介して対向するように配
   置すると共に、 ダンパーゴムと該ダンパーゴムに接合されたダ
   ンパーシートを、前記凹部の縁上に載せて各ハン
   マの先部とこの先部に対向するコアフレーム面と
   の間に介在するように設け、 前記ハンマアセンブリの他面側に強磁性材料に
   より形成されたカバーヨークを各ハンマとの間に
   一定の空隙を保つて配置したことを特徴とするド
   ツト印字ヘツド。