JPS62934Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、スプリングすなわち板ばねの撓み剛
性を永久磁石や電磁石で効率よく吸引されるよう
に改良したスプリングチヤージ式ドツトプリンタ
に関する。

一般に、スプリングチヤージ式ドツトプリンタ
のスプリングすなわち板ばねは、一端が固定され
他端が自由のいわゆる片持ち梁の構造を有してお
り、この自由端近傍にある間隙を有して永久磁石
や電磁石が配置され、板ばねを磁路とする磁気回
路を形成している。この磁気回路のために、板ば
ねは、先端に集中荷重が負荷されると同様の変形
をし、ヨークの先端に吸引されることになる。例
えば、永久磁石を用いた場合、ヨークにはコイル
が巻かれ、電流の印加により永久磁石の磁束を打
ち消し、この結果、板ばねの先端は、ヨークから
解放され、板ばねに貯えられた歪みエネルギーが
運動エネルギーに変わり、これが印字のエネルギ
ーとなる。

一般に、ドツトプリンタでは、任意の図形や文
字が印字でき、かつ複数枚の用紙の複写が可能な
ことが特徴である。しかも、複数個のドツトを同
時に駆動させる必要上、各ドツトの印字機構はで
きるだけ小さくしなければならない。

そのため、スプリングチヤージ式のドツトプリ
ンタの場合、板ばねを弾性範囲内で変形させて大
きな歪みエネルギーを貯える必要がある。板ばね
の撓み剛性をｋ，撓み量をδとすると、板ばねに
生ずる歪みエネルギーＥは，Ｅ＝１／２ｋδ^２で示さ れる。従つて、歪みエネルギーを増大させるに
は、板ばねの撓み剛性ｋを大きくするか、あるい
は撓み量δを大きくする必要がある。ところが、
プリンタは一般に、高速印字が要求されるので、
板ばねのヨークとの吸引および解放は、高い繰返
し率となり、これは普通、板ばねの固有振動数ｆ
に依存する。この固有振動数ｆは、ｆ∝√の関
係があるので、ｆを大きくするには、撓み剛性ｋ
を大きくしなければならない。かくて、スプリン
グチヤージ式ドツトプリンタにおいて板ばねの歪
みエネルギーを大きくし、かつ固有振動数を大き
くする要請を満たすためには板ばねの撓み剛性ｋ
を大きくしなければならない。

ところが、撓み剛性の大きい板ばねを電磁石あ
るいは永久磁石で吸引するには、大きな吸引力を
要し、磁気回路の構成が複雑でかつ大きくなる。

ところで、電磁石あるいは永久磁石の吸引力特
性は、第１図に示すように、板ばねの先端とヨー
ク間の距離δが小さい程、吸引力Ｐは指数関数的
に増大している。すなわち、磁石の吸引力特性は
非線形である。一方、板ばねの撓み剛性ｋは、一
定であるので、板ばねの先端に負荷される荷重Ｐ
と撓み量δの間には、Ｐ＝ｋδの関係があり、板
ばねの荷重−撓み特性は線形である。この板ばね
の先端が磁石で吸引されるためには、第１図に示
すように、板ばねの荷重−撓み特性線図１が磁石
の吸引力特性線図２の下方にあることが要求され
る。

このため、板ばねの撓み量がδ_０と規定される
と、板ばねが磁石に吸引される最大の撓み剛性ｋ
は定まつてしまう。すなわち、第１図において、
δ＝δ_０の点を通り、磁石の吸引力特性線図２に
接線を引いた時の直線が、板ばねに許される荷重
−撓み特性線図１で、この直線の傾きが撓み剛性
ｋである。

しかしながら、磁石のもつ吸引エネルギーのう
ち板ばねの荷重−撓み特性線図１の上方にある傾
域Ｓは、板ばねの吸引には利用されないことにな
る。特に、磁石の吸引力は板ばねとヨークが近接
する領域では、極めて大きいにもかかわらず、利
用されないのである。

この末使用の領域を有効に利用し、板ばねの撓
み剛性を増加させることができれば好都合であ
る。

そこで、本考案は、磁石の有する吸引エネルギ
ーを効率よく、板ばねの吸引に利用し、印字エネ
ルギーを増大させ、かつ板ばねの剛性を高めて印
字の繰返し率を増大させる改良した板ばねを有す
るスプリングチヤージ式ドツトプリンタを提供す
るものである。

第２図は、従来のスプリングチヤージ式ドツト
プリンタの一例を示すもので、永久磁石３を狭む
ヨーク４，５のうち、ヨーク５は板ばねの一端を
固定する。ヨーク４はコイル６を装着し、その先
端は、板ばね７の先端とある間隙を有するが、永
久磁石３の作用により、吸引接合し、板ばね７を
点線で示すように変形させる。板ばね７は変形に
伴なつて板ばね自身に歪みエネルギーを貯える
が、永久磁石３の磁束を打ち消すようにコイル６
に電流を印加させると、ヨーク４の先端に吸引さ
れていた板ばね７は解放され、ヨーク４と反対側
に運動し、この運動エネルギーで所定の印字を行
なうのである。しかしながら、板ばね７はその撓
み剛性が第１図に示したように一定であるため、
磁石の有する磁気エネルギーを有効に活用してい
ない。

第３図は、本考案の一実施例を示すもので、板
ばねの撓み剛性を非線形にしたことに特徴があ
る。以下、図を追つて説明すると、板ばね８の回
定端近傍において、板ばねの撓む方向側に、板ば
ねと接する接触面１０を以下に述べるような構造
で設けたものである。接触面１０が無い場合の板
ばねは、板ばね８の先端からδの位置にある磁石
で吸引される時、自由変位曲線９で示される変形
を示すが、接触面１０の一部分，Ｑ点が自由変位
曲線９の内側に位置するような構造すると、板ば
ね８の変形は、板ばねの一部が接触面１０のＱ点
に接するまで、すなわち、板ばね８の先端がδ_０
撓む間は、板ばね８の自由長はｌであるが、接し
た後は、Ｑ点が板ばねの実質的な固定端となり、
従つて、板ばね８の自由長はｌより短いl₀とな
り、板ばねの厚さが一様とすれば、板ばねの撓み
剛性はＱ点に接触するまでに比べると大きくな
る。云い替えれば、板ばねの先端とヨーク間の距
離が大きい時は、板ばねの撓み剛性が小さいた
め、磁石の吸引力は小さくて済み、両者の距離が
小さくなると板ばねの撓み剛性が大きくなるが、
磁石の吸引力が大きくなるため、充分に板ばねを
吸引することができる。この板ばね８の荷重−撓
み特性線図１１と磁石の吸引力特性線図１２を示
したのが第４図である。板ばね８の剛性は、撓み
がδ_０になる点で非線形を示すが、このため磁石
の吸引力特性線図１２に近づけるよう、高低２つ
の撓み剛性を保有することができる。かくて、磁
気エネルギーを有効に板ばねの歪みエネルギー、
従つて印字エネルギーに利用することができるの
である。しかも、磁石で吸引されている板ばね
が、解放される時の運動は、高い方の撓み剛性に
支配されるので、印字の繰返し率も高くすること
ができるのである。

一方、第２図で示すように、板ばねは、磁気回
路の磁路を形成しているが、できるだけ磁路の長
さを小さくする方が吸引力は大きくなる。従つて
本考案のように、板ばねの変形が増大するに伴な
い、板ばねの自由長が短かくなる、すなわち磁路
の長さが短かくなるので吸引力はその分増加す
る。従つて、本考案の板ばねでは、板ばねの変形
が増大するにつれて、ばね剛性が不連続あるいは
連続的に増大し、かつ永久磁石による吸引力も磁
路長の短かくなる分だけ増大していく。

第５図ａは、本考案の他の実施例を示すもの
で、接触面１４が複数個の箇所で板ばねの自由変
位曲線の内側に位置するような構造にしたもの
で、板ばね１３の先端の撓みが増大するにつれ
て、接触面１４の何れかの点で、板ばねに接し、
その都度、板ばねの剛性は階段的に増大してい
く。この板ばね１３の荷重−撓み特性線図１５と
吸引力特性線図１６を示したのが、第５図ｂであ
り、第４図に比べると、一段と永久磁石の有する
磁気エネルギーを効率よく利用していることが分
かる。

第６図ａは本考案の更に他の実施例を示すもの
で、接触面１８が全域で板ばねの自由変位曲線の
内側に位置するような構造にしたもので、板ばね
の１７の先端の撓みが増大するにつれて、板ばね
１７と接触面１８が板ばねの固定端から自由端に
向つて連続的に接していき、板ばねの剛性も次第
に増大していくものである。この板ばね１７の荷
重．撓み特性線図１９と吸引力特性線図２０を示
したのが第６図ｂで磁石の磁気エネルギーを極め
て有効にばねのエネルギーとして利用しているこ
とが分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、片持ち支持した板ばねの荷重−撓み
特性線図と磁石の吸引力特性線図を示すグラフ、
第２図は従来のスプリングチヤージ式ドツトプリ
ンタの板ばねを含む磁気回路構成図、第３図は本
考案の一実施例における板ばねと接触面の側面
図、第４図は本考案の板ばねの荷重−撓み特性線
図を示したグラフ、第５図ａおよび第６図ａはそ
れぞれ本考案の他の実施例における板ばねと接触
面の側面図、第５図ｂおよび第６図ｂは第５図ａ
および第６図ａの板ばねの荷重−撓み特性線図で
ある。 １……従来例における板ばねの荷重−撓み特
性、２，１２，１６，２０……磁石の吸引力特
性、３……永久磁石、４，５……ヨーク、６……
コイル、７，８，１３，１７……板ばね、１０，
１４，１８……接触面、１１，１５，１９……本
考案における板ばねの荷重−撓み特性。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電磁石や永久磁石等の吸引機構による片持ち板
   ばねの変形で生ずる歪みエネルギーを印字エネル
   ギー源とするドツトプリンタにおいて、板ばねの
   撓む側に板ばねと接する接触面を設け、かつ前記
   板ばねの自由変形曲線内に前記接触面を配置し、
   前記板ばねの自由端近傍に置かれた吸引機構によ
   る板ばねの撓みが増大するに伴ない、前記板ばね
   と接触面が固定端から自由端に向つて連続あるい
   は不連続に接するようにして、前記板ばねの撓み
   剛性を連続的あるいは階段的に増大させ、かつ板
   ばねの撓み剛性を前記吸引機構の吸引力特性に近
   づけるようにしたことを特徴とするドツトプリン
   タ。