JPH0121801Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はドツトインパクト式ラインプリンタの
印字ヘツドに関するものである。

近年、英数文字の他に漢字や図形処理をする
為、点の配列によつて文字を表現するドツトマト
リツクス型のプリンタが広く使われるようになつ
てきた。特に機械的に針の先端をインクリボンを
介して印字用紙を打ち付けてドツトを印字するド
ツトインパクト方式のプリンタは複数枚の用紙の
重ね打ちができるので事務用のプリンタとして広
く使用されている。その代表的なものとしては印
字用紙の横方向に沿つて移動しながら印字するシ
リアルプリンタ型式のものがあるが、最近ではド
ツトマトリツクス型でラインプリンタも出現し広
く普及しようとしている。ドツトマトリツクス型
のラインプリンタは一文字あるいは数文字毎にド
ツトを印字する複数のハンマを有し、そのハンマ
の受持ち文字幅分だけ横に揺動させ、同時に印字
用紙を縦方向に移動させながら所定の位置で上記
ハンマを作動させてドツトマトリツクス型で文字
を形成するものである。

またさらに、最近このようなドツト式プリンタ
の印字ヘツドとして第１図に示すようなスプリン
グチヤージ式ドツトラインプリンタと称する印字
ヘツドが出現している。このスプリングチヤージ
式プリンタについて説明すると、板ばね１の一端
はベース２に固定され、他端が自由のいわゆる片
持ち梁の構造であり、この自由端に間隙を介して
ヨーク４と永久磁石５が配置され板ばね１を磁路
とする磁気回路を構成している。そのため、板ば
ね１の自由端はヨーク４の前面に吸着され板ばね
１は歪められた状態となる。そこで、印字をする
ときは前記ヨーク４に巻かれたコイル６に電流を
流し永久磁石５の磁束を打ち消すことによりヨー
ク４の面に吸着されていた板ばね１の自由端をヨ
ーク４の面から離脱させ板ばね１の持つている歪
みエネルギで前方へ跳ね出させる。この運動によ
つて板ばね１の先端に取付けられたハンマピン７
はプラテン８上にあるインクリボン９、用紙１０
を打撃し印字するものである。

したがつて、このような印字ハンマの具備すべ
き条件としては 吸引され撓んでいる板ばね１に蓄積されてい
る歪みエネルギが十分な印字濃度が得られる程
大きいこと。

永久磁石５の吸引力が、板ばね１に上記の撓
みエネルギが確保できるだけの撓み量を与えら
れる程度に十分大きいこと。

が挙げられる。このような条件を満たすために、
永久磁石５の吸引特性と板ばね１の復元特性の関
係が第２図のように設定される。

第２図において、横軸ｘは第１図の印字ハンマ
の板ばね１とヨーク４先端との間隙を示す。縦軸
Ｆは力を示し、曲線１１は上記間隙ｘと板ばね１
に作用する吸引力の関係を示す。直線１２は上記
間隙ｘと板ばね１の復元力の関係を示す。第２図
においては板ばね１とヨーク４先端の間隙がx₀の
ときに板ばね１の撓みが零になるように設定され
ており、したがつてｘ＝x₀で復元力は零になる。
このことは、吸引状態での板ばね１の撓み量がx₀
であることを意味している。ｘ＝x₀から板ばね１
が吸引されるにしたがつて撓み量が増大するため
に復元力が増大しｘ＝０すなわち、吸引された状
態では復元力はF₀となる。

一方、永久磁石５により板ばね１に作用する吸
引力は板ばね１が吸引されている状態（ｘ＝０）
で最大値Fmを示し、間隙ｘが増大するにしたが
つて急激に低下する。

第１図のような印字ハンマにおいては永久磁石
５の吸引特性１１が板ばね１の復元特性１２を常
に上回るように設定されなければならない。もし
吸引力１１よりも板ばね１の復元力１２が上回る
場所があれば板ばね１はｘ＝０までは吸引されな
くなる。したがつて通常は第２図のように曲線１
１が直線１２よりも常に上に位置するように設定
される。このような印字ハンマにおいてはコイル
６に通電して吸引力を打ち消すと板ばね１が前方
に飛び出し、ｘ＝x₀なる位置（すなわち、撓みが
零で復元力が零になる位置）まで復元したときに
印字ハンマピン７がプラテン８に衝突して印字が
行なわれるようにプラテン８の位置が設定されて
いるのが普通である。

また、印字用紙１０を打撃十分な印字濃度を確
保するためには板ばね１に蓄えられている撓みエ
ネルギの量を十分大きくとらなければならない。
上述のように板ばね１がｘ＝x₀まで復元したとき
に印字が行なわれるようにプラテン８の位置が設
定されている場合には、第２図のF₀，ｘ，０で
囲まれた面積に相当する板ばね１の歪みエネルギ
が印字の際には板ばね１の運動エネルギに変換さ
れるため、上記の三角形の面積を所定の大きさだ
け確保することが必要となる。

またさらに上記の板ばね１に所定の大きさに蓄
えられた歪みエネルギを運動エネルギに変換する
ときにコイル６に流す電流値は前記エネルギの交
換が十分に行なわれるように設定する。すなわ
ち、永久磁石５の吸引を打ち消すのは、コイル６
の巻数Ｎと電流値Ｉの積による起磁力NIによる
が、定められたコイル６の巻数Ｎに対し電流値Ｉ
が小さいと起磁力NIも小さく、永久磁石５の吸
引力を完全に打ち消すことができず、歪みエネル
ギと印字エネルギの変換は十分にできない。した
がつて電流Ｉもエネルギの交換が十分できるよう
に設定されるのが普通である。

以上のような永久磁石５と電磁石６を併用した
ドツトラインプリンタは構造が簡単で安価に提供
できる特徴があり最近広く使用されるようになつ
たが、さらにプリンタの小型軽量化、低価格化、
高信頼性化、またプリンタの印字ハンマの駆動回
路のIC，LSI化を目的とした駆動電流の低減化を
計る要求が強くなつている。しかしながら、前記
の印字ヘツドでは、印字ヘツドを構成している複
数個の印字ハンマのうち両端にある印字ハンマの
特性が他の中央部にある印字ハンマと比べ劣る欠
点があつた。この欠点を説明すると、第一に、第
３図に示すように横軸に印字ヘツドを構成する印
字ハンマの配置番号を示し、縦軸に各印字ハンマ
の吸引力を示す特性において、両端の印字ハンマ
では他の印字ハンマより吸引力が低下している。
そのため、板ばね１はヨーク４先端に吸着せず駆
動不可能となるか、または吸着していても吸引力
は板ばね１の復元力に比べ十分でない為所定の駆
動周波数に追従しなくなり、一定した印字濃度が
得られない。そこで、永久磁石５、ヨーク４で構
成する磁気回路を大きくし、吸引力を増やそうと
すると、中央部の印字ハンマでは板ばねの復元力
よりも吸引力が大きすぎて吸引力を打ち消すため
のコイル６に流す電流が必要以上に大きくなり、
それにともなつて駆動電源も大きくなる。また、
永久磁石５、ヨーク４をそのままの大きさにして
両端の印字ハンマの板ばね１の吸引量を小さくし
ヨーク４に吸着させても、板ばね１に蓄えられる
歪みエネルギが小さくなる為印字濃度が得られな
い欠点があつた。また第二に、第４図で示すよう
な、横軸を印字ハンマ配置番号にし、縦軸を吸引
力を打ち消すためにコイル６に流す電流値Ｉを示
す特性図において、並列にある複数の印字ハンマ
では両端の２〜３個の印字ハンマの電流値を大き
く必要とする。したがつて印字ヘツドを駆動する
ときに、中央部の印字ハンマにとつて必要な電流
値に設定すると、両端の印字ハンマでは吸引力を
十分に打ち消せない為板ばね１の歪みエネルギは
印字エネルギに完全に変換されず印字濃度が得ら
れなくなる。また、両端の印字ハンマにとつて必
要な電流値に設定すると中央部の印字ハンマでは
必要以上の電流値となるし、また印字ハンマ数も
多いので駆動電源も大型になる欠点があつた。以
上のような欠点は近年のプリンタに対する高信頼
性、高品質性、小型軽量性、低電力性の要望に反
しており、本考案は上述のような状況にかんが
み、印字ハンマの電流の低減化、印字品質の高信
頼性化を実現できるスプリングチヤージ式ドツト
ラインプリンタ印字ヘツドを提供することを目的
としている。

本考案によれば、印字ハンマを複数個並列にし
たスプリングチヤージ式ドツトラインプリンタに
おいて、印字ヘツドの両端に永久磁石、ヨーク、
ベースで構成し、印字しない磁気回路を各１個以
上設けたことを特徴とする印字ヘツドが得られ
る。

以下本考案について実施例を示す図面を参照し
て説明する。第５図は本考案の一実施例を一部切
り欠いて示した模式的立体図で、ラインプリンタ
の中央部の印字ハンマを切り欠いて、両端部の印
字ハンマを示している。ライン状に並べたヨーク
４には永久磁石５を配置しさらにベース２を配置
する。またベース２先端は板ばね１の固定部を形
成し、板ばね１の自由端は前記ヨーク４先端に吸
着し閉磁路となつている。またヨーク４には永久
磁石５から流れる磁束を打ち消すためのコイル６
があり、本考案は以上の印字ヘツドにおいて両端
の印字ハンマ外側に板ばね１とコイル６を除き、
印字駆動には関与しない磁気回路１３を設けてい
る。このように構成した印字ヘツドでは、磁気回
路１３と隣接する印字ハンマ（以降、この印字ハ
ンマを両端の駆動印字ハンマと呼ぶ）１４の吸引
力が低下しない効果がある。これを、第６図及び
第７図の模式的な等価回路で説明する。第６図は
従来の印字ヘツドの一端における３個の印字ハン
マの等価回路を示している。各印字ハンマには永
久磁石５から発する磁束φ_Mがあり、その磁束φ_M
が漏れパーミアンスPtを経て板ばね１のヨーク
４への吸引部のパーミアンスPgに流れる磁路が
あり、その各ハンマの磁路はさらに並列に形成さ
れている。この等価回路で端の印字ハンマには、
内部にあり両端を他の印字ハンマと接している印
字ハンマとは異なつていて片方の側面が自由端と
なつているためそのパーミアンスPsが含まれる。
すると、端の印字ハンマと内部の印字ハンマとは
磁路の構成が異なり端の印字ハンマのPgに至る
磁束φ_gsは内部の印字ハンマのPgに至る磁束φ_gよ
り小さくなり、板ばね１を吸引する力は低下す
る。しかしながら、本考案の印字ヘツドでは第７
図の等価回路に示すように両端に設けた磁気回路
１３は他の印字ハンマと異なるパーミアンスPo
を持つ回路を構成しており、両端の駆動印字ハン
マ１４は、従来の内部の印字ハンマと同じ磁路と
なり安定した吸引力が得られ、それによつて板ば
ね１に蓄えられる歪エネルギも所定値にでき必要
な印字濃度も得られた。

またさらに、本考案の印字ヘツドではコイル６
に流す電流値も低減できる効果もある。これは前
記第４図に示したように、従来の印字ヘツドでは
両端の２〜３個の印字ハンマは板ばね１のヨーク
４への吸着力を打ち消すためにコイル６に流す電
流値を大きく必要としているが、これはまた周知
のようにコイル６の巻数Ｎと電流Ｉの積である起
磁力NIを大きく必要としている。そのため両端
部の印字ハンマのコイル巻数を多くし電流値を低
下する方法もあるが、印字ハンマ毎にコイル６を
変えているのでは量産性が悪いし、このままでは
印字ヘツドを駆動するときに両端の印字ハンマに
合わせた電流を流さないと全ハンマが安定して駆
動しなくなり、かつ大きな駆動電源が必要であつ
た。しかし、本考案の磁気回路１３を印字ヘツド
両端に付けると、両端の駆動印字ハンマでは内部
の印字ハンマと同じ電流値で済むことが実験で確
認され、印字ヘツドの全印字ハンマが必要最少限
で同じ値の電流値で駆動できた。以上のように、
本考案では印字品質を高くでき、電流の低減化が
できたが、さらに本考案の磁気回路１３の両端に
設けても、印字ハンマのみの製造コストは従来印
字ハンマと大差なく、印字濃度が均一になるため
に調整検査の工程が短縮され、また電流値を低減
できるために、電源部も小型になるためプリンタ
印字ヘツドとしてはコストが低下できた。ここ
で、本考案の具体的な例を示すと、磁気回路１３
を２個づつ両端に配置することにより電流値は
3.6アンペアから３アンペアに低下でき、全ハン
マで文字を印字しても均一な印字濃度を出せる印
字ヘツドが得られた。

以上、本考案では両端に各２個の磁気回路を設
けたときの一実施例を説明したが、磁気回路は両
端に各１個づつ、すなわち両端に各１個以上の磁
気回路を設ければ良い。また、両端の磁気回路に
はハンマピン７がインクリボンを引かけない手
段、たとえばハンマピン７を削るとか、ハンマピ
ン７を除く手段を設けるならば、板ばね１を含め
た磁気回路を構成していても本考案は可能であ
る。また本考案では、ヨーク４が１本の１ボール
型ハンマと称す印字ハンマについて説明したが、
他に第８図に示すようなヨーク４が２本ある２ボ
ール型ハンマや、第９図に示すような板ばね１の
両側に側方ヨーク１５を設けた印字ハンマでも本
考案は適用できる。

以上、本考案によると、印字品質が高く、電流
の低減化でき、それにより電源部が小型化でき、
低価格の印字ヘツドが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスプリングチヤージ式ドツトラ
インプリンタの印字ヘツド、及びその使用形態を
示す模式的斜視図、第２図は印字ハンマの吸引力
特性と板ばねの復元力の関係を示す図、第３図
は、従来の印字ヘツドを構成する複数の印字ハン
マの配置と各印字ハンマの吸引力の関係を示す
図、第４図は、従来の印字ヘツドの各印字ハンマ
の配置と吸引力を打ち消すのに必要な電流値の関
係を示す図、第５図は、本考案の印字ヘツドの構
成概念を示す部分斜視図、第６図は従来の印字ヘ
ツドの等価回路の一部を示す、第７図は、本考案
の印字ヘツドの等価回路の一部を示す、第８図
は、本考案の他の一実施例を示す印字ヘツドの部
分斜視図、第９図は本考案の他の一実施例を示す
印字ヘツドの部分斜視図を示す。 図中各記号はそれぞれ次のものを示す。１……
板ばね、２……ベース、３……固定板、４……ヨ
ーク、５……永久磁石、６……コイル、７……ハ
ンマピン、８……プラテン、９……インクリボ
ン、１０……印字用紙、１１……印字ハンマの吸
引力特性、１２……板ばねの復元力特性、１３…
…本考案の磁気回路、１４……本考案による磁気
回路と接する駆動印字ハンマ、１５……側方ヨー
ク、その他記号は次のものを示す。第２図におい
てｘ……板ばねとヨーク先端の間隙、x₀……板ば
ねの撓みが零になるときの板ばね、ヨーク間の間
隙、Ｆ……力を示す、Fm……板ばねがヨークに
吸着されたときの吸引力の最大値、F₀……板ば
ねがヨークに吸着されたときの復元力、第３図、
第４図において、ｎ……ラインプリンタを構成す
る並列の印字ハンマの配置番号、Fm……吸引
力、Ｉ……吸引力を打ち消すためにコイルに流す
電流、第６図、第７図において、φ_M……永久磁
石の発する磁束、φ_g……板ばねの吸引部に流れ
る磁束、φ_gs……従来の印字ヘツドの両端の印字
ハンマにおいて板ばねの吸引部に流れる磁束、
Pt……永久磁石から板ばねの吸引部に至るまで
のパーミアンス、Pg……板ばねの吸着部のパー
ミアンス、Ps……従来の印字ヘツドにある両端
の印字ハンマにおける側面のパーミアンス、Po
……本考案の磁気回路における全パーミアンス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 永久磁石とヨークから構成される吸引機構によ
   り、片持ち板ばねの先端をヨーク面に吸着するこ
   とにより前記板ばねに生ずる歪みエネルギを印字
   エネルギ源とした印字ハンマを複数個並列に配置
   したスプリングチヤージ式ドツトラインプリンタ
   印字ヘツドにおいて、印字ヘツド両端に各１個以
   上の印字しない磁気回路を設けたことを特徴とす
   るドツト式ラインプリンタ印字ヘツド。