JPS6111267A - 印字ヘツドの電磁石装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、シフリアルプリンタの印字ヘッド、特にディ
ジー型活字ホイールの活字を激打するプランジャ型印字
ヘッドに用いられる電磁石装置に関されるものが一般的
である。すなわち、印字へ・ノドの電磁石装置１は、゛
基本構成要素として長手方向に変位自在な中間段部２ａ
を有する可動鉄心２゛と、可動鉄心２を支持する軸受３
．４と、可動鉄心２の外周に配置されるコイル枠５と、
コイル枠５に巻回されるコイル６、！：、有段円筒状に
旋盤加工されてコイル６の励磁時にその内周段部７ａが
、前記中間段部２ａを吸引する第１のヨーク７と、鍔付
き有底円筒状に旋盤加工されて第１のヨーク７とともに
磁気回路と電磁石装置１のハウジングとを構成する第２
のヨーク８ふ、可動鉄心２が変位した後にこれを元の状
態に復帰させるため一端を前記中間段部２ａに当接した
コイル状の復帰ば−ね９とを含む。

この電磁石装置１における可動鉄心２の変位に伴う磁気
吸引力特性及びばね負荷特性は、第２図の如きもので、
ライン自は復帰ばね９のばね負荷特性、ライン１２は感
動励磁のときの可動鉄心２の吸引力特性をそれぞれ示し
ている。コイル６にパルス電圧が印加されると可動鉄心
２が矢符Ｗ方向へ変位し、活字駆動部となる可動鉄心２
の先端部（第１図の右方端部）が、例えばディジーホイ
ールの活字（図示せず）を激打し、その後復帰□ばね９
のばね力により元の状態に復帰する。かかる一連の動作
によって印字動作が行われる。

さらにこの電磁石装置１の動作状態を第２図に基ずいて
詳細に説明すると、コイル６が励磁されると第１のヨー
ク７の内周段部７ａが可動鉄心２の中間段部２ａを吸引
するところの吸引力が復帰ばね９のばね力に勝って可動
鉄心２は矢符Ｗ方向に変位し始める。可動鉄心２が矢符
Ｗ方向に変位するにつれて前記した内周段部７ａと中間
段部２ａ間の空隙も小さくなり、変位途中において吸引
力がピーク値Ｐ１に達する。その後さらに可動鉄心２が
変位して第１のヨーク７と可動鉄心２間で授受される磁
束が変位方向に対して直交するようになると、吸引力は
急速に低下することとなりばね負荷特性を示すライン！
１と点Ｐ２において交差しさらに低下していく。しかし
ながら、この交差点Ｐ２に達するまでの運動エネルギー
（第２図における斜線で示す領域ＡＩ）によって、可動
鉄心２は復帰ばね９のばね力に抗して変位完了位置まで
到達することが可能となる・。変位完了位置に達した後
に可動鉄心２は、復帰ばね９のばね力により元の位置ま
で復帰する。

このものにあっては、可動鉄心２の変位方向に平行な磁
束、つまり磁気吸引力として有効に作用する磁束の授受
を行わしめる第１のヨーク７と可動鉄心２間の対向面積
が大きくできず、従って可動鉄心２の高速化（ピーク値
Ｐ１を大きくする）を図るには消費電力が増し、消費電
力を抑えれば（ピーク値Ｐ１を小さくする）高速化が阻
害される等の問題点を有している。くわえて磁気吸引力
は、可動鉄心２の一方向への変位にのみ利用されるもの
であった。

また、両ヨーク７．８は、円筒状であるため旋盤加工等
により製造せねばならず、従って製造コストの上昇を来
すものであった。

［発明の目的］ 本発明は、上記事由に鑑みてなしたものであって、その
目的とするところは、磁気効率を高め、かつ磁気吸引力
を有効に利用して低消費電力化、動作の高速化が達成で
き、しかも製造コストの低減が図れる印字ヘッドの電磁
石装置を提供するにある。

［発明の開示］ 本発明に係る印字ヘッドの電磁石装置は、長手方向に変
位自在に配設され、一方の端面に吸引部と活字駆動部、
他方の端面及びこの端面と連なる外周胴に磁束授受部を
設けた可動鉄心と、前記可動鉄心の吸引部に対面し中心
に前記活字駆動部が挿通ずる挿通孔を設けた固定鉄心と
、前記可動鉄心の外周に巻回されたコイルと、断面形状
がコ字状に形成されその連結片に前記固定鉄心を結合し
その側片が前記コイルの外周に位置する第１のヨークと
、前記第１のヨークの側片端部に磁気結合され、かつ前
記可動鉄心の外周胴が挿通し得る挿通孔を設けた第２の
ヨークと、前記可動鉄心を前記固定鉄心より離反するよ
うばね付勢する復帰ばねとを備え、前記可動鉄心は、前
記コイルの励磁により前記固定鉄心に吸引されて変位し
、その変位置が所定量に達した後において磁束授受部に
前記変位方向と逆方向の吸引力が作用せしめられること
を特徴とするものである。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第３図乃至第６図に基すいて説
明する。

この印字ヘッドの電磁石装置１）は、基本構成要素とし
て長手方向に変位自在な可動鉄心１２と、固定鉄心１３
と、可動鉄心１２の外周に巻回されたコイル１５と、固
定鉄心１３を磁気結合した第１のヨーク１６と、第１の
ヨーク１６に磁気結合されかつ可動鉄心１２の外周円が
挿通し得る挿通孔を設けた第２のヨーク１７と、可動鉄
心１２を復帰させる復帰ばね１８とを含む。

可動鉄心１２は、磁性材料よりなり、固定鉄心１３側の
一方の端面１２ａに固定鉄心１３に向けて先細に円錐台
状をなす吸引部２１と、吸引部２１の中心軸線上にて固
定鉄心１３を挿通して延伸する活字駆動部２２と、固定
鉄心１３とは反対側に位置する他方の端面１２ｂ及び端
面１２ｂと達なる外周円１２ｅに磁束授受部２３を設け
である、なお、活字駆動部２２は、可動鉄心１２と一体
的に設けてもよいが、実施例で！よプラスチックにて形
成された別部材としである。

固定鉄心１３は、磁性材料よりなり、その端面１３ａが
可動鉄心１２の吸引部２１に対応した形状に形成され磁
気空隙Ｇｌを介して吸引部２１に対面し、その中心に活
字駆動部２２が変位自在に挿通する挿通孔１３ｂを設け
て゛ある。コイル１５は、可動鉄心１２と固定鉄心１３
とを合わせた長さよりやや長めの円筒部５１ａとフラン
ジ部５１ｂ、ｓｌｃからなるコイル枠５１に巻回される
。

コイル枠５１は、その円筒部内周胴５１ｄが可動鉄心１
２の外周ｉｐ１）２　ｅより若干大径にしてあり、従っ
て可動鉄心１２を長手方向に変位自在に配設しているの
である。５１ｇはコイル枠５１の位置決めのためフラン
ジ部５１ｂ、５１ｃに突設した突起である。

第１のヨーク、１６は、磁性板材料よりなり、対向する
両脚片（側片）　１６ａと両脚片１６ａを連結する連結
片１６ｂにてコ字状に形成されその連結片１６ｂの内側
に固定鉄心１３を結合し、その両脚片１６ａがコイル１
５を被うようにその外周に位置する。第？のヨーク１７
は、磁性板材料よりなり、方形板状に形成されコイル枠
５１の固定を兼ねて第１のヨーク１６の両脚片端部１６
ｃに磁気結合され、かつ中央には可動鉄心１２の外周円
１２ｅが挿通し得る挿通孔１７ａを設けである。具体的
にはコイル枠円筒部５１ａの延長部５１ｆも挿通孔１７
ａを挿通しており、従ってこの挿通孔１７ａ端面は、通
常円筒部５１ａの延長部５１ｆを含む磁気空隙Ｇ２を介
して可動鉄心１２の外周円１２８に対面している。１６
ｄは固定鉄心１３の結合孔、１６ｅは突起５１６の嵌合
孔、Ｉ６ｆはねじ孔でそれぞれ連結片１６ｂに穿設され
る。１６ｇは両脚片端部１６ｃに形成した第２のヨーク
１７の結合用凹部、１７ｄはその端部に形成した結合用
突部である。

２４はプラスチックのような非磁性材料よりなる後部フ
レームで、有底円筒体２４ａの開口縁から方形フランジ
部２４ｂを延投し、さらにその両端に断面り字状の係止
部２４ｃが形成されている、この係止部２４ｃは第２の
ヨーク１７の端部に係止されるもので、それによりコイ
ル枠円筒部５１ａの延長部５１ａが有底円筒体２４ａに
嵌入される。２４ｄは高速動作用の通気孔で有底円筒体
２４ａの底部２４ｅに穿設される。

しかして、可動鉄心１２（吸引部２１）→磁気空隙Ｇ１
−固定鉄心１３−第１のヨーク１６−第２のヨーク１７
−磁気空隙Ｇ２→可動鉄心１２（磁束授受部２３）とい
う経路で磁気回路が形成できる。

２５はプラスチックのような非磁性材料よりなるガイド
フレームで、開口縁に鍔部２５ａを有するコツプ状に形
成され、かつその底部２５ｂに活字駆動部２２の先端部
２２ａが挿通ずる長方形の挿通孔２５ｃが形成される。

２５ｄは第１のヨーク１６のねじ孔１６ｆに対応する取
着孔、２５ｅは嵌合孔１６ｅに対応しこれを貫通してき
たコイル枠５１の突起５１ｅの嵌合孔でそれぞれ鍔部２
５ａに穿設される。２５ｆは長方形の挿通孔２５Ｃと交
差するよう底部２５ｂに形成される高速動作用の通気孔
である。

前記した活字駆動部２２は、先端部２２ａが薄平板状に
基端部２２ｂが円柱状にそして中間部２２Ｃが大径円板
状に形成され、さらに基端部２２ｂ端面には可動鉄心１
２の吸引部２１先端が遊合当接する当接凹部２２ｄが設
けである。この先端部２２ａは、ディジー型活字ホイー
ルの小型化に対応するためなるべく薄くするのが望まし
い。

しかして、活字駆動部２２の基端部２２ｂを固定鉄心１
３の挿通孔１３゛ｂに挿通し、中間部２２Ｃにコイル状
の復帰ばね１８を載置して先端部２２ａがガイドフレー
ム２５の挿通孔２５ｃに挿通せしめるようガイドフレー
ム２５をねじ２６でもって第１のヨーク１６の連結片１
６ｂに取着する。従って、復帰ばね１８が活字駆動部２
２とガイドフレーム２５の底部２５ｂ間に圧縮弾装され
るので、活字駆動部２２の当接凹部２２ｄが可動鉄心１
２の吸引部２１先端に弾接し、よって復帰ばね１８は可
動鉄心１２を固定鉄心１３より離反す、るようばね付勢
するのである。２７は可動鉄心１２の緩衝部材である。

″ なお、緩衝部材２７は可動鉄心１２の復帰時の衝撃を緩
衝するが、この場合の衝撃力は緩衝部材２７を介して後
部フレーム２４の底部２４ｅにも加わる。その際に後部
フレーム２４の方形フラン°ジ部２４ｂも弾性を有する
ので、両部材２４，２７の作用があいまってより良好な
緩衝効果が得られる。

（動作） 第６図は、電磁石装置１）における可動鉄心１２の変位
に伴う磁気吸引力特性及びばね負荷特性を示すもので、
ライン１３は復帰ばね１８のばね負荷特性、ライン１４
は感動励磁のときの可動鉄心１２の吸引力特性であり、
コイル１５にパルス電圧が印加されると可動鉄心１２が
矢符Ｗ方向へ変位し、可動鉄心１２の活字駆動部２２が
例えばディジーホイールの活字（図示せず）を激打し、
その後パルス電圧の消滅とともに復帰ばね１８のばね力
により元の状態に復帰する。かかる一連の動作によって
印字動作がｉテわれる。

さらにこの電磁石装置１）の動作を詳細に説明すると、
第３図の状態はコイル１５が励磁されていない状態であ
って、可動鉄心１２は復帰ばね１８のばね力のみの影響
を受けて固定鉄心１３から離反した位置で安定している
。

この状態においてコイル１５が励磁されると、磁束φが
可動鉄心１２→磁気空隙Ｇ１−固定鉄心１３−第１のヨ
ーク１６−第２のヨーク１７→磁気空隙Ｇ２−可動鉄心
１２（磁束授受部２３の外周側１２ｅ）という経路の磁
気回路を流れる。磁束φは磁気空隙Ｇ１における流れが
可動鉄心１２の軸線方向、つまり変位方向であるから、
固定鉄心１３が可動鉄心１２を吸引する磁気吸引力とし
て作用し、一方磁気空隙Ｇ２における流れ（可動鉄心１
２の外周側１２ｅと第２のヨーク１７の挿通孔１７ａ端
面とがオーバーラツプしている部分）が可動鉄心１２の
軸線方向に直交方向であるから、固定鉄心１３が可動鉄
心１２を吸引する磁気吸引力としては作用しない。この
吸引力特性がライン１４であって復帰ばね１８のばね力
に勝るので、可動鉄心１２は矢符Ｗ方向へ変位し始める
。

可動鉄心１２が矢符Ｗ方向に変位するにつれて磁気、空
隙Ｇ１が小さくなり、変位途中において吸引力がピーク
値Ｐ３に達する。この間磁気空隙Ｇ２において磁束φの
授受が行われる前記したオーバーラツプ量は変わらず、
依然として磁束φの殆どは可動鉄心１２の軸線方向に直
交方向である。

しかし、吸引力のピーク値Ｐ３を越える時点からオーバ
ーランプ量の減少により、磁束φの授受は可動鉄心１２
の端面１２ｂと第２のヨーク１７の挿通孔１７ａ端面間
でも行われるようになる。その際の磁束の流れは可動鉄
心１２の軸線方向に傾斜するので、変位方向と逆方向の
吸引力が作用することとなって吸引力は急速に低下する
。もっとも、それまでの運動エネルギー（第６図におけ
る斜線で示す領域Ａ２）によって、可動鉄心１２は復帰
ばね１８のばね力に抗して変位完了位置まで到達するこ
とが可能である。

第５図の状態は可動鉄心１２の変位量が最大になった状
態で、オーバーラツプ量が無くなり可動鉄心１２の端面
Ｉ２ｂと第２のヨーク１７間の間隙量がｄとなって殆ど
の磁束φは可動鉄心１２の軸線方向に傾斜して変位方向
と逆方向の吸引力が大きくなり、吸引力はＰ４まで低下
する。

このように吸引力がピーク値Ｐ３を越えた後急速に低下
することは、可動鉄心１２の復帰動作を高速化するのに
好適であって、可動鉄心１２の変位量が最大になった状
態の間隙量ｄを適宜選択することにより所望の動作特性
が得られる。

この電磁石装置１）にあっては、可動鉄心１２の吸引部
２１と固定鉄心１３の端面１３ａとが同軸上で対面して
いるので、磁束の授受を行わしめる両部材の対向面積が
大きくできて磁気効率が高められ、従って低消費電力で
もって大きな磁気吸引力が得られ動作の高速化が達成で
きる。さらに、その吸引部２１を円錐台状に形成し端面
１３ａをこれと対応した形状に形成することによって上
記効果がより高められる。勿論、円錐台状の傾斜の程度
を変えれば磁気吸引力特性の調整もできる、また、可動
鉄心１２が固定鉄心１３に吸引されて変位し、その変位
量が所定量に達した後において磁束授受部２３に前記変
位方向と逆方向の吸引力が作用せしめられるので、磁気
吸引力は可動鉄心１２の復帰動作にも寄与させられて有
効に利用できる。

なお、可動鉄心１２の活字駆動部２２は、可動鉄心１２
と一体的に形成しても前記した効果を奏するが、非磁性
材料にて形成してガイドフレーム２５で支持しかつ復帰
ばね１８にて可動鉄心１２の吸引部２１先端に弾接する
ようにすれば、変位動作部材を支持する各挿通孔の心ず
れが生じても弾接箇所がこれを吸収し安定した変位動作
を補償する。製造面においても、複雑な形状を必要とす
る活字駆動部２２をプラスチック成型加工にすることで
コスト低減が図れる。

また、両ヨーク１６．１７は、磁性板材料にて形成され
るものであるから、従来のもののように旋盤加工等によ
る製造を必要とせず、簡単なプレス加工にて製造できコ
ス斗低減が図れる。実施例では第１のヨーク１６を口字
状に、第２のヨーク１７を方形板状にしたもので説明し
たが、第１のヨーク１６をプレス加工（絞り加工）によ
る有底円筒状に、第２のヨーク１７を円板状にしてもよ
く、要は第１のヨーク１６の断面形状が口字状であれば
よいのである。

本発明に係る印字ヘッドの電磁石装置は、低消費電力で
高速動作が要求されるソレノイドとしても応用可能であ
る。

［発明の効果］ 本発明の印字ヘッドの電磁石装置は上記した如く構成し
たものであるから、磁気効率を高め、かつ磁気吸引力を
有効に利用して低消費電力化、動作の高速化が達成でき
、しかも製造コストの低減が図れる効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は印字ヘッドの電磁石装置における一般例を示す
断面図、第２図はその磁気吸引力及びばね負荷特性図、
第３図乃至第６図は本発明の一実施例を示すもので、第
３図は断面図、第４図は分解斜視図、第５図は可動鉄心
の変位量が最大になった状態を示す断面図、第６図は磁
気吸引力及びばね負荷特性図である。 １）・−印字ヘッドの電磁石装置、１２−可動鉄心、１
３−固定鉄心、１３　ａ−固定鉄心の端面、１５−・・
コイル、１６−第１のヨーク、１７・・−第２のヨーク
、１８−・復帰ばね、２１−可動鉄心の吸引部、２２−
可動鉄心の活字駆動部、２３−可動鉄心の磁束授受部、
２４−後部フレーム、２５・−ガイドフレーム、５１−
コイル枠。 特許出願人　　松下電工株式会社 代理人弁理士　　　　竹元　赦免 （ほか２名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）長手方向に変位自在に配設され、一方の端面に吸
   引部と活字駆動部、他方の端面及びこの端面と連なる外
   周胴に磁束授受部を設けた可動鉄心と、前記可動鉄心の
   吸引部に対面し中心に前記活字駆動部が挿通する挿通孔
   を設けた固定鉄心と、前記可動鉄心の外周に巻回された
   コイルと、断面形状がコ字状に形成されその連結片に前
   記固定鉄心を結合しその側片が前記コイルの外周に位置
   する第１のヨークと、前記第１のヨークの側片端部に磁
   気結合され、かつ前記可動鉄心の外周胴が挿通し得る挿
   通孔を設けた第２のヨークと、前記可動鉄心を前記固定
   鉄心より離反するようばね付勢する復帰ばねとを備え、
   前記可動鉄心は、前記コイルの励磁により前記固定鉄心
   に吸引されて変位し、その変位量が所定量に達した後に
   おいて磁束授受部に前記変位方向と逆方向の吸引力が作
   用せしめられる印字ヘッドの電磁石装置。
2. （２）前記可動鉄心の活字駆動部は、非磁性材料にて形
   成されてなり、前記第１のヨークの連結片に取着された
   ガイドフレームに支持されかつ前記復帰ばねにて前記可
   動鉄心の吸引部先端に弾接されている特許請求の範囲第
   （１）項記載の印字ヘッドの電磁石装置。
3. （３）前記可動鉄心の吸引部は、円錐台状に形成され前
   記固定鉄心の前記吸引部に対面する端面がこれと対応し
   た形状に形成されている特許請求の範囲第（１）項又は
   第（２）項記載の印字ヘッドの電磁石装置。