JPH0123812Y2 - - 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
のハンマを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。また、このようなド
ツトプリンタで漢字を描く場合には一文字を18×
18ドツトや24×24ドツトのマトリツクスで形成す
る為、印字ヘツドの高速性が要求される。その為
には板ばねの応答周波数、すなわち板ばねのヨー
クへの吸引、吸着、離脱、プラテンへの打撃のサ
イクルの速いことが必要であり、その為に板ばね
の固有振動数を高くすることが要求されるが、板
ばねの固有振動数は板ばねのばね定数の平方根に
比例している為、高速にする為にはばね定数を大
きくしなければならない。その為に印字ヘツドの
板ばねを吸着する力も大きくする必要があり、第
２図に示すような側方ヨークを使つた印字ヘツド
がある。これは、第１図に示した印字ヘツドの板
ばねの左右にわずかの空隙をあけて磁性体ででき
た側方ヨーク１１を置き、さらに側方ヨーク１１
前面には一枚のマスク１２を設けている。その側
方ヨーク１１、とマスク１２により永久磁石５、
ヨーク４、板ばね１側方ヨーク１１、マスク１
２、ベース２からなる閉磁路を形成し、側方ヨー
ク１１、マスク１２は板ばね部で磁路が拡大され
た形となり吸引力が増加でき高速化に可能な印字
ヘツドである。

しかしながら、印字ヘツドには漢字などを印字
する際に一定の濃度で均一に印字できるように、
品質に対し信頼性も要求され、品質を良くするた
め検査、調整に多大な時間を費やしコストをも左
右している。そのため印字ヘツドの具備すべき条
件として 吸引されて撓んでいる板ばね１に蓄積される
撓みエネルギの量が十分な印字濃度が得られる
程度に大きいこと。

永久磁石の吸引力が板ばねに上記の撓みエネ
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。

の２点が挙げられる。このような条件を満たすた
めに永久磁石の吸引力特性と板ばねの復元力特性
の関係が通常第３図のように設定される。第３図
において、横軸Ｘは印字ヘツドの板ばね１とヨー
ク４の先端の間隙を示し、縦軸Ｆは力を示し、曲
線１３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。また直線１４は上記間隙Ｘと板ば
ね１の復元力の関係を示す。第３図においては板
ばね１とヨーク４の先端の関隙がX₀のときに板
ばね１の撓みが零になるよう設定されており、Ｘ
＝X₀で復元力は零になる。このことは板ばね１
がヨーク４先端に吸着した状態では板ばね１の撓
み量はX₀であることを示す。また、Ｘ＝X₀から
板ばね１が吸引されるに従つて撓み量が増大する
ため、復元力が増大しＸ＝０、すなわち吸着され
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１３は、板ば
ね１に吸着されている状態Ｘ＝０で最大値Fmを
示し、間隙Ｘが増大するに従つて急激に低下す
る。しかしながら、印字ヘツドにおいては吸引力
特性１３は板ばね１の復元力特性１４を常に上ま
わるように設定されていなければならない。も
し、吸引力１３よりも板ばねの復元力１４が上ま
わるところがあると、板ばね１はＸ＝０までは吸
引されない。したがつて通常は第３図のように直
線１４が曲線１３よりも常に下に位置するように
設定される。

また印字ヘツドを駆動するときは、コイル６に
通電し吸引力を打ち消すことにより板ばね１が板
ばね自身の復元力で飛び出しハンマピン７がプラ
テン８に衝突して印字が行なわれるが、この過程
は第３図に示すように、板ばねの復元力特性に対
し吸引特性１３はコイル６に流す通電時間の過程
で低下し、曲線１５となつて復元力特性１４を下
回つたときに板ばねは復帰し飛び出す。したがつ
てコイル６へ電流を流す通電時間は吸引特性１３
と復元力特性１４に応じて第４図に示すような関
係となる。第４図は横軸に通電時間Ｔを示し、縦
軸はハンマピン７がプラテン８に衝突したときの
力Fiである。この力Fiを印字力といい、500ｇ程
度あれば印字濃度を十分得られている。第４図で
通電時間が短いT_Aのような場合は、コイル６か
ら発する磁束は小さく永久磁束の磁束を十分打ち
消していない。したがつて吸引力特性１３が復元
力特性１４より十分に下回わらないため板ばねの
復元力は小さく、板ばね自身に蓄えられた歪エネ
ルギを十分出し切れないため印字力Fiは小さく印
字濃度が得られない。また、通電時間がTBのよ
うに大きすぎると、永久磁石５の磁束を打ち消
し、なおかつより大きな磁束が永久磁石からの磁
束の流れと逆方向に流れる為、板ばね１が再びヨ
ーク４へ吸引し戻る時間も遅れ、次に印字するこ
とができなくなる。すなわち必要な周波数で駆動
できず、印字力Fiは低下する。したがつて第４図
でTCからTDの間の印字力Fiが安定し、かつ印
字濃度を十分出せる通電時間を求めその間で駆動
条件をT₀に設定するのが普通である。しかしな
がらドツトラインプリンタのような複数のハンマ
を持つ印字ヘツドでは、ヨーク４、永久磁石５、
板ばね１の寸法精度により特性にバラツキが生じ
る。特に板ばね１は薄板のばねでかつ細長い形状
をしているものは加工時によるそりを生じ、例え
ば板厚0.5〜１mm、ばねの幅２〜３mm、長さ20mm
程度の寸法の板ばねでは、加工により±30μm程
度のそりが生ずることは避けられない。したがつ
て、第３図で前述したように吸引特性１３は間隙
Ｘの増大とともに急激に低下するために板ばねの
吸引量X₀を0.3mmといつた小さな値にしか設定で
きない条件に対して、30μmのそりは大きく、特
性のばらつきが生じ印字品質が低下する。これ
を、前述したように第５図の板ばねの吸引特性
と、第６図の通電時間と印字力の関係で説明すれ
ば、板ばねの吸引量X₀を0.3mmに設定した場合、
吸着方向と逆方向に30μmそつている場合は実質
の吸引量は0.33mmとなり、X₀＝0.3mmに設定する
予定の板ばねの復元力１７は実質的に１８となり
板ばねの復元力特性１８が吸引力と同じか、又は
上回り、もし上回れば板ばねは吸引しなくなり駆
動不可能となるし、また吸引していたとするとわ
ずかな通電時間で板ばねの復元力１８が吸引特性
１３より上回る為に第６図の特性２０のように短
い通電時間でも印字力は得られるものの板ばね１
の復元力が大きい為再びヨーク４へ吸着するのが
困難となり通電時間を大きくできず、印字力が安
定して出せる範囲が狭い。また一方、ヨーク４の
方向、すなわち吸着方向に30μmのそりがある場
合は、板ばねの実質の吸引量は0.27mmとなり、第
５図の復元力１９のように吸引力１３は板ばねの
復元力１９より大幅に大きい為板ばねの復元が困
難となり大きな通電時間が必要となり、第６図の
特性２１となる。したがつてこのようにばらつき
のある印字ヘツドでは通電時間を設定する場合は
第６図の平均値としてTOを選び使用するが、印
字濃度にばらつきを生じ、安定した印字品質が得
られなかつた。このようなばらつきを回避する
為、従来より各種方法、構造が考えられており、
板ばねを検査してそりの小さいものを識別する方
法、熱処理をする方法、また組立後印字品質の検
査をして板ばねを交換する方法、また手作業でそ
りを修正する方法、また板ばねの固定端にシムを
入れ吸引量を調整する方法があるが、これらの方
法では検査及び板ばね交換には時間がかかり、ま
た板ばねの歩留りが悪くコストが大幅に高くなる
欠点があつた。しかしながら近年のプリンタの小
型軽量化、低価格化、高信頼性化に対する要求は
強く、前述のような印字ハンマーの組立ての際の
検査、調整、の工程を極力少なくすることが必要
となつている。

本考案は以上のようなプリンタに対する低価格
化、高信頼性化に関する要求に答え得る印字ハン
マを実現することを目的としたものである。

本考案によれば、側方ヨークを設けたドツトラ
インプリンタにおいて板ばねのたわみ量の小さい
印字ハンマに側方ヨーク前面に板厚の厚いマスク
を設け、たわみ量の大きい印字ハンマには板厚の
薄いマスクを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７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ある。ライン状に並べたヨー
ク４上には永久磁石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、側方ヨ
ーク１１を結合しかつ板ばね１の固定部を形成し
ている。さらに側方ヨーク１１にはさまれて板ば
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がある。本
考案は以上の印字ヘツドにおいて、各印字ハンマ
の側方ヨーク前面には磁性体でできかつ厚さの異
なるマスク２２，２３を設け、板ばね１のそり量
を測定した結果、板ばね１がヨーク４へ吸着する
方向にそつていて板ばね１のヨーク４への実質的
なたわみ量又は吸引量が小さい印字ハンマには板
厚の薄いマスク２２を設け、また板ばね１がヨー
ク４へ吸着するのと反対方向にそつていて板ばね
１のヨーク４への実質的なたわみ量が大きい印字
ハンマには板厚の厚いマスク２３を設けることに
より効果を得ている。すなわち従来は、板ばね１
のヨーク４へのたわみ量を設定しても、板ばね１
にそりがあるために各板ばね１の実質的なたわみ
量がばらついてハンマの周波数に対する追従性の
悪いハンマや、印字力の出ないハンマが生じてば
らつき、この欠点をなくすためには印字濃度を測
定し板ばね１のそりを修正するか、又は板ばね１
の製造時に板ばね１のそりの許容値を厳しくして
管理する方法しかなかつたのに対し、本考案は板
ばね１のそりはそのままにして、その板ばね１の
そりによつて生じた実質的なたわみ量に応じた磁
気回路を修正できる構造を有しているのが特徴で
ある。これを第８図、第９図に示す等価回路で説
明すると、第８図に示した従来の磁気回路ではヨ
ーク４と板ばね１の吸着面のパーミアンスPgと
板ばね１自身が飽和したときのパーミアンスPs
が直列であり、永久磁石５から発した磁束φoは
途中のパーミアンスPoを経てPgに至るが、Pgに
流れる磁束は板ばね自身に流れる磁束φsにより
定まつてしまうのに対し、本考案では第９図に示
すようにPsに対し板ばね１から側方ヨーク１１
へ流れる磁路のパーミアンスＰ１と、板ばね１か
ら本考案のマスク２２，２３に流れる磁路のパー
ミアンスＰ１１とが並列になるため磁路が拡大さ
れPgに流れる磁束は大きくなり、板ばね１のヨ
ーク４への吸着力は大きくなる。またマスク２
２，２３の板厚を変えることにより磁路も比例し
て変化し、第９図のパーミアンスＰ１１はマスク
２２，２３の板厚により変わり磁路の大きさ、及
びそれに伴なう吸着力を可変できることが確めら
れた。したがつて第１０図に示したように、板ば
ね１がヨーク４の方向へそつているために吸引特
性２４と板ばねの復元特性２５が離れているとき
にはマスク２２，２３の板厚を薄くして吸引特性
を低下せしめ、吸引力特性を２６とし第１１図に
示したように、印字力と通電時間を短くし所定の
通電時間Toで駆動できる。また一方、そりがヨ
ーク４の方向と逆方向、すなわちヨーク４より離
れる方向にそつている場合は、第１０図の示した
板ばねの復元力特性２７は、吸引特性２４に接す
るか、又は近すぎるためにマスク２２，２３の板
厚を厚くして吸引特性２８を大きくし、板ばね１
がヨーク４への吸着を安定させ、第１１図の特性
２９のように通電時間を増やし、かつ安定した印
字力の得られる通電時間を増やし、所定の通電時
間Toで駆動が可能である。

以上の本考案では、印字調整で従来のような板
ばね１を取りはずす時間を短縮できるし、板ばね
１の交換の必要もなく、板ばね１に比べ形状も簡
単でコストの安い各種板厚のマスク２２，２３を
交換配置するだけで良い。またマスク２２，２３
は側方ヨーク１１の前面に磁気力で吸着するため
に取りはずしの交換が容易で単時間でできる。

本考案の具体的な例を示すと、板ばね１がヨー
ク４へ吸着するときの板ばね１のたわみ量を0.3
mmに設定する印字ハンマにおいて、板厚を0.3mm，
0.5mm，0.8mmにしたマスクを用意し、板ばね１が
ヨーク４へ吸着する方向へ0.01〜0.03mmそつてい
て実質的なたわみ量が0.29〜0.27mmとなる印字ハ
ンマ前面には0.3mmの板厚のマスクを設け、また、
板ばね１がヨーク４へ吸着するのと反対方向に
0.01〜0.03mmそつていて実質的なたわみ量が0.31
〜0.33mmとなる印字ハンマ前面には0.8mmの板厚
のマスクを設け、その他の印字ハンマ前面には
0.5mmの板厚のマスクを設けることにより、設定
した通電時間To（100μs）で均一に印字濃度が出
るプリンタ印字ヘツドが得られた。またそのマス
ク２２，２３を配置する調整時間は従来の方法の
四分の一以下の単時間ででき、かつ板ばね１を交
換する必要もなくコストも低下でき、印字濃度が
安定したプリンタ印字ヘツドが得られた。

以上本考案では、各印字ハンマ毎にマスク２
２，２３を配置しているが、板ばね１のそりが複
数個同じであれば、複数個の印字ハンマ分の幅の
あるマスクを使用しても可能である。

以上、本考案によれば、印字品質が高く、かつ
コストの安いドツト式ラインプリンタ印字ヘツド
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図は従来の側方ヨーク及
びマスクを取付けた印字ヘツドを示す模式的斜視
図、第３図は印字ヘツドの吸引力特性と板ばねの
復元力の関係を示す図、第４図は印字ヘツドを駆
動する為にコイルに流す電流の通電時間と印字ヘ
ツドが駆動したときの印字力の関係を示す図、第
５図は印字ヘツドの板ばねのそりによるばらつき
による吸引力特性の差を説明する図、第６図は第
５図に示した吸引特性における通電時間と印字力
の関係を示す図、第７図は本考案のマスクを用い
たドツトラインプリンタの構成概念を示す部分斜
視図、第８図は従来の印字ヘツドの等価回路図、
第９図は本考案のマスクを用いた印字ヘツドの等
価回路図、第１０図は本考案のマスクの効果を示
す吸引特性図、第１１図は本考案のマスクの効果
を示す通電時間と印字力の関係を示す。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……側方ヨー
ク、１２……マスク、１３……印字ヘツドの吸引
力特性、１４……板ばねの復元力、１５……コイ
ル通電により低下した吸引力特性、１６……コイ
ル通電時間と印字力の特性曲線、１７……設定し
た板ばねの復元力、１８，１９……板ばねのそり
により生じた復元力、２０，２１……板ばねのそ
りにより生じたコイル通電時間と印字力の特性曲
線、２２，２３……本考案の厚さの異なるマス
ク、２４……設定した吸引力特性、２５，２７…
…板ばねのそりにより生じた板ばねの復元力、２
６，２８……本考案により変化した吸引力特性、
２９，３１……板ばねのそりにより生じたコイル
通電時間と印字力の特性曲線、３０，３２……本
考案により得られたコイル通電時間と印字力の特
性曲線、その他記号は次のものを示す。第３図、
第５図、第１０図においてＸ……板ばねとヨーク
先端の間隙、Xo……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、Fo……板ばねがヨークに吸着され
たときの復元力、第４図、第６図、第１１図にお
いてＴ……コイルに流す電流の通電時間、Fi……
印字ヘツドのプラテンを打撃するときの力（印字
力）、TA……通電時間が少なく十分な印字力が
得られない箇所、TB……通電時間が多すぎて、
十分な印字力が得られない箇所、TC，TD……
安定した印字力の得られる通電時間、TO……駆
動条件として設定できる通電時間、第８図、第９
図においてφo……永久磁石の発する磁束、φg…
…板ばねの吸着部に流れる磁束、φs……板ばね
が飽和し、板ばね自身に流れる磁束、Po……永
久磁石から板ばね吸着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
……板ばねが飽和したときのパーミアンス、Ｐ１
……板ばね、側方ヨーク間のパーミアンス、Ｐ１
１…板ばね、マスク間のパーミアンス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 永久磁石とヨークと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ハンマ機構に、前記板ばねの
   両側に側方ヨークと側方ヨーク前面に印字ハンマ
   ピンを通す窓を設けたマスクを設け、前記永久磁
   石とヨーク、板ばね、側方ヨーク、マスクとで閉
   磁路を形成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、板ばねのそりがヨーク吸着方
   向にあり前記板ばねのたわみ量の小さい印字ハン
   マには板厚の薄いマスクを設け、板ばねのそりが
   ヨーク吸着方向と逆方向にあり前記板ばねのたわ
   み量の大きい印字ハンマには板厚の厚いマスクを
   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。