JPH0520276B2 - - 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、それによる磁力を利用して
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、しかも発熱量が少な
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５図に示す
ような（特開昭58−163668号参照）印字ハンマが
ある。

第５図に示した印字ハンマは、下端が固定部材
５０に結合された圧電素子５１と、下端部に２個
の第一および第二の結合部５２および５３を有
し、そのうちの１個の結合部５２は固定部材５０
に結合し、他の１個の結合部５３は圧電素子５１
の上端に結合された第一のアーム５４と、上下方
向に互い近接した２個の第三および第四の結合部
５５および５６を有し、そのうちの１個の結合部
５５はアーム５４の上端に結合し、他の１個の結
合部５６は固定部材５０の上辺に結合した第二の
アーム５７と、アーム５７の左端に固着された印
字ワイヤ５８とを備えている。

第５図ａは圧電素子５１に電圧が印加されてい
ない状態（不動作状態）を示す図、第５図ｂは圧
電素子５１に電圧が印加された状態（動作状態）
を示す図である。

第５図ａの状態にある圧電素子５１に電圧が印
加されると、第５図ｂに示すように、圧電素子５
１は矢印Ａ方向に伸び、これによつて第一のアー
ム５４はその下端の右方を押され、結合部５２を
支点として矢印θ₁方向に回動する。圧電素子５１
の変位量は梃子の原理によつて拡大されて結合部
５５に伝達される。このためアーム５７は、結合
部５５において引張られて結合部５６を支点とし
て矢印θ₂方向に回動する。これによつて結合部５
５の変位量も梃子の原理によつて拡大されて印字
ワイヤ５８に伝達される。このように圧電素子５
１の変位量は、アーム５４および５７の回動運動
によつて拡大されて印字ワイヤ５８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梃子作
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が
ある。

また、このような変位量拡大機構は、梃子の原
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。従つて第一
のアームと第一および第二の結合部とから構成さ
れる第一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、
第二段目の変位量拡大機構の第三および第四の結
合部の曲げ剛性を第一および第二の結合部の曲げ
剛性よりも小さくする必要がある。この結果、第
二のアームと第三および第四の結合部とから構成
される二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
梃子１段でもつて圧電素子の変位を拡大して印字
動作を行う印字ハンマが考えられている。たとえ
ば、第６図に示すような印字ハンマがある。

第６図において、アーム１はその端部１ａに薄
板状の第一のヒンジ２と、これを挟んで横方向
（幅方向）の両側に設けた薄板状の第二および第
三のヒンジ３および４を有している。第一のヒン
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、第二および第三の
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７図は第６図の従来例の第一および第二およ
び第三のヒンジ２および３および４の配設状態の
詳細を示す斜視図である。第二および第三のヒン
ジ３および４は、第一のヒンジ２を挟んでその左
右（幅方向）の両側に設けられており、高さ（厚
さ）方向は、第一のヒンジ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。第二のヒン
ジ３と第三のヒンジ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８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、第一のヒンジ２を矢印Ｂ１方向に変位さ
せる。一方第二および第三のヒンジ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、しかも第一のヒンジ２との間に段差を有
するため、薄板状の第一および第二および第三の
ヒンジ２および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
る印字ハンマ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、本従来例の印字ハンマにおいて
は、第二および第三のヒンジ３および４を第一の
ヒンジ２を挟んでその横方向（幅方向）の両側に
設け、その高さ（厚さ）方向の位置を第一のヒン
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、第一のヒンジ２の中心線と第二および第
三のヒンジ３および４の中心線との間の距離を、
第５図の従来例のような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、従つて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
う長所があるが、梃子動作を起こさせる各ヒンジ
の配置が立体的になつているため、ヒンジ部の加
工を放電加工によつて行つており、生産性が悪く
製造コストが高いという問題点がある。

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
成が単純であるため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一方の端部に印字ワイヤ
を固着し他方の端部に第一の結合部を有するアー
ムと、一方の端部を前記第一の結合部に接続し他
方の端部を第二の結合部に接続した薄板状の第一
のヒンジと、前記第一のヒンジの幅方向の左右に
配設され前記第一のヒンジに対してその厚さ方向
に対して所定の寸法に等しい段差を有し前記第一
の結合部にその一端を接続し他方の端部を固定部
材に接続した薄板状の第二および第三のヒンジ
と、一方の端部を前記第二の結合部に固定し、他
方の端部を前記固定部材に固定した圧電素子とか
ら構成され、前記第一、第二、第三の各ヒンジと
前記第一および第二の結合部および前記固定部材
との間の接続は、前記第一および第二の結合部お
よび前記固定部材に設けた溝に薄板状の前記第
一、第二、第三の各ヒンジの両端を各々挿入しろ
う接して構成される。

（作用） 本発明の印字ハンマは、薄板状の各ヒンジの両
端を固定側の部材に設けた溝に挿入しろう接して
接続している。

各ヒンジはプレス加工等で容易に安く製作する
ことができるため、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分解斜視図、
第２図は第１図の実施例におけるヒンジの接続を
示す拡大斜視図、第３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、アーム１１は一端に印字ワイ
ヤ１７が固着され他端に第一の結合部１８を有し
ており、第一の結合部１８には二本の溝１８ａ，
１８ｂが設けてある。圧電素子１５は一端が固定
部材１６に固定され他端に第二の結合部１９が接
続されており、第二の結合部１９は圧電素子１５
との接続面と反対側に溝１９ａが設けられてい
る。固定部材１６は第二および第三のヒンジ１
３，１４との接続部に溝１６ａ，１６ｂが設けら
れている。薄板状の第一のヒンジ１２の一端は第
一の結合部１８に設けられた溝１８ａの中央部に
挿入されろう接され、第１のヒンジ１２の他端は
第二の結合部１９に設けられた溝１９ａに挿入さ
れろう接される。また、第二および第三のヒンジ
１３，１４の一端は第一の結合部１８に設けられ
た溝１８ｂの両端部にそれぞれ挿入されろう接さ
れ、第二および第三のヒンジ１３，１４の他端は
固定部材１６に設けられた溝１６ａ，１６ｂにそ
れぞれ挿入されろう接される。

第２図は第１図の実施例の第一および第二およ
び第三のヒンジ１２，１３，１４と第一の結合部
１８との接続の状態を示す拡大斜視図である。第
一の結合部１８には二本の溝１８ａ，１８ｂが設
けられており、溝１８ａの中央部に第一のヒンジ
１２の一端が挿入されろう接されている。溝１８
ｂの両端部に第二および第三のヒンジ１３，１４
の一端がそれぞれ挿入されろう接されている。こ
のようにすると第二および第三のヒンジ１３，１
４は第一のヒンジ１２を挟んでその左右（幅方
向）の両側に設けられ、高さ（厚さ）方向は、第
一のヒンジ１２の位置とはずれていて、所定の寸
法の段差を有する構造となる。

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３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、第一のヒンジ１２を矢印Ｂ１方向に
変位させる。一方第二および第三のヒンジ１３お
よび１４の一端は固定部材１６に、他端はアーム
１１の第一の結合部１８に固定されており、しか
も第一のヒンジ１２との間に段差を有するため、
薄板状の第一および第二および第三のヒンジ１２
および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。

このように本発明の印字ハンマにおいては、各
ヒンジとアームおよび圧電素子および固定部材と
の間の接続は、固定側の部材に溝を設けその溝に
各ヒンジの両端をそれぞれ挿入しろう接すること
によつて、各ヒンジはプレス加工等で容易に安く
製作することができるため、生産性が良く製造コ
ストの安い印字ハンマが得られる。

また、圧電素子の変位を拡大する変位量拡大機
構は単純な１段増幅形のため、可動部の等価質量
は小さくなり、高速動作可能な印字ハンマが得ら
れる。

（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分解斜視図、
第２図は第１図の実施例におけるヒンジ部の接続
を示す拡大斜視図、第３図は第１図は実施例の動
作状態を示す斜視図、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
ハンマの別の実施例を示す斜視図、第６図は第５
図の実施例におけるヒンジの配置を示す拡大斜視
図、第７図は第５図の実施例の動作状態を示す斜
視図である。 １，１１，５４，５７……アーム、２，１２…
…第一のヒンジ、３，１３……第二のヒンジ、
４，１４……第三のヒンジ、５，１５，５１……
圧電素子、６，１６，５０……固定部材、７，１
７，５８……印字ワイヤ、５２，５３，５５，５
６……結合部、１８……第一の結合部、１９……
第二の結合部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方の端部に印字ワイヤを固着し他方の端部
   に第一の結合部を有するアームと、一方の端部を
   前記第一の結合部に接続し他方の端部を第二の結
   合部に接続した薄板状の第一のヒンジと、前記第
   一のヒンジの幅方向の左右に配設され前記第一の
   ヒンジに対してその厚さ方向に対して所定の寸法
   に等しい段差を有し、前記第一の結合部にその一
   端を接続し他方の端部を固定部材に接続した薄板
   状の第二および第三のヒンジと、一方の端部を前
   記第二の結合部に固定し、他方の端部を前記固定
   部材に固定した圧電素子とから構成され、前記第
   一、第二、第三の各ヒンジと前記第一および第二
   の結合部および前記固定部材との間の接続は、前
   記第一および第二の結合部および前記固定部材に
   設けた溝に薄板状の前記第一、第二、第三の各ヒ
   ンジの両端を各々挿入しろう接したことを特徴と
   する印字ハンマ。