JPS6332632B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドツトマトリツクスプリンタに使用
されるプリントヘツドに関する。

本発明のプリントヘツドは、プリントワイヤ
で、ドツト例を同時に縦列プリントする縦列装
置、又はラインプリンタのいずれにも使用される
ものである。

前者は、一般にシリアルプリンタと呼ばれ、ヘ
ツドは、行に対して直角に、互い違いに縦列され
るか、または線に収斂するプリントワイヤと共
に、円の円周上に設けられている。この種のシリ
アルプリントヘツドが紙面を横切つて移動し、移
動の度に、複数ドツトをプリントしてから、用紙
は次のドツト群に進められる。

また、本発明のプリントヘツドは、紙面の１行
を同時にプリントするプリントワイヤ、およびド
ツト位置列を形成する交錯型リニアプリンタに取
付けることもできる。

この種の装置では、少数文字（４個）の場合
は、シヤツトルを用いて、プリントされる行に沿
つてプリントヘツド列を搬送してから、戻り行程
中に用紙を次の隣接行分だけ行送りする。

以下に説明するプリントヘツドアセンブリは、
シリアル型とリニア型のいずれにも適用できるも
のであり、明細書ではリニアプリントヘツドアレ
イの基本的構造およびシリアルプリントヘツドア
レイの数種の構造例を紹介する。

〔従来の技術とその課題〕

本発明に関連する米国特許のうちで、特に関連
性があると思われるものを次に挙げる。

第3151543号、第3467232号、第3770092号、第
3828908号、第3854564号、第3991869号、第
4059183号、第4136978号、第4159822号、第
4214836号、第4222674号、第4225250号、第
4279518号、第4284363号、第4291992号、第
4302114号、第4307966号、第4309116号、第
4317635号、第4320981号、第4348120号 これらのうち、米国特許第3770092号は、極片
と、端部にプリントヘツドまたはスタイラスを備
えるビームに支持された可動電機子との間に、ギ
ヤツプを設けた磁気回路中にソレノイドを用いて
いる。

コイルが付勢されると電機子、極片間ギヤツプ
が閉じ、ビームとプリントワイヤを搬送して紙面
にぶつける。また、複数個のソレノイドは、容易
にシリアルプリント又はラインプリントのいずれ
かが可能なように、ドツトマトリツクスプリント
ヘツド内で種々の形状に配列されている。

ソレノイド作動式プリントヘツドで、これらの
作動パラメータを達成しようとする従来の技術で
は、打撃が迅速に行えなかつた。従来の打撃速度
は750乃至1200マイクロ秒であつた。

したがつて、最近は永久磁石を配することによ
り、ピンまたはプリントワイヤと電機子とが、磁
気ギヤツプを閉止しないようにしたエネルギー内
蔵型装置を用いるようになつている。

ソレノイドは、付勢されると永久磁石を無効に
して、電機子とプリントワイヤとを解放する。し
かし、シヤツトル型ラインプリンタ、およびシリ
アルプリンタの場合は、永久磁石の重量が問題で
あり、またその再打撃の最高速度により、プリン
タの処理速度が限定されてしまう。さらに製造コ
ストが非常に高いばかりでなく、エネルギー内蔵
型プリントヘツドは歩留まりが低く、製造が難か
しいことが知られている。

特に、毎分300行以上の速度で作動するライン
プリンタは、磁気装置の重みが必然的に加わるた
め、シヤツトルプリントの運動を力学的に相殺す
るには、複雑な平衡おもり方式に依存せざるを得
ない。

ソレノイドプリントワイヤ型、およびエネルギ
ー内蔵型装置では、7.9×10^-3cm（３×10^-3イン
チ）又は10.2×10^-3cm（４×10^-3インチ）以上の
動的プリント域、１Kg以上の打撃力、およびこれ
らに見合う、狭範の許容打撃遅延時間（300マイ
クロ秒以下）を保ちつつ、プリント速度、即ち再
打撃速度を高める努力が成されて来た。

接近文字品質（NLQ）プリンタでは、５×７
あるいは７×９個の文字を形成するには、プリン
トヘツドにおけるより、余計にピンを再打撃する
必要がある。

高品質の文字を得るには、毎秒66cm（26イン
チ）のキヤリツジ速度において、おおむね
（20.3、22.9、25.4、27.9、30.5…×10^-3cm（８、
９、10、11、12、…×10^-3インチ）のドツト間隔
（いずれの再打撃速度にしても、不要ドツトがプ
リントされない）になる。例えば、320、360、
400、440、480マイクロ秒等の再打撃速度で、ド
ツトの密度を均一にする必要がある。

米国特許第4291992号明細書には、市販プリン
タに長年使用されて来た電子的ダンパ装置が開示
されているが、構造が複雑で、しかも、プリント
ヘツドの熱損失が大きいという欠点があつた。

例えば、デイー・エイチ・アソシエイツ（Ｄ・
Ｈ・Associates）（カリフオルニア州、サニーベ
イル）製等のプリントヘツドは、打撃時間が比較
的速いが、はね返りエネルギーが消失するまで
（約1000マイクロ秒）再打撃できなかつた。

このため、上記の欠点を克服する改良型ドツト
マトリツクスプリンタ用プリントヘツドが必要で
ある。

本発明の第１の目的は、可動素子のはね返りエ
ネルギーを吸収するダンパ手段を備えることによ
り、再打撃時間を、打撃時間よりわずかに長い時
間、即ち350マイクロ秒未満にしたプリントヘツ
ドを提供することにある。

本発明の第２の目的は、再打撃時間中に、望ま
しくないドツトをプリントすることなく、毎秒66
cm（26インチ）のキヤリツジ速度でほぼ20.3、
22.9、25.4、27.9、30.5…×10^-3（８、９、10、11、
12…×10^-3インチ）のドツト間隔に対応する320、
360、400、440、480…マイクロ秒の再打撃速度
で、均一な密度のドツトを印刷することの出来る
プリントヘツドを提供することにある。

このような効果を挙げるためには、はね返りエ
ネルギーのほぼすべてを吸収するとともに、ほと
んど摩耗せずに、長い寿命を持つダンパ手段が必
要とされる。

本発明の第３の目的は、はね返りエネルギーの
ほぼすべてを、可動素子の一度目の戻り動作で吸
収するようにしたダンパ手段を備えるプリントヘ
ツドを提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

内部に軸孔８８を備え、透磁性材料で作られた
部材を有するソレノイドと、前記軸孔８８の外側
に突き出した磁極面を備え、ソレノイドの軸をな
している透磁性材料のコア８２と、前記コア８２
の周囲に設けられたソレノイドコイル８０と、取
付端とプリントピン支持端部１３２を備えるビー
ムと、前記ビームを片持架設式に突出させ、前記
軸孔を覆わせるように、前記ビームの前記取付端
を固り取り付けるための取付手段と、前記軸孔内
に突出し、前記コアの前記磁極面との間に磁力伝
達ギヤツプを形成する磁極面を有し、かつ前記ビ
ームに取り付けられた電機子９０と、前記ビーム
のプリントピン支持端部に固く支持され、ソレノ
イド軸とほぼ平行に設けられた直線状のプリント
ピン９６とを備え、また前記ビームが、前記取付
端と前記電機子との間に弾性部を有し、前記電機
子９０と前記プリントピン９６との間に、剛性部
を有している多ヘツドプリントアレイに使用され
るプリントヘツドにおいて、 前記ビーム１２０，１３０，１３２、電機子及
びプリントピンのはね返りエネルギーを抑制する
べくダンパ手段１３６，１３７，１３８が設けら
れ、このダンパ手段１３６，１３７，１３８が、
弾性のある緩衝部材１３６と、ビーム１２２，１
３０，１３２に対する緩衝部材１３６の位置を調
節するための調節手段１３８とを備え、更に緩衝
部材１３６と調節手段１３８との間に円板１３７
が設けられ、調節手段１３８を回転させることに
より、プリントヘツドの作動時において、緩衝部
材１３６に対する前記プリントヘツドの衝突位置
を調節しうるようになつていることを特徴とする
プリントヘツドが提供される。

〔実施例〕

本発明の上記及び他の特徴並びに目的は、図面
に示された実施例に基づき以下に詳しく詳明す
る。

第１図は、本発明によるラインプリンタの斜視
図である。

プリンタは、前方下端でプラテン２４を支持す
るフレーム２２を担持する基部２０を備えてい
る。紙ウエブ２６は、フレーム前方下端上方でウ
エブ駆動モータ３０およびベルト駆動３２を有す
る紙送り機構２８によつて担持されている。

ブラケツト３６，３８には、ハンマバンクある
いはプリントヘツド搬送シヤツトル３４が取付け
られており、ガイドシヤフト４０，４２に沿つ
て、プリント行３４上を約４文字分だけ往復運動
する。

シヤツトルを前後移動させるモータ４４は、ブ
ラケツト４６に取付けられており、はずみ歯車５
０を担持する回転シヤフト出力４８を有してい
る。シヤフト端は、オフセツトして、所望往復距
離の２分の１の長さを有するクランクを形成する
とともに、円形路内で、該端を移動させる連結棒
５４に枢着されている。棒５４の他端は、軸受５
６を介してシヤツトルケースから突出するシヤフ
ト５８に取付けられている。

このアセンブリは、正弦運動特性を有する回転
運動を往復運動に直接伝える連結器を形成してい
る。

プリントヘツドは、容易の取外せるように、従
来の方法で構成することができる。さらに、軸受
（図示せず）は、ヘツドを可動的に支持するよう
に、右上面（第２図参照）に設けられている。

エンコード円板５９は、モータ４４のシヤフト
他端６０に取付けられ、円板両側にかぶさるよう
に装着されたランプセンサ６４で光学的に検知さ
れる、交互に配列された透明および不透明スポー
ク６２を備えており、これによつて位置を検知す
る。

すなわち、周知のように、プリント行に沿つた
シヤツトルの位置をエンコーダから導出し、これ
を用いて、プリント情報制御回路を制御する。

平衡おもりを使用せずに、シヤツトルを移動で
きる点に留意されたい。これは、原理的に主要構
成部品として適切に使用できる軽量合金を用いる
ことにより、シヤツトルを軽量合金を用いること
により、シヤツトルを軽量化できるとともに、付
随する重金属製の磁気回路を備えるエネルギー内
蔵磁気構成体が排除されていることに起因してい
る。

第２図乃至第４図は、シヤツトルの詳細構成図
である。

複数個の細長いアルミニウムバー６７，６８，
６９，７０と、端板７２，７３とは締結されて、
それぞれのプリントワイヤが整列しているプリン
ト行４３を挾んで向い合う２段の錯列のアレイ７
６，７７に配列された、34個のプリントヘツド７
４−１乃至７４−３４を支持する軽量フレームを
形成している。各段は、ヘツド間隔の２分の１の
距離だけオフセツトして、等間離間されたプリン
トワイヤ集合体を構成している。

背板６９は、はね返りエネルギーを吸収する複
数個のダンパ７８−１乃至７８−３４を支持して
いる。

上記構造の代わりに、関連ビームを取付けるね
じて、各ダンパを支持することもできる。

第３図および第４図は、第１図および第２図の
アレイのプリントヘツドと、ダンパとの構成を示
している。

各プリントヘツドは、磁気材料（２％ケイ素−
鉄合金）コア３２に枢着されて、外殻８４に収容
された円筒ソレノイド８０を備えている。底端板
８６は、ケースから殻８４の一端に至る磁気帰路
を完成している。

殻の他端は閉塞して、可動ばねビーム９２に支
持された電機子９０を通す穴８８を備える頂板８
７を形成している。ビームは、一端が取付けられ
て、ガイド９６を通つて延びるプリントワイヤ９
４を有している。

プリントヘツドは、第６図乃至第１０図に示す
シリアルプリンタのプリントヘツドと同様な構造
であるため、先ずシリアルプリンタの詳細を説明
してから、全実施例に共通する材料選択、電機的
機械的仕様、および作動の詳細を説明する。

第６図乃至第８図に示すプリントヘツドは、シ
リアルアレイ型であり、中央固定コア１１２、磁
気回路１１４，１１７の帰路、および外ハウジン
グ１１７内に納められた、低インピーダンス作動
コイル１１６で構成されるソレノイド１１０を備
えている。

文字Ｒは、コイル中心からハウジング外縁まで
の半径である。符号１２０はばね電機子ビームを
担持するハウジング部を示し、また１２２は、プ
リントピンを駆動するビームを示している。

電機子１２６は、リベツト１２７によつてビー
ム１２２に取付けられており、該ビームは、ねじ
フアスナー１２９によつて、ヘツドアセンブリ頂
部に固定されている。ビーム１２２とハウジング
頂部１２０との間には、シム１３１が配設されて
いる。別の金属シム１３１ｂ（好適にはステンレ
ス鋼）は固定コア１１２端部を覆つて、磁気回路
内に固定ギヤツプを形成することにより摩耗を防
止している。

第７図に最も良く示されているように、Ｌ字形
部分１３０はリベツト１２７直後からばね１２２
端部まで延びて、電機子プラグ１２６の下降運動
をプリントピン１４０に伝えるかなり剛性の軽量
部を形成している。

電機子から支持体に至る、ばねの残余部分は、
ばね駆動方向に容易に屈曲できるように、実質的
に平面状になつている。プリントピン１４０は、
電機子ばねＬ字形直立部分の端部１３２に金属溶
接されている。この金属溶接材は、好適には銀は
んだ等のかなり高温のはんだである。

枢支点と端部１３２との間のばね部分の重さ
は、0.3グラム以下であるとよい。

はね返り力を吸収するための緩衝部材１３６
は、カバー１２１に担持されており、ポリウレタ
ン等のプラスチツク製の円柱で構成されている。
プラスチツク製の円柱の上方には、プラスチツク
緩衝部材１３６と共に、低摩擦面を形成するポリ
テトラフルオロエチレン等よりなるプラスチツク
円板１３７が設けられている。

所望の場合は、緩衝部材１３６と円板１３７と
の間の黒鉛層を設けて、緩衝部材１３６が容易に
軸回転するように構成できる。ねじ１３８は、緩
衝部材１３６の下降位置を調節して、ビーム１２
２にかかる予負荷圧縮力を制御するために使用さ
れる。

ビーム１２２の端部１３２と接触する緩衝部材
１３６の軸受面には、２枚目のステンレス鋼ある
いは硬質プラスチツク製の薄板１３７ａが設けら
れている。

これは、緩衝部材１３６端部の摩耗を、最少に
するためのものである。

ばねビーム１２２は、好適には屈曲点を中心と
する１乃至３度の針駆動ストローク、および約
0.5乃至１度の予負荷開度を有している。好適実
施例では、予負荷はばね電機子の針駆動端で測定
した場合、約50乃至100グラムである。このため、
ばね定数は100グラム／屈曲度となる。

ビーム１２２が傾斜（２乃至５度）すると、電
機子１２６の下面も、固定コア１１２の上面に対
して同程度傾斜する。

可動コア１２６が固定コア１１２に引きつけら
れて接触すると、これらの隣接面は平行になるた
め、両者間の有効吸引力、およびソレノイド効率
が増大する。

上記傾斜は、フアスナー１２９下方に斜角シム
１３１を用いて、フアスナー１２９に隣接するハ
ウジング取付面を斜めにするか、あるいはばね電
機子１２２を曲げることにより達成される。この
代わりに、相対コア面を同程度傾斜させても良
い。

好適実施例では、可動ソレノイド電機子プラグ
中心とプリントピン１４０軸線との間の距離(D)
は、8.5mm（1/3インチ）以下であり、約1.1Rに相
当する。

第６図に示すように、プリントピン１４０の軸
線は休止位置において、ほぼ真直ぐであり、注意
深く整列されているが、これはワイヤがプリント
打撃の初期位置にプリントピンを案内する２個の
ガイド軸受１４２，１４４に対して、最少の軸受
力を有することを意味する。

第８図は、４個のソレノイドおよびばね電機子
を、プリントピンの周りに設けた平面図である。
図中同一符号は、第６図および第７図の同一素子
を指している。

第９図および第１０図は、特に９本針のドツト
マトリツクスヘツドと共に使用される、本発明の
第３好適実施例を示している。図中同一符号は、
第６図乃至第８図の同一素子を指している。

本図から判るように、プリントピン１４０は、
２本の軸線を有する点で若干異なる形状を呈して
いる。プリントピン軸線の下方主要部１４ｂは真
直ぐであり、軸受１４２，１４４の軸線と平行し
ている。

プリントピンの上方主面部１４０ｂは主軸から
わずかの角度(B)（図には誇張して示されている）
だけ屈曲しており、好適には約６度曲がつている
とよい。

同様に、ばね電機子の端部１３２ａは、角度(B)
に相当する角度にあるため、プリントピンの上端
１４０ｂと良好に金属溶接することができる。

その他の種々の素子は前述例と実質的に同一構
成であるが、この場合は図示のように、（Ｒ）に
対する(D)の比率は、1.1よりかなり大きくなつて
いる。この変形例の場合、９本のプリントピン
を、直線にコンパクト配列するとともに、第１０
図に概略的に示すように、９本のピンの平面の周
りにソレノイドを設けることができる。

第１０図には、１個の電機子しか示されていな
いが、ソレノイドのおおよその位置は９本ピンの
平面の周りに示されている。

第９図では、電機子端部１３２ａからプリント
ピン１４０に伝わる初期下方駆動力は、プリント
ピン主要部１４０ａの軸線と平行しており、プリ
ントピンまたはワイヤは、ガイド中心を通つて真
直ぐに延びて、初期横力が軸受１４２，１４４側
に伝わらないようにしてあるため、プリントピン
の始動摩擦がなくなりプリント時間が早まる。

全部品が互いに直角に配置されている場合、可
動電機子とプリントヘツドコアとの間の衝撃力
は、約６度で接触するが、コア接面と電機子との
間の摩擦を最少に保つことが肝要である。コア上
のシムは、「マイラ」（Mylar）等の材料を使用す
ることにより、上記作用をなすとともに、部分間
のギヤツプの完全圧壊を防止するため、衝撃力が
弱まり摩耗が少なくなる。

また、好適には第１図の取付ブロツク９７とビ
ーム９２との間、あるいは第６図のブロツク１３
１とビーム１２２との間に、約６度の角度を有す
るシム（図示せず）を挿入して、両者間の角度を
６度だけ大きくする。

このようにすると、部品がほぼ密接するため、
衝撃が分散して、こすれがかなり少なくなる。ま
た、ビームが衝撃点または線を中心として屈曲す
る傾向が実質的に排除されるため、機械的振動も
減少する。

次に、第１図乃至第１０図に示す実施例のダン
パ装置を説明する。

第６図乃至第９図には、保護カバー付ダンパ１
３６が示されている。ダンパとしてのこれら装置
の性能は、構成材料の特性に左右されるが、好適
には、例えば、ビーテイーアール・コーポレーシ
ヨン（BTR Corporation）（オハイオ州、ケン
ト）系列のハミルトン ケント（Hamilton
Kent）から「ソルボサン」（SORBOTHANE）
の米国商標名で市販されているポリウレタンエラ
ストマー、その他の類似の緩衝材料で構成されて
いる。

一般に、エラストマーとビームとの重量が異な
るとエネルギー伝達が制限されるが、第３図およ
び第５図に示す慣性ダンパを用いると、大幅に改
善できる。

第５図において、ステンレス鋼製の衝撃板９８
は、結合材９８等でダンパエラストマー前面に結
合されている。板９８の等価重量（エラストマー
の作用で調節される）とビーム移動重量とを同一
にすると、衝突時にビームはね返りエネルギーの
ほぼすべてを突きの要領で板に伝えることができ
る。ダンパハウジングは、支持板に捩入されて、
予負荷を調整し易くしている。

第４図において、慣性ダンパはより効果を奏す
るように配列されており、ビームに沿つて質量の
ほぼ中心、すなわち打撃の中心１００に向けられ
ている。

この場合、慣性素子はダンパの弾性プラグ９９
に結合されたヘツド１０２と、打撃中心の限定域
と接触する小断面を有する垂下部１０４とを備え
るピン１０１で構成されている。

この慣性ダンパはプリントヘツドのみに使用さ
れるものではなく、緩衝部材とのこの種の組合せ
において、第１部材の運動エネルギーの全て、あ
るいはほぼ全てを第２部材に伝える必要がある全
ての機構に使用できる。

第１１図において、ソレノイド駆動パルス曲線
１５１は、磁荷電流（）を時間（マイクロ秒単
位）に対してプロツトしたものである。

図示のようにソレノイドインピーダンスが低い
と電流が急激に増加するため、100乃至150マイク
ロ秒間で、３アンペアより若干低めの最大磁荷電
流が得られる。この電流は約50マイクロ秒間持続
し、この後はゼロまで急減して、約250マイクロ
秒の全駆動パルスを与える。

同様に曲線１５３は、ミル単位の代表的プリン
トワイヤ運動（その他の例は仮想線で示されてい
る）を、駆動電流と同一の時間的間隔に対してプ
ロツトしたものである。

本発明の重要な特徴は、可動電機子ビームとプ
リントピンの質量を、こわさ、可撓性、および磁
性要件に合わせて、できるだけ減らした点にあ
る。

約0.3グラムの重量、および100マイクロ秒以下
で戻れる可撓性が得られると、ソレノイドは300
マイクロ秒の許容時間内で、適宜の力でビームを
移動させるという要件を満たす。

さらに、(a)ビーム移動前に、駆動電流が最高値
の約80パーセントに達するようにするとともに、
電流が最高値に達する前に、ビームが偏向率の20
パーセントに達するようにしなければならない
か、あるいは(b)ビームを、最高コイル電源値達成
時間の＋100または−50マイクロ秒内、好適には
±35マイクロ秒内、さらに好ましくは、コイル電
流が最高値に達する前の20乃至30マイクロ秒（最
適には25マイクロ秒）で始動させる必要がある。

この関係を曲線１５１，１５３に示す。

ビームのソレノイド巻線は内径3.4mm（0.134イ
ンチ）、段付幅4.4mm（0.175インチ）のコアに、
＃31被覆磁気ワイヤを180回巻付けて、8.8mm
（0.345インチ）外径とし、1.6ミリヘンリの開路
インダクタンスを持たせたものである。

曲線１５１は余り速くできない。すなわち、ビ
ーム始動前に停止する恐れがあるため、余り短時
間で上昇できない。

この状態では、励起回路が不必要に加熱される
とともに失速してしまう。しかし、通常はうず電
流の発生によつて充分な遅れがあるため、最適ソ
レノイド構成で任意パラメータを達成できる。

以下に、代表的プリントヘツド１、２、４、
８、９および34ピン）の仕様を示す。

打撃力−0.1524乃至0.3556mm（６〜14ミル）ギ
ヤツプ間ストローク時に、最高までの任意再打撃
速度で2268グラム（５ポンド）。

最高再打撃速度−１、２、４、８、９および16
乃至64個のピンを有するプリントヘツドにおい
て、3000ヘルツ。

打撃時間−210マイクロ秒（６ミルギヤツプ）
乃至260マイクロ波（14ミリギヤツプ）。

電流ストローク−160乃至180マイクロ秒。

最大電流−2.8±0.2アンペア。

コイルエネルギー損失−ドツト当り、２ミリジ
ユール以下。

コイル温度定格−200℃。

コピー枚数−プリントヘツドは、６枚重ね書式
でプリントできる。６枚重ね以下の書式にプリン
トする場合は、ギヤツプ変動、ノイズレベル等を
改善するように、ヘツドを変形できる。

プリントワイヤ直径−0.254、0.3048または
0.3556ミリ（10.12又は14ミル）が入手できる。

ピン配列−0.7112mm（28ミリ）間隔で、２又は
４個。0.3556mm（14ミル）間隔で、 ８又は９個（直線状あるいは錯列状）。最低51
mm（200ミル）で34個（横離間）。

機械的寸法−４ピン型プリントヘツド：38mm
（1.5インチ）直経、38mm（1.5インチ）厚。８ま
たは９ピン型ヘツド：53mm（2.1インチ）直径、 ３４ピン型ヘツド：51mm（２インチ）幅、38mm
（1.5インチ）厚、36mm（14.2インチ）長。

第１４図は、符号２１０で全体を示すソレノイ
ドアセンブリの第４実施例である。

該アセンブリは、帰路２１４を備える極片２１
２、および付勢コイル２１６（一部だけを示す）
から構成されている。

ハウジング２１７は円筒形であり、帰路の一部
を形成するとともに、おおむね三角形の断面を有
する、外側に延びる環状舌部２１８を備えてい
る。

符号２２０で全体を示すばねアセンブリは板ば
ね２２２およびソレノイドアセンブリのハウジン
グ２１７円周の180度以上の円弧に対接する、一
体成形プラスチツク位置決めアーム２２４で構成
されている。

位置決めアーム２２４の溝２２８（舌部２１８
と整合する断面形状を有する）は、ソレノイドア
センブリ２１０の舌部２１８と密接嵌合して、ば
ねアセンブリを固定する。

特に第１８図に示すように、位置決め装置２２
４はソレノイド２１０の周辺部で、円周の180度
より若干大きめの角度にわたつて延びる２紛のの
アームで構成されている。

アームを定位置に押圧すると、若干可撓性があ
るため、ソレノイドアセンブリを固握して、ばね
アセンブリをソレノイドアセンブリに所定の堅さ
で係止する。

ばねアセンブリ２２０は、さらに適宜締結装置
２２７によつて、板ばね２２２に固定された電機
子２２６を担持している。適宜の高耐衝撃性プラ
スチツクで構成され、かつ下方に延びる外部２３
２を備える補強リブ２３０は板ばね２２２と一体
成形されている。

該部分２３２は、プリントピン２４０の頂部を
形成する球２３８を保持する円筒形のくぼみを有
している。

リブ２３０は、外部２３２から少くとも電機子
２２７の位置までばね２２２に沿つて延び、ピン
２４０と電機子２２７とが集斂する線を中心とし
た平面にシンメトリ配置されている。

ばねについては、部分２３２またはその手前で
終結させるか、あるいは第１４図に仮想線で示す
ように、部分２３２に延入させることができる。

アーム２２４とリブ２３０との間のばね部分
は、所望のばね作用を与えるため、補強されてい
ない。プリントヘツドハウジング（図示せず）と
関連する緩衝部材２３６と係合する一体パツド２
３４は、リブ２３０の上方外面に隣接している。

部材２３６は、好適にはエネルギー吸収特性を
有するプラスチツク材料製である。

ガイド２４２，２４４は、プリントストローク
時に、プリントピンを案内する。支持体２４８
（一部を示す）はガイド２４２，２４４に対して、
ソレノイド２１０およびばねアセンブリ２２０を
定置保持する。

板ばねを製造するには、先ずばねと関連電機子
２２６とをシグに設置する。次に位置決めアーム
２２４と補強リブ２３０とを、板ばね２２２の周
りにモールド成形する。リブ２３０を板ばね２２
２に密着させるため、リブ２３０のプラスチツク
を板ばね２２２に固着させる穴２５２が設けられ
ている。

板ばねの好適実施例は、位置決め装置の成形ア
ーム２２４に延入する延長部２５０を備えてい
る。成形中、プリントピン２３８の拡大ヘツド
も、同様にジグに位置決めされるため、補強部材
の垂下部２３２は球２３８を包囲して、これをば
ねに固定保持する。球２３８と部分２３２の受口
とは、接着剤で接合せずに、ピンが受口開口部に
よつて決定される限度内で、球の中心で軸回転で
きるように配設されている。

垂下部２３２内で球が若干回転できるようにす
るため、好適実施例では、拡大ヘツドの球２３８
の表面が、垂下部２３２を形成するプラスチツク
に固着しないように、例えばグリースで処理され
ている。

上記装置を組立てるには、ソレノイドアセンブ
リ上面に担持された舌部２１８の最大直経を通過
するように、若干拡張されたアーム２２４によつ
て、固定保持されたソレノイドアセンブリ上端に
ばねアセンブリを押圧する。

作動中、ソレノイドコイル２１６は付勢され
て、ばねおよび補強部材２３０を下降させること
により、プリントピン２４０にプリント力を加え
る電機子２２６を引きつける。

短いプリントパルスが終了すると、ばね２２２
はプリントピン２４０を押上げ、また補強部材２
３０頂部の緩衝面２３４は緩衝部材２３６を打撃
する。

部材２３６は、プリントストロー後、補強部材
２３０と表面２３４帰路の上限を定める。

また部材２３６は衝風を抑止する役目をし、一
方ばねアセンブリは、第１４図に示す位置に保持
されて、次のプリントストロークに備える。

上記のように、位置決め装置の好適実施例を説
明したが、種々の修正も可能である。例えば、舌
部２１８をアーム２２４に担持させたり、ソレノ
イドアセンブリ２１０の上面に動作溝を設けるこ
とができる。

プリントピン２４０を支持する好適手段は、例
えばピンヘツド２３８を包囲する補強部材垂下部
２３２がある。

プリントピンが弾道モードで作動させたい場合
は、垂下部２３２がヘツド２３８を包囲せずに、
単に、ヘツド２３８と接触して、これを側方に位
置決めするようにその底部を除去する。

第１５図はその修正例であり、表面２３２ａは
円形ヘツド２３８の上面と接触して、ピン２４０
に駆動力（プリント力）を加える。

この場合、プリントストローク後、ピン２４０
を再打撃位置に戻す分離ばね２５４が設けられて
いる。ばね２５４が比較的弱い場合は、ピン２４
０は「弾性モード」で作動し、例えばヘツド２３
８は表面２３２ａと接触してなくなる。

一方、ピン２４０が比較的強い場合は、ピンは
「圧縮モード」で作動し、例えばヘツドピン２３
８は全プリントストロークにわたつて、表面２３
２ａと接触し続ける。

第１６図に示す本発明の変形実施例では、板ば
ね部材２２２はプリントピン端部にわたつて延
び、プリントピン２４０の端半径部２３８ａと整
合する球状の凹面を有する印圧加工くぼみ２２２
ａを備えている。

この半径部２３８ａについては、ピン２４０の
冷間圧延端、あるいはピン２４０の端部に固定さ
れた個別の金属、あるはプラスチツク半球部また
は部分球部にすることができる。

いずれにせよ、ピン端部２３８ａを、補強リブ
２３０のプラスチツク、あるいは、例えば、ダウ
コーニング・インコーポレーテツド（Dow
Cornig Inc.）から市販されているシリコンゴム
（RTV）等の、別の可撓性により優れたプラスチ
ツクで、仮想線２３０ａで示すように、カプセル
包囲することによりばねで担持できる。

第１６図のピンを、弾道モードで使用する場合
は第１５図のばね２５４を用いることになる。

本発明好適実施例におけるプリントワイヤは
0.36mm（0.014インチ）直径の鋼線である。

アーム２２４および補強リブ２３０をモールド
成形する適切なプラスチツクは、フアイバフイ
ル・インコーポレーテツド（Fiberil Inc.）（イン
デイアナ州、イヴアンスビル）から市販されてい
る様な、耐熱性のあるNylon 166＋炭素繊維成分
である。

第１６図の板ばね球形凹部については、プリン
トピン２４０の大形端部２３８と整合させる場合
は、半径2.5mm（0.100インチ）。深さ0.15mm
（0.006インチ）にすることができ、一方ピン２４
０端部２３８が0.36mm（0.014インチ）の半径寸
法に冷間圧延される場合は、くぼみ２２２ａも、
好適には0.36mm（0.014インチ）の半径寸法にす
る。

第１９図および第２１図は、本発明の別の変形
実施例を示している。図中、共通板２１４ａは複
数ソレノイドの磁気帰路の役目をする。

第１図の構成を若干修正した本実施例では、１
枚の多アーム板２１４ａが４個のソレノイドを設
けることも可能である。

第１９図は、第１４図と類似する１個のソレノ
イドを示す部分断面図であるが、板はソレノイド
を越えて延出している。

第２１図は多アーム板２１４ａの平面図であ
り、板２１４ａの三角断面端部２１８ａと係合す
るとともに、コーナー２１４ｄの周りに延びるこ
とにより、コーナー２１４ｄで弾力的に係留保持
される１対のアーム２２４ａを示している。板２
１４ａの各アームの保持穴２１４ｂは、板ばね２
２２によつて担持された電機子２２６を通してい
る。

中央開口部２１４ｃは、ばねアセンブリの内
端、および関連するプリントピン２４０（保持穴
２１４ａに示されている）にスペースを持たせて
いる。ピン２４０は、現実には板２１４ａの平面
には露出していない。

第１９図および第２１図に、多アーム板２１４
ａの代替実施例を示したが、本発明の主旨を逸脱
せずに種々に修正することができる。

また、板ばね自体に、ばねアセンブリが板２１
４ａの適宜位置に滑動配置される際に、板２１４
ａの対応穴と係合してばねアセンブリを係止する
戻り止めを設けることができる。本実施例（第２
０図参照）では、板ばね端部を板２１４ａの端部
全体に延ばすことができる。

板ばね２２２には、第２０図の金属板２１４ａ
の一対穴２６０と整合する。１対の下方に延びる
凹形戻り止２６２が設けられている。この戻り止
を、第１４図の板２１４に備え得ることは勿論で
ある。

第２０図おび第２２図では、鋳物アーム２２４
は省かれ、板ばね端は、地点２２２ｂで下方に曲
がつて、板２１４ａ端部２１８ｂの周りに延びて
いる。

第２２図において、板ばねには、内側に延びて
各アーム２２４ａ端を把握するアーム２２２ｃが
設けられている。板ばね２２２内方部の大きさ
は、点線２２２ａで示されている。

さらに別の実施例では、第２０図に示す戻り
止／穴構成を、ハウジング２１７の上縁（仮想線
で示す）のスロツト２６４と組合せることができ
る。端部２１８ｂの周りを下方に延びる板ばね部
分は、スロツト２６４に嵌入して、板ばね２２
２、電機子およびプリントワイヤを正確に配向す
る。

第２３図は、４個のプリントピン２４０を作動
するための、４個の電機子２２２で駆動される４
枚の板ばね２２２を備える４ピンドツトマトリツ
クスヘツドの好適配列を示している。この場合、
第19図および第２１図に示す多アーム板２１４
は、第１９図に示すような装置で、ばね２２２の
端部２２２ｂを支持している。

第２３図において、ソレノイド２２３および関
連ピンアセンブリは、直線２２５上に対状配列さ
れており、対向してオフセツトするように、線２
２５に対して直角に配列された第２対とともに、
直線的に等間配列されたピン２４０列を構成して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従つて構成されたラインド
ツトマトリツクスプリンタおよびプリントヘツド
アレイの斜視図である。第２図は、一部を除去し
て構造の詳細を示すようにした、第１図のプリン
トヘツドアレイの拡大傾斜図である。第３図は、
第２図の３−３線に沿つた断面図である。第４図
は、第２図の４−４線に沿つた断面図である。第
５図は、本発明に従つて構成された、一般型慣性
ダンパの断面図である。第６図は、４ピンシリア
ルプリンタアレイに使用される、本発明によるプ
リントヘツドの第２実施例の断面図である。第７
図は、第６図に示すプリントヘツドのばね・電機
子ビームの平面図である。第８図は、第６図に示
すプリントヘツドを発展させた４ピンプリントワ
イヤドツトマトリツスシリアルプリンタアレイの
概略平面図である。第９図は、９ピン列プリンタ
アレイに使用される本発明によるプリントヘツド
の第３実施例の断面図である。第１０図は、第９
図のプリントヘツドを発展させた９ピンシリアル
プリンタアレイの平面図である。第１１図は、ソ
レノイドコイル充電電流およびプリントワイヤ運
動を、時間の関数として表した第１図乃至第１０
図に示す実施例の機能を示すプロツト線図であ
る。第１２図および第１３図は、第１図乃至第１
０図の実施例に適用し得る、本発明の性能特性を
示すプロツト線図である。第１４図は、材料およ
び製造技術に改善を加えた、本発明によるプリン
トヘツドの第４実施例の断面図である。第１５図
は、第１４図に示すプリントヘツドの変形例を示
す部分断面図である。第１６図は、第１４図のプ
リントヘツドにさらに修正を加えた、第１５図と
同様の部分断面図である。第１７図は、第１４図
の１７−１７線に沿つた断面図である。第１８図
は、第１４図の１８−１８線に沿つた断面図であ
る。第１９図は、第１４図に示すプリントヘツド
の修正例の上方断面図である。第２０図は、アセ
ンブリ詳細を示す、第１４図に示すプリントヘツ
ドの別の修正例の断面図である。第２１図は、多
ビーム収容板の平面図である。第２２図は、第２
１図に示す多ビーム収容板の修正例である。第２
３図は、本発明に従つて構成された、４ピンドツ
トマトリツクスプリントヘツドアレイの概略的平
面図である。 ２０……基部、２２……フレーム、２４……プ
ラテン、２６……紙ウエブ、２８……紙送り機
構、３０……ウエブ駆動モータ、３２……ベルト
駆動、３４……シヤツトル、３６，３８……ブラ
ケツト、４０，４２……ガイドシヤフト、４０…
…ピン、４３……プリント線、４４……モータ、
４６……ブラケツト、４８……回転シヤフト出
力、５０……はずみ車、５４……連結棒、５６…
…軸受、５８……シヤフト、５９……エンコード
円板、６０……シヤフト端部、６２……スポー
ク、６４……センサ、６６乃至７０……アルミニ
ウムバー、７２，７３……端板、７４−１乃至７
４−３４……プリントヘツド、７６，７７……
例、７８−１乃至７８−３４……ダンパ、８０…
…ソレノイド、８２……コア、８４……外殻、８
６……底部端板、８８……穴、９０……電機子、
９２……ばねビーム、９４……プリントワイヤ、
９６……ガイド、９７……取付ブロツク、９８…
…衝撃板、９９……接着剤（プラグ）、１００…
…打撃中心部、１０２……ピンヘツド、１０１…
…ピン、１０４……垂下部、１１０……ソレノイ
ド、１１２……固定コア、１１４……磁気回路、
１１６……コイル、１１７……外ハウジング、１
１８……ねじ、１２０……ビーム担持部、１２１
……カバー、１２２……ビーム、１２６……電機
子、１２７……リベツト、１２９……ねじフアス
ナー、１３……Ｌ字形部分、１３１，１３１ｂ…
…シム、１３２……端部、１３６……緩衝部材、
１３７……プラスチツク円板、１３７ａ……鋼薄
板、１４０……プリントピン、１４０ａ……下方
主要部、１４０ｂ……上方主要部、１４２，１４
４……ガイド軸受、１５１，１５３……曲線、２
１０……ソレノイド、２１２……極片、２１４…
…帰路、２１４ａ……共通板、２１４ｂ……コー
ナー、２１４ｃ……開口部、２１６……ソレノイ
ドコイル、２１７……ハウジング、２１８……環
状舌部、２１８ａ，２１８ｂ……板端部、２２０
……ばねアセンブリ、２２２……板ばね、２２２
ａ……くぼみ、２２２ｂ……ばね端部、２２２ｃ
……アーム、２２３……ソレノイド、２２４……
位置決めアーム、２２４ａ……アーム対、２２６
……電機子、２２７……締結アーム、２２８……
溝、２３０……補強リブ、２３２，２３２ａ……
リブ下延外部、２３４……パツド、２３６……エ
ネルギー吸収部材、２３８……ピンヘツド（球）、
２３８ａ……ピン端半円部、２４０……プリント
ピン、２４２，２４４……ガイド、２４８……支
持体、２５０……延長部、２５２……穴、２５４
……ばね、２６０……対穴、２６２……戻り止、
２６４……スロツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に軸孔８８を備え、透磁性材料で作られ
   た部材を有するソレノイドと、前記軸孔８８の外
   側に突き出した磁極面を備え、ソレノイドの軸を
   なしている透磁性材料のコア８２と、前記コア８
   ２の周囲に設けられたソレノイドコイル８０と、
   取付端とプリントピン支持端部１３２を備えるビ
   ームと、前記ビームを片持架設式に突出させ、前
   記軸孔を覆わせるように、前記ビームの前記取付
   端を固く取り付けるための取付手段と、前記軸孔
   内に突出し、前記コアの前記磁極面との間に磁力
   伝達ギヤツプを形成する磁極面を有し、かつ前記
   ビームに取り付けられた電機子９０と、前記ビー
   ムのプリントピン支持端部に固く支持され、ソレ
   ノイド軸とほぼ平行に設けられた直線状のプリン
   トピン９６とを備え、また前記ビームが、前記取
   付端と前記電機子との間に弾性部を有し、前記電
   機子９０と前記プリントピン９６との間に、剛性
   部を有している多ヘツドプリントアレイに使用さ
   れるプリントヘツドにおいて、 前記ビーム１２０，１３０，１３２、電機子及
   びプリントピンのはね返りエネルギーを抑制する
   べくダンパ手段１３６，１３７，１３８が設けら
   れ、このダンパ手段１３６，１３７，１３８が、
   弾性のある緩衝部材１３６と、ビーム１２２，１
   ３０，１３２に対する緩衝部材１３６の位置を調
   節するための調節手段１３８とを備え、更に緩衝
   部材１３６と調節手段１３８との間に円板１３７
   が設けられ、調節手段１３８を回転させることに
   より、プリントヘツドの作動時において、緩衝部
   材１３６に対する前記プリントヘツドの衝突位置
   を調節しうるようになつていることを特徴とする
   プリントヘツド。 ２ ビームが静止状態にある時に、アーマチユア
   の磁極面が、コアの磁極面に対し、一定の角度を
   持つようにビームが配置され、一方、印刷中にお
   いて最も接近した時に、前記磁極面同士が、互い
   に平行になるように配置されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のプリントヘツ
   ド。 ３ ピボツト軸の周囲において、プリントワイ
   ヤ、電機子及びビームよりなるビームの有効可動
   重量が、0.3ｇ未満であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項若しくは第２項に記載のプリン
   トヘツド。 ４ ソレノイドコイル８０が、十分に低いインピ
   ーダンスを持つことにより、ソレノイド充電パル
   スが250マイクロ秒未満の間に最大充電電流に到
   達可能で、かつ100マイクロ秒未満の間に、充電
   パルスの終期に、０に到達可能であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
   かひとつに記載のプリントヘツド。 ５ 緩衝部材１３６が、ビームの可動部と等しい
   重量を有する慣性素子を備えていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
   ひとつに記載のプリントヘツド。 ６ 緩衝部材１３６とその慣性素子が、打撃中心
   部１００の中心でビームを捉えるべく設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記
   載のプリントヘツド。 ７ プリントヘツドが、ダンパ手段の位置を調節
   するための調節手段１３８を備え、それによりビ
   ームに、ピンの打撃方向の荷重を予めかけるよう
   にしてあることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第６項のいずれかひとつに記載のプリント
   ヘツド。 ８ ソレノイドコイルが、プリントピン、電機子
   及びビームよりなるビームアセンブリの重量に適
   合した回転速度とワイヤ直径と物理的大きさを有
   し、それにより、(a)前記ソレノイドに対する印加
   電圧の電流上昇が、ビームの偏位開始前に約80％
   であり、前記ビームの全作動範囲の約20％で、
   100％に達するか、又は(b)ビームが、コイル電流
   の最大値の、＋100マイクロ秒又は−50マイクロ秒
   内、好ましくは、コイル電流最大値の±35マイク
   ロ秒、より好ましくは、コイル電流が最大値に達
   する前、ほぼ20マイクロ秒から30マイクロ秒で始
   動するようになつていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第７項のいずれかひとつに記
   載のプリントヘツド。 ９ 電場を急速に崩壊させ、次にプリントピンを
   急速に復帰させるべく、電流の開始時にソレノイ
   ド８０を電気的に短絡させるための装置と、復帰
   ストロークの終期に、ビームの打撃を受けるべく
   緩衝部材１３６を備えていることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項に記載のプリントヘツド。 １０ 作動ピボツト軸から遊端までのビームの長
   さが、この軸から電機子迄の長さの2.0倍から2.5
   倍であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第９項のいずれかひとつに記載のプリントヘ
   ツド。 １１ バネ電機子１２２が、曲げ軸回りに、１〜
   ３度の駆動ストロークを有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれ
   かひとつに記載のプリントヘツド。