JPH0519913B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電アクチユエータを駆動源とするプ
リンタ印字ヘツドに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、プリンタ印字ヘツドやリレーなどの駆動
源としては、電磁型のアクチユエータが広く用い
られてきた。この電磁型のアクチユエータは、コ
イルに電流を流すことにより磁界を発生しその磁
力を利用して可動部材を駆動するため、銅損や鉄
損が生じ、大きなエネルギを必要とするばかりで
なく、発熱及び磁気干渉などの問題点があつた。
そこで近年、電気・機械エネルギ変換効率がよ
く、低電力、低発熱で磁気干渉のない圧電素子を
用いた第４図に示すようなプリンタ用印字ハンマ
が報告されている（電子通信学会機構部品研究会
資料EMC84−49）。

第４図は従来の圧電アクチユエータを用いた印
字機構の一例を示すプリンタ用印字ハンマの模式
的側面図である。同図において、印字ハンマは、
圧電素子３の伸長動作方向（矢印Ａ方向）の先端
に、板ばね５で支持されたフライトハンマ１３が
接するように配置されている。フライトハンマ１
３にはドツトを印字するための印字ワイヤ４が設
けてある。この印字ハンマにおいて、圧電素子３
に電圧を印加すると、フライトハンマ１３は圧電
素子３の高速な伸長動作により圧電素子３から力
を受けて加速され、圧電素子３を離れて飛行す
る。そして印字ワイヤ４が前方にあるインクリボ
ン７と紙８を介してプラテン６に衝突し紙８にド
ツトを印字する。その後フライトハンマ１３はプ
ラテン６からの反発力と板ばね５の復帰力により
圧電素子３の所へ戻つてくる。この動作をくり返
すことにより文字や図形をドツトの集合で表現す
るものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のプリンタ用印字ハンマにおい
て、印字動作の高速化を図るためには、板ばね５
とフライトハンマ１３と印字ワイヤ４とから構成
される振動系の固有振動数を高くする必要があ
り、そのためには板ばね５のばね定数を高くしな
ければならない。しかし、板ばね５のばね定数を
高くすると、圧電素子３からフライトハンマ１３
に伝達されるエネルギのうち、板ばね５の変形に
費やされる割合が増加するため、フライトハンマ
の運動エネルギは減少し、印字されたドツトの濃
度が薄くなる。

そこで、印字濃度を低下させずに印字動作の高
速化を達成するためには圧電素子３からフライト
ハンマ１３に伝達されるエネルギを大きくする必
要がある。この伝達エネルギを大きくすると、板
ばね５のばね定数を大きくして高速化できかつ所
用の印字濃度も確保できる。伝達エネルギを大き
くするためには、圧電素子３の発生エネルギを大
きくすればよく、印加電圧を高くすればよい。し
かしながら、印加電圧を高めると圧電素子３の加
速度が大きくなつて圧電素子３自身の慣性力によ
り生ずる内部応力が大きくなり信頼性が下がる結
果圧電素子３が破壊することもある。またさら
に、このような印字ハンマを用いてラインプリン
タ印字ヘツドを構成する場合は、複数の印字ハン
マを並列にした印字ヘツドを構成し、各ハンマの
並列ピツチ分だけ印字ヘツドを揺動し、かつ紙送
りを行なうことにより文字を描いている。そのと
き、数十個に並列された複数のハンマを配列する
とき印字濃度のバラツキを少なくすることやイン
クリボン７とワイヤ４とのひつかけによる故障を
なくすため各ハンマの配列や位置に高精度を必要
としているのが普通である。そのため、このよう
な印字ハンマをラインプリンタに適用する場合
は、圧電素子３のプラテン側である前面と板ばね
５固定部との段差を切削又は研削する必要がある
が、圧電素子３前面の切削時には切削抗力が作用
することになる。したがつて、曲げにも弱い圧電
素子３の前面に対する加工は困難となる。

本発明の目的はこれらの問題点を解決したライ
ンプリンタ印字ヘツドを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のプラテンに対向してプリント用紙、イ
ンクリボンを介して配置される圧電式ラインプリ
ンタ印字ヘツドの構成は、くし状の端面をもつコ
の字型の基板と、そのコの字型内側で各々のくし
状の端面内壁に対応して圧縮して挟まれた圧電素
子と、前記基板に一端が固定され他端自由でかつ
前記くし状の端面で前記プラテン側である前面に
対応するように配置され前記自由端に印字針が設
けられた板ばねとから構成され、前記印字針が前
記くし状の端面により力を受けて自由飛行し印字
動作するように配置されていることを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明の圧電式ラインプリンタ印字ヘツドにお
いて、印字ヘツドの基板はコの字状の基板であつ
て一端面がくし状に形成され、その各々のくし状
のフインガー部の内側には駆動源となる圧電素子
が圧縮されるように挟まれている。その基板に対
する圧電素子の装着は前記フインガー部の曲げに
よる復帰力、すなわちばね力で押さえられる。こ
の結果、圧電素子は圧縮力を受けることになり、
電圧が印加されて圧電素子が伸びた場合でもくし
状のフインガー部は弾性変形の範囲内で変形し圧
電素子には常に圧縮力が加わる。したがつて圧電
素子は引張り力には極めて弱いが圧縮力には極め
て強いのでこのフインガー部の固定により、圧電
素子の信頼性は大幅に上がる。またさらに、基板
において各々のくし状のそれぞれのフインガー部
に対して圧電素子が装着されており、基板全体の
鋼性を高めているためプラテンに対向する基板前
面を切削又は研削することができ、その基板前
面、すなわちくし状のフインガー部前面に印字針
をもつ板ばね位置決め精度よく固定できる。した
がつて、本発明の印字ヘツドは圧電素子を含む基
板ユニツトと印字針をもつ板ばねとはそれぞれ
別々に組立てられ、最終段階で基板と板ばねとを
組立てられるため量産性を上げている。このよう
な印字ヘツドで、圧電素子の駆動時にはくし状の
フインガー部を介して板ばねに衝撃力が与えら
れ、板ばねはその力により自由飛行し印字動作が
できる。

〔実施例〕

本発明について図面を参照して詳細に説明す
る。第１図ａは本発明の第１の実施例を示す印字
ヘツド断面図で、第１図ｂは印字ヘツドを複数個
構成した模式的な斜視図である。第１図ａ，ｂに
おいて、コの字型に形成された基板１の一端面を
くし状に形成し、いわゆる複数のフインガー部２
を設けている。そのコの字型の内側であつてフイ
ンガー部２の各々に対し、圧電素子３が挟まれて
装着される。このときフインガー２の曲げによる
復帰力により圧電素子３の伸縮方向に圧縮力を与
えている。この圧電素子３を持つ基板１におい
て、各フインガー部２のプラテン側となる面に対
応するように印字針４を有する板ばね５が固定さ
れる。このとき板ばね５は基板１に対し、例えば
位置決めピンの如き手段により位置決めされると
ともに、印字方向の位置決めは、基板１の板ばね
５の固定部およびフインガー部２先端部のプラテ
ン側面とを一体で切削あるいは研削することによ
つて決められる。また、圧電素子３を装着した基
板１は鋼性が大きいため、切削による抗力に耐え
られる。したがつて、基板１の一体加工が容易で
あり、精度良く加工できる。このように構成した
印字ヘツドでは、圧電素子３の励起によりフイン
ガー部２に変位が伝達され、さらにフインガー部
２を介して板ばね５に作用する。圧電素子３の応
答は数十ｋHzと大きく、この急激な立上がりによ
りフインガー部２より板ばね５に衝撃力が作用
し、板ばね５は前方へ自由飛行し、その板ばね５
にある印字針４によりプラテン６上のインクリボ
ン７、用紙８を打撃しドツトマトリクスによつて
文字を描く。圧電素子３はフインガー部２による
常に圧縮されており、従来のような引張り力の作
用による破損がなくなる。このように本発明の印
字ヘツドは加工が容易であるため低コストであ
り、また加工精度を良く出せるため印字品質がよ
く、さらに、圧電素子３の引張り力の作用をおさ
えているために信頼性のあるヘツドが得られる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す印字ヘツ
ド断面図である。第２図において、基板９はコの
字型に形成すると共に、例えばフインガー部２の
プラテン側となる前面の板ばね５の固定端近傍に
溝１０を設ける。この溝１０は並列された各フイ
ンガー部２に設けられ、フインガー部２のバネ定
数を定めることができる。したがつて、基板９内
のフインガー部２に挟まれた圧電素子３への圧縮
力をも定めることができる。本実施例においても
印字針４を有する板ばね５を自由飛行させ印字動
作が可能となり、第１の実施例と同様の効果が得
られる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す基板１１
の模式的な部分斜視図である。第３図において、
コの字型基板１１のフインガー部２の根元に切欠
きの如き穴１２を設けその径によりフインガー部
２のばね定数を定め圧電素子３への圧縮力を定め
る。本実施例においても第１及び第２の実施例と
同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、一つの基
板内で圧電素子に圧縮力を与え挟むことができる
ため、加工が容易となり低コストが可能となり、
なおかつ信頼性のある高速な圧電式ラインプリン
タ印字ヘツドが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の第１の実施例を示す印字ヘ
ツド断面図、第１図ｂは第１図ａの模式的な斜視
図、第２図は本発明の第２の実施例を示す印字ヘ
ツド断面図、第３図は本発明の第３の実施例を示
す基板の模式的な斜視図、第４図は従来の印字ヘ
ツドを示す模式的側面図である。 １，９，１１……基板、２……フインガー部、
３……圧電素子、４……印字針、印字ワイヤ、５
……板ばね、６……プラテン、７……インクリボ
ン、８……用紙、１０……溝、１２……切欠き
穴、１３……フライトハンマ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プラテンに対向してプリント用紙およびイン
   クリボンを介して配置され、圧電素子の伸縮動作
   により印字針を自由飛行させて印字を行なう圧電
   式印字ヘツドにおいて、くし状の端面をもつコの
   字型の基板と、前記コの字型基板の内側で各々の
   くし状の端面内壁に対応して圧縮して挟まれた圧
   電素子と、前記基板に一端が固定され他端自由で
   かつ前記くし状の端面で前記プラテン側である前
   面に対応するように配置され前記自由端に印字針
   が設けられた板ばねとから構成され、前記印字針
   が前記くし状の端面より力を受けて自由飛行し印
   字動作するように配置されていることを特徴とす
   るラインプリンタ印字ヘツド。