JPS627574A - 低騒音インパクトプリンタ用インパクト機構 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は改良型シリアルインパクトプリンタ用のイン
パクト機構に関し、特に印刷動作中に生しるインパクト
騒音を大巾に減少する新規なプリンタに関する。

（従来の技術） 長年の間、オフィス環境は不快な騒音発生体、つまりタ
イプライタや高速インパクトプリンタの収容場所となっ
てきた。このような装置が幾つか１つの部屋の中に一緒
に置かれると、累加された騒音公害がそこで働く者の健
康や精神的な状態に害を及ぼす恐れがある。こうした状
況は技術産業界や行政府当局によってよく認識され、取
り組みがなされてきた。騒音を減少しようとする試みが
幾つかの方法で行なわれてきた：例えばインパクトプリ
ンタを消音カバー内に入れる；インパクト騒音が減じる
ようにインパクトプリンタを設計する；インクジェット
や熱転写等の非インパクト技　　　　　　１術に基いて
低騒音プリンタを設計する等。また、立法府や規制当局
も、オフィス環境における最大許容騒音レベルの基準を
設定してきた。

一般に、インパクトプリンタは７０〜８０ｄＢＡ強の範
囲の平均騒音を発生し、これは邪摩になるレベルである
。６０〜７０ｄＢＡの範囲に減少されれば、騒音は不快
なレベルとなる。インパクト騒音レベルの５０〜６０ｄ
ＢＡ範囲への更なる減少は、不快度をいっそう改善する
。明らかに、インパクト騒音は４０代半ばより以下のｄ
ＢＡ値に減少するのが望ましい。こ＼で音量値を表わす
のに用いた尺度“Ａ”は音強度の絶対値と異なり人が感
じる音の大きさのレベルを表わし、この点は後で詳述す
る。ｄＢ　（またはｄＢＡ　）　の単位で表わされた音
のエネルギーを考慮するときは、尺度が対数で、１０ｄ
Ｂの差は１０倍、２０ｄＢの差は１００倍、３０ｄＢの
差は１０００倍等々の差をそれぞれ示すことに注目すべ
きである。我々はプリンタのインパクト騒音を大巾に降
下させようとするものである。

上記した印刷騒音は衝撃的性質を持ち、主にハンマーが
衝突して活字文字のパッドをリボン、プリントシート及
びプラテンに対し、リボンからシートへインクを写すの
に充分な力で駆動したときに生じる。こ＼での議論は、
システム中の他の騒音を唆いでいるインパクト騒音にの
み限定する。

但し、インパクト騒音が大巾に減じられれば、他の騒音
も無視できなくなる。従って、本当に静かなプリンタを
設計しようとする設計者は、キャリッジの移動、活字文
字の選択、リボンのリフトと前進、更にはその他のクラ
ッチ、ソレノイド、モータ及びスイッチに基因した他の
全ての騒音源を減少することに取り組まねばならない。

本発明で取り扱うのはインパクト騒音であるから、従来
の弾道ハンマー型インパクトプリンタにおけるインパク
ト騒音の発生源を理解する必要がある。こうした一般的
なデージ−ホイールプリンタでは、質量約２．５ｇのハ
ンマーがソレノイド付勢式のクラッパ−によって衝撃的
に駆動され、ハンマーが文字パッドの裏面に当ってそれ
をリボン／用紙／プラテンの組合せに対して衝突させ、
ハンマーはそこからホーム位置ヘリバウンドされ、通常
別の衝突によってその位置に停止されねばならない。

プラテンの変形インパクト、つまりリボン／用紙／プラ
テンの組合すに対するハンマーのインパクトについてだ
け見ると、総停止（ドエル）時間は一般に約１００μｓ
である。しかし、毎秒３０文字の印刷速度では、文字イ
ンパクト間の平均時間が約３０ｍ５である。従って明ら
かに、インパクト停止時間を印刷サイクルの中で通常の
プリンターの一般的な値よりかなり大きい部分となるよ
うに著しく延長できる充分な可能性がある。例えば、停
止時間が１００μｓから６〜１０ｍ５に延長されれば、
衝撃中は通常の場合の６０〜１００倍に増加し、引き延
ばされる。プラテンの変形をより長い時間に引き延ばす
と、以下の説明から明らかとなるように騒音出力のそれ
に伴う減少が達成される。

変形衝撃の延長によるインパクト騒音の減少という一般
的概念は、相当以前から認識されていた。

１９１８年にまで遡ると、米国特許隘１，２６１，７５
１（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）において、タイプライタ−の印
刷機能での静かな動作は、“押印に実際に使われる時間
”を増すことによって達成できることが認められていた
。Ａｎｄｅｒｓｏｎは各々の活字キャリヤをプラテンに
対し押し付けるのに、重りつまり“運動量アキュムレー
タ”を用いている。まず、力印加用のキーレバーがぶつ
けられてリンク機構を動作し、活字キャリヤを移動させ
る。次いで、キーレバーの下動がストッパによって制止
されることにより、キーレバーが活字キャリヤから離脱
されてその後は何の制御も行なわない。Ａｎｄｅｒｓｏ
ｎの作動リンク機構に対する改良は、Ｃｏｉｎｇの米国
特許磁１．５６１．４５０に教示されている。これらの
特許に記された原理に基いて動作するタイプライタ−は
、商業的に利用可能なものであった。

加圧または圧搾機構も、米国特許１ｍ３，９１８．５６
８（Ｓｈｉｍｏｄａｉｒａ）及び米国特許ｍ４，１４７
．４３８（Ｓａｎｄｒｏｎｅ等）に図示、記載されてお
り、これらの特許では　　　　　　）、回転する偏心ド
ライブが押圧部材を所定の周期的方法で、文字／リボン
／シート／プラテンの組合せに対して付勢する。可動部
分間における不変の“動力学的”関係（つまり一定の物
体間間隔）が、プラテンの位置とその許容差にとって極
めて重要であることは明らかであろう。すなわち、押圧
部材とプラテンの間の開き距離が大きすぎると、リボン
とシートが（ある程度あったとしても）許容可能な印刷
品質に充分な力で加圧されず、逆に開き距離が小さすぎ
ると、押圧部材の作用で文字パッドが像受容シートに刻
印を生じてしまう。

５ａｎｄｒｏｎｅ等は、固定偏心体の代りにソレノイド
アクチュエータを使って動力学的な関係を再生できるこ
とを教示している（第１４〜１７図の代替実施例参照）
。米国特許Ｎａ４．２０３，６７５（Ｏｓｍｅｒａ等）
に教示されているように、プラテンと押圧部材を同時に
移動しても、加圧作用が得られる。

さらに５ａｎｄｒｏｎｅ等は、静かな動作が小質量を移
動させることに依存し、うるさい動作は大質量によって
生じると述べている。この理論は確かに、フライホイー
ルやリンク機構の形の質量増倍器がキーレバーによって
作動され、選択された文字パッドにインパクトする衝突
ロッドの実効質量を増大せしめるＡｎｄｅｒｓｏｎとＧ
ｏｉｎｇの両特許（前出）及び米国特許ｍ１．１１０，
３４６（Ｒｅｉｓｓｅｒ）で適用されている理論と矛盾
する。

（発明が解決しようとする問題点） 市販可能なプリンタは、従来技術で認められていない数
多くの特性を備えてなければならない。

第１に、妥当な価格でなければならない；このためには
、許容差管理と部品数が最少限化されねばならない、第
２に、従来使われているものに匹敵するかあるいはそれ
より優れた印刷品質でなければならない。第３に、従来
のプリンタと同じかまたは同様の速度能力を持たねばな
らない。第１と第３の因子の観点から、許容差が非常に
厳密で、満足し得る印刷品質を達成するのに多くの時間
がかかり過ぎる圧搾作用に基くプリンタの設計は除外さ
れる。

本発明の主目的は、現在市販されている一般的なものよ
り格段に静かであるにもかかわらず、オフィスで使うの
に必要な迅速な動作と妥当なコストを達成し得る低騒音
インパクトプリンタ用の新ＭＬｆＪＣインパクト機構を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の低騒音プリンタは一態様において、印刷力を伝
達し、プラテンに対し接近及び離反する方向に移動可能
なプリントチップによって文字要素をプラテンに対して
駆動する新規なインパクト機構を備えて成る０文字要素
とプリントチップが、プリンタに取り付けられたキャリ
ッジ上に、プラテンの軸と実質上平行な経路に沿って往
復移動自在に支持されている。インパクト機構はプラテ
ンに対し接近及び離反する方向に揺動自在に取り付けら
れた支えバーを具備し、該揺動の軸がプラテンの軸に実
質上平行である。プリントチップと支えバーが相互に接
続され、支えバーが揺動されたとき、プリントチップを
プラテンに対し接近及び離反する方向に移動せしめる。

原動機が支えバーに接続され、制御された揺動を支えバ
ーに与えて、プリントチップがホーム位置からプラテン
の表面に移動しさらにプラテンを変形するように移動す
るとき、プリントチップに所望速度を与える。

（作用の理論） 従来の弾劾型ハンマープリンタの場合におけると同様、
この発明の改良プリンタもハンマー組体から変形可能部
材への運動エネルギーの転移という原理に基いている。

すなわち、質量が加速されて運動量を得、その運動エネ
ルギーを変形可能部材へ移し、該部材がそのエネルギー
を位置エネルギーとして貯える。かかる動的システムで
は、挙動に著しい変化を伴わずには動作をスローダウン
できないような程度に、当該質量とそれに関連した速度
が大きい。極端な場合、そうしたシステムが低速になり
過ぎると、その挙動は全く消え失せ、印刷が行なわれな
くなる。換言すれば、可動な質量とその速度が相互に適
切な関係にある場合にだけ、動力学的システムは作動す
る。

動力学システムの別の特性として、自己レベリング式で
ある。このことは、移動する質量がその背後の駆動装置
によって完全には限定されないことを意味する。移動質
量はそれに運動を与えることが可能で、プラテンにぶつ
かるまで移動し続け、その時点で両者のエネルギー間に
おける交換が実施される。従って、プラテンとの接触点
は予測し得ないので、空間的許容差はそれほど厳密でな
く、システムの印刷動作は接触点位置の微小変化によっ
て認知し得るほど変わらない。

運動エネルギー転移システムは、当該質量とそれに関連
した速度がそれほど重要でない動力季的システムと区別
されるべきである。後者は一般に、移動する要素が不変
の周期的経路に物理的に拘束されるカム動作式構造によ
って表わされる。これらの構造は、任意の速度で効率的
に動作する。各部品がどんなに遅く移動しても、問題は
生じない。

唯一重要なのは、相対的に移動可能な部品間での空間的
な関係である。動作のサイクルは、変形可能部材が存在
しなくてもそのままｍ続する。プラテンとの間隔が許容
差から外れた場合の影響としてプラテンが近すぎると、
不変の運動によって用紙に刻印が生じてしまい；一方プ
ラテンが遠すぎると、印刷が満足できる品質にならない
か、あるいは印刷が全く行なわれない。

この発明の新規なインパクトプリンタで騒音の減少を達
成する理論を理解するためには、音（衝撃騒音）の発生
メカニズム、及び音のエネルギーはいかに取り扱うのが
有利かという点を考慮するのが役立つであろう。基本的
に言えば、音は空気等の伝達媒体を移動させるメカニカ
ルな変形によって生じる。高品質の印刷を保証するため
、プラテンの変形度を従来の弾道型インパクトプリンタ
とはｙ°同じに維持したいことから、こ＼では変形の速
度だけについて考慮する。変形表面が移動すると、その
近くの空圧が変化し、その伝播する圧力の乱れが耳によ
り音として感知される。従って、変形表面の直近では伝
達媒体のわずかな稀薄化（または圧縮）が生じるが、周
囲の空気は一定の速度でのみ空所を埋める（または密な
状態から抜は出る）ことができるので、変形が速く生じ
るほど、媒体中の乱れは大きくなる。つまり、結果とし
て生じる圧力差と音の強度は、単に変形の太きさだけで
なく、変形の速度に依存する。我々は直感的に、鋭く急
速なインパクトは騒音が大きく、遅いインパクトは騒音
が小さいことを知っている。

変形衝撃力の持続時間が増加すると、それに応じて変形
表面の速度が減少し、音圧も減少する。音波の強度つま
り単位時間当りに生じるエネルギーは速度と圧力の積に
比例するから、変形衝撃を引き延ばすことで音波の強度
は減じられる。

上記の概念を出発点として、インパクト騒音の発生源つ
まりハンマーで打たれたときのプラテン変形を考えてみ
う。間に介在する文字パッド、リボン及び用紙は、ハン
マーと一体で移動するため無視する。上述したように、
音の強度はインパクトの接触期間、つまり停止期間を引
き延ばすことによって減少できる。また、通常の接触期
間（１００μｓ）を延長するのに、約１００倍という充
分な時間の余裕（約１５ｍ５）があることも解っている
。

さらに、変形の時間領域における制御は、そこから生じ
る音波の周波数領域を変化させることもよく知られてい
る。事実、衝撃の変形時間が引き延ばされると、変形に
よって生じる音の周波数（実際には音の周波数のスペク
トル）はそれに比例して減少する。すなわち上記の例で
は、接触期間を１００倍引き延ばすと、スペクトルの対
応する平均周波数は１００分の１に減少する。

変形の衝撃中が増加され、平均周波数及び平均スペクト
ルが減少されるにつれ、インパクト印刷の騒音は２つの
現象の結果として低下する。第１の現象は上述はように
・音圧が変形０速度９比　　　　　１例することによる
音波強度の減少である。平均周波数の１オクターブ減少
毎に、約３ｄＢの減少率が計算されている。第２の現象
は、所定の音強度の音響心理学的感知に基因している。

人の耳は周波数の関数である音に対して、不均一な応答
性を持つことが知られている。非常に大きい音の場合、
人の耳の応答性は周波数に対しほとんどフラットである
。しかし、低い音レベルの場合、人の耳は２０００〜５
０００Ｈｚの範囲の音周波数に対し、それより高いまた
は低い周波数に対してよりも強く応答する。人の目の応
答性におけるこの“起伏”は、極端に高い及び低い周波
数域で特に顕著となる。

音強度と音響心理学的感知の両現象による組合せ効果の
グラフ表示が第１図に示してあり、同図では等しい音の
大きさくｄＢＡ）の良く知られたＦ　Ｉｅ　ｔｃｈｅｒ
　−Ｍｕｎｓｏｎの等悪血線が、平均的な人の耳の場合
につき強度レベル（ｄＢ）と周波数（Ｈｚ）に対してプ
ロットしである。このグラフは、１９５７年にり、　Ｖ
ａｎ　Ｎｏ５ｔｒａｎｄ社から刊行されたＨａｒｒｙ　
Ｆ。

０１ｓｏｎ著「音響エンジニアリング」の９６９ページ
から再録したものである。各周波数が脳によっていかに
加重されるかを示したこれらの等悪血線は、１０００Ｈ
ｚで強度レベルに関して規格化されている（つまり１０
ｄＢ＝　１０ｄＢＡ、　２０ｄＢ＝　２０ｄＢＡ等）。

前述したように、ｄＢとｄＢＡは共に対数尺度であるか
ら、１０ｄＢの差は１０倍；２０ｄＢの差は１００倍；
３０ｄＢの差は１０００ｉ等々の差をそれぞれ示す。

インパクト力の停止時間を延長することによって達成さ
れる感知衝撃騒音における上記の複合減少を、以下の例
に示す。スタート点として、約ｌＯＯμＳのインパクト
衝撃で発生する通常のタイプライタ−またはプリンタの
インパクト騒音レベルを表わした第１図中の領域“ａ”
の近傍を考える。そのスタート点は、約５０００１１ｚ
の周波数で約７５ｄＢＡの音の大きさのレベルを持つ。

約５１Ｔｌｓまでインパクト停止時間を引き延ばすと停
止時間は５０倍増加し、それに対応して周波数は約Ｉ　
Ｑ　ＯＨｚへ５０倍（約５．５オクターブ）：＄ｉ少す
る。

この周波数シフトは、図中矢印Ａで表わした線で示しで
ある。変形衝撃がゆっくりになったことによる１オクタ
ーブ当り約３ｄＢの減少率は、騒音の強度を矢印Ｂで示
した線に沿って３５ｄＢＡの等悪血線上に相当する領域
“ｂ”の近傍へ約１６．５　ｄＢ減少させる。従って、
インパクト期間の引き延ばしにより、音の強度自体も約
１６．５ｄＢ減少するが、同時に平均周波数が耳の感度
の低い領域（約１００Ｈｚ）へシフトしているため複合
効果が生じ、インパクト騒音は従来のインパクトプリン
タより静かな約４０ｄＢと感知される。

変形速度の減少をともなう停止時間の延長を実施するた
めには、インパクト部材を変えるのが望ましいことが認
められた。満足し得る１次の近似である以下の解析が、
これらの変更を理解するのに役立つであろう。実際の目
的上、変形インパクト時に騒音を発生するプラテンは、
バネ定数“ｋ′の弾性変形部材と考えられる。事実、プ
ラテンは温度に大きく依存する粘弾性材料であることが
理解されるべきである。変形期間の間は、プラテン（バ
ネ）及びインパクトするハンマーの質量“ｍ゛が一体と
なって移動し、共振周波数“ｆ”を持つ共振系と見なす
ことができ、そのパルス巾はプラテンの弾性及びハンマ
ーの質量の共振周波数によって固有に決定される。共振
系において、共振周波数はに７ｍの平方根に比例する（
つまりｆ２＝に７ｍ）。従って、質量は周波数シフトの
２乗に反比例するため、上記の例における５０倍の周波
数減少はハンマー質量の２５００倍の増加を必要とする
。これは、従来の弾道型インパクトプリンタに匹敵する
印刷品質（同じ変形の大きさ）を達成するのに、２．５
ｇである一般的なハンマーの質量を約１３．７５ポンド
（約６２４３　ｇ）に増す必要があることを意味してい
る。しかし、このような大質量のハンマーを、システム
のコストを安価に保ちながら制御するのは不可能である
。

１１ｔを大巾に増加する必要があることから、本発明者
等が果した量的な差はもはや程度の問題でなく、むしろ
質の問題であり、全く異った新規な種類のインパクト機
構を意味することが容易に理解されよう。本発明の新規
な方法は、全く考え及ばなかったことを実用可能とする
ものである。ハンマーの質量自体を増すのではなく、メ
カニカルな利点を生かすとともに、大きな実効質量つま
り見かけの質量をユニークな駆動機構を介してプリント
チップを与えるのに質量変成器が使われる。

実効質量の大きさを増加するのに加え、プラテンを適当
に変形させるのに充分なエネルギーをプラテンに計量供
給することによって高品質の印刷が得られる。

本発明のインパクトプリンタでは、重い質量が移動され
て適切なリンク機構を介して運動量を累加し、これが移
動可能なプリントチップによってプラテンに伝達される
。プラントチップの全体の軌跡は、そのホーム位置から
プラテン表面までの約５０ミルの開き距離と、約５ミル
の変形つまり貫入距離とを含む。重い質量に貯えられた
エネルギ一つまり運動量が変形時にプラテンに移され、
プリントチップが遅くなって止まったとき、プラテンの
位置エネルギーへ完全に変換される。プリントチップは
プラテンから“見て”運動エネルギー伝達系の一部に過
ぎないので、プラテンはプリントチップを大きな系質量
（系の実効質量）を有するものと見なす。勿論、プリン
トチップとプラテンの間の相対的な運動は上記に代え、
プラテンを固定のプリントチップに対して移動させるが
、あるいはプリントチップとプラテンを接近及び離反す
る方向に移動させても達成できることは明らかである。

本発明の好ましい態様においては、運動エネルギー全体
が質量変成器へ増分的に計量供給される。

エネルギーの第１部分が開き距離を横切ってプリントチ
ップを急速に移動させ、エネルギーの第２部分が変形過
程の最近に与えられる。原動機を制御することで、開き
距離の横断は初めにプリントチップを急速に移動し、次
いでプリントチップがプラテンの表面に達する直前に速
度を落とすことによって達成できる。この点は、それぞ
れの間で速度が段階的に変化する異った速度の領域を設
けるか、あるいは速度を連続的に制御することによって
成し得る。インパクト騒音を減少させるため、接触の開
始直前にプリントチップを低いかまたは実質上ゼロの速
度に落すのが望ましい。しかし、接触の開始におけるプ
リント速度のチップは印刷を行なうのに低過ぎるので、
プリントチップをプラテンに向けて加速し印刷を達成す
るためには、運動エネルギーを増加させねばならない。

あるいは、開き距離を横断してプラテンへの貫入を行な
うのに必要な全運動エネルギーを持った質量変成器を提
供することもできる。この全エネルギーがシステムの原
動機によりホーム位置で（つまり変形過程の最初より前
に）質量変成器へ計量供給され、質量変成器を移動させ
る。しかしこの手順を実施するには、大きな力が印加さ
れねばならず、明らかにより大きい騒音が生じる。

従って主要な利点は、全運動エネルギーを２分し、それ
を計量供給して（ａ）（接触前に）開き距離を閉ざし、
（ｂ）（接触後に）プラテンへ貫入せしめるときに得ら
れる。つまり、接触速度が低いため、本質上より静かな
動作となる。上記の運動エネルギーの計量供給は、プラ
テンチップの速度がプラテンとの接触直前に実質上制止
されるが、あるいは小速度となるように実施される。重
要なのは、接触したという判定に応じ、適切なプラテン
への貫入のため付加力が与えられる点である。

本発明者等は、一定の条件下において、付加の運動エネ
ルギーを印加することで同じ貫入力が得られ、しかも実
効質量つまり系の質量が大巾に減少されることを見い出
した。これが何故可能なのかを理解するためには、変形
に対する運動量の影響が究明されるべきである。以下の
２つの例では、匹敵し得る印刷品質が得られるように、
同一の最大のプラテン変形が生じるものと仮定する。ま
ず、運動量を無視できるほどゆっくりと変形力が印加さ
れる圧搾型プリンタを考えてみよう。プラテンチップが
プラテンを変形し始めるとき、その力はプラテンの復元
反力より大きくそれに打ち克つ。

プリントチップの変形力がプラテンの復元反力に等しく
なると、プリントチップの質量は移動を停止し、反力の
方が優勢になるため、２つの可動部材は離反させられる
。これは、プラテンの変形が最大の時点で生じる。

次に、プリントチップがプラテン内に加速される本発明
の動力学的システムを考えてみよう。プラテンへの到着
時、プリントチップは限定された小速度かゼロの速度を
有する。次いで、加速されたプリントチップが変形プラ
テンに力を加え始めると、プリントチップはプラテンの
復元反応を受けるようになる。初めは、プリントチップ
の変形力の方がプラテンの復元反力より大きい。しかし
上記の例と異り、プリントチップの変形力はその軌跡の
（終端点でなく）中間点でプラテンの復元反力と等しく
なる。この中間点から最大変形点までの間、プリントチ
ップの運動量がそれを前方に移動し続ける一方、より大
きくなる反力がプリントチップを減速し続ける。最大変
形の時点で、プリントチップの全運動エネルギーがプラ
テンの位置エネルギーに変換され、プラテンの復元力が
プリントチップを押し戻し始める。

本発明者等は、プラテン変形力の半分を加えるだけでよ
く、残りの半分は実質上システムの運動量によって与え
られることを見い出した。また、ハンマーの質量は長い
軌跡を持つため、プラテンの貫入を同じ大きさに制限し
たいなら、停止時間を短くして同一の貫入としなければ
ならないことも見い出した。前述したように、質量は周
波数の２乗に反比例するから、周波数を倍化することは
質量を１／４に減少可能とする。

本発明のユニークなインパクトプリンタにおける典型的
な各値は次の通りである：接触時点における有効ハンマ
ー質量３ポンド（１３５０ｇ）、接触期間４〜６１Ｉｌ
ｓ、及び接触速度２〜３インチ／秒（ｉｐｓ）。比較と
して、従来のインパクトプリントにおける同じパラメー
タの典型値は次の通り：ハンマー質量２〜４ｇ、接触期
間５０〜１００μｓ、及び接触速度８０〜１００ｉｐｓ
、従来の中で最も重いインパクトプリントハンマーであ
るＩＢＭ社製のボール型プリント要素でも、付属の駆動
機構を含めて実効質量はわずか５０ｇである。

本発明の動作原理を用いたプリンタは、次のパラメータ
限界値から騒音減少の利点を発揮し始めるものと考えら
れる：つまり接触時点における実効ハンマー質量０．５
ポンド（約２２７ｇ）、接触期間１ｍｓ、及び接触速度
１６ｉｐｓｏ勿論、これらの値は最適な結果を生じない
が、これらの値となるように構成されたプリンタは本発
明の特性を有するもので、従来のプリンタより静かなこ
とが充分見込まれる。例えば、３０ｄＢ（１０００倍）
の減少は無理としても、３ｄＢ（２倍）の騒音減少は得
られる。上記の値が本プリンタの典型値へ更に近づくほ
ど、プリンタはより静かになる。

本発明の利点は当業者であれば、添付の図面を参照した
以下の詳細な説明から理解されよう。

（実施例） 第１図のグラフは、本発明で用いた騒音減少の理論に関
連して上述した。以下本発明の新規なインパクトプリン
タを、特に第２〜５図を参照して説明する。図示のプリ
ンタは、従来のインパクトプリンタで使われているのと
同等のプラテン１０を具備する。プラテン１０はフレー
ム（図示せず）の軸受で回転自在となるように適切に装
着され、文字がその上に印刷されるシート１１を前進・
後退させるための駆動機構（同じく図示せず）に接続さ
れている。キャリッジ支持バー１２が、プリンタをプラ
テンの下側で左右に一定区間移動させる。キャリッジ支
持バー１２はベース及びフレームと一体に形成してもよ
いし、あるいは所定の位置に固着してもよい。キャリッ
ジ支持バーには上下のＶ字状座１４．１６が形成され、
それぞれにロッド心棒レールエ８．２０が着座固定され
ている。これにより、比較的低コストを保ちながら、非
常に滑らかな低摩擦表面を持ったキャリッジレール構造
を形成することができる。

こ＼で、支持バー１２はプラテンの軸と平行に延び、キ
ャリッジ２２とその上に保持されたプリント要素がプラ
テンの長さに沿って、キャリッジの全ての横方向位置へ
正確に位置決めされることが重要である。キャリッジ２
２用の片持ち支持機構が、上下各々２＆ｌＩづつでレー
ル１８．２０とそれぞれ当接する計４組の打込み固定ロ
ーラ２４で設けられている。このようにキャリッジは、
幾つかのモータ及びその他の制御機構の駆動でプラテン
に対して横移動可能に支持されている。通常のケーブル
、ベルトまたはネジ送りドライブ等適当なキャリッジ駆
動機構（図示せず）をキャリッジに接続し、キャリッジ
をプラテン１０に対して平行に支持バー１２上で矢印Ｃ
の方向に移動させることができる。

キャリッジ２２は、結合ロッド２６で一体状に固定され
外側に突出した打込み固定ローラを支持する一対の側方
プレート２５で構成されるものとして示しである。現時
点で好ましい態様は幾分異って構成されているが、各部
品の相互関係を解り・易く例示するためにのみ図示の構
成とした。キャリッジ２２にはプリントホイールモータ
２７が装着され、該モータ２７はプリントホイール３０
を固定可能な回転シャフト２８、及びプリントホイール
３０と像受容シート１１の中間でマーキングリボン３３
を支持するリボンキャリンジ３２（想像線で示す）を有
する。同じくキャリッジ上に支持されるリボン駆動モー
タとリボンシフト機構は示してない。

通常のプリンタでは、キャリッジがさらにハンマーとそ
の作動機構も支持している。本発明のユニークな構成で
は、ハンマー機構の一部つまり介設部材３６に固定され
たＴ字状のプリントチップ３４だけをキャリッジが支持
する。介設部材３６はヨークの形を成し、その両端が軸
受ピン３８でキャリッジ２２へ旋回可能に装着され、プ
ラテン１０に対して接近及び離反する方向に弧状移動可
能に拘束されている。プリントチップ３４はベース４０
と中央の外側に延出したインパクト部４２を備え、イン
パクト部４２はプリントホィール文字パッド４５裏面の
ｖ字状突起と係合する■溝４４をその衝突面に有する。

従ってインパクト時、係合するｖ字状面が、像受容シー
ト１１のプリントライン上に文字を押圧して正確に位置
させる必要に応じて可撓性のスポークを左右へ移動する
ことによって、文字の微細な心合せを行なう。ベース４
０の両外端は介設部材３６の取付パッド４６に固定され
、ベースの中央部を支持されない状態とする。ひずみセ
ンサ４７が、インパクト部４２と正反対側の中央部に固
定されている。適当な電気出力リード４８．５０がセン
サとプリントチップベースにそれぞれ接続され、ひずみ
センサで生じた電気信号をプリンタの制御回路に中継す
る。

ひずみセンサは、ベースに付着された圧電ウェハから成
るのが好ましい。圧電結晶が応力によって生じたひずみ
にさらされると、電気信号を発生することはよく知られ
ている。従って、プリントチップのインパクト部４２が
文字パッド４５、リボン３３及び像受容シート１１を変
形可能なプラテン１０に対して押圧した瞬間に、インパ
クト部を介して作用するプラテン反力がプリントチップ
ベース４０の梁部を湾曲させ、圧電結晶のひずみセンサ
４７に電圧を発生し、プリントチップがプラテン表面に
到着した瞬間を表わす電気信号を制御回路に送る。

プリントチップを移動するハンマー力印加機構の残りは
、キャリッジから離れて位置した質量変成器５２から成
る。質量変成器５２は介設部材３６と揺動可能な支えバ
ー５６の間に延びた押圧ロッド５４を備え、揺動支えバ
ー５６はプラテンｌＯの軸と平行に延びた軸５７を中心
に揺動する。

支えバー５６がプラテンに対し接近及び離反して揺動す
るにつれ、押圧ロッド５４が軸受ビン３８を中心に介設
部材３６を弧状に移動し、プリントチップ３４をプラテ
ンに対し接近及び離反せしめる。介設部材３６の上端に
装着された軸受ビン５８が、押圧ロッド５４のＶ字状駆
動端６０用の座を与える。２つの軸受面５８．６０は、
バネ６２で密着されている。押圧ロッド５４の反対端つ
まり被駆動端６４には、−棒状のビード（玉縁）６８の
形をした支えバー５６の細長い駆動面との弾性接続部が
設けられている。ビード６８は支えバーの揺動軸５７と
平行に形成しである。ビード６８の片側が、押圧ロッド
に固定されているピン７１に回転自在に軸支された第１
押圧ロッド輪７０用の横方向軸受面を与える。またビー
ドの他側が第２押圧ロッド輪７２用の横方向軸受面を与
え、第２押圧ロフト輪７２はバネ付勢されて第１押圧ロ
ッド輪がビードに密着するのを保証する。

このバネ付勢は、押圧ロッドの被駆動端に、Ｕ　ＩＪン
クビン８０で所定の位置に保持されたピボットブロック
７８の舌片７６を受け入れるＵリンク７４を設けること
によって成される。第２押圧ロッド輪７２は、ピボット
ブロック７８に固着された軸受ピン８０に支持されてい
る。別のブロック８６に片持ち取り付けされた板バネ８
４が、ピボットブロック７８を付勢して第２押圧ロッド
輪７２をビード６８に対してバイアスし、第１押圧ロッ
ド輪７０を支えバーのビード６８に密着せしめる。

軸５７を中心にした支えバーの揺動は、取付構造９６上
の移動可能なコイル巻回ボビン９４の頂部に装着されて
いるたわみコネクタ９２に固定されたレバーアーム９０
を介し、音声コイルモータ８８等の原動機によって行な
われる。音声コイルモータ８８は中央の透磁性コア９８
とその周囲の同心円状磁石１００からなり、コイル巻線
を流れる電流に応じてブツシュ１０４内を案内される支
持シャフト１０２上で軸方向にボビン９４を駆動する。

音声コイルモータ８８はプリンタのベースに固着されて
いる。

次に動作を説明する。インパクト開始の信号を受信する
と、電流がコイル巻回ボビン９４を通って一方向に流れ
、同ボビンを矢印りの方向に沿って下方に引きつけ、レ
バーアーム９０を引張ることにより支えバー５６をその
軸５７を中心にして矢印Ｅの方向に揺動させる。支えバ
ー５６がこのように揺動すると、ビード６８が押圧ロッ
ド５４を矢印Ｆの方向つまりプラテン１０へ向かう方向
に駆動する。押圧ロッドは介設部材３６と密着状態に維
持されているので、押圧ロッドの動きがプリントチップ
３４に伝達され、プリントチップ３４が変形可能なプラ
テンに衝突するように駆動される。キャリッジ２２がそ
の駆動機構により矢印Ｃの方向にプリンタを横切って横
移動すると、押圧ロッドも介設部材３６と支えバー５６
の間でプリンタを横切って横方向に運ばれ、その間ビー
ドレールを挟持するバネ付勢された両押圧ロッド輪７０
．７２によって駆動接触が維持される。逆に、電流がコ
イル巻回ボビン９４を通って反対方向に流れると、矢印
りの方向に沿って上方に付勢され、プリントチップをプ
ラテンから離れる方向に引きつける。

プラテン１０に衝突するときのプリントチップ３４の有
効質量の大きさは主に、音声コイルモータ８８によって
運動を引き起された重い支えバー５６の運動量に依存す
ることが明らかであろう。

移動する支えバーの運動エネルギーが、プラテンの変形
が生じる停止つまり接触期間中にプリントチップを介し
てプラテンに伝えられ、そこで位置エネルギーとして貯
えられる。上記のように接触期間の長さを引き延ばし、
プリントチップの実効質量を大巾に増加することによっ
て、従来のインパクトプリンタと比べ約１０００倍のイ
ンパクト騒音減少を達成できる。

プリントチップの移動は次のように行なわれる。

音声コイルモータの通電タイミングを適切な制御回路を
正確に制御することによって、音声コイルモータはプリ
ントチップに必要な運動エネルギーを与えるように、所
望な期間の間所望な速度で駆動できる。従って、接触の
前あるいは接触の前後両方で、適切な量の運動エネルギ
ーを計量供給できる。例えば、第１の大きな駆動パルス
が充分な運動エネルギーで支えバーとプリントチップを
加速し、プリントチップを５０ミルの開き距離を横切っ
て移動させ、プラテンを所望量（約５ミル）変形させて
もよい。あるいは、増分駆動パルスで前もって選定した
速度分布に基き開き距離を横切ってプリントチップを加
速するのに充分な運動エネルギーだけを計量供給し、所
定の速度でプリントチップをプラテンに到達せしめるか
、あるいは（勿論介在する文字パッド、リボン及び用紙
を補償して）プラテンの表面でプリントチップを実質上
制止させてもよい。上記したように、プリントチップが
プラテンに達した瞬間は圧電センサ４６から生じる信号
によって指示される。この信号に応じ、追加の運動エネ
ルギーが音声コイルモータによって与えられ、プリント
チップを加速して所望の停止時間の間所望の距離だけ変
形可能なプラテン表面内に貫入させ、マーキングを押印
せしめる。接触時に力を加える方式は、追加の加速を用
いないときに必要な速度より低い速度での接触を可能と
しくより少い騒音を生じる）。

尚、以上の開示は一例としてのみ成されたものであり、
各部の構成、組合せ及び配置の詳細については、特許請
求の範囲に記載の本発明の精神と　　　　　　　。

ｉｔ！Ｗ　Ｇ　ａｍ＋　ｔ’　＆：Ｌ　”ＪｔａＴ：　
Ｓ　’＝　Ｃ＆　４’Ｂ！Ｍ　８　ＰＬ　４　ｇ　　　
　　：きである。　　　　　　　。

【図面の簡単な説明】

第１図は正常な人の耳の音の大きさに対する等悪血線を
示すグラフ； 第２図は本発明の新規なインパクトプリンタの斜視図； 第３図は本発明の新規なインパクトプリンタの側面図で
、プラテンから離間した状態のプリントチップを示す； 第４図は第３図と同様の側面図で、プラテンに衝突して
いる状態のプリントチップを示す；及び第５図はプリン
トチップの拡大背面斜視図である。 １０・・・プラテン、　　２２・・・キャリッジ、３０
・・・プリント要素ホイール、 ３４・・・プリントチップ、 ３６・・・介設部材、 ５２・・・機械的変成器 ５４・・・相互接続手段（押圧手段）、５６・・・支え
バー、　６０・・・駆動端、６２．８４・・・弾性付勢
手段、 ６４・・・被駆動端、 ６８・・・案内手段（ビード）、 ７０・・・軸受手段、 ８８・・・駆動手段（音声コイル電磁石）。 は戻しへ°ル　（ｄ８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、印刷力を伝達し、プラテンに対し接近及び離反する
   方向に移動可能なプリントチップによって文字要素をプ
   ラテンに対して駆動するインパクトプリンタにおけるイ
   ンパクト機構で、上記文字要素とプリントチップがプリ
   ンタに取り付けられたキャリッジ上に、プラテンの軸に
   実質上平行な経路に沿って往復移動自在に支持されたも
   のにおいて： 上記プラテンに対し接近及び離反する方向に揺動自在に
   取り付けられた支えバー、該揺動の軸がプラテンの軸に
   実質上平行である； 上記プリントチップと支えバーを相互に接続し、支えバ
   ーが揺動されたときプリントチップをプラテンに対し接
   近及び離反する方向に移動する手段；及び 上記支えバーに接続され、制御された揺動を支えバーに
   与えて、上記プリントチップがホーム位置からプラテン
   の表面に移動しさらにプラテンを変形するように移動す
   るとき、プリントチップに所望速度与える駆動手段；を
   備えて成ることを特徴とするインパクト機構。 ２、前記プラテンに対し接近及び離反する方向に弧状経
   路に沿って移動自在にキャリッジ上に取り付けられた介
   設部材を更に備え、上記プリントチップが上記弧状経路
   に沿って移動自在に介設部材に支持されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項のインパクト機構。 ３、前記支えバーが前記揺動軸に実質上平行に延びた案
   内手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１又
   は２項のインパクト機構。 ４、前記相互接続手段が、前記支えバーによって駆動さ
   れる一端と前記プリントチップを文字要素に対して駆動
   する反対端を有する押圧手段から成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１又は２項のインパクト機構。 ５、前記相互接続手段が、前記支えバーによって駆動さ
   れる一端と前記プリントチップを文字要素に対して駆動
   する反対端を有する押圧手段から成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項のインパクト機構。 ６、前記相互接続手段が、前記案内手段によって駆動さ
   れる一端と前記プリントチップを文字要素に対して駆動
   する反対端を有する押圧手段から成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項のインパクト機構。 ７、前記案内手段が軸受面を有する構造体から成り、前
   記押圧手段の一端が上記軸受面上を移動する軸受手段を
   備えたことを特徴とする特許請求の範囲第４項のインパ
   クト機構。 ８、前記案内手段が軸受面を有する構造体から成り、前
   記押圧手段の一端が上記軸受面上を移動する軸受手段を
   備えたことを特徴とする特許請求の範囲第５項のインパ
   クト機構。 ９、前記軸受手段が前記軸受面に対して付勢され、前記
   押圧手段の反対端がプリントチップの方に向かって付勢
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第７項のイ
   ンパクト機構。 １０、前記軸受手段が前記軸受面に対して付勢され、前
   記押圧手段の反対端がプリントチップの方に向かって付
   勢されていることを特徴とする特許請求の範囲第８項の
   インパクト機構。 １１、前記駆動手段が音声コイル電磁石から成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項のインパクト機構。 １２、前記駆動手段が音声コイル電磁石から成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項のインパクト機構。 １３、前記駆動手段が前記音声コイル電磁石に通電する
   電子制御手段を更に有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１１項のインパクト機構。 １４、前記駆動手段が前記音声コイル電磁石に通電する
   電子制御手段を更に有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１２項のインパクト機構。 １５、印刷力を伝達し、プリントチップによって文字要
   素をプラテンに対して駆動するインパクトプリンタにお
   けるインパクト機構で、上記文字要素とプリントチップ
   がプリンタに取り付けられたキャリッジ上に、プラテン
   の軸に実質上平行な経路に沿って往復移動自在に支持さ
   れたものにおいて： 回転入力を受け取り、線形出力を伝達して、上記文字要
   素がプラテンに対して初めて駆動接触されたときに０．
   ５ポンド（約２７２ｇ）より大きい実効質量を上記プリ
   ントチップに与える機械的変成器を備えて成ることを特
   徴とするインパクト機構。 １６、前記機械的変成器が、支えバーに作用して揺動せ
   しめる前記回転入力を音声コイル電磁石から受け取るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１５項のインパクト機
   構。 １７、前記機械的変成器が、前記支えバーに対して付勢
   される一端と前記プリントチップの方に向かって付勢さ
   れる反対端を有する押圧手段を介して前記線形出力を伝
   達することを特徴とする特許請求の範囲第１６項のイン
   パクト機構。