JP4606988B2 - アーマチュア構体及びドットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤドットプリンタに用いられる印字用ワイヤを駆動するアーマチュア構体及びドットヘッドに関する。

ワイヤドットプリンタは、周知のように、ニードルと呼ばれるワイヤを進退動作させ、このワイヤの先端を印字媒体に衝突させて、ドット状の印字を行うもので、伝票などへの重ね打ちが可能なことから業務用などに採用されている。上記ワイヤ（ニードル）を進退動作させる方式には各種のものがあるが、クラッパ形と呼ばれる方式が、構造が簡単で、ストロークを比較的大きく取れることから一般的に用いられており、その構造に関する提案も多くなされている（例えば、特許文献１参照）。

このようなクラッパ形のドットヘッドは、印字駆動用のアーマチュア構体を複数個設置している。アーマチュア構体は、先端に印字用のニードルが取り付けられたアームと磁気により駆動されるアーマチュアとを一体化したもので、それらの基端部には支転軸と嵌合する貫通孔が設けられている。そして、前記アーマチュアを磁気で吸引することにより前記支点軸を中心に回動させ、アームの先端に設けたニードルの先端を印字媒体に衝突させて印字を行っている。

アーマチュア構体は、高速印字を可能とするため軽量化すると共に磁気効率を高くする必要がある。このため、アーマチュアには磁気効率に優れた鉄−コバルト合金が使用される。この鉄−コバルト合金は、磁気効率に優れてはいるが、硬く脆い性質を持つ。アーマチュアの製造に当っては、プレスによる打ち抜き加工が用いられ、所定の部品形状に成形している。この場合、硬く脆い鉄−コバルト合金をプレスにより打ち抜き加工すると、プレス端面には、図４で示すように、せん断面Ａと破断面Ｂとが厚さ方向に形成される。

例えば、アーマチュアの素材厚さが０．８０ｍｍの場合、打ち抜き加工によりせん断面Ａと破断面Ｂとは、ほぼ半々の割合（０．４０ｍｍづつ）で現れる。もちろん、打ち抜き用の雌型と雄型とのクリアランスを小さくすれば、せん断面Ａの割合を多くすることはできるが、打ち抜き対象の素材が硬いため、クリアランスをあまり小さくすると打ち抜き型が破損してしまう。量産性を考慮すると、前記半分程度の割合以上にせん断面を増やすことは困難である。
特開２００５−７５０００号公報

上述したせん断面Ａと破断面Ｂとは、アーマチュアの支転軸と嵌合する貫通孔の内周面にもその厚さ方向に生じる。アーマチュア構体は印字動作時、支転軸を中心に印字周波数２５００Ｈｚで高速に回動する。このため、アーマチュアの貫通孔内周面は支点軸との接触により磨耗する。この磨耗量はせん断面Ａと破断面Ｂとでは異なるため、偏磨耗が生じ、アーマチュア構体に傾きが生じる。このアーマチュア構体の傾きにより、そのアーム先端に取り付けられたニードルに横方向のストレスがかかり、耐久性能に悪影響を与える基になっていた。

本発明の目的は、印字動作時の貫通孔の偏磨耗による傾きを生じることなく、長期間安定した印字を可能としたアーマチュア構体及びドットヘッドを提供することにある。

本発明のアーマチュア構体は、一端近くに支点軸と嵌合する貫通孔が形成されたアームを、前記貫通孔と共通の貫通孔か形成された２枚のアーマチュアで挟んで一体に接合したアーマチュア構体であって、前記２枚のアーマチュアの前記貫通孔の内周面には、打ち抜き加工によるせん断面と破断面とが厚さ方向に形成されており、前記２枚のアーマチュアの前記せん断面がそれぞれ外側に位置し、各破断面がアームを挟む内側に位置するように組み合わされ、一体に接合されていることを特徴とする。

また、本発明のドットヘッドは、先端に印字用のニードルが取り付けられたアームを一体に有し、基端部が支転軸により回動可能に軸支された複数のアーマチュア構体を有し、これらアーマチュア構体を磁気により回動駆動して、前記ニードル先端を印字媒体に衝突させるドットヘッドであって、前記アーマチュア構体は、支点軸と嵌合する貫通孔が形成されたアームを、同じく支点軸と嵌合する貫通孔を有する２枚のアーマチュアで挟んで一体に接合しており、前記２枚のアーマチュアは、その貫通孔の内周面の厚さ方向に形成された、打ち抜き加工によるせん断面及び破断面のうち、前記せん断面がそれぞれ外側に位置し、各破断面が前記アームを挟む内側に位置するように組み合わされていることを特徴とする。

本発明によれば、支点軸と嵌合する貫通孔の内周面にせん断面と破断面とが生じている２枚のアーマチュアを、それらのせん断面がそれぞれ外側に位置するようにして、アームを挟み込んだ状態で一体に接合したので、印字動作に伴う回動によっても、偏磨耗による傾きが生じることはなく、長期間にわたって安定した印字が可能となる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。

まず、ワイヤドットプリンタのドットヘッドの全体構成について図１を参照して説明する。図１は本実施の形態のドットヘッド１を概略的に示す中央縦断斜視図である。

ドットヘッド１は、取付ねじ（図示せず）によって結合されるフロントケース２とリヤケース３とを備えている。これらの間には、アーマチュア構体４、ワイヤ（ニードル）ガイド５、ヨーク６等が設けられている。

アーマチュア構体４は、詳細構造は後述するが、アーマチュア８とこのアーマチュア８の自由端（図示右端）から延設されたアーム９とを有する。アーマチュア８には、その一端（図示左端）近くに支点軸１０が設けられ、この支点軸１０により回動可能に枢支されている。また、アーマチュア８の自由端（図示右端）側の側部（図示下面）には、被吸引面１１が形成され、前記ヨーク６と一体のコア１２と対向する。

このようなアーマチュア構体４は、環状を成すヨーク６の軸心に対して、放射状に複数配置されている。これらアーマチュア構体４は、その支点軸１０を中心としてヨーク６から離反する方向に回動自在な状態でそれぞれヨーク６の上面に支持されている。そして、アーム９の先端側下部に配置された筒体１３内の図示しないばねによって、ヨーク６から離反する方向に付勢されている。

コア１２には図示しないがコイルが巻回されており、このコイルに通電することにより磁気を発生し、アーマチュア８の被吸着面１１を吸引する。このため、アーマチュア８及びこれと一体のアーム９は支点軸１０を中心に図示時計回りに回動する。

アーム９の長さ方向の先端部には、図示しないが印字用のワイヤ（ニードル）がロウ付けにより取り付けられる。このワイヤの取付け方向は、その軸方向が、アーム９の長さ方向と交差するように、図示下向きに取り付けられる。

したがって、コア１２が生じる磁力によりアーマチュア８及びこれと一体のアーム９が支点軸１０を中心に図示時計回りに回動すると、アーム９の先端部に設けられた図示しないワイヤは図示下方に前進し、先端部が用紙等の印字媒体に衝突する位置まで移動する。また、磁力を解除することにより、筒体１３の図示しないばねの反発力で図示上方に後退する。

ワイヤガイド５は、図示しないワイヤが貫挿されるガイド孔５ａを有し、ワイヤの先端部が印字媒体の所定位置に衝突するようにワイヤを摺動自在にガイドする。また、フロントケース２には、ワイヤの先端部を所定のパターンに整列させるとともにワイヤを摺動自在にガイドする先端ガイド１６が設けられている。

次に、アーマチュア構体４を図２により説明する。アーマチュア構体４は、２枚のアーマチュア８ａ，８ｂとアーム９とを一体化したものである。これらアーマチュア８ａ，８ｂには、磁気特性が優れた板状の素材、例えば、鉄−コバルト合金（49Co-2V-49Fe）を用い、その表面にホウ素系メッキを施す。

アーム９は、その基端側の一部が、２枚のアーマチュア８ａ，８ｂにより両側から挟まれた状態に重ね合わせられる。これら２枚のアーマチュア８ａ，８ｂ及び１枚のアーム９には、上記重ねあわせ状態で前記支点軸１０を貫挿できるように、図示左端近くの部分に共通の貫通孔１７が設けられている。また、アーマチュア８の図示右端近くには、重ねあわせ状態の２枚のアーマチュア８ａ，８ｂ及び１枚のアーム９に共通の貫通孔１８が、仮組み立て用として設けられている。この仮組み立て用の貫通孔１８には、高強度ピアノ線の表面にホウ素系メッキを施したピン１９を軽圧入して仮組み立てを行う。

ここで、アーマチュア構体４は、３億ストロークを超える耐久性を要求されるため、アーマチュア８ａ，８ｂには、液軟窒化処理を施し、表面から部品内部（深さ：５μｍ〜１０μｍ程度）に、表面硬度：Hv４００以上の硬化層を形成している。

このように、１枚のアーム材９の一部を２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂで両側から挟んで重ね合わせ、ピン１９を貫通孔１８に軽圧入して仮組み立てされたアーマチュア構体４に対してスポット溶接を行い、ホウ素系メッキ部分を溶着させて一体化する。

２枚のアーマチュア８ａ，８ｂは、前述のように磁気特性に優れた鉄−コバルト合金の板状素材をプレスにより所定形状に打ち抜いて成形される。この際、前述したように鉄―コバルト合金は硬く脆いため、打ち抜かれた部品のプレス端面には、図４で示したように、厚さ方向に対してせん断面Ａと破断面Ｂとが形成される。これらせん断面Ａ及び破断面Ｂは、支転軸１０が嵌合する貫通孔１７の内周面にも、その軸方向に生じる。

ここで、せん断面Ａは比較的滑らかな加工面を有し、その開孔縁も滑らかな円形となる。これに対し、破断面Ｂは、素材がむしり取られたような状態になるため、比較的粗い加工面となり、その開孔縁はぎざぎざな円形となる。また、その内径も、破断面のほうが多少大きくなる。

そこで、これら２枚のアーマチュア８ａ，８ｂをアーム９と組み合わせるに当り、２枚のアーマチュア８ａ，８ｂを、その貫通孔１７の内周面にそれぞれ形成されたせん断面Ａ及び破断面Ｂのうち、図３で示すように、せん断面Ａがそれぞれ外側に位置し、各破断面Ｂがアーム９を挟む内側に位置するように組み合わせ、前述のようにスポット溶接で一体化する。

このようにして作られたアーマチュア構体４は、図１及び図２で説明したように、印字動作時に、貫通孔１７に嵌合する支点軸１０を中心に、２５００Ｈｚの印字周波数で３億ストローク以上回動動作する。このため、支点軸１０が嵌合している貫通孔１７の内周面には磨耗が生じる。この磨耗は、アーマチュア構体４が一定の範囲で回動するため、貫通孔１７の内周の、図示上下部分に顕著に生じる。また、貫通孔１７の内周面には、その軸方向（図示横方向）にせん断面Ａ及び破断面Ｂが生じており、前述のように、それらの表面状態や内径に違いがあるため、支点軸１０による磨耗にも違いが生じる。

本発明では、２枚のアーマチュア８ａ，８ｂを、それらの貫通孔１７の内周面に形成されたせん断面Ａが外側に位置し、各破断面Ｂがアーム９を挟む内側に位置するように組み合わせたので、左右のアーマチュア８ａ，８ｂの内周面が均等に磨耗することになる。すなわち、回動動作により、貫通孔１７の内周面は、比較的小径のせん断面Ａと荒れた表面の破断面Ｂの突起頂部とが、支点軸１０の外周と接触し磨耗する。このとき、比較的小径で滑らかな両外側のせん断面Ａ，Ａが、支点軸１０の外周を主として支えているので、左右の磨耗量に差が生じず、均等に磨耗する。

磨耗が進行すると、破断面Ｂの全体が徐々に支点軸１０の外周に接し、印字中の応力が緩和される。一般に、軸と嵌合孔との間の磨耗は、動作初期の磨耗がある程度進み、これらの接触面積が増加すると（磨耗が進行すると）、磨耗の進行が穏やかになり、安定した軸支状態となる。これらの結果、従来のように、偏磨耗によりアーマチャ構体４に傾きが生じることはなく、長期間にわたって安定した印字状態が得られる。

また、破断面Ｂが内側に位置することにより、この部分において支点軸１０の外周との間に空間が形成され、潤滑油を内包できるという効果も生じる。

このように、２枚のアーマチュア８ａ，８ｂを、それらの貫通孔１７の内周面に生じるせん断面Ａが外側に位置するようにしてアーム９を挟み込み、一体に接合したので、偏磨耗によるアーマチュア構体４の傾きが生じることはなく、長期間にわたって安定した印字状態を得ることができる。

本発明によるドットヘッドの一実施の形態を示す中央縦断斜視図である。 本発明によるアーマチュア構体の一実施の形態を示す斜視図である。 同上実施の形態におけるアーマチュアとアームとの組み合わせ構成を貫通孔部分について示す断面図である。 打ち抜き加工により生じるせん断面と破断面を示す図である。

符号の説明

４ アーマチュア構体
８ アーマチュア
９ アーム
１０ 支点軸
１７ 貫通孔
Ａ せん断面
Ｂ 破断面

Claims (2)

1. 一端近くに支点軸と嵌合する貫通孔が形成されたアームを、前記貫通孔と共通の貫通孔か形成された２枚のアーマチュアで挟んで一体に接合したアーマチュア構体であって、
   前記２枚のアーマチュアの前記貫通孔の内周面には、打ち抜き加工によるせん断面と破断面とが厚さ方向に形成されており、
   前記２枚のアーマチュアの前記せん断面がそれぞれ外側に位置し、各破断面がアームを挟む内側に位置するように組み合わされ、一体に接合されている
   ことを特徴とするアーマチュア構体。
2. 先端に印字用のニードルが取り付けられたアームを一体に有し、基端部が支転軸により回動可能に軸支された複数のアーマチュア構体を有し、これらアーマチュア構体を磁気により回動駆動して、前記ニードル先端を印字媒体に衝突させるドットヘッドであって、
   前記アーマチュア構体は、支点軸と嵌合する貫通孔が形成されたアームを、同じく支点軸と嵌合する貫通孔を有する２枚のアーマチュアで挟んで一体に接合しており、
   前記２枚のアーマチュアは、その貫通孔の内周面の厚さ方向に形成された、打ち抜き加工によるせん断面及び破断面のうち、前記せん断面がそれぞれ外側に位置し、各破断面が前記アームを挟む内側に位置するように組み合わされている
   ことを特徴とするドットヘッド。

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