JPS5938068A - 印字ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）＠明の分野 采発明はインパクト型プリンタに、Ｉ６ける印字ヘッド
に係り、特に、永久磁石の吸引力でばね部材をたわめ、
電弧石の磁束によって永久磁石の吸引力を打消し、ばね
部材に沿えられた歪エネルギーをワイヤに与えるキャン
セル型のワイヤマトリクス印字ヘッドに関するものであ
る。

（２）従来技術。

公知のワイヤマトリクス型印字ヘッドとしては、概略、
ｋｔｖ＆石の吸引力によりばね部材を偏倚させて、この
ばね部材に歪エネルギーを蓄え、電磁石の吸引力の解消
により、はね部材の歪エネルギーを印字動作力として作
用させる。所謂゛醒磁石駆動形式あるいは吸引型のもの
と、永久磁石によりはね部材を吸引して偏倚させ、この
はね部材に企エネルギーを蔽え、電磁石の磁束により永
久磁石の吸引力を打消すことにより、ばね部材の歪エネ
ルギーを印字動作力として作用させる形式の所■キャン
セル形式あるいは釈放型のものとがある。

後者のキャンセル形の印字ヘッドは、贋者の’ｒｆ、　
ｉｆｆｆｆ動駆動形式字ヘッドに比べて、佇槻時の発熱
が少なく、かつ小形の永久磁石でも大きな吸引力が４ｉ
ｆＡ床できる等の利点があるので、近年多用化されＣい
る。

この伺の印字ヘッドにおいては、いずれもばね部材の偏
倚により歪エネルギーを蓄え、この歪エネルギーにより
＃ｊ字ワイヤを飛行させている。すなわち、ばね部材の
ばね力が即印字ワイヤの印字エネルギーとなるので、こ
のばね部材のばね力の大小が印字品質に大きな影響を与
える。

この種の印字ヘッドにおけるばね部材の支持方法として
は、従来より、ばね部材の一方端を固定支持する技術や
、ビン等を中心として回動自在に支持する技術が知られ
ている。

一方、斯かる印字ヘッドを用いたプリンタにおいて、良
好な印字品質を確保するためには、ばね部材のばね力を
永久磁石の磁束量、あるいは、電磁石の励磁力の変動に
対しそれぞれ最適値にａ４．ＷＥしなければならないが
、その調整管理が非常に、帷しいという憾みがある。た
とえ、永久４１Ｂ石の磁束量、あるいは・電磁石の励磁
力が一定であっても、ばね部材の板厚の差異あるいは吸
引部材との結合の差異、たとえばロー材によるロー材の
多少等により、一定の力が得られない。即ち、はね部材
に一定のたわみ量を与えても一足の歪エネルギーが祷ら
れないことになる。

その結果、各ワイヤ毎に一足の印字品質が得られず、動
作も不安定となり、商速印字性およびＡモ悟頓性が阻害
されるという欠点がある。

（３）発明の要約 本発明の目的は、為速印字゛性馳および信頼性を達成し
得る印字ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、風気的吸引力によって偏倚される
はね部材に一定の歪エネルギーを与えることができる印
字ヘッドを提供することにある。

不発明は、永久磁石の磁気的吸引力によってばね部材を
關府して印字エネルギーを蓄え、１磁石の励修によって
永久磁石の（ｒａ気＋ＪＪ吸引力を打萌して、＋４ｆｌ
記ばね部刷に蓄えられた印字エネルギーをインパクト力
とする′印字ヘッドにおいて災視される。はね部材の一
端には、アーマチーアとして機１′ｉヒする磁性部材が
固定され、前記永久ＭＬ石にこの磁性部材が吸引されて
、はね部材が愉］み１される。このばね郁拐の他端をイ
ンパクト力が与えられる方向と゛は反対の方向に押圧す
るために、ばね押圧＋段か設けられ、しかもその押圧力
は調整ｔｉＪ能とされる。永久磁ろの磁極面例えば、前
記磁性部材との間で風気回路を形成するヨークの磁極面
にこの磁性部材の回動支点が形成される。かつ、この回
動支点と、□前記ばね押圧手段によるばね部材への押圧
点との距離はばね部材の押圧力によってｉ■変♂される
。

前記ばね抑圧手段は、例えばネジであり、このネジを回
転調整することによりばね部材の押圧力が調整される。

かつ、このねじの先端又はねじの先端が接触するばね部
材の部分の少なくとも一方側は、ある曲面形状を成して
いる。好しくは、ねじの先端を球面形状としたものが良
く、この球面はばね部材と係合するために設けられた孔
と接触する。而して、ねじの回転量に従ってばね部材の
押圧力が変り、ねじ先端とばね部材との接触位置が少し
ずつ変わる。即ち、押圧点が変わることになる。それに
応じて、回動叉点と押圧点との距離が変わり、これによ
って、ばね部材に一定の歪エネルギーが得られることに
なる。

本発明によれば、ばね部材の押圧力に応じて吸引部材の
回動支点と、ばね部材の押圧点との距離が変わるので、
はね部材に一定の止エネルキーが得られる。これによっ
て、＾速性及び信頼性の同上を図ったキャンセル形印字
ヘッドが実現される。

（５）　　実施例の説明 第１図および第２図は本発明の一夾雄別にょる印字ヘッ
ドを示す図である。これらの図に示すように印字ヘッド
は、ノーズ１、ハウジンク２、およびヒートシンク３を
餉える外枠構造で信成さａている。ノーズｈま印字ワイ
ヤ４の案内部として４Ｍ　＋ｊＵし、カイト５Ａおよび
そのセンタカイト５Ｂを伽えている。ヒートシンク３の
外１ｆＢには放熱を良好にするための突起６が形成され
ている。

ハウジング２とヒートシンク３とによって画成される梁
間内には印字ワイヤ４を誦入るレバーｔｌｓ７ｏおよび
そのレバ一部７ｏの駆動（虚構７１が設けられでいる。

レバーｔ＝ｌｓ７０は第２図に示すように、ハウジング
２内において半径方向にかつ周方向に複数個設けられで
いる。このレバ一部７０は第３図に示すように、レバ一
体８、吸引部材９およびばね部材１０で構成されている
。レバ一体８の先端には、印字ワイヤ４がロー付は等に
よって固着されている。吸引部材９は透４＋Ｉｉ性材料
で作られており、その一端にはレバ一体８が固着されて
おり、また他端には板状のばね部材１０がロー付は等に
よって固着されている。

第３図に示すように、このばね部材１０と吸引部材９の
取付部は、吸引部材９の磁気的吸引作用面９Ａとほぼ平
行な面となるように設定される。ここで、吸引部材９の
角部９Ｂは、後述する様に、ヨーク１３の磁気面１３Ａ
と接し、回動支点を形成する。ばね部材１０の端部には
、ばね力を調整するため孔１１が形成される。また、ば
ね部材１０の、吸引部材９の取付部および中央部には少
々の折り曲げ部１０１　、１０２が施されている。

このレバ一部７０の紘動様構７１の構成については第３
因に詳しく示すように、コア１２、ヨーク１３これ等の
コア１２、ヨーク１３の出１に配置した永久磁石１４お
よびコア１２に設けたコイル１５を備えている。ヨーク
１３はコア１２の磁極面１２Ａに接近して配置された磁
極面１３Ａを有している。これらのｍ　＝　ｕｉｒ　１
３Ａ、　１２Ａは吸引部材９の吸引作用面９Ａに刈向す
る。コア１２、ヨーク１３、永久磁石１４および吸引部
材９は、永久磁石１４Ｊ３よびコイル１５の磁気回路を
形成する。永久磁石１４は吸引部材９をコア１２、ヨー
ク１３側に吸引する磁束を発生する。この吸引力によっ
てばね部材ｌＯが偏倚され、化エネルギーが悟えられる
。コイル１５はその励修により永久磁石１４の磁束を打
消する。

コア１２、ヨーク１３、永久磁石１４ｊ６よびヒートシ
ック３はねじ１６によって、ハウジング２に締め付は固
定されている。永久磁石の磁気吸引力によって吸引部材
９がコア１２２３よびヨーク１３の磁極ｔ＃Ｊ１２Ａ、
１３Ａに吸腐される様に、各々のレバ一部７０はコア１
２、ヨーク１３の１１１而に配置されている。このレバ
一部７０の１！２Ｉ動支点は吸引部月９の磁気的吸引作
用［＆１９Ａの角一部９Ｂとヨーク１３の憔毬面１３Ａ
とによって早成される。レバ一部７０の回動時、その揺
動を防ぐために、ハウジング２はレバ一部７０のレバ一
体８を案内するレバーガイド１８を備えている。はね部
材１０にばね力を作用させるために、ハウジング２には
、押込部材として例えはねじ１９が押入される。このね
じ１９の先端には球面形状の球面ｓ２０を有し、その先
端に突起２３が設けられる。

第３図に示すように、ばね部材１０の端部に設けられた
孔１１に突起２３が貰逼し、球面部２０は孔１１の縁部
と接触する。またねじ１９を回転調整することによりば
ね部材１０のばね力を調節することかできる。

次に上述した印字ヘッドの動作について概略説明する。

印字開始前においては、吸引部材９は第１図に示すよう
に、永久磁石１４の磁気的吸引力により、コア１２およ
びヨーク１３の磁惨面１２Ａ、１３Ａに吸着されている
。このとき、ばね部材１０は偏倚され歪エネルギーが蓄
えられている。この歪エネルギーに関連するばね力は、
４．］じ１９の押入農に応じて調整することができる。

次に、コイル１５に電流が流されると磁気力が発生し、
この値、気力で永久磁石１４の磁束が打消される。而し
て、吸引部材９はばね部材１ｏのばね力により、吸引部
材９の磁気的吸引作用面９Ａの角１１ｓ９ＢによつＵＮ
成される回動支点を中心にして回転変位する。このため
、印字ワイヤ４はノーズ１のガイド５Ａおよびセンタガ
イド５Ｂによって案内され、その先端はインクリボンを
介して印字用紙を打撃する。この結果、印字用紙には文
字を楢成するドツトが印字される。

上述した印字動作において、ばね部材１０は吸引部材９
との連結部き押込部材１９との保合部との間で片持ちは
り状のたわみ曲線を呈するので必要以上の応力が作用し
ないものであり、折４Ｊｉ等に対し、有利なものである
。また、レバ一部７０の回動支点は前述したように、吸
引部材９の磁気的吸引作用面９Ａ５）角部９Ｂとなり、
レバ一部７０の回転半径は角ｆ！１５９Ｂから印字ワイ
ヤ４までの長さとなり、従来のばね一部が固定支持され
ていたものに比べ小さくなる。この結果レバ一部７０の
慣性モーメントが小さくなり、高速化が可能となる。さ
らに、吸引部拐９は永久磁石１４による吸引力およびね
じ１９による押付力の分力により、ヨーク１３の磁極面
１３Ａに押付けられ、その回動支点の変動は少ない。こ
の様なばね部材の歪エネルギーによって、吸引部材９を
加速し印字を行う印字ヘッドにおいて、安定した印字力
あるいは一定の動作時間で安定的な動作を確保するため
には、ばね部材に蓄えられる歪エネルギーが非常に重要
な要因となる。本実施例の大きな効果を奏する点は、こ
の点にある。

第４図を参照してレバ一部及びそのばね押圧部について
更に詳しく説明する。

レバ一部７０において吸引部材９に固着されたばね部材
１０のばね力は、吸引部材９の磁気的吸引作用面９Ａが
コア１２とヨーク１３のａ極面１２Ａ。

１３Ａに吸引された状態で、ねじ１９によって所定のば
ね力にｗ４−される。このとき、ばね部材１０の抑圧部
の姿勢はコア１２とヨーク１３の磁極面１２Ａ　、　１
３Ａを含む面とほぼ平行となるよう、あらかじめばね部
材１０には所定の曲げ部１０１，１０２が設けられてい
る。この場合、ねじ１９の球面部２０は、ばね部材１０
に設けられた孔１１のほぼ中心で接触しており、吸引部
材９の角部９Ｂ即ち回動支点から、ばね部材１０とねじ
１９の接触点までの距離はＬとなる。ここで、ねじ１９
がばね部材１０を押圧している力Ｆはばね部材１０の材
料あるいは寸法、形状およびたわみ量で決定されている
。

吸引部材９を加速するための力は、このＦによって定ま
るものであるので、この力Ｆを吸引部材９に作用する力
として、レバ一本８の先端に取り付けられた印字ワイヤ
４の位置に＃８Ｓすると矢のようになる。

ｆｔ＝−Ｌ７Ｆｔ ｆｌ：ワイヤ位置に作用するばね力 ｌ：吸引部材の回動支点からワイヤまでの距離 ）゛ｌ：標準的ばね部材による押圧力 さて、コイル１５に′螺流を流し、永久磁石１４の磁束
を打消すと、吸引部材９はばね力によって角部９Ｂを中
心に回動され、印字ワイヤ４が駆動される。この動作に
従ってばね部材９のたわみ量は減少するため、吸引部材
９への加速力は低下する。

印字ワイヤ４の動作する量すなわち、動作ストローク（
横軸）と、印字ワイヤ４の位置に換算したバネ力ｆ（縦
軸）の関係を第６図に示す。

印字ワイヤ４は所定の動作ストロークだけ飛行して印字
用紙に衝突する。このときの印字エネルギーは、ばね部
材に蓄えられていた歪エネルギーによって発生したもの
であるので、印字エネルギーはバネ力と動作ストローク
の積、すなわち斜線、部の面積８ａによって与えられる
こととなる。印字ヘッドにおいてこの印字エネルギーを
複数個の印字ワイヤに対し、偏差を少なくし一定に保つ
ことは、高速印字性能を安定化する上で非常に重要なこ
とである。この値が変動すると、印字ワイヤ４の加速能
力が変動し、印字力の強弱が発生し、インパクト力に８
４か出るばかりでなく、動作時間も変動し、所定の周期
での繰返し動作が出来なくなり、高速印字性能が阻害さ
れる結果となる。

この様な印字エネルギーすなわち、ばねの歪エネルギー
の変動を、ばね部材１０の歪量をねじ１９によって調整
することは可能であるが、前述のばね部材１０と押込部
材１９の接触点から吸引部材９の角部９Ｂまでの距離り
が一駕であると、このｆＡ＠はまだ不完全なものとなる
。

従来の印字ヘッドにおいて、ばね部材押圧部を回転可能
なビン等によって、抑圧調整しようとしても上記要旨は
達成され得ない。

第５図は、ばね部材１０の特性値が標準的なものに対し
変動した場合を示した図である。すなわち、ばね部材１
０の板厚が標準的な寸法より大きくなり、又、ばね部材
１０と吸引部材９の結合部をロー付等を用いた場合ロー
の菫が変動し、吸引部材９とばね部材１０に隅肉２１が
大きく付着した場合等を想定したものである。（第６１
符号すに相当）この様な状態のばね部材１０は標準的な
ばね部材に対しばね定数が増加するので、標準的なばね
部材（第６図符号ａに相当）より少ないたわみ量で同じ
ばね力を発生することが出来る。しかし、この状態で前
記憚１−的なばね部材１０と同じ値Ｆ１にばね力Ｆを調
整すると、印字ワイヤ４の位置に侠算したはね力」°は
前記のｆｔと同じ位になるが、はね定数が大きいため、
動作ストロークに対して、ばね力ｆは急激に小さくなる
。この模様は、第６図のｂに示す様に直線となり、ばね
の歪エネルギーは標準的なものａより小さくなる。すな
わち、印字エネルギーか低下し、インパクト力が不安定
になり、ときにはドツト抜けを起すことになる。

この様な状態で、標準的なばね部材と同じばねの歪エネ
ルギーを確保しようとすると、ばね押圧力を大きくｖＩ
４整して纂６図Ｃに示すように、標準的なばね部材によ
って得られる歪エネルギーと同じ面積となるように押圧
力ｌ−を調整することができる。しかし、この値Ｆ２は
Ｆｌより大きいため、印字ワイヤ４の位置に換其したば
ね力ｆ２はｆｌより大きくなり、その差か大きなものと
なるため、磁気的吸引力に対しても差が大きくなり、吸
引部材の動作曲始時点が変動し、安定した動作が得られ
ず、磁気干渉による動作不能を引起す原因となる。

このようなはね部材ｌＯに対して、有効な作用をするの
がねじ１９の先端の球面部２ｏである。第５図に示した
ばね部材１０は標準的なばね部材に対しばね定数が大き
いため、ばねのたわみ量が小さくてもほぼ所定のばねカ
が発生できる。この状Ｊ−で、ばね部材１０の端部のた
わみ角は＋θｆｌｔｎ斜しており、従ってねじ１９とば
ね部材１ｏの接触点は、ばね部材１０の孔１１の中心よ
りも、Δ１ノだけずれ、その位置で接触することになる
。

すなイつち、この接触点からレバ一体７の回動支点まで
の距離は、ｍｍ的なばね部材のものより△したけ長くな
りＬ＋ΔＬとなる。この状態の押圧力をＦ２とすると、
印字ワイヤ４の位置に侠圧力Ｆ２を大きくしても４＃１
卑的な押圧点までの長さＬの場合にくらべｆ２の増加率
は低下する。

一方、印字ワイヤ４の位置での動作ストロークに対する
ばね力の傾き、すなわち、印字ワイヤ４の位置に換算し
たばね定数は、回動支点９Ｂからばね押圧点までの距離
をＬの点で押圧する場合にくらべ、ΔＬだけ長い点を押
圧しているので、ばね定数は低下する。すなわち、ばね
となり、ＬがＬ＋ΔＬとなればＫは低下する。

ここで、αは形状係数、ｔはばね部材の板厚、Ｅはヤン
グ率、ａはばね部材の接触幅である。

この様に、ばね定数が低下すると、動作ストロークに対
するばね力の低下はゆるやかなものとなる。よって、こ
の様な状態のばね部材に対しては、標準的なばね部材の
押圧力Ｆ１より押圧力を若干大きく設定することによっ
て、標準的なばね部材の場合と一定ストロークの状態で
同一の歪エネルギーを確保できることになる。また、押
圧点が一定のものにくらべ、同一の歪工ネルギーを得る
ためのばね力の値の差を小さくすることが小米る。すな
わち、第７図の符号ｄに示すイ）ｐに、便数のばねに対
するばね力の調姫埴の偏差を小さくできることになる。

一方、標準的なはね部材ａ４こ対しばね部材の板厚が薄
くなったような場合（第７１符号ｅに相当）、すなわち
ばね部材のはね定数が小さくなった場せも同様である。

この場合、ばね部材１０に対するねじ１９の球面部２０
の押圧点は、標準的はばね部材の場合よりΔＬだけ回動
支点９Ｂに近づき、また、はね部材１０の端部のたわみ
角は一θ度傾斜して押圧される状態となる。

一般に、水入磁石の磁気吸引力ｒはエアギャップの２末
に反比例するので、第８図に示す様に、印字ストローク
が増大すると共に２次曲線的に吸引力は減少する（第８
１符号ｒの曲り。

従来の様なばね部材の一端が固定されている場合のばね
力は、符号ｑに示す様になる。これに対し、本実施例に
よるばね部材のはね力は、前述の如く接点が遂次変化し
、印字ストロークが増大すると共にバネ定数は減少する
。その為第８図ｄに示す様に印字ストロークが増大して
も、吸引力とバネ力の差の変化が少なく、安定した印字
品質を得ることができ、高速印字に大きな効果を発揮す
る。

以上の様に本実施例によれば、バネの板厚、ロー何の隅
肉の大、小等によるはね部材のはね定数の変動に対し、
ばねの回動点がこれらの変動を緩和する方向に変化する
ので、安定した印字品質を得ることが可能となる。また
、ばね部材１０の孔１１とねじ１９との接点は変化する
ため、力が１点に集中することがな（、摩耗の進行が少
ない。従って、特性１最も重要であるインパクトエネル
ギーの経時的変化を小さくおさえることができるので、
長寿命化が図れる。

本発明は上記実施例に限定されることなく、種々変形し
て実施し得る。

第９図は、本発明の他の実施例を説明するための図であ
る。すなわち、ばね部材１０とねじ１９との係合に関し
、ばね部材１０とねじ１９との間にねじ１９との接触面
側に球面形状を有し、下面はばね部材１０に密着させた
ワッシャ２２を設けたものである。このようにすれば耐
摩耗性を更にあけることができる。さらに、ねじ１９及
びワッシャ２２にハードクロムメッキ、化学ニッケルメ
ツ□キ等の耐摩し柱表面処理をｉすことにより、より長
寿命が確保でき、信頼性は飛隋的に向上□できる。

上述の実施例においては、ねじ１９の先端部に球面形状
を肩したものであったが、他の変形例としては、ねじ１
９の先端部を球面形状にせず、例えば平面形状としばね
部材１０側を球面形状にしてもよい。また、それらの保
合部にワッシャ２２を挿入する場合には、第１θ図に示
すａｎ　＜　、ワッシャ２２の上側を球面形状にしても
よい。

更に他の変形例としては；ねじ１９の球面部２０の先端
に、はね・部材１０の孔１１と係合するための突起２３
を設け°Ｃいるがこの突起２３は無くてもよい。（ｉＪ
故なら、ばね部材１０の弾性力とねじ１９の押し当て力
により、球面部２０と孔１１とは１１＃脱しない程度に
接触状態を保持しているからである。

更に、上記実施例においては、ばね部材１０の途中に曲
げｉ　１０１，１０２を施しているが、変形例において
は、これらの曲げ部は必ずしも設ける必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による印字ヘッドを示す側
断面図、第２図は、第１図に示した印字ヘッドの平面図
、第３図は、第１図に示した印字ヘッドのレバ一部およ
びその駆動機構を示す分解斜視図、第４図および第５図
は、それぞれレバ一部および駆動機構を示す側面図、第
６図および第７図はストロークとバネ力の関係を示す図
、第８図は印字ストロークと吸引力の関係を示す図、第
９図および第１θ図は、本発明の他の実施例を説明する
ためのバネ部材とネジ先端との関係を示すｔｌｌＩ１面
図。 １・・・ノーズ　　　　　　２・・・］１ウジング３′
・・・ヒートシンク　　　４・・・ワイヤ８・・・レバ
一体　　　　　９・・・吸引部Ｉ１０・・・ばね部材　
　　　１１・・・孔１３・・・ヨーク　　　　　１４・
・・永久磁石１９・・・ねじ ７０・・・レバ一部　　　　７１・・・駆動機構代理人
弁理士　薄　１）利１．−′ｈ。 才２図 才　３　圓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　永久磁石により磁性部材を、介してばね部材を偏
   倚し、電脩手段の励磁によっで永久磁石の磁気力を打消
   して、前記磁性部材を、釈放し、前記はね部材に蓄えら
   れた印字エネルギーをインパクト力とする印字ヘッドに
   おいて、前記インパクト力が与んられる方間とほぼ反対
   の方向に、前記ばね部材の端部を押圧する抑圧手段を設
   けると共に、前記永久磁石による磁極面上に前記磁性部
   材の回動支点を形成し、かつ該押圧手段によるばね部材
   の押圧点と該回動支点との距離を、可変としたことを特
   徴とする印字ヘッド。 （２）前記押圧手段はねじであって、該ねじを回転させ
   ることによってばね部材の押圧力を調整ｆｉｌ’能とし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の印字ヘ
   ッド。 （３）前記の先端部は曲面形状を成し、前記ばね部材の
   端部には孔が設けられ、前記ねじの先端部と孔とが接触
   して押圧点が形成されることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の印字ヘッド。 （４）ねじ先端部とばね部材との間には、ねじ先端部に
   対向しである曲面凹部を有する座金が介在される９とを
   特徴とする特徴請求の範囲第３項記載の印字ヘッド。