(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばね部先端部の表面側に印字ピンが突設された片持ち支持板と、
永久磁石による磁気吸引力により前記片持ち支持板のばね部をその弾性力に抗して引き込み、前記片持ち支持板のばね部裏面をヨークの磁気吸着面に吸着させる磁気回路と、前記ヨークに流れる前記永久磁石による磁束を打ち消すような磁束を発生するためのコイルとを備えた釈放式印字ヘッドであって、
前記片持ち支持板のばね部基端部分に押されて撓む従動ばね部が形成されると共に、前記片持ち支持板の裏面に対向するように基端が支持された片持ち状の板ばねである添え板と、前記添え板と前記片持ち支持板との間に挟みこまれ該片持ち支持板のばね部の引き込み動作の繰り返しにより磨耗するフイルムとを有し、
前記片持ち支持板のばね部裏面とヨークの磁気吸着面との当接部が当接の繰り返しにより潰れ、前記片持ち支持板のばね部の引き込みストロークが増加するのにつれて、前記フイルムは磨耗して前記添え板の従動ばね部と前記片持ち支持板のばね部との合成ばね定数の前記引き込みストロークでの平均値が減少するように構成されている釈放式印字ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドットプリンタ等に用いられる釈放式印字ヘッドに関し、さらに詳しくは、ばね部先端部の表面側に印字ピンが突設された片持ち支持板と、永久磁石による磁気吸引力により片持ち支持板のばね部をその弾性力に抗して引き込み、片持ち支持板のばね部裏面をヨークの磁気吸着面に吸着させる磁気回路と、ヨークに流れる永久磁石による磁束を打ち消すような磁束を発生するためのコイルとを備えた釈放式印字ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の釈放式印字ヘッドの概略構成を図７および図８に示した。これは、１２ピン構成の釈放式ドットプリンタの印字ヘッドの例である。ベースとなるヨーク１０には、水平部１１および垂直部１２が設けられ、水平部１１の上面には、図の上下方向に着磁された直方体状の永久磁石２０が固着され、さらに、永久磁石２０上に、ヨーク３０が水平方向に向けて固着されている。
【０００３】
このヨーク３０は、図１０に示すように、永久磁石２０の上面に固着される共通ヨーク部３１と、図７の左方に突き出る櫛歯状の分割ヨーク部３２とから構成されている。分割ヨーク部３２は、ピン数に対応する１２個のヨーク歯３２ａを有している。又、分割ヨーク部３２には、ボビン３５が嵌合され、このボビン３５に、各ヨーク歯３２ａに個別に磁束を流すことができるように、合計１２個のコイル４０が巻回されている（ヨーク歯３２ａ毎にコイル４０が設けられている）。ボビン３５に設けられた端子３５ａは、１２対あり、各ヨーク歯３２ａ毎に巻かれたコイル４０に励磁電流を独立に供給するものである。
【０００４】
フィン４５は、コイル４０部分に接着され、コイル４０部分の放熱を行うものである。フィン４５の下面には支持台４６が突設され、ここに、図１１に示すようなプリント板５０が止めねじ５１でもって固定されている。プリント板５０には、端子３５ａを挿入し半田付けするための１２対の穴５２と、コネクタ５５の端子５５ａを挿入し半田付けするための１２対の穴５３と、止めねじ５１挿通用の１つの穴５４とが穿設されている。
【０００５】
片持ち支持板６０は、ヨーク７０とヨーク１０とに挟まれるようにして、ヨーク１０の垂直部１２にボルト８０でもって下端が固定されたもので、高透磁率の弾性材料で構成されている。図９に示すように、この片持ち支持板６０の下部には、ボルト８０挿通用の２つの穴６１が穿設され、上部には、分割ヨーク部３２の各ヨーク歯３２ａと対向する櫛歯状のばね部６２が形成されている。
【０００６】
さらに、このばね部６２の各先端部の表面側には、それぞれ印字ピン６５が突設されている。印字ピン６５は、インクリボン９０を介してプラテン９１上の用紙９２を打撃し、印字を行うもので、印字ピン６５の移動を確保するために、ヨーク７０には、印字ピン６５が通るための穴７１と、片持ち支持板６０のばね部６２との干渉を回避するための凹部７２とが形成されている。
【０００７】
永久磁石２０を挟むヨーク１０，３０は、ヨーク７０と共に磁気回路を構成するもので、ヨーク３０とヨーク７０との間にはギャップが設けられ、このギャップ内に、上記片持ち支持板６０のばね部６２が位置する。このため、コイル４０が通電されていない状態では、片持ち支持板６０には、永久磁石２０による磁気吸引力が作用し、片持ち支持板６０のばね部６２は弾性変形し、図７に示すように、ばね部６２の裏面がヨーク３０の磁気吸着面３２ｂに当接する位置（磁気吸着面３２ｂに吸着された位置；リセット位置）まで引き込まれている。
【０００８】
この状態において、印字指示に基づき、コネクタ５５を介して所望のコイル４０に励磁電流が流されると、そのコイル４０が巻かれているヨーク歯３２ａに、永久磁石２０による磁束を打ち消すような磁束が発生する。このため、片持ち支持板６０のばね部６２は、磁気吸引力による拘束から解放され、その弾性復元力により、自然状態に戻ろうとする。これにより、印字ピン６５も表側に移動し、インクリボン９０を介してプラテン９１上の用紙９２を打撃し、ドットの記録がなされる。一定時間経過後、コイル４０への通電を停止すると、片持ち支持板６０のばね部６２に、再び永久磁石２０による磁気吸引力が作用し、片持ち支持板６０のばね部６２はリセット位置まで引き込まれ、次の印字指示を待つことになる。
【０００９】
図１２に、片持ち支持板６０のばね部６２の位置（リセット位置からの距離ｄ）と、その位置における磁気吸引力Ｆ１，片持ち支持板６０のばね部６２の弾性復元力Ｆ２との関係を示した。このグラフのａ点はばね部６２がリセット位置に引き込まれ保持された状態での弾性復元力Ｆ２を、ｂ点はばね部６２が自由状態にある場合での弾性復元力Ｆ２（＝０）を示している。
【００１０】
図１２では、距離ｄによらずどの位置でも、磁気吸引力Ｆ１＞弾性復元力Ｆ２の関係が成り立っているため、コイル４０への通電を止めると、片持ち支持板６０のばね部６２は磁気吸引力Ｆ１でリセット位置に戻ることができる。磁気吸引力Ｆ１から弾性復元力Ｆ２を引いた値ΔＦの最小値をΔＦｍｉｎと定義したとき、ΔＦｍｉｎ＞０を満足する範囲内で最適値となるように、ヨーク１０，３０間を磁気吸引力調整ヨーク９５で連結している。
【００１１】
上記従来例での片持ち支持板６０のばね部６２の寸法の一例を図１３に示す。材料として工具鋼（ＳＫ５）を用い、ヤング率Ｅ＝１９６０００Ｎ／ｍｍ2 であるとすると、この数値例での印字ピン６５の位置におけるばね定数Ｋは、材料力学の片持ち梁公式（図１３参照）より、Ｋ＝８．９１８Ｎ／ｍｍである。ここで、ΔＦｍｉｎを大きく設定すると、永久磁石２０による磁気吸引力Ｆ１を打ち消すためにコイル４０に流す励磁電流を大きくしなければならなくなり得策ではない。そこで、この従来例では、ばね部６２の引き込みストローク（自然状態からの変位量）を０．３０ｍｍ，ΔＦｍｉｎを０．１９６〜０．３９２０Ｎ程度に調整されている。図１４にこの関係を示した。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この従来例で寿命試験を行った結果、約６億回の繰り返し動作で印字ピン６５が戻らず寿命に達したサンプルが発生した。この時、片持ち支持板６０のばね部６２裏面とヨーク３０の磁気吸着面３２ｂとの当接部が当接の繰り返しにより潰れ（消耗し）、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込みストロークが０．０４ｍｍ増加していた。これによるばね部６２の弾性復元力Ｆ２の増加は、８．９１８×０．０４＝０．３５６７２Ｎであり、図１２を用いて説明すれば、弾性復元力Ｆ２が二点鎖線の位置にシフトしたことになる。この状態では、ΔＦｍｉｎがマイナスとなっており、リセット位置に戻れなくなる。
【００１３】
寿命を伸ばすための方法として、片持ち支持板６０とヨーク３０に窒化チタンや窒化クロムなどの硬質皮膜をコーティングする方法もあるが、この場合、かなりのコストアップになる。
【００１４】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、本発明の解決すべき課題は、低コストでもって、コイルでの励磁電流を大きくする必要がない、高寿命の釈放式印字ヘッドを実現することである。
【００１５】
【課題解決を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１に係る発明は、本発明の第１の実施の形態例を示す図１を用いて示すと、ばね部６２の先端部の表面側に印字ピン６５が突設された片持ち支持板６０と、永久磁石２０による磁気吸引力により片持ち支持板６０のばね部６２をその弾性力に抗して引き込み、片持ち支持板６０のばね部６２の裏面をヨーク３０の磁気吸着面３２ｂに吸着させる磁気回路と、ヨーク３０に流れる永久磁石２０による磁束を打ち消すような磁束を発生するためのコイル４０とを備えた釈放式印字ヘッドであって、片持ち支持板６０のばね部６２の基端部分に押されて撓む従動ばね部１０２が形成されると共に、前記片持ち支持板の裏面に対向するように基端が支持された片持ち状の板ばねである添え板１００と、前記添え板１００と前記片持ち支持板６０と間に挟みこまれ該片持ち支持板６０のばね部６２の引き込み動作の繰り返しにより磨耗するフイルム１１０とを有し、前記片持ち支持板６０のばね部裏面とヨーク３０の磁気吸着面３２ｂとの当接部が当接の繰り返しにより潰れ、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込みストロークが増加するのにつれて、前記フイルム１１０も磨耗して添え板１００の従動ばね部１０２と片持ち支持板６０のばね部６２との合成ばね定数の上記引き込みストロークでの平均値が減少するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明では、片持ち支持板６０のばね部６２の裏面とヨーク３０の磁気吸着面３２ｂとの当接部が当接の繰り返しにより潰れ、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込みストロークが増加しても、これに応じて、片持ち支持板６０のばね部６２の撓み開始に対する添え板１００の従動ばね部１０２の従動開始のタイミングが遅れる。このため、添え板１００の従動ばね部１０２と片持ち支持板６０のばね部６２との合成ばね定数の、上記引き込みストロークでの平均値が減少するため、上記引き込みストローク内での弾性復元力Ｆ２は大きくならず、永久磁石２０による磁気吸引力Ｆ１からこの弾性復元力Ｆ２を引いた値ΔＦの最小値であるΔＦｍｉｎはマイナスにならない。このため、印字ピン６５が戻らない事態を回避でき、寿命が長くなる。
【００１７】
又、上記引き込みストローク内での弾性復元力Ｆ２が経時的に増加することを回避できるので、ΔＦｍｉｎがマイナスになることを避けるために磁気吸引力Ｆ１を大きく設定する必要もなく、この磁気吸引力Ｆ１を打ち消すためにコイル４０に流す励磁電流も小さくできる。
【００１８】
さらに、片持ち支持板６０とヨーク３０に窒化チタンや窒化クロムなどの硬質皮膜をコーティングする必要もなく、コストアップを抑えることができる。
【００２２】
【実施の形態】
（第１の実施の形態例）
図１は第１の実施の形態例の概略構成を示す正面図である。図１において、図７〜図１１と対応する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２３】
本形態例は、片持ち支持板６０のばね部６２の基端部分に押されて撓む従動ばね部１０２が形成された添え板１００を有する。又、片持ち支持板６０のばね部６２の裏面とヨーク３０の磁気吸着面３２ｂとの当接部が当接の繰り返しにより潰れ、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込みストロークが増加するのにつれて、添え板１００の従動ばね部１０２と片持ち支持板６０のばね部６２との合成ばね定数の上記引き込みストロークでの平均値が減少するように構成されている。
【００２４】
具体的には、添え板１００が、片持ち支持板６０の裏面に対向するように基端が支持された片持ち状の板ばねであり、かつ、この添え板１００と片持ち支持板６０との間には、フイルム１１０が挟み込まれている。すなわち、フイルム１１０を間にして重ねられた添え板１００と片持ち支持板６０とは、ヨーク７０とヨーク１０とに挟まれるようにして、ヨーク１０の垂直部１２にボルト８０でもって下端が固定されている。ここで、添え板１００は弾性材料であればよく、必ずしも高透磁率である必要はない。又、フイルム１１０の最も摩耗する部分は、添え板１００の上端角部近傍との摺接部分であるので、図１に示すように、フイルム１１０の上端位置を添え板１００の上端位置よりも高くすることが好ましい。
【００２５】
図２に示すように、上記添え板１００の下部には、ボルト８０挿通用の穴１０１が穿設され、上部には、片持ち支持板６０のばね部６２と対向するように、櫛歯状の従動ばね部１０２が形成されている。フイルム１１０は片持ち支持板６０のばね部６２の引き込み動作の繰り返しにより摩耗するものでなければならず、たとえば、ポリイミドやフッ素系樹脂等からなるプラスチックフイルムを用いる。
【００２６】
本形態例において、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込み動作の繰り返し回数が少なく、フイルム１１０がまだ摩耗していない場合、添え板１００の従動ばね部１０２は、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込み開始当初から、片持ち支持板６０のばね部６２と同期して弾性変形する。このため、添え板１００の従動ばね部１０２と片持ち支持板６０のばね部６２との合成ばね定数Ｋは、引き込みストロークの全範囲にわたって、片持ち支持板６０のばね部６２のばね定数Ｋ１（印字ピン６５の位置）と添え板１００の従動ばね部１０２のばね定数Ｋ２（印字ピン６５の位置に換算した値）とを加えたＫ１＋Ｋ２となる。
【００２７】
一方、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込み動作の繰り返し回数が増加して、片持ち支持板６０のばね部６２の裏面とヨーク３０の磁気吸着面３２ｂとの当接部が当接の繰り返しにより潰れ、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込みストロークが増加した状況では、フイルム１１０の摩耗も進んで薄くなっており、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込み開始当初は、添え板１００の従動ばね部１０２は弾性変形を開始せず、片持ち支持板６０のばね部６２がフイルム１１０の摩耗量（厚み減少分）だけ弾性変形した後に、従動を開始することになる。
【００２８】
このため、引き込み開始当初は、添え板１００の従動ばね部１０２と片持ち支持板６０のばね部６２との合成ばね定数Ｋは、片持ち支持板６０のばね部６２だけのばね定数Ｋ１である（Ｋ＝Ｋ１）。
【００２９】
その後、添え板１００の従動ばね部１０２が従動を開始すると、添え板１００の従動ばね部１０２のばね定数Ｋ２が加わり、合成ばね定数Ｋは、Ｋ＝Ｋ１＋Ｋ２となる。よって、合成ばね定数Ｋの上記引き込みストロークでの平均値が減少することになり、図１２を用いて説明すると、図１２におけるｂ点が右に移動しても、ａ点は上方に移動しない。すなわち、上記引き込みストローク内での弾性復元力Ｆ２は大きくならず、永久磁石２０による磁気吸引力Ｆ１からこの弾性復元力Ｆ２を引いた値ΔＦの最小値であるΔＦｍｉｎは、マイナスにならない。このため、印字ピン６５が戻らない事態を回避でき、寿命が長くなる。
【００３０】
又、上記引き込みストローク内での弾性復元力Ｆ２が経時的に増加することを回避できるので、ΔＦｍｉｎがマイナスになることを避けるために磁気吸引力Ｆ１を大きく設定する必要性（図１２において、Ｆ１を上方にシフトさせた位置に設定する必要性）もなく、この磁気吸引力Ｆ１を打ち消すためにコイル４０に流す励磁電流も小さくできる。
【００３１】
さらに、片持ち支持板６０とヨーク３０に窒化チタンや窒化クロムなどの硬質皮膜をコーティングする必要もなく、コストアップを抑えることができる。又、フイルム１１０と添え板１００だけの追加で済み、コストアップを抑制できる。
【００３２】
この形態例での片持ち支持板６０のばね部６２の寸法の一例を図３に示し、添え板１００の従動ばね部１０２の寸法の一例を図４に示した。材料として双方とも工具鋼（ＳＫ５）を用い、ヤング率Ｅ＝１９６０００Ｎ／ｍｍ2 である。この数値例での印字ピン６５の位置におけるばね定数Ｋ１，Ｋ２は、Ｋ１＝７．５４６Ｎ／ｍｍ，Ｋ２＝１．２７４Ｎ／ｍｍである。フイルム１１０を介して密着している場合の合成ばね定数Ｋは、
Ｋ＝Ｋ１＋Ｋ２＝８．８２Ｎ／ｍｍとなる。
【００３３】
次に、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込みストロークが０．０４ｍｍ増加して、０．３ｍｍから０．３４ｍｍ（＝０．３＋０．０４）となった場合の片持ち支持板６０のばね部６２単体のたわみ曲線は図６となる。添え板１００の先端位置のたわみ０．０２６ｍｍと同じ厚さのフイルム１１０を使用すれば、フイルム１１０が摩耗して穴が空いた状態では添え板１００はばねとして作用しなくなる。したがって、合成ばね定数Ｋは、８．８２Ｎ／ｍｍから添え板１００が機能しない７．５４６Ｎ／ｍｍまで低下することになる。その結果、初期のΔＦｍｉｎでの弾性復元力Ｆ２＝２．２０５Ｎ（＝８．８２×０．２５）と、引き込みストロークが０．０４ｍｍ増加した時のΔＦｍｉｎでの弾性復元力Ｆ２＝２．１８８（＝７．５４６×（０．２５＋０．０４））がほぼ同じになり、ΔＦｍｉｎ＞０が維持でき、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込みストロークが０．０４ｍｍ増加しても、寿命に到達したことにならない。
（第２の実施の形態例）
第２の実施の形態例の特徴部分だけを図６に示した。図６に示した以外の構成は、第１の実施の形態例と同一であるので、以下の説明では、図１の符号をそのまま引用する。この形態例は、上記フイルム１１０を用いずに、添え板１００を片持ち支持板６０の基端部側の裏面に直接密着し（摺接状態）、片持ち支持板６０と共に片持ち支持したもので、添え板１００は片持ち支持板６０よりも軟質の材料で構成されている。たとえば、片持ち支持板６０の材料を工具鋼（ＳＫ５、ビッカースＨｖ５００）とし、添え板１００の材料をばね用りん青銅（Ｈｖ２５０）としたものである。
【００３４】
この形態例では、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込み動作の繰り返しにより、軟質の添え板１００における片持ち支持板６０との摺接部分が主に消耗する。このために、片持ち支持板６０のばね部６２の裏面とヨーク３０の磁気吸着面３２ｂとの当接部が当接の繰り返しにより潰れ、片持ち支持板６０のばね部６２の引き込みストロークが増加しても、これに応じて、軟質の添え板１００に凹みが生じ、片持ち支持板６０のばね部６２の撓み開始に対する添え板１００の従動ばね部１０２の従動開始のタイミングが遅れる。よって、上記引き込みストローク内での弾性復元力Ｆ２は大きくならず、ΔＦの最小値であるΔＦｍｉｎはマイナスにならない。このため、印字ピン６５が戻らない事態を回避でき、寿命が長くなる。又、添え板１００だけの追加で済み、コストを抑制できる等、第１の実施の形態例と同様の効果が得られる。なお、印字反力を受ける片持ち支持板６０のばね部６２の基端部分は摩耗しないため、折損などは発生しない。
（その他の実施の形態例）
本発明は上記形態例の構成に限られるものではない。たとえば、本発明は次のような形態例も含むものである。
▲１▼磁気回路の一部を構成するヨーク７０は、ギャプでの磁束密度を上げるために設けたものであり、必ずしも、必要ではない。
▲２▼添え板１００を複数枚設けるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３に係る発明によれば、片持ち支持板のばね部基端部分に押されて撓む従動ばね部が形成された添え板を有すると共に、片持ち支持板のばね部裏面とヨークの磁気吸着面との当接部が当接の繰り返しにより潰れ、片持ち支持板のばね部の引き込みストロークが増加するのにつれて、添え板の従動ばね部と片持ち支持板のばね部との合成ばね定数の引き込みストロークでの平均値が減少するように構成されているので、低コストでもって、コイルでの励磁電流を大きくする必要がない、高寿命の釈放式印字ヘッドを実現することができる。
【００３６】
又、請求項２に係る発明によれば、従来の構成に対して、フイルムと添え板だけの追加で済み、請求項３に係る発明によれば、添え板だけの追加で済むため、一層の低コストを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態例の概略構成を示す正面図である。
【図２】表面側（図１の左側）から見た添え板の外形図である。
【図３】片持ち支持板のばね部の寸法の一例を示す図である。
【図４】添え板の従動ばね部の寸法の一例を示す図である。
【図５】片持ち支持板のばね部単体のたわみ曲線を示す図である。
【図６】第２の実施の形態例の特徴部分を示す正面図である。
【図７】従来の釈放式印字ヘッドの概略構成を示す正面図である。
【図８】図７の印字ヘッドのコネクタ部分を示す右側面図である。
【図９】表面側（図７の左側）から見た片持ち支持板の外形図である。
【図１０】ヨークの外観を示す図である。
【図１１】プリント板の外観を示す図である。
【図１２】磁気吸引力および弾性復元力の説明図である。
【図１３】片持ち支持板のばね部の寸法の一例を示す図である。
【図１４】図１３の数値例での磁気吸引力および弾性復元力を示す図である。
【符号の説明】
１０，３０，７０     ヨーク
２０           永久磁石
３２           分割ヨーク部
３２ａ         ヨーク歯
３２ｂ         磁気吸着面
３５           ボビン
４０           コイル
４５           フィン
５０           プリント板
５５           コネクタ
６０           片持ち支持板
６２           ばね部
６５           印字ピン
８０           ボルト
９０           インクリボン
９１           プラテン
９２           用紙
１００         添え板
１１０         フイルム
【図１】
0004100017.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004100017.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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