JPH0780305B2 - ワイヤドツトヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、コイルコアを励磁することにより可動コアを
吸引し、アマチュアを作動させてワイヤを突出させる様
にしたワイヤドツトヘッドに関する。

（従来技術） 近年、ワイヤドツトプリンタは、増々印字の高速化、小
型化が要求されつつある。第９図は従来のクラツパー型
ワイヤドツトヘツドの要部断面を示している。図におい
て、ヨークＹに一体に突出形成されたコイルコアCCには
コイルＣが回される。このコイルにより発生された磁束
Φが、アマチユアレバーＬに固定された可動コアMCを通
り、補助ヨークSYを通過して再びコイルコアCCに続き、
磁気回路を形成する。コイルが励磁されると、可動コア
MCが吸引されアマチユアレバーＬに固定されたワイヤＷ
が突出される。ここでコイルＣはコアCCの端面よりもｌ
だけ下がっている。従ってコアCCに磁束が発生すると可
動コアMCをも磁束が貫通するが、可動コアMCは可動部で
あるためコイルコアCCの断面積よりも可動コアMCのコア
CCへの対向面積は小さくなっている。従ってコイルコア
CCで磁束が飽和する以前に可動コアMCが飽和する。一度
飽和すると起磁力を増加させても可動コアMCは空気とほ
ぼ同様の透磁率になるため可動コアMCへの磁束Φはそれ
程増加せず、コアCCからの磁束は補助ヨークSYのコイル
コアCC用の穴近傍に磁束Φ_２が集中するようになり、起
磁力が増加しても可動コアMCへの磁束は余り増加せず吸
引力も余り増大しない。即ちコイル内で発生する磁束を
ΦとするとΦ≒Φ_１＋Φ_２（１）となりΦ_１＜Φとな
る。従って必要な吸引力を出すために極度の飽和状態に
することが考えられるが磁気効率は極度に低下し、発熱
が著しく増加し、ワイヤドツトヘツドの破壊も起りかね
ない。そこで第10図のようにコイルコアCCの先端をヨー
クＹの円筒壁CYの端面よりｌ′だけ低くすると、磁気効
率は著しく向上する。即ちコイルと補助ヨークSYの端面
と距離をＧとし、可動コアMCの端面とコイルの上端との
距離をl₁、コイルコアCCの端面とコイル上端との距離を
l₂とした場合、l₁,l₂を極力大きくし、Ｇを極力小さく
すると磁気効率が向上する。本例ではＧ＝0.2mmであ
る。このような機構においては、コイルで発生する起磁
力により磁束はたとえ可動コアMCで飽和しても常にコイ
ルの上端と同一面まで可動コアMC内において発生するた
め、そこから補助ヨークSYの可動コアMC用の穴の近傍へ
磁束Φ_４が集中する。即ち Φ＝Φ_３＝Φ_４ （２） ここで可動コアMCのコアCCとの対向面積をＳとすると、
吸引力Ｆは次のようになる。

またこの磁気回路の可動コアMC部でのパーミアンスをP₁
コイルの起磁力をＵとすると、 Φ＝PU （４） 従って可動コアMCでΦ_１＝Φ_３とするためには、パーミ
アンスは磁気抵抗の逆数であるため従来タイプの方が磁
気抵抗が大きいのでパーミアンスＰは小さくなりそれだ
け起磁力を大きくしなければならないことになる。第11
図は従来のタイプ（ａ）と改善されたタイプ（ｂ）とで
のワイヤ２の先端の挙動をフリーの状態で、同一の起磁
力を与えた時の光学変位測定機で観察した時の変位波形
である。図からも明らかなように改善されたタイプ
（ｂ）の方が従来タイプ（ａ）よりもワイヤＷの動作速
度が大きいため運動エネルギーも大きく印字も大きくな
る。このため高印字品位になり、また動作速度も大きい
ので高速化し易い。また磁気効率も高いので発熱が小さ
くでき、起磁力も小さくできるのでコイルの大きさも小
さくできるのでワイヤドツトヘツドの小型化も可能であ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の様な改善されたワイヤドツトヘツドは確かに磁気
効率の面で好ましいが、実際に製造する上で極めてむず
かしい。というのも、ヨークＹの円筒壁CYの高さと、コ
イルコアCCの先端高さに差ｌ′をつけなければならず、
しかもこの差は可動コアMCとコイルコアCC間のギヤツプ
を決定する為、特に精度良く設定されなければならない
からであり、この点は実質上量産の可能なワイヤドツト
ヘツドを提供することを不能としていた。

（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明は、コイルに嵌入
して該コイルを保持するコイルボビンと、前記コイルを
保持した前記コイルボビンの中空部に嵌入して電磁石を
形成するコイルコアと、前記コイルコアを立設した底面
と前記コイルコアに対して前記コイルコアと同一高さに
併設される側面とを備えた第１ヨーク部と、前記コイル
コアの先端に対向して設けられ、前記コイルコアに対応
する位置に貫通口を備えた第２ヨーク部と、一端側を第
２ヨーク部に対して固定され他端側を変位自在としたア
マチュアと、前記アマチュアに設けられ、前記貫通口に
嵌入可能な可動コアと、前記アマチュアの他端側に設け
られ、前記可動コアが前記電磁石に吸引されることに応
じて変位する前記アマチュアにより突出されるワイヤ
と、前記第１ヨーク部と前記第２ヨーク部との間に設け
れ、前記コイルコアと前記可動コア夫々の対向する端面
間の距離を調整するためのスペーサ部材と、を有し、前
記コイルの前記第２ヨーク部側の先端は、前記コイルコ
アの前記第２ヨーク部側の先端より前記第２ヨーク部側
に突出しているとともに、前記コイルボビンの前記第２
ヨーク部側の先端は、前記コイルコアの前記第２ヨーク
部側の先端より前記第２ヨーク部側には突出しない構成
を採用した。

（作用） 以上の構成により、コイルコアと同一高さの第１ヨーク
部と第２ヨーク部との間にコイルコアと可動コア夫々の
対向する端面間の距離を調整するためのスペーサ部材が
設けられ、コイルの第２ヨーク部側の先端は、コイルコ
アの第２ヨーク部側の先端より更に第２ヨーク部側に突
出しているとともに、コイルボビンの第２ヨーク部側の
先端は、コイルコアの第２ヨーク部側の先端より第２ヨ
ーク部側には突出しない。

（実施例） 以下、本発明のワイヤドツトヘツドの実施例につき基本
構成とその動作の概要を添付された図面をもとに説明す
る。

第１図はワイヤドツトヘツドの正面図、第２図はその側
面図、第３図はその背面図、第４図はその平面図であ
り、第５図は第１図におけるＡ−Ａ断面図であり、第６
図，第７図は、第３図の方向において組立順に各背面を
あらわした図であり、第８図は分解斜視図である。第１
図において１は前カバーで、アルミダイキヤストから成
り、放熱フイン２を有し、本体にビス止めするためのＵ
溝1aを有する。前カバー１はビス３によってヨーク４に
固定されている。このヨーク４の背面側には、やはりア
ルミニユウム等の放熱性の高い材質により形成された後
カバー５がビス６にて固定されている。この後カバー５
には第３図に示す如くやはり放熱フイン７が設けられて
いる。

第５図に示す如く、前カバー１には、ワイヤ10を支持す
るガイド類を設置するための凹部1b,溝部1c,1dが設けら
れ、凹部1bには先端ガイド11,溝部1c,1dには中間ガイド
12,13が嵌入固定されている。先端ガイド11は印字品位
を左右する重要な部材で、耐摩耗性に優れたものでなけ
ればならず、本印字ヘツドではガラスセラミツクを用
い、表面に１〜２μの窒化チタンコーテイングを施して
いる。本印字ヘツドは18ピン印字ヘツドであるため、こ
の先端ガイド11には９個づつ２列の千鳥配列した穴が設
けられ、ワイヤ径が0.25mmであるため、ガイド穴径は0.
27mmとなっている。また中間ガイド12,13もワイヤ10の
挙動を安定させるために重要な部材で、本印字ヘツドで
はモールドから成る。４は略カツプ状をなすヨークで、
磁気回路上重要な部材であるため、磁気特性に優れた３
％ケイ素鋼から成り、18個のコイルコア14を円筒壁4a内
に環状に配した状態で精密鋳造により一体となってお
り、ヨーク４の外周円筒壁4aとコア14の端面とは同一面
である。又ヨーク４の円筒壁4aは放熱フインを兼ねた形
状になっておりコア14の周囲の絶縁耐圧向上と、放熱性
向上のためヨーク４の表面は黒の電着塗装が施されてお
り、前カバー１と接触する面、後述するスペーサ15と接
触する面及びコア14の端面は電着塗装後研摩され、その
後ニツケルメツキが施されており、印字ヘツド全体の導
通をはかっている。コア14には銅線16が捲かれたボビン
17が挿入され、ボビン17には端子18が２個圧入されこの
２個の端子は板状になっており、銅線16の捲き始め捲き
終りが半田付されている。尚ボビン17は耐熱性に優れた
10％ガラスフアイバ入PBTから成る。この端子18はフレ
キシブルケーブル19に半田付されており、フレキシブル
ケーブル19から銅線16へ電流を供給する役目を有する。
ヨーク４の上には純鉄から成るスペーサ15が設置され、
その上に円板状の補助ヨーク20が設置されている。

補助ヨーク20にはポスト21が18本圧入されており、また
モールドであるサブボデイ24がアウトサート成形により
一体に形成されている。このサブボデイ24は、穴24aで
アマチユア戻しバネ22の保持を行ない、また後述するア
マチユアレバー（揺動レバー）23がガイドも行ない、更
にアマチユアレバー23にろう付けされたワイヤ10の根元
部を長円状のガイド穴24bによって支持し、そしてアマ
チユアレバー23と内縁部24cで当接してワイヤの前進位
置を規定している。

補助ヨーク20は磁気回路を構成している部材であり、純
鉄から成り、ポスト21は耐摩耗性に優れた窒化ステンレ
スから成る。18個のポスト21が圧入された補助ヨークに
は、18個のポスト21と勘合する穴のあいたリング状のフ
イルムであるシールドフイルム25が設置されており、こ
れは耐摩耗性に優れたポリイミドから成る。そのシール
ドフイルム25の上にはアマチユアレバー23が設置され、
アマチユアレバー23には可動コア26が加締により一体化
され、また一端にはワイヤ10がろう付により固着されて
おり、もう一端にはポスト21と勘合する穴があいてい
る。アマチユアレバー23は安定した動作をする様に剛性
の高いSK材から成り、また可動コア26は、磁気回路を構
成する重要な部材であるため純鉄から成っている。ここ
で磁気回路はコイルコア14,ヨーク4,スペーサ15,補助ヨ
ーク20,可動コア26により閉磁路として構成される。

即ち銅線16に通電されると起磁力が発生し、閉磁路の可
動部である可動コア26がコイルコア14方向に吸引される
ため、ポスト21との勘合部を支点としてアマチユアレバ
ー23が回動し、アマチユアレバー23に固着されているワ
イヤ10が図示されてない紙面方向に動きドツトを印刷し
印刷後待機状態にアマチユア戻しバネ22により復帰す
る。復帰する時の停止部が27のストツパである。このス
トツパはゴム製でストツパ金具28に焼き付けにより一体
化されている。印字ヘツド内部温度は０℃から120℃位
まで変化するため、ストツパ27の材質は耐熱性に優れ、
またワイヤ10の動作の安定性を左右する反発弾性の小さ
い弾性体が使用されている。またストツパの反発弾性の
温度依存性を極力抑えるためゴム厚を薄くして0.2mmと
している。一方ストツパ金具28はストツパ27とアマチユ
アレバー23との衝撃時に発生する衝撃音を抑えるため制
振性の高い亜鉛から成っている。ワイヤ10の後退方向に
おけるストロークはストツパ27の位置により決定される
ため、ストローク調整ワツシヤ29が補助ヨーク20のモー
ルド部のサブボデイ21との間に介在され、0.02mm単位で
調整可能となっている。このストローク調整ワツシヤは
リン青銅から成る。アマチユアレバー23の上にはストロ
ークフイルム30が設置され、その上からアマチユア押え
バネ31でアマチユアレバー23は押圧され、ポスト21を中
心にアマチユアレバー23は回動する。アマチユア押えバ
ネ31はステンレス製で、アマチユアレバー23と直接接触
するとアマチユアレバー23が摩耗するため、これを防止
する機能をストロークフイルム30は有する。一方アマチ
ユアレバー23とストツパ27とは、ストツパ27がゴムであ
るため粘着し易く、印字不良が発生することがあるの
で、アマチユアレバー23とストツパ27との間にストロー
クフイルム30を介在させて防止している。このようにス
トロークフイルム30には、アマチユア押えバネ31による
アマチユアレバー23の摩耗防止、及びアマチユアレバー
23とストツパ27との粘着による印字不良を防止する２つ
の機能を有する。

アマチユア押えバネ31はストツパ金具28とダンパ32との
間に介在され、ダンパ32を介してビス33によりサブボデ
イ24に固定されている。このダンパ32はアマチユアレバ
ー23がストツパ27との衝撃時に発する衝撃音を抑えるた
め制振性の高い亜鉛から成っている。更にダンパ32の上
にはステンレス製のダンパ押えバネ34が設置され、ダン
パ32を適度な押圧力で押圧しており、本印字ヘツドの押
圧力は約3.6Kgである。また第3,4図に示す如くこのダン
パ押えバネ33をアルミ製の後カバー５で押え、補助ヨー
ク20,スペーサ15を介してヨーク４にビス６の４本によ
り固定している。この後カバー５も放熱性を向上させる
ため黒色塗装が施されている。尚ヨーク４には平行ピン
35が２本圧入されており、ヨーク４のコア14とスペーサ
12,補助ヨーク20及び後カバー５との位置関係を正確に
規定している。

本印字ヘツドは温度上昇が大きいため、銅線16を保護す
る為、サーミスタ36をヨーク４の１部に熱伝導率の高い
シリコン接着剤で埋め込んでいる。

また前カバー１は第１図に示す如くワイヤ10とガイド類
の適正な位置を出すために、平行ピン37で位置決めし、
ビス３の４本でヨーク４に固定している。本印字ヘツド
に電流を供給しているフレキシブルケーブル19は途中で
折り曲げられ、このフレキシブルケーブル19を保護する
ためフレキシブルケーブル押え38（第2,3図）で押えら
れ、このケーブル押え38はビス39の２本でヨーク４に固
定されている（第８図）。

また本実施例においては、第６図に明確に示される如
く、コイルコア14の断面形状ボビン17の断面形状、及び
補助ヨーク13のコイルコア14に対応した部分に設けられ
た穴20cの形状がほぼ二等辺三角形をなしている。この
ような三角形状は、コイルコアを中央に集中的に実装し
小型化を図る上で有理であるが、本例においては更にコ
イルコア14、銅線16によって生み出される磁界を効率的
に使用し、しかもワイヤを無理なく円滑に案内して摩耗
を防止するため、コイルコア等の向きと、ワイヤのガイ
ド穴等の向きを工夫している。即ち、図に示された如
く、略二等辺三角形のコイルコア14の頂角における二等
分線40に、コイルボビン17、補助ヨーク20の穴20cの二
等分線がそれぞれ一致し、それらの二等分線の延長線上
に長手状となる様サブボデイ24のガイド穴24bが配置さ
れ、更に中間ガイド13の長手状ガイド穴13aも、二等分
線の延長線上に長手状となる様、また２列の円弧列とな
る様設定されている。

尚、中間ガイド12のガイド穴12aはほぼ真円状をなし、
先端ガイド11とほぼ同じ２本の直線列状に案内されてい
る。

以上の様なワイヤ10の案内構成によって、各ワイヤは、
各コイルコアの頂角のほぼ二等分線上に案内され、ワイ
ヤの摺動抵抗は最小となる。またこの二等分線上にアマ
チユアレバー23の中心線が合致しているので、コイルコ
ア14から出た磁束は最も効率的にアマチユアレバー23を
通ることになり、銅線17の発生した磁界を効率良く使用
できる。

次にワイヤ10による印字原理を詳細に述べる。ヨーク４
の１部であるコイルコア14にボビン17に銅線16が巻装さ
れたボビン組立体が挿入され、ヨーク４の端面にスペー
サ15が設置され、その上に補助ヨーク20が設置され、そ
の補助ヨーク20には可動コア26用の穴20cが設けられ、
また１部にはポスト21が圧入されている。一方アマチユ
アレバー23の先端にはワイヤ10がろう付により固着さ
れ、またアマチユアレバー23のほぼ中央部には可動コア
26がカシメにより一体化され、アマチユアレバー23の他
端にはポスト21用の穴が設けられ、アマチユアレバー23
はポスト21によりポスト21を支点として回動する。銅線
16に通電されると起磁力が発生し、それによる磁束がコ
ア14,ヨーク4,スペーサ15,補助ヨーク20及び可動コア26
を通り、閉磁路を構成する。この時コイルコア14と可動
コア26間に吸引力が発生し、可動コア26がコア14の方へ
吸引され、その結果ワイヤ10が動作し印字を行なうこと
になる。

第12図は、第10図の従来例のヨークＹと補助ヨークSYと
の間に、ギャップ調整のためのスペーサを設けた構成を
示すものである。第12図においては、ヨーク４と補助ヨ
ーク20の間にスペーサ15を介在させ、かつ銅線16の端面
がコイルコア14の端面よりl₂だけ突出する様銅線16の寸
法を設定した。これによって第11図の（ｂ）に示す如き
特性を得た。第12図の構成においては、ヨーク４におい
てコイルコア14の端面と、円筒壁4aの端面が同一高さに
設定されており、ヨーク４を寸法精度良く極めて容易に
製造できる。また補助ヨーク20は円盤状に形成されてお
り、これらも寸法精度の高いものを容易に製造でき、全
体として第12図の構成は、可動コア26とコイルコア14と
の間のギヤツプを極めて精度高く、しかも安価なコスト
で設定することができる。

第13図は、コイルコア14の端面と銅線17の端面間の距離
l₂を変化させた時のワイヤ先端の挙動を示したもので、
l₂が大きくなるに従ってワイヤが高速に立上げられるこ
とがわかる。

第14,15図は本発明の実施例を示すもので、第14図に示
す如くボビン42には、自己融着導線でなるコイル43を支
持する部位42a、コイル43の一端を固定し保護するフラ
ンジ42b、及び端子44を嵌合させるための筒状部42cが形
成されている。

第14図，第15図に示す本発明の実施例によると、前述の
第12図の構成により得られる効果に加えて以下のような
効果が得られる。

コイル43を支持する部位42aはコイル43の長さより短く
なっているので、第15図に示すようにその分だけ可動コ
ア26のコイルコア14に対向する面積を大きくできるため
磁気抵抗が小さくなり、磁束の漏れが少なくなり、エネ
ルギー効率が向上する。

また、可動コア26に対向する側には、フランジが無いの
で、第15図に示すように、その分だけコイル43の高さを
高くでき、可動コア26をコイルの中へ入り込ませる量が
増える。コイル43で発生する磁界により磁束は、常にコ
イル43の上端と同一面まで可動コア26内において発生す
るため、コイル43の上端を高くした分だけ、磁気抵抗が
小さくなり、エネルギー効率が向上する。

（効果） 本発明によると、コイルコアと同一高さの第１ヨーク部
と第２ヨーク部との間にコイルコアと可動コア夫々の対
向する端面間の距離を調整するためのスペーサ部材が設
けられ、コイルの第２ヨーク部側の先端は、コイルコア
の第２ヨーク部側の先端より第２ヨーク部側に突出して
いるとともに、コイルボビンの第２ヨーク部側の先端
は、コイルコアの第２ヨーク部側の先端より第２ヨーク
部側には突出しないので、可動コアとコイルコアとの間
の間隔を適切な間隔で極めて精度良くしかも安価なコス
トで得ることができ、ワイヤの駆動効率を向上させるこ
とができる。更に、可動コアのコイルコアに対する面積
を大きくすることができるとともに可動コアをコイルコ
アに更に近づけることができるので、磁気抵抗を小さく
するとともに磁束の洩れを少なくして、エネルギー効率
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例であるワイヤドツトの正面図、
第２図はヘツドの側面図、第３図はヘツドの背面図、第
４図はヘツドの平面図、第５図は第１図におけるＡ−Ａ
断面図、第６図、第７図はヘツドの背面を組立順に示し
た説明図、第８図はヘツド全体の分解斜視図、第９図，
第10図は従来例の断面図、第11図はワイヤの作動特性を
示す説明図、第12図は、第10図の従来例のヨークＹと補
助ヨークSYとの間に、ギャップ調整のためのスペーサを
設けた構成を示すヨーク付近の断面図、第13図はコイル
に対する可動コアの食込量にするワイヤの作動特性を示
す説明図、第14図は本発明の実施例に用いるボビン組立
体の分解斜視図、第15図は第14図ボビン組立体を用いた
例のヨーク付近の断面図、 １……前カバー、４……ヨーク、５……後カバー、10…
…ワイヤ、11……先端ガイド、12,13……中間ガイド、1
4……コイルコア、15……スペーサ、16……銅線、17…
…ボビン、20……補助ヨーク、21……ポスト、22……戻
しバネ、23……アマチユアレバー、26……可動コア、27
……ストツパ、31……アマチユア押さえバネ、32……ダ
ンパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイルに嵌入して該コイルを保持するコイ
   ルボビンと、 前記コイルを保持した前記コイルボビンの中空部に嵌入
   して電磁石を形成するコイルコアと、 前記コイルコアを立設した底面と前記コイルコアに対し
   て前記コイルコアと同一高さに併設される側面とを備え
   た第１ヨーク部と、 前記コイルコアの先端に対向して設けられ、前記コイル
   コアに対応する位置に貫通口を備えた第２ヨーク部と、 一端側を第２ヨーク部に対して固定され他端側を変位自
   在としたアマチュアと、 前記アマチュアに設けられ、前記貫通口に嵌入可能な可
   動コアと、 前記アマチュアの他端側に設けられ、前記可動コアが前
   記電磁石に吸引されることに応じて変位する前記アマチ
   ュアにより突出されるワイヤと、 前記第１ヨーク部と前記第２ヨーク部との間に設けれ、
   前記コイルコアと前記可動コア夫々の対向する端面間の
   距離を調整するためのスペーサ部材と、 を有し、 前記コイルの前記第２ヨーク部側の先端は、前記コイル
   コアの前記第２ヨーク部側の先端より前記第２ヨーク部
   側に突出しているとともに、前記コイルボビンの前記第
   ２ヨーク部側の先端は、前記コイルコアの前記第２ヨー
   ク部側の先端より前記第２ヨーク部側には突出しないこ
   とを特徴とするワイヤドットヘッド。