JPH0482116B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリンタの印字ヘツドに使用する印字
ハンマに関し、特に圧電素子を駆動源とする印字
ハンマに関する。

〔従来の技術〕

従来のプリンタの印字ヘツドに用いられる印字
ハンマは、その駆動源として、電磁形のアクチユ
エータが広く用いられている。このような電磁形
のアクチユエータは、コイルに電流を流すことに
よつて磁界を発生し、それにそる磁力を利用して
可動部材を駆動する構成となつている。このた
め、銅損や鉄損が生じて大きな入力エネルギを必
要とするばかりでなく、発熱や磁気干渉を生ずる
等の問題点を有している。

この問題点を解消するため、電気・機械エネル
ギ変換効率が高く、かつ低電力で駆動でき、しか
も発熱量が少く磁気干渉もない圧電素子を駆動源
とする印字ハンマが考えられている。たとえば、
第４図に示すような印字ハンマ（特開昭58−
163668号参照）がある。

第４図に示した印字ハンマは、下端が固定部材
４０に結合された圧電素子４１と、下端部に２個
の第１および第２の結合部４２および４３を有
し、そのうちの１個の結合部４２は固定部材４０
に結合し、他の１個の結合部４３は圧電素子４１
の上端に結合された第１のアーム４４と、上下方
向に互に近接した２個の第３および第４の結合部
４５および４６を有し、そのうちの１個の結合部
４５はアーム４４の上端に結合し、他の１個の結
合部４６は固定部材４０の上辺に結合した第２の
アーム４７と、アーム４７の左端に固着された印
字ワイヤ４８とを備えている。

第４図ａは圧電素子４１に電圧が印加されてい
ない状態（不動作状態）を示す図、第４図ｂは圧
電素子４１に電圧が印加された状態（動作状態）
を示す図である。

第４図ａの状態にある圧電素子４１に電圧が印
加されると、第４図ｂに示すように、圧電素子４
１は矢印Ａ方向に伸び、これによつて第１のアー
ム４４はその下端の右方を押され、結合部４２を
支点として矢印θ₁方向に回動する。圧電素子４１
の変位量は挺子の原理によつて拡大されて結合部
４５に伝達される。このためアーム４７は、結合
部４５において引張られて結合部４６を支点とし
て矢印θ₂方向に回動する。この機構でも結合部４
５の変位量は挺子の原理によつて拡大されて印字
ワイヤ４８に伝達される。このように圧電素子４
１の変位量は、アーム４４および４７の回動運動
によつて拡大されて印字ワイヤ４８に伝達されて
印字動作を行う。

上述したような従来の印字ヘツドは、圧電素子
を駆動源として使用しているため、低電力かつ低
発熱であつて磁気干渉もないという利点を有して
いるが、圧電素子の変位量を拡大して印字ワイヤ
に伝達する必要があり、このための変位量拡大機
構が１個のアームと２個の結合部とによる挺子作
用を行う構成体を２段階に直列に接続した２段増
幅形変位量拡大機構となつている。このため、従
来の印字ハンマは構造が複雑であるという問題点
がある。

また、このような変位量拡大機構は、挺子の原
理を応用しているため、変位量は拡大するが、力
は縮少するという性質を有している。従つて第１
のアームと第１および第２の結合部とから構成さ
れる第１段目の変位量拡大機構は、その出力とし
て大きな力を得ることが困難であり、このため、
第２段目の変位量拡大機構の第３および第４の結
合部の曲げ剛性を第１および第２の結合部の曲げ
剛性よりも小さくする必要がある。この結果、第
２のアームと第３および第４の結合部とから構成
される２段目の変位量拡大機構の固有振動数は低
くなり、この結果として印字ハンマの印字動作の
応答周波数が高くならないため、印字速度を早く
することができないという問題点もある。

近年、このような問題点を解決するものとし
て、挺子１段で圧電素子の変位量を拡大して印字
動作を行う印字ハンマが考えられている。たとえ
ば第５図に示すような印字ハンマがある。

第５図において、アーム１はその端部１ａに薄
板状の第１のヒンジ２と、これを挾んで横方向
（幅方向）の両側に設けた薄板状の第２および第
３のヒンジ３および４を有している。第１のヒン
ジ２は、圧電素子５の伸縮方向（矢印Ｂ）の一端
５ａの端面に結合されており、第２よび第３のヒ
ンジ３および４の一端は固定部材６の端面に結合
されている。圧電素子５の伸縮方向の他方の端部
５ｂも固定部材６に結合されている。アーム１の
他端１ｂには印字ワイヤ７が結合されている。

第６図は第５図の第１、第２および第３のヒン
ジ２，３および４の配設状態の詳細を示す斜視図
である。第２および第３のヒンジ３および４は、
第１のヒンジ２を挾んでその左右（幅方向）の両
側に設けられており、高さ（厚さ）方向は、第１
のヒンジ２の位置とはずれていて、所定の寸法の
段差を有している。第２のヒンジ３と第３のヒン
ジ４とは同じ高さに配設されている。

このような構成を有する印字ハンマの圧電素子
５に電圧を印加すると、第７図に示すような動作
を行う。すなわち、圧電素子５は矢印Ｂ１方向に
伸張し、第１のヒンジ２を矢印Ｂ１方向に変位さ
せる。一方、第２および第３のヒンジ３および４
の一端は固定部材６に、他端はアーム１に固定さ
れており、しかも第１のヒンジ２との間に段差を
有するため、薄板状の第１、第２および第３のヒ
ンジ２，３および４は矢印Ｃ方向に曲げ変形を生
じ、アーム１も矢印Ｃの方向に回動運動を起こ
す。この結果アーム１の先端に結合されている印
字ワイヤ７は、圧電素子５の変位量が拡大されて
伝達され。矢印Ｄの方向に動いて印字動作を行
う。

このように、第５図の印字ハンマにおいては、
第２および第３のヒンジ３および４を第１のヒン
ジ２を挾んでその横方向（幅方向）の両側に設
け、その高さ（厚さ）方向に位置を第１のヒンジ
２との間に段差を有するように配設することによ
つて、第１のヒンジ２の中心線と第２および第３
のヒンジ３および４の中心線との間の距離を、第
４図のように各ヒンジを平面的に配置したものと
比較して短くすることができる。この結果、変位
量拡大機構としての変位拡大率を大きくすること
ができるため、アームを１個しか使用しなくて
も、印字ワイヤにその印字動作に必要な動作量
（ストローク）を与えることができる。

したがつて、従来のようにアームを２個使用し
たものと比較して、アームの等価質量が小さくな
るため、変位量拡大機構の固有振動数が高くな
り、印字ヘツドの印字動作の応答周波数が高くな
つて高速動作が可能な印字ハンマが得られる。

また、上述のように変位量拡大機構が１個のア
ームと３個のヒンジで構成されているため、構造
が単純な印字ハンマが得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したような従来の印字ハンマは、圧電素子
を駆動源として使用しているため低電力かつ低発
熱であつて磁気干渉もないという利点を有してお
り、さらに、圧電素子の変位量を拡大して印字ワ
イヤに伝達する変位量拡大機構も１段増幅で行つ
ているため、構造が単純で高速動作ができるとい
う長所がある。

しかし、第５図に示した従来の印字ハンマにお
いてさらに高速化を図るためには、アーム１を軽
量化する必要がある。。アーム１を軽量化するに
はアーム１の高さｈを小さくするか、または厚さ
ｔを小さくすればよい。ところが高さｈを小さく
すると、印字動作時アーム１が弾性変形しエネル
ギを印字ワイヤ７の先端に効率よく伝達されな
く、印字濃度が薄くなり、また、厚さｔを小さく
すると、印字動作方向と直角方向（矢印Ｅ方向）
の振動モードの振動数が印字動作（第７図におけ
る矢印Ｄ方向）の周波数より低くなり、印字に悪
影響をおよぼし、印字むらを起こすなど問題点が
ある。

さらにアーム１は、端部１ａの形状がブロツク
状になつているため、生産性が悪く製造コストが
高くつくと云う問題点も有している。

本発明の目的は、上述のような従来の圧電素子
を駆動源とする印字ハンマの欠点を改良して、構
成が単純で製造コストが安く、しかも高速で動作
することのできる印字ハンマを提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の印字ハンマは、矩形状の薄板の側部を
折り曲げこの側部と直角方向の一方の端部に印字
ワイヤを固着したアームと、一方の端面に設けた
溝に前記アームの他方の端部を挿入してろう接し
他方の端面に薄板状の第１のヒンジの一端とこの
第１のヒンジの幅方向の左右に配設されこの第１
のヒンジに対してその厚さ方向に所定の寸法の等
しい段差を有する薄板状の第２および第３のヒン
ジのそれぞれの一端とを固着した第１の結合部材
と、前記第２および第３のヒンジのそれぞれの他
端を固着した固定部材と、この固定部材に一端を
固定した圧電素子と、この圧電素子の他端と前記
第１のヒンジの他端との間に設けられてそれぞれ
に固着された第２の結合部材とから構成される。

〔作用〕

本発明の印字ハンマは、アームが側部を折り曲
げた薄板で構成されているため、この薄板の厚さ
を小さくして軽量化でき、さらに印字動作方向と
直角方向の剛性は大きくできるためその方向の振
動モードの振動数も高くできる。その結果印字ハ
ンマの印字動作方向の固有振動数は上がり、印字
動作方向と直角方向の振動モードの悪影響もなく
なるため高速化が可能となる。

またアームの結合部に設けた溝に挿入しろう接
して接続するため、生産性が良く製造コストの安
い印字ハンマを得ることができる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して詳
細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２
図は第１図の実施例の動作状態を示す斜視図であ
る。

第１図において、両側面に折り曲げた薄板で構
成されたアーム１１は、一端に印字ワイヤ１７が
接続され、他端は第１の結合部材１８に設けられ
た溝１８ａに挿入されろう接されている。第１の
結合部材１８のアーム１１との接続面と反対側の
面に、第１のヒンジ１２の一端と、第１のヒンジ
１２を挾んでその幅方向の両側に第１のヒンジ１
２とは厚さ方向に所定の段差を有する第２および
第３のヒンジ１３および１４のそれぞれの一端が
接続されている。第１のヒンジ１２の他端は第２
の結合部材１９に接続され、第２および第３のヒ
ンジ１３および１４の他端はそれぞれ固定部材１
６に接続されている。圧電素子１５はその伸縮方
向の一端が第２の結合部材１９に、他端が固定部
材１６に接続されている。

このような構成を有する印字ハンマの圧電素子
１５に電圧を印加すると、第２図に示すような動
作を行う。すなわち、圧電素子１５は矢印Ｂ１方
向に伸張し、第１のヒンジ１２を矢印Ｂ１方向に
変位させる。一方、第２および第３のヒンジ１３
および１４の一端は固定部材１６に、他端はアー
ム１１が接続された第１の結合部材１８に固定さ
れており、しかも第１のヒンジ１２との間に段差
を有するため、薄板状の第１、第２および第３の
ヒンジ１２，１３および１４は矢印Ｃ方向に曲げ
変形を生じ、アーム１１も矢印Ｃの方向に回動運
動を起こす。この結果アーム１１の先端に結合さ
れている印字ワイヤ１７は、圧電素子１５の変位
量が拡大されて伝達され、矢印Ｄの方向に動いて
印字動作を行う。

本発明の印字ハンマにおいては、アームは薄板
で構成されているため軽量化され、印字ハンマの
固有振動数は高くなり高速印字が可能となる。

また、アームは側面が折り曲げられているた
め、印字動作方向と直角方向の剛性は大きく、こ
の方向の振動モードの振動数は高くなつて、この
振動による悪影響もなくなる。

さらにアームを結合部材に設けた溝に挿入しろ
う接して接続するため、生産性が良く製造コスト
の安い印字ハンマを得ることができる。

第３図は本発明の別の実施例におけるアーム部
を示す斜視図である。

アーム３１は穴のあいた薄板の両側面を折り曲
げてさらに先端部はテーパ状に構成され、先端に
印字ワイヤ３７が接続されている。本実施例にお
けるアーム３１は第１図の実施例のアームに比較
して、殆んど剛性を落すことなくさらに軽量化さ
れ、印字ハンマの高速動作が可能となつている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の印字ハンマは、
構成が単純で生産性が良いため安価に製造できる
という効果があり、また応答周波数が高いため、
高速の印字動作を行うことができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２
図は第１図の実施例の動作状態を示す斜視図、第
３図は本発明の別の実施例におけるアーム部を示
す斜視図、第４図は従来の印字ハンマの一例を示
す側面図で、ａは不動作状態を示す図、ｂは動作
状態を示す図、第５図は従来の印字ハンマの別の
例を示す斜視図、第６図は第５図におけるヒンジ
の配置を示す拡大斜視図、第７図は第５図の印字
ハンマの動作状態を示す斜視図である。 １，１１，３１，４４，４７……アーム、２，
１２……第１のヒンジ、３，１３……第２のヒン
ジ、４，１４……第３のヒンジ、５，１５，４１
……圧電素子、６，１６，４０……固定部材、
７，１７，３７，４８……印字ワイヤ、４２，４
３，４５，４６……結合部、１８……第１の結合
部材、１９……第２の結合部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 矩形状の薄板の側部を折り曲げこの側部と直
   角方向の一方の端部に印字ワイヤを固着したアー
   ムと、一方の端面に設けた溝に前記アームの他方
   の端部を挿入してろう接し他方の端面に薄板状の
   第１のヒンジの一端とこの第１のヒンジの幅方向
   の左右に配設されこの第１のヒンジに対してその
   厚さ方向に所定の寸法の等しい段差を有する薄板
   状の第２および第３のヒンジのそれぞれの一端と
   を固着した第１の結合部材と、前記第２および第
   ３のヒンジのそれぞれの他端を固着した固定部材
   と、この固定部材に一端を固定した圧電素子と、
   この圧電素子の他端と前記第１のヒンジの他端と
   の間に設けられてそれぞれに固着された第２の結
   合部材とからなることを特徴とする印字ハンマ。