JPH0253234B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は一般的には独特の運動伝動装置を有す
る印刷機構に関し、具体的には連続回転する駆動
ドラムによつて往復運動をするように付勢される
印刷機構に関する。

先行技術の説明 本発明は、導電性の帯が回転する駆動ドラムの
周囲に配設されており、帯と回転ドラムとの間に
電圧パルスを印加することによつてそれらの間に
静電力を発生させ、回転ドラムによつて帯をその
長手方向に移動させるようにした、運動伝動装置
の動作に関する。この種の運動伝動装置は周知の
ジヨンセン・ラーベツク効果を利用する。その理
論的及び実用的考察は文献「ジヨンセン・ラーベ
ツク効果の若干の理論的及び実用的考察」
（Some Theoretical and Practical
Considerations of the Johnsen−Rahbek
Effect Proceedings I.E.E.E.、vol.103、Part Ｂ
No.８、March 1956、pages 125 to 131）に記
載されている。上記文献に記載されたテスト結果
によれば、連続回転する駆動部材を含む静電式運
動伝動装置は実用的に構成することができないと
いう結論になつている。その理由は、特に摩耗と
熱発生の問題があり、それに対する十分な解決法
が未だ発見されていないからであるとされる。

上記の問題は、先行技術によつて提案されたい
くつかの印刷機構中において或る程度まで克服さ
れてきた。これまでジヨンセン・ラーベツク効果
に基く静電クラツチ原理を使用して積極的になさ
れてきた印刷機構の設計では、サイクルの電界帯
電部分で印刷動作が実行されるようにクラツチが
印刷ハンマを駆動するようになつていた。この種
の典型的印刷機構は、高速回転する半導電被覆の
ドラムと、ドラムの周囲に巻かれた鋼鉄製の帯
（スチール・バンド）とを使用していた。帯の１
端はばねへ取付けられ、他端は印刷ハンマへ固定
される。スチール・バンドへ電圧パルスが印加さ
れると、その結果生じた電界は静電力を発生し、
この静電力はバンドをドラムに対して保持する。
ドラムが回転すると、バンド及びハンマが前方へ
運ばれ、印刷動作が行われる。従つて、このよう
な先行技術のプリンタでは、最初クラツチが静電
的に付勢されて印刷が行われる。サイクルの遊び
部分では、バンドは回転ドラムの表面上を連続的
に滑つている。これらの既知の構成においては、
印刷エネルギーの要件から、ハンマを高速で付勢
することが必要であり、それはまたドラムを高速
で回転させることを必要とした。典型的なドラム
周辺速度は１秒間381cm程度である。従つて、バ
ンドは常に相対的に早い速度でドラムを摩擦し
（又はその上で滑動し）、これはドラム上の伴導電
性被覆及びそれを包囲するバンド対して厳しい摩
耗条件を与える。更に、ドラムが高速で回転して
いる間、バンドとドラムを良好な接触状態に保つ
ため、大きな初張力がバンド上に加えられねばな
らない。これはまた表面の摩耗を増大させる結果
となる。

米国特許2850907、2850908、2916920は前述し
た印刷機構を取扱つており、それぞれ摩耗を制限
するために若干異つた解決法を採用している。

米国特許2850907は連続的に動作される駆動ド
ラムと駆動部材に沿つて相対的に移動するように
支持された被駆動バンド部材とを有する印刷機構
のための運動伝動装置を開示している。上記ドラ
ム及びバンド部材の各々は導電性の表面を有し、
これらの表面はそれらの間に延長された中間部材
の対向する側面と係合するように配置されてい
る。中間部材の選択に当つては、一定のピーク値
を有する電流によつてプリンタを付勢した時被駆
動部材が駆動部材へクラツチされるような誘電率
及び厚さを有する中間部材が選択される。被駆動
部材が駆動部材から解放されるのは、導電表面の
間に接続された分路によつて回路が脱勢された時
である。

米国特許2850908は、連続的に回転する駆動部
材の周囲に巻かれた導電性バンドを有し、中間部
材が駆動部材によつて係合されかつ担持されて回
転されるようになつている印刷機構のための運動
伝動装置を提案している。中間部材はピボツトさ
れたレバーを有し、このレバーはピボツトの対向
する側に配置された長さの等しくないアームを有
している。バンドの両端はアームの各々へ接続さ
れる。バンドが駆動部材によつてその長手方向に
移動されると、レバーの短いアームへ接続された
バンド部分の張力が弱まり、それによつて通常バ
ンドと中間部材との間で最大摩擦が発生する部分
で摩耗及び熱の発生が最小にされる。

米国特許2916920は、連続的に回転する駆動部
材の周囲に導電性バンドが巻かれており、バンド
によつて中間部材が係合される印刷機構のための
運動伝動装置を開示している。静電力はバンド及
び中間部材の間に発生され、かつバンドに対して
相対的に回転可能な低摩擦トラツク上に発生され
る。これは、バンドに対して相対的に回転可能な
高摩擦トラツクへ接線方向で印加される力をバン
ド中に発生し、それによつて印刷動作の間にバン
ドへ印加される負荷が高摩擦トラツクによつて調
節される。

概して、これらの先行技術の装置は、静電式印
刷機構の相対的に移動する表面に、依然として過
度の摩耗を生じるものであつた。

本発明の要約 本発明の主たる目的は、前記したような種類の
印刷機構において、回転ドラム及び包囲バンドを
含む相対的に移動するコンポーネント中にかなり
の摩耗の減少をもたらし、かつ相対的に移動する
表面の間の接触関係を改善する静電衝撃式印刷機
構を提供することである。

本発明の他の目的は、摩擦的及び付勢電圧パル
スのパルス幅が変動しても、また摩耗によつて生
じた機械的公差が変動しても、印刷ハンマの飛行
時間が実質的に一定に維持される静電式印刷機構
を提供することである。このような利点は、電界
の帯電期間ではなくその放電期間に印刷ハンマを
付勢することによつて達成される。

上記の目的を達成するために、本発明の静電式
印刷機構において、ドラムは比較的低速で回転さ
せられるか、ステツピング・モータ又はDCモー
タによつて歩進的に回転させられる。印刷機構は
印刷ハンマ及びそれを付勢するための印刷ばねを
含む。印刷指令が出された時、バンドへ電圧が印
加されて、バンドとドラム被覆との間に電界が発
生される。従つて、ドラムが低速又はドラム歩進
動作と同期して回転している時、静電力が発生さ
れる。ばね中に貯蔵されたポテンシヤル・エネル
ギーは容易にハンマをフアイヤすることができ
る。ハンマのフアイヤリング指令は電圧パルスを
ターン・オフするとともに電界を消滅させ、即時
に静電保持力が放出されて圧縮されたばねによつ
てハンマがフアイヤされる。

本発明の装置において、ハンマはバツク・スト
ツプに対して駆動される。換言すれば、ばねが圧
縮されて所定量のエネルギーがばねに貯蔵された
後に、ドラム表面上でバンドのスリツプが生じ
る。このような構成により、印刷動作のために貯
蔵されるエネルギー量は、単にばねを調節するこ
とによつて変えることができる。更に、印刷動作
用のエネルギーはプリンタ・キヤリツジの歩進期
間中圧縮ばねに貯蔵される。上記歩進期間はハン
マ飛行時間よりもずつと長い期間である。従つ
て、駆動用のドラムはずつと低い速度で回転させ
ることができる。換言すれば、ドラムが歩進的に
回転させられた後に、サイクルの遊び部分の間に
ドラムを停止することができる。ドラムの低い回
転速度及び／又は回転時間の制限は、相対移動す
るコンポーネントにおいて、摩耗をかなり減小さ
せることができる。

本発明の装置において、ばねは１秒間に25.4cm
の表面速度で回転するドラムによつて0.127cmの
変位量だけ圧縮されてよい。これは先行技術にお
ける１秒間に381cmの表面速度に匹敵するもので
ある。更に、印刷ハンマの応答速度は非常に早
い。何故ならば、電界の消滅時間は殆んど瞬時だ
からである。更に、摩擦、付勢電圧パルスのパル
ス幅、及び摩耗によつて生じた機械的公差が変動
しても、印刷ハンマの飛行時間は実質的に一定に
維持される。

本発明の実施例に従えば、衝撃式印刷機構は静
電クラツチ組立体を有し、かつ回転可能に載置さ
れた半導電性ドラムとその周辺部に巻かれた導電
性バンドとを含んでいる。印刷機構は印刷ハンマ
及びそれを付勢するためのばねを含んでる。印刷
ハンマはハンマ軸上に回転可能に載置され、ハン
マ軸からは第１アームが突出しており、第１アー
ムにはハンマ・ヘツドが設けられている。ハン
マ・ヘツドは、印刷ハンマが軸の周りを第１の方
向へ回転運動するとき印刷動作を惹起させ、第１
のアームが上記第１の方向と逆の方向へ回転する
とき、ばねが第１のアームに対して圧縮された力
を加える。更に、ハンマは第２のアームを有す
る。第２アームは第１アームの方向と実質的に対
向する方向へハンマ軸から突出している。第２ア
ームはその長手方向に沿つた延長スロツトを限定
し、そのスロツトにピンが配設され、そのピンは
バンドと結合されていてそれと一緒に運動するよ
うになつている。

更に、本発明の他の実施例では、印刷機構はハ
ンマ軸に沿つて並列に取付けられた複数の印刷ハ
ンマを含み、それぞれの印刷ハンマは別個のバン
ド及びばねを配設されている。

実施例の説明 第１図は静電クラツチ組立体を有する印刷機構
の側面図である。この印刷機構は回転可能に取付
けられたドラム１０を含み、ドラム１０の周りに
は導電性スチール・バンド１２が巻かれている。
ドラム１０はアルミニウムのような導電性物質か
ら構成されており、その外周部は半導電性被覆１
４で覆われている。ドラム１０は軸１６の周りを
回転するように取付けられており、後に詳細に説
明するようにモータ１８によつて駆動される。

周知のジヨンセン・ラーベツク効果に従えば、
ドラム１０とスチール・バンド１２とにまたがつ
て印加された電圧パルスは静電力を発生し、この
静電力はコンポーネントを相互に引付けることに
より、クラツチを形成する。典型的には、軸１６
は接地され、絶縁ハウジング２２中に置かれた導
電体２０は、導電エレメント２４及び導電エレメ
ント２６を介してスチール・バンド１２の１側へ
接続されている。導電エレメント２６は典型的に
はバンド１２へ張力を与えるように伸長されたば
ねであり、それによつてバンド１２はドラム１０
の外周表面と接触関係におかれる。バンド１２の
他端は第２ばね２８により機械的な固定部３０に
保持される。印刷ハンマ３２は印刷ハンマ軸３４
の周りで回転するように取付けられ、ハンマ軸か
ら伸長した第１のアーム３６を有している。第１
アーム３６はハンマ・ヘツド３８を有している。
第２アーム４０はハンマ軸５４から伸長している
が、その方向は実質的に第１アームの反対方向で
ある。第２アーム４０はその長手方向に沿つて延
長スロツト４２を限定する。ピン４４は延長スロ
ツトの中に載置され、Ｌ形誘電性アーム４６を介
してバンド１２へ結合され、静電クラツチの付勢
又は脱勢に応じてバンド１２と共に縦方向に運動
するようになつている。ばね４８はハンマの第１
アーム３６に隣接して置かれ、静電クラツチが付
勢される時、印刷ハンマ３２がハンマ軸３４の周
りで時計方向に回転し、ばね４８を圧縮するよう
になつている。ハンマは機械的止め５０へ駆動さ
れるか、又はばね４８へ当てて停止するように配
列されてよく、その後にバンドは回転するドラム
表面に対してスリツプし、ばね４８はその所定量
のポテンシヤル・エネルギーを貯蔵するようにさ
れる。調整ねじ５２が設けられてよく、その場
合、印刷動作のために貯蔵されるエネルギー量
は、調節ねじ５２を調節するだけで変えることが
できる。

クラツチ組立体へ印加された付勢用電圧パルス
の後縁部でクラツチ組立体の電界が終了すると、
ばね４８上の保持力は実質的に瞬時に放出され、
印刷ハンマ３２は圧縮されたばねによつて反時計
方向にフアイヤされる。典型的プリンタにおい
て、印刷ハンマは、バンド、ホイール等の印刷エ
レメント５４を打撃する。印刷ハンマ３２の前方
への運動を制限するため、、機械的止め５６が設
けられてよい。ブラシ５８が絶縁ハウジング２２
に取付けられてよいが、これは静電クラツチ機構
が満足すべき状態で動作するように、回転するド
ラムの表面を清掃するために設けられる。

軸１６は、比較的遅い速度で駆動されるうに、
その１端にモータ１８を連結されている。例えば
回転するドラムの表面速度が１秒間に25.4cmから
50.8cmまでの範囲にあるように構成される。他
方、軸１６は電圧パルスを印加されたステツピン
グ・モータ又はDCモータによつて歩進的に駆動
されてよい。本発明の実施例では、比較的大型で
あることを必要とするステツピング・モータでは
なく、小型の連続的に動作するモータを使用す
る。このモータは、モータ及びドラムによつて発
生された慣性を印刷エネルギーとして利用する。

第２図は第１図の静電クラツチ組立体を付勢す
るのに必要な電圧パルスを発生するためのクラツ
チ・バンド駆動回路を示す。これは周知の回路で
あり、端子６０へはDC電圧が印加され、線６２
及びドラムは接地される。DC電圧は、
PNP2N5416トランジスタ６５のエミツタへ直接
に接続される。DC電圧は、直列に接続された抵
抗６６及び６８を含む抵抗電圧分割回路を通され
る。抵抗６８はNPN2N3439トランジスタ７０の
コレクタへ接続される。トランジスタ６４のベー
スは抵抗６６及び６８の間に接続され、トランジ
スタ７０のベースは単安定マルチバイブレータの
Q₂出力へ直接に接続される。トランジスタ７０
のエミツタは抵抗７２を介して大地へ接続され
る。トランジスタ６４のコレクタは、直列に接続
された抵抗７４及び７６を含む他の抵抗電圧分割
回路へ接続される。導電性スチール・バンド１２
へ印加される電圧は、抵抗７４及び７６の間に接
続された端子８２の電圧である。抵抗７６は
NPN2N3439トランジスタ７８のコレクタへ接続
され、トランジスタ７８のエミツタは大地へ接続
される。トランジスタ７８のベースは、入力結合
抵抗８０を介して前記の単安定マルチバイブレー
タのQ₁出力へ接続される。

動作において、第３図に示すパルスが印加され
る前の回路の初期状態において、トランジスタ６
４及び７０は非導通状態にあり、トランジスタ７
８は導通状態にある。タイミング・パルスが単安
定マルチバイブレータへ印加されると（印刷指令
信号のために）、この回路はパルスＱ，Q₂及び
Ｑ，Q₁を発生する。これらのパルスがトランジ
スタ７０及び７８のベースへ印加されると、導通
状態が逆になり、トランジスタ６４及び７０が導
通し、トランジスタ７８が非導通になる。端子８
２の電圧がバンド１２へ印加されると、静電クラ
ツチ組立体が付勢され、ばね４８が圧縮される。
トランジスタQ₁及びQ₂が終了すると、これらの
後縁部で静電クラツチ組立体が謂わば瞬時に解放
され、圧縮されたばねが解放されるので、印刷ハ
ンマが付勢されて印刷動作が実行される。

第４図は第１図の印刷機構と類似したクラツチ
によつて動作される印刷機構を示す略図である
が、追加的ハンマ３２′が軸３４に取付けられて
いる。第４図の構成は第１図のそれと実質的に同
じであり、印刷ハンマ及びそれを付勢するコンポ
ーネントも類似している。類似したコンポーネン
トは同じ番号で示される。図を明瞭にするため、
第１図に示されるコンポーネントの或るものは第
４図から省略されているが、第４図の印刷機構を
動作させるためには、図示を省略されたコンポー
ネントも必要である。印刷ハンマ３２及び３２′
はかなりの距離だけ離されているように図示され
るが、実際には印刷文字の所望の距離に従つてス
ペースをとられる。この種のライン・プリンタで
は、複数の同様な印刷ハンマを含み、それらの
各々はライン中のそれぞれ印刷文字に対応してい
る。

本発明の教示によれば、約200マイクロ秒の飛
行又はフアイヤリング時間を有する静電クラツチ
動作式プリンタを実現できる。これは現在の技術
水準で非常に高速のプリンタに入る。

本発明に従つて試作されかつテストされた印刷
機構では、半導電性被覆の表面を有する直径3.81
cmのアルミニウム・ドラムが120rpmで回転させ
られた。従つて、ドラム表面の速度は１秒間に
23.876cmであつた。0.00508cm×0.254cmのスチー
ル・バンドがドラム周縁部で180゜にわたつて巻か
れた。付勢用電圧パルスは150ボルトであり、そ
のパルス幅は4.5ミリ秒であつた。動作において、
バンドのリターン速度は１秒間に50.8cmを若干上
回つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて構成されたクラツチに
よつて動作される印刷機構の立面図、第２図は第
１図の印刷機構を付勢するのに必要な駆動用電圧
パルスを発生するクラツチ・バンド駆動回路の略
図、第３図は第２図の回路の動作を説明するのに
有用な波形を示す図、第４図は第１図の印刷機構
に類似したクラツチ動作印刷機構であつて追加的
な印刷ハンマを有するものの略図である。 １０……ドラム、１２……スチール・バンド、
１４……半導電性被覆、１６……軸、１８……モ
ータ、２０……導電体、２２……絶縁ハウジン
グ、２４，２６……導電エレメント、３２……印
刷ハンマ、３４……ハンマ軸、３６……第１アー
ム、３８……ハンマ・ヘツド、４０……第２アー
ム、４２……延長スロツト、４４……ピン、４６
……誘電性アーム、４８……ばね、５０……止
め、５２……調節ねじ、５４……印刷エレメン
ト、５６……止め、５８……ブラシ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転可能に取付けられた半導電性ドラムと、
   上記ドラムの周辺部に巻かれた導電性バンドと、
   上記ドラムを回転する手段とを含み、上記ドラム
   と上記バンドとにまたがつて電圧パルスを印加す
   ることによりそれらの間に静電力を発生する静電
   クラツチ組立体と、 印刷ハンマと、 上記ドラムが回転している間に上記電圧パルス
   が上記静電クラツチ組立体で印加されたとき上記
   バンドの運動によつて偏倚され、上記電圧パルス
   が終了したとき復帰させられて上記印刷ハンマを
   付勢するように構成されているばね装置と、 を有し、上記ばね装置を偏倚するときのバンドの
   運動の速度を、上記ハンマの駆動速度より遅くし
   た印刷機構。