JPH06286169A - Impact dot head - Google Patents

Impact dot head

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Publication number
JPH06286169A
JPH06286169A JP7987693A JP7987693A JPH06286169A JP H06286169 A JPH06286169 A JP H06286169A JP 7987693 A JP7987693 A JP 7987693A JP 7987693 A JP7987693 A JP 7987693A JP H06286169 A JPH06286169 A JP H06286169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spring
spring member
magnetic
magnetic flux
magnetic circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP7987693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Takeuchi
丘 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP7987693A priority Critical patent/JPH06286169A/en
Publication of JPH06286169A publication Critical patent/JPH06286169A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エネルギ変換効率が高いと共に寿命が長く信
頼性の高いインパクトドットヘッドを提供する。 【構成】 磁気回路の外側にスプリング27を配置する
と共に、スプリング27の材料として磁気回路の構成材
料より飽和磁束密度及び透磁率が低いものを用いた。 【効果】 磁気回路部分と機械的ばね部材が機能分離さ
れ、磁気回路部分と機械的ばね部材各々の性能を追求し
た自由度の高い設計が可能となると共にスプリング27
の応力腐食割れも防がれる。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide an impact dot head having high energy conversion efficiency, long life and high reliability. [Structure] A spring 27 is arranged outside the magnetic circuit, and a material having a lower saturation magnetic flux density and permeability than the constituent material of the magnetic circuit is used as the material of the spring 27. [Effect] The magnetic circuit portion and the mechanical spring member are functionally separated, which enables a highly flexible design in pursuit of the performance of each of the magnetic circuit portion and the mechanical spring member, and the spring 27
It also prevents stress corrosion cracking.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインパクトドットマトリ
ックスプリンタの印字ヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a print head for an impact dot matrix printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年急速に普及したパーソナルコンピュ
ータの出力端末として低価格で多彩な印字の可能なシリ
アルプリンタに対する需要が高まっている。なかでもシ
リアルインパクトドットプリンタはランニングココスト
が安く印字媒体の選択範囲が広いため、伝票発行やプロ
グラムリスト出力等の業務用として数多く用いられてい
る。このシリアルインパクトドットプリンタに用いられ
るインパクトドットヘッドの中でも高速印字を求められ
るものには、待機時に永久磁石の磁束によりばね部材を
偏寄させることで歪エネルギを蓄えておき、電磁コイル
への選択的通電により永久磁石の磁束を打ち消すことで
ばね部材の歪エネルギを運動エネルギに変換して印字動
作する、いわゆるスプリングチャージ型と呼ばれるタイ
プのものが多数開発され実用に供されている。例えば特
公昭62−4237号公報にて開示されている様なイン
パクトドットヘッドが知られている。その内容を図5を
用いて説明する。
2. Description of the Related Art There has been an increasing demand for a low-priced serial printer capable of various printing as an output terminal of a personal computer which has rapidly spread in recent years. Among them, serial impact dot printers are widely used for business such as issuing slips and outputting program lists because of their low running cost and wide selection range of printing media. Among the impact dot heads used in this serial impact dot printer, those that require high-speed printing, store strain energy by biasing the spring member by the magnetic flux of the permanent magnet during standby, and selectively store it in the electromagnetic coil. A large number of so-called spring-charge types have been developed and put into practical use, in which the strain energy of the spring member is converted into kinetic energy by canceling the magnetic flux of the permanent magnet by energization to perform a printing operation. For example, an impact dot head as disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-4237 is known. The contents will be described with reference to FIG.

【0003】図5は特公昭62−4237号公報にて開
示されているインパクトドットヘッドの一印字ユニット
分の部分断面図であり図5右側がインパクトドットヘッ
ドの中心側に、左側が外周側に各々対応している。円盤
状ベースプレート136の上面外周側にはリング状永久
磁石124,リング状スペーサ132が載置され、内周
側には印字要素の数と同数のコア125が立設され、各
コア125の周りにはコイル122が巻回されている。
外周側でリング状に連結され、外周側から中心に向かっ
て伸びたばね部材127がスペーサ132の上に載置さ
れ、ばね部材127の各内周側は各コア125の上面を
覆うように伸びている。さらに、ばね押え133を介し
て中央部に穴のある蓋137がばね部材127の上に載
置され、ねじ138によって全体が締結されている。ば
ね部材127の上面にはレバー126が溶接により固定
され、このレバー126の内周側端末には印字要素であ
る印字突部128設けられている。ベースプレート13
6,コア125,スペーサ132は磁石鋼のような透磁
性材料で形成され、ばね部材127は透磁性のある弾性
材料で形成されている。リング状永久磁石124は軸方
向に着磁されているためベースプレート136,コア1
25,ばね部材127,スペーサ132により磁気回路
が形成され、待機時に、永久磁石124の磁束はベース
プレート136,コア125,ばね部材127,スペー
サ132を通って永久磁石124にもどるループをえが
いている。この永久磁石124の磁束によりばね部材1
27はコア125に吸引されるため偏寄され歪エネルギ
を蓄えている。コイル122へ永久磁石124の磁束と
反対方向の磁束を発生させる向きに通電すると永久磁石
124の磁束は打ち消され、ばね部材127はコア12
5への吸引から解放されるため、歪エネルギを解放しな
がら自由状態へ戻り、これにともないレバー126が図
5において上向きに回動し、レバー126の先端に設け
られた印字突部128が蓋137の中央穴から突出して
図示していない印字媒体に衝撃印字する。印字が終了す
るとコイル122への通電を終了する事にともない、再
度永久磁石124の磁束によりばね部材127はコア1
22に吸引され、待機状態に戻る。
FIG. 5 is a partial sectional view of one printing unit of an impact dot head disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-4237. The right side of FIG. 5 is the center side of the impact dot head and the left side is the outer peripheral side. Each corresponds. A ring-shaped permanent magnet 124 and a ring-shaped spacer 132 are placed on the outer peripheral side of the upper surface of the disk-shaped base plate 136, and the same number of cores 125 as the number of printing elements are erected on the inner peripheral side. The coil 122 is wound.
A spring member 127, which is connected in a ring shape on the outer peripheral side and extends from the outer peripheral side toward the center, is placed on the spacer 132, and each inner peripheral side of the spring member 127 extends so as to cover the upper surface of each core 125. There is. Further, a lid 137 having a hole at the center is placed on the spring member 127 via a spring retainer 133, and the whole is fastened by a screw 138. A lever 126 is fixed to the upper surface of the spring member 127 by welding, and a printing protrusion 128, which is a printing element, is provided at the inner peripheral end of the lever 126. Base plate 13
6, the core 125 and the spacer 132 are made of a magnetically permeable material such as magnetic steel, and the spring member 127 is made of a magnetically permeable elastic material. Since the ring-shaped permanent magnet 124 is magnetized in the axial direction, the base plate 136, the core 1
A magnetic circuit is formed by 25, the spring member 127, and the spacer 132, and during standby, the magnetic flux of the permanent magnet 124 passes through the base plate 136, the core 125, the spring member 127, and the spacer 132, and loops back to the permanent magnet 124. Due to the magnetic flux of the permanent magnet 124, the spring member 1
Since 27 is attracted to the core 125, it is biased and stores strain energy. When the coil 122 is energized in a direction to generate a magnetic flux in a direction opposite to the magnetic flux of the permanent magnet 124, the magnetic flux of the permanent magnet 124 is canceled and the spring member 127 causes the core 12 to move.
5 is released from suction, the strain energy is released and the state returns to the free state. Accordingly, the lever 126 pivots upward in FIG. 5, and the printing protrusion 128 provided at the tip of the lever 126 is covered. Impact printing is performed on a print medium (not shown) by projecting from the central hole 137. When the printing is completed, the energization of the coil 122 is completed, and the magnetic flux of the permanent magnet 124 causes the spring member 127 to move to the core 1 again.
It is sucked by 22 and returns to the standby state.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】特公昭62−4237
号公報にて開示されているインパクトドットヘッドにお
いてばね部材127は機械要素であるばねの機能と磁気
回路の一部としての機能を兼務している。しかしこのば
ねの機能と磁気回路の一部としての機能を実用性のある
レベルで両立させることは非常に困難である。
[Problems to be Solved by the Invention] Japanese Patent Publication No. 62-4237
In the impact dot head disclosed in the publication, the spring member 127 has both the function of a spring as a mechanical element and the function of a part of a magnetic circuit. However, it is very difficult to combine the function of this spring and the function as a part of the magnetic circuit at a practical level.

【0005】ここで、ばね部材127のばね機能を説明
するため片持ち梁としてモデル化し図6を用いて説明す
る。図6において原点0はばね部材127のスペーサ1
32とばね押え133にはさまれたエッジ部に対応し、
ばね部材127の弾性変形可能な有効ばね部としてはこ
のエッジ部からレバー126の取り付け後端までの長さ
lの範囲を考えている。また、コア125からの吸引力
を受ける位置とレバー126の取り付け後端までの長さ
aの範囲はレバー126の曲げ剛性が大きいため弾性変
形しない剛体部として考えてある。このようなモデル化
をするとコア125による吸引力Pを受けた場合の有効
ばね部のたわみ方程式は下記の通りとなる。
Here, in order to explain the spring function of the spring member 127, it is modeled as a cantilever and will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the origin 0 is the spacer 1 of the spring member 127.
Corresponding to the edge part sandwiched between 32 and the spring retainer 133,
As the elastically deformable effective spring portion of the spring member 127, the range of the length l from this edge portion to the rear end of the attachment of the lever 126 is considered. Further, the range of the length a from the position where the suction force from the core 125 is received to the rear end of the mounting of the lever 126 is considered as a rigid body portion which is not elastically deformed because the bending rigidity of the lever 126 is large. With such a modeling, the deflection equation of the effective spring portion when receiving the suction force P by the core 125 is as follows.

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】ここで、x:ばね部材長手方向の距離,
y:ばね部材偏寄方向の距離,E:ヤング率, I:ば
ね部材の断面2次モーメント また、ばね定数をkとすると、下記のようになる
Where x is the distance in the longitudinal direction of the spring member,
y: distance in the direction of biasing the spring member, E: Young's modulus, I: second moment of area of the spring member, and when the spring constant is k, the following is obtained.

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】ばね部材127の断面が図7に示すように
幅b,厚みhの長方形とするとばね定数kは次のように
表される。
When the cross section of the spring member 127 is a rectangle having a width b and a thickness h as shown in FIG. 7, the spring constant k is expressed as follows.

【0010】[0010]

【数3】 [Equation 3]

【0011】最大応力σmaxはx=0のエッジ部で発
生し次のように表される。
The maximum stress σmax occurs at the edge portion of x = 0 and is expressed as follows.

【0012】[0012]

【数4】 [Equation 4]

【0013】また、吸引力Pは吸引部を通過する磁束量
で決まり、この磁束はすべてばね部材127を通るため
磁束量は、ばね部材127の断面積Sを関数要素として
持つ。また、断面積S=bxhであるから、吸引力Pも
ばねの幅b,厚みhに影響を受けることとなりばね特性
と磁気特性が絡み合い、どちらの特性も両立した設計を
困難にしている。
The attracting force P is determined by the amount of magnetic flux passing through the attracting portion, and all of this magnetic flux passes through the spring member 127, so the amount of magnetic flux has the cross-sectional area S of the spring member 127 as a function element. Further, since the cross-sectional area S = bxh, the suction force P is also influenced by the width b and thickness h of the spring, and the spring characteristics and the magnetic characteristics are entangled with each other, making it difficult to design both characteristics.

【0014】また、材料面においてもばね特性と磁気特
性双方に優れた材料は存在せず、例えば、バネ特性に優
れたばね鋼の飽和磁束密度や透磁率は低く、逆に飽和磁
束密度や透磁率が高くエネルギ変換効率を高めることの
可能な磁気回路材料である純鉄やケイ素鋼は機械的強度
が低くばね材料として実用的でない。
Also, in terms of material, there is no material excellent in both spring characteristics and magnetic characteristics. For example, spring steel having excellent spring characteristics has a low saturation magnetic flux density and magnetic permeability, and conversely, a saturated magnetic flux density and magnetic permeability. However, pure iron or silicon steel, which is a magnetic circuit material capable of increasing the energy conversion efficiency due to its high temperature, has low mechanical strength and is not practical as a spring material.

【0015】更に、インパクトドットヘッドは通常1K
Hz以上の高い周波数で駆動されるため、これに伴い磁
束も高周波で増減し、これによる渦電流が磁気回路内に
発生する。この電流により磁気回路の腐食条件が揃い、
かつ渦電流による損失でばね部材127自身が発熱し温
度が上がることによってさらに電気化学変化である腐食
条件が促進されてしまう。ばね部材127は駆動に伴い
高周波振動し、先に述べたようにエッジ部で最大の応力
状態となるため、このエッジ部は応力と腐食の双方を受
け、ここで応力腐食割れをおこしてしまう。このため、
バネ部材127がエッジ部で折れ、寿命が短く信頼性が
低いという問題点を有していた。
Further, the impact dot head is usually 1K.
Since it is driven at a high frequency of Hz or higher, the magnetic flux also increases / decreases at a high frequency, and an eddy current is thereby generated in the magnetic circuit. With this current, the corrosion conditions of the magnetic circuit are aligned,
Moreover, the loss due to the eddy current causes the spring member 127 itself to generate heat, and the temperature rises, further promoting the corrosion condition which is an electrochemical change. Since the spring member 127 vibrates at high frequency as it is driven, and the edge portion is in the maximum stress state as described above, the edge portion receives both stress and corrosion, and stress corrosion cracking occurs here. For this reason,
There is a problem that the spring member 127 is broken at the edge portion and has a short life and low reliability.

【0016】そこで本発明は従来のこのような問題を解
決し、エネルギ変換効率が高いと共に寿命が長く信頼性
の高いインパクトドットヘッドを提供することを目的と
する。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide an impact dot head having a high energy conversion efficiency, a long life, and a high reliability.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のインパクトドットヘッドは、待機時に、永久磁
石の磁束によりばね部材を偏寄させることで歪エネルギ
を蓄えておき、電磁コイルへの選択的通電により永久磁
石の磁束を打ち消すことでばね部材の歪エネルギを運動
エネルギに変換して印字動作するインパクトドットヘッ
ドにおいて、永久磁石の一方の磁極面から電磁コイルを
通り永久磁石の他方の磁極面までの閉じた磁気回路の外
側にばね部材を配置すると共に、ばね部材の材料として
閉じた磁気回路の構成材料より飽和磁束密度及び透磁率
が低いものを用いたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the impact dot head of the present invention stores strain energy by biasing the spring member by the magnetic flux of the permanent magnet during standby, and stores it in the electromagnetic coil. In an impact dot head that performs printing by converting the strain energy of the spring member into kinetic energy by canceling the magnetic flux of the permanent magnet by selectively energizing, in the printing operation, the magnetic pole of one of the permanent magnets passes through the electromagnetic coil and the other magnetic pole of the permanent magnet. The spring member is arranged outside the closed magnetic circuit up to the surface, and a material having a lower saturation magnetic flux density and magnetic permeability than the constituent material of the closed magnetic circuit is used as the material of the spring member.

【0018】[0018]

【作用】本発明の上記の構成によればばね部材の材料と
して機械的強度の高い材料が使用できると共に磁気回路
部品はすべて磁気特性に優れた材料が使用できる。
According to the above construction of the present invention, a material having a high mechanical strength can be used as the material of the spring member, and all the magnetic circuit parts can be made of materials having excellent magnetic characteristics.

【0019】[0019]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明のインパクトドットヘッドを搭載し
たシリアルインパクトドットプリンタのメカニカルな部
分の概略平面図であり、図2は概略正面図である。この
シリアルインパクトドットプリンタでは印字媒体として
の印字紙5を支持するプラテン3と平行の桁方向にイン
パクトドットヘッド2を移動させながら印字を行う為に
インパクトドットヘッド2をキャリッジ1上に搭載して
いる。プラテン3とインクリボン4との間に配置された
印字紙5に対してキャリッジ1を桁方向に移動しながら
ドット印字し所望の文字,図形等が印刷される。印字紙
5としては1枚のみで構成されている単票紙から7枚程
度のノンカーボン紙で構成された複写紙まで、各種の紙
が使用される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view of a mechanical portion of a serial impact dot printer equipped with an impact dot head of the present invention, and FIG. 2 is a schematic front view. In this serial impact dot printer, the impact dot head 2 is mounted on the carriage 1 in order to perform the printing while moving the impact dot head 2 in the digit direction parallel to the platen 3 supporting the printing paper 5 as the printing medium. . Dots are printed on the printing paper 5 arranged between the platen 3 and the ink ribbon 4 while moving the carriage 1 in the digit direction, and desired characters, figures, etc. are printed. As the printing paper 5, various papers are used, from a single-cut paper made up of only one paper to a copy paper made up of about seven non-carbon papers.

【0020】底板7の上に設けられたフォトカプラ9は
キャリッジ1の下に設けられているフィン10の存在の
有無を検知することでキャリッジ1のホームポジション
を検出する機能を持っている。キャリッジ1はキャリッ
ジ駆動モータ11により駆動ベルト12を介して図1,
図2の横方向に往復駆動される。この時にキャリッジ駆
動モータ11に取り付けたエンコーダ13がキャリッジ
1の位置を検出する信号を発生し、この信号を元に基準
印字タイミング信号が作られる。
The photocoupler 9 provided on the bottom plate 7 has a function of detecting the home position of the carriage 1 by detecting the presence of the fins 10 provided below the carriage 1. The carriage 1 is driven by a carriage driving motor 11 via a driving belt 12 as shown in FIG.
It is reciprocally driven in the lateral direction of FIG. At this time, the encoder 13 attached to the carriage drive motor 11 generates a signal for detecting the position of the carriage 1, and a reference print timing signal is generated based on this signal.

【0021】本発明のインパクトドットヘッドの一実施
例を図2のA−A断面である図3を用いて説明する。純
鉄で形成し中央に穴のある円盤状ベースプレート36の
一面には図3の平面と直行する中心軸の方向からみてほ
ぼ円周上に3%ケイ素鋼で形成したコア25が9個配置
され、このコアの外周にはリング状の永久磁石24が設
けられ、軸方向に着磁されている。更に純鉄で形成した
ヨーク30,サイドヨーク31,ステンレス鋼で形成し
たスペーサ32,バネ鋼より成りばね部材としての機能
を有するスプリング27,炭素鋼より成るバネ押え33
が積層固定されている。スプリング27の先端には3%
ケイ素鋼より成るプランジャ23が固着されコア25と
対向する位置に支持されている。プランジャ23には先
端部に超硬より成る印字ワイヤ28をロー付けで接合し
た工具鋼より成るレバー26が固定されている。印字ワ
イヤ28はワイヤガイド34,35により所定の位置に
導かれ、本実施例の場合先端が図3の紙面に垂直な方向
一直線上に配列されている。レバー26の先端位置に非
印字待機時において接触するようにバックストッパ21
が設けられている。バックストッパ21は金属製レバー
26に比べ硬度が低くレバー26を摩耗させないポリイ
ミドより成る樹脂フィルム部21a,バネ性を有するス
テンレス鋼より成る金属部21b,衝突力を減衰させる
フッソゴムより成るゴム部21cにより構成されてい
る。
An embodiment of the impact dot head of the present invention will be described with reference to FIG. 3 which is a sectional view taken along line AA of FIG. On one surface of the disk-shaped base plate 36 formed of pure iron and having a hole in the center, nine cores 25 formed of 3% silicon steel are arranged substantially on the circumference as viewed from the direction of the central axis orthogonal to the plane of FIG. A ring-shaped permanent magnet 24 is provided on the outer periphery of the core and is magnetized in the axial direction. Further, a yoke 30 made of pure iron, a side yoke 31, a spacer 32 made of stainless steel, a spring 27 made of spring steel and having a function as a spring member, and a spring retainer 33 made of carbon steel.
Are stacked and fixed. 3% at the tip of spring 27
A plunger 23 made of silicon steel is fixed and supported at a position facing the core 25. A lever 26 made of tool steel, to which a printing wire 28 made of cemented carbide is joined by brazing, is fixed to the tip of the plunger 23. The printing wire 28 is guided to a predetermined position by the wire guides 34 and 35, and in the case of the present embodiment, the tips are arranged in a straight line in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. The back stopper 21 is brought into contact with the tip of the lever 26 during non-printing standby.
Is provided. The back stopper 21 has a resin film portion 21a made of polyimide, which has a hardness lower than that of the metal lever 26 and does not wear the lever 26, a metal portion 21b made of stainless steel having a spring property, and a rubber portion 21c made of fluorine rubber for damping a collision force. It is configured.

【0022】非印字待機時には図3下半分に示すように
永久磁石24の磁束(矢印をつけた実線で示す)はヨー
ク30からサイドヨーク31を通りプランジャ23,コ
イル22を巻回したコア25,ベースプレート36を回
って永久磁石24にもどる。図3のBーB断面である図
4に示すように、サイドヨーク31にはプランジャ23
の輪郭に沿って可能な限り小さな微少ギャップを介して
プランジャ23を囲むスリット31aが設けてあり、サ
イドヨーク31のスリット31aのプランジャ23の側
面に対向する面積が可能な限り大きくなるようになって
いる。この為、サイドヨーク31とプランジャ23間の
磁気抵抗は小さく永久磁石24からサイドヨーク31に
入った磁束はほとんどが微少ギャップを介してプランジ
ャ23に流入する。磁気回路は、電気回路と異なり、た
とえ真空中でも透磁性があるため必ず漏れ磁束が存在
し、永久磁石24の一面の磁極から他面の磁極へ直接漏
れる磁束やサイドヨーク31からスペーサ32,スプリ
ング27を介してプランジャ23に回る磁束なども存在
するが、真空やバネ鋼の透磁率やバネ鋼の飽和磁束密度
が低いこと,またスプリング27の断面積が小さいこ
と,さらにスプリング27はサイドヨーク31から微少
ギャップを介してプランジャ23に流入する磁気回路の
外側に位置し、経路が長くなる、等に起因しこれらは無
視することができ、実用上先に述べたヨーク30からサ
イドヨーク31を通りプランジャ23,コア25,ベー
スプレート36を回って永久磁石24にもどる磁気回路
を実効磁気回路として考えることができる。この実効磁
気回路を通る永久磁石24の磁束によりコア25,プラ
ンジャ23間に吸引力が働きプランジャ23はコア25
に吸引されている。また、プランジャ23はスプリング
27により支持されているため、この時スプリング27
は偏寄され弾性エネルギーを蓄えている。
During non-printing standby, as shown in the lower half of FIG. 3, the magnetic flux of the permanent magnet 24 (shown by a solid line with an arrow) passes from the yoke 30 through the side yoke 31, the plunger 23, the core 25 around which the coil 22 is wound, It goes around the base plate 36 and returns to the permanent magnet 24. As shown in FIG. 4 which is a sectional view taken along line BB of FIG.
A slit 31a surrounding the plunger 23 is provided along the contour of the slit 23a with the smallest possible gap, and the area of the slit 31a of the side yoke 31 facing the side surface of the plunger 23 is made as large as possible. There is. Therefore, the magnetic resistance between the side yoke 31 and the plunger 23 is small, and most of the magnetic flux entering the side yoke 31 from the permanent magnet 24 flows into the plunger 23 through the minute gap. Unlike an electric circuit, a magnetic circuit is magnetically permeable even in a vacuum, so that there is always a leakage magnetic flux, and a magnetic flux that directly leaks from one magnetic pole of one surface of the permanent magnet 24 to the magnetic pole of the other surface, the side yoke 31, the spacer 32, and the spring 27. There is also a magnetic flux that flows to the plunger 23 via the, but the vacuum and the permeability of spring steel and the saturation magnetic flux density of spring steel are low, and the cross-sectional area of the spring 27 is small. These can be ignored because they are located outside the magnetic circuit that flows into the plunger 23 through the minute gap, and the path becomes long. Therefore, in practical use, the yoke 30 and the side yoke 31 pass through and the plunger passes. A magnetic circuit that goes around the 23, the core 25, and the base plate 36 and returns to the permanent magnet 24 can be considered as an effective magnetic circuit. An attractive force acts between the core 25 and the plunger 23 by the magnetic flux of the permanent magnet 24 passing through this effective magnetic circuit, and the plunger 23 moves to the core 25.
Have been sucked into. Further, since the plunger 23 is supported by the spring 27, at this time, the spring 27
Is biased and stores elastic energy.

【0023】ここで、スプリング27のばね機能を説明
するため片持ち梁としてモデル化し図6を用いて説明す
る。図6において原点0はスプリング27のスペーサ3
2とばね押え33にはさまれたエッジ部に対応し、スプ
リング27の弾性変形可能な有効ばね部としてはこのエ
ッジ部からプランジャ23の取り付け後端までの長さl
の範囲を考えている。また、コア25からの吸引力を受
ける位置とプランジャ23の取り付け後端までの長さa
の範囲はプランジャ23の曲げ剛性が大きいため弾性変
形しない剛体部として考えてある。このようなモデル化
をするとコア25による吸引力Pを受けた場合の有効ば
ね部のたわみ方程式は下記の通りとなる。
Here, in order to explain the spring function of the spring 27, it is modeled as a cantilever and will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the origin 0 is the spacer 3 of the spring 27.
2 corresponds to the edge portion sandwiched between the spring retainer 33 and the spring retainer 33. As an elastically deformable effective spring portion of the spring 27, the length l from this edge portion to the rear end of the plunger 23 attached thereto is
Thinking of the range. In addition, the length a from the position where the suction force from the core 25 is received to the rear end of the plunger 23 attached
The range of (3) is considered as a rigid portion that does not elastically deform because the bending rigidity of the plunger 23 is large. With such modeling, the deflection equation of the effective spring portion when the suction force P by the core 25 is received is as follows.

【0024】[0024]

【数5】 [Equation 5]

【0025】ここで、x:スプリング長手方向の距離,
y:スプリング偏寄方向の距離,E:ヤング率,
I:スプリングの断面2次モーメント また、スプリング27のばね定数をkとすると、下記の
ようになる
Where x is the distance in the longitudinal direction of the spring,
y: distance in the spring bias direction, E: Young's modulus,
I: Moment of inertia of area of spring Further, assuming that the spring constant of the spring 27 is k, it becomes as follows.

【0026】[0026]

【数6】 [Equation 6]

【0027】スプリング27の断面は図7に示すように
幅b,厚みhの長方形であるからばね定数kは次のよう
に表される。
As shown in FIG. 7, the cross section of the spring 27 is a rectangle having a width b and a thickness h, so the spring constant k is expressed as follows.

【0028】[0028]

【数7】 [Equation 7]

【0029】最大応力σmaxはx=0のエッジ部で発
生し次のように表される。
The maximum stress σmax occurs at the edge portion where x = 0 and is expressed as follows.

【0030】[0030]

【数8】 [Equation 8]

【0031】また、吸引力Pは吸引部を通過する磁束量
で決まるが、永久磁石24からサイドヨーク31に入っ
た磁束のほとんどは最も磁気抵抗の小さい磁路である微
少ギャップ,プランジャ23,コア25,ベースプレー
ト36を通る。スプリング27はこの外側に位置し、磁
気回路としては使用していないためスプリング27の設
定に際しては上述のバネ定数と機械的強度のみを考慮し
た形状と材料設定が出来る。
The attraction force P is determined by the amount of magnetic flux passing through the attraction portion, but most of the magnetic flux entering the side yoke 31 from the permanent magnet 24 is the magnetic path with the smallest magnetic resistance, the minute gap, the plunger 23, the core. 25, passing through the base plate 36. Since the spring 27 is located outside this and is not used as a magnetic circuit, the shape and material can be set in consideration of only the above-mentioned spring constant and mechanical strength when setting the spring 27.

【0032】印字時には図3上半分に示すようにコイル
22へ通電することにより永久磁石24の磁束を打ち消
す磁束(矢印をつけた破線で示す)を発生させ、コア2
5,プランジャ23間の吸引力を打ち消し偏寄されたス
プリング27の弾性力で印字ワイヤ28を打ち出し印字
する。印字が終了するとコイル22への通電も終了する
ためプランジャ23は再び永久磁石24の磁束によりコ
ア25へ吸引され、レバー26の先端部はバックストッ
パ21に衝突し、停止する。この衝突による衝撃力は樹
脂フィルム部21a,金属部21b,ゴム部21cを弾
性変形させながらゴム部21cにエネルギー吸収され
る。
At the time of printing, by energizing the coil 22 as shown in the upper half of FIG. 3, a magnetic flux (indicated by a broken line with an arrow) for canceling the magnetic flux of the permanent magnet 24 is generated to generate the core 2
5. The attraction force between the plungers 23 is canceled and the biased elastic force of the spring 27 causes the printing wire 28 to be printed. When the printing is completed, the energization of the coil 22 is also completed and the plunger 23 is again attracted to the core 25 by the magnetic flux of the permanent magnet 24, and the tip of the lever 26 collides with the back stopper 21 and stops. The impact force due to this collision is absorbed by the rubber portion 21c while elastically deforming the resin film portion 21a, the metal portion 21b, and the rubber portion 21c.

【0033】このように実効磁気回路をヨーク30から
サイドヨーク31を通りプランジャ23,コア25,ベ
ースプレート36を回って永久磁石24にもどる経路で
形成、しこの磁気回路を構成する部材は全て純鉄やケイ
素鋼のような透磁率及び飽和磁束密度が高い材料で形成
してあるため電磁エネルギを運動エネルギに変換する効
率が高い。また、スプリング27は透磁率や飽和磁束密
度が実効磁気回路の形成材質より低く、機械的強度の高
いバネ鋼で形成し、実効磁気回路の外側に配置したため
スプリング27を通る漏れ磁束が少なくなり、このスプ
リング27での磁束変化に伴う渦電流損や、発熱も少な
い。このため、スプリング27の腐食環境も促進されず
スプリング27に応力腐食割れも起こらない。
In this way, the effective magnetic circuit is formed by the path from the yoke 30 to the side yoke 31 and around the plunger 23, the core 25 and the base plate 36 and back to the permanent magnet 24. All the members constituting this magnetic circuit are pure iron. Since it is made of a material having a high magnetic permeability and a saturated magnetic flux density such as silicon steel, the efficiency of converting electromagnetic energy into kinetic energy is high. Further, since the spring 27 is made of spring steel having lower magnetic permeability and saturation magnetic flux density than the material forming the effective magnetic circuit and high mechanical strength, and is arranged outside the effective magnetic circuit, the leakage magnetic flux passing through the spring 27 is reduced, There is little eddy current loss and heat generation due to the change in magnetic flux in the spring 27. Therefore, the corrosive environment of the spring 27 is not promoted and stress corrosion cracking does not occur in the spring 27.

【0034】この様に本発明のインパクトドットヘッド
は磁気回路部分と機械的ばね部材が機能分離されている
ため、磁気回路部分と機械的ばね部材各々の性能を追求
した自由度の高い設計が可能となり高効率かつ寿命の長
いインパクトドットヘッドを実現することが出来る。
As described above, in the impact dot head according to the present invention, the magnetic circuit portion and the mechanical spring member are functionally separated, so that the magnetic circuit portion and the mechanical spring member can be designed with a high degree of freedom in pursuit of their respective performances. It is possible to realize an impact dot head with high efficiency and long life.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明のインパクトドットヘッドに於い
ては以上説明したように磁気回路の外側にばね部材を配
置すると共に、ばね部材の材料として磁気回路の構成材
料より飽和磁束密度及び透磁率が低いものを用いたこと
により磁気回路部分と機械的ばね部材が機能分離され、
磁気回路部分と機械的ばね部材各々の性能を追求した自
由度の高い設計が可能で、ばね部材を通る漏れ磁束も少
なくすることがでるためばね部材の応力腐食割れも防が
れ、エネルギ変換効率が高いと共に寿命が長く信頼性の
高いインパクトドットヘッドを提供できるという効果が
ある。
As described above, in the impact dot head of the present invention, the spring member is arranged outside the magnetic circuit, and the saturated magnetic flux density and the magnetic permeability of the spring member are higher than those of the constituent material of the magnetic circuit. By using a low one, the magnetic circuit part and the mechanical spring member are functionally separated,
It is possible to design with a high degree of freedom by pursuing the performance of the magnetic circuit part and the mechanical spring member, and since the leakage flux passing through the spring member can be reduced, stress corrosion cracking of the spring member is also prevented and energy conversion efficiency is improved. It is possible to provide an impact dot head that has a long life and a long life and high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のインパクトドットヘッドを搭載した
シリアルインパクトドットプリンタのメカニカルな部分
の概略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of a mechanical portion of a serial impact dot printer equipped with an impact dot head of the present invention.

【図2】 本発明のインパクトドットヘッドを搭載した
シリアルインパクトドットプリンタのメカニカルな部分
の概略正面図である。
FIG. 2 is a schematic front view of a mechanical portion of a serial impact dot printer equipped with the impact dot head of the present invention.

【図3】 本発明のインパクトドットヘッドの一実施例
を示す図2のA−A断面図である。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2 showing an embodiment of the impact dot head of the present invention.

【図4】 本発明のインパクトドットヘッドの図3のB
−B断面図である。
FIG. 4B of FIG. 3 of the impact dot head of the present invention.
It is a -B sectional view.

【図5】 従来技術におけるインパクトドットヘッドの
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an impact dot head in the related art.

【図6】 片持ち梁にモデル化したばね部材を示す図で
ある。
FIG. 6 is a view showing a spring member modeled as a cantilever.

【図7】 ばね部材の断面形状を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional shape of a spring member.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 キャリッジ 2 インパクトドットヘッド 3 プラテン 4 インクリボン 5 印字紙 6 コネクタ 7 底板 8 フレキシブルプリントサーキット 9 フォトカプラ 10 フィン 11 キャリッジ駆動モータ 12 駆動ベルト 13 エンコーダ 21 バックストッパ 22 コイル 23 プランジャ 24 永久磁石 25 コア 26 レバー 27 スプリング 28 印字ワイヤ 29 スリット 30 ヨーク 31 サイドヨーク 32 スペーサ 33 バネ押え 34 ワイヤガイド 35 ワイヤガイド 36 ベースプレート 1 Carriage 2 Impact Dot Head 3 Platen 4 Ink Ribbon 5 Printing Paper 6 Connector 7 Bottom Plate 8 Flexible Printed Circuit 9 Photocoupler 10 Fin 11 Carriage Drive Motor 12 Drive Belt 13 Encoder 21 Back Stopper 22 Coil 23 Plunger 24 Permanent Magnet 25 Core 26 Lever 27 Spring 28 Print Wire 29 Slit 30 Yoke 31 Side Yoke 32 Spacer 33 Spring Presser 34 Wire Guide 35 Wire Guide 36 Base Plate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 待機時に、永久磁石の磁束によりばね部
材を偏寄させることで歪エネルギを蓄えておき、電磁コ
イルへの選択的通電により前記永久磁石の磁束を打ち消
すことで前記ばね部材の前記歪エネルギを運動エネルギ
に変換して印字動作するインパクトドットヘッドにおい
て、前記永久磁石の一方の磁極面から前記電磁コイルを
通り前記永久磁石の他方の磁極面までの閉じた磁気回路
の外側に前記ばね部材を配置すると共に、前記ばね部材
の材料として前記閉じた磁気回路の構成材料より飽和磁
束密度及び透磁率が低いものを用いたことを特徴とする
インパクトドットヘッド。
1. During standby, strain energy is stored by biasing a spring member with a magnetic flux of a permanent magnet, and the magnetic flux of the permanent magnet is canceled by selectively energizing an electromagnetic coil to cause the spring member to have In an impact dot head that performs a printing operation by converting strain energy into kinetic energy, the spring is provided outside a closed magnetic circuit from one magnetic pole surface of the permanent magnet through the electromagnetic coil to the other magnetic pole surface of the permanent magnet. An impact dot head, characterized in that a member having a saturation magnetic flux density and a magnetic permeability lower than that of the constituent material of the closed magnetic circuit is used as the material of the spring member.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6729782B2 (en) * 2002-08-28 2004-05-04 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Wire dot printer head
US6789964B2 (en) * 2002-03-18 2004-09-14 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Wire dot printer head

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