JPH04232760A - マトリックスプリンタ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印字ニードルを担持す
るプリントヘッドを有し、各印字ニードルをレバーアー
ムにより動作させることができるようにし、レバーアー
ムを、このレバーアームの回転軸線を規定するとともに
、レバーアームと支持体との間の固定ブリッジをなすば
ねに連結したマトリックスプリンタに関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】このようなマトリックスプリンタは米国
特許第４，５８５，３６１　号に記載されている。この
マトリックスプリンタのレバーアームは、板ばねにより
Ｕ字状のヨークの第１の脚に一端を連結する。レバーの
中心は、励磁コイルを巻き付けるヨークの第２の脚から
僅かな距離離して配置する。励磁コイルの励磁により、
レバーアームはヨークの第２の脚に引きつけられ、レバ
ーアームの他端に固着した印字ニードルは印字面の方向
に移動し、印字媒体に所要の印字ドットを発生する。板
ばねはレバーアームの吸引によりプレストレスを与えら
れる。板ばねは、励磁コイルが励磁されなくなったとき
の板ばねのリバウンド及びプレストレスにより再び釈放
され、レバーアームの中心は再び第２の脚から離れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のマトリ
ックスプリンタにおいては、インパクト時に生ずる力は
レバーアームに振動を生じ、この振動は印字ドットが印
字された後比較的長い時間がたつまで消滅しない。振動
が消滅する前に新たな励磁を行うと、明瞭な印字ドット
を印字することはできない。従って、印字周波数は振動
特性により制限される。

【０００４】従って、本発明の目的は、印字周波数及び
印字周波数全体にわたる印字力の一定性に関して改善し
たマトリックスプリンタを得るにある。マトリックスプ
リンタは、例えば、３ｋＨｚ　にも達するすべての周波
数で一定の印字力の印字コピーを得ることができなけれ
ばならない。この一定の印字力は、例えば、１枚のオリ
ジナルと少なくとも５枚のコピーに印字するのに十分な
ものとする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明マトリックスプリンタは、レバーアームの重心
及び回転軸線を、印字面に垂直な同一の平面上に配置し
たことを特徴とする。この構成によれば、リバウンド後
には印字面に垂直な方向の振動は発生しない。レバーア
ームの重心は、レバーアームの質量及びレバーアームに
連結した全ての質量例えば、印字ニードルの質量また付
加できるならばアーマチュアの質量から計算される。

【０００６】本発明の好適な実施例においては、レバー
アームの重心をできるだけ回転軸線に近接配置する。こ
の構成によれば、リバウンドによりレバーアームの並進
振動を発生しないという利点が得られる。

【０００７】更に、本発明の好適な他の実施例において
は、回転軸線を板ばねの収縮部により規定し、板ばねの
幅広の側面に平行な板ばねの中心面を前記平面に一致さ
せた構成とする。

【０００８】このような板ばねは簡単な形状であり、製
造容易である。

【０００９】本発明の更に他の好適な実施例においては
、ばねをクロスばねとし、このクロスばねのクロスライ
ンを回転軸線に一致させた構成とする。クロスばねは、
機械的負荷を比較的大きくすることができるという利点
がある。クロスばねを有するマトリックスプリンタにつ
いては米国特許第４，１３６，９７８　号に記載されて
いる。 このクロスばねは、米国特許第４，５８５，３６１　号
に記載されている板ばねのようにレバーアームの端部に
配置してあるため、同様の欠点がある。

【００１０】本発明によれば、２個の異なるクロスばね
にそれぞれ属する２個の板ばねをそれぞれＵ字状のブリ
ッジにより相互連結し、Ｕ字状のブリッジを互いに重ね
合わせて支持体に連結する。

【００１１】この構成によれば、これらクロスばねは製
造容易である。

【００１２】更に、本発明の好適な他の実施例において
は、中心に支持した印字ニードルを動作させるためのア
ーマチュアをリムに又は円形に配列した別個の磁石装置
を具え、レバーアームを２個のリムを有する回転レバー
として構成し、ばねにより間隔を開けて支持体に連結し
、各アーマチュアをレバーの一方の遊端に固定し、前記
印字ニードルをレバーの他方の遊端に固定し、コイルが
励磁されていないときばね圧力に抗してアーマチュアが
永久磁石の力により引きつけ、コイルが励磁されている
ときニードルを動作するようアーマチュアを移動させ構
成とする。この構成によれば、各遊端にアーマチュアと
印字ニードルを配置したレバーアームの製造を簡単かつ
自動製造で行うことができるようになる。更に、このよ
うな装備をしたレバーアームの取り付けは、ばねにより
簡単に行うことができ、即ち、先ずレバーアームにばね
を固着し、次にユニット全体を確実、簡単かつ迅速に支
持体に固着するだけでよい。この作業中、支持体とレバ
ーアームとの間の間隔は、レバーアームの確実な回転を
容易にするよう選択する。

【００１３】更に、本発明の好適な実施例においては、
レバーアーム（１３）を、アーマチュア（１９）を半径
方向外方に指向させて星型に整列して支持体（１２）に
固定し、またリムでハウジング（１０）の周囲に配列し
た磁石装置（１１）を半径方向の面に配列し、またこの
磁石装置（１１）を、コア（２８）を設けたコイル（２
７）、ヨーク（３０）、永久磁石（３１）及びポールシ
ュー（３２）により構成し、前記ポールシュー（３２）
がコア（２８）とともに、山形アーマチュアが通過する
コーナー領域を形成し、この山形アーマチュアとの間に
エアギャップ（３４，４４）　を形成する。この結果、
２個の互いに離れた組立体が存在し、即ち、ハウジング
に固定した磁石装置を有する磁石組立体と、アーマチュ
ア及び印字ニードルを担持するレバーアームを有する機
械的組立体が存在し、これらレバーアームは、円形支持
プレートに取り付ける。磁石装置は、例えば、ハウジン
グ内に特別な鋳造コンパウンドにより封止する。それぞ
れ半径方向面に位置する磁石装置は、それぞれ閉鎖した
永久磁石及びレバーアームに取り付けた印字ニードルを
動作させる電磁回路を形成する。支持体に取り付けたレ
バーアーム付きの機械的組立体を組み込む際、レバーア
ームの外側に半径方向に取り付けた山形アーマチュアを
、磁石組立体の半径方向内方に存在するコーナー領域に
エアギャップを残して正確に嵌合する。

【００１４】本発明の好適な実施例においては、山形構
造のアーマチュアの各々には、２個の作用面を設け、一
方の作用面は前記コアの作用面とともに作用エアギャッ
プを形成し、他方の作用面は前記ポールシューの作用面
とともに増補エアギャップを形成し、この増補エアギャ
ップにより作動条件において最小寸法を維持する構成と
する。この最小寸法のため、一方では磁束の削減ができ
るだけ小さくなり、他方ではアーマチュアのかみつきが
防止される。作用エアギャップで最適の磁気条件を得る
ためには、作用エアギャップにおける作用面のうちの１
個の作用面の寸法に対する永久磁石の断面積の比を、隣
接鉄部分において磁束密度が磁気飽和点の直前の点まで
達するよう選択すると好適である。このことにより、最
小のエネルギ消費でアーマチュアを動作させる機械的力
を大きくすることができる。エネルギバランスを改善す
るため、磁気回路の鉄経路は少なくとも部分的に例えば
、コイルにより包囲されたコア領域では積層スクックと
して構成するとよい。この結果、ヨークの磁界変化を生
じた場合、渦電流損失が少なくなる。

【００１５】磁気組立体及び機械的組立体のモジュラー
構造により簡単な変更だけで大幅な機械加工及び調整は
不要となる。

【００１６】リムに配置した磁石装置の中心において、
レバーアームに取り付け、星型配列にした印字ニードル
はハウジングの軸線の方向に移動する。この移動中、印
字ニードルはニードル支持体に回転自在に配置した支持
プレートにより支持するとよい。ニードル支持体はそれ
自体組立体を構成し、例えば、保持フックにより支持体
に連結する。マトリックスプリンタのプリントヘッドが
例えば、回転構造である場合、支持体プレートの回転自
在の構成により、印字ニードルの傾動は回避できる。支
持体プレートは、スチールで形成しかつ耐摩耗層を設け
ると好適である。更に、支持体プレートにより制限され
る印字ニードルの支持長さを、個別の長さ部分の固有振
動数が最大印字周波数よりも大きくなるよう選択すると
よい。

【００１７】

【実施例】次に、図面につき本発明の好適な実施例を説
明する。

【００１８】図１には、マトリックスプリンタ（図示せ
ず）のプリントヘッド１を示し、このプリントヘッドは
、磁石装置１１を収容する円形断面のハウジングを有し
、この磁石装置１１はリングの外周縁に配置する。参照
符号１２は円形断面の支持体を示し、この支持体の外周
縁にレバーアーム１３を放射状配列にして取り付ける。 この取り付けは板ばね１４により行い、各板ばね１４は
、一方の端部を支持体１２の窪み１５に（図６参照）、
他方の端部をレバーアーム１３の窪み１６に（図３ａ）
にレーザ溶接により固定する。板ばね１４は、中央領域
に収縮部１７を設け、この収縮部１７はレバーアーム１
３の回転軸線１８をなす。レバーアーム１３の外方に指
向する遊端には山形のアーマチュア１９を固定し、この
アーマチュアは、２個の作用面２０、２１を有し、仕上
がった組立体において磁石装置１１（以下に説明する）
に連係動作する。端部レバーアーム１３の他方の遊端に
は、プリントヘッド１の軸線２３に沿って指向する印字
ニードル２２を固定する。回転軸線１８、レバーアーム
１３及びレバーアーム１３に連結した全ての質量の重心
Ｍを印字面ＤＥに直交する説明Ｅ上に存在するよう構成
する。

【００１９】参照符号２４は印字ドラムを示し、参照符
号２５は印字媒体（例えば、紙）を示し、参照符号２６
はプリントヘッド１と印字媒体２５との間の印字ギャッ
プを示す。

【００２０】各磁石装置１１は、励磁コイル２７と、こ
の励磁コイル２７を配置しまた作用面２９を設けた第１
ヨーク部分２８と、励磁コイル２７の外側に配置する第
２ヨーク部分３０と、永久磁石３１と、作用面３３を設
けたポールシュー３２とを有する。作用面２０、３３は
或る距離離して互いに対向させて配置し、増補エアギャ
ップ３４を形成する（図５及び図６参照）。永久磁石３
１は、２２５ＫＡ／ｍのＳｍＣｏ５　により形成した永
久磁石とすると好適である。

【００２１】図３ａ及び図３ｂに示すように、レバーア
ーム１３は、剛性を考慮してボックス構造にする。山形
アーマチュア１９はレーザ溶接によりレバーアームの外
側の遊端に固着する。印字ニードル２２を収容するスリ
ーブ１３ａを他方の端部にそれぞれ設ける。印字ニード
ル２２はスリーブ１３ａに挿入し、印字ニードル２２、
スリーブ１３ａ及びレバーアーム１３は例えば、はんだ
付けにより相互連結する。これらスリーブは適用可能な
技術のうちで簡単な連結技術である。

【００２２】印字ニードル２２、スリーブ１３ａ及びレ
バーアーム１３は以下に説明するようにしても相互連結
することができる。スリーブ１３ａは、レバーアーム１
３に挿通し、印字ニードルをスリーブ１３ａに挿通する
。３個の部分１３、１３ａ、２２はレバー１３の上側Ａ
においてレーザ溶接により互いに連結する。レバーアー
ム１３の下側は、毛細管作用により、レバーアーム１３
とスリーブ１３ａとの間にまたスリーブ１３ａと印字ニ
ードル２２との間に接着剤を注入する。印字ニードルの
振動は接着剤により減衰─ることができる。

【００２３】図４ａ及び図４ｂには、本発明によるレバ
ーアーム３５の変更例のの斜視図を示し、この図面にお
いては、図１〜図３の実施例で示したのと対応する部分
には同一参照符号を使用する。レバーアーム３５は、２
個のクロスばね３６、３７を有する。各クロスばねは、
２個の板ばね素子３８，３９；４０，４１　を有し、異
なるクロスばねに属する２個の板ばね素子３８，４０　
及び３９，４１　はそれぞれＵ字状のブリッジ４２、４
３により相互連結する。Ｕ字状のブリッジ４２、４３は
互いに重ね合わせ、支持体１２に連結する。レバーアー
ム３５の重心Ｍを回転軸線１８上に配置し、インパクト
中に並進振動が生じないようにする。

【００２４】図５に励磁コイル２７を有するプリントヘ
ッド１の非励磁状態を示し、図６に励磁コイル２７を有
するプリントヘッド１の励磁状態を示し、これらの図に
おいて作用エアギャップ４４及び増補エアギャップ３４
は正しい縮尺では描いていない。励磁コイル２７が励磁
されないとき、アーマチュアの作用面２１は第１ヨーク
部分２８の作用面２９に接触し、板ばね１４がプレスト
レスを受ける状態となる。印字媒体の方向への印字ニー
ドル２２の移動は、永久磁石３１の磁界が励磁コイルの
励磁によって板ばね１４のプレストレスが永久磁石３１
の保持力よりも大きくなるよう減殺することにより生ず
る。保持力が板ばね１４のプレストレスよりも小さくな
る瞬間、印字ニードル２２は印字面ＤＥに向かって移動
し、所要の印字ドットを印字媒体２５に発生する。イン
パクト中に生ずる力によりレバーアームには振動を引き
起こさない。即ち、レバーアーム１３の重心Ｍ及び回転
軸線１８が印字面ＤＥに垂直な平面Ｅ上に存在する端面
であるためである。図５によれば、増補エアギャップ３
４を制限する作用面２０、３３はほぼ平行であるが、図
６に示すように励磁コイル２７の励磁状態でのエアギャ
ップ３４は、レバーアーム１３の回転軸線１８の周りの
小さい角度４５にわたる回転により楔状に拡開する。ア
ーマチュア１９が移動するとき、増補エアギャップ３４
の平均値には僅かな変化しかない。増補エアギャップ３
４は、質量及び公差をうまく制御することができるため
、小さく維持することができる。作用ギャップ４４はア
ーマチュア１９の移動により作用面２１、２９間に生じ
ている。

【００２５】図５の参照符号４６、４７は、レバーアー
ム１８の一部をなすレバー部分を示す。レバー部分４６
、４７の長さの比は約１：３である。

【００２６】図７には、永久磁石３１の保持力Ｆと２個
の異なる板ばねのばね力Ｆｆ１、Ｆｆ２とをアーマチュ
ア行程Ｓの関数として示す。アーマチュア行程が「０」
のとき、江戸の保持力Ｆｄ　及びばね力Ｆｆ１、Ｆｆ２
は最大となる。行程Ｓが増加するときばね力Ｆｆ１、Ｆ
ｆ２はほぼ直線的に減少し、永久磁石３１の保持力Ｆｄ
　は非線形の曲線を描くよう減少する。しかし、永久磁
石３１の保持力Ｆｄ　はばね力Ｆｆ１、Ｆｆ２よりも常
に大きく、従って、アーマチュア１９は常に引き込むこ
とができる。動作の信頼性は、非励磁状態の励磁コイル
２７における残留力ＦＲ　（保持力Ｆｄ　−ばね力Ｆｆ
１、Ｆｆ２）を十分大きくすることにより増大する。こ
のときプリントヘッド１はショックを受けにくい。

【００２７】参照符号４８はニードル支持体を示し、印
字ニードル２２を案内するための支持プレート４９を有
する。 印字ニードル２２のための案内ダイス５１を有する回動
自在の切り換えヘッド５０をニードル支持体４８に設け
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】印字ドラムに関連させたプリントヘッドの一部
断面とする側面図である。

【図２】印字ニードルを担持するレバーアームを有する
支持体の側面図である。

【図３】（ａ）　はレバーアームと、このレバーアーム
の回転軸線をなす板ばねとを示す分解斜視図であり、（
ｂ）　は組み立て斜視図である。

【図４】（ａ）　はレバーアームと、このレバーアーム
の回転軸線をなすクロスばねとを示す組み立て斜視図で
あり、（ｂ）　分解斜視図である。

【図５】図１の上側部分の非励磁状態の拡大縦断面図で
ある。

【図６】図１の上側部分の励磁状態の拡大縦断面図であ
る。

【図７】永久磁石の保持力と２個の異なるばねのばね力
を示す線図的グラフである。

【符号の説明】

１　　　　プリントヘッド １１　　　　磁石装置 １２　　　　支持体 １３，３５　レバーアーム １３ａ　　　スリーブ １４　　　　板ばね １５，１６　窪み １７　　　　収縮部 １８　　　　レバーアームの回転軸線 １９　　　　アーマチュア ２０，２１，２９，３３　　　作用面 ２２　　　　印字ニードル ２３　　　　プリントヘッド軸線 ２４　　　　印字ドラム ２５　　　　印字媒体 ２６　　　　ギャップ ２７　　　　励磁コイル ２８　　　　第１ヨーク部分 ３０　　　　第２ヨーク部分 ３１　　　　永久磁石 ３２　　　　ポールシュー ３４　　　　増補ギャップ ３６，３７　クロスばね ３８，３９，４０，４１　板ばね素子 ４２，４３　ブリッジ ４４　　　　作用ギャップ ４６，４７　レバー部分 ４８　　　　ニードル支持体 ４９　　　　支持プレート ５０　　　　切り換えヘッド ５１　　　　案内ダイス

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印字ニードル（２２）を担持するプリント
   ヘッド（１）　を有し、各印字ニードルをレバーアーム
   （１３）により動作させることができるようにし、前記
   レバーアーム（１３）を、このレバーアームの回転軸線
   （１８）を規定するとともに、レバーアーム（１３）と
   支持体（１２）との間の固定ブリッジをなすばね（１４
   ）に連結したマトリックスプリンタにおいて、前記レバ
   ーアーム（１３）の重心（Ｍ）　及び回転軸線（１８）
   を、印字面（ＤＥ）に垂直な同一の平面上に配置したこ
   とを特徴とするマトリックスプリンタ。
2. 【請求項２】レバーアーム（１３）の重心（Ｍ）　をで
   きるだけ回転軸線（１８）に近接配置した請求項１記載
   のマトリックスプリンタ。
3. 【請求項３】前記回転軸線（１８）を板ばね（１４）の
   収縮部（１７）により規定し、板ばねの幅広の側面に平
   行な板ばね（１４）の中心面を前記平面に一致させた構
   成とした請求項１又は２記載のマトリックスプリンタ。
4. 【請求項４】前記ばねをクロスばね（３６，３７）　と
   し、このクロスばねのクロスラインを回転軸線（１８）
   に一致させた構成とした請求項１又は２記載のマトリッ
   クスプリンタ。
5. 【請求項５】２個の異なるクロスばね（３６，３７）　
   にそれぞれ属する２個の板ばね（３８，４０；３９，４
   １）　をそれぞれＵ字状のブリッジ（４２，４３）　に
   より相互連結し、Ｕ字状のブリッジ（４２，４３）　を
   互いに重ね合わせて支持体（１２）に連結した請求項４
   記載のマトリックスプリンタ。
6. 【請求項６】中心に支持した印字ニードル（２２）を動
   作させるためのアーマチュア（１９）をリムに又は円形
   に配列した別個の磁石装置（１１）を具えた請求項１乃
   至５のうちのいずれか一項に記載のマトリックスプリン
   タにおいて、レバーアーム（１３）を２個のリムを有す
   る回転レバーとして構成し、ばね（１４）により間隔を
   開けて支持体（１２）に連結し、各アーマチュア（１９
   ）をレバーの一方の遊端に固定し、前記印字ニードル（
   ２２）をレバーの他方の遊端に固定し、コイル（２７）
   が励磁されていないときばね圧力に抗してアーマチュア
   （１９）が永久磁石の力により引きつけ、コイル（２７
   ）が励磁されているときニードル（２２）を動作するよ
   うアーマチュアを移動させ構成としたマトリックスプリ
   ンタ。
7. 【請求項７】レバーアーム（１３）を、アーマチュア（
   １９）を半径方向外方に指向させて星型に整列して支持
   体（１２）に固定し、またリムでハウジング（１０）の
   周囲に配列した磁石装置（１１）を半径方向の面に配列
   し、またこの磁石装置（１１）を、コア（２８）を設け
   たコイル（２７）、ヨーク（３０）、永久磁石（３１）
   及びポールシュー（３２）により構成し、前記ポールシ
   ュー（３２）がコア（２８）とともに、山形アーマチュ
   アが通過するコーナー領域を形成し、この山形アーマチ
   ュアとの間にエアギャップ（３４，４４）　を形成した
   請求項６記載のマトリックスプリンタ。
8. 【請求項８】山形構造のアーマチュア（１９）の各々に
   は、２個の作用面（２０，２１）　を設け、一方の作用
   面（２１）は前記コア（２８）の作用面（２９）ととも
   に作用エアギャップ（４４）を形成し、他方の作用面（
   ２０）は前記ポールシュー（３２）の作用面（３３）と
   ともに増補エアギャップ（３４）を形成し、この増補エ
   アギャップ（３４）により作動条件において最小寸法を
   維持する構成とした請求項５又は６記載のマトリックス
   プリンタ。
9. 【請求項９】支持体（１２）に連結することができ、前
   記印字ニードル（２２）を案内するための回転自在に配
   置した支持体プレート（４９）を有するニードル支持体
   （４８）を設け、前記支持体プレート（４９）をスチー
   ルで形成しかつ耐摩耗層を設けた請求項５乃至８のうち
   のいずれか一項に記載のマトリックスプリンタ。
10. 【請求項１０】前記支持体プレート（４９）により制限
    される印字ニードル（２２）の支持長さを、個別の長さ
    部分の固有振動数が最大印字周波数よりも大きくなるよ
    う選択した請求項９記載のマトリックスプリンタ。