KR950010440B1 - 핀프린트헤드의 프린팅핀을 위한 전자기 구동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

핀프린트헤드의 프린팅핀을 위한 전자기 구동장치

본 발명은 중앙아암부에 전기여자코일이 감긴 E형 자기요크와, 이 자기요크의 바깥쪽 아암부들 및 중앙 아암부보다 넓은 폭을 가진 장방향의 아마츄어를 포함하고, 상기 아마츄어가 상기 자기요크상에 그 한쪽 단부는 자기요크의 한 바깥쪽 아암부나 그와 인접한 곳에 회동가능하게 지지되고 다른쪽 단부는 상기 자기요크의 반대측 바깥쪽 아암부 위로 돌출하여 프린팅핀에 작용하도록 배치된, 도트매트릭스형 핀프린트헤드의 프린팅핀을 위한 전자기 구동장치에 관한 것이다. 그러한 구동장치의 하나가 DE-AS 20 56 364로부터 알려져 있다.

도트매트릭스형 핀프린트헤드는 전자인쇄에 사용되고 복수의 프린팅핀들을 통해 핀프린트도트들로 모자이크된 문자를 만들어낸다. 문자의 질은 프린팅핀의 수효 및/또는 작동회수에 좌우된다. 핀프린트헤드가 많은 수의 프린팅핀들을 가질수록 그만큼 많은 프린트도트들로 문자를 형성할 수 있고 그리고 문자의 읽기가 더욱 쉬워진다.

따라서, 핀프린트헤드는 가급적 많은 수의 프린팅핀들을 가져야 한다. 뿐만 아니라, 이는 고속으로 작동해야 하고 그 프린팅핀들의 운동이 가급적 큰 인자력으로 만들어져서 프린팅과정에서 타이프라이터형태의 복제도 만들어낼 수 있어야 한다. 이러한 요구조건은 장시간구동에 있어서도 달성되어야 하는 즉, 핀프린트헤드는 높은 작동지속력을 제공해야 한다.

지금까지 한 핀프린트헤드에 있어서 보다 높은 프린팅속도, 보다 큰 인자력 그리고 보다 큰 작동지속력의 요구조건들을 동시에 달성하는 것은 성공하지 못했다. 그 이유는 무엇보다도 사람들이 모두 큰 강자성 자기영역내에서 강한 여자전류 내지는 큰 암페어턴(ampere turns)수를 통해 한 프린팅핀의 많은 작동회수 및 높은 인자력을 달성하려 하는 것으로 말미암아 프린팅핀을 위한 전자기 구동장치의 심한 온도 상승에 봉착하였기 때문이다. 또한, 이러한 원리에 따라 구성된 도트매트릭스형 핀프린트헤드는 많은 수의 구동장치들을 가진 큰 철심부피 및 큰 암페어턴 수의 달성을 위해 매우 큰 높이의 자기요크 아암을 가진다. 이러한 사실은, 프린팅핀들을 가진 구동장치들을 원형으로 배치시켜 프린팅핀들이 그 원형배치의 중심부에 배치되도록 하여 왔던 것에 더욱 근본적인 원인이 있다.

본 발명의 목적은 특히 작은 부피를 가지면서도 프린팅속도, 인자력, 작동지속력에 관한 전술한 요구조건들을 충족시키는 도트매트릭스형 핀프린트헤드의 프린팅을 위한 전자기 구동장치를 제공하려는 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 서두에서 언급한 종류의 구동장치는 자기요크의 중암아암부 및 바깥쪽 아암부로 형성된 자속통로의 평균길이가 30mm 보다 작고 그리고 그 자기영역의 인덕턴스가 3mH보다 작으며 아마츄어는 그 전체에 있어서 자기요크 아암부들과 대향한 길이가 자기요크 아암부들보다 넓은 폭으로 되고 또, 자기요크의 바깥쪽 아암부의 유효자기 단면적보다 약 10~50% 작은 유효자기 단면적을 가지도록 하여 만들어진다.

본 발명은 프린팅핀들을 위한 하나의 작은 전자기 구동장치도 그 구동운동중 대체로 안정된 자기력을 형성할 때 충분히 높은 에너지를 프린팅핀에 전달할 수 있다는 점에 착안한 것이다. 주지된 바와같이 아마츄어를 포함하는 전자기 구동은 쌍곡선 형태의, 따라서 비선형의 자기력선을 가진다. 아마츄어가 자기요크로부터 최대간격으로 떨어져 있고 또 정지위치로부터 구동운동을 막 시작할 때 자기력은 작게 형성된다. 그러나, 이때의 자기력은 그 쌍곡선 형태의 자기력선에 따라 자기요크에 대한 아마츄어의 거리가 작아질수록 점차 커지다.

본 발명을 통해 아마츄어 운동의 초기위상에서 이미 아마츄어운동의 말기위상에서 얻어지는 자기력과 거의 상응하는 크기의 자기력을 득하는 것이 성취된다.

이것은 본 발명이 계획하는 아마츄어의 크기 및 구성이 구동장치의 작동에어갭 범위내에서의 손실을 현저히 감소시킨다는 사실로 설명될 수 있다. 이러한 손실은 여기에서 고려된 작은 부피, 특히 큰 전자기 구동 장치에 비해 공급에너지의 사용효율이 훨씬 큰 현저히 힘센 구동장치에 의해 감소된다. 더욱이, 그 자기장은 통상적 규격의 자기영역들보다 현저히 작고 따라서 매우 신속히 형성될 수있는 바, 이는 그 자기영역이 작은 인덕턴스를 가지는 때문이다. 아마츄어가 정지위치에 있을때라 할지라도 거의 완전한 자속이(예컨대, 약 50μsec 후에) 얻어지는 것으로 확인되었다. 본 발명의 경우 아마츄어의 질량이 종래의 구동장치에 비해 감소될 수 있고, 이는 또한 구동장치의 에너지 전달효율 개선에 기여한다. 이는 그 경우 질량 관성이 현저한 비율로 감소하게 되는 동시에 그에 상응하여 프린팅핀의 가능한 가속도 및 속력이 커지는 때문이다. 본 발명에 따라 마련된 방책을 통해 그 자속통로가 30mm보다 작은 평균길이를 가지는 하나의 작은 구동장치를 통해 2400Hz 이상의 프린팅핀 작동회수를 매우 높은 인자력으로 실현하는 것이 가능하고, 이는 한 시간 이상 연속작동시켜도 여전히 6매 복사의 프린팅 산출을 보장하여 준다.

따라서, 본 발명은 한 도트매트릭스형 핀프린트헤드내에 보다 많은 핀수의 배치가 가능하고 동시에 높은 작동회수 높은 인자력 및 높은 작동지속력의 요구를 충족시키는 그러한 구동장치를 제공한다.

본 발명에 따른 구동장치의 보다 유리한 한 실시예에 있어서는 자기요크의 바깥쪽 아암부의 폭이 그 아마츄어의 길이방향을 따른 방향에 있어서의 깊이보다 약 10%까지 더 크게 되도록 만들어진다. 이는 명백히 아마츄어 및 자기요크의 바깥쪽 아암부간의 각 작동에어갭에 있어서 특히 유리한 자속집중을 이끌어내고, 이를 통해 아마츄어에 대한 그에 상응하는 유리한 작용력집중을 얻게된다.

자기요크의 바깥쪽 아암부들의 단면형태가 정방형이거나 장방형이거나에 관계없이 자기요크 아암부들 및 아마츄어 사이에 형성되는 세 작동에어갭을 가장 큰 에어갭을 형성하는 자기요크의 바깥쪽 아암부의 아마츄어쪽 전면을 그 횡단면에 비해 감소시켜 주는 것에 의해서도 아마츄어에 작용하는 자기력의 유리한 집중이 얻어질 수 있다. 이것은 상기 자기요크의 바깥쪽 아암부의 내측 부위나 외측부위를 삭성(削成) 해주는 것에 의해 달성될 수 있으며, 이는 상기 바깥쪽 아암부의 유효자기 단면적이 그 전면부위 범위내에서만 실질적으로 감소되어짐을 의미한다.

상기의 경우, 바깥쪽 아암부의 전면의 폭을 그 아마츄어 길이방향내에서의 깊이에 비해 약 100%까지 더 크게하는 것이 특히 유리하다.

아마츄어의 질량을 가급적 작게 유지한다는 의미에서 이 아마츄어의 두께는 상한선을 가져야 한다. 본 발명에 의한 바와같은 특히 유리한 자기요크의 폭에 대한 아마츄어 폭의 확장비율 및 유효자기 단면적 확장은 자속통로의 아마츄어를 통해 연장되는 부분이 그 상응하는 전체 자속통로의 약 10~25%에 이르게 할 때 얻어진다.

다음에서 본 발명의 한 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

제 1 도는 아마츄어를 포함한 본 구동장치의 도식적인 단면도이고, 제 2 도는 제 1 도의 A-A선을 따라 취해 본 구동장치의 측단면도이다.

제 1 도에서 본 발명에 따른 도트매트릭스형 핀프린트헤드의 프린팅핀을 위한 한 구동장치가 도식적인 단면도로써 도시되어 있다. 이 구동장치는 두개의 바깥쪽 아암부 11, 12와 전기여자 코일 14를 가진 하나의 중앙아암부 13을 포함하는 E형 자기요크 10을 가지고 있다. 자기요크 10위에는 하나의 아마츄어 15가 배치되는데, 이 아마츄어는 그 도면상 좌측단부가 단차부 16으로서 바깥쪽 아암부 11의 전면에 인접하고 여기에 도시되지 않은 구성요소들을 통해 그 위치에 지지되어지다. 단차부 16에 의지하여 아마츄어 15는 코일 14에 대한 여자전류인가시 자기요크 아암부 11, 12 및 13에 의해 끌어 당겨져서 바깥쪽 아암부 11, 12 및 중앙아암부 13상에 놓일 때까지 제 1 도의 화살표 B방향으로 피봇 운동을 하게 된다. 이러한 운동시 절단도시로 제 1 도에서는 볼 수 없는 아마츄어 15의 우측단부에 부속된 프린팅핀은, 프린트리본의 배후에 위치한 프린트용지에 대하여 알려진 방법으로 한 점상의 기호를 프린팅할 수 있도록 작동되어진다. E형 자기요크의 사용은 E형 자기요크를 포함하는 구동장치에 대한 아마츄어가, 중앙아암부 13상의 여자 코일로써 형성되는 자속이 각 바깥쪽 아암부 11 및 12의 자속통로 영역에서 둘로 분할되어 아마츄어 15의 유효자기단면적이 형성 자속 전체를 위해서가 아니라 단지 그 형성자속의 반을 위해 정해지기 때문에 U형 자기요크를 사용하는 구동장치에 비해 단지 반두께만 가져도 되는 이점이 있다. 이것은 단위시간당 작동회수를 가급적 크게 하는데에 필요한 아마츄어의 가급적 작은 질량에 대한 요구조건에 부합한다.

제 1 도에 도시된 종류의 전자기 구동장치의 작동방법은 잘 알려져 있다. 아마츄어 15에 의해 형성되는 자속은 자기요크 10의 아암부 11, 12, 13들과 아마츄어 15 사이의 3개 작동에어갭내에서 전자기력을 형성한다. 그때 자속은 제 2 도의 도식적인 도시로부터 볼 수 있는 바와같은 자속경로를 가진다. 그런데, 이 자속경로는, 제 2 도에서 알 수 있는 바와같이 자기요크 10의 폭에 비해 아마츄어 15의 폭을 넓혀줌으로써 좁은 폭의 아마츄어를 가지는 주지된 배치에 비해 더욱 개선된다. 제 2 도에는 또한 복수의 역선(力線)들이 도식적인 방법으로 도시되어 있는데, 이들 역선은 바깥쪽 아암부 12로부터 아마츄어 15쪽으로 지향하고 이들 아암부 12 및 아마츄어 15의 각 표면에 대해 수직으로 나오고 들어간다. 바깥쪽 아암부 12 및 아마츄어 15간의 자속은 세부분으로 분할해 볼 수 있다. 우선, 바깥쪽 아암부 12의 수평한 전면으로부터 나오고 또 대략 역선 20들의 범위를 가지는 주자속이 존재한다. 또한, 이러한 주자속의 역선 20의 좌우 영역내에는 이차자속이 존재하는데, 이는 바깥쪽 아암부 12 전면의 가장자리상에서 주자속방향과 다른 방향으로 나오며, 그러나 주자속으로 인해 바깥쪽 아암부 12로부터 나온 직후에 그 진행방향이 아마츄어 15쪽으로 굴곡되어져서 아마츄어의 아래쪽에 수직으로 들어가게 된다.

이것은 아마츄어 15의 폭이 자기요크 10보다 큰 폭을 가지기 때문에 가능하다. 그렇지 않을 경우 상기와 같은 이차자속은 해당 전자기 장치의 손실 전자기장의 비율을 현저히 증대시키게 된다. 그러한 손실 전자기장은 역선(20)과 같은 주자속 방향으로 진행되지 않는 그리하여 전자기장에 의한 작용력 형성에 기여할 수 없는 역선들을 가진다. 그러한 역선들은 제 2 에서 최외측 역선들로 각각 도시되어 있다. 이들은 바깥쪽 아암부 12의 측면으로부터 나와서 아마츄어 15의 측면으로 들어간다. 이와같은 종류의 전자기력의 작용력에 기여하지 않는 역선의 비율은 아마츄어 15가 작을수록 작아지며, 이 경우 이차자속의 역선은 이를 아마츄어(15)의 측면으로 들어가도록 만드는 진행경로를 가질 수 있음을 알 수 있다. 이차자속을 바깥쪽 아암부 12 및 아마츄어 15간의 작동에어갭내에서 생성되는 이용가능한 주자속내에 편입시킴으로써 강력한 작용력이 특히 바깥쪽 아암부 12를 향한 아마츄어 15 운동의 초기위상에서 뚜렷하게 형성된다. 이러한 부가적으로 얻어지는 작용력의, 두 요소들 12, 15간의 거리감소에 따라 증대형성되는 전체 힘에 대한 비율은 바깥쪽 아암부 12에 대한 아마츄어 15의 점진적인 접근과 함께 감소한다. 아마츄어(15)의 폭을 넓혀주는 것은 아마츄어운동의 초기위상에서 이미 비교적 높은 값을 가진 잔자기력을 결과해 낸다. 이는 또한 상기 아마츄어의 운동중에 수행되는 일 및 이 운동에 의한 에너지전달이 증대됨을 의미한다. 그러므로 여기에 기술되는 종류의 전자기 구동장치는 더 큰 효율을 가지어서 통상의 구동장치에 비해 열손실이 작다. 이는 작으면서도 프린팅핀의 높은 작동회수, 프린팅핀에 대한 큰 에너지량 전달 및 그와 동시에 보다 높은 인자력과 보다 높은 작동 지속력을 가능하게 한다.

제 2 도로써 묘사된 자속분포는 자기요크 10의 다른 바깥쪽 아암부 11 및 중앙아암부 13과 아마츄어 15간의 사용에어갭에 있어서도 동일하게 일어난다.

본 발명을 통해 달성되는 보다 유리한 자속분포는 가령 제 1 도에 나타난 삭제선 17을 통해 예시되어 있는 바와같이 아마츄어 15와의 사이에 가장 큰 작동에어갭을 형성하는 바깥쪽 아암부 12상에서 바깥쪽으로 철심재료를 깍아 제거할 때 더욱 개선된다. 그리하여 아마츄어 15와 함께 작동에어갭의 큰 부분을 결정하게 되는 바깥쪽 아암부 12의 아마츄어를 향한 전면은 바깥쪽 아암부 12의 유효자기 단면적에 비해 작아진다. 그에 따라 자기유도가 높아지도록 하는 자속집중이 작동에어갭내에서 나타난다. 게다가 이는 아마츄어운동의 초기위상에서 힘의 형성에 유리하게 작용하고 또 자기력선의 선형화에 기여한다.

또한, 바깥쪽 아암부(12)의 안쪽부위에 대한 재료삭제나, 혹은 이 자기요크(10)의 바깥쪽 아암부(12)가 그 폭이 아마츄어 길이방향내의 깊이에 비해 10%까지 더 큰, 정방형이 아닌 단면형태를 가지도록 만들때 이 아암부(12)에 대한 특별한 가공없이도 상기와 유사한 효과가 얻어질 수 있다.

아마츄어 15의 폭을 넓게하여 주는 것은 아마츄어의 유효자기 단면적의 증대를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 아마츄어의 두께 감소를 가져올 수 있다. 상응하는 자속통로의 약 15~25%에 해당하는 부분이 아마츄어를 통해 연장되도록 아마츄어 15의 두께가 선택될때 이러한 값들의 특히 유리한 비율이 수득되는 것으로 파악되었다.

Claims (5)

1. 중앙아암부가 전기여자 코일을 가지는 E형 자기요크와, 자기요크의 한 바깥쪽 아암부상의 혹은 이 아암부와 근접한 한쪽 단부를 그 회동운동의 중심점으로 하여 상하 회동운동이 가능하게 배치되고 그 다른쪽 단부는 자기요크의 다른 바깥쪽 아암부 위로 돌출하여 프린팅핀에 작용하는 그리고 자기요크의 바깥쪽 및 중앙암부들보다 넓은 폭의 장방형 아마츄어를 포함하는 전자기 구동장치로서, 중앙아암부(13) 및 바깥쪽 아암부(11) (12)로 형성된 자속통로의 평균길이가 30mm보다 작고 또 그 자기영역의 인덕턴스가 3mH보다 작으며, 아마츄어(15)는 그 전체에 있어서 자기요크 아암부(11) (12) (13)들과 마주한 길이가 자기요크 아암부(11) (12) (13)들보다 넓은 폭으로 되고 또 바깥쪽 아암부(11) (12)의 유효자기 단면적에 비해 10~20% 작은 유효자기 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 핀프린트헤드의 프린팅핀을 위한 전자기 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자기요크(10)의 바깥쪽 아암부(11) (12)들은 이들의 폭이 아마츄어의 길이방향에 있어서의 깊이보다 10% 더 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자기요크(10)의 바깥쪽 아암부(12)가 그 안쪽부위 혹은 그와 마주한 바깥쪽부위의 가공을 통해 그 단면적보다 감소된 전면을 가지도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 바깥쪽 아암부(12)의 전면의 폭이 그 아마츄어(15)의 길이방향내에 있어서의 깊이보다 약100%까지 더 크게 되어있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 아마츄어(15)를 통해 연장되는 자속통로의 부분이 상응하는 전체 자속통로의 15~25%에 이르도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.