JPH08187882A - 印字ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】アーマチュア２とコアポール１の吸引を行うた
めの永久磁石６による磁束回路と並列して、永久磁石６
による常に閉じた磁気分路を設けた。 【効果】アーマチュアとコアポールが離間する際の永久
磁石のパーミアンス係数が抑えられて減磁が防止され、
アーマチュアの離間を速やかに行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインパクト方式のプリン
タの印字ヘッドに係り、特に、永久磁石の吸引力でイン
パクト部材を具備する弾性部材を撓め、弾性部材に蓄え
られた歪エネルギを、電磁石の磁力線により永久磁石の
吸引力を打ち消すことでインパクト部材に印字エネルギ
を付与するキャンセル励磁型の印字ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インパクト方式のプリンタの印字ヘッド
には、電磁石の吸引力で弾性部材たとえば板ばねを撓ま
せて、板ばねに歪エネルギを蓄え、電磁石の吸引力の解
消により、板ばねの歪エネルギを印字動作力として作用
させる電磁石駆動型のものと、永久磁石の吸引力により
板ばねを撓ませて、板ばねに歪エネルギを蓄え、電磁石
の磁束により永久磁石の吸引力を打ち消すことで、板ば
ねの歪エネルギを印字動作力として作用させるキャンセ
ル励磁型のものがある。キャンセル励磁型の印字ヘッド
は電磁石駆動型のものに比べて待機時の発熱がないこ
と、高速応答性が良いこと、あるいは小型の永久磁石で
も大きな吸引力が確保できること等の利点を有するの
で、近年多用化されている。

【０００３】従来のこの種のキャンセル励磁型印字ヘッ
ドは特開平5−4353 号および、特開平5−185612 号公報
に記載のように、永久磁石からコアポール，アーマチュ
ア，ばね部材を通って永久磁石に戻る磁気回路から構成
された印字ヘッドと、回路の中間にサブポールを設け、
バイパス磁気分路を追加した印字ヘッド等がある。

【０００４】いずれも、コアポールの側面に設けられた
電磁石コイルへの通電に伴い、コアポール内に流れる永
久磁石による磁束がキャンセルされる。この結果、板ば
ねの歪エネルギにより、アーマチュアおよび板ばねがコ
アポールおよびサブポールから離間して、アーマチュア
に備えられたワイヤがインクリボン、および記録紙を打
刻することにより印字が行われる。次に、電磁石コイル
への通電停止に伴い、アーマチュアおよび板ばねが再び
コアポールおよびサブポールに吸着されて待機状態とな
る。ここで、高速応答性の観点からは、サブポールによ
るバイパス磁気分路を設けた印字ヘッドが適している
が、従来のバイパス磁気分路方式では高速化に難点があ
った。すなわち、高速化を達成するためには「磁気・磁
性体の新技術と各種設計・応用の実際」記載の遮断機の
メカニズム（頁１９２）に記載のように、バイパス磁気
分路方式をとる印字ヘッドのサブポール側の磁気抵抗を
コアポール側より小さくすることが必要条件である。す
なわち、永久磁石および電磁石による磁束を磁気分路側
に多く流すことでアーマチュアが離間しても永久磁石の
パーミアンス係数がほとんど変化せず、永久磁石の減磁
が防止される。結果的にアーマチュアの離間に要する電
流が減らせることにより高速応答が可能となる。

【０００５】しかし、従来のバイパス磁気分路方式は、
サブポールと板ばねを離間させて板ばねのばね力を蓄積
する手段としたり、サブポールと板ばねの間に絶縁物を
介挿し、サブポールと板ばね間を流れる磁束を減少する
ことによりコアポールとアーマチュアの吸引力を確保す
る方式をとっていた。これらの方式でもバイパス磁気分
路が無い方式に比べれば高速応答は可能であるが、より
一層の高速化に不向きであることは上記文献からも明ら
かである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高速
印字性能，低消費電力化が可能な印字ヘッドを提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第一の発明の印字ヘッドは永久磁石によるコアポー
ルとアーマチュアの吸引および電磁石によるコアポール
とアーマチュアの離間をするための磁気回路以外に、永
久磁石による磁束を常に流すための常に閉じた磁気分路
を設けた。

【０００８】また、第二の発明の印字ヘッドは常に閉じ
た磁気分路を個々のコアポールに対して独立して設けた
ものである。

【０００９】また、第三の発明は磁気分路をサイドヨー
クからコアの間に設けたものである。さらに、第四の発
明は第三の発明において、弾性部材の振動を一次振動と
するために弾性部材の剛性を変化させたものである。

【００１０】

【作用】第一の構成によれば、永久磁石の磁束がアーマ
チュアとサブポールに並列して流れる構成をとり、この
常に閉じた磁気分路の存在により、アーマチュアが離間
する際の永久磁石のパーミアンス係数の変化が抑えられ
て減磁が防止されるため、アーマチュアの離間がスムー
ズに行われる。

【００１１】第二の構成によれば、複数個のアーマチュ
アを同時に離間するような場合、磁気分路が個々に設け
られているため、磁気の干渉をより少なくすることがで
きる。

【００１２】また、第三の構成によれば、アーマチュア
等の可動部に影響をおよぼすことがなく類似の効果を得
ることができる。さらに、第四の構成は第三の構成にお
いて弾性部材の剛性を変化させたもので、弾性部材の振
動を一次振動のみとすることにより、高速応答を達成す
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の第一実施例の印字ヘッドの側面図に
おいて、左側半分を断面で示したものである。本印字ヘ
ッドは図示しないインクリボンを介して記録紙に印字を
直接行うワイヤ１，ワイヤ１を支持し磁力による吸引を
行うために高透磁率材料からなるアーマチュア２，アー
マチュア２を支持し、ワイヤ１にインパクト力を付与す
るための板ばね３，ワイヤ１を移動可能に支持するワイ
ヤガイド４，ワイヤガイド４を支持するガイドノーズ
５，板ばね３の吸引を行う上下方向に磁化された永久磁
石６，永久磁石６の磁路を構成するヨーク７，スペーサ
８，サイドヨーク９，コア１０，コアポール１１，サブ
ポール１２，永久磁石６の磁束をキャンセルするために
コアポール１１の側面に配設されたボビン１３に巻かれ
た励磁コイル１４等を備えているものである。本印字ヘ
ッドでの永久磁石６による磁束は、主に永久磁石６の上
部からヨーク７，スペーサ８，板ばね３，サイドヨーク
９，アーマチュア２，コアポール１１，コア１０を通っ
て永久磁石に戻る磁気回路以外に、永久磁石６の上部か
らヨーク７，スペーサ８，サブポール１２，コア１０を
通る磁気分路からなり、スペーサ８とサブポール１２と
は常に接触しており、閉じた回路で構成されていること
を特徴とする。本実施例では、永久磁石６の磁力により
アーマチュア２が板ばね３の撓み力に抗して吸引された
状態から、励磁コイル１４に通電して永久磁石６による
コアポール１１内を通る磁束をキャンセルすることによ
りアーマチュア２がコアポール１１から離間して印字を
行うが、サブポール１２の断面積をコアポール１１より
大きくしているため、磁束の多くはサブポール１２を含
む磁気分路を通るため、永久磁石６のパーミアン係数が
ほとんど変化しない。この結果、励磁コイル１４への通
電に伴うアーマチュア２のコアポール１１からの離間を
瞬時に行うことができ、印字ヘッドを高速対応にするこ
とができた。

【００１４】図２は請求項２記載の実施例で、円盤状の
スペーサ８の内側に突起部８ａを設けることにより、個
々のサブポール１２に対して磁気分路を独立させたもの
である。この実施例では隣接する複数本のワイヤ１を同
時に駆動するような印字パターンの場合のそれぞれの励
磁コイル１４から発生する磁束および、永久磁石６の磁
束等による磁気干渉をさらに減らすことが可能となり、
各ワイヤ１のストロークを確保することができた。

【００１５】また、図３はサイドヨーク９とコア１０の
間に磁気分路１７を設けた実施例であり、図４は図３の
Ａ−Ａ断面である。さらに、図５に本実施例における磁
束の流れを示す。永久磁石６による磁束１５ｃの多く
は、サイドヨーク９とアーマチュア２との間に設けられ
たギャップ１６ａを介してサイドヨーク９からアーマチ
ュア２に流れるのは今までに示した実施例と同様であ
る。ここで、図５において、上側のワイヤ１を駆動する
ために図示しない上側の励磁コイル１４に電流を流すこ
とによって発生する励磁コイル１４による磁束は図示し
ないエアギャップ１６で永久磁石６による磁束１５ｃと
キャンセルし合うが、余分の励磁コイル１４による磁束
１５ｃはアーマチュア２からギャップ１６ａを介してサ
イドヨーク９から磁気分路１７に流れるものである。本
実施例では励磁コイル１４による磁束１５ｄが隣接する
サイドヨーク９に流れることがなく、磁気分路１７を通
ってコア１０に流れるため、サブポール１２を設けた実
施例と同様に磁気干渉対策を行うことができた。さら
に、本実施例では磁気分路１７が固定部材であるサイド
ヨーク９と接続した構造であるため、サブポール１２を
板ばねの回動支点とする構造よりも印字ヘッドを安価に
製造することができた。

【００１６】なお、以上の実施例では、コアポール１
１，サブポール１２もしくは磁気分路１７はコア１０と
一体の部材か、またはコア１０にコアポール１１，サブ
ポール１２もしくは磁気分路１７を組み込んだ構造をと
り、コアポール１１，サブポール１２，磁気分路１７は
透磁率が高い材料、たとえばコバルトを４０から６０重
量％、残部を鉄、および、微量の不純物を含む合金また
は、コバルトを４０〜６０重量％、バナジウムを０.５
〜３.０重量％、残部を鉄および、微量の不純物を含む
合金で構成したため、これらの部材での磁気抵抗を少な
くすることができた。また、基本的には図６に第一およ
び第二実施例における磁束１５の流れを示すように、遮
断機の機構に乗っ取り、サブポール１２を通る分路磁束
１５ａの量がコアポール１１を通るコアポール磁束１５
ｂの量よりも多くなるように、コアポール１１に対して
サブポール１２の断面積が大きくなる構成とした。この
関係は第三の実施例におけるコアポール１１と磁気分路
１７の関係でも同様である。

【００１７】また、コアポール１１とアーマチュア２の
間のエアギャップ部２ａにおける磁束密度と励磁コイル
１４への通電電流の関係を解析した結果を図７に示す
が、サブポール１２もしくは磁気分路１７等の磁気分路
がない構造では、エアギャップ部２ａの磁束密度を減少
させるために電流を多く流す必要があることが判明し
た。これは、磁気分路がない構造では永久磁石６の磁束
に対抗した電流を励磁コイル１４に流す必要があること
による。これに対して、常に閉じた磁気分路がある構造
では励磁コイル１４への通電に伴って、図示しない薄膜
シートによりアーマチュア２とコアポール１１との間に
設けられたエアギャップ１６での磁束密度が速やかに低
下することが分かる。この場合、コアポール１１に対し
てサブポール１２の断面積が大きくなるように構成する
と、当然、エアギャップ１６での磁束密度の減少量が多
いが、サブポール１２の断面積を減少させた条件でも磁
気分路なしの構成に比べてエアギャップ１６での磁束密
度の低下が速やかであることが分かった。前記面積比は
印字ヘッドの高速応答の仕様により選択することができ
る。また、永久磁石６の磁力については、図８にエアギ
ャップ部２ａにおけるコアポール１１とアーマチュア２
との間の距離に対する永久磁石６の吸引力の変化と、板
ばね３の撓み力との関係を示すが、本図の左側はコアポ
ール１１とアーマチュア２が当接した状態を示し、この
状態から励磁コイル１４への通電に伴い、永久磁石６の
初期吸引力６ａが低下し、板ばね３の初期撓み力３ａよ
りも下がった時点でアーマチュア２がコアポール１１か
ら離間して印字が行われる。ここで、本発明ではサブポ
ール１２を通る磁気分路側に磁束の多くを流すことを基
本設計とする条件のなかで、図７の関係を満足する永久
磁石６の磁力を決定した。このため、永久磁石６の磁力
をサブポール１２がない印字ヘッドに比べて大きくする
必要があるが、本発明では励磁コイル１４への通電量が
減らせること、磁気的な干渉の問題を除去できること等
の多くの利点を有する。

【００１８】さらに、図９は本発明の板ばねの形状につ
いて示したもので、図１０は図９のＢ−Ｂ断面の側面図
を示す。板ばねは一枚の弾性部材例えばばね鋼板から打
ち抜かれたもので、その内周側にワイヤ１が接合された
アーマチュア２がスポット溶接等によって取り付けられ
ている。板ばねが永久磁石６によってアーマチュア１１
に吸引された状態を図１１に、板ばね３の剛性を均等に
した場合の吸引状態を図１２に示す。これより、本実施
例によれば図１１に示すように、板ばね３はコアポール
１１に吸引された状態で一次変形モードにある。そし
て、図示しない励磁コイル１４への通電によってコアポ
ール１１から離間した後の板ばね３の振動も一次変形モ
ードとなるため、ワイヤ１の高速応答が可能となる。こ
れは、板ばね３の剛性が均等であるような従来の構造で
は、図１２に示すように板ばね３が高次の変形モードと
なり、図示しない励磁コイル１４への通電によってコア
ポール１１から離間する際に、途中の屈曲部が高次振動
するため高速応答できないという欠点を解消するもので
ある。

【００１９】ここで、板ばね３の剛性はアーマチュア２
との接合部にかけて除々に減少する以外に、図１３に示
すように、板ばね３に打ち抜き部３ｂを設けることでも
よい。板ばね３を用いて、図示しないコアポール１１に
板ばね３が吸引された状態の変形状態を図１３のＣーＣ
断面について示したのが図１４である。これより、板ば
ね３は打ち抜き部３ｂの部分を回動中心として変形する
ため、図１２に示したような高次の変形モードとなるこ
とがなく拘束応答を可能とすることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の印字ヘッドによれば、サブポー
ルを通る常に閉じた磁気分路を設けた遮断機構造とした
ので、アーマチュアの離間を少ない電流で行えるように
なり、この結果、印字ヘッドの省電力化，高速応答化を
可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の印字ヘッドの側面図。

【図２】本発明の第二実施例の板ばね，スペーサ，サブ
ポール等の位置関係を示す説明図。

【図３】本発明の第三実施例のサイドヨークと磁気分路
の位置関係を示す上面図。

【図４】本発明の第三実施例のサイドヨークと磁気分路
の位置関係を示す断面図。

【図５】本発明の第三実施例の磁束の流れを示す上面
図。

【図６】本発明の第二実施例の磁束の流れを示す断面
図。

【図７】エアギャップ部の磁束密度と電流の関係を示す
説明図。

【図８】永久磁石の吸引力および、板ばねのたわみ力と
コアポールおよび、アーマチュア間の距離の関係を示す
説明図。

【図９】本発明の板ばねの形状を示す上面図。

【図１０】本発明の板ばねの形状を示す側面図。

【図１１】本発明の板ばねの動作状態を示す印字ヘッド
の部分側面図。

【図１２】従来発明の板ばねの動作状態を示す印字ヘッ
ドの部分側面図。

【図１３】本発明の第二実施例の板ばねの形状を示す上
面図。

【図１４】本発明の第二実施例の板ばねの変形状態を示
す断面図。

【符号の説明】

１…ワイヤ、２…アーマチュア、３…板ばね、６…永久
磁石、８…スペーサ、１１…コアポール、１２…サブポ
ール、１４…励磁コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩山 雅嗣 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者 大野 敦 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所オフィスシステム事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】永久磁石で磁化された一対のコアポールと
   サブポールで、前記永久磁石の逆の磁極で磁化されたア
   ーマチュアを弾性部材の撓み力に抗して前記コアポール
   に吸引し、前記コアポールの周囲に装着された励磁コイ
   ルの磁力線で前記吸引力をキャンセルし、前記アーマチ
   ュアに取り付けられたドットワイヤを動作させて印字を
   行う印字ヘッドにおいて、 前記サブポールから前記アーマチュアを通る磁気分路が
   常に閉じていることを特徴とする印字ヘッド。
2. 【請求項２】上記の常に閉じた磁気分路は、個々のサブ
   ポールに対して独立して設けられていることを特徴とす
   る印字ヘッド。
3. 【請求項３】永久磁石の一方の磁力線を片持ちハリ状の
   サイドヨークからエアーギャップを介してアーマチュア
   に流し、前記永久磁石の他方の磁力線をコアを介してコ
   アポールに流し、前記永久磁石の磁力線で磁化された前
   記コアポールにより、前記永久磁石の逆の磁力線で磁化
   された前記アーマチュアを弾性部材の撓み力に抗して吸
   引した状態から、前記コアポールの周囲に配設された励
   磁コイルの磁力線で前記吸引力をキャンセルし、前記ア
   ーマチュアに取り付けられたドットワイヤを動作させて
   印字を行う印字ヘッドにおいて、 前記サイドヨークと前記コアとを接続する磁気分路を設
   けたことを特徴とする印字ヘッド。
4. 【請求項４】永久磁石で磁化されたコアポールで、ドッ
   トワイヤが取り付けられたアーマチュアを弾性部材の撓
   み力に抗して吸引し、前記コアポールの周囲に配設され
   た励磁コイルの磁力線で前記吸引力をキャンセルし、前
   記ドットワイヤを動作させて印字を行う印字ヘッドにお
   いて、 前記弾性部材の剛性を前記弾性部材固定端側から前記ア
   ーマチュア支持部側にかけて減少させたことを特徴とす
   る印字ヘッド。
5. 【請求項５】ベースの長手方向に設けた３個の凸状部の
   内の一方の端の凸状部に励磁コイルを設け、他方の端の
   凸状部に永久磁石を備えてなるコアと、前記永久磁石の
   反ベース側に備えるヨークと、このヨークの反永久磁石
   側にスペーサを介してその一方の端部を固定し、他方の
   端部はワイヤを備えるとともにその近傍が前記コアの一
   方の端の凸状部に近接し、長手方向の略中央部は前記ス
   ペーサを介して前記コアの中央の凸状部に接する板ばね
   と、を備えてなることを特徴とする印字ヘッド。