JPH0643137B2 - 低騒音インパクトプリンタ用プリントチツプ接触センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、印刷動作中に生じるインパクト騒音を大巾
に減少する改良シリアルインパクトプリンタのインパク
ト機構におけるプリントチップの“到達の瞬間”を決定
するためのセンサに関する。

（従来の技術） 長年の間、オフィス環境は不快な騒音発生体、つまりタ
イプライタや高速インパクトプリンタの収容場所となっ
てきた。このような装置が幾つか１つの部屋の中に一緒
に置かれると、累加された騒音公害がそこで働く者の健
康や精神的な状態に害を及ぼす恐れがある。こうした状
況は技術産業界や行政府当局によってよく認識され、取
り組みがなされてきた。騒音を減少しようとする試みが
幾つかの方法で行なわれてきた：例えばインパクトプリ
ンタを消音カバー内に入れる；インパクト騒音が減じる
ようにインパクトプリンタを設計する；インクジェット
や熱転写等の非インパクト技術に基いて低騒音プリンタ
を設計する等。また、立法府や規制当局も、オフィス環
境における最大許容騒音レベルの基準を設定してきた。

一般に、インパクトプリンタは７０〜８０dBA強の範囲
の平均騒音を発生し、これは邪摩になるレベルである。
６０〜７０dBAの範囲に減少されれば、騒音は不快なレ
ベルとなる。インパクト騒音レベルの５０〜６０dBA範
囲への更なる減少は、不快度をいっそう改善する。明ら
かに、インパクト騒音は４０代半ばより以下のdBA値に
減少するのが望ましい。こゝで音量値を表わすのに用い
た尺度“Ａ”は音強度の絶対値と異なり人が感じる音の
大きさのレベルを表わし、この点は後で詳述する。dB
（またはdBA）の単位で表わされた音のエネルギーを考
慮するときは、尺度が対数で、１０dBの差は１０倍、２
０dBの差は１００倍、３０dBの差は１０００倍等々の差
をそれぞれ示すことに注目すべきである。我々はプリン
タのインパクト騒音を大巾に降下させようとするもので
ある。

上記した印刷騒音は衝撃的性質を持ち、主にハンマーが
衝突して活字文字のパッドをリボン、プリントシート及
びプラテンに対し、リボンからシートへインクを写すの
に充分な力で駆動したときに生じる。こゝでの議論は、
システム中の他の騒音を唆いでいるインパクト騒音にの
み限定する。但し、インパクト騒音が大巾に減じられれ
ば、他の騒音も無視できなくなる。従って、本当に静か
なプリンタを設計しようとする設計者は、キャリッジの
移動、活字文字の選択、リボンのリフトと前進、更には
その他のクラッチ、ソレノイド、モータ及びスイッチに
基因した他の全ての騒音源を減少することに取り組まね
ばならない。

本発明で取り扱うのはインパクト騒音であるから、従来
の弾道ハンマー型インパクトプリンタにおけるインパク
ト騒音の発生源を理解する必要がある。こうした一般的
なデージーホイールプリンタでは、質量約２．５ｇのハ
ンマーがソレノイド付勢式のクラッパーによって衝撃的
に駆動され、ハンマーが文字パッドの裏面に当ってそれ
をリボン／用紙／プラテンの組合せに対して衝突させ、
ハンマーはそこからホーム位置へリバウンドされ、通常
別の衝突によってその位置に停止されねばならない。

プラテンの変形インパクト、つまりリボン／用紙／プラ
テンの組合せに対するハンマーのインパクトについてだ
け見ると、総停止（ドエル）時間は一般に約１００μｓ
である。しかし、毎秒３０文字の印刷速度では、文字イ
ンパクト間の平均時間が約３０msである。従って明らか
に、インパクト停止時間を印刷サイクルの中で通常のプ
リンターの一般的な値よりかなり大きい部分となるよう
に著しく延長できる充分な可能性がある。例えば、停止
時間が１００μｓから６〜１０msに延長されれば、衝撃
巾は通常の場合の６０〜１００倍に増加し、引き延ばさ
れる。プラテンの変形をより長い時間に引き延ばすと、
以下の説明から明らかとなるように騒音出力のそれに伴
う減少が達成される。

変形衝撃の延長によるインパクト騒音の減少という一般
的概念は、相当以前から認識されていた。１９１８年に
まで遡ると、米国特許No.1,261,751(Anderson)におい
て、タイプライターの印刷機能での静かな動作は、“押
印に実際に使われる時間”を増すことによって達成でき
ることが認められていた。Andersonは各々の活字キャリ
ヤをプラテンに対し押し付けるのに、重りつまり“運動
量アキュムレータ”を用いている。まず、力印加用のキ
ーレバーがぶつけられてリンク機構を動作し、活字キャ
リヤを移動させる。次いで、キーレバーの下動がストッ
パによって制止されることにより、キーレバーが活字キ
ャリヤから離脱されてその後は何の制御も行なわない。
Andersonの作動リンク機構に対する改良は、Going の米
国特許No.1,561,450 に教示されている。これらの特許
に記された原理に基いて動作するタイプライターは、商
業的に利用可能なものであった。

加圧または圧搾機構も、米国特許No.3,918,568(Shimoda
ira)及び米局特許No.4,147,438(Sandrone等)に図示、記
載されており、これらの特許では回転する偏心ドライブ
が押圧部材を所定の周期的方法で、文字／リボン／シー
ト／プラテンの組合せに対して付勢する。稼働部分間に
おける不変の“動力学的”関係（つまり一定の物体間間
隔）が、プラテンの位置とその許容差にとって極めて重
要であることは明らかであろう。すなわち、押圧部材と
プラテンの間の開き距離が大きすぎると、リボンとシー
トが（ある程度あったとしても）許容可能な印刷品質に
充分な力で加圧されず、逆に開き距離が小さすぎると、
押圧部材の作用で文字パッドが像受容シートに刻印を生
じてしまう。Sandrone等は、固定偏心体の代りにソレノ
イドアクチュエータを使って動力学的な関係を再生でき
ることを教示している（第１４〜１７図の代替実施例参
照）。米国特許No.4,203,675(Osmera等)に教示されてい
るように、プラテンと押圧部材を同時に移動しても、加
圧作用が得られる。

さらにSandrone等は、静かな動作が小質量を移動させる
ことに依存し、うるさい動作は大質量によって生じると
述べている。この理論は確かに、フライホイールやリン
ク機構の形の質量増倍器がキーレバーによって作動さ
せ、選択された文字パッドにインパクトする衝突ロッド
の実効質量を増大せしめるAndersonとGoing の両特許
（前出）及び米国特許No.1110346(Reisser)で適用され
ている理論と矛盾する。

（発明が解決しようとする問題点） 市販可能なプリンタは、従来技術で認められていない数
多くの特性を備えてなければならない。第１に、妥当な
価格でなければならない；このためには、特許差管理と
部品数が最少限化されねばならない。第２に、従来使わ
れているものに匹敵するかあるいはそれより優れた印刷
品質でなければならない。第３に、従来のプリンタと同
じかまたは同様の速度能力を持たねばならない。第１と
第３の因子の観点から、許容差が非常に厳密で、満足し
得る印刷品質を達成するのに多くの時間がかかり過ぎる
圧搾作用に基くプリンタの設計は除外される。

本発明の主目的は、現在市販されている一般的なものよ
り格段に静かであるにもかかわらず、オフィスで使うの
に必要な迅速な動作と妥当なコストを達成し得る低騒音
インパクトプリンタ用の新規なインパクト要素を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の低騒音インパクトプリンタは一態様において、
プラテン、選択可能な文字要素、及び選択された文字要
素に印刷力を与えて、選択文字要素を接触期間の間プラ
テンに対して駆動する新規なインパクト要素を備えて成
る。インパクト要素に、接触期間の開始を指示する信号
を発生するセンサが備わっている。

（作用の理論） 従来の弾動型ハンマープリンタの場合におけると同様、
この発明の改良プリンタもハンマー組体から変形可能部
材への運動エネルギーの転移という原理に基いている。
すなわち、質量が加速されて運動量を得、その運動エネ
ルギーを変形可能部材へ移し、該部材がそのエネルギー
を位置エネルギーとして貯える。かかる動的システムで
は、挙動に著しい変化を伴わずには動作をスローダウン
できないような程度に、当該質量とそれに関連した速度
が大きい。極端な場合、そうしたシステムが低速になり
過ぎると、その挙動は全く消え失せ、印刷が行なわれな
くなる。換言すれば、可動な質量とその速度が相互に適
切な関係にある場合にだけ、動力学的システムは作動す
る。

動力学システムの別の特性として、自己レベリング式で
ある。このことは、移動する質量がその背後の駆動装置
によって完全には限定されないことを意味する。移動質
量はそれに運動を与えることが可能で、プラテンにぶつ
かるまで移動し続け、その時点で両者のエネルギー間に
おける交換が実施される。従って、プラテンとの接触点
は予測し得ないので、空間的許容差はそれほぼ厳密でな
く、システムの印刷動作は接触点位置の微小変化によっ
て認知し得るほど変わらない。

運動エネルギー転移システムは、当該質量とそれに関連
した速度がそれほど重要でない動力学的システムと区別
されるべきである。後者は一般に、移動する要素が不変
の周期的経路に物理的に拘束されるカム動作式構造によ
って表わされる。これらの構造は、任意の速度で効率的
に動作する。各部品がどんなに遅く移動しても、問題は
生じない。唯一重要なのは、相対的に移動可能な部品間
での空間的な関係である。動作のサイクルは、変形可能
部材が存在しなくてもそのまま継続する。プラテンとの
間隔が許容差から外れた場合の影響としてプラテンが近
すぎると、不変の運動によって用紙に刻印が生じてしま
い；一方プラテンが遠すぎると、印刷が満足できる品質
にならないか、あるいは印刷が全く行なわれない。

この発明の新規なインパクトプリンタで騒音の減少を達
成する理論を理解するためには、音（衝撃騒音）の発生
メカニズム、及び音のエネルギーはいかに取り扱うのが
有利かという点を考慮するのが役立つであろう。基本的
に言えば、音は空気等の伝達媒体を移動させるメカニカ
ルな変形によって生じる。高品質の印刷を保証するた
め、プラテンの変形度を従来の弾道型インパクトプリン
タとほゞ同じに維持したいことから、こゝでは変形の速
度だけについて考慮する。変形表面が移動すると、その
近くの空圧が変化し、その伝播する圧力の乱れが耳によ
り音として感知される。従って、変形表面の直近では伝
達媒体のわずかな稀薄化（または圧縮）が生じるが、周
囲の空気は一定の速度でのみ空所を埋める（または密な
状態から抜け出る）ことができるので、変形が速く生じ
るほど、媒体中の乱れは大きくなる。つまり、結果とし
て生じる圧力差と音の強度は、単に変形の大きさだけで
なく、変形の速度に依存する。我々は直感的に、鋭く急
速なインパクトは騒音が大きく、遅いインパクトは騒音
が小さいことを知っている。変形衝撃力の持続時間が増
加すると、それに応じて変形表面の速度が減少し、音圧
も減少する。音波の強度つまり単位時間当りに生じるエ
ネルギーは速度と圧力の積に比例するから、変形衝撃を
引き延ばすことで音波の強度は減じられる。

上記の概念を出発点として、インパクト騒音の発生源つ
まりハンマーで打たれたときのプラテン変形を考えてみ
う。間に介在する文字パッド、リボン及び用紙は、ハン
マーと一体で移動するため無視する。上述したように、
音の強度はインパクトの接触期間、つまり停止期間を引
き延ばすことによって減少できる。また、通常の接触期
間(100μｓ)を延長するのに、約１００倍という充分な
時間の余裕（約１５ms）があることも解っている。さら
に、変形の時間領域における制御は、そこから生じる音
波の周波数領域を変化させることもよく知られている。
事実、衝撃の変形時間が引き延ばされると、変形によっ
て生じる音の周波数（実際には音の周波数のスペクト
ル）はそれに比例して減少する。すなわち上記の例で
は、接触期間を１００倍引き延ばすと、スペクトルの対
応する平均周波数は１００分の１に減少する。

変形の衝撃巾が増加され、平均周波数及び平均スペクト
ルが減少されるにつれ、インパクト印刷の騒音は２つの
現象の結果として低下する。第１の現象は上述したよう
に、音圧が変形の速度に比例することによる音波強度の
減少である。平均周波数の１オクターブ減少毎に、約３
dBの減少率が計算されている。第２の現象は、所定の音
強度の音響心理学的感知に基因している。人の耳は周波
数の関数である音に対して、不均一な応答性を持つこと
が知られている。非常に大きい音の場合、人の耳の応答
性は周波数に対しほとんどフラットである。しかし、低
い音レベルの場合、人の耳は２０００〜５０００Hzの範
囲の音周波数に対し、それより高いまたは低い周波数に
対してよりも強く応答する。人の目の応答性におけるこ
の“起状”は、極端に高い及び低い周波数域で特に顕著
となる。

音強度と音響心理学的感知の両現象による組合せ効果の
グラフ表示が第１図に示してあり、同図では等しい音の
大きさ(dBA)の良く知られたFletcher−Munsonの等感曲
線が、平均的な人の耳の場合につき強度レベル(dB)と周
波数（Hz）に対してプロットしてある。このグラフは、
１９５７年にD.Van Nostrand社から刊行されたHarry F.
Olson著「音響エンジニアリング」の９６９ページから
再録したものである。各周波数が脳によっていかに加重
されるかを示したこれらの等感曲線は、１０００Hzで強
度レベルに関して規格化されている（つまり１０dB＝１
０dBA、２０dB＝２０dBA等）。前述したように、dBとdB
Aは共に対数尺度であるから、１０dBの差は１０倍；２
０dBの差は１００倍；３０dBの差は１０００；等々の差
をそれぞれ示す。

インパクト力の停止時間を延長することによって達成さ
れる感知衝撃騒音における上記の複合減少を、以下の例
に示す。スタート点として、約１００μｓのインパクト
衝撃で発生する通常のタイプライターまたはプリンタの
インパクト騒音レベルを表わした第１図中の領域“ａ”
の近傍を考える。そのスタート点は、約５０００Hzの周
波数で約７５dBAの音の大きさのレベルを持つ。約５ms
までインパクト停止時間を引き延ばすと停止時間は５０
倍増加し、それに対応して周波数は約１００Hzへ５０倍
（約５．５オクターブ）減少する。この周波数シフト
は、図中矢印Ａで表わした線で示してある。変形衝撃が
ゆっくりになったことによる１オクターブ当り約３dBの
減少率は、騒音の強度を矢印Ｂで示した線に沿って３５
dBAの等感曲線上に相当する領域“ｂ”の近傍へ約１
６．５dB減少させる。従って、インパクト期間の引き延
ばしにより、音の強度自体も約１６．５dB減少するが、
同時に平均周波数が耳の感度の低い領域（約100Hz）へ
シフトしているため複合効果が生じ、インパクト騒音は
従来のインパクトプリンタより静かな約４０dBと感知さ
れる。

変形速度の減少をともなう停止時間の延長を実施するた
めには、インパクト部材を変えるのが望ましいことが認
められた。満足し得る１次の近似である以下の解析が、
これらの変更を理解するのに役立つであろう。実際の目
的上、変形インパクト時に騒音を発生するプラテンは、
バネ定数“ｋ”の弾性変形部材と考えられる。事実、プ
ラテンは温度に大きく依存する粘弾性材料であることが
理解されるべきである。変形期間の間は、プラテン（バ
ネ）及びインパクトするハンマーの質量“ｍ”が一体と
なって移動し、共振周波数“ｆ”を持つ共振系と見なす
ことができ、そのパルス巾はプラテンの弾性及びハンマ
ーの質量の共振周波数によって固有に決定される。共振
系において、共振周波数はｋ／ｍの平方根に比例する
（つまりｆ²＝ｋ／ｍ）。従って、質量は周波数シフト
の２乗に反比例するため、上記の例における５０倍の周
波数減少はハンマー質量の２５００倍の増加を必要とす
る。これは、従来の弾道型インパクトプリンタに匹敵す
る印刷品質（同じ変形の大きさ）を達成するのに、２．
５ｇである一般的なハンマーの質量を約１３．７５ポン
ド（約６２４３ｇ）に増す必要があることを意味してい
る。しかし、このような大質量のハンマーを、システム
のコストを安価に保ちながら制御するのは不可能であ
る。

質量を大巾に増加する必要があることから、本発明者等
が果たした量的な差はもはや程度の問題でなく、むしろ
質の問題であり、全く異った新規な種類のインパクト機
構を意味することが容易に理解されよう。本発明の新規
な方法は、全く考え及ばなかったことを実用可能とする
ものである。ハンマーの質量自体を増すのではなく、メ
カニカルな利点を生かすとともに、大きな実効質量つま
り見かけの質量をユニークな駆動機構を介してプリント
チップを与えるのに質量変成器が使われる。実効質量の
大きさを増加するのに加え、プラテンを適当に変形させ
るのに充分なエネルギーをプラテンに計量供給すること
によって高品質の印刷が得られる。

本発明のインパクトプリンタでは、重い質量が移動され
て適切なリンク機構を介して運動量を累加し、これが移
動可能なプリントチップによってプラテンに伝達され
る。プラントチップの全体の軌跡は、そのホーム位置か
らプラテン表面までの約５０ミルの開き距離と、約５ミ
ルの変形つまり貫入距離とを含む。重い質量に貯えられ
たエネルギーつまり運動量が変形時にプラテンに移さ
れ、プリントチップが遅くなって止まったとき、プラテ
ンの位置エネルギーへ完全に変換される。プリントチッ
プはプラテンから“見て”運動エネルギー伝達系の一部
に過ぎないので、プラテンはプリントチップを大きな系
質量（系の実効質量）を有するものと見なす。勿論、プ
リントチップとプラテンの間の相対的な運動は上記に代
え、プラテンを固定のプリントチップに対して移動させ
るか、あるいはプリントチップとプラテンを接近及び離
反する方向に移動させても達成できることは明らかであ
る。

本発明の好ましい態様においては、運動エネルギー全体
が質量変成器へ増分的に計量供給される。エネルギーの
第１部分が開き距離を横切ってプリントチップを急速に
移動させ、エネルギーの第２部分が変形過程の最近に与
えられる。原動機を制御することで、開き距離の横断は
初めにプリントチップを急速に移動し、次いでプリント
チップがプラテンの表面に達する直前に速度を落とすこ
とによって達成できる。この点は、それぞれの間で速度
が段階的に変化する異った速度の領域を設けるか、ある
いは速度を連続的に制御することによって成し得る。イ
ンパクト騒音を減少させるため、接触の開始直前にプリ
ントチップを低いかまたは実質上ゼロの速度に落すのが
望ましい。しかし、接触の開始におけるプリント速度の
チップは印刷を行なうのに低過ぎるので、プリントチッ
プをプラテンに向けて加速し印刷を達成するためには、
運動エネルギーを増加させねばならない。

あるいは、開き距離を横断してプラテンへの貫入を行な
うのに必要な全運動エネルギーを持った質量変成器を提
供することもできる。この全エネルギーがシステムの原
動機によりホーム位置で（つまり変形過程の最初より前
に）質量変成器へ計量供給され、質量変成器を移動させ
る。しかしこの手順を実施するには、大きな力が印加さ
れねばならず、明らかにより大きい騒音が生じる。

従って主要な利点は、全運動エネルギーを２分し、それ
を計量供給して(a)（接触前に）開き距離を閉ざし、(b)
（接触後に）プラテンへ貫入せしめるときに得られる。
つまり、接触速度が低いため、本質上より静かな動作と
なる。上記の運動エネルギーの計量供給は、プラテンチ
ップの速度がプラテンとの接触直前に実質上制止される
か、あるいは小速度となるように実施される。重要なの
は、接触したという判定に応じ、適切なプラテンへの貫
入のため付加力が与えられる点である。

本発明者等は、一定の条件下において、付加の運動エネ
ルギーを印加することで同じ貫入力が得られ、しかも実
効質量つまり系の質量が大巾に減少されることを見い出
した。これが何故可能なのかを理解するためには、変形
に対する運動量の影響が究明されるべきである。以下の
２つの例では、匹敵し得る印刷品質が得られるように、
同一の最大のプラテン変形が生じるものと仮定する。ま
ず、運動量を無視できるほどゆっくりと変形力が印加さ
れる圧搾型プリンタを考えてみよう。プラテンチップが
プラテンを変形し始めるとき、その力はプラテンの復元
反力より大きくそれに打ち克つ。プリントチップの変形
力がプラテンの復元反力に等しくなると、プリントチッ
プの質量は移動を停止し、反力の方が優勢になるため、
２つの可動部材は離反させられる。これは、プラテンの
変形が最大の時点で生じる。

次に、プリントチップがプラテン内に加速される本発明
の動力学的システムを考えてみよう。プラテンの到着
時、プリントチップは限定された小速度がゼロの速度を
有する。次いで、加速されたプリントチップが変形プラ
テンに力を加え始めると、プリントチップはプラテンの
復元反応を受けるようになる。初めは、プリントチップ
の変形力の方がプラテンの復元反力より大きい。しかし
上記の例と異り、プリントチップの変形力はその軌跡の
（終端点でなく）中間点でプラテンの復元反力と等しく
なる。この中間点から最大変形点までの間、プリントチ
ップの運動量がそれを前方に移動し続ける一方、より大
きくなる反力がプリントチップを減速し続ける。最大変
形の時点で、プリントチップの全運動エネルギーがプラ
テンの位置エネルギーに変換され、プラテンの復元力が
プリントチップを押し戻し始める。

本発明者等は、プラテン変形力の半分を加えるだけでよ
く、残りの半分は実質上システムの運動量によって与え
られることを見い出した。また、ハンマーの質量は長い
軌跡を持つため、プラテンの貫入を同じ大きさに制限し
たいなら、停止時間を短くして同一の貫入としなければ
ならないことも見い出した。前述したように、質量は周
波数の２乗に反比例するから、周波数を倍化することは
質量を１／４に減少可能とする。

本発明のユニークなインパクトプリンタにおける典型的
な各値は次の通りである：接触時点における有効ハンマ
ー質量３ポンド（１３５０ｇ）、接触期間４〜６ms、及
び接触速度２〜３インチ／秒（ips）。比較として、従
来のインパクトプリントにおける同じパラメータの典型
値は次の通り：ハンマー質量２〜４ｇ、接触期間５０〜
１００μｓ、及び接触速度８０〜１００ips。従来の中
で最も重いインパクトプリントハンマーであるＩＢＭ社
製のボール型プリント要素でも、付属の駆動機構を含め
て実効質量はわずか５０ｇである。

本発明の動作原理を用いたプリンタは、次のパラメータ
限界値から騒音減少の利点を発揮し始めるものと考えら
れる：つまり接触時点における実効ハンマー質量０．５
ポンド（約２２７ｇ）、接触期間１ｍs 、及い接触速度
１６ips 。勿論、これらの値は最適な結果を生じない
が、これらの値となるように構成されたプリンタは本発
明の特性を有するもので、従来のプリンタより静かなこ
とが充分見込まれる。例えば、３０dB（１０００倍）の
減少は無理としても、３dB（２倍）の騒音減少は得られ
る。上記の値が本プリンタの典型値へ更に近づくほど、
プリンタはより静かになる。

本発明の利点は当業者であれば、添付の図面を参照した
以下の詳細な説明から理解されよう。

（実施例） 第１図のグラフは、本発明で用いた騒音減少の理論に関
連して上述した。以下本発明の新規なインパクトプリン
タを、特に第２〜５図を参照して説明する。図示のプリ
ンタは、従来のインパクトプリンタで使われているのと
同等のプラテン１０を具備する。プラテン１０はフレー
ム（図示せず）の軸受で回転自在となるように適切に装
着され、文字がその上に印刷されるシート１１を前進・
後退させるための駆動機構（同じく図示せず）に接続さ
れている。キャリッジ支持バー１２が、プリンタをプラ
テンの下側で左右に一定区間移動させる。キャリッジ支
持バー１２はベース及びフレームと一体に形成してもよ
いし、あるいは所定ほ位置に固定してもよい。キャリッ
ジ支持バーには上下のＶ字状座１４、１６が形成され、
それぞれにロッド心棒レール１８、２０が着座固定され
ている。これにより、比較的低コストを保ちながら、非
常に滑らかな低摩擦表面を持ったキャリッジレール構造
を形成することができる。

こゝで、支持バー１２はプラテンの軸と平行に延び、キ
ャリッジ２２とその上に保持されたプリント要素がプラ
テンの長さに沿って、キャリッジの全ての横方向位置へ
正確に位置決めされることが重要である。キャリッジ２
２用の片持ち支持機構が、上下各々２組づつでレール１
８、２０とそれぞれ当接する計４組の打込み固定ローラ
２４で設けられている。このようにキャリッジは、幾つ
かのモータ及びその他の制御機構の駆動でプラテンに対
して横移動可能に支持されている。通常のケーブル、ベ
ルトまたはネジ送りドライブ等適当なキャリッジ駆動機
構（図示せず）をキャリッジに接続し、キャリッジをプ
ラテン１０に対して平行に支持バー１２上で矢印Ｃの方
向に移動させることができる。

キャリッジ２２は、結合ロッド２６で一体状に固定され
外側に突出した打込み固定ローラを支持する一対の側方
プレート２５で構成されるものとして示してある。現時
点で好ましい態様は幾分異って構成されているが、各部
品の相互関係を解り易く例示するためにのみ図示の構成
とした。キャリッジ２２にはプリントホィールモータ２
７が装着され、該モータ２７はプリントホィール３０を
固定可能な回転シャフト２８、及びプリントホィール３
０と像受容シート１１の中間でマーキングリボン３３を
支持するリボンキャリッジ３２（想像線で示す）を有す
る。同じくキャリッジ上に支持されるリボン駆動モータ
とリボンシフト機構は示してない。

通常のプリンタでは、キャリッジがさらにハンマーとそ
の作動機構も支持している。本発明のユニークな構成で
は、ハンマー機構の一部つまり介設部材３６に固定され
たＴ字状のプリントチップ３４だけをキャリッジが支持
する。介設部材３６はヨークの形を成し、その両端が軸
受ピン３８でキャリッジ２２へ旋回可能に装着され、プ
ラテン１０に対して接近及び離反する方向に弧状移動可
能に拘束されている。プリントチップ３４はベース４０
と中央の外側に延出したインパクト部４２を備え、イン
パクト部４２はプリントホィール文字パッド４５裏面の
Ｖ字状突起と係合するＶ溝４４をその衝突面に有する。
従ってインパクト時、係合するＶ字状面が、像受容シー
ト１１のプリントライン上に文字を押圧して正確に位置
させる必要に応じて可撓性のスポークを左右へ移動する
ことによって、文字の微細な心合せを行なう。ベース４
０の両外端は介設部材３６の取付パッド４６に固定さ
れ、ベースの中央部を支持されない状態とする。ひずみ
センサ４７が、インパクト部４２と正反対側の中央部に
固定されている。適当な電気出力リード４８、５０がセ
ンサとプリントチップベースにそれぞれ接続され、ひず
みセンサで生じた電気信号をプリンタの制御回路に中継
する。ひずみセンサは、ベースに付着された圧電ウェハ
から成るのが好ましい。圧電結晶が応力によって生じた
ひずみにさらされると、電気信号を発生することはよく
知られている。従って、プリントチップのインパクト部
４２が文字パッド４５、リボン３３及び像受容シート１
１を変形可能なプラテン１０に対して押圧した瞬間に、
インパクト部を介して作用するプラテン反力がプリント
チップベース４０のビーム（梁部）を湾曲させ、圧電結
晶のひずみセンサ４７に電圧を発生し、プリントチップ
がプラテン表面に到着した瞬間を表わす電気信号を制御
回路１０６に送る。

プリントチップを移動するハンマー力印加機構の残り
は、キャリッジから離れて位置した質量変成器５２から
成る。質量変成器５２は介設部材３６と揺動可能な支え
バー５６の間に延びた押圧ロッド５４を備え、揺動支え
バー５６はプラテン１０の軸と平行に延びた軸５７を中
心に揺動する。支えバー５６がプラテンに対し接近及び
離反して揺動するにつれ、押圧ロッド５４が軸受ピン３
８を中心に介設部材３６を弧状に移動し、プリントチッ
プ３４をプラテンに対し接近及び離反せしめる。介設部
材３６の上端に装着された軸受ピン５８が、押圧ロッド
５４のＶ字状駆動端６０用の座を与える。２つの軸受面
５８、６０は、バネ６２で密着されている。押圧ロッド
５４の反対端つまり被駆動端６４には、一体状のビード
（玉縁）６８の形をした支えバー５６の細長い駆動面と
の弾性接続部が設けられている。ビード６８は支えバー
の揺動軸５７と平行に形成してある。ビード６８の片側
が、押圧ロッドに固定されているピン７１に回転自在に
軸支された第１押圧ロッド輪７０用の横方向軸受面を与
える。またビードの他側が第２押圧ロッド輪７２用の横
方向軸受面を与え、第２押圧ロッド輪７２はバネ付勢さ
れて第１押圧ロッド輪がビードに密着するのを保証す
る。このバネ付勢は、押圧ロッドの被駆動端に、Ｕリン
クピン８０で所定の位置に保持されたピボットブロック
７８の舌片７６を受け入れるＵリンク７４を設けること
によって成される。第２押圧ロッド輪７２は、ピボット
ブロック７８に固着された軸受ピン８０に支持されてい
る。別のブロック８６に片持ち取り付けされた板バネ８
４が、ピボットブロック７８を付勢して第２押圧ロッド
輪７２をビード６８に対してバイアスし、第１押圧ロッ
ド輪７０を支えバーのビード６８を密着せしめる。

軸５７を中心にした支えバーの揺動は、取付構造９６上
の移動可能なコイル巻回ボビン９４の頂部に装着されて
いるたわみコネクタ９２に固定されたレバーアーム９０
を介し、音声コイルモータ８８等の原動機によって行な
われる。音声コイルモータ８８は中央の透磁性コア９８
とその周囲の同心円状磁石１００からなり、コイル巻線
を流れる電流に応じてブッシュ１０４内を案内される支
持シャフト１０２上で軸方向にボビン９４を駆動する。
音声コイルモータ８８はプリンタのベースに固着されて
いる。コントローラ１０６で表わす適切な電子理論及び
回路が音声コイルモータに接続され、そのモータに適切
なシーケンスと大きさで通電し、プリントチップをプラ
テンの表面に移動しさらに所望の速度軌跡に倣ってプラ
テンを変形させる。

次に動作を説明する。インパクト開始の信号を受信する
と、電流がコイル巻回ボビン９４を通って一方向に流
れ、同ボビンを矢印Ｄの方向に沿って下方に引きつけ、
レバーアーム９０を引張ることにより支えバー５６をそ
の軸５７を中心にして矢印Ｅの方向に揺動させる。支え
バー５６がこのように揺動すると、ビード６８が押圧ロ
ッド５４を矢印Ｆの方向つまりプラテン１０へ向かう方
向に駆動する。押圧ロッドは介設部材３６と密着状態に
維持されているので、押圧ロッドの動きがプリントチッ
プ３４に伝達され、プリントチップ３４が変形可能なプ
ラテンに衝突するように駆動される。キャリッジ２２が
その駆動機構により矢印Ｃの方向にプリンタを横切って
横移動すると、押圧ロッドも介設部材３６と支えバー５
６の間でプリンタを横切って横方向に運ばれ、その間ビ
ードレールを挟持するバネ付勢された両押圧ロッド輪７
０、７２によって駆動接触が維持される。逆に、電流が
コイル巻回ボビン９４を通って反対方向に流れると、矢
印Ｄの方向に沿って上方に付勢され、プリントチップを
プラテンから離れる方向に引きつける。

プラテン１０に衝突するときのプリントチップ３４の有
効質量の大きさは主に、音声コイルモータ８８によって
運動を引き起された重い支えバー５６の運動量に依存す
ることが明らかであろう。移動する支えバーの運動エネ
ルギーが、プラテンの変形が生じる停止つまり接触期間
中にプリントチップを介してプラテンに伝えられ、そこ
で位置エネルギーとして貯えられる。上記のように接触
期間の長さを引き延ばし、プリントチップの実効質量を
大巾に増加することによって、従来のインパクトプリン
タと比べ約１０００倍のインパクト騒音減少を達成でき
る。

プリントチップの移動は次のように行なわれる。音声コ
イルモータの通電タイミングを適切な制御回路を正確に
制御することによって、音声コイルモータはプリントチ
ップに必要な運動エネルギーを与えるように、所望な期
間の間所望な速度で駆動できる。従って、接触の前ある
いは接触の前後両方で、適切な量の運動エネルギーを計
量供給できる。例えば、第１の大きな駆動パレスが充分
な運動エネルギーで支えバーとプリントチップを加速
し、プリントチップを５０ミルの開き距離を横切って移
動させ、プラテンを所望量（約５ミル）変形させてもよ
い。あるいは、増分駆動パルスで前もって選定した速度
分布に基き開き距離を横切ってプリントチップを加速す
るのに充分な運動エネルギーだけを計量供給し、所定の
速度でプリントチップをプラテンに到達せしめるか、あ
るいは（勿論介在する文字パッド、リボン及び用紙を補
償して）プラテンの表面でプリントチップを実質上制止
させてもよい。上記したように、プリントチップがプラ
テンに達した瞬間は圧電センサ４６から生じる信号によ
って指示される。この信号に応じ、追加の運動エネルギ
ーが音声コイルモータによって与えられ、プリントチッ
プを加速して所望の停止時間の間所望の距離だけ変形可
能なプラテン表面内に貫入させ、マーキングを押印せし
める。接触時に力を加える方式は、追加の加速を用いな
いときに必要な速度より低い速度での接触を可能とし
（より少い騒音を生じる）。

尚、以上の開示は一例としてのみ成されたものであり、
各部の構成、組合せ及び配置の詳細については、特許請
求の範囲に記載の本発明の精神と範囲を逸脱せずに可能
であることが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は正常な人の耳の音の大きさに対する等感曲線を
示すグラフ； 第２図は本発明の新規なインパクトプリンタの斜視図； 第３図は本発明の新規なインパクトプリンタの側面図
で、プラテンから離間した状態のプリントチップを示
す； 第４図は第３図と同様の側面図で、プラテンに衝突して
いる状態のプリントチップを示す；及び 第５図はプリントチップの拡大背面斜視図である。 １０……プラテン、 ３４……インパクト要素（Ｔ字状プリントチップ）、 ４０……支持ビーム（ベース）、 ４２……プリントチップ（インパクト部） ４５……文字要素、 ４７……センサ手段 ５２、８８……駆動手段、 １０６……制御回路手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ ダブリュー バウワーズ ジュ ニア アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94545 ヘイワード パークサイド ドラ イヴ 26148 (72)発明者 リチャード ジー クリスタル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロス アルトス ノッティンガム ウェイ 1091 (56)参考文献 特開 昭56−51375（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−7065（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラテン、選択可能な文字要素、インパク
   ト要素、及び該インパクト要素を駆動し印刷力を選択さ
   れた文字要素の与えて、選択文字要素を接触期間の間プ
   ラテンに対して駆動する手段を具備したインパクトプリ
   ンタであって、 上記インパクト要素が、接触期間の開始を指示する信号
   を発生するセンサ手段を具備し、 上記駆動手段が、上記信号に応答しインパクト要素を加
   速してプラテンを変形させる力印加手段から成る、 ことを特徴とするインパクトプリンタ。