JPH0630445Y2

JPH0630445Y2 - ワイヤドット印字ヘッド

Info

Publication number: JPH0630445Y2
Application number: JP1987103358U
Authority: JP
Inventors: 達也小山; 栄作武藤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1987-07-07
Filing date: 1987-07-07
Publication date: 1994-08-17
Anticipated expiration: 2002-07-07
Also published as: JPS649741U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、シリアルプリンタに使用されるバネチャージ
型ワイヤドット印字ヘッドに関する。

（従来の技術）第２図に、従来のバネチャージ型ワイヤドット印字ヘッ
ドの主要部の断面図を示す。

図において、印字ワイヤ１を一端に固着したアーマチュ
ア２は、板バネ３の自由端に固着されている。板バネ３
はアーマチュア２の固着により、その一部が剛体として
作用する。板バネ３の固定端は、ヨーク４とヨーク５と
に挟まれて固定され、このヨーク５は、ヨーク７と共
に、永久磁石６を挟みつけて固定されている。一方、板
バネ３の下側にはコア８が設けられ、その外周にはコイ
ル９が巻回されている。また、このコア８よりも板バネ
３の固定端側に配置され、板バネ３の剛体として作用す
る一部に回転運動の支点を設定するように、補助ヨーク
１０が配置されている。尚、コア８と補助ヨーク１０と
ヨーク５の上面は、同一平面上にあるように仕上げられ
ている。

また板バネ３のコア８に対向する側には、アーマチュア
２の変位量を調整する金属シート１１が貼りつけられて
いる。この板バネ３は、アーマチュア２を補助ヨーク１
０の上面の一点１１ａを支点として回転させ、印字ワイ
ヤ１を矢印１２方向に突出させるよう、その弾力を作用
させている。これに対して、永久磁石６とヨーク４、
５、７とアーマチュア２とコア８とから形成される環状
の磁路Ｍにより、アーマチュア２に永久磁石６の磁力が
作用し、アーマチュア２は常時コア８の先端面に吸引さ
れた状態になっているなお、この状態で板バネ３はＳ字
状に変形し、歪エネルギーがチャージされる。

一方、コア８の外周に巻回されたコイル９が、図示しな
い印字制御回路により永久磁石６の磁力を打ち消すよう
に励磁されると、永久磁石６による吸引力が解除され、
板バネ３が図の矢印１２の方向にアーマチュア２を回転
運動させて、印字が行なわれる。

ここで、板バネ３に、歪エネルギーが全くチャージされ
ていない状態（第２図の１点鎖線に示したような状態）
から、コア８の先端面にアーマチュア２が吸引される
（第２図の実線に示したような状態）まで、アーマチュ
ア２の先端を矢印１２と反対方向に回転運動させると、
その回転運動量に比例した歪エネルギーが、板バネ３に
チャージされることになる。この場合の歪エネルギー
は、次の式で表わされる。

Ｅ＝kx²/2・・・（１）このｋは、いわゆるバネ定数で、次の式で表わされる。

ｋ＝｛（l² ₀＋３l₀l₃＋３l² ₃）／l³ ₀・l² ₁｝×４×Ａ×
Ｉ・・・（２）なおこの式中、各記号は次の意味を表わす。

l₀：板バネの有効長 l₁，l₃：回転支点を中心とする各部迄の寸法Ａ：定数Ｉ：板バネの断面２次モーメントｘ：アーマチュア先端の変位量（板バネに歪エネルギーが全く蓄えられていない状態か
らの、永久磁石の吸引力によってアーマチュアの先端が
変位する量を示す。）このように、印字ヘッドにおける印字ワイヤ１の運動エ
ネルギーは、アーマチュア２の等価質量、印字ワイヤ１
の質量、板バネ３のバネ定数ｋ、及びアーマチュア２の
先端の最大変位量x_MAX等によって決定される。この最大
変位量x_MAXは、第２図に示すように、アーマチュア２が
コア８に吸着された状態における変位量ｘである。

さらに、印字ワイヤ１の運動エネルギーに影響を与える
ものとして、永久磁石６の吸引力、コイルの特性等があ
る。なお、アーアチュア２の先端の最大変位量x_MAXは、
印字ワイヤ１の先端とプラテンとの間隔、印字媒体の種
類、印字リボンの厚さ等が考慮されて選定される。

第３図は、第２図に示した印字ヘッドの印字ワイヤ１の
ストロークｙに対応して変化する、板バネ３のたわみ力
Ｐと、永久磁石６によるコア８の吸引力F_Mと、アーマチ
ュア２に実際に作用する吸引力Ｆとの関係を示すグラフ
である。

ここで、ストロークｙとは、印字ヘッドを外側から見た
場合の印字ワイヤ１の突出量をいい、その初期値を零と
すれば、ｙ＝x_max−ｘであって、その最大値は最大変位
量x_MAXに等しい値になる。なお、このグラフにおいて、
ストロークｙを横軸にmm単位でとり、その縦軸方向には
上の方に印字ワイヤの先端部分に加わる力を、下の方に
はバネのたわみ力をそれぞれｇ単位で表示した。図にお
いて、板バネ３のたわみ力Ｐは実線で表示し、永久磁石
の吸引力F_Mは一点鎖線で表示し、実際にアーマチュア２
に作用する吸引力Ｆは破線で表示した。ここで、グラフ
のα点は、板バネ３に最大歪エネルギーがチャージされ
た点で、β点は板バネ３の歪エネルギーが零になった点
である。

先ず、板バネ３のたわみ力Ｐは、印字ワイヤ１のストロ
ークの増加に比例して減少する。この傾きが（２）式に
示したバネ定数ｋであることは言うまでもない。

一方、永久磁石の吸引力F_Mは、コア８とアーマチュア２
との間の距離の２乗に反比例するように減少する。この
永久磁石の吸引力F_Mと板バネ３のたわみ力Ｐとによって
生じるバネの反発力は、互いに逆方向に働く力であるか
ら、その両者の差（Ｆ＝F_M−Ｐ）を取れば、板バネ３の
力に打ち勝ってアーマチュア２に実際に作用する吸引力
Ｆが求められる。

（考案が解決しようとする問題点）さてここで、このような印字ヘッドを用いて高速印字を
行ない、或は高出力（高印字力）印字を行なおうとする
場合、アーマチュア２の先端の最大変位量x_MAXを大きく
し、或は板バネ３のバネ定数ｋを大きくして、板バネ３
にチャージする歪ケネルギーの量を増加させることが考
えられる。

ところがそれには、次のような問題があった。

第４図は、アーマチュア２の先端の最大変位量x_MAXを大
きくした場合の、第２図に示したグラフと同様の関係の
グラフを示す。

即ち、元のイタバネ３のたわみ力Ｐを二点鎖線で表わす
とすれば、この場合、実線のように板バネ３のたわみ力
Ｐ′が平均的に増加している。そして、最大変位量x_MAX
がx_MAX′まで増加するため、印字ワイヤ１の突出する速
度が増大する。

しかし、永久磁石の吸引力F_Mと板バネ３のたわみ力Ｐ′
との差を取った実際に作用する吸引力Ｆは、図のように
第３図の場合に比べて全体的に低下してしまい、印字後
のアーマチュア２のコア８への吸着が遅れて高速印字が
不可能になるという難点があった。

また、第５図は、板バネ３のバネ定数を大きくした場合
の、第２図に示したグラフと同様の関係のグラフを示
す。

この図において、板バネ３のたわみ力Ｐ′は、二点鎖線
で示した元の板バネ３のたわみ力Ｐと比べて、実線のよ
うにその傾きが大きくなっている。この場合、バネ定数
が大きいので印字力が増大し、最大変位量x_MAXはx_MAX′
まで減少する。従って、アーマチュア２がコア８に吸引
されるまでの時間が短縮される。

しかし、先程と同様に永久磁石の吸引力Ｆ_Ｍから板バネ
３のたわみ力Ｐ′による力を差し引くと、その実際に作
用する吸引力Ｆの変化の度合いが著しい。従って、印字
ワイヤ１の先端とプラテンとの間隔の寸法変化による印
字力の変動が大きく、安定した印字品位の保たれる範囲
が狭くなってしまうという欠点がある。また、これは、
印字ヘッドを搭載したプリンタの機械精度の向上を要求
することになり、コスト高につながる欠点もある。

本考案は以上の点に着目してなされたもので、必要にし
て十分な変位量を確保したまま、板バネにチャージする
歪エネルギーを増加させることができるワイヤドット印
字ヘッドを提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）本考案のワイヤドット印字ヘッドは、バネチャージ型ワ
イヤドット印字ヘッドにおいて、印字ワイヤを一端に固
着したアーマチュアと、前記印字ワイヤに印字力を加え
る板バネと、この板バネは板バネの自由端に前記アーマ
チュアを固定した剛体部を有し、この板バネに歪エネル
ギーをチャージするために前記印字力に抗して前記アー
マチュアを吸引する磁石と、前記板バネがその自由端を
回転させるその回転運動中に、前記剛体部の所定箇所に
接触して回転運動の支点を設定する支点部材とを有し、
この支点部材は、前記板バネの回転運動中に、異なるタ
イミングで少なくとも２以上の点で前記剛体部に接触す
る複数の支持点を有していることを特徴とするものであ
る。

（作用）以上の構成のワイヤドット印字ヘットにおいては、板バ
ネの回転運動中に、支点部材が、異なるタイミングで少
なくと２以上の支持点を介して板バネの剛体部に接触す
る。板バネの剛体部はその支持点の位置が変化するたび
に、回転運動の半径を変化させる。これにより、実質的
にそのバネ定数が２段階以上に変化する。こうして、バ
ネにチャージされる歪エネルギーを増加させて高速高出
力印字を可能にする。また、プラテンとの間の間隔が印
字品質に及ぼす影響度を減少させることもできる（実施例）第１図は、本考案のワイヤドット印字ヘッドの主要部の
分解斜視図である。

図において、印字ワイヤ１は、放射状に配列された多数
のアーマチュア２の一端い固着されている。そして、各
アーマチュア２は、円盤に放射状のスリットを設けて形
成した板バネ３の自由端にそれぞれ固定されている。板
バネ３はアーマチュア２の固定により、その一部が剛体
として作用する。

一方、ヘッドケース１４内には、アーマチュア２と対向
するように、アーマチュア２と同数のコア８が環状に配
列され、その外周にはコイル９が巻回され、周囲を取り
巻くように、補助ヨーク１０がコア８と同数だけ立設さ
れている。

ここで、補助ヨーク１０の上端面に当接するように、そ
の半径及び幅を選定した支点部材１５が用意されてい
る。

第６図に、このような構成の印字ヘッドを組み立てた場
合の主要部断面図を示す。

図において、第２図と同一部分には同一符号を付し、重
複する説明は適宜省略する。

ここで、第１図において説明したように、補助ヨーク１
０の上端面には、リング状の支点部材１５が載せられて
いる。これにより、コア８とヨーク５の上面よりも、支
点部材１５の上面の方がやや上方に突出した状態にな
る。

尚、この支点部材１５は、板バネ３のバネ定数によって
も異なるが、例えば０．１mm前後の厚さに選定してお
く。

以上の状態で永久磁石６が板バネ３のバネ力に抗してア
ーマチュア２をコア８に吸引しようとすると、先ず板バ
ネ３は、支点部材１５の板バネ３の固定端に近い側の支
持点Ｍ１を支点として回転運動する。

次に、さらにアーマチュア２がコア８に接近すると、板
バネ３は、支点部材１５の板バネ３の自由端に近い側の
支持点Ｍ２を支点として回転運動を行なう。その結果、
板バネ３のバネ定数が実質的に変化する。この場合の
（２）式のl₀、1₁l₃は、図のように変わる。

第７図は、この場合の支点部材１５の近傍の要部拡大図
である。

この図によれば、板バネ３の回転につれて、支持点がＭ
１からＭ２に切り替わっていくことがより明確になる。

第８図は、この場合の印字ワイヤ１のストロークｙに対
応する板バネ３のたわみ力Ｐ′と、永久磁石の吸引力
F_M、及びアーマチュア２に実際に作用する吸引力Ｆとの
関係を示すグラフである。このグラフの形式は第３〜５
図と同様である。

このグラグに示すように、板バネ３は、その回転運動の
支点が支点部材の支持点Ｍ１から支持Ｍ２に移った際、
そのバネ定数をｋａからｋｂに変化させる、その大小関
係はｋｂ＞ｋａとなることは明らかである。そして、こ
のようなバネのたわみ力Ｐ′と永久磁石の吸引力F_Mとの
差を取ると、実際に作用する吸引力Ｆは図のように、Ｆ
２の値を示す部分で、バネ定数の変化点を境に変化す
る。

またこの吸引力Ｆの最小値はＦ１となる。その結果、最
大変位量x_MAXを第３図の場合とほぼ同様の値に保持した
まま、部分的にバネ定数を大きくすることができる。従
って、アーマチュア２の動き出しが早くなり、板バネ３
にチャージされた歪エネルギーを増大させることができ
る。

本考案は、以上の実施例に限定されない。

支点部材１５の上面は必ずしも平面である必要は無い。
その上面が上に凸となるよう湾曲していれば、多数の支
点が形成されることになり、連続的にバネ定数を変化さ
せることもできる。

（考案の効果）以上説明した本考案のワイヤドット印字ヘッドによれ
ば、連続印字動作時に板バネの振動が伝わることがな
く、板バネの振動によって支点が接触したり離れたりす
ることがないので、連続印字動作においても安定した動
作を確保することができ、高速印字を可能にすることが
できる。又、印字ワイヤ１に印字力を与える板バネのバ
ネ定数が２段階以上に変化するので、バネにチャージさ
れる歪エネルギーを増加させて高速高出力印字を可能に
することができる。また、プラテンとの間の間隔が印字
品質に及ぼす影響度を減少させることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のワイヤドット印字ヘッドの主要部の分
解斜視図、第２図は従来のワイヤドット印字ヘッドの主
要部の断面図、第３図から第５図までは、従来例におけ
る印字ワイヤのストロークに対応する板バネのたわみ力
と永久磁石の吸引力及びアーマチュアに実際に作用する
吸引力との関係を示す種々の場合のグラフ、第６図は第
１図の構成の印字ヘッドを組み立てた場合の主要部断面
図、第７図はこの場合の支点部材の近傍の要部拡大図、
第８図はこの場合の印字ワイヤのストロークに対応する
板バネ３のたわみ力と永久磁石の吸引力及びアーマチュ
アに実際に作用する吸引力との関係を示すグラフであ
る。１……印字ワイヤ、２……アーマチュア、３……板バネ、８……電磁石、１５……支持部材、Ｍ１、Ｍ２……支持点。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】バネチャージ型ワイヤドット印字ヘッドに
おいて、印字ワイヤを一端に固着したアーマチュアと、前記印字ワイヤに印字力を加える板バネと、前記板バネは該板バネの自由端に前記アーマチュアを固
定した剛体部を有し、前記板バネに歪エネルギーをチャージするために前記印
字力に抗して前記アーマチュアを吸引する磁石と、前記板バネがその自由端を回転させるその回転運動中
に、前記剛体部の所定箇所に接触して回転運動の支点を
設定する支点部材とを有し、前記支点部材は、前記板バネの回転運動中に、異なるタ
イミングで少なくとも２以上の点で前記剛体部に接触す
る複数の支持点を有していることを特徴とするワイヤド
ット印字ヘッド。