JPH0616758Y2 - 印字ハンマ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、プリンタの印字ヘッ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ッドに用いられる印字ハンマ
は、その駆動源として、電磁形のアクチュエータが広く
用いられている。このような電磁形のアクチュエータ
は、コイルに電流を流すことによって磁界を発生し、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っ
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４
３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４
５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４１は矢印Ａ
方向に伸び、これによって第一のアーム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θ_１方向
に回動する。圧電素子４１の変位量は挺子の原理によっ
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θ_２方向に回動する。この機構でも結合部
４５の変化量は挺子の原理によっ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４１の変位量
は、アーム４４および４７の回動運動によって拡大され
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ッドは、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って磁
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っている。このため、従
来の印字ハンマは構造が複雑であって製造コストが高い
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、力は縮小するとい
う性質を有している。従って第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お
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１
ｂには印字ワイヤが結合されている。

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
向の位置を第１のヒンジ２との間に段差を有するように
配設することによって、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。

したがって、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、印字ヘッドの印字動
作の応答周波数が高くなっ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、構造が単純となって
安価な印字ハンマが得られる。

〔考案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って磁気
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段増幅で行っているため、構造が単純で高速動作
ができるという長所がある。

しかしながら、第５図に示したような従来の印字ハンマ
においてさらに高速化を図るためには、ヒンジが接続さ
れている固定部材の剛性を上げる必要があるが、従来の
固定部材はコの字形をしており、剛性が上がらず高速化
にも限度があると云う問題点を有している。

本考案の目的は、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、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。

〔問題を解決するための手段〕

本考案の印字ハンマは、一方の端部に印字ワイヤを接続
し他方の端部に第１の結合部を有するアームと、一方の
端部を前記第１の結合部に接続し他方の端部を第２の結
合部に接続した薄板状の第１のヒンジと、前記第１のヒ
ンジの幅方向の左右に配設され、前記第１のヒンジに対
してその厚さ方向に対して所定の寸法の等しい段差を有
し、前記第１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２および第３のヒンジ
と、一方の端部を前記第２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た印
字ハンマにおいて、固定部材は前記第２および第３のヒ
ンジとの接続部から圧電素子との固定部に行くに従って
扇形状に断面積が大きくなるこによって構成される。

〔作用〕

本考案の印字ハンマは、固定部材がヒンジの接続部から
圧電素子の固定部に行くに従い扇形状に断面積が大きく
なっているため、固定部材の剛性が上がり、印字ハンマ
の固有振動数が高くなるので高速動作が可能となる。

〔実施例〕

次に本考案の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本考案の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の実施例におけるヒンジの配置を示す拡大斜視図、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は一方の端部に印字ワイヤ
１７を有し他方の端部に第１の結合部１８を有してい
る。第１の結合部１８には、また、アーム１１の接続側
と反対側に第１のヒンジ１２の一端と、それを挾んで幅
方向の両側に第２および第３のヒンジ１３，１４の一端
が接続されている。第２および第３のヒンジ１３および
１４の他端は扇形状の固定部材１６の端部に接続されて
いて、第１のヒンジ１２の他端は第２の結合部１９に接
続されている。また圧電素子１５は伸縮方向の一端が第
２の結合部１９に接続され他端は固定部材１６に接続さ
れている。

第２および第３のヒンジ１３および１４は、第２図に示
すように第１のヒンジ１２を挾んでその幅方向の両側に
設けられていて、厚さ方向は第１のヒンジ１２の位置と
はずれて所定の寸法の段差を有している。また第２のヒ
ンジ１３と第３のヒンジ１４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の第１の結合部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１
１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。

このような本考案の印字ハンマにおいては、固定部材１
６は第２および第３のヒンジ１３および１４の接続部か
ら圧電素子１５の固定部に行くに従い扇形状に断面積が
大きくなっているため、固定部材１６の剛性が上がり、
印字ハンマの固有振動数が高くなり高速動作が可能とな
る。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案の印字ハンマは、固定部材の
剛性が高いため固有振動数が高くなり、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図は本考案の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の実施例におけるヒンジの配置を示す拡大斜視図、第
３図は第１図の実施例の動作状態を示す斜視図、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。 １，１１，４４，４７……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、６，１６，４
０……固定部材、７，１７，４８……印字ワイヤ、４
２，４３，４５，４６……結合部、１８……第１の結合
部、１９……第２の結合部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の端部に印字ワイヤを接続し他方の端
   部に第１の結合部を有するアームと、一方の端部を前記
   第１の結合部に接続し他方の端部を第２の結合部に接続
   した薄板状の第１のヒンジと、前記第１のヒンジの幅方
   向の左右に配設され、前記第１のヒンジに対してその厚
   さ方向に対して所定の寸法の等しい段差を有し、前記第
   １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２および第３のヒンジと、一方の端
   部を前記第２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た印字ハンマにお
   いて、固定部材は前記第２および第３のヒンジとの接続
   部から圧電素子との固定部に行くに従って扇形状に断面
   積が大きくなることを特徴とする印字ハンマ。