JPH04355160A - 圧電型印字素子及び圧電プリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電型印字素子及びこ
れを利用した圧電プリンタに関し、特に、圧電素子とし
て電圧の印加により横滑り効果を発揮する圧電素子を印
字素子として利用したプリンタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種プリンタは印字方式により
、ノンインパクト型プリンタとインパクト型プリンタと
に大別される。ノンインパクト型プリンタには、サーマ
ルプリンタ、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ
等がある。かかるプリンタは印字方式上騒音が少なく、
印字品質も良いが、ランニングコストが高かったり、ま
た、プリンタ自体のコストが高いので、今一歩コスト面
で問題を有していた。一方、インパクト型プリンタは、
コスト面でノンインパクト型プリンタよりも有利である
ことから汎用性が高いものであるが、従来では電磁石に
よる電磁力を利用してプリントワイヤを進退運動させ、
かかるプリントワイヤの衝撃力により印字リボンを介し
て印字用紙上に印字を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のプリントワイヤにより印字を行うプリンタでは、プ
リントワイヤを進退運動させるためにアーマチャ、コア
、巻線等が必要となり、これにより印字ヘッドの質量が
増加してしまい印字速度の低下を招来していた。また、
アーマチャ、コア、巻線等を印字ヘッド内に内設する必
要から、必然的に印字ヘッドの大型化を招いており、他
の内部機構との関係からプリンタ全体の大型化につなが
るものであった。更に、印字ワイヤを支持するアーマチ
ャとバックストッパとの衝突を避けれないという宿命か
ら印字時に発生する騒音が大きな問題となっていた。

【０００４】本発明は上記従来の問題点を解決するため
になされたものであり、汎用性の高いインパクト型プリ
ンタにおいて、印字時の騒音を極めて低く抑えることが
できるとともに、印字ヘッドの小型化を可能とし、もっ
て低コストで高い印字品質を維持しつつ高速印字ができ
る圧電型印字素子及びこれを利用した圧電プリンタを提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明に係る圧電型印字素子は、先端が突状に形成さ
れるとともに、両面に電極が設けられた板状の圧電素子
を複数個積層し、各圧電素子の両電極間に交流もしくは
脈流電圧を印加することにより前記先端部を選択的に振
動させるようにした構成とされる。

【０００６】また、本発明に係る圧電プリンタは、プラ
テンと、プラテンに装着された印字用紙と、印字用紙の
印字面に配置される印字リボンと、プラテンに沿って摺
動可能なキャリッジと、キャリッジ上に搭載されるとと
もに印字リボンに対向して配置された印字素子により印
字用紙上に印字を行う印字ヘッドとを備えたプリンタに
おいて、前記印字素子は先端が突状に形成されるととも
に、両面に電極が設けられた板状の圧電素子を複数個積
層し、各圧電素子の両電極間に交流もしくは脈流電圧を
印加することにより前記先端部を選択的に振動させるよ
うにした圧電型印字素子よりなる構成とされる。

【０００７】

【作用】上記構成を有する本発明に係る圧電型印字素子
では、印字信号に対応して各圧電素子の両電極間に交流
もしくは脈流電圧を選択的に印加することにより、圧電
素子の横滑り効果に従って、各圧電素子の先端が選択的
に振動する。また、本発明に係る圧電プリンタでは、上
記のように各圧電素子の先端を選択的に振動させること
により、印字リボン上のインクを印字用紙上に打ちつけ
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係る圧電型印字素子及び圧電
プリンタを具体化した一実施例を図面を参照しつつ詳細
に説明する。図１は圧電素子を拡大して示す模式図であ
り、圧電素子１は幅約２ｍｍ、長さ約１７ｍｍ、厚さ約
０．２５ｍｍの板状体からなる。また、圧電素子１の両
面には、電極２が公知の金属蒸着、化学メッキ等の方法
により形成されている。更に、圧電素子１の先端部３は
くさび形状にされ、突状に形成されており、その先端に
は図３に拡大して示すように硬質のチップ４が接着され
ている。このチップ４は図８に示すように半円柱形状で
ある。

【０００９】ドット間隔（チップ４の間隔）を１／１８
０インチ、スペーサの厚さを０．０３ｍｍとしたときに
、圧電素子の厚さは前記のように０．２５ｍｍとなる。 薄層圧電体１Ｃと電極とを交互に積層固着して約０．２
５ｍｍ厚に形成する。このように、薄層圧電体１Ｃを積
層して１個の圧電素子１を形成することにより低電圧で
高変位を得ることができる。尚、このとき圧電素子の分
極方向を一層毎に逆とし、また、電極に対しても一層毎
に逆極となるように接続する。

【００１０】かかる圧電素子１は、両面に形成された電
極２間に所定の電圧を印加することにより、その横滑り
効果に基づき図中矢印Ｘ方向に伸張する。これにより、
圧電素子１の先端部３に接着されたチップ４が矢印Ｘ方
向に突出し、かつ、印加する電流の周波数に従って振動
する。このように構成された圧電素子１は従来のワイヤ
プリンタにおけるプリントワイヤと同等の作用を有する
ものである。

【００１１】図２は図１に示す圧電素子１を複数個積層
した積層体を模式的に表した説明図である。図２におい
て、各圧電素子１は、間に絶縁スペーサ層５を介在させ
て公知の積層方法により１２個積層される。これにより
、縦方向に１２ドットで文字等を印字可能な圧電型印字
素子Ｐとしての積層体１Ａが得られる。この積層体１Ａ
の後方には、超音波領域の振動に対して極めて高い剛性
を有する結合部１Ｂが取付られている。この結合部１Ｂ
により個々の圧電素子１の変位が後方に逃げるのことを
防いでいる。

【００１２】ここに、積層体１Ａの厚さは約３ｍｍ程度
のものとなる。尚、各チップ４間の縦方向のピッチは軟
材料であるポリイミドフィルムによる絶縁スペーサ５の
層厚を適宜調整することにより変えることができる。こ
の絶縁スペーサ５は隣接する圧電素子１の電極間を絶縁
するとともに、個々の圧電素子の変位が隣接する圧電素
子に影響を与えることを防ぐ。

【００１３】次に、図４を参照して圧電型印字素子Ｐを
利用した圧電プリンタについて説明する。図４は圧電プ
リンタ６の模式断面図を示す。図中、プリンタの側板間
に固設されたプラテン７には印字用紙８が装着されてお
り、印字用紙８は図示しない公知の用紙送り機構により
下方から上方に送られる。

【００１４】また、印字用紙８を介してプラテン７と対
向する側には、キャリッジ９が配設されている。かかる
キャリッジ９には、前方（図中左方）にガイド孔１０が
貫設されており、また、後方（図中右方）にスライド部
１１が設けられている。ガイド孔１０には、プリンタの
側板間に固設されたガイドバー１２が挿嵌されるととも
に、スライド部１１は、同じく側板間に固設されたスラ
イドバー１３上に摺動可能に載置されている。これより
、キャリッジ９は図示しない公知のキャリッジ駆動機構
によりプラテン７に沿って摺動自在にされている。

【００１５】また、キャリッジ９上には、圧電型印字素
子Ｐからなる印字ヘッド１４が搭載されている。ここに
、文字等を１２ドット構成で印字する場合には、図２に
示す圧電素子１の積層体１Ａからなる圧電型印字素子Ｐ
が印字ヘッド１４として使用され、また、文字等を２４
ドット構成にて印字する場合には、図５に示すような積
層体１Ａからなる圧電型印字素子Ｐを２個並設してなる
ものが印字ヘッド１４として使用される。尚、図５にお
ける各圧電型印字素子Ｐは、各圧電素子１のチップ４が
相互に縦方向に半ピッチづつずらして配置されており、
いわゆる二列千鳥配列となるよう構成されている。

【００１６】更に、印字ヘッド１４は、キャリッジ９前
方に設けられた印字ヘッド摺動孔１５に摺動自在に支持
されているとともに、印字ヘッド１４の後端部１４Ａに
は、オモリ負荷１６が固着され印字時における印字ヘッ
ド１４のバランスが保持されている。また、印字ヘッド
１４の後端面１４Ｂとキャリッジ９の後部に立設された
後部壁１７との間には、コイルばね１８が介在されてお
り、かかるコイルばね１８の作用により印字ヘッド１４
を構成する各圧電素子１先端部に接着されたチップ４が
、印字用紙８との間に配置された印字リボン１９に対し
所定の押圧力をもって付勢されている。この押圧により
、キャリッジ９移動時にチップ先端が印字リボン１９上
を接触状態で移動するが、前記押圧力は極めて弱く非駆
動時には転写されることはない。

【００１７】次に、上記装置の１個の圧電素子に対する
駆動回路を図６を参照して説明する。超音波領域（例え
ば、３０ＫＨｚ）で振動する正弦波を発生する発振器Ｏ
ＳＣがアンプＡｍｐ１に接続され、その出力にはコンデ
ンサＣ、抵抗Ｒ１が接続される。そして、上記コンデン
サＣ及び抵抗Ｒ１を通過した出力には、抵抗Ｒ２、Ｒ３
で分圧された所定電流が加算され、脈流となる。この脈
流はスイッチング用のトランジスタＴｒにより、オン／
オフされる。

【００１８】このトランジスタＴｒのベースには、印字
信号（通常時は５Ｖ、印字時は０Ｖ）が入力される。そ
して、このトランジスタＴｒによりオン／オフされた信
号は、直流信号を含む信号を増幅可能なパワーオペアン
プＡｍｐ２により増幅され、圧電素子ｐに印加される。 図７に印字信号と圧電素子ｐに印加される駆動信号との
対応を示す。

【００１９】上記のように構成された圧電プリンタによ
って印字動作を行うには、印字信号に基づき印字制御装
置から送られるドツトマトリックス印字データに従って
、印字ヘッド１４を構成する各圧電素子１両面の電極２
間に選択的に電圧を印加する。これにより、各圧電素子
１先端のチップ４が突出振動する。かかるチップ４の突
出振動により、印字リボン１９のインクが印字用紙８の
印字面に打ち出される。

【００２０】かかる印字動作中においても、印字ヘッド
は移動するため、そのスピードをｖ、印字信号のパルス
幅をＴとすれば、１ドットの印字中にｖＴだけ移動する
ことになる。このため、その分チップの接触部形状を縦
長とすることによりドット形状の縦横比をそろえている
。このようにして、文字等が１２ドット構成または２４
ドット構成にて印字用紙８上に印字される。

【００２１】以上詳細に説明した通り、本実施例に係る
圧電形印字素子Ｐは、従来のワイヤプリンタがプリント
ワイヤをプラテン上の印字用紙に打ちつけて衝撃的に印
字を行うのとは異なり、圧電素子１両面の電極２間に電
圧を印加することにより、横滑り効果と振動とを利用し
て圧電素子１先端のチップ４を突出振動させて印字を行
うので、印字時の騒音を極めて低く抑えることができる
。また、かかる素子１は通常可聴域以上の振動周期で動
作可能であるため、印字時の騒音を更に低下することが
できる。

【００２２】更に、圧電素子１はそれ自体が極めて小さ
く構成でき、従って、これを積層してなる積層体１Ａか
らなる圧電型印字素子Ｐも小さくし得、印字素子自体も
小型化することができる。また、このような圧電型印字
素子Ｐを利用した本実施例に係る圧電プリンタは、印字
ヘッド１４として利用される積層体１Ａからなる圧電型
印字素子Ｐの小型化ができることに伴い、印字ヘッド１
４の小型化を図ることができ、これにより印字ヘッド１
４の重量を軽量化して高速印字を行うことができる。

【００２３】また、圧電素子１は低電力にて動作可能で
あるので、この結果として圧電プリンタ全体の消費電力
を低下させることができる。更に、コイルばね１８によ
り常に印字ヘッド１４を印字リボン１９に対し、所定の
押圧力にて付勢しているので、連続的に横罫線を高品質
で印字できる。

【００２４】尚、上記実施例では、圧電素子に脈流電圧
を印加する例を示したが、交流電圧を印加しても同様の
効果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は汎用性の高
いインパクト型プリンタにおいて、印字時の騒音を極め
て低く抑えることができるとともに、印字ヘッドの小型
化を可能とし、もって低コストで高い印字品質を維持し
つつ高速印字ができる圧電型印字素子及びこれを利用し
た圧電プリンタを提供することができ、その産業上奏す
る効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電素子を拡大して示す模式図である。

【図２】圧電素子を複数個積層した積層体からなる圧電
型印字素子を模式的に表した説明図である。

【図３】圧電素子の先端部を拡大して示す説明図である
。

【図４】圧電プリンタの模式断面図である。

【図５】積層体からなる圧電型印字素子を千鳥配列した
状態を示す説明図である。

【図６】圧電素子の駆動回路の説明図である。

【図７】印字信号と圧電素子に印加される駆動信号との
対応を示す説明図である。

【図８】圧電素子のチップ部分を拡大して示す説明図で
ある。

【符号の説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　先端が突状に形成されるとともに、両
   面に電極が設けられた板状の圧電素子を複数個積層し、
   各圧電素子の両電極間に交流もしくは脈流電圧を印加す
   ることにより前記先端部を選択的に振動させるようにし
   たことを特徴とする圧電型印字素子。
2. 【請求項２】　　プラテンと、プラテンに装着された印
   字用紙と、印字用紙の印字面に配置される印字リボンと
   、プラテンに沿って摺動可能なキャリッジと、キャリッ
   ジ上に搭載されるとともに印字リボンに対向して配置さ
   れた印字素子により印字用紙上に印字を行う印字ヘッド
   とを備えたプリンタにおいて、前記印字素子は先端が突
   状に形成されるとともに、両面に電極が設けられた板状
   の圧電素子を複数個積層し、各圧電素子の両電極間に交
   流もしくは脈流電圧を印加することにより前記先端部を
   選択的に振動させるようにした圧電型印字素子よりなる
   ことを特徴とする圧電プリンタ。