JPS5928967B2 - 高速作動用のソレノイド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軸線方向作動型ソレノイドの技術分野に属し、
より詳しくは例えば米国特許第３７２９０７９号及び３
８８２９８６号明細書に示される如き点状要素集合体を
打撃する型式のプリンタ等に用いるプリンタワイヤ用ソ
レノイドに関する。

点状要素集合体を有する型式のプリンタに用いる典型的
プリンタヘッドは、各々がプリンタワイヤ用ソレノイド
によつて作動される７本又は９本のワイヤを有する。

このようなプリンタの高速作動は、１つの字が平均６つ
の点から成る条件において１秒間に６００字以上の印字
能力を必要とする。個々のプリンタワイヤは１秒間に１
０００回以上の打撃をなすことを要求されることもあり
、この場合でもワイヤが打出したパターンは明確なもの
となることが必要でめる。ワイヤによる打撃の各１回が
プリンタワイヤ用ソレノイドの完全な１サイクルをなし
、この間コイルはアーマチユアを休止位置より作動位置
へ動かすように付勢される。

プリンタワイヤはアマチユアに支持されるか又はそれに
よつて作動されるようになつており、印刷媒体を打撃す
るように動かされる。コイルの付勢が解除されるとアー
マチユアはその休止位置に戻る。アーマチユアの全移動
量は通常１．０１ｍ１Ｌ（０．０４インチ）を越えず、
一般には０．５１ｍｍ（０．０２インチ）以内である。
装置全体が高速で作動できるようになすため、アーマチ
ユアの戻り運動量は最小のはね返うとなるように吸収さ
れなくればならない。アーマチユアの戻りの運動エネル
ギを吸収するために、アーマチユアが休止位置に戻ると
きこれに当たるようにエラストマーのクツシヨンを設け
る構成は既に知られている。

しかしながらこのような従来の装置に訃いては長時間の
使用によりアーマチユアとエラストマーが接した部分に
おいてエラストマーが凹陥しこのためアーマチユアの休
止位置が変化し、また熱やその他の条件によりエラスト
マーが膨張したり変形したりするとアーマチユアの休止
位置を変えるという欠点があつた。本発明の目的は、上
述の如き従来技術における欠点に鑑み、長時間の使用の
後にもあるいは緩衝用の物質の寸法に変化があつても、
アーマチユアの休止位置が変化せず従つて特性が変化し
ないソレノイドを提供することである。以下図面を参照
し本発明をさらに詳しく説明する。

本発明により構成された管状のプリンタワイア用ソレノ
イドが第１図にお・いて全体を１０で示されている。

ソレノイドは薄板の金属で作つたケース１１を有する。
これは軟鋼のような磁束を誘導する材料で作る。ソレノ
イドの前端は、それを取付られるようになすねじを切つ
た延長部１２を有する。平面１３を延長部１２に設け、
パネルや支持部材に設けた対応する形状の開口に入れて
取付るようにできる。プリンタワイア１４は延長部１２
を通つて延びている状態で示されている。必要であれば
、他の取付手段を用いてもよい。ソレノイド１０は第５
図及び第７図に各々示されている一体に作られた２つの
アツセンブリを有している。その内の１つはボビンを含
む射出成形で作られたステータ・アツセンブリで第５図
に｝いて全体を１５で示されている。このアツセンブリ
は、前壁１７とそれから軸線方向に隔置されかつ管状の
中央部１９によつて連絡？れている後壁とを有する射出
成形されたプラスチツクのボビンを有しており、従つて
コイル即ち電磁作用線を巻付けるスプール形状を提供し
ている。前壁１７は取付部を兼ねるプリンタワイヤ支持
用延長部１２と一体の部品となつている。

延長部はそれによつてノレノイドをプリンタヘツドに取
付ることができる。第５図では延長部にねじが切つてあ
るように示してあるが、本発明の技術的範囲内で種々の
変形が可能で、開口に挿入されたときばね作用で突出す
る保持突起を外面に一体に成形してもよく、また必要に
応じた取付をなすため種々の変形を採用することができ
る。前壁１７は鉄系材料のコアリング２０をだき込んで
いる。

第５図に示されているように、コアリング２０は軸線方
向に多数の孔２１を有していて、これをポピンを形成す
るプラスチツクが射出成形時に流れ得るようになつてい
る。ボビンの管状の中央部１９は、これもまた鉄系材料
で作られた円筒状のコア２２をだき込んでいる。

コア２２はその前端を、コアリング２０の孔内にテレス
コープ式に嵌入させている。コアリング２０とコア２２
とを別々の部品として示したが、これらは単一の部品と
してもよい。コア２２には第６図の端部図に示されるよ
うに長手方向に延びるスリツトを形成することが望まし
く、このスリツトは有効磁石面を増大し、電流の立上り
速度を早め、コア内のうず電流を減少させる機能を発揮
する。前壁１７の中央部においてプラスチツクは狭めら
れ内部にあ・けるプリンタワイア用の案内部２５を形成
している。案内部２５はワイヤ１４といく分ゆるく係合
し打撃時にワイヤ１４に生ずるサインカーブ状の振動を
減する機能を有する。延長部１２の前端は拡大された穴
ぐり部２６を形成されその中に適宜なベアリングが挿入
？れる。後壁１８はこれも鉄系の金属で作られたステー
タリング３０をだき込んでいる。

ステータリンク３０はコアリング２０よりその直径がい
く分大で、また射出成形時にプラスチツクが流れるよう
にする軸線方向の孔３２を有している。ステータリング
３０の中央の孔３３はコア２２の後方の中央部１９と共
にアーマチユアを受ける円筒孔３４を形成している。プ
ラスチツクの環状部３５はリング３０より後方にかつリ
ング３０と同じ直径で延び、後方の即ち外に面した半径
方向に延びるランド即ち面３８と、それより直径の小さ
な内方の環状ランド３９とを形成している。

ランド３８ぱ基準面として作用しており、ステータ・ア
ツセンブリ１５の射出成形時には全ての部品はその面を
基準として位置決めされる。またランド３８は後述の衝
撃板７０のための支持面としても機能する。他方のアツ
センブリは戻りばねを含んだ射出成形された一体のアー
マチユア・アツセンブリであり、これは第７図において
全体を４０で示されている。

アーマチユア・アツ十ンブリ４０は鉄系材料のスリーブ
状のアーマチユア４１を有し、これは第８図にも斜視図
で示してある。スリーブ状のアーマチユアは長手方向の
スリツト４３を有していて、これによつて有効？石面積
が増大し、磁束のより速い確立が提供さべまたうず電流
が減少される。アーマチユア壁の穴４５とその内方端の
スロツト４６は、プラスチツクがアーマチユアを把持し
て印字中に生じる大きな衝撃にもそれを保持できるよう
にする部分を提供する。アーマチユア４１はプラスチツ
ク部５０を形成する材料を射出成形することによつてア
ツセンブリ４０内に保持される。同時にプリンタワイヤ
１４の内方端がアーマチユア内に取込められる。ワイヤ
１４は折曲げられた端部５２を有しこれは片持はり状の
又は十字形の戻りばね５５と突当るように位置決めされ
ている。ばね５５、アーマチユア４１及びワイヤ１４は
プラスチツク部５０によつて一体のアツセンブリ４０に
結合されている。ばね５５は第９図の端部図に示すよう
に複数の半径方向に延びる腕５６を有している。

ばねの腕５６は大きくなつた円弧状の支持端部５８で終
つている。プラスチツク部５０は半径方向外万に突出し
ばねの腕５６の間に円弧状に設けられた複数のタブ５９
を形成されており、これらタブは共通の平担な後面６０
を有している。

タブ面６０は後述の衝Ｊ撃板７０に接する側のアーマチ
ユア・アツセンブリ４０の端面の面積を増大させる。

アーマチユア４１、ワイヤ１４、及びばね５５を射出成
形によつて一体のアツセンブリ４０に形成することによ
つて、ワイヤ１４はアーマチユア内に有効に固定？れる
。

端部５２はワイヤ１４をプラスチツク内部に有効に保持
する。プラスチツクは第１０図に示されるように、穴４
５を通つてまたスロツト４３を通つて流れアーマチユア
４１の円筒状の外面に達する。アーマチユア・アツセン
ブリ４０の後面６０は、アーマチユア４１及びばね５５
を含むアツセンブリ４０の全ての金属部品を位置決めす
る際、基となる基準面である。次に、第２，３図に示し
たソレノイドの組立られた状態に｝いては、ステータ・
アツセンブリ１５の径の大きい後壁３５及びステータリ
ンク３０を収容するため、ケース１１はいく分直径を大
きくされた部分１１ａを有することが判ろう。ケースは
軟質の鉄系材料を絞り加工することによつて作ることが
でき、またアツセンブリ１５の半径方向に延びる前壁の
面６３１ｔ−係合する内方に折曲げられた前端６２を有
している。延長部１２は従つてケース１１の内方に折曲
げられた前端６２により形成された開口を通つて延び、
またアツセンブリ１５がケース内に挿入されたときは、
コアリング２０の外面とそれに共通な前壁１７の外面と
はケース１１の前部の内径の面に密接に嵌合しリング２
０がケース１１に機械的に結合？れるようになつている
。アーマチユア・アツセンブリ４０は次いで第２図に示
す位置に挿入でき、この位置において戻りばね５５の円
弧状の端部５８は後壁の後方に延びる環状部３５の環状
面３９に着座し、プリンタワイヤ１４はコア２２及び案
内部２５に形成されたせばめられた孔を通つて延びる。

低摩擦で耐摩耗性のベアリング６５が穴ぐり部２６内に
収容されワイヤ１４と密接にかつ変位を許す係合をし７
ている。アーマチユア４１の外径はステータ・アツセン
ブリ１５の円筒孔３４の内面に密接にかつ変位は許す係
合をする如きものである。ステータリング３０内の孔３
３はアーマチユア４１と遊嵌し、そのすき間は第２図で
はいく分誇張して示してある。実際の実施においては、
アーマチユアとステータリンクが密に組合わさることが
望ましい。スゼータリンク３０の外径はケース１１の拡
大部１１ａと密に嵌合する如きものでめり、磁束通路を
完成する。アーマチユア・アツセンブリ４０が、戻りば
ね５５の腕５６が上述のように面３９に着座した状態で
挿入された後、薄い衝撃板７０がその外周部を支持する
面として機能する基準面３８に着座させるようにして挿
入される。

この位置において、衝撃板７０はアツセンブリ４０の後
面６０に係合し後面６０と基準面３８とが同一平面内と
なる。カツプ７２が緩衝材であるエネルギ吸収性ゴム又
は発泡性材のプロツク７５を収容する。カツプ７２はケ
ースの部分１１ａと密な嵌合をしケース１１の折曲げら
れた端部７６によつて所定位置に保持されている。カツ
プ７２の環状の前方縁は半径方向に延びる基準面に突当
つており、この位置に訃いてカツプの深さとプロツク７
５の厚さとは、プロツク７５を予めわずかに圧縮する如
きもので、これによつて衝撃板７０が第２図に示すよう
に基準面に着座する通常の位置をとることが確実とされ
る。このように、薄い金属又はデユポンのデルリン５０
０等のプラスチツクで作ることのできる剛性の衝撃板７
０はパツド７５と共にケース１１内における衝撃受け兼
ばね返し装置を構成していて、また衝撃板７０は基準面
３８１ｆＣ．おけるアーマチユア・アセンブリ４０のた
めの後方の突当て手段を構成している。

組立てられた状態において、ばね５５の腕５６はアーマ
チユア・アツセンブリ４０をその着座位置即ち引込めら
れた位置に押圧するようにわずかに変形され即ち予め応
力をかけられている。この状態において軸線方向の空隙
７８がアーマチユア４１の前端とコアの後端との間に形
成▲れる。空隙７８はアーマチユアの運動量を規制しこ
れは０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）から０．０．６
４關（０．０２５インチ）の間とすることができる。組
立てられた後の空隙は、ステータ・アツセンブリ１５及
びアーマチユア・アツセンブリ４０が共通の基準面を基
に射出成形されているので正確である。アーマチユア・
アツセンブリ４０のプラスチツク部５０に形成されたタ
ブ５９は、戻り運動をするアツセンブリ４０の衝撃力を
衝撃板７０に伝達しそのエネルギをプロツク７５に吸収
させる後面６０の面積を増大する。

電気コイル８０が前壁及び後壁１７．１８の間の管状の
中央部１９のボビンに巻かれそこからの線は一般的手法
によりケース１１の壁を通して延ばすことができる。

第１１図に示したアーマチユア・アツセンブリの具体例
は、ワイヤ１４をだき込む構成を変形したものを示す。

この例では、ワイヤ１４の内端部１４ａはアーマチユア
４１内で波打つように成形しプラスチツク部５０と接す
る面を増大させている。第１２図においてはワイヤ１４
の他の変形例が例され、ここではワイヤの内端部には第
７図に示した下方に曲げた端部５２の代りに豚尾即ちル
ープ１４ｂが形成されている。ループ１４ｂはワイヤを
アーマチユア・アツセンブリ内で固定するため、ばね５
５の内面に接してアツセンブリ４０内に保持される。プ
リンタワイヤ用ソレノイドが具体例として示されたが、
その構成的な特徴は、軸線方向作動型のソレノイド例え
ば低コストの管状ソレノイド等に都合よく応用すること
ができることは判ろう。

第５図に示した如き一体のステータの構成は、軸線方向
作動型のソレノイドの低コストのステータ・アツセンブ
リを提供するのに特に都合がよく、コアは射出成形した
プラスチツク部内にだき込ませることができ、該プラス
チツク部は同時にソレノイドの取付手段となる前方の軸
線方向延長部と、逆側にふ・いてコイルを受ける管状の
コイル受け面とを形成する。同様に一体のアーマチユア
・アツセンブリを第７図に示すように用いることができ
、ここでプラスチツク部は図示のものとほぼ同様にして
アーマチユアを支持しまたリーフ形のばねの中央をだき
込みそのリーフ即ちばね腕部が半径方向に延出するよう
になす。ワイヤ１４の代りに非磁性材料の作動ロツドを
用いてもよく、またプラスチツク部をソレノイドの外部
まで軸線方向に延ばし有役な作用をなさしめてもよい。
アーマチユアとステータのいずれにもスリツト４３と２
３に対応する長手方向スリツトを設ける必要はないが、
これらスリツトは各々の磁性部材を分割して磁石面積を
増し応答時間を減じ、うず電流を減じる作用をなす。

しかし作動力が小さく応答が遅くてもよい使用法の場合
その一方又は両方を省略でき、より低コストの部品が使
えるようにできる。ソレノイドの作動は前述の説明より
明らかであろう。

プリンタヘツド用ソレノイドの場合、個々のソレノイド
１０が複数プリンタヘツドに取付られる。種々の取付け
に応じて前述の如く多くの変形を延長部１２になすこと
ができる。ソレノイドコイル８０はＤＣ電源により作動
され付勢により空隙７８を横切る磁束の作用でアーマチ
ユア・アツセンブり４０がコア２２１ｆＣ吸引される。
ケース１１はコアリング２０及びステータリング３０に
磁気的に結合されているので磁束の帰還路を形成する。
アーマチユア・アツセンブリ４０の前方への運動は、プ
リンタワイア１４が印刷媒体を打撃するようにそれを駆
動し、戻りばね５５の腕５６をわずかに変形させる。ソ
レノイドが消勢されると、ばね５５はアーマチユア・ア
ツセンブリをその休止位置に戻し、衝撃は衝撃板７０に
伝達されエネルギはプロツク７５によつて吸収される。
プラスチツク内部にプリンタワイヤ１４を射出成形で鋳
込むことは、プリンタワイアをアーマチユアに強く固定
する。アーマチユア４１内の長手方向のスリツト４３と
対応するコア２２内の長手方向のスリツト２３とによつ
て、寸法に比較し大きな力と高速作動とが得られる。川
上の説明から明らかにように、本発明Ｖｃあ・いては弾
性変形性のあるプロツク７５に対し直接アーマチユアが
接することがないためこれらの接触によつてプロツクの
一部が凹陥することがなく、またプロツクがいく分変形
することがあつてもこれは予め圧縮された状態に置かれ
ているため衝撃板を基準面に押圧する作用を維持する。

このような作用により、アーマチユア・アツセンブリの
休止位置は不変に保たれ、休止位置の変動に起因するソ
レノイドの特囲の変化が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプリンタワイア用ソレノイドの斜
視図：第２図は第３図の２−２線に沿つたソレノイドの
縦断面図：第３図は第２図の３一３線に沿つたソレノイ
ドの横断面図：第４図は第２図の４−４線に沿つたソレ
ノイドの前方延長部の横断面図：第５図はソレノイドの
ステータ・アツセンブリの縦断面図：第６図は第５図の
６−６線に沿つたステータ・アツセンブリの横断面図；
第７図はアーマチユア・アツセンブリの縦断面図：第８
図は射出成形前の管状のアーマチユアの斜視図：第９図
はアーマチユア・アツセンブリの後部立面図；第１０図
は第７図の１０−１０線に沿つたアーマチユア・アツセ
ンブリの拡大横断面図：第１１図は第７図のものに類似
するがプリンタワイヤを固定する他の変形した構成を示
すアーマチユア・アツセンブリの断面とした部分図：第
１２図はプリンタワイヤの他の変形例を示すその内端部
の斜視図でろる。 １１：ケース、１４：プリンメワイヤ，１５：ステーメ
・アツセンブリ、１７：前壁、１８：後壁、２０：コア
リング、２２：コア、３０：ステータリング、４０：ア
ーマチユア・アツセンブ１几４１：アーマチユア、５０
：プラスチツク部、５５：ばね、７５：緩衝性プロツク
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気コイルを有したステータ・アッセンブリと、該
   ステータ・アッセンブリ内に設けられ、休止位置と、電
   力をコイルに加えたときにとる変位位置との間で可動で
   あるアーマチュア・アッセンブリと、アーマチュア・ア
   ッセンブリをその休止位置に戻すためのばねと、アーマ
   チユア・アッセンブリの休止位置に戻る運動のエネルギ
   を吸収する弾性変形性のあるエネルギ吸収性の材質より
   成るブロックと、を有する高速作動用のソレノイドにお
   いて、アーマチュア・アッセンブリの前記ブロックに隣
   接する側の端面と前記ブロックとの間に介在せしめられ
   た剛性のアーマチュア衝撃板を有し、前記ステータ・ア
   ッセンブリは前記アーマチュア衝撃板の前記ブロックと
   は逆の側に係合するように設けられた支持面を有し、該
   支持面と前記衝撃板が接した状態において前記ブロック
   は該衝撃板により圧縮された状態にあり、またこの状態
   における衝撃板に前記アーマチュア・アッセンブリの前
   記端面が前記ばねにより押圧されて接することにより前
   記休止位置が決定されることを特徴とする高速作動用の
   ソレノイド。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のソレノイドにおいて
   、前記エネルギ吸収性の材質は発泡性材であることを特
   徴とする高速作動用ソレノイド。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載のソレノイドにおいて
   、前記弾性変形性のあるエネルギ吸収性材料のブロック
   はステータ・アッセンブリを囲んでいる金属性のソレノ
   イド用ケースの閉じた端部に収容されていることを特徴
   とする高速作動用ソレノイド。