(57)【要約】      （修正有）【課題】低消費電力で印字速度を高速化することのできるプリントヘッドおよびプリンタを提供する。【解決手段】印字ワイヤ１１を含む可動部と、可動部をリセット位置に保持する復旧用コイルスプリング２０と、を備える吸引型ドットインパクト方式のプリントヘッド２であって、復旧用コイルスプリング２０のバネ定数を変化させる、ことを特徴とする。【選択図】図２
2019077039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字ワイヤを含む可動部と、前記可動部をリセット位置に保持する復旧用コイルスプリングと、を備える吸引型ドットインパクト方式のプリントヘッドであって、
前記復旧用コイルスプリングのバネ定数を変化させる、
ことを特徴とするプリントヘッド。
【請求項２】
前記復旧用コイルスプリングは、
前記可動部が前記リセット位置に保持されるインパクト動作前の第１バネ定数と、
インパクト動作後に前記可動部を前記リセット位置に復旧させる、前記第１バネ定数よりも大きな第２バネ定数との少なくとも２つのバネ定数を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記復旧用コイルスプリングは、さらに、
前記第２バネ定数よりも大きな第３バネ定数を含み、
前記第３バネ定数は、前記印字ワイヤの先端の突出が通常印字よりも大きくなる場合に作用する、
ことを特徴とする請求項２に記載のプリントヘッド。
【請求項４】
前記復旧用コイルスプリングのバネ定数は、段階的に変化する、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプリントヘッド。
【請求項５】
前記復旧用コイルスプリングのバネ定数は、連続的に変化する、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプリントヘッド。
【請求項６】
前記復旧用コイルスプリングは、巻きピッチが変化されている、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項７】
前記復旧用コイルスプリングは、コイルの線径が変化されている、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項８】
前記復旧用コイルスプリングは、コイル径が変化されている、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項９】
さらに、
前記可動部を制御する電磁石を備え、
前記電磁石のコイルに通電して、前記可動部の前記印字ワイヤの先端によりドットを印刷し、
前記電磁石のコイルに対する通電を停止して、前記可動部を前記リセット位置に復旧させる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項１０】
前記可動部および前記電磁石を複数備える、
ことを特徴とする請求項９に記載のプリントヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のプリントヘッドを備える、
ことを特徴とするドットインパクト方式のプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリントヘッドおよびプリンタに関し、特に、吸引型のドットインパクト方式のプリントヘッドおよびそのプリントヘッドを適用したドットインパクト方式のプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドットインパクト方式のプリンタは、複写用紙への重ね印刷ができるため、会計伝票や預かり伝票といったカウンターにおける伝票印刷、或いは、給与明細等の印刷といった様々な場面で利用されている。さらに、ワイヤピン(印字ワイヤ)がインクリボンを叩いて印字するドットインパクト方式のプリンタは、紙に凹凸が残るため、悪意による改竄を防止することができ、例えば、銀行の現金自動預け払い機(ＡＴＭ:Automated Teller Machine))等においても幅広く利用されている。
【０００３】
このようなドットインパクト方式のプリンタのプリントヘッドは、打撃(インパクト動作)に用いる印字ワイヤを磁気アクチュエータにより高速駆動するが、釈放型と吸引型のプリントヘッドがある。釈放型のドットインパクト方式のプリントヘッドは、瞬間的な電流を電磁石に流すことでアクチュエータを保持していた磁力を消失させ、アクチュエータのバネによる弾性力で印字ワイヤの先端を突出させることで印字を行う。
【０００４】
また、吸引型(クラッパ型)のドットインパクト方式のプリントヘッドは、瞬間的な電流を電磁石に流すことでアクチュエータを吸引して印字ワイヤの先端を突出させて印字を行う。なお、印字した後は、電磁石の電流を遮断し、これにより、アクチュエータに取り付けたバネ(復旧用コイルスプリング)により、印字ワイヤ(可動部)は、基準位置(リセット位置)に復旧する。
【０００５】
ところで、従来、吸引型のドットインパクト方式のプリントヘッド(ワイヤドット印字ヘッド，ワイヤドットプリンタヘッド)としては、様々なものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−１２１５８４号公報
【特許文献２】特開２００５−２５４７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、吸引型のドットインパクト方式のプリントヘッドは、例えば、印字ワイヤを含む可動部をリセット位置に復旧させるために復旧用コイルスプリングを使用している。
【０００８】
図１は、プリントヘッドの一例を示す図であり、吸引型のドットインパクト方式のプリントヘッド１の一例を説明するためのものである。図１において、参照符号１０は復旧用コイルスプリング，１１は印字ワイヤ，１２はアーマチュア，１３はワイヤガイド，１４はストッパ，１５はマグネットベース，１６は支点ピン，１７はカバー，そして，１８はプリント基板を示す。なお、図１では、２本の印字ワイヤ１１(印字ワイヤを含む可動部)のみ描かれているが、実際には、複数(例えば、２４本、或いは、４８本)設けられているのはいうまでもない。
【０００９】
図１に示されるように、プリントヘッド１おいて、ドット印字を行う印字ワイヤ１１は、例えば、ロウ付け等によりアーマチュア１２に固着され、ワイヤガイド１３により位置決めおよび保持される。ここで、印字ワイヤ１１は、非稼働時にはアーマチュア１２を付勢する復旧用コイルスプリング１０によりストッパ１４に押し付けられている。すなわち、非稼働時(印字を行わない場合)において、印字ワイヤ１１を含む可動部は、復旧用コイルスプリング１０によりリセット位置(基準位置)に保持される。
【００１０】
印字を行う場合、マグネットベース(電磁石)１５におけるコア１５１に巻回されたコイル１５２に通電することで磁界(磁束)が発生する。そして、発生した磁界による吸引力が復旧用コイルスプリング１０による付勢力以上になると、すなわち、マグネットベース１５におけるコア１５１によりアーマチュア吸引部(アーマチュア１２の外周部)１２ａが吸引される。このアーマチュア吸引部１２ａの吸引により、アーマチュア１２は、支点ピン１６を中心として回転運動を行い、それにより、印字ワイヤ１１の先端１１ａが突出し、例えば、インクリボンを介して印字用紙にドットが印刷(インパクト動作)される。
【００１１】
次に、コイル１５２への通電を停止すると、発生する磁界が弱まり、復旧用コイルスプリング１０の付勢力により、印字ワイヤ１１を含む可動部は、リセット位置に戻る。ここで、ストッパ１４およびマグネットベース１５等は、カバー１７により保持され、また、コイル１５２には、プリント基板１８を介して所定の制御電圧が印加されることになる。なお、前述したように、印字ワイヤ１１を含む可動部は、複数(例えば、２４個、或いは、４８個)設けられ、それら複数の可動部を制御することで、複数の印字ワイヤの先端１１ａにより所定の文字や数字、或いは、コード等を印字(印刷)するようになっている。なお、可動部は、上述した印字ワイヤ１１をロウ付け等によりアーマチュア１２に固着し、電磁石による吸引力を利用してアーマチュア１２を支点ピン１６により回転させて、印字ワイヤ１１の先端１１ａを突出させるものに限定されず、様々な構成であってもよい。
【００１２】
図１に示すプリントヘッド１において、復旧用コイルスプリング１０は、一定のバネ定数(ｋ0)になっている。ここで、付勢力(バネ荷重)をＰ、スプリング(復旧用コイルスプリング１０)の撓みをδ、そして、バネ定数をｋとすると、次の関係式が得られる。
Ｐ＝ｋ×δ
【００１３】
従って、印字時(例えば、０．３ｍｍストローク時)の付勢力Ｐ0は、撓みδが０．５ｍｍ(初期撓み０．２ｍｍ＋ストローク０．３ｍｍ)で、バネ定数ｋ0が５０ｇ／ｍｍとすると、Ｐ0＝５０×０．５＝２５［ｇ］になる。
【００１４】
このように、図１に示す吸引型のドットインパクト方式のプリントヘッド１おいて、復旧用コイルスプリング１０のバネ定数は、一定になっており、印字速度が速い程、そのバネ定数を高く設定する。しかしながら、例えば、可動部がリセット位置から動き出す際に付勢力(バネ荷重)が強い場合には、その付勢力に応じて投入するエネルギーも大きくする必要がある。
【００１５】
また、近年、プリンタの印字速度は高速化が求められ、その印字速度の高速化に伴って、印字ワイヤ(ワイヤピン)を駆動する周期は短くなっている。そのため、印字ワイヤを含む可動部を速く動作させることが求められている。ここで、可動部を速く動作させるためには、例えば、コイル(電磁石)に通電を開始してから可動部が動き出すまでの時間(デットタイム)を短くすると共に、インパクト動作(印字)後の復旧力を大きくして、可動部をリセット位置に速く戻す必要がある。
【００１６】
ところで、印字ワイヤ１１の先端１１ａを突出させて行うインパクト動作後の復旧力を大きくするには、可動部をリセット位置に戻すための復旧用コイルスプリングのバネ定数は、大きい方が好ましい。しかしながら、復旧用コイルスプリングのバネ定数が大きいと、圧縮力(バネ荷重)が大きくなるため、可動部が動き出すまでの時間が長くなり、可動部を高速動作させることが困難になる。
【００１７】
また、大きなバネ定数の復旧用コイルスプリングを使用した場合、可動部の動き出しを速くするためには、可動部を駆動するエネルギーを大きくしなければならず、コイルに流す駆動電流の増加、或いは、その駆動電流の増加による発熱量の増大による連続印字時間の短縮(スループットの低下)といった問題を引き起こすことになる。
【００１８】
さらに、例えば、プリンタのユーザによるオペレーションミスに起因して、用紙外に印字をした場合には、印字ワイヤの先端が空打ち状態になり、その印字ワイヤの先端が用紙に引っ掛かって、印字ワイヤの折損を招く虞もある。
【００１９】
上述した解決すべき課題は、図１に示すプリントヘッドに限定されるものではなく、例えば、バネ定数が一定の復旧用コイルスプリングを適用した吸引型のドットインパクト方式のプリントヘッドおよびそのプリントヘッドを適用したプリンタにおいても、同様の解決すべき課題が存在するのはいうまでもない。
【００２０】
本発明は、叙述した課題に鑑みてなされたもので、低消費電力で印字速度を高速化することのできるプリントヘッドおよびプリンタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る第１実施形態によれば、印字ワイヤを含む可動部と、前記可動部をリセット位置に保持する復旧用コイルスプリングと、を備える吸引型ドットインパクト方式のプリントヘッドであって、前記復旧用コイルスプリングのバネ定数を変化させる、ことを特徴とするプリントヘッドが提供される。
【００２２】
本発明に係る第２実施形態によれば、印字ワイヤを含む可動部と、前記可動部をリセット位置に保持する復旧用コイルスプリングと、を備える吸引型ドットインパクト方式のプリントヘッドであって、前記復旧用コイルスプリングのバネ定数を変化させるようにしたプリントヘッドを備える、ことを特徴とするドットインパクト方式のプリンタが提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本実施形態に係るプリントヘッドおよびプリンタによれば、低消費電力で印字速度を高速化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、プリントヘッドの一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係るプリントヘッドの実施形態の一例を示す図である。
【図３】図３は、図２に示すプリントヘッドにおける復旧用コイルスプリングの第１実施例を説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示すプリントヘッドにおける復旧用コイルスプリングの第２実施例を説明するための図である。
【図５】図５は、図２に示すプリントヘッドにおける復旧用コイルスプリングの第３実施例を説明するための図である。
【図６】図６は、図２に示すプリントヘッドにおける復旧用コイルスプリングの第４実施例を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明に係るプリンタの実施形態の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るプリントヘッドおよびプリンタの実施形態を、添付図面を参照して詳述する。図２は、本発明に係るプリントヘッドの実施形態の一例を示す図であり、吸引型のドットインパクト方式のプリントヘッド２の一例を説明するためのものである。ここで、図２と前述した図１の比較から明らかなように、図２に示す本実施形態のプリントヘッド２は、図１に示すプリントヘッド１における復旧用コイルスプリング１０を、復旧用コイルスプリング２０と差し換えたものに相当する。
【００２６】
図２において、印字ワイヤ１１，アーマチュア１２，ワイヤガイド１３，ストッパ１４，マグネットベース１５，支点ピン１６，カバー１７およびプリント基板１８、並びに、コア１５１およびコイル１５２等の構成および機能は、図１を参照して説明したのと同様である。ただし、図２に示す本実施形態のプリントヘッド２において、復旧用コイルスプリング２０のバネ定数ｋは、一定ではなく、変化させるようになっている。
【００２７】
本実施形態のプリントヘッド２では、復旧用コイルスプリング２０のバネ定数ｋを変化させることにより、印字ワイヤ１１を含む可動部がインパクト動作前(リセット位置)の状態で可動部を押える圧力(付勢力，バネ荷重Ｐ)を小さく設定すると共に、インパクト動作後に可動部をリセット位置に戻す復旧力(付勢力，バネ荷重Ｐ)を大きく設定する。
【００２８】
すなわち、インパクト動作前に可動部を押えるバネ荷重Ｐを小さくすることで、マグネットベース(電磁石)１５のコイル１５２に通電を開始してから可動部が動き出すまでの時間を短縮することができ、また、インパクト動作後に可動部をリセット位置に戻すバネ荷重Ｐを大きくすることで、インパクト動作後に可動部をリセット位置に復旧させる時間を短縮することができる。
【００２９】
ここで、電磁石は、コア１５１と、コア１５１に巻回され、プリント基板１８を介して所定の制御電圧が印加されるコイル１５２により形成され、この電磁石(コイル１５２)の通電を制御して、可動部を動作させ、印字ワイヤ１１の先端１１ａにより、インクリボンを介して用紙にドットを印刷する。そして、複数の印字ワイヤ１１を含む可動部を制御することで、所定の文字や数字或いはコード等を用紙に印刷(印字)することになる。
【００３０】
このように、本実施形態のプリントヘッド(プリンタ)によれば、可動部が動き出すまでの時間およびインパクト動作後に可動部をリセット位置に復旧させる時間を短縮する、或いは、可動部を駆動する電力を低減(発熱量を縮小)して連続印字時間を拡大(スループットを向上)させることが可能になる。すなわち、小さなエネルギーでも、デットタイムを短縮して高速印字が可能になり、また、投入エネルギーも抑えることができる。
【００３１】
さらに、例えば、プリンタのユーザによるオペレーションミスにより、用紙外に印字を行うような状況が生じても、印字ワイヤ１１の先端１１ａの突出が大きくなると大きなバネ荷重Ｐが生じるために、その印字ワイヤの先端が用紙に引っ掛からないようにして印字ワイヤ１１の折損を防止することもできる。
【００３２】
より詳細に説明すると、用紙端面への印字を行った際、例えば、用紙外での可動部のインパクト動作によりカラ打ち状態となることがあるが、このような場合でも、復旧用コイルスプリング２０の撓みによりバネ荷重がさらに大きくなることで、印字ワイヤ１１の先端１１ａが突出している時間を短縮することができ、その先端１１ａが用紙に引っ掛かる確率を低減することができる。さらに、印字ワイヤ１１の先端１１ａが用紙に引っ掛かった場合でも、印字ワイヤ１１を含む可動部をリセット位置に復旧させる付勢力が強いため、印字ワイヤ１１(その先端１１ａ)の折損に至らないようにすることができる。
【００３３】
このように、本実施形態のプリントヘッド(プリンタ)によれば、例えば、通常印字のギャップ(印字ワイヤ１１の先端１１ａ〜印字用紙までの隙間)よりも広い状態で、印字ワイヤ１１の先端１１ａの突出が通常印字よりも大きくなる場合には、バネ定数ｋが大きく(或いは、さらに大きく)なるように設定することで、用紙外印字の際には、大きな復旧力が生じ、空打ち状態でも印字ワイヤ１１の先端１１ａが用紙端面に引っ掛からないようにして、印字ワイヤの折損を防止することが可能になる。
【００３４】
次に、図３〜図６を参照して、本実施形態のプリントヘッド２における復旧用コイルスプリング２０の各実施例を説明する。図３は、図２に示すプリントヘッドにおける復旧用コイルスプリングの第１実施例を説明するための図であり、図３(a)は、第１実施例の復旧用コイルスプリング２１の側面図を示し、図３(b)は、第１実施例の復旧用コイルスプリング２１の特性図を示す。
【００３５】
ここで、図３(b)において、横軸は、復旧用コイルスプリング２１の撓みδを示し、縦軸は、バネ荷重(付勢力)Ｐを示す。また、図３(b)において、参照符号ＣＬ0は、図１に示す復旧用コイルスプリング１０による特性曲線を示し、参照符号ＣＬ1は、図３(a)に示す復旧用コイルスプリング２１による特性曲線を示し、そして、ＧＳは、通常印字(適正印字)のギャップを与えるバネ荷重を示す。なお、後述する図４(b)〜図６(b)に示す特性図においても、横軸δ，縦軸Ｐ，復旧用コイルスプリング１０による特性曲線ＣＬ0および適正印字のギャップを与えるバネ荷重ＧＳ等は同様である。
【００３６】
図３(a)に示されるように、第１実施例の復旧用コイルスプリング２１は、バネ定数ｋの値が異なる２つの部分２１ａおよび２１ｂで形成されている。ここで、第１部分２１ａの巻きピッチをｐ1a，バネ定数をｋ1aとし、第２部分２１ｂの巻きピッチをｐ1b，バネ定数をｋ1bとすると、ｐ1a＞ｐ1b，ｋ1a＜ｋ1bになっている。
【００３７】
すなわち、図３(b)に示されるように、第１実施例の復旧用コイルスプリング２１の特性曲線ＣＬ1は、小さなバネ定数ｋ1aの第１部分２１ａによるＣＬ1aと、大きなバネ定数ｋ1bの第２部分２１ｂによるＣＬ1bで形成されている。
【００３８】
可動部がリセット位置(インパクト動作前)の状態のときは、復旧用コイルスプリング２１によるバネ荷重Ｐが図３(b)のＣＬ1aの部分、すなわち、巻きピッチｐ1aの第１部分２１ａにおける小さなバネ定数ｋ1a(バネ定数ｋ1aによるバネ荷重Ｐ)が作用する。これは、可動部がリセット位置から動き出す場合には、復旧用コイルスプリング２１は、小さなバネ定数ｋ1aの第１部分２１ａから圧縮され、バネ荷重Ｐは、第１部分２１ａによる小さなバネ定数ｋ1aに基づくこと(Ｐ＝ｋ1a×δ)になる。これにより、可動部が動き出すまでに投入するエネルギーを削減する、或いは、可動部が動き出すまでの時間を短縮することが可能になる。
【００３９】
また、インパクト動作後に可動部をリセット位置に復旧させるときは、復旧用コイルスプリング２１によるバネ荷重Ｐが図３(b)のＣＬ1bの部分、すなわち、巻きピッチｐ1bの第２部分２１ｂにおける大きなバネ定数ｋ1b(バネ定数ｋ1bによるバネ荷重Ｐ)が作用する。これは、インパクト動作後に可動部をリセット位置に復旧させる場合には、復旧用コイルスプリング２１は、大きな撓みにより、第１部分２１ａは圧縮されて密着(巻きピッチｐ1aがｐ1bまで縮小)し、第１部分２１ａのバネ定数ｋ1aは作用しなくなり、第２部分２１ｂによる大きなバネ定数ｋ1bが作用する(大きな復旧力(バネ荷重)に基づくこと(Ｐ＝ｋ1b×δが作用する)になる。このように、インパクト動作後に可動部をリセット位置に復旧させる時間を、短縮することが可能になる。すなわち、第１実施例の復旧用コイルスプリング２１を適用したプリントヘッドによれば、低消費電力で印字速度を高速化することができる。
【００４０】
ここで、図３(b)に示されるように、特性曲線ＣＬ1は、特性曲線ＣＬ0と交点ＣＣ(バネ荷重ＧＳ)で交差するように、すなわち、図３(a)に示す復旧用コイルスプリング２１と図１に示す復旧用コイルスプリング１０に対して同じ撓みδを与えたときに、適正印字のギャップのバネ荷重ＧＳとなるように設定されている。
【００４１】
そのため、例えば、通常印字のギャップよりも広くなる場合(印字ワイヤ１１の先端１１ａの突出が通常印字よりも大きくなる場合)には、復旧用コイルスプリング１０によるバネ定数ｋ0よりも大きなバネ定数ｋ1bが作用することになり、同じ撓みδに対してより大きなバネ荷重Ｐが与えられることになる。
【００４２】
これにより、第１実施例の復旧用コイルスプリング２１を使用したプリントヘッド２によれば、例えば、用紙外印字の際には、図１を参照して説明したプリントヘッド１よりも大きな復旧力が生じ、空打ち状態でも印字ワイヤ１１の先端１１ａが用紙端面に引っ掛からないようにして、印字ワイヤの折損を防止することが可能になる。
【００４３】
図４は、図２に示すプリントヘッドにおける復旧用コイルスプリングの第２実施例を説明するための図であり、図４(a)は、第２実施例の復旧用コイルスプリング２２の側面図を示し、図４(b)は、第２実施例の復旧用コイルスプリング２２の特性図を示す。
【００４４】
図４(a)に示されるように、第２実施例の復旧用コイルスプリング２２は、復旧用コイルスプリング２２のバネ定数ｋがｋ2aからｋ2bへ連続的に変化するように、コイル径ＤをＤ2aからＤ2bへ連続的に変化させるようになっている。ここで、例えば、図４(a)における左端側(狭いコイル径Ｄ2a側)のバネ定数は、図４(a)における右端側(広いコイル径Ｄ2b側)のバネ定数よりも大きく(ｋ2a＞ｋ2b)なっている。
【００４５】
ここで、第２実施例の復旧用コイルスプリング２２の特性は、撓みδが大きくなるに従って、小さなバネ定数の広いコイル径Ｄ2b側から大きなバネ定数の狭いコイル径Ｄ2a側に向かって次第に圧縮され、図４(b)のＣＬ2のような特性を示す。すなわち、図４(b)の特性曲線ＣＬ2に示されるように、可動部がリセット位置から動き出す場合には、小さなバネ定数による小さなバネ荷重の領域(ＣＬ2の左側部分)が使用され、また、インパクト動作後に可動部をリセット位置に復旧させる場合には、大きなバネ定数による大きなバネ荷重の領域(ＣＬ2の右側部分)が使用される。
【００４６】
これにより、可動部が動き出すまでに投入するエネルギーを削減する、或いは、可動部が動き出すまでの時間を短縮することが可能になり、また、インパクト動作後に可動部をリセット位置に復旧させる時間を、短縮することが可能になる。さらに、図４(b)のＣＬ2と図３(b)のＣＬ1の比較から明らかなように、例えば、印字ワイヤ１１の先端１１ａの突出が通常印字よりも大きくなる場合には、図３(b)のＣＬ1よりもさらに大きな復旧力(バネ荷重)が生じることになり、印字ワイヤの折損を防止することが可能になる。
【００４７】
図５は、図２に示すプリントヘッドにおける復旧用コイルスプリングの第３実施例を説明するための図であり、図５(a)は、第３実施例の復旧用コイルスプリング２３の側面図を示し、図５(b)は、第３実施例の復旧用コイルスプリング２３の特性図を示す。
【００４８】
図５(a)に示されるように、第３実施例の復旧用コイルスプリング２３は、復旧用コイルスプリング２３のバネ定数ｋがｋ3aからｋ3dへ連続的に変化するように、コイルの線径(材料となる線材の太さ)ｄをｄ3aからｄ3dへ連続的に変化させるようになっている。ここで、例えば、線径ｄ3aの部分のバネ定数をｋ3a，線径ｄ3bの部分のバネ定数をｋ3b，…，線径ｄ3dの部分のバネ定数をｋ3dとすると、図５(a)における左端側(細い線径ｄ3a側)のバネ定数は、図５(a)における右端側(太い線径ｄ3d側)のバネ定数よりも次第に小さく(ｋ3a＜ｋ3b＜ｋ3c＜ｋ3d)なっている。
【００４９】
ここで、図５(b)は、前述した図４(b)に相当する図であり、第３実施例の復旧用コイルスプリング２３の特性曲線ＣＬ3は、撓みδが大きくなるに従って、小さなバネ定数の細い線径ｄ3a側から大きなバネ定数の太い線径ｄ3d側に向かって次第に圧縮され、図５(b)のＣＬ3のような特性を示す。すなわち、図５(b)の特性曲線ＣＬ3に示されるように、可動部がリセット位置から動き出す場合には、小さなバネ定数による小さなバネ荷重の領域(ＣＬ3の左側部分)が使用され、また、インパクト動作後に可動部をリセット位置に復旧させる場合には、大きなバネ定数による大きなバネ荷重の領域(ＣＬ3の右側部分)が使用される。さらに、図５(b)のＣＬ3に示されるように(図４(b)のＣＬ2と同様に)、例えば、印字ワイヤ１１の先端１１ａの突出が通常印字よりも大きくなる場合には、大きな復旧力(バネ荷重)が生じることになり、印字ワイヤの折損を防止することが可能になる。
【００５０】
図６は、図２に示すプリントヘッドにおける復旧用コイルスプリングの第４実施例を説明するための図であり、図６(a)は、第４実施例の復旧用コイルスプリング２４の側面図を示し、図６(b)は、第４実施例の復旧用コイルスプリング２４の特性図を示す。ここで、第４実施例の復旧用コイルスプリング２４は、図３(a)および図３(b)を参照して説明した第１実施例の復旧用コイルスプリング２１における２つの部分２１ａ，２１ｂを、バネ定数ｋの値が異なる３つの部分２４ａ，２４ｂ，２４ｃとしたものに相当する。
【００５１】
すなわち、図６(a)に示されるように、第４実施例の復旧用コイルスプリング２４は、第１部分２４ａの巻きピッチをｐ4a，バネ定数をｋ4aとし、第２部分２４ｂの巻きピッチをｐ4b，バネ定数をｋ4bとし、第３部分２４ｃの巻きピッチをｐ4c，バネ定数をｋ4cとすると、ｐ4a＞ｐ4b＞ｐ4c，ｋ4a＜ｋ4b＜ｋ4cになっている。ここで、図６(b)の特性曲線ＣＬ4に示されるように、第４実施例の復旧用コイルスプリング２４において、交点ＣＣまでは、図３(a)および図３(b)を参照して説明した第１実施例と同様に、２つの部分２４ａ，２４ｂにより撓みδに対して異なるバネ定数ｋ4a，ｋ4bによるバネ荷重Ｐ(ＣＬ4a，ＣＬ4b)が与えられ、そして、δがＣＣを超える場合には、ｋ4bよりもさらに大きなバネ定数ｋ4cが作用して、バネ定数ｋ4cによるバネ荷重Ｐ(ＣＬ4c)が与えられるようになっている。
【００５２】
このように、第４実施例の復旧用コイルスプリング２４を使用したプリントヘッド２によれば、印字ワイヤ１１の先端１１ａが用紙に引っ掛からないようにして印字ワイヤ１１の折損を防止(折損の可能性を低減)することができる。
【００５３】
以上において、例えば、第４実施例の復旧用コイルスプリング２４において、巻きピッチｐは３つ以上変化させてもよく、また、連続的に変化させることもできる。すなわち、巻きピッチｐを連続的に変化させることにより、例えば、図４(b)および図５(b)に示す特性曲線と同様の特性を、巻きピッチを変化させた復旧用コイルスプリングに持たせることもできる。
【００５４】
また、例えば、図４(a)および図５(a)に示す第２実施例または第３実施例の復旧用コイルスプリング２２および２３において、コイル径Ｄまたはコイルの線径(線材の太さ)ｄを段階的に、２種類または３種類とすることにより、図３(b)または図６(b)に示す特性曲線と同様の特性を持たせることもできる。さらに、例えば、第２実施例と第３実施例を組み合わせて、コイル径Ｄおよび線径ｄの両方を変化させることも可能である。
【００５５】
さらに、例えば、第２実施例の復旧用コイルスプリング２２において、コイル径Ｄを変化させるのは、例えば、復旧用コイルスプリング２２の中央のコイル径を狭くして両端のコイル径を広くし、広いコイル径の両端により、復旧用コイルスプリングを安定させて配置するといった様々な変形および変更が可能である。
【００５６】
図７は、本発明に係るプリンタの実施形態の一例を示すブロック図であり、例えば、図２に示す吸引型のドットインパクト方式のプリントヘッド２を適用したドットインパクト方式のプリンタ２００の一例の要部を示すものである。図７に示されるように、本実施形態のプリンタ２００は、制御部(マイクロコントローラ)２０１、ヘッドドライバ２０２、フレームメモリ２０３およびプリントヘッド２を含む。なお、図７は、プリントヘッド２の制御系に注目したブロック図であり、図示しないが、プリンタ２００は、さらに、単票または連帳の用紙を制御する機構、１枚目の用紙に印字するためのインクリボンを送る機構、或いは、外部との通信や印字データの受け取るための様々な構成を含むのはもちろんである。
【００５７】
制御部２０１は、外部からの印字データを受け取り、例えば、ドットイメージを展開するフレームメモリ２０３との間でデータを遣り取りし、ヘッドドライバ２０２を介して、プリントヘッド２を制御する。すなわち、ヘッドドライバ２０２は、制御部２０１からの印字および制御用の信号を受け取り、プリントヘッド２のコイル(例えば、電磁石のこいる１５)等を制御し、用紙に対して所定の印字を行う。
【００５８】
なお、プリントヘッド２による印字は、文字や数字に限定されるものではなく、バーコードやＱＲコード（登録商標）といった各種コードや図形等であってもよい。また、本実施形態のプリンタは、図７の構成を有するものに限定されず、例えば、図２〜図６を参照して説明した本実施形態のプリントヘッドを適用した様々なドットインパクト方式のプリンタを含むのはいうまでもない。
【００５９】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００６０】
１，２    プリントヘッド
１０，２０，２１〜２４    復旧用コイルスプリング
１１    印字ワイヤ
１２    アーマチュア
１３    ワイヤガイド
１４    ストッパ
１５    マグネットベース
１６    支点ピン
１７    カバー
１８    プリント基板
１５１    コア
１５２    コイル
２００    プリンタ
２０１    制御部(マイクロコントローラ)
２０２    ヘッドドライバ
２０３    フレームメモリ
【図１】
2019077039.tif 000003
【図２】
2019077039.tif 000004
【図３】
2019077039.tif 000005
【図４】
2019077039.tif 000006
【図５】
2019077039.tif 000007
【図６】
2019077039.tif 000008
【図７】
2019077039.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月12日(2018.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、低消費電力で印字速度を高速化することのできるプリントヘッドおよびプリンタの提供を目的とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明に係る第１実施形態によれば、印字ワイヤを含む可動部と、前記可動部をリセット位置に保持する復旧用コイルスプリングと、を備える吸引型ドットインパクト方式のプリントヘッドが提供される。前記復旧用コイルスプリングは、前記可動部が前記リセット位置に保持されるインパクト動作前の第１バネ定数と、インパクト動作後に前記可動部を前記リセット位置に復旧させる、前記第１バネ定数よりも大きな第２バネ定数と、前記印字ワイヤの先端の突出が通常印字よりも大きくなる場合に作用して前記印字ワイヤの折損を防止する、前記第２バネ定数よりも大きな第３バネ定数と、を含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明に係る第２実施形態によれば、印字ワイヤを含む可動部と、前記可動部をリセット位置に保持する復旧用コイルスプリングと、を備える吸引型ドットインパクト方式のプリントヘッドを備える、ことを特徴とするドットインパクト方式のプリンタが提供される。前記復旧用コイルスプリングは、前記可動部が前記リセット位置に保持されるインパクト動作前の第１バネ定数と、インパクト動作後に前記可動部を前記リセット位置に復旧させる、前記第１バネ定数よりも大きな第２バネ定数と、前記印字ワイヤの先端の突出が通常印字よりも大きくなる場合に作用して前記印字ワイヤの折損を防止する、前記第２バネ定数よりも大きな第３バネ定数と、を含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
より詳細に説明すると、用紙端面への印字を行った際、例えば、用紙外での可動部のインパクト動作により空打ち状態となることがあるが、このような場合でも、復旧用コイルスプリング２０の撓みによりバネ荷重がさらに大きくなることで、印字ワイヤ１１の先端１１ａが突出している時間を短縮することができ、その先端１１ａが用紙に引っ掛かる確率を低減することができる。さらに、印字ワイヤ１１の先端１１ａが用紙に引っ掛かった場合でも、印字ワイヤ１１を含む可動部をリセット位置に復旧させる付勢力が強いため、印字ワイヤ１１(その先端１１ａ)の折損に至らないようにすることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字ワイヤを含む可動部と、前記可動部をリセット位置に保持する復旧用コイルスプリングと、を備える吸引型ドットインパクト方式のプリントヘッドであって、
前記復旧用コイルスプリングは、
前記可動部が前記リセット位置に保持されるインパクト動作前の第１バネ定数と、
インパクト動作後に前記可動部を前記リセット位置に復旧させる、前記第１バネ定数よりも大きな第２バネ定数と、
前記印字ワイヤの先端の突出が通常印字よりも大きくなる場合に作用して前記印字ワイヤの折損を防止する、前記第２バネ定数よりも大きな第３バネ定数と、を含む、
ことを特徴とするプリントヘッド。
【請求項２】
前記復旧用コイルスプリングのバネ定数は、段階的に変化する、
ことを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記復旧用コイルスプリングのバネ定数は、連続的に変化する、
ことを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項４】
前記復旧用コイルスプリングは、巻きピッチが変化されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項５】
前記復旧用コイルスプリングは、コイルの線径が変化されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項６】
前記復旧用コイルスプリングは、コイル径が変化されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項７】
さらに、
前記可動部を制御する電磁石を備え、
前記電磁石のコイルに通電して、前記可動部の前記印字ワイヤの先端によりドットを印刷し、
前記電磁石のコイルに対する通電を停止して、前記可動部を前記リセット位置に復旧させる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項８】
前記可動部および前記電磁石を複数備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のプリントヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のプリントヘッドを備える、
ことを特徴とするドットインパクト方式のプリンタ。