JPS6268771A - 印字機のプリントアクチユエ−タ - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はプリントアクチュエータ組立体、より具体的に
言えば、端部で軸着されているプリントハンマと、エネ
ルギ転送接触面でエネルギを転送することによってプリ
ントハンマを自由飛翔させる軸着されたベルクランク形
のアーマチャとを各印字位置に持っており、そして、印
字動作を効率化し、且つ磨耗を最小にするために、アー
マチャのピボット、プリントハンマのピボット及びエネ
ルギ転送面は、上記の順序で１］一つ同−乎面内に２次
元的に整列されているプリントアクチュエータ組立体に
関する。

Ｂ、従来技術及び問題点 沢山の文書に様々なプリントアクチュエータが記載され
ており、そして多くのプリントアクチュエータがコンピ
ュータ用のプリンタの広範な多様性により沢山の種類が
ある。通常、これらのプリントアクチュエータは、複数
アクチュエータのプリンタでは各印字位置に対応するよ
う充分に小さくされねばならず、また、単１のアクチュ
エータのプリンタでは他の機構のための空間を作るため
充分に小さくされねばならない。特にアクチュエータが
多数製造される場合、アクチュエータは、良質の印字を
得るために、設計の公称寸法に充分に近く製造公差を維
持する一方、安価で故障を生じないものでなければなら
ない。また、スマツヂ（ｓｍｕｄ、ｇｅ　）なしの印字
を行う速度が必要である。

通常の解決法は非常に高度な機械的及び電気的の基準を
保ち、そして非常に短時間の非常に強力なパルスで電磁
コイルを駆動することである。これらの強力なパルスは
小さな空間内に詰め込まれた非常に小さなコイルの巻線
に集中された大きな発熱を生ずる。これはエネルギの非
常な浪費であって、殆んどの人力エネルギが熱損失とし
て消散し、印字エネルギに対する入力エネルギの効率が
低い。

安価で、故障がなく且つ効率的なプリントアクチュエー
タが特に低価格のプリンタのために要望されている。

以下の米国特許及び刊行物が従来技術の代表的なもので
ある。

米国特許第３１．６４０８５号はエネルギ転送面とアー
マチャのピボットとが整列しているハンマのピボットを
有するロッキングレバーの２部品プリントハンマが開示
されているが、ハンマのビボットはアーマチャのピボッ
トとエネルギ転送面との間には置かれていない。この関
係は滑り作用を最小限に止めてアーマチャからハンマへ
のエネルギの転送を与えるけれども、ハンマがベルクラ
ンク構造になる。このハンマの構造は、ハンマが大きな
固有の質量を持っていること、電力からハンマ速度への
変換率が低いために飛翔力が劣っていること、ベルクラ
ンクの制動力が大きいこと、ピボット軸に大きなエネル
ギの転送が起るという問題が単純なレバ一式のプリント
ハンマとは異なった点である。

］９８４年９月のＩＢＭ技報（Ｉ　Ｂ　Ｍ　Ｔｅｃｈｎ
ｉｃａｌＤｉｓｃｌＯｓｕｒｅ　Ｂｕｌｌｅｔ：ｉｎ　
）　のＶｏｌ、　２７．　Ｎｏ、　４Ａの２０９０頁乃
至２０９２頁にあるり−（Ｌｅｅ）等による１２部品ハ
ンＹ　ｌ　　（ＴＷＯ−ＰＩＥＣＥ　ＨＡ顯Ｒ）と題す
る刊行物は２部品アーマチャ・ハンマ組立体が開示され
ているが、アーマチャのピボット、ハンマのピボット及
びエネルギ転送面とが整列していない。

ポイツブ（むち）型ハンマで代表される多数の１部品プ
リントアクチュエータが用いられているが、その１例と
して掲げる米国特許第４２６９１１７号は可撓性の比較
的長いプリントハンマ脚と比較的大きな質量のコイル脚
が］体的のアーマチャを形成している１部品プリントア
クチュエータが開示されている。

通常はカムの作用によって、アーマチャがプリントハン
マ直接にエネルギを転送する２部品プリントアクチュエ
ータが用いられている。

ブツシュロッド、プリントハンマ及びアーマチャで構成
される３部品プリントアクチュエータも数多く用いられ
ている。ブツシュｒ７ツドがアーマチャからプリントハ
ンマへエネルギ転送面ブツシュロッドは滑り摩擦及び曲
げを受け、そして組立てるのに注意深さを要する。この
ことは価格を高くすることになる。

従来の技術は、アーマチャのピボットと、プリントハン
マのピボットと、エネルギ転送面とを順序だてて整列す
ることによって、２レバーの軸着アーマチャ、軸着プリ
ントハンマ、プリントアクチュエータの磨耗を最少限に
し、そして、最適の速度にするために、アーマチャ及び
プリントハンマのレバーの長さ関係を制御することによ
って動作を最適化する本発明を教示していない。

Ｃ１問題点を解決するための手段 本発明の目的は効果的で磨耗が少ない高速２レバープリ
ントアクチユエータを提供することにある。

本発明の特徴はアーマチャのピボットと、プリントハン
マのピボットと、エネルギ転送面とをその順序に配列し
、ほぼ同−乎ｍｊ内に整列させることにある。これは、
相互に接触する、即ちエビタンジエン）　（ｅｐｉｔａ
ｎｇｅｎｔ　）の２つの円弧の同じような凸面状外周に
、アーマチャとプリントハンマの接触面を追従させるこ
とによって、エネルギ転送期間中、プリントハンマ側及
びアーマチャ側の接触面同志の滑り作用を最小化する。

上記の２つの円弧の半径の一方の半径はアーマチャのピ
ボットから接触面までの距離であり、他方はプリントハ
ンマのピボットから接触面までの距離である。

アーマチャとプリントハンマの接触面が通る］−記の２
つの円弧は印字動作中のそれらの短距離の移動の間で共
通接触を保ち、アーマチャ側の接触面とプリントハンマ
側の接触面との間の滑り接触を最小限にする。

本発明の特長は動く部品を最小限にとどめ、且つ高速プ
リントアクチュエータ中の磨耗を最小にする。

本発明の他の特長はプリントハンマとアーマチャの最適
化されたレバーアームの比率によって最適のプリントハ
ンマ速度にしたことにある。

本発明の他の特長は磁気エネルギの利用を最大にするた
めに、コイルの内側に磁極面を配置したことにある。

本発明の他の特長は上述した３部品プリントアクチュエ
ータに使われたプリントハンマと同じレバ一式のプリン
トハンマを使っていることにあり、従って、実際の使用
で既に証明されている低質量で最小限度の接触時間のプ
リントハンマの利点を持っていることである。

本発明の他の特長はアーマチャに可撓性を必要としない
ことにあって、本発明のアーマチャは、１部品のホイッ
プ型のプリントハンマのアーマチャのような従来のプリ
ントハンマにより必要とされる可撓性の鉄よりもより磁
気的に効果的な軟鉄のような材料を使うことが出来る。

Ｅ、実施例 第１図は本発明のプリントアクチュエータの基本的な要
素と、それらの関係を単純化した態様で示す図である。

プリントハンマ・ピボット軸２に軸着されたプリントハ
ンマ１は端部の印字面のところにプリントハンマ打撃用
のおもりを有しており、そして、プリントハンマのピボ
ットの軸２と打撃用の重りとの中間部に−Ｌネルギ転送
接触而面を具えている。大きな領域で■、つ重くされる
のが好マしいプリントハンマ側のエネルギ転送接触面４
は磨耗を最小限にとどめるために、滑面にされ且つ硬化
処理を施されている。打撃エネルギはプリントハンマ１
とは別個のアーマチャ５によって発生され、アーマチャ
５は端部６にエネルギ転送接触面７を持っている。印字
動作において、コイル１６を付勢することによってアー
マチャ５にエネルギを与え、アーマチャのピボットを中
心として、アーマチャ５に反時計方向の回転運動を起し
てそのエネルギ転送接触面７へ運動エネルギを伝える。

アーマチャの接触面７がプリントノ１ンマの接触面４と
当接した時、アーマチャとプリントノ・ンマはリセット
位置から共に加速される。従って、プリントハンマの打
撃用おもり３は、プリントノ１ンマが印字媒体８を打撃
した時に良好な印字品質を達成するのに必要な速度に加
速される。アーマチャピボット軸９に軸着されているア
ーマチャ５は、アーマチャがアーマチャストップ１０を
打撃した時に停止し、その後、プリントハンマ１は、印
字打撃を与える期間で軸の囲りを自由な飛翔をし、そし
てはね返る。アーマチャ５は２個の脚部を持つベルクラ
ンクである。アーマチャ５は、充分なエネルギを転送す
るため、コイル１３の中に入り込む比較的短かく且つ比
較的大きな質量の強磁性体の脚部１３と、比較的小さな
質量で且つ長い脚部１１とを有している。長い脚部１１
は端部に丸みを付された、エネルギ転送部材６が設けら
れている。エネルギ転送部材６は凸状にされたポリエチ
レンポリマの嵌め込み部材７を接触面として持っている
。嵌め込み部材７はＯ０’７５ミＩＪメートル乃至１．
ｏｏミリメートルの厚さを有するモールドされた先端部
材である。アーマチャピボット軸９はプリントハンマピ
ボット軸２と平行であり、両軸ともエネルギ転送接触面
４及び７と実質的に同一平面内に並ｉｎされる。プリン
トハンマ側のエネルギ転送接触面４とアーマチャ側のエ
ネルギ転送接触面７とは、プリントハンマが自由飛翔を
している短期間とはね返りサイクルの間を除いて、密着
している。

第２図は印字動作のより詳細を示す図である。

エネルギ転送面とピボットの図示された関係は重要であ
って、エネルギ転送の間で、アーマチャ側の接触面７と
、プリントハンマ側の接触面４との間の滑り動作を最小
にすることによって、エネルギ転送面の磨耗を最小限に
止める。それは、アーマチャの接触面７とプリントハン
マ接触面４とが軸着されて、しかも、相互に接触する、
即ちエビタンジェントの円弧２２及び２６（軸２を中心
とする面４の円弧と、軸９を中心とするアーマチャ端部
６の円弧）に接する凸面Ｆ二を移動するような構造であ
る。接触点が線２４にほぼ平行な通路に沿って非常に短
い距離だけ移動した時、相互に接した円弧２２．２６は
、接触点で連続接触（若しくはほぼ連続接触）を維持す
る。ピボットとエネルギ転送面とは整列しているから、
エネルギ転送の運動している間で、接触面の相対的位置
の動的変化は殆んどない。従って、エネルギの転送は、
アーマチャとプリントハンマとの接触面の間の滑り作用
を最小限にとどめて達成することが出来、更にまた、滑
り作用はエネルギ転送面７の曲面によって改善される。

印字動作中、プリントハンマは、自由飛翔に入る前に、
エネルギ転送面４で供給されたエネルギの結果として、
復帰位置から、通常の印字打撃速度に加速される。プリ
ントハンマ１がそのエネルギ転送面４で供給されたエネ
ルギによって加速され、そして、印字打撃の前に、アー
マチャがアーマチャストップ１０による停止作用によっ
て停止された時に、プリントハンマ１は軸着された自由
飛翔になる。この自由飛翔連動は所望の性能に対応する
よう制御される。プリントハンマ１の打撃用おもり６は
印字をするため、印字媒体８を打撃する。印字媒体８は
紙とインクリボン等との任意の組合せであってよく、活
字とグラフテンとの間にあるリボン及び紙を打撃し、又
は圧迫することにより印字を行う。

第３図及び第４図はアーマチャの脚部長さの関係を説明
するための図である。プリントハンマの長さの比率ａ　
／　ｂは実証されたプリントハンマを利用したので、こ
の実施例では一定である。距離すでのプリントハンマの
速度は距離ａでの速度のほぼ２倍である。アーマチャの
脚部の長さの比率は最良の性能にするため選択される。

また、最高の性能を得るために、アーマチャの脚部Ｃの
質ｉｔは、アーマチャの脚部ｄの質量に対して出来るだ
け小さな質量とし、しかも必要な機械的な要求を満たす
ものである。アーマチャは１０１０のような軟磁性体材
料で作られる。第３図のグラフに示されたアーマチャの
長さの比率はｒ　＝　ｃ　／　ｄである。第３図のグラ
フ中の夫々の曲線（工ａ　＝　０．４、■ａ＝０．５、
Ｉａ＝０．６）で示されている３種類の平均化されたア
ーマチャの慣性の何れかを選ぶことによって、アーマチ
ャ全体の慣性が磨耗性及び他の条件の最適化のために選
択される。既に理解されるように、アーマチャの慣性が
減少すると、他の条件が同じなら速度は増加する。速度
は衝撃力の重要なパラメータなので、速度を最適化する
ことが望ましい。アーマチャの長さの比（Ｃ７６）を約
２：１に選択することはアーマチャの慣性の範囲を越え
て、ハンマ速度を最適化する。また、ａ　／　ｂ比及び
ｃ　／　ｄ比を同じに維持してハンマの質量を減少する
ことは、ハンマの速度を増加させ、印字エネルギを減少
し、接触時間を減少し、そして飛翔時間を減少すること
になる。

第５図は良好なプリントアクチュエータｍ　ダｆ体の実
施例の詳細を示す図である。多数ポジションの印字（第
６図参照）に必要とされる付加的なプリントハンマと共
通するプリントハンマ１はプリントハンマピボット軸２
で支えられている。アーマチャピボット軸９−１＝で同
じように支えられているアーマチャ５はプリントアクチ
ュエータ組立体のサブアセンブリによって、関連するプ
リントハンマトｉＴ２　ｆｆｉされる。プリントアクチ
ュエータ組立体の全体は、非常にフンバクトな複合アク
チュエータ組立体を得るために、対称的に配置されたプ
リントハンマピボット軸及びアーマチャピボット軸と、
既知の態様で交互に配置されたプリントハンマとによっ
て、第７図に示されたように、鏡像関係に形成されてい
る。参照数字１乃至１４で示された素子は第１図に関連
Ｉ、て、説明されたが、この実施例のプリントアクチュ
エータ組７１体は−１−述の素子に加えて、素子１５乃
至２１が含まれている。この実施例は２つの主要サブア
センブリがある。それらは、５乃至７．９及び１１乃至
１８を含む固定ブロックサブアセンブリと、プリントア
クチュエータ組立体にするために、ねじ（図示せず）に
よって組合わされる、１乃至４．１０、及び１９乃至２
１を含む組み立てプレートサブアセンブリとである。ア
ーマチャ５はパーマネントマグネット１５により休止位
置に保持されている。

その磁力は、休止位置で最大であり、そして、プリント
の打撃のときに、間隔が最大になるから、その磁力は最
小になる。アーマチャ案内アセンブリのねじ１６、アー
マチャのバックストップの調節ねじ１７及びアーマチャ
のバックストップ１８はそれらの名称通りの機能を果す
。バックストップ１８はポリエチレンの如き材料で作ら
れている。

プリントハンマ１の突起２０に対抗してリセットするプ
リントハンマ復帰スプリング１９は、印字打撃の後にプ
リントハンマを復帰するように、プリントハンマに復帰
エネルギを与える。これはリセット位置でアーマチャエ
ネルギ転送面７に対してプリントハンマを保持する。付
加的な復帰エネルギがプリント打撃の後に、はね返りに
よって与えられる。

第５図において、ピボット軸２及び９は、エネルギ転送
接触面４とほぼ同−而にあるけれども、それらの中心軸
はエネルギ転送の接触面と正確に整列していないことは
注意を向ける必要がある。

最適条件を得るよう、製造の際の僅かの修正によって妥
協が計られる。

プリントハンマピボット軸２は組み立てプレート２１の
溝に装着され、プリントハンマピボット軸２の中心はプ
リントハンマの回転運動の中心を決める。打撃端面６及
び突起端２０を有する各プリントハンマ１は、プリント
ハンマピボット軸２に装着され、その突起端２０は装着
プレー　ト２１に設けられた適当なレリーフと並ＩＮさ
れる。このレリーフは、プリントハンマピボット軸２］
二でプリントハンマが横方向に移動しないように、密に
配列される。同様に、アーマチャピボット軸９は組み立
てプレート２１に対向Ｉ−で装着され、アーマチャは横
方向の移動を阻止する溝の中に密接して配列される。ア
ーマチャピボット軸９はプリントハンマピボット軸２と
ほぼ同一面にあり目、つ並行である。

印字動作中、アーマチャとプリントハンマとの間の滑り
接触を皆無にして、プリントハンマを加速するエネルギ
を転送することが非常に好ましい。

さもなければ、磨耗が生ずる。アーマチャ５とプリント
ハンマ１とが接触面７によって一直線上に軸着されてい
るため、滑り接触は最小限にとどめられ、従って、異な
った半径の円弧状外周で動いたとしても、軸着された部
材（アーマチャ５及びプリントハンマ１）の相対運動は
最小になるよう保証する。エネルギ転送中、エネルギ転
送接触面と整列している固定されたピボットが相対運動
（滑り作用）を制限する。加えて、エネルギ転送接触面
７は曲面なので、接触をしている時に、同じような２つ
の弧状の凸面が相互運動をする非常に短い期間で僅かな
ころがり作用が生ずる。接触の期間はエネルギ転送接触
面７のこのころがり作用によって延長することが出来る
。２つの弧状の凸面は［同じような凸面及びエビタンジ
ェント］として特徴付りられる。

本発明のアーマチャピボット軸９、プリントハンマピポ
ット軸２及びエネルギ転送接触面７のすべてはほぼ共通
面に配列されており、従って、アーマチャ５及びプリン
トハンマ１の間での有害な滑り作用なしで、アーマチャ
からプリントハンマへのエネルギの転送を可能とする。

アーマチャとプリントハンマの長さ関係は最高の性能を
得るために選択され、その選択はアーマチャ５とプリン
トハンマ１との接触面を、プリントハンマのピボットか
らプリントハンマの端面までの距離の半分の処に置き、
そして、アーマチャのコイル側の脚部１２の長さに対し
てアーマチャの脚部１１の長さの比を、アーマチャの慣
性の範囲を越えたハンマ速度に最適化される２、０の範
囲に選ぶことである。本発明に従ったピボット位置と、
エネルギ転送アーマチャの脚部の長さと、プリントハン
マのエネルギ転送面との関係は以下の通りである。即ち
、エネルギ転送接触面４及び７はエビタンジェントであ
ること、換言すればアーマチャ側のエネルギ転送面７と
ハンマー側のエネルギ転送面４はエネルギ転送の間、実
質上同じ点で同じ線上で接触する同じような円弧状凸面
上で運動し、従って、エネルギ転送の間で、滑り接触を
最小にさせることである。

第６図、第７図及び第８図は多数印字位置プリンタにお
いて、プリントハンマ１とプリントノ１ンマ軸２との関
係、アーマチャ５とアーマチャ軸９どの関係を示す図で
ある。第７図及び第８図に示されているように、プリン
トノ１ンマは多数印字位置プリンタを非常にコンパクト
な装置にするために２個処に分離されている。

Ｆ１発明の詳細 な説明したように、本発明は２レバーの打撃式印字機に
おいて、打撃エネルギの転送面の間での滑り作用を最小
限に止めて磨耗の問題を解消するばかりでなく、電気的
エネルギを打撃エネルギに効率的に変換ｌ−１高速度で
良質の印字が得られるプリントアクチュエータを与える
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ったアーマチャとプリントハンマの
単純化した図、第２図はピボットの位置とエネルギ転送
の関係を説明する図、第３図は一定の電気的入力エネル
ギの下で、アーマチャの脚部の長さの比率の関数として
プリントノ１ンマの速度比を示すグラフ、第４図は第３
図のグラフに関連する関係を示すプリントアクチュエー
タの単純化Ｉ、た図、第５図は本発明の良好な実施例を
示す図、第６図はプリントアクチュエータの層を示す斜
視図、第７図は二層のプリントアクチュエータの平面図
、第８図は二層のプリントアクチュエータの側面図であ
る。 １・・・・プリントハンマ、２・・・・プリントハンマ
ピボット軸、４・・・ハンマ側のエネルギ転送接触面、
５・・・アーマチャ、７・・・・アーマチャ側のエネル
ギ転送接触面、９・・・・アーマチャピボット軸、１１
．１２・・・・アーマチャ脚部、１３・・・・コイル。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポｌ−ション第７図 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）打撃式印字機の電磁プリントアクチュエータ組立
   体であつて、 プリントハンマピボット軸と、 上記ピボット軸に装着され、且つピボットの反対側に印
   字打撃質量と、上記印字打撃質量及び上記ピボットとの
   間にエネルギ転送面接触面とを有する端部にピボットを
   持つプリントハンマと、アーマチャピボット軸と、 電磁エネルギを受け取るため、比較的短かく且つ比較的
   大きな質量のコイル側脚部と、比較的小さな質量で比較
   的長い脚部のエネルギ転送接触面とを有する軸着された
   ベルクランク形のアーマチャとから成り、 上記アーマチャはリセット位置で、上記プリントハンマ
   と接触して並置されていることと、上記プリントハンマ
   ピボット軸、上記アーマチャピボット軸及び上記エネル
   ギ転送接触面は、上記プリントハンマが印字媒体の打撃
   前の自由飛翔をする前に、上記プリントハンマへのエネ
   ルギ転送の期間中、ほぼ同一平面内に整列されているこ
   ととを特徴とする印字機のプリントアクチュエータ。
2. （２）上記エネルギ転送接触面は凸面形状にされ、且つ
   上記エネルギ転送接触面及び上記エネルギ転送接触面は
   エネルギ転送の間で、相互に接触する同じような凸面状
   の円弧上に含まれていることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の印字機のプリントアクチュエータ。
3. （３）上記エネルギ転送接触面の少くとも１つはポリマ
   ーであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載の印字機のプリントアクチュエータ。