JP2770831B2 - 圧電素子を用いた印字ヘッドの駆動方法 - Google Patents
圧電素子を用いた印字ヘッドの駆動方法Info
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- JP2770831B2 JP2770831B2 JP6200689A JP6200689A JP2770831B2 JP 2770831 B2 JP2770831 B2 JP 2770831B2 JP 6200689 A JP6200689 A JP 6200689A JP 6200689 A JP6200689 A JP 6200689A JP 2770831 B2 JP2770831 B2 JP 2770831B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 充電及び放電による圧電素子の伸縮を、拡大機構を介
して、印字用部材の印字動作及び復帰動作に拡大変換す
るワイヤドットプリンタ用の印字ヘッドの駆動方式に関
し、 圧電素子の駆動条件、即ち充電・放電のタイミングを
変えることにより、印字用部材であるワイヤの動作を安
定させ、印字品質の向上をはかることを目的とし、 圧電素子への充電の開始から継続的に充電を行い拡大
機構を介し印字用部材がインパクトした後に最も復帰し
た位置に達する直前で、圧電素子の放電を行うことを特
徴とする圧電素子を用いた印字ヘッドの駆動方法を構成
する。
して、印字用部材の印字動作及び復帰動作に拡大変換す
るワイヤドットプリンタ用の印字ヘッドの駆動方式に関
し、 圧電素子の駆動条件、即ち充電・放電のタイミングを
変えることにより、印字用部材であるワイヤの動作を安
定させ、印字品質の向上をはかることを目的とし、 圧電素子への充電の開始から継続的に充電を行い拡大
機構を介し印字用部材がインパクトした後に最も復帰し
た位置に達する直前で、圧電素子の放電を行うことを特
徴とする圧電素子を用いた印字ヘッドの駆動方法を構成
する。
本発明はワイヤ・ドット・マトリックス・シリアル・
プリンタの印字ヘッド、特に充電及び放電による圧電素
子の伸縮を、残留エネルギの蓄積する拡大機構を介し
て、印字用部材の印字動作及び復帰動作に拡大変換する
ワイヤドットプリンタ用の印字ヘッドの駆動方式に関す
る。
プリンタの印字ヘッド、特に充電及び放電による圧電素
子の伸縮を、残留エネルギの蓄積する拡大機構を介し
て、印字用部材の印字動作及び復帰動作に拡大変換する
ワイヤドットプリンタ用の印字ヘッドの駆動方式に関す
る。
近年、ワイヤドット式プリンタの高速化の要求に伴
い、印字用部材であるワイヤを駆動する機構として、電
磁方式に代わって、充電及び放電により素子自体が伸縮
する圧電素子を用いた高速作動の印字ヘッドが要求され
ている。また、このような高速性能の圧電素子の作用を
有効に拡大し、印字用部材に伝達する駆動方法が要求さ
れている。
い、印字用部材であるワイヤを駆動する機構として、電
磁方式に代わって、充電及び放電により素子自体が伸縮
する圧電素子を用いた高速作動の印字ヘッドが要求され
ている。また、このような高速性能の圧電素子の作用を
有効に拡大し、印字用部材に伝達する駆動方法が要求さ
れている。
第３図は圧電素子を用いた従来のワイヤドットプリン
タ用の印字ヘッドの要部を示すもので、１はベース、２
は圧電素子、３は板ばね、４はアーマチャ、５は印字用
部であるワイヤである。圧電素子２は下端がベース１に
固定され、上端は、ベース１に片持ちばりの状態で支持
された板ばね３の支点近くに連結されている。板ばね３
の自由端の側にアーマチャ４が結合され、アーマチャ４
の先端に印字用部材であるワイヤ５が結合されている。
１つの印字サイクルにおいて、第４図に示すように、圧
電素子２に時間T1の間充電し、かつ続いて時間T2の間放
電する。充電時に圧電素子２は僅かに伸長し、板ばね３
及びアーマチャ４からなる拡大機構を介して印字用部材
であるワイヤ５を第３図の上法（矢印Ｐ）へストローク
を拡大して駆動し、インパクト即ち印字する。放電時に
は圧電素子２が収縮して元の状態に復帰し、板ばね３及
びアーマチャ３を介してワイヤ５を第３図の下方へ拡大
して復帰させる。このようなワイヤ５の駆動機構を当該
プリンタのドット数（例えば24×24ドット）だけ備えて
いる。第３図では１つのドットに対応するワイヤ５の駆
動機構のみを示している。
タ用の印字ヘッドの要部を示すもので、１はベース、２
は圧電素子、３は板ばね、４はアーマチャ、５は印字用
部であるワイヤである。圧電素子２は下端がベース１に
固定され、上端は、ベース１に片持ちばりの状態で支持
された板ばね３の支点近くに連結されている。板ばね３
の自由端の側にアーマチャ４が結合され、アーマチャ４
の先端に印字用部材であるワイヤ５が結合されている。
１つの印字サイクルにおいて、第４図に示すように、圧
電素子２に時間T1の間充電し、かつ続いて時間T2の間放
電する。充電時に圧電素子２は僅かに伸長し、板ばね３
及びアーマチャ４からなる拡大機構を介して印字用部材
であるワイヤ５を第３図の上法（矢印Ｐ）へストローク
を拡大して駆動し、インパクト即ち印字する。放電時に
は圧電素子２が収縮して元の状態に復帰し、板ばね３及
びアーマチャ３を介してワイヤ５を第３図の下方へ拡大
して復帰させる。このようなワイヤ５の駆動機構を当該
プリンタのドット数（例えば24×24ドット）だけ備えて
いる。第３図では１つのドットに対応するワイヤ５の駆
動機構のみを示している。
ところで、第４図に示すように、圧電素子２を充電す
る場合、充電開始後圧電素子２に印加される電圧は急激
に上昇し、時間T0に達した時点で最大電圧E0に達する。
しかし、この最大電圧に達した時点ではまだ放電せずに
そのまま最大電圧を維持するように充電を継続し時間T1
に達した時点で充電をやめ放電を開始する。これは、圧
電素子２自体の伸縮するストロークは当該圧電素子２に
印加される電圧にほぼ比例し、時系列的にほぼ同時に進
行するが、板ばね３及びアーマチャ４を含む拡大機構に
は、板ばね３の変形により残留エネルギが蓄積されるの
で、充電・放電のタイミングをずらし、圧電素子２に印
加される電圧が最大電圧に達して飽和した後、印字部材
であるワイヤ５がほぼ最大の前進ストローク位置に達し
たインパクト時点で、放電を開始するようにしている。
る場合、充電開始後圧電素子２に印加される電圧は急激
に上昇し、時間T0に達した時点で最大電圧E0に達する。
しかし、この最大電圧に達した時点ではまだ放電せずに
そのまま最大電圧を維持するように充電を継続し時間T1
に達した時点で充電をやめ放電を開始する。これは、圧
電素子２自体の伸縮するストロークは当該圧電素子２に
印加される電圧にほぼ比例し、時系列的にほぼ同時に進
行するが、板ばね３及びアーマチャ４を含む拡大機構に
は、板ばね３の変形により残留エネルギが蓄積されるの
で、充電・放電のタイミングをずらし、圧電素子２に印
加される電圧が最大電圧に達して飽和した後、印字部材
であるワイヤ５がほぼ最大の前進ストローク位置に達し
たインパクト時点で、放電を開始するようにしている。
しかしながら、上記のような従来の圧電素子の充電・
放電のタイミングによると、印字用部材であるワイヤが
ほぼ最大の前進ストローク位置に達したインパクト時点
で放電が開始されるため、ワイヤ自体に残留している振
動エネルギによりワイヤを戻そうとする力と、圧電素子
の放電による収縮作用によってワイヤを引き戻そうとす
る力とが重なり、ワイヤは大きなエネルギをもって引き
戻されることとなり、ワイヤは初期位置を越えて反対方
向へ大きくオーバーシュートし、このオーバーシュート
した振動エネルギがまた蓄積されて残留するためワイヤ
の振幅を大きくする原因となり、ワイヤの動作が不安定
になり、印字品質にも影響を及ぼすこととなる。
放電のタイミングによると、印字用部材であるワイヤが
ほぼ最大の前進ストローク位置に達したインパクト時点
で放電が開始されるため、ワイヤ自体に残留している振
動エネルギによりワイヤを戻そうとする力と、圧電素子
の放電による収縮作用によってワイヤを引き戻そうとす
る力とが重なり、ワイヤは大きなエネルギをもって引き
戻されることとなり、ワイヤは初期位置を越えて反対方
向へ大きくオーバーシュートし、このオーバーシュート
した振動エネルギがまた蓄積されて残留するためワイヤ
の振幅を大きくする原因となり、ワイヤの動作が不安定
になり、印字品質にも影響を及ぼすこととなる。
そこで、本発明では、圧電素子の駆動条件、即ち充電
・放電のタイミングを変えることにより、印字用部材で
あるワイヤの動作を安定させ、印字品質の向上をはかる
ことを目的とする。
・放電のタイミングを変えることにより、印字用部材で
あるワイヤの動作を安定させ、印字品質の向上をはかる
ことを目的とする。
このような課題を解決するために、本発明によれば、
充電及び放電による圧電素子の伸縮を、該圧電素子に結
合された弾性部材により構成された拡大機構を介して、
印字用部材の印字動作及び復帰動作に拡大変換するワイ
ヤドットプリンタ用の印字ヘッドの駆動方法において、
第２図に示すように、圧電素子への充電の開始（ａ）か
ら継続的に充電を行い拡大機構の残留振動により印字用
部材がインパクト（ｂ）後に振動を生じ、前記振動にお
いて印字用部材がインパクト後に前記弾性部材の残留振
動エネルギにより最も復帰した位置（ｃ）に達する直前
（ｃ′）で、第１図に示すように、圧電素子（２）の放
電を開始することを特徴とする圧電素子を用いた印字ヘ
ッドの駆動方法が提供される。
充電及び放電による圧電素子の伸縮を、該圧電素子に結
合された弾性部材により構成された拡大機構を介して、
印字用部材の印字動作及び復帰動作に拡大変換するワイ
ヤドットプリンタ用の印字ヘッドの駆動方法において、
第２図に示すように、圧電素子への充電の開始（ａ）か
ら継続的に充電を行い拡大機構の残留振動により印字用
部材がインパクト（ｂ）後に振動を生じ、前記振動にお
いて印字用部材がインパクト後に前記弾性部材の残留振
動エネルギにより最も復帰した位置（ｃ）に達する直前
（ｃ′）で、第１図に示すように、圧電素子（２）の放
電を開始することを特徴とする圧電素子を用いた印字ヘ
ッドの駆動方法が提供される。
本発明によれば、印字用部材がほぼ最大の前進ストロ
ーク位置でインパクトされた後、そのまま充電を継続し
ていれば、印字用部材が最も復帰した位置に戻った後、
拡大機構に蓄積された残留振動エネルギにより印字用部
材は逆に前進方向へ移動しようとするが、前述の最も復
帰した位置へ戻る直前に放電が開始されて圧電素子の収
縮が始まるため、残留エネルギにより印字用部材を前進
させようとてる力と圧電素子の収縮により印字用部材を
戻そうとする力が相殺され、圧電素子の放電が完了する
時点或いはそれ以降は、印字用部材はその初期位置付近
で減衰する。
ーク位置でインパクトされた後、そのまま充電を継続し
ていれば、印字用部材が最も復帰した位置に戻った後、
拡大機構に蓄積された残留振動エネルギにより印字用部
材は逆に前進方向へ移動しようとするが、前述の最も復
帰した位置へ戻る直前に放電が開始されて圧電素子の収
縮が始まるため、残留エネルギにより印字用部材を前進
させようとてる力と圧電素子の収縮により印字用部材を
戻そうとする力が相殺され、圧電素子の放電が完了する
時点或いはそれ以降は、印字用部材はその初期位置付近
で減衰する。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
本発明で使用するワイヤドットプリンタ用印字ヘッド
自体は構造的には第３図に示すものと同じであるが、圧
電素子２の充電・放電のタイミングが従来と異なる。即
ち、第３図に示すように、充電及び放電による圧電素子
２の伸縮を、片持ちばりの状態でベース１に支持された
板ばね３、及びこの板ばね３の動作を拡大して伝えるア
ーマチャ４よりなる拡大機構、即ち残留振動が蓄積され
る形態の拡大機構を介して印字用部材であるワイヤ５に
伝える。
自体は構造的には第３図に示すものと同じであるが、圧
電素子２の充電・放電のタイミングが従来と異なる。即
ち、第３図に示すように、充電及び放電による圧電素子
２の伸縮を、片持ちばりの状態でベース１に支持された
板ばね３、及びこの板ばね３の動作を拡大して伝えるア
ーマチャ４よりなる拡大機構、即ち残留振動が蓄積され
る形態の拡大機構を介して印字用部材であるワイヤ５に
伝える。
このような構造によると、圧電素子への充電を開始時
点から継続的に行うと仮定すると、第２図に示すような
動作をし、本発明に従って圧電素子２の放電タイミング
を制御すると、第１図のような動作となる。第１図及び
第２図において、左側の印字ヘッドの要部概略図におい
て、１はベース、２は圧電素子、３は板ばね、４はアー
マチャ、５は印字用部材であるワイヤ、右側の図におい
て、共通の横軸は時間（ｔ）、縦軸の下部は圧電素子２
に印加される電圧（Ｅ）、上部は印字用部材の変位
（Ｓ）である。
点から継続的に行うと仮定すると、第２図に示すような
動作をし、本発明に従って圧電素子２の放電タイミング
を制御すると、第１図のような動作となる。第１図及び
第２図において、左側の印字ヘッドの要部概略図におい
て、１はベース、２は圧電素子、３は板ばね、４はアー
マチャ、５は印字用部材であるワイヤ、右側の図におい
て、共通の横軸は時間（ｔ）、縦軸の下部は圧電素子２
に印加される電圧（Ｅ）、上部は印字用部材の変位
（Ｓ）である。
第２図のように圧電素子２への充電を開始時点から継
続的に行うと、充電開始時点から圧電素子２に印加され
る電圧（Ｅ）は急激に上昇し時間T0に達した時点で最大
電圧E0に達し、そのまま最大電圧E0を維持する。圧電素
子２はそれに印加される電圧に応じて伸長し、その動き
が板ばね３及びアーマチャ４を介して印字用部材である
ワイヤ５に拡大して伝わり、ワイヤ５はその初期位置
（ａ）から上方へ移動する。圧電素子２の電圧が最大電
圧E0に達し、圧電素子２自体が最も伸長した後も、板ば
ね３及びアーマチャ４に蓄積された運動エネルギにより
ワイヤ５は上方への移動を続け、振動中心線（ｄ）を越
えて最大前進ストローク位置（ｂ）に達しインパクト、
即ち印字を行う。しかし、この最大前進ストローク位置
（ｂ）位置では、板ばね３及びアーマチャ４に振動エネ
ルギが残留しているので、ワイヤ５は下方へ戻ろうとす
る。そして、最も復帰した位置（ｃ）から逆に上方へ移
動し、振動中心線（ｄ）を中心として振動を続けるとと
もに徐々に振動中心線（ｄ）に減衰する。
続的に行うと、充電開始時点から圧電素子２に印加され
る電圧（Ｅ）は急激に上昇し時間T0に達した時点で最大
電圧E0に達し、そのまま最大電圧E0を維持する。圧電素
子２はそれに印加される電圧に応じて伸長し、その動き
が板ばね３及びアーマチャ４を介して印字用部材である
ワイヤ５に拡大して伝わり、ワイヤ５はその初期位置
（ａ）から上方へ移動する。圧電素子２の電圧が最大電
圧E0に達し、圧電素子２自体が最も伸長した後も、板ば
ね３及びアーマチャ４に蓄積された運動エネルギにより
ワイヤ５は上方への移動を続け、振動中心線（ｄ）を越
えて最大前進ストローク位置（ｂ）に達しインパクト、
即ち印字を行う。しかし、この最大前進ストローク位置
（ｂ）位置では、板ばね３及びアーマチャ４に振動エネ
ルギが残留しているので、ワイヤ５は下方へ戻ろうとす
る。そして、最も復帰した位置（ｃ）から逆に上方へ移
動し、振動中心線（ｄ）を中心として振動を続けるとと
もに徐々に振動中心線（ｄ）に減衰する。
本発明では、第２図のような、ワイヤ５の振動状態に
おいて、ワイヤ５の最大前進ストローク位置（ｂ）でイ
ンパクトした後、第１図に示すような、残留振動エネル
ギによりワイヤ５が下方へ戻って最も復帰した位置
（ｃ）となる直前の位置（ｃ′）で圧電素子の放電を開
始する。これにより、最も復帰した位置（ｃ）へ戻る直
前に圧電素子２の放電が開始されて圧電素子２の収縮が
始まるため、残留エネルギにより印字用部材を前進方向
へ振動させようとする力と圧電素子の収縮により印字用
部材を戻そうとする力とがたがいに逆方向の力となって
相互に相殺され、残留振動エネルギが著しく減衰され
る。従って、第１図に示すように、圧電素子２の放電開
始後放電完了に至るまでの間にワイヤ５自体の運動エネ
ルギが殆ど消滅し、ワイヤ５はその初期位置（ａ）の付
近に素早く減衰する。
おいて、ワイヤ５の最大前進ストローク位置（ｂ）でイ
ンパクトした後、第１図に示すような、残留振動エネル
ギによりワイヤ５が下方へ戻って最も復帰した位置
（ｃ）となる直前の位置（ｃ′）で圧電素子の放電を開
始する。これにより、最も復帰した位置（ｃ）へ戻る直
前に圧電素子２の放電が開始されて圧電素子２の収縮が
始まるため、残留エネルギにより印字用部材を前進方向
へ振動させようとする力と圧電素子の収縮により印字用
部材を戻そうとする力とがたがいに逆方向の力となって
相互に相殺され、残留振動エネルギが著しく減衰され
る。従って、第１図に示すように、圧電素子２の放電開
始後放電完了に至るまでの間にワイヤ５自体の運動エネ
ルギが殆ど消滅し、ワイヤ５はその初期位置（ａ）の付
近に素早く減衰する。
なお、「残留エネルギの蓄積する拡大機構」として
は、実施例で述べたような、片持ちばりで支持された板
ばね３とアーマチャ４よりなる構造以外に、圧電素子２
の充電・放電による伸縮のタイミングと印字用部材の印
字・復帰動作のタイミングとの間にズレを生ずるような
他の弾性部材を使用した拡大伝達機構についても適用可
能であることは勿論である。
は、実施例で述べたような、片持ちばりで支持された板
ばね３とアーマチャ４よりなる構造以外に、圧電素子２
の充電・放電による伸縮のタイミングと印字用部材の印
字・復帰動作のタイミングとの間にズレを生ずるような
他の弾性部材を使用した拡大伝達機構についても適用可
能であることは勿論である。
以上に説明したように、本発明によれば、印字用部材
はほぼ最大の前進ストローク位置でインパクトされた
後、そのまま印字用部材の初期位置へ戻り、その後ほと
んど振動を繰り返さずに減衰してしまうので、印字用部
材の無駄の振動を抑制でき、従って印字用部材の駆動機
構部に過大な負荷がかからず、印字用部材（ワイヤ）の
動作を安定化させ、高い印字品質を得ることができる。
はほぼ最大の前進ストローク位置でインパクトされた
後、そのまま印字用部材の初期位置へ戻り、その後ほと
んど振動を繰り返さずに減衰してしまうので、印字用部
材の無駄の振動を抑制でき、従って印字用部材の駆動機
構部に過大な負荷がかからず、印字用部材（ワイヤ）の
動作を安定化させ、高い印字品質を得ることができる。
第１図は本発明の圧電素子を用いた印字ヘッドの駆動方
法を説明するための図、第２図は圧電素子への充電を継
続的に行ったと仮定した場合の印字ヘッドの動作を示す
第１図と対応する図、第３図は従来の印字ヘッドの構造
を示す概略図、第４図は従来の印字ヘッドにおいて圧電
素子の充電・放電タイミングを示す図である。 １……ベース、 ２……圧電素子、 ３……板ばね、 ４……アーマチャ、 ５……印字用部材（ワイヤ）、 （ａ）……印字用部材の初期位置、 （ｂ）……最大ストローク（インパクト）位置、 （ｃ）……最大復帰位置、 （ｃ′）……本発明による放電開始位置。
法を説明するための図、第２図は圧電素子への充電を継
続的に行ったと仮定した場合の印字ヘッドの動作を示す
第１図と対応する図、第３図は従来の印字ヘッドの構造
を示す概略図、第４図は従来の印字ヘッドにおいて圧電
素子の充電・放電タイミングを示す図である。 １……ベース、 ２……圧電素子、 ３……板ばね、 ４……アーマチャ、 ５……印字用部材（ワイヤ）、 （ａ）……印字用部材の初期位置、 （ｂ）……最大ストローク（インパクト）位置、 （ｃ）……最大復帰位置、 （ｃ′）……本発明による放電開始位置。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−283978（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−55152（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−286373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−42252（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−105753（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−288460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−178356（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/30 B41J 2/295
Claims (1)
- 【請求項１】充電及び放電による圧電素子（２）の伸縮
を、該圧電素子に結合された弾性部材により構成された
拡大機構（3,4）を介して、印字用部材（５）の印字動
作及び復帰動作に拡大変換するワイヤドットプリンタ用
の印字ヘッドの駆動方法において、圧電素子（２）への
充電の開始（ａ）から継続的に充電を行い、拡大機構を
介して印字用部材（５）がインパクトした後に前記弾性
部材の残留振動エネルギにより最も復帰した位置（ｃ）
に達する直前（ｃ′）で、圧電素子（２）の放電を開始
することを特徴とする圧電素子を用いた印字ヘッドの駆
動方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6200689A JP2770831B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 圧電素子を用いた印字ヘッドの駆動方法 |
| EP90104691A EP0396872B1 (en) | 1989-03-16 | 1990-03-13 | Apparatus for driving printing head of wire-dot impact printer |
| US07/492,130 US5078520A (en) | 1989-03-16 | 1990-03-13 | Apparatus for driving printing head of wire-dot impact printer |
| DE69020429T DE69020429T2 (de) | 1989-03-16 | 1990-03-13 | Druckkopfsteuervorrichtung für Anschlagnadelpunktdrucker. |
| US07/780,116 US5167459A (en) | 1989-03-16 | 1991-10-21 | Apparatus for driving printing head of wire-dot impact printer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6200689A JP2770831B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 圧電素子を用いた印字ヘッドの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241753A JPH02241753A (ja) | 1990-09-26 |
| JP2770831B2 true JP2770831B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=13187638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6200689A Expired - Fee Related JP2770831B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 圧電素子を用いた印字ヘッドの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2770831B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-16 JP JP6200689A patent/JP2770831B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02241753A (ja) | 1990-09-26 |
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