JPH0122153B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプリンタのワイヤドツトヘツドの改良
に関し、特に永久磁石により板バネ偏倚してお
き、印字パターンに対応する消磁コイルの励磁に
より永久磁石の磁界を相殺して板バネの偏倚力を
解放し印字を行なうごときワイヤドツトヘツドの
改良に関する。

（従来の技術） ワイヤドツトヘツドは複数のピンを印字パター
ンに対応して選択的に駆動して感圧紙またはイン
クリボンを押圧することによりドツトマトリクス
方式により印字を行なう印字機構である。

ワイヤドツトヘツドは一般に円筒状でその軸方
向に磁化される永久磁石と、永久磁石の一方の開
口に結合するほぼ円板状の第１のヨークプレート
と、永久磁石の他方の開口に結合するリング状の
第２のヨークプレート及びリング状のスペーサ
と、スペーサの上に設けられほぼ円形で半径方向
の複数の切込みにより半径方向に放射状にのびる
複数のセクシヨンを有する板バネと、各セクシヨ
ン毎に板バネに溶着されるアーマチユアと、板バ
ネの上に設けられるリング状の第３のヨークプレ
ートと、第１のヨークプレートの上の円周上に各
セクシヨン毎に配列され、セクシヨンのアーマチ
ユア及び板バネを偏倚させる永久磁石の磁気吸引
力を打消す磁束を発生する電磁石と、アーマチユ
アの先端に固定されるプリントワイヤとを有す
る。電磁石の駆動に伴い板バネの偏倚が解放さ
れ、この時の板バネに結合したプリントワイヤの
運動により感圧紙又はインクリボンを押圧してド
ツトマトリクス方式により印字を行なう。

（発明が解決しようとする課題） ところで一般に永久磁石の磁化の強さ（つまり
エネルギー積）は、第１図に示すごとく、永久磁
石の温度の上昇につれて減少する性質がある。な
お第１図はフエライト材の代表的特性の例であ
る。しかるに、従来のワイヤドツトヘツドでは永
久磁石の磁束のほとんど全てがアーマチユアを通
る構造であることから、アーマチユアを通る磁束
が高温時に不足し板バネを十分に偏倚出来なくな
ることがあつた。特にワイヤドツトヘツドでは消
磁コイルへの通電にともなう発熱のため、消磁コ
イルに近接して配置される永久磁石が高温にな
る。このためプリンタの印字品質が低下する欠点
があり特に永久磁石材として安価なフエライト磁
石を用いた場合には著しい欠点となつていた。

この問題を解決する手段として、高温になるに
従つて飽和磁束密度が低下する整磁鋼を円筒状永
久磁石の内側に結合させて永久磁石の磁束の変化
に対して温度補償を行なうことが考えられる。

しかし、ワイヤドツトヘツドの特性のバラツキ
は大きく、その温度補償のために最適な整磁鋼の
体積がワイヤドツトヘツド毎に相違するので、予
じめ定められる体積の整磁鋼を永久磁石の内側に
もうける構造では満足な温度補償を行うことはで
きない。

従つて、本発明は従来の技術の上記欠点を改善
し、永久磁石の外側に整磁鋼をもうけて永久磁石
の磁束の一部をバイパスする磁路を形成し、しか
もワイヤドツトヘツドの組立後でも整磁鋼の交換
を可能として、ワイヤドツトヘツドの特性のバラ
ツキ及び永久磁石の温度変化にかかわらず高品質
な印字が可能なワイヤドツトヘツドを提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明の特徴は、円
筒状でその軸方向に磁化される永久磁石と、該永
久磁石の一方の開口に結合するほぼ円板状の第１
のヨークプレートと、前記永久磁石の他方の開口
に結合するリグ状の第２のヨークプレートと、該
第２のヨークプレートの上に設けられるリング状
のスペーサと、該スペーサの上に設けられほぼ円
形で半径方向の複数の切込みにより半径方向に放
射状にのびる複数のセクシヨンを有する板バネ
と、前記各セクシヨン毎に前記板バネに溶着され
るアーマチユアと、前記板バネの上に設けられる
リング状の第３のヨークプレートと、前記第１の
ヨークプレートの上の円周上に前記各セクシヨン
毎に配列され、前記各セクシヨンのアーマチユア
及び板バネを偏倚させる前記永久磁石の磁気吸引
力を打消す磁束を発生する電磁石と、前記アーマ
チユアの先端に固定されるプリントワイヤとを有
し、前記電磁石の駆動に伴う前記永久磁石の磁気
吸引力の打消しにより、前記板バネの復元力によ
り前記プリントワイヤを突出させて印字するワイ
ヤドツトヘツドにおいて、前記第１のヨークプレ
ートと永久磁石と第２のヨークプレートの外周面
に密着して、円筒状の整磁鋼によるバイパス用ヨ
ークが設けられ、永久磁石の温度変化による磁化
の強さの変化にかかわらず前記アーマチユアを通
る永久磁石による磁束をほぼ一定とするワイヤド
ツトヘツドにある。

（作用） 上記構成において、永久磁石から発する磁束
は、板バネ、アーマチユア、電磁石のコア及び第
１のヨークプレートを通る第１の磁路と、第２の
ヨークプレート、バイパス用ヨーク及び第１のヨ
ークプレートを通る第２の磁路とに分かれる。板
バネを偏倚する動作に寄与する磁束は第１の磁路
を通る磁束である。永久磁石が高温の場合には、
永久磁石から発する磁束は低温の場合に比べて減
少するが、永久磁石の高温時には永久磁石に接触
するバイパス用ヨークも高温となつてその飽和磁
束密度が減少する。従つて、第２の磁路を通る磁
束が低温の場合に比べて減少する。従つて永久磁
石の磁束が減少したとき、第２の磁路の磁束のみ
が減少し、第１の磁路を通る磁束は減少せず、板
バネは永久磁石の温度にかかわらず一定の力で偏
倚され、印字品質が一定となる。

バイパス用ヨークが永久磁石の外周面に接する
ことから、バイパス用ヨークはワイヤドツヘツド
のケースを兼ねると共に永久磁石の発熱を放熱す
る作用を有し、永久磁石の温度上昇を小さくする
ことができる。

さらに、バイパス用ヨークが永久磁石の外周面
に接することから、バイパス用ヨークを交換して
ワイヤドツトヘツドの温度特性を所望の特性に調
節することが可能である。

（実施例） 以下図面により実施例を説明する。

第２図は本発明によるワイヤドツトヘツドの構
造例の断面図を示し、ほぼ円形のハウジングの中
に、複数のプリントワイヤ９が設けられている。
同図において、参照番号１は共通磁路を形成する
円板状の第１ヨークプレート、２は前記第１ヨー
クプレート１の上面の円の上に固着する磁性コ
ア、３は筒型で外径が第１ヨークプレート１の直
径に等しく、その上にのつた永久磁石、４は磁性
コア２に巻回され、前記永久磁石３の磁路中にあ
つて該永久磁石３の磁界を打消す消磁コイルであ
る。コア２とコイル４とは電磁石を構成する。５
は前記永久磁石３の上面に固着するリング状の第
２ヨークプレート、６は所望するギヤツプ（電磁
石とアーマチユアの間のギヤツプ）に等しい板厚
のリング状のスペーサ、７は前記スペーサ６の上
に積層する円板状の板バネ、８は板バネ７の上面
に固着するアーマチユア、９はアーマチユア８の
先端に固着するプリントワイヤ、１０は前記板バ
ネ７の上面に積層するリング状の第３ヨークプレ
ート、１１は第３ヨークプレート１０の上に積層
するガイドフレーム、１２は温度上昇につれて飽
和磁束密度が低くなつて磁気抵抗が高くなる磁性
材により前記永久磁石３の磁束の一部をバイパス
する磁路を形成する円筒形状のバイパス用ヨーク
で、第１ヨークプレート１と永久磁石３と第２ヨ
ークプレート５に結合している。

上記構成において板バネ７はほぼ円形で、半径
方向の複数の切込みにより半径方向の放射状の複
数のセクシヨンを有し、各セクシヨン毎にコア
２、消磁コイル４、アーマチユア８、及びプリン
トワイヤ９が設けられ、該プリントワイヤ９の先
端はドツトマトリクス印字のために直線状に配列
される。なお、永久磁石３と、その両端のヨーク
プレート１，５、コア２、アーマチユア８、板バ
ネ７及びアーマチユア８と電磁石の間のギヤツプ
により閉じた磁気回路が構成される。

前記構成において動作を説明する。まず消磁コ
イル４を励磁しない状態では、永久磁石３の磁束
の一部は第２ヨークプレート５、スペーサ６、板
バネ７、第３ヨークプレート１０、アーマチユア
８、コア２及び第１ヨークプレート１から成る第
１の磁路を通る。同時に永久磁石３の磁束の残り
は第２ヨークプレート５、バイパス用ヨーク１
２、及び第１ヨークプレート１から成る第２の磁
路を通る。つまり永久磁石の磁束は第１の磁路の
磁束と第２の磁路の磁束の和に等しい。この際、
アーマチユア８の側の第１の磁路を通る磁束によ
り生じる磁気吸引力によりアーマチユア８がコア
２に吸引され、板バネ７が偏倚されている。

ここで消磁コイル４を励磁すると、前記永久磁
石３の磁界が打消されるので、永久磁石３による
アーマチユア８に対する磁気吸引力が減少し、あ
るいは全くなくなる。このため板バネ７の復元力
によりアーマチユア８がコア２から遠去かり、プ
リントワイヤ９がガイドフレーム１１から突出す
る。突出したプリントワイヤ９は感圧紙又はイン
クリボンを押圧して印字を行なう。

この後前記消磁コイル４を再び無励磁にする
と、前述のように第１の磁路を通る磁束によりア
ーマチユア８が永久磁石３によりコア２に吸引さ
れ、板バネ７が偏倚されて、プリントワイヤ９は
ガイドフレーム１１内に引込まれ次の印字動作に
備える。

このようにして印字動作をくり返す。ここで印
字パターンによつてプリントワイヤ９の突出の頻
度が多いときは、電磁石の消磁イル４への単位時
間当りの通電回数が増え、従つて、電磁石による
消費電力が増大して電磁石の発熱量が大きくなつ
て電磁石のコア２及び消磁コイル４の温度が上昇
する。従つて電磁石に近接して配置されている永
久磁石３の温度も上昇する。この結果、第１図に
示すごとく永久磁石３の磁化の強さが減少する。

しかしながら永久磁石の高温時にはバイパス用
ヨーク１２も高温となりその飽和磁束密度が減少
し、該磁束密度以上での磁気抵抗が増大するの
で、バイパス用ヨーク１２を通る第２の磁路の磁
束も減少する。この結果永久磁石３の磁化の強さ
の減少にもかかわらず、アーマチユア８の側の第
１の磁路を通る磁束は余り変動せず、あるいは全
く変動しない。したがつて板バネ７は永久磁石が
高温のときでも十分に偏倚される。

なお前記実施例において、バイパス用ヨーク１
２は例えば第３図に示す磁束密度―温度特性を有
するNi―Fe―Cr合金（整磁鋼）を用いるとよい。
なお第３図は磁界の強さを100エルステツドとし
た場合の特性図である。

第４図はバイパス用ヨークの効果を示す図であ
り、横軸に永久磁石の温度（℃）をとり、アーマ
チユア吸引磁束の温度変化を示している。たて軸
には、便宜アーマチユア吸引磁束の比（Φ／
Φ25）をとつてあり、吸引磁束の比の温度変化を
示しているが、アーマチユア吸引磁束の温度変化
も８この図と同じ傾向を示す。ここで、Φは各温
度におけるアーマチユア吸引磁束、Φ25はバイパ
ス用ヨークが無い場合の25℃におけるアーマチユ
ア吸引磁束である。また、曲線A₁はバイパス用
ヨークが無い場合の特性を示し、曲線B₁はバイ
パス用ヨークを永久磁石の外周に密着して設けて
温度補償を行つた場合の特性を示す。

図から明らかなように、曲線A₁の場合は温度
変化に対するアーマチユア吸引磁束の変化の割
合、つまり曲線A₁の傾きは大きい。しかし、曲
線B₁の傾きは小さい。このことから、バイパス
用ヨークを設けることによりアーマチユア吸引磁
束の温度変化、言いかえればアーマチユア吸引力
の温度変化を小さくできることがわかる。したが
つて、コイルに通電してからプリントワイヤが用
紙をインパクトするまでの時間（インパクト時
間）の温度変化を小さくできる。第５図はこのこ
とを示したものである。

第５図において、横軸は永久磁石の温度（℃）、
たて軸は電磁石のコイルに通電してからプリント
ワイヤが用紙をインパクトするまでの時間を示
す。ここで、曲線A₂はバイパス用ヨークが無い
場合、曲線B₂は厚さ１mmのMS―２整磁鋼板をバ
イパス用ヨークとして用いた場合を示している。
また、この実験はインパクト時間を550〜600μS
で設定し、その上で充分な印字品質を得るために
前記バイパス用ヨークを永久磁石の外周に密着し
て設けて行つたもので、曲線B₂に示す特性をも
つたワイヤドツトヘツドを得たものである。一
方、曲線A₂は、本発明の効果を確認するために
行つた実験結果であつて、前記用いたバイパス用
ヨークを外して得たものである。

バイパス用ヨークが無い場合には、永久磁石の
高温時に、前述の如くアーマチユアの吸引力が減
少して板バネの偏倚が不十分となる。このとき、
第５図の曲線A₂に示すごとくインパクト時間が
早くなるが打撃力は板バネの偏倚が不十分なので
弱くなり、印字品質が劣化する。

バイパス用ヨークが設けられる本発明の場合に
は、第５図の曲線B₂に示す如くその傾きはバイ
パス用ヨークが無い場合の曲線A₂と較べて小さ
く、低温時と高温時のインパクト時間の差が少な
くなる。すなわち、温度の高低によつてインパク
ト時間の変化が少ない為、温度の変化に係らず所
期の印字品質の劣化を押えることができる。

以上のことから前記曲線で表わされる好ましい
特性は、曲線の傾きが小さい、換言するとインパ
クト時間が温度の高低に係らず一定となることで
あり、これはバイパス用ヨークの選択により曲線
B₂の傾きを小さくすることが期待できる。

ここで、前記曲線A₂，B₂について補足説明す
る。低温時については、第３図で示したバイパス
用ヨークの特性によつて曲線B₂で示すバイパス
用ヨーク有のインパクト時間は、曲線A₂で示す
バイパス用ヨーク無のインパクト時間と較べて早
くなる。つまり、コア部のアーマチユア吸引力で
みると、バイパス用ヨーク有がバイパス用ヨーク
無と較べて吸引力が小さく、その分アーマチユア
がコア部から解放され易くなるからである。

又、第３図に示すようにバイパス用ヨークの効
果は100℃近辺までであり、したがつて、それ以
上の温度ではバイパス用ヨークの効果は得られ
ず、永久磁石磁束の減少により（第１図参照）ア
ーマチユア吸引力が減少することになる。このた
めインパクト時間は早くなるが板バネの偏倚が不
充分となつて打撃力は弱くなり、印字品質が劣化
することになる。このことから、第３図に示す特
性を持つバイパス用ヨークを用いた場合、そのワ
イヤドツトヘツドの最適印字範囲は100℃近辺ま
でとなる。

以上詳細に説明したように本発明によれば温度
上昇につれて飽和磁束密度が減少する整磁鋼を永
久磁石の外側にもうけて、永久磁石の磁束の一部
をバイパスする磁路を形成し、アーマチユアを通
る磁束を温度変化に拘らず一定に維持するように
したので、高温時も印字特性が安定する温度補償
効果がある。

また、バイパス用ヨークはワイヤドツトヘツド
のケースとして兼用することにより従来のケース
が不要となる。

更に、このバイパス用ヨークは永久磁石の外側
で永久磁石に密着しているために放熱効果が大き
く、永久磁石の外側の表面積より大きな表面積を
有しており、第１ヨークと永久磁石と第２ヨーク
に接触して、永久磁石による発熱を放熱する。更
に、バイパス用ヨークが永久磁石の外側にあるの
で、ワイヤドツトヘツドの組立後に最適な温度補
償を行なえるバイパス用ヨークと交換することが
できる。

従つて整磁鋼が永久磁石の内側にある場合に比
べて永久磁石の温度上昇がおさえられ、ワイヤド
ツトヘツドの特性のバラツキにかかわらず最適の
温度補償を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は永久磁石の温度変化と磁化の強さの関
係を示す図、第２図は本発明によるワイヤドツト
ヘツドの構造例、第３図はバイパス用ヨーク材の
磁束密度と温度変化の関係を示す特性図、第４図
は永久磁石の温度とアーマチユアの吸引磁束との
関係を示す図、第５図は印字ヘツドの表面温度と
印字速度との関係を示す図である。 １……第１ヨークプレート、２……コア、３…
…永久磁石、４……消磁コイル、５……第２ヨー
クプレート、６……スペーサ、７……板バネ、８
……アーマチユア、９……プリントワイヤ、１０
……第３ヨークプレート、１１……ガイドフレー
ム、１２……バイパス用ヨーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状でその軸方向に磁化される永久磁石３
   と、 該永久磁石の一方の開口に結合するほぼ円板状
   の第１のヨークプレート１と、 前記永久磁石の他方の開口に結合するリング状
   の第２のヨークプレート５と、 該第２のヨークプレート５の上に設けられるリ
   ング状のスペーサ６と、 該スペーサ６の上に設けられほぼ円形で半径方
   向の複数の切込みにより半径方向に放射状にのび
   る複数のセクシヨンを有する板バネ７と、 前記各セクシヨン毎に前記板バネに溶着される
   アーマチユア８と、 前記板バネ７の上に設けられるリング状の第３
   のヨークプレート１０と、 前記第１のヨークプレート１の上の円周上に前
   記各セクシヨン毎に配列され、前記各セクシヨン
   のアーマチユア８及び板バネ７を偏倚させる前記
   永久磁石３の磁気吸引力を打消す磁束を発生する
   電磁石と、 前記アーマチユア８の先端に固定されるプリン
   トワイヤ９とを有し、 前記電磁石の駆動に伴う前記永久磁石３の磁気
   吸引力の打消しにより、前記板バネ７の復元力に
   より前記プリントワイヤ９を突出させて印字する
   ワイヤドツトヘツドにおいて、 前記第１のヨークプレート１と永久磁石３と第
   ２のヨークプレート５の外周面に、円筒状の整磁
   鋼によるバイパス用ヨーク１２を密着して設けた
   ことを特徴とするワイヤドツトヘツド。