JPH08273927A

JPH08273927A - 印字アクチュエータ

Info

Publication number: JPH08273927A
Application number: JP7071672A
Authority: JP
Inventors: Norio Doi; 紀男土井
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1996-10-18
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JP2788867B2; US5676474A

Abstract

(57)【要約】【目的】衝突力、移動ストロークを維持し、印字速度
を大幅に向上する。【構成】リヤ磁気ユニット６８による板ばね７８の保
持解除時に、板ばね７８は中立点を通過して運動エネル
ギーが蓄積されている状態で、フロント磁気ユニット８
６の磁極９２、９４と当接することになる。この当接に
より、板ばね７８は、その反力を受け、リターン方向へ
の運動エネルギーが発生する。接極子８０は、前記反力
と、板ばね７８に蓄積された復元力の合成力によって初
期運動エネルギーが発生し、さらには、コイル７２の非
通電による永久磁石７０の吸引力により、大きく加速さ
れて磁極７４、７６に当接して停止する。すなわち、従
来に比べて初期速度が反力によって大幅に増加するた
め、復路の時間も大幅に短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印字アクチュエータに
係り、特に、ワイヤドットプリンタの印字ヘッドとして
用いることが好適なアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤドットプリンタは、プラテンに対
し印字ワイヤの先端をインクリボン、紙等の被記録媒体
を介して衝突させることにより前記被記録媒体に画素を
記録し、この画素の配列によって被記録媒体に文字や図
形等を形成させるものである。

【０００３】ワイヤドットプリンタは同時複写（複数枚
を重ねた状態で印字）が可能であり、小型かつ低コスト
に構成できるため、従来から、情報処理システムの周辺
端末装置、オフコン、パソコン等の出力機として広範囲
に用いられている。

【０００４】ところで、ワイヤヘッドプリンタにおい
て、前記印字ワイヤを駆動する印字ヘッドは、ワイヤド
ットプリンタの印字性能、信頼性等に大きく係わる重要
な要素である。印字ヘッドに求められる主な性能として
は、印字速度が速い、印字ワイヤのの移動ストロー
クが大きい、プラテンに対する印字ワイヤ先端部の衝
突力が大きい、ことが挙げられ、さらに、消費電力が低
いこと、放熱性が良いこと、外形寸法が小さいこと、低
コストであることが求められる。なお、前記移動ストロ
ーク及び衝突力は、例えば伝票等のように同時複写する
枚数が多い（例えば、８〜１０枚）場合や、印字の途中
で被記録媒体の厚みが変化する等の場合にも、高い印字
品質を得るために重要な項目である。

【０００５】このような要求を満たすために、印字ヘッ
ドの構成、特に印字ワイヤの駆動方式については、従来
より種々のものが提案されている。

【０００６】本出願人が特開昭６１−２４４５５９号公
報で提案している印字アクチュエータは、所定方向に延
びる複数の磁極によってステータが形成されており、板
ばねに支持された接極子は、幅方向が前記複数の磁極の
間に形成されたギャップを横切るように配置されてい
る。

【０００７】また、ステータにはコイルが巻回されてい
る。この印字アクチュエータは、コイルに通電してステ
ータを励磁し、接極子をステータに吸引して板ばねに予
め力を蓄えておき、接極子及び印字ワイヤの移動はコイ
ルへの通電を停止し接極子の吸引を停止することによっ
て行う。

【０００８】印字ワイヤ及び接極子の移動速度は板ばね
の共振周波数に対応し、これは板ばねのばね定数に依存
する。印字速度の向上には板ばねのばね定数を大きくす
ることが必要で、これが実現できれば印字ワイヤの衝突
力も向上する（ストアード・エナジー式）。

【０００９】しかし、印字ワイヤ（及び接極子）の移動
ストロークは板ばねの振幅に対応しているので、板ばね
のばね定数を高くし、かつ移動ストロークを大きくしよ
うとすると非常に大きなエネルギーを必要とすることに
なり、この板ばねを変位させるための電磁石の消費電力
及び発熱量が増大し、外形寸法が大きくなり、さらに電
磁石の駆動回路の電源等が大がかりなものとなる。ま
た、コストの面でも不利になる。

【００１０】このように、印字速度の向上及び衝突力の
向上と移動ストロークの増大とを同時に満足することは
困難であった。

【００１１】これを解消するために、本出願には磁気ユ
ニットを接極子の移動方向両端部に配設した構造の印字
アクチュエータが提案されている（特開平６−２３１９
４６号公報参照）。

【００１２】この印字アクチェータでは、一方の磁気ユ
ニットはコイルの非通電時に接極子を吸引し、他方の磁
気コイルはコイルの通電時に接極子を吸引する構成とな
っている。

【００１３】ここで、一方はの磁気ユニットに、コイル
の非通電状態で接極子を吸引して、板ばねのエネルギー
を蓄積しておき、この一方の磁気ユニットのコイルの通
電と同時に他方の磁気ユニットのコイルの通電を行うこ
とにより、板ばねのエネルギーの放出による動作と、他
方への吸引力による動作とが相まって、印字の立ち上が
り時間を向上するようにしている（プッシュ・プル
式）。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術（ストアード・エナジー式、プッシュ・プル式）
においても、接極子の往路の速度（立ち上がり時間）を
短縮するには効果があるが、接極子の復路の速度（立ち
下がり時間）は従来と変わらず、印字速度アップに限界
が生じている。

【００１５】本発明は上記事実を考慮し、衝突力及び移
動ストロークを維持しつつ、印字速度を大幅に向上する
ことができる印字アクチュエータを得ることが目的であ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、磁性材料から成り所定間隔隔ててほぼ並行に配置さ
れた一対の磁極と、前記一対の磁極の間に配置された永
久磁石と、を備えコイルが巻回された磁気ユニットと、
一端部が保持手段に保持された弾性部材の他端部に設け
られ、前記コイルへの非通電時に前記永久磁石によって
前記弾性部材の付勢力に抗して前記磁気ユニットの一部
に吸引する方向に移動し、前記コイルへの通電によって
前記永久磁石の磁力を打消し、前記弾性部材の付勢力で
ステータの一部からリリーズする方向に移動する接極子
と、前記接極子に連結され、前記接極子のリリーズ方向
移動によって、被印字部材へインパクトを与える印字素
子と、前記接極子のリリーズ方向移動時にこの接極子と
当接して、リリーズ方向の移動量を制限すると共に前記
当接時の反力を利用して接極子を吸引方向への移動させ
るブロッキング部材と、を有している。

【００１７】請求項２に記載の発明は、前記ブロッキン
グ部材のブロッキング面と接極子との隙間が、前記接極
子がリリーズされてから自由状態で移動したときの中立
点からのストロークの1/3 〜2 /3であることを特徴とし
ている。

【００１８】請求項３に記載の発明は、前記請求項１又
は請求項２に記載の発明において、前記ブロッキング部
材の前記接極子との当接面が傾斜面とされ、接極子の弾
性部材取付け側が先に当接させ、印字素子が取付けられ
た接極子の先端部に運動エネルギーを集中させることを
特徴としている。

【００１９】請求項４に記載の発明は、磁性材料から成
り所定間隔隔ててほぼ並行に配置された一対の磁極と、
前記一対の磁極の間に配置された永久磁石と、を備え、
コイルが巻回された磁気ユニットと、一端部が保持手段
に保持された弾性部材の他端部に設けられ、前記コイル
への非通電時に前記永久磁石によって前記弾性部材の付
勢力に抗して前記磁気ユニットの一部に吸引する方向に
移動し、前記コイルへの通電によって前記永久磁石の磁
力を打消し、前記弾性部材の付勢力で磁気ユニットの一
部からリリーズする方向に移動する接極子と、前記接極
子に連結され、前記接極子のリリーズ方向移動によっ
て、被印字部材へインパクトを与える印字素子と、磁性
材料から成り所定間隔隔ててほぼ並行に配置された一対
の磁極を備え第２のコイルが巻回され、前記接極子のリ
リーズ方向への移動と同時に前記第２のコイルに通電さ
れて接極子を吸引し、かつ前記接極子のリリーズ方向移
動時にこの接極子と当接して、リリーズ方向の移動量を
制限すると共に前記当接時の反力を利用して接極子を吸
引方向への移動させるブロッキング磁気ユニットと、を
有している。

【００２０】請求項５に記載の発明は、前記ブロッキン
グ磁気ユニットのブロッキング面と接極子との隙間が、
前記接極子がリリーズされてから自由状態で移動したと
きの中立点からのストロークの1/3 〜2 /3であることを
特徴とする請求項１記載の印字アクチュエータ。

【００２１】請求項６に記載の発明は、前記請求項４又
は請求項５に記載の発明において、前記ブロッキング磁
気ユニットの前記接極子との当接面が傾斜面とされ、接
極子の弾性部材取付け側が先に当接させ、印字素子が取
付けられた接極子の先端部に運動エネルギーを集中させ
ることを特徴としている。

【００２２】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、弾性部材の付
勢力に抗して接極子を磁気ユニットの一部に永久磁石の
吸引力で吸着保持している。

【００２３】印字素子によって被印字部材へインパクト
を与えるとき、コイルを通電する。このコイルの通電に
より、永久磁石の吸引力が打消され、接極子の吸着が解
除される。この解除によってチャージ（蓄積）されてい
た弾性部材の付勢力によって、勢いよく接極子がリリー
ズされ、印字素子によって被印字部材へインパクト力が
付与される。

【００２４】この接極子のリリーズ移動方向には、ブロ
ッキング部材が所定位置に配置されており、接極子は自
由にリリーズされるストロークよりも前にこのブロッキ
ング部材に当接する。従って、この当接力の反力が発生
し、弾性部材の付勢力（中立点を通過することによる、
前記リリーズ方向とは反対方向への付勢力が発生す
る。）及びコイルへの通電解除による永久磁石の吸引力
に、前記反力が加算されて吸引方向へ移動する。このた
め、反力が加わる分、初期速度が発生するため、吸引方
向（接極子の復路）への移動速度が増加し、結果として
接極子の１ストロークの時間を短縮することが可能とな
る。

【００２５】請求項２に記載の発明によれば、ブロッキ
ング部材のブロック面の位置を接極子がリリーズされて
から自由状態で移動したときの中立点からのストローク
の1/3 〜2 /3とすることにより、所定のインパクト力を
維持し、かつ大きな反力を得ることができる。

【００２６】請求項３に記載の発明によれば、ブロッキ
ング部材の接極子との当接面を傾斜させる。これによ
り、接極子は弾性部材取付け側が先に当接し、印字素子
が取付けられた側（先端部）が遅れて当接する。このた
め、遅れて当接する側に運動エネルギーが集中し、移動
速度が所謂スナップアクションの如く増加する。従っ
て、印字素子のインパクト力をさらに増加させることが
可能となる。

【００２７】請求項４に記載の発明によれば、上記請求
項１に記載の発明に加え、立ち上がり時、すなわち、第
１のコイルの通電時に、ブロッキング磁気ユニット側の
第２のコイルを通電することにより、接極子の往路の速
度が増加する。このため、前記復路の速度増加よりもさ
らに接極子の起動からの１ストローク間の時間を短縮す
ることができる。

【００２８】請求項５に記載の発明によれば、ブロッキ
ング磁気ユニットのブロック面の位置を接極子がリリー
ズされてから自由状態で移動したときの中立点からのス
トロークの1/3 〜2 /3とすることにより、所定のインパ
クト力を維持し、かつ大きな反力を得ることができる。

【００２９】請求項６に記載の発明によれば、ブロッキ
ング磁気ユニットの接極子との当接面を傾斜させる。こ
れにより、接極子は弾性部材取付け側が先に当接し、印
字素子が取付けられた側（先端部）が遅れて当接する。
このため、遅れて当接する側に運動エネルギーが集中
し、移動速度が所謂スナップアクションの如く増加す
る。従って、印字素子のインパクト力をさらに増加させ
ることが可能となる。

【００３０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１には本実施例に係るワイヤドットプリ
ンタの主要部が示されている。このワイヤドットプリン
タは紙等の被記録媒体１０が載置されるプラテン１２を
備えている。プラテン１２は金属（例えば、鉄等）製の
平板で、移動テーブル１３上に載置されている。移動テ
ーブル１３は、互いに並行な一対のシャフト１５に支持
されており、図示しないモータの駆動力でシャフト１５
の軸線方向（副走査方向）に移動されるようになってい
る。

【００３１】一方、プラテン１２の上方には、互いに平
行な一対のシャフト３４、３６が配設されており、これ
らのシャフト３４、３６は一対の支柱３５に掛け渡され
ている。シャフト３４、３６には移動ブロック３８が設
けられている。移動ブロック３８はシャフト３４、３６
の長手方向に沿ってスライド可能とされている。移動ブ
ロック３８には、本発明が適用された印字ヘッド４０が
取付けられている。この印字ヘッド４０の構成について
は後に詳述するが、印字ワイヤを突出させて印字を行う
ようになっており、印字ワイヤがプラテン１２に向けて
突出するように取付けられている。

【００３２】また、移動ブロック３８にはインクリボン
カートリッジ４２が係止されている。インクリボンカー
トリッジ４２は内部に無端のインクリボン４４を収納す
ると共に、インクリボン４４の一部を露出させており、
この露出部分が前述の印字ワイヤ突出部位における印字
ワイヤ先端部とプラテン１２との間に位置するように配
置されている。従って、印字ワイヤが突出されると、印
字ワイヤの先端部によってインクリボン４４がプラテン
１２へ向けて押圧され、プラテン１２に載置された被記
録材料１０にドットが記録される。なお、インクリボン
カートリッジ４２は交換可能とされている。

【００３３】また、移動ブロック３８の下方には無端ベ
ルト４６（一部のみ図示）が配置されており、移動ブロ
ック３８はこの無端ベルト４６の所定部位に係止されて
いる。無端ベルト４６は内周側の表面に凹凸が形成され
ており、この凹凸に対応する凹凸が外周に設けられた一
対の歯車４８（一方のみ図示）に巻掛けられている。歯
車４８はモータ５０の駆動軸５０Ａに固着されている。
従って、モータ５０が駆動されるとローラ４８及び無端
ベルト４６が回転され、移動ブロック３８はシャフト３
４、３６に沿ってスライドされる（主走査方向）。

【００３４】次に印字ヘッド４０について説明する。図
２に示すように、印字ヘッド４０は円柱状のリアフレー
ム６０、薄肉状のプレート６２、円柱状のフロントフレ
ーム６４及び円盤状のフロントハウジング６６が順に積
層されて形成されている。リアフレーム６０及びフロン
トフレーム６４は放熱性の高いアルミニウムで形成され
ている。また、フロントハウジング６６の中央部には所
定径の円柱状の突起６６Ａが設けられており、突起６６
Ａの直径方向中心部には印字ヘッド４０の軸線に沿って
円孔６６Ｂが穿設されている。

【００３５】図３に示すように、リアフレーム６０の内
周側にはリア磁気ユニット６８が配置されている。な
お、図３では単一の磁気ユニット６８のみ示している
が、実際には各々同一の構成の多数の磁気ユニット６８
がリアフレーム６０の内周側に円環状に配列されてい
る。磁気ユニット６８は平板状の永久磁石７０を備えて
いる。永久磁石７０は、前記平板状において最も面積の
大きくかつ対向する２つの面側が各々異なる極性に磁化
されており、前記面がリアフレーム６０の内側壁６０Ａ
に略直交しかつ印字ヘッド４０の軸線方向に沿うように
配置されている。

【００３６】なお、多数の磁気ユニット６８の各々の間
には図示しないアルミニウム製のスペーサが介在されて
おり、各磁気ユニット６８は各々スペーサに保持されて
いる。また、隣接する磁気ユニット６８の各々の永久磁
石７０は、対向する面の極性が各々同一とされており、
前記スペーサとの相乗効果により、隣接する磁気ユニッ
ト６８間の磁気的な干渉による不都合の発生を防止して
いる。

【００３７】永久磁石７０の外周には、第１のコイルと
してのコイル７２が、軸線方向が前記永久磁石７０の面
に対し直交するように巻回されて配置されている。リア
フレーム６０の内側壁６０Ａには、コイル７２に対応し
てコイル７２を収容するための溝部６０Ｂが刻設されて
いる。また、永久磁石７０の側方には、永久磁石７０を
挟んで一対の磁極７４、７６が平行に配置されている。
磁極７４、７６は磁性材料から成り、プレート６２（図
３の上方）へ向けて延長されており、この延長部におい
て磁極７４、７６は、コイル７２の厚みを収容可能な寸
法に対応するギャップを挟んで対向している。磁気ユニ
ット６８では永久磁石７０と磁極７４、７６とによって
ステータが構成される。

【００３８】一方、プレート６２は金属製で略環状に形
成されており、内周側には印字ヘッド４０の軸心へ向け
て突出する突起７８が形成されている。なお、図３では
単一の突起のみ示されているが、実際には各々同一の形
状でリアフレーム６０の磁気ユニット６８と同数の突起
がプレート６２の内周側に円環状に配列されている。プ
レート６２は金属製で薄肉状とされているため、プレー
ト６２と一体の突起も図３矢印Ｂ方向及び矢印Ｃ方向の
変形に対する弾性を有しており、板ばねとして作用する
（以下、この突起７８を板ばね７８という）。

【００３９】各板ばね７８の先端部には接極子８０が取
付けられている。接極子８０は透磁率の高い材質から成
り、印字ヘッド４０の組付け状態で、図３における下面
が磁極７４、７６の先端部に対応し、長手方向が磁極７
４、７６の対向方向に直交するように、すなわち幅方向
が磁極７４、７６の対向方向に一致するように配置され
ている。接極子８０は板ばね７８の変位に応じて図３矢
印Ｂ方向及び矢印Ｃ方向に移動する。また、接極子８０
には印字ヘッド４０の軸心へ向けて突出する支持バリ８
２が取付けられており、支持バリ８２の先端部には印字
素子としての印字ワイヤ８４が取付けられている。

【００４０】なお、印字ワイヤ８４の長さは、印字ヘッ
ド４０の組付け状態で、先端部がフロントハウジング６
６に設けられた円孔６６Ｂのエッジ部より若干突出する
寸法とされている。また、フロントハウジング６６の円
孔６６Ｂの内壁には、図示しない印字ワイヤ８４のガイ
ドが設けられている。

【００４１】フロントフレーム６４の内周側にはフロン
ト磁気ユニット８６が配置されている。なお、図３では
単一のフロント磁気ユニット８６のみ示しているが、実
際には各々同一の構成で磁気ユニット６８と同数の磁気
ユニット８６がフロントフレーム６４の内周側に円環状
に配列されている。磁気ユニット８６は平板状のヨーク
８８を備えており、ヨーク８８の外周には、第２のコイ
ルとしてのコイル９０が、前記コイル７２と同様に巻回
されている。フロントフレーム６４の内側壁６４Ａに
も、コイル９０を収容するための溝部６４Ｂが刻設され
ている。

【００４２】またヨーク８８の側方には、ヨーク８８を
挟んで一対の磁極９２、９４が平行に配置されている。
磁極９２、９４は磁性材料から成り、プレート６２（図
３の下方）へ向けて延長されており、この延長部では、
磁極９２、９４はヨーク８８の厚み寸法に対応するギャ
ップを挟んで対向している。この磁極９２、９４は、印
字ヘッド４０の組付け状態で、磁極９２の先端部が接極
子８０を挟んで磁極７４の先端部に対向し、磁極９４の
先端部が接極子８０を挟んで磁極７６の先端部に対向す
るように配置されている。

【００４３】これにより、磁極９２、９４の対向方向は
接極子８０の長手方向に直交、すなわち接極子の幅方向
に一致することになる。磁気ユニット８６ではヨーク８
８と磁極９２、９４によってステータが構成される。な
お、ヨーク８８と磁極９２、９４とを一体的に形成する
ようにしてもよい。

【００４４】一方、ワイヤドットプリンタの制御部は、
図４に示すように構成される。すなわち、制御回路１０
０はＣＰＵ、メモリ等を含んで構成され、図示しないホ
スト等から印字の開始等の各種の指示を表す制御信号
と、印字する内容を表す印字データと、が入力される。
制御回路１００にはモータ駆動回路１０２、１０４が接
続されており、モータ駆動回路１０２にはモータ２０
が、モータ駆動回路１０４にはモータ５０が各々接続さ
れている。

【００４５】また、制御回路１００にはスイッチ回路１
０６が接続されている。スイッチ回路１０６は印字ヘッ
ド４０のコイルの総数と同数のスイッチング素子１０６
Ａ、１０６Ｂ・・を備えている。各スイッチング素子は
各々制御回路１００に接続されており、制御回路１００
の指示に応じてオンオフされるようになっている。各ス
イッチング素子は図示しない電源に接続されると共に印
字ヘッド４０の各コイルに接続されており、制御回路１
００によってオンされると、接続されているコイルが通
電されて励磁されるようになっている。

【００４６】なお、図４ではスイッチング回路１０６の
構成及びスイッチング素子とコイルとの接続関係を模式
的に示しており、実際にはコイルへの通電を停止したと
きにコイルにフライホイール電流が流れるように、トラ
ンジスタ、ダイオード等の素子が付加されている。

【００４７】また、各コイルとスイッチ回路１０６との
接続は、リア磁気ユニット６８の各コイル７２について
は、励磁されたときに同ユニットの永久磁石７０による
磁界を打ち消す方向に磁界が生ずるように接続されてい
る。また、フロント磁気ユニット８６の各コイル９０に
ついては、通電されて励磁されたときに生ずる磁界の方
向が隣接する磁気ユニット８６で互いに逆となるように
配置されている。

【００４８】フロント磁気ユニット８６の磁極９２、９
４の接極子８０との対向面は、接極子８０のリリーズ方
向への移動時に当接して、その移動を制限するブロッキ
ング部とされている。

【００４９】すなわち、図９に示される如く、板ばね７
８が中立位置にあるときに、リヤ磁気ユニット６８の磁
極７４、７６との間は、板ばね７８が十分に撓み、エネ
ルギーを蓄えた状態で保持する（図９の鎖線参照）程度
の隙間が設けられている。なお、磁極７４、７６の接極
子８０との対向面は板ばね７８の保持部である基部側か
ら印字ワイヤ８４の取付部である先端部側にかけて徐々
に、前記隙間が大きくなる、所謂テーパ状とされてい
る。このテーパ状の傾斜度合いは、最も狭い隙間をＲと
した場合、最も広い隙間ＲＲは、隙間Ｌの2.7 〜2.8 倍
程度とされている。

【００５０】これに対して、フロント磁気ユニット８６
の、磁極９２、９４と接極子８０との隙間は、板ばね７
８が十分に撓むことを阻止する位置に設けられており、
上記同様に磁極９２、９４の接極子８０との対向面がテ
ーパ状とされている。このテーパ状の傾斜度合いは、最
も狭い隙間をＦとした場合、最も広い隙間ＦＦは、約３
倍程度とされている。

【００５１】また、リヤ磁気ユニット６８側の隙間の平
均値Ｒ’とフロント磁気ユニット８６側の隙間の平均値
Ｆ’との比は、Ｒ’：Ｆ’≒１：５とされている。

【００５２】なお、フロント磁気ユニット８６側の隙間
は、仮に接極子８０が自由に移動した場合のストローク
の約１／３〜２／３程度に設定することが好ましい。

【００５３】上記のような隙間を設定することにより、
リヤ磁気ユニット６８による板ばね７８の保持解除（コ
イル７２、９０への通電）時に、板ばね７８は中立点を
通過して運動エネルギーが蓄積されている状態で、フロ
ント磁気ユニット８６の磁極９２、９４と当接すること
になる。従って、この当接により、板ばね７８は、その
反力を受け、リヤ磁気ユニット６８方向（リターン方
向）への運動エネルギーが発生することになる。

【００５４】ここで、従来、リターン方向への運動エネ
ルギーに寄与するのは、以下の（１）式に示される各パ
ラメータで表され、これらのパラメータによってリター
ン時間Ｔ_R’を演算することができる。

【００５５】

【数１】上記式において、板ばね７８のばね定数が決まると、ほ
とんどの係数が固定値となり、リターン時間ＴＲ’を決
めるパラメータは、ε_p、Ｖ₁、Ｘ_Rとなる。この内、
Ｘ_Rは印字ワイヤ８４の先端とプラテン１２とが固定さ
れると一定となるため、残るのはε_p、Ｖ₁となる。こ
こで、ε_p ²Ｖ₁ ²の項は、極めて小さく、ε_pは印字す
る用紙が厚い場合には0.4 程度の値となる。

【００５６】これに対して、本実施例では、リターン時
間にフロント磁気ユニット８６の磁極９２、９４に当接
したときの反力が加わるため、式（１）におけるε_p ²
Ｖ₁ ²の項が変わることになる。すなわち、リターン時間
ＴＲは以下の（２）式の如く表される。

【００５７】

【数２】 ε_Bは、上記ε_pに比べ、金属同士の当接時の反発係数
のため、ほとんど１に近い高い側の値を取り得るため、
ε_BＶ₁'≫ε_pＶ₁の関係を得ることができる。この関
係は、結果としてＴＲ＜ＴＲ’の関係となり、本実施例
における接極子８０とフロント磁気ユニット８６との当
接による反力が、リターン時間に大きく寄与することが
わかる。

【００５８】次に本実施例の作用を説明する。ワイヤド
ットプリンタにおいて被記録媒体１０への印字を行う場
合、制御回路１００は入力された印字データに基づいて
移動させる印字ワイヤ８４及び該印字ワイヤ８４の移動
タイミングを判断する。そして、印字ヘッド４０が被記
録媒体１０の所定部位に対応するように被記録媒体１０
の搬送及び移動ブロック３８の初期位置への移動を行っ
た後に、被記録媒体１０の搬送及び移動ブロック３８の
移動を行いながら、各印字ワイヤ８４を前記判断した移
動タイミングに応じて移動させ、被記録媒体１０への印
字を行う。

【００５９】印字ワイヤ８４の移動は次のようにして行
われる。まず、印字ワイヤ８４の移動を行う前の待機状
態では、リア磁気ユニット６８のコイル７２及びフロン
ト磁気ユニット８６のコイル９０への通電は停止してい
る。

【００６０】前述のように、印字ヘッド４０のリア磁気
ユニット６８は永久磁石７０を有しているので、この待
機状態では、永久磁石７０、磁極７４、７６を通る磁束
が磁極７４、７６の先端部と接極子８０との間の空隙を
介して接極子８０の幅方向に沿って流れることにより接
極子８０に対し吸引力が作用し、図５に示すように、接
極子８０は板ばね７８の復元力に抗して磁極７４、７６
の先端部に吸着される（以下、このときの接極子８０の
位置を待機位置という）。このとき板ばね７８は変位さ
れており、変位が０となる中立位置に戻ろうとする復元
力が蓄えられている。

【００６１】所定の印字ワイヤ８４を移動させる場合、
制御回路１００はスイッチ回路１０６のスイッチング素
子１０６Ａをオンし、前記印字ワイヤ８４に対応するリ
ア磁気ユニット６８のコイル７２に所定時間通電する
（図７（Ｄ）参照）。これにより、図７（Ｅ）に示すよ
うに、コイル７２を電流が流れてリア磁気ユニット６８
のステータが励磁され、永久磁石７０の磁界を打ち消す
磁界が発生する。従って、接極子８０に対する吸引力が
失われ、接極子８０及び印字ワイヤ８４は、板ばね７８
に蓄えられていた復元力により、図７（Ｃ）にも示すよ
うにリア磁気ユニット６８から離間する方向（図３、５
の矢印Ｂ方向）へ移動される。なお、図７（Ｅ）に示す
ように、コイル７２を流れる電流はフライホイール効果
により、コイル７２への通電が停止されてから徐々に低
下する。

【００６２】一方、接極子８０は慣性により、中立位置
を過ぎてフロント磁気ユニット８６にさらに接近する。
制御回路１００は、接極子８０が中立位置を通過する時
期よりも所定時間前にスイッチ回路１０６のスイッチン
グ素子１０６Ｂをオンし、対応するフロント磁気ユニッ
ト８６のコイル９０に所定時間通電する（図７（Ａ）参
照）。これにより、図７（Ｂ）に示すようにコイル９０
を電流が流れてフロント磁気ユニット８６のステータが
励磁され、ヨーク８８、磁極９２、９４を通る磁束が磁
極９２、９４の先端部と接極子８０との間の空隙を介し
て接極子８０の幅方向に沿って流れることにより、接極
子８０に対して吸引力が作用する。従って、図７（Ｃ）
にも示すように、接極子８０はフロント磁気ユニット８
６に接近する方向へ加速されながら移動する。

【００６３】この移動は、接極子８０がフロント磁気ユ
ニット８６の磁極９２、９４の先端部に当たるまで（図
６に示す状態となるまで）継続される。この移動の途中
で印字ワイヤ８４の先端部はインクリボン４４に当接
し、さらにインクリボン４４を介して被記録媒体１０を
押圧することによって被記録媒体１０にドットが記録さ
れる。

【００６４】なお、上記のように接極子８０が中立位置
を通過する所定時間前よりコイル９０への通電を開始す
ると接極子８０を大きく加速させることができるが、接
極子８０が中立位置を通過するタイミングに合わせて通
電するようにしてもよく、接極子８０が中立位置を通過
した後であっても、従来と比較して移動速度が向上する
という効果が得られる。

【００６５】ところで、接極子８０の移動が停止された
状態、すなわち、磁極９２、９４に当接した時点では、
当接時の反力が発生すると共に図６に示すように板ばね
７８が変位されており、変位が０となる中立位置に戻ろ
うとする復元力が蓄えられている。制御回路１００は、
接極子８０の磁極９２、９４に当接して停止される時期
に合わせてスイッチング素子１０６Ｂをオフし、コイル
９０への通電を停止する。これにより接極子８０は、反
力及び板ばね７８に蓄えられていた復元力の合成力によ
り、図７（Ｃ）にも示すようにフロント磁気ユニット８
６から離間する方向（図３、５の矢印Ｃ方向）へ移動さ
れる。

【００６６】この移動は、接極子８０の慣性により中立
位置を過ぎても継続する。このときリア磁気ユニット６
８のコイル７２の励磁は停止されているので、前記中立
位置付近より永久磁石７０による吸引力が接極子８０に
作用し、接極子８０は加速されながら（図７（Ｃ）の傾
きが大きくなっている部分参照）リア磁気ユニット６８
の磁極７４、７６に吸着され、図５に示す待機位置に復
帰する。

【００６７】この接極子８０（及び印字ワイヤ８４）の
移動を、図７（Ｃ）を参照して従来の印字ヘッド（破線
で示す）と比較すると、リア磁気ユニット６８からフロ
ント磁気ユニット８６へ向かう接極子８０は、コイル９
０によって発生する吸引力によって中立位置を過ぎた付
近から大きく加速されている。これは、図８に示すよう
に、接極子の運動エネルギーが、従来（破線で示す）は
中立位置を過ぎてから徐々に減衰していくのに対し、本
実施例の印字ヘッド４０は中立位置を過ぎても減衰せず
若干増加していることからも明らかである。

【００６８】また、フロント磁気ユニット８６からリヤ
磁気ユニット６８へ向かう（復路）接極子８０は、磁極
９２、９４への当接力による反力と、板ばね７８に蓄積
された復元力の合成力によって初期運動エネルギーが発
生し、さらには、コイル７２の非通電による永久磁石７
０の吸引力により、大きく加速されて磁極７４、７６に
当接して停止する。すなわち、従来に比べて初期速度が
反力によって大幅に増加するため、復路の時間も大幅に
短縮される。

【００６９】これにより、従来と比較して、図７（Ｃ）
に示すように接極子８０の移動を開始してから印字ワイ
ヤ８４がドットを記録し待機位置に復帰するまでの時間
が極めて短いので印字速度が速く、かつ待機位置と接極
子８０の移動のピーク位置との距離が大きいので印字ワ
イヤ８４の移動ストロークが大きくなる。

【００７０】なお、接極子８０をリヤ磁気ユニット６
８、フロント磁気ユニット８６によって挟み込む（囲
む）ような構造としたため、磁極７４、７６又は磁極９
２、９４に当接するときの音を遮音する効果が生じ、印
字ヘッド４０から発せられる騒音を低減することができ
る。（実験例）１ページ印字１２０ｃｐｓヘッドを、本実施例の如
く改造した場合、１７０ｃｐｓで印字しても何ら問題な
く、印字することができた。すなわち、印字速度を４５
％アップすることができることが実験の結果証明され
た。インパクト力を従来のスプリングチャージ型と本実
施例のプッシュ・プル／ブロッキング型とで比較した結
果を図１０に示す。実験例１及び実験例２は、コイル９
０への通電パルス時間を変えて行った結果である。

【００７１】図１０に示される如く、接極子８０の移動
ストロークを制限しているにも拘らず、インパクト力が
大幅に増加していることがわかる。この要素として、フ
ロント磁気ユニット８６の磁極９２、９４の接極子８０
との対向面をテーパ状としたことが考えられる。テーパ
状とすることによって、接極子８０の基部側が先に当接
し、その後、印字ワイヤ８４と取付けられた先端側が当
接するため、所謂スナップアクションによって運動エネ
ルギーが先端側に集中することになる。この運動エネル
ギーの集中によってインパクト力を増加させることがで
き、１０ページの重ね印字の能力を持つことができる。

【００７２】なお、本実施例では、リヤ磁気ユニット６
８に加えてフロント磁気ユニット８６を付加し、このフ
ロント磁気ユニット８６の磁極９２、９４をブロッキン
グ部材として適用したが、フロント磁気ユニット８６
は、往路における速度アップに適用するためのものであ
り、本発明の目的とする、復路の速度アップのみを考慮
した場合には、図１１に示される如く、ブロッキング部
材９９のみを所定の位置に配置したのみの構造であって
もよい。当然、上記実施例よりも往路における速度が低
下することは否めないが、実験の結果、従来構造（ブロ
ッキング部材が存在しない構造）に比べて、約２５％の
速度アップを達成することができた。

【００７３】なお、この場合、ブロッキング部材９９に
よって接極子８０の上方を囲むようにすれば、遮音効果
を持たせることができる。

【００７４】また、本実施例では、平板状のプラテン１
２を用い、このプラテン１２上に被記録媒体１０を載置
して、副走査方向へ移動させながら、印字ヘッド４０を
主走査するようにしたが、プラテンを細幅（１主走査に
おける印字幅）とし、主走査は印字ヘッド４０のみをプ
ラテンの長手方向に沿って移動させ、副走査はこのプラ
テンと印字ヘッド４０とを同時に移動させるか、被記録
媒体１０を移動させるようにしてもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る印字アク
チュエータは、衝突力及び移動ストロークを維持しつ
つ、印字速度を大幅に向上することができるという優れ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るワイヤドットプリンタの要部を
示す斜視図である。

【図２】印字ヘッドの外観を示す斜視図である。

【図３】図２を３−３’線に沿って切断したときの印字
ヘッドの分解斜視図である。

【図４】ワイヤドットプリンタの制御部の概略構成を示
すブロック図である。

【図５】接極子が待機位置に位置している状態を示す概
略図である。

【図６】接極子がフロント磁気ユニットに吸引された状
態を示す概略図である。

【図７】（Ａ）はコイル９０への通電タイミング、
（Ｂ）はコイル９２を流れる電流の変化、（Ｃ）は接極
子の位置の変化、（Ｄ）はコイル７２への通電タイミン
グ、（Ｅ）はコイル７２を流れる電流の変化を各々示す
タイミングチャートである。

【図８】接極子及び印字ワイヤを移動させたときの接極
子及び印字ワイヤの運動エネルギーの変化を示す線図で
ある。

【図９】接極子と磁極とのギャップ（隙間）を説明する
ための接極子周辺拡大図である。

【図１０】接極子と磁極とのギャップ−インパクト力特
性図である。

【図１１】他の実施例に係る印字アクチュエータの概略
図である（ブロッキング部材使用）。

【符号の説明】

１０印字ヘッド７２コイル７４磁極７６磁極７８板ばね６８リヤ磁気ユニット８０接極子８４印字ワイヤ８６フロント磁気ユニット９０コイル９２磁極（ブロッキング部材）９４磁極（ブロッキング部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性材料から成り所定間隔隔ててほぼ並
行に配置された一対の磁極と、前記一対の磁極の間に配
置された永久磁石と、を備えコイルが巻回された磁気ユ
ニットと、一端部が保持手段に保持された弾性部材の他端部に設け
られ、前記コイルへの非通電時に前記永久磁石によって
前記弾性部材の付勢力に抗して前記磁気ユニットの一部
に吸引する方向に移動し、前記コイルへの通電によって
前記永久磁石の磁力を打消し、前記弾性部材の付勢力で
ステータの一部からリリーズする方向に移動する接極子
と、前記接極子に連結され、前記接極子のリリーズ方向移動
によって、被印字部材へインパクトを与える印字素子
と、前記接極子のリリーズ方向移動時にこの接極子と当接し
て、リリーズ方向の移動量を制限すると共に前記当接時
の反力を利用して接極子を吸引方向への移動させるブロ
ッキング部材と、を有する印字アクチュエータ。
【請求項２】前記ブロッキング部材のブロッキング面
と接極子との隙間が、前記接極子がリリーズされてから
自由状態で移動したときの中立点からのストロークの1/
3 〜2 /3であることを特徴とする請求項１記載の印字ア
クチュエータ。
【請求項３】前記ブロッキング部材の前記接極子との
当接面が傾斜面とされ、接極子の弾性部材取付け側が先
に当接させ、印字素子が取付けられた接極子の先端部に
運動エネルギーを集中させることを特徴とする請求項１
又は請求項２記載の印字アクチュエータ。
【請求項４】磁性材料から成り所定間隔隔ててほぼ並
行に配置された一対の磁極と、前記一対の磁極の間に配
置された永久磁石と、を備え、第１のコイルが巻回され
た磁気ユニットと、一端部が保持手段に保持された弾性部材の他端部に設け
られ、前記第１のコイルへの非通電時に前記永久磁石に
よって前記弾性部材の付勢力に抗して前記磁気ユニット
の一部に吸引する方向に移動し、前記コイルへの通電に
よって前記永久磁石の磁力を打消し、前記弾性部材の付
勢力で磁気ユニットの一部からリリーズする方向に移動
する接極子と、前記接極子に連結され、前記接極子のリリーズ方向移動
によって、被印字部材へインパクトを与える印字素子
と、磁性材料から成り所定間隔隔ててほぼ並行に配置された
一対の磁極を備え第２のコイルが巻回され、前記接極子
のリリーズ方向への移動と同時に前記第２のコイルに通
電されて接極子を吸引し、かつ前記接極子のリリーズ方
向移動時にこの接極子と当接して、リリーズ方向の移動
量を制限すると共に前記当接時の反力を利用して接極子
を吸引方向への移動させるブロッキング磁気ユニット
と、を有する印字アクチュエータ。
【請求項５】前記ブロッキング磁気ユニットのブロッ
キング面と接極子との隙間が、前記接極子がリリーズさ
れてから自由状態で移動したときの中立点からのストロ
ークの1/3 〜2 /3であることを特徴とする請求項４記載
の印字アクチュエータ。
【請求項６】前記ブロッキング磁気ユニットの前記接
極子との当接面が傾斜面とされ、接極子の弾性部材取付
け側が先に当接させ、印字素子が取付けられた接極子の
先端部に運動エネルギーを集中させることを特徴とする
請求項４又は請求項５記載の印字アクチュエータ。