JPH0436073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は打撃端を有する可撓性ハンマ要素が
永久磁石によつて待機位置に曲げられているエネ
ルギ蓄積型印字装置に関する。永久磁石の磁場に
打ち勝つ電磁場を発生するためにコイルが用いら
れ、これによつてハンマ要素は放たれ、打撃点に
向つて前方に浮上させられる。特にこの発明はド
ツトを印字しキヤラクタを形成するために複数の
ハンマ要素が用いられるドツトマトリクスアクチ
ユエータに向けられる。更にこの発明は少なくと
も１つの極要素とこの極要素に結合された永久磁
石とこの極要素を囲むコイルを含む磁気回路に関
連して偏平弾性磁気ハンマ要素を用いたドツトマ
トリクスアクチユエータに関する。

〔従来技術〕

エネルギ蓄積型印字アクチユエータは従来から
知られている。このタイプのアクチユエータは以
下に示すアメリカ合衆国特許、すなわちブルーム
（Blume）による第3804009号、ゴミ（Gomi）に
よる第3842737号、バアルウス（Barrus）他によ
る第3941051号、クレイスト（Kleist）他による
第4033255号、バアルウス（Barrus）他による第
4044668号、バアルウス（Barrus）他による第
4233894号、バアルウス（Barrus）他による第
4258623号およびバアルウス（Barrus）他による
第4280404号に開示されている。バアルウス
（Barrus）他による特許第4233894号および第
4258623号は２つの極片と結合する印字ハンマ機
構を開示している。これら２つの特許において、
弾性ハンマが引き込み位置にあるとき、ハンマは
１つの極に接触し、第２の極とのギヤプは保持さ
れる。このギヤプはハンマの放出および引込み能
力を改良するために用いられる。

上述した全ての特許は打撃端が印字ラインに沿
つて配列された単一の印字要素の行を有する印字
機構を開示する。印字はキヤラクタマトリクスの
行を連続的に印字し、ドツトの各行の印字の間に
印字媒体を進めることによつて行なわれる。この
印字技術はアクチユエータを移動する往復機構の
精度上の種々の要求を発生する。

ドツトマトリクスプリンタはキヤラクタ全体が
アクチユエータの各通過によつて印字されるよう
に垂直に配列された印字要素によつて発達してき
た。かかるシステムはパペ（Pape）他による米
国特許第3999644号、ベリンガー（Bellinger）他
による米国特許第4136978号およびオエテン
（Oaten）による米国特許第4278020号に開示され
ている。パペおよびオエテンの特許においてアク
チユエータは打撃点が印字ラインに関してて傾斜
したラインに沿うように配列されている。これら
の特許はいずれもエネルギ蓄積型アクチユエータ
に関するものではない。

〔発明の要約〕

この発明はエネルギ蓄積型のアクチユエータの
改良に関している。このアクチユエータ組立体は
機構の能力および効率を改良する種々の態様と結
合している。概して、アクチユエータはハンマ要
素の上部および下部の組の打撃端が共通印字ライ
ンに沿うように各ハンマ要素の自由端が互に挾ま
れてハンマ要素の上部および下部の組および対応
する磁気回路に結合する。互に挾まれた構造は隣
接する印字位置の磁気回路間の相互作用を減少
し、同時に小型の構造を与える。動作において、
印字ヘツドは打撃端が印字ラインに関して傾斜し
たラインに沿うように配置される。キヤラクタ全
体は印字ヘツドの各通過によつて印字され、これ
によつてマトリクスの異なる行間の誤整合の問題
が避けられる。

この発明の他の面において、各磁気回路はハン
マが引き込まれたきそれらの面がハンマ要素に接
触するような位置に配された１対の極要素を含ん
でいる。この構造はハンマ要素の減衰を助け、こ
れによつて高速サイクル時間を達成する。特にハ
ンマの振動の種々のモードの非節に対応する点で
ハンマに接触するように極片は位置決めされてい
る。したがつて極片は振動からハンマを防ぐ物理
的障害を与える。

この発明の他の面によると、弾性ハンマは極片
に関して角度をもつており、打撃点が組立体のど
の部分をも越えて延びるように組立体に取り付け
られる。この構造は用紙およびリボンの送りを容
易にする。

この発明の更に他の面によると、極片は複数の
積層体から形成され、共通部材に結合される。こ
の構造は過電流を減少させることによつて磁気回
路の効率を増加させる。

この発明の更に他の面によると、コイル手段と
１体に冷却構造が形成される。

〔実施例〕

第１図乃至第３図において、この発明の印字ヘ
ツドは鋳造アルミニユームまたは他の熱伝導材料
から形成される取付ブロツク１０を有している。
取付ブロツク１０は上部および下部ハンマ取付面
１０ａおよび１０ｂと上部および下部磁気回路取
付面１０ｃおよび１０ｄを有している。取付バー
１２および１４はハンマ取付面１０ａおよび１０
ｂにそれぞれ固定される。これらの取付バーは硬
取付面を与えるために工具用硬鋼から形成され
る。

複数の磁気偏平弾性ハンマ要素１６は共通要素
１８と一体に構成される。この発明のこの実施例
において、ハンマ要素は鉄から形成される。櫛状
構造の偏平弾性ハンマ要素および共通要素１８は
複数のネジ２０および工具用硬鋼の締金２２によ
つて取付バー１２に固定される。各ハンマはその
自由端に固定された打撃端を有している。打撃端
は充分な耐摩耗性を与えるために炭化カルシウム
または他の硬質材料から形成される。上部および
下部取付バー１２および１４に取付けられたハン
マ要素は互に挿入され、２つの組のハンマは単一
のラインに配列される。打撃端間の間隙を小さく
するためにハンマ要素の先端は漸次細くなるよう
に形成されている。

第３図から明らかのように、上部および下部磁
気回路は取付ブロツク１０に取付面１０ｃおよび
１０ｄでそれぞれ固定される。各磁気回路は第１
の極片２６および第２の極片２８を有する。永久
磁石３０は極片２６と２８の間にその後部付近で
挾まれる。永久磁石はハンマ１６を内側に曲げ極
片の面２６ａと２８ａに接触させる磁場を形成す
る。この発明の好しい実施例において、ハンマ１
６は取付ブロツクから外に角度をなしており、打
撃端２４はネジ２０および締金２２を含む取付構
造体を越えて延びている。かかる構成は用紙を印
字位置を通つてまつすぐ送ることができるので、
給紙機構の簡素化を容易にする。ハンマ１６は極
片と直角でないから、極面は角度をなし、ハンマ
は極面に対して平らに位置している。傾斜した極
面は直すぐな極面の場合よりも大きい面領域をハ
ンマに与えるという利点を有する。極面とハンマ
の接触面の増大は極面の摩耗を減少し、回路の磁
気動作を改良する。ハンマに角度をもたせること
によつて、極片２６をハンマの端の近くに置き、
永久磁石での極片間を所望の距離に保ちながら極
面での極片間の距離を増大することを可能にす
る。したがつてハンマに角度をもたせることは磁
気回路の設計の自由度を増大する。

極片２６および２８はコイル３２および３４で
それぞれ囲まれる。コイルが駆動され、永久磁石
の磁場に打ち勝つ電磁場が発生されると、ハンマ
はその曲げられた位置から放たれ、前方に浮上
し、リボンおよび用紙を打撃する。この発明のこ
の実施例において、コイルは磁気回路のアンペア
回数を最大にするために直列に接続されている。
直列接続は多少のインダクタンスの増加と電流立
ち上り時間の遅延をもたらすが並列接続と比較し
て磁気回路の要求電流を減少する。

第２図および第３図に示すようにコイル３２お
よび３４は成形エポキシ部材３６のカプセル内に
収容される。したがつて異常が発生したときには
コイル組立体全体は容易に取り除き取り替えられ
る。コイルをカプセル内に収容することに加え
て、エポキシ構造体はリボンシールド４０（第３
図にのみ示される）の取付面を与えるいくつかの
１体成形伸長部３８を含む。このシールドは印字
時にハンマの打撃端を通すいくつかの中央開孔４
０ａを含む。クチユエータ組立体の残りはリボン
および用紙から分離されている。

アクチユエータの上部および下部磁気回路は永
久磁石３０を除いて互に対称に配列される。非対
称すなわち第３図に示すように同じ方向に面する
磁石の同様の極片を有する磁石の配列によつて上
部および下部磁気回路間の相互作用は減少され
る。すなわち各磁気回路内に供給される磁束は上
部および下部回路の磁石の非対称な配列によつて
極大化される。これは他の方法によつて可能とな
るよりも高い弾性力を有するハンマの使用を可能
にする磁束を増大し、これによつてハンマのサイ
クルを速くする。

永久磁石の非対称配列に加えて、磁気回路の動
作は永久磁石の後面を越えて延びる極片２６およ
び２８の後端を有することによつて改良される。
これは永久磁石をそのBH曲線上の最適点で動作
させるように永久磁石の負荷特性をシフトする磁
気回路の分路を与える。分路を与えることによつ
て、磁気回路の動作はハンマの磁束密度を与えら
れた磁石の大きさに関して極大化するように制御
される。

高密度アクチユエータ組立体の達成は熱の発生
という困難な問題に遭遇する。この発明はコイル
３２および３４からの熱の放散を助ける種々の特
徴を含む。第１図および第６図に示されるよう
に、取付ブロツク１０は磁気回路が取り付けられ
る固体前部および組立体の後方に延び垂直方向を
向いた複数のフイン４２を含む。取付ブロツクは
アルミニユームから形成され、磁気回路組立体か
らの放熱を助ける。この発明の好しい実施例にお
いて、空気は送風機（図示せず）によつて放熱フ
インを強制的に通過させられる。

装置のフインのある構造に加えて種々の他の特
徴が、アクチユエータからの放熱を助けるために
採用されている。取付面１０ｃおよび１０ｄは取
付ブロツクを貫通する孔４４および４６を有して
いる。極片２６および２８は孔４４および４６を
完全に貫通して延び、その端は放熱フインに隣接
する空気流路内に延びている。この構造はまた上
述した磁気回路の望ましい分路を与える。

コイル組立体を直接冷却するためにフイン５０
の２つのアルミニユームヒートシンクがエポキシ
３６内に成形される。アクチユエータ組立体の幅
方向に沿つていくつかのこのようなフイン５０が
形成される。コイル組立体は取付ブロツク内の開
孔４５を貫通する２つのネジ５２によつて取付ブ
ロツクに固定される。コイル組立体で発生された
熱はヒートシンク４８によつてフイン５０に伝達
され、この熱は強制空冷手段によつて放散され
る。したがつて、磁気回路のための直接強制空冷
が存在しなくても、回路で発生した熱は取付ブロ
ツクの後方への種々の熱伝導路を設けることによ
つて効果的に放散される。

第４図を参照して、この発明の好ましい実施例
において、各磁気回路の極片２６は共通部材５６
に接続され、櫛状構造体が形成される。同様に上
部および下部磁気回路の極片２８は互に接続され
る。共通要素として極片を形成することによつて
アクチユエータの構成は大幅に簡素化される。極
片として共通要素を用いることは磁気回路の動作
に影響を与えず、共通要素を用いることによる製
造上の利点がアクチユエータの性能を低下させる
ことなく得られることが明らかになつている。上
述したように、熱放散を増大させるために、複数
の延材部５７が取付ブロツクの孔を貫通して共通
部材５６の後部から延びている。

極片を互に接続することに加えて、この発明に
おいて極片は固体材料片からではなく複数の積層
体から形成される。これは極片を薄い鋼板の圧断
から形成することができるという製造上の利点を
与える。更に重要なことは、積層体は実質的にア
クチユエータの性能を改良することである。積層
した極片を作ることによつて、極片内の渦電流の
発生を大幅に減少させる。渦電流はコイルによつ
て極片内に形成された磁場に対抗し、渦電流の極
小化によつて永久磁場に打ち勝つために要求され
る電流量を減少させる。これはアクチユエータ組
立体に発生する熱量を減少させる。

個々の永久磁石をアクチユエータ組立体の各磁
気回路に用いることができるが、共通の永久磁石
を性能の低下をきたすことなく用いることができ
る。システムの性能は個々の永久磁石を用いるか
単一の磁石を用いるかによつて本質的に同一であ
るが、単一の永久磁石を採用した構成の方が簡素
である。しかしながら実質的なコスト低減は磁気
回路の２つのグループのそれぞれのために共通永
久磁石を採用することによつて実現される。

第５ａ図、第５ｂ図および第５ｃ図を参照して
ハンマ要素１６に関する極面２６ａおよび２８ａ
の位置決めはこの発明の重要な設計態様である。
サイクル時間を減少し、これによつてアクチユエ
ータの動作速度を増加するために弾性ハンマの動
きは各打撃の後にできるだけ速く減衰させなけれ
ばならない。極片は減衰動作を助けるために用い
られる。第５ａ図は弾性ハンマ１６の振動の基本
モードを示している。ハンマは端１６ａで曲げら
れ、自由端１６ｂは矢印５８で示されるように打
撃後振動する。この振動モードは極片をハンマの
自由端の近くに位置させることによつて減衰させ
ることができる。したがつて矢印６０で示す位置
の極片２６はハンマの振動の基本モードを減衰さ
せる。

ハンマの振動の第２モードは第５ｂ図に（誇張
した態様で）示される。極片２６は振動ノードの
近くに配置され、これにより振動のこの第２モー
ドの減衰には相対的に無効である。しかしながら
極片２８は矢印６２で示すようにハンマの振動の
第２モードの非節の近くなるように配置される。
極片２８を振動の第２モードの最大離間点の近く
に配置することによつて、極片２８をその極面が
引込んだ位置においてハンマと接触するように位
置させることによつて振動の第２モードは減衰さ
れる。

第５ｃ図はハンマ要素１６の振動の第３モード
を示す。この図において、矢印６０で示される極
片２６の位置は振動の第３モードにおける最大離
間点（非節）に対応している。したがつて後に所
定の振動特性を有する弾性ハンマに関して極片を
正確に位置決めすることによつて、ハンマの共振
を大幅に減少させることができる。

第７図を参照して印字ラインは６４で示され
る。印字装置へ装置するとき、この発明のアクチ
ユエータ組立体は印字ラインを横切る往復機構に
取付けられる。アクチユエータは打撃端２４が印
字ラインの上端から下端に延びるように傾けられ
る。印字のために、アクチユエータは矢印６６で
示される方向に移動し、打撃端はドツトマトリク
スキヤラクタを形成するために所定の時間に駆動
される。したがつて全キヤラクタラインはアクチ
ユエータの各通過によつて印字される。これはキ
ヤラクタマトリクスの各行が個々に印字される従
来のアクチユエータと大きく異なる。印字ヘツド
を傾け、ヘツドの各通過によつて全キヤラクタを
印字することによつて、全体の印字速度を減少さ
せることなく印字ヘツドの往復スピードを減少さ
せることができる。加えてキヤラクタマトリクス
の行間の不整合は実質的に減少される。アクチユ
エータの動作の好しい方法は傾むけた構成にある
が、単一のキヤラクタドツトの同時印字にも用い
ることができる。

要するに、この発明は従来装置から実質的に改
良された性能を有する印字アクチユエータにあ
る。この発明の特定の実施例を述べたが、この発
明の範囲内において種々の変更例が当業者にとつ
て実現できるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の印字アクチユエータの斜視
図、第２図はこのアクチユエータの１部平面図、
第３図はアクチユエータの側面図、第４図はこの
アクチユエータで用いられる４つの多極片の１の
斜視図、第５ａ図、第５ｂ図および第５ｃ図はそ
の振動特性を示す弾性ハンマ要素の略図、第６図
は組立体の後に延びるヒートシンク要素を示すア
クチユエータ組立体の底面図、第７図は印字ライ
ンに関するアクチユエータ組立体の方向を示す略
図である。 １０…取付ブロツク、１６…ハンマ要素、２４
…打撃端、２６…第１の極片、２８…第２の極
片、３０…永久磁石、３２，３４…コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平行に離間されて取付組立体に固定され、取
   付組立体に関して前後に屈曲する部分を有する複
   数の細長い偏平弾性ハンマと、 取付組立体とハンマ要素の屈曲する部分との間
   で取付組立体に固定される複数の磁気回路とを具
   え、 各磁気回路は、ハンマ要素と対峙する極面を有
   する離間した第１および第２の極要素と、磁気要
   素に磁気的に結合し、ハンマ要素を極面の方に曲
   げる磁場を発生する永久磁石と、永久磁石の磁場
   に打ち勝つ電磁場を発生し、これによつて曲げら
   れたハンマ要素を放つコイル手段とを含み、 各極要素は、結合されたハンマ要素が、それが
   曲げられたとき両方の曲面に接触するように位置
   決めされるものであつて、第１の極要素の極面
   は、結合されたハンマ要素の自由端の近くに配置
   されてハンマ要素の振動の基本モードを減衰し、
   第２の極要素の極面は、ハンマ要素の振動の第２
   モードの非節点に対応する位置に配置され、これ
   によつて前記振動の第２モードを減衰する マトリクス印字アクチユエータ。 ２ 第１の極要素の極面は、ハンマ要素の振動の
   第３モードの非節点に対応する位置に配置され、
   これによつて振動の基本モードに加えて振動の第
   ３モードをも減衰する 特許請求の範囲第１項記載のマトリクス印字アク
   チユエータ。 ３ 上部分、下部分および中間部分からなる前面
   と、冷却領域を形成する後面とを有する取付組立
   体と、 平行に離間して取付組立体の下部分に一端が固
   定されて自由端が取付組立体の中間部の方向に延
   びる第１の複数の細長い偏平磁気弾性ハンマ要
   素、および取付組立体の上部分に一端が固定され
   て自由端が取付組立体の中間部の方向に延びる第
   ２の複数の細長い偏平磁気弾性ハンマ要素と、 第１の複数のハンマ要素に対峙して該第１の複
   数のハンマ要素の近くの取付組立体の中間部分に
   固定された第１の組の磁気回路、および第２の複
   数のハンマ要素に対峙して該第２の複数のハンマ
   要素の近くの取付組立体の中間部分に固定された
   手段とをそれぞれ含む第２の組の磁気回路とを具
   え、 前記第１の組および第２の組の各磁気回路は、
   各々対応するハンマ要素に対峙した極面を有する
   平行に離間した第１および第２の細長い極片と、
   同ハンマ要素の自由端を極面の方に引き込む磁場
   を形成する極片の間に配置された永久磁石手段
   と、前記各極片に巻回され永久磁石の磁場に打ち
   勝つ電磁場を発生しこれによつてハンマ要素を放
   つコイル手段と、前記極片から離間して配設され
   前記冷却領域から取付組立体を貫通してコイル手
   段と接続されこれによつてコイル手段からの熱放
   散を助ける熱伝導手段とを含み、かつ 前記各極片は、取付組立体を貫通し、前記冷却
   領域に露呈されて延びる部分を有する マトリクス印字アクチユエータ。