JPH0429551B2 - - Google Patents

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JPH0429551B2
JPH0429551B2 JP58077579A JP7757983A JPH0429551B2 JP H0429551 B2 JPH0429551 B2 JP H0429551B2 JP 58077579 A JP58077579 A JP 58077579A JP 7757983 A JP7757983 A JP 7757983A JP H0429551 B2 JPH0429551 B2 JP H0429551B2
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JP58077579A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/22Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/23Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material using print wires
    • B41J2/27Actuators for print wires
    • B41J2/295Actuators for print wires using piezoelectric elements

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  • Impact Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は電気・機械変換効率のよい圧電素子を
利用して印字ワイヤを駆動させる方式のワイヤド
ツト印字ヘツドに関する。
〔従来技術〕
従来において、印字ワイヤの駆動源として圧電
素子を利用する技術は、公知の圧電素子の横振動
を利用する方式のもの(例えば、昭和52年特許出
願第30517号、同じく第99717号、同じく第103217
号等)と、公知の圧電素子の縦振動を利用する方
式のもの(例えば、昭和52年特許出願第29318号
等)との2種類に大別することができる。
前者の方式による印字ヘツドは、片持梁湾曲素
子として圧電素子を用い、この圧電素子の一端を
固定し、他端に印字ワイヤを固着するか、または
接触させる構成を有するが、この構成では印字ワ
イヤの必要ストロークを得るために圧電素子の長
さを長くしなければならず、また圧電素子への印
加電圧を高くする必要があり、しかも印字動作は
遅いという欠点を有している。
一方、後者の方式による印字ヘツドは、印字を
行うために必要なストロークを充分にとることが
できず、安定した印字を行うことが非常に困難で
あるという欠点を有している。
更に、前記両方式による印字ヘツドの本質的な
欠点は、印字ワイヤの駆動源として疲労強度の小
さい非金属製の圧電素子を用いているために、繰
返しの使用により圧電素子の疲労による破壊や、
電極パターンのはがれ等が生じ、そのため信頼性
に欠け、かつ印字ヘツドの寿命も短いということ
である。
〔発明の目的〕
本発明は上述した従来技術の欠点を解決するた
めになされたもので、小さな圧電素子により印字
に必要なストロークを充分得ることができると共
に、高い印加電圧を必要とせず、また高速でかつ
安定した印字を行うことができ、しかも信頼性の
向上及び長寿命化を達成できるワイヤドツト印字
ヘツドを得ることを目的とするものである。
〔発明の構成〕
上述した目的を達成するため、本発明は、質量
m1の接続部材と、質量m2の印字ワイヤと、一端
を固定すると共に他端に前記接続部材を取り付け
かつこの接続部材の位置でバネ係数k1を有する圧
電素子と、一端に前記接続部材を取り付けると共
に他端に前記印字ワイヤを取り付けかつこの印字
ワイヤの位置でバネ係数k2を有する板バネとを備
え、前記接続部材を加振する加振周波数をwとし
たとき、w=√2 2の関係を、前記接続部材
と板バネとの間に成立させて反共振状態を保持
し、この反共振作用により前記接続部材および圧
電素子は振動させずに印字ワイヤを正弦波状で振
動させるようにしたものである。
〔実施例〕
まず、本発明によるワイヤ印字ヘツドの実施例
の構成を説明する前に、振動工学における反共振
の原理について説明する。
第1図は振動工学による2自由度系の振動モデ
ルを示す説明図で、質量m1の点でのバネ係数k1
を持つ第1のバネAの一端が固定され、他端に質
量m1が設けられ、この質量m1には質量m2の点で
のバネ係数k2を持つ第2のバネBの一端が結合さ
れ、この第2のバネBの他端に質量m2が設けら
れているとき、前記質量m1は加振周波数wの振
幅がFとなる。
そこで、正弦波状の加振力fを付与した場合、
w=√2 2の関係が前記質量m2と第2のバネ
Bのバネ係数k2との間に成立てば、質量m1及び
第1のバネAは振動せず、質量m2が振幅=F/
k1の正弦波状の振動を行う。
第2図はこのような反共振の原理を応用した本
発明によるワイヤドツト印字ヘツドの一実施例を
示す一部破断側面図で、まずその構成について説
明する。
図において1は圧電素子で、その一端は後述す
る固定ベースと固定ピースとの間に挾込まれて固
定支持されており、この圧電素子1は他端に取付
けた質量m1を持つコネクタ2の位置でバネ係数
k1をもつている。
3はバネ係数k2の板バネで、その一端は前記コ
ネクタ2を介して圧電素子1の他端に連結されて
おり、また他端には質量m2を持つ印字ワイヤ4
の後端が接続されている。
尚、前記圧電素子1は板バネ3との連続点で等
価質量をもつと考えてもよいため、圧電素子1の
形状によりある一定の等価質量m1を持たせれば
質量m1のコネクタ2を用いる必要はなくなり、
直接板バネ3を圧電素子1に連結するようにして
もよい。
また、本発明において、板バネ3と印字ワイヤ
4との接続の意味は、両者をロウ付等により固着
すること、両者をピボツト等で回転支持により取
付けること、及び印字ワイヤ4をコイルスプリン
グ等で板バネ3に押付けて接触させて支持するこ
とを含んでいる。
5は上述の如く板バネ3及び印字ワイヤ4と一
体にした複数の圧電素子1の共通電極を兼ねる固
定ベース、6は個々の圧電素子1に対応した個別
電極を兼ねる固定ピースで、各圧電素子1の一端
はこの固定ベース5と固定ピース6との間に挾込
まれ、非導性のネジ7により固定されて片持梁状
に支持されている。
8は前記板バネ3及び印字ワイヤ4のホームポ
ジシヨン復帰時の振動を抑制するダンパーピース
で、断面形状をコの字形とした前記固定ベース5
の中央部に取付けられており、このダンパーピー
ス8の表面には粘弾性材料等により形成されたダ
ンパーフイルム9が設けられている。
10は非導電性材料により所定の形状に形成さ
れた前部ヘツドカバーで、前記ネジ7により固定
ベース5及び固定ピース6と一体に固定されてい
る。この前部ヘツドカバー10の中央部には筒状
のガイド部11が形成されており、このガイド部
11内にはワイヤガイド12及び13が設けられ
ていて、印字ワイヤ4の軌道を構成している。
14は前記前部ヘツドカバー10の裏面に取付
けられた基板で、この基板14には複数の圧電素
子1の共通電極を兼ねる固定ベース5及び個々の
圧電素子1に対応する個別電極を兼ねる固定ピー
ス6が各々電気的に接続されている。
15は電気的絶縁機能を持つ後部ヘツドカバー
で、固定ベース5及び固定ピース6の外周を覆う
ように設けられている。
次に、上述した構成の印字動作を第3図及び第
4図を参照して説明する。
まず、第3図及び第4図において、通常、印字
を行わないときは固定ベース5に0V、固定ピー
ス6には第4図aに示すように印字駆動周期wの
適切な振幅の電圧V1(例えば20〜100V程度)に
よる矩形波が連続的に印加されている。このと
き、質量m2を持つ印字ワイヤ4と、この印字ワ
イヤ4の位置でバネ係数k2を持つ板バネ3と、質
量m1を持つコネクタ2と、このコネクタ2の位
置でバネ係数k1を持つ圧電素子1との間には、第
1図において説明したw=√2 2の関係が設
定されており、反共振状態が保持されている。
従つて、圧電素子1及びコネクタ2は殆んど振
動せず、板バネ3及び印字ワイヤ4が第4図bに
示すように微弱振動している。この微弱振動の振
幅は、前記電圧V1による矩形波の印加によつて
コネクタ2の位置に発生する力F1と、圧電素子
1のバネ係数k1とによつてF1/k1のように与え
られ、印字動作を行う上で実質的に障害とならな
いように設定されている。
次に、印字ワイヤ4を駆動して印字を行う場
合、前記電圧V1のタイミングに同期した印字に
必要なストロークを充分確保できる電圧V2(例え
ば300〜1000V程度)を第4図cに示すように適
切な時間で印加する。すると、印字を行わない場
合の微弱振動に同期して、第4図dに示すように
前記電圧V2による大きな振幅が板バネ3に生じ
て印字ワイヤ4が駆動され、その先端が図示しな
い印字媒体に衝突して、効率のよい印字が行われ
る。そして、印字を終えた印字ワイヤ4は衝突の
反発によりホームポジシヨンに復帰し、第2図に
示したダンパーフイルム9に当り、このダンパー
フイルム9により効果的に衝突の振動が吸収さ
れ、一方第3図に示すように前記電圧V2がOFF
になると同時に電圧V1が印加されるため、再び
反共振状態が設定されて、次の印字動作に備え
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、質量m1を持つ
接続部材と、質量m2と持つ印字ワイヤと、一端
を固定すると共に他端に前記接続部材を取り付け
かつこの接続部材の位置でバネ係数k1を有する圧
電素子と、さらに一端に前記接続部材を取り付け
ると共に他端に前記印字ワイヤを取り付けかつこ
の印字ワイヤの位置でバネ係数k2を有する板バネ
とを備えて、前記接続部材を加振する加振周波数
をwとしたときに、w=√2 2の関係を、前
記接続部材と板バネとの間に成立させることによ
り、振動工学の反共振の原理を応用して印字ワイ
ヤを駆動するようにしているため、以下の効果が
得られる。
すなわち、印字を行う、行わないに拘わらず圧
電素子は殆んど振動せず、換言すれば圧電素子は
直接印字動作せず、印字動作は板バネと印字ワイ
ヤが行うため、従来のように非金属材料により形
成された圧電素子を振動させて印字ワイヤを駆動
する方式の本質的な欠点であつた圧電素子の疲労
による破壊や電極パターンのはがれ等を無くすこ
とができ、これにより信頼性を著しく向上させる
ことができると共に、印字ヘツドの大幅な長寿命
化を計ることが可能となる。
また、上述の如く圧電素子が殆んど振動しない
ため、圧電素子の形状は疲労による破壊の問題を
特に考慮する必要がなく、圧電素子を小さくする
ことができ、その結果小型で軽量なワイヤドツト
印字ヘツドを実現できるばかりでなく、板バネと
印字ワイヤとで印字動作を行うために小さな圧電
素子で印字に必要なストロークを充分に確保する
ことができ、しかも低い電圧での駆動が可能とな
る。
更に、本発明では、印字を行つていないときの
微弱振動に同期して印字動作が開始されるため、
印字ワイヤの加速性がよく、電気・機械変換効率
に優れると共に、高速でかつ安定した印字を行う
ことができる。
更にまた、本発明は上述の如く圧電素子に駆動
電圧を与えながらも、反共振の原理により圧電素
子に殆んど振動が生じず、圧電素子に連結した板
バネ等の振動系に振動を与えるものであるため、
信頼性が要求される水中超音波発振器、超音波洗
浄器等に幅広く適用でき、信頼性の高い振動源を
提供することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は振動工学による2自由度系の振動モデ
ルを示す説明図、第2図は本発明によるワイヤド
ツト印字ヘツドの一実施例を示す一部破断側面
図、第3図は第2図の実施例における印字機構部
と駆動回路の関係を表わす説明図、第4図は第2
図の実施例における電気的駆動法と印字ワイヤの
動作との関係を示す波形図である。 1……圧電素子、2……コネクタ、3……板バ
ネ、4……印字ワイヤ、5……固定ベース、6…
…固定ピース、7……ネジ、8……ダンパーピー
ス、9……ダンパーフイルム、10……前部ヘツ
ドカバー、11……ガイド部、12,13……ワ
イヤガイド、14……基板、15……後部ヘツド
カバー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧電素子を駆動源として、この圧電素子に電
    圧を印加することにより印字ワイヤを駆動して印
    字を行うワイヤドツト印字ヘツドにおいて、 質量m1の接続部材と、 質量m2の印字ワイヤと、 一端を固定すると共に他端に前記接続部材を取
    り付け、この接続部材の位置でバネ係数k1を有す
    る圧電素子と、 一端に前記接続部材を取り付けると共に、他端
    に前記印字ワイヤを取り付け、この印字ワイヤの
    位置でバネ係数k2を有する板バネとを備え、 前記接続部材を加振する加振周波数をwとした
    とき、w=√2 2の関係を、前記接続部材と
    板バネとの間に成立させて反共振状態を保持し、 この反共振作用により前記接続部材および圧電
    素子は振動させずに印字ワイヤを正弦波状で振動
    させるようにしたことを特徴とするワイヤドツト
    印字ヘツド。
JP7757983A 1983-05-04 1983-05-04 ワイヤドツト印字ヘツド Granted JPS59202864A (ja)

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JPS59202864A JPS59202864A (ja) 1984-11-16
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207518A (en) * 1990-03-30 1993-05-04 Seikosha Co., Ltd. Piezoelectric printer

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JPS5230517A (en) * 1975-09-04 1977-03-08 Nippon Telegraph & Telephone Printing head for dot printer
JPS5563284A (en) * 1978-11-07 1980-05-13 Mitsubishi Electric Corp Dot type printer
JPS5652751A (en) * 1979-10-05 1981-05-12 Dainippon Printing Co Ltd Photomask correcting method

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