JPH0732621A - ドット印字装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定ピッチよりも長い間、次のドットを印字
する必要がない場合には、圧電素子の動作にともなって
発生する熱を少なくして印字ヘッドの過熱を防止し、印
字性能を高める。 【構成】 圧電素子Ｐに電圧を印加すると、電気エネル
ギが圧電素子へ供給され、印字ワイヤが突出される。圧
電素子に蓄積された電気エネルギが除去されると、印字
ワイヤは後退する。その場合にドット印字の後に、次の
ドットを印字するまでの期間を検出し、検出した期間か
ら、駆動源に蓄積された電気エネルギを除去するのに費
やす時間をテーブル内の複数段階の中から設定する。そ
して電気エネルギの供給の後に、上記設定にしたがっ
て、圧電素子に蓄積された電気エネルギを除去する。こ
れにより所定ピッチよりも長い間、次のドットを印字す
る必要がない場合には、圧電素子の変形速度を小さく
し、発熱を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータなどの出
力データをドットマトリクス形式で印字するドット印字
装置、特に圧電素子によって印字素子を駆動する印字ヘ
ッドにおいて温度上昇を防止する制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来のドット印字装置は、印字ヘッドを
印字媒体面の印字行方向に相対移動させつつ、１ピッチ
移動毎に印字素子例えば印字ワイヤの駆動源に電気エネ
ルギを供給あるいは除去することにより、印字媒体面に
印字素子の先端を押圧し、印字媒体面にドットマトリク
ス形式で印字を進めていく。

【０００３】この場合、圧電素子を駆動源とする圧電型
印字ヘッドにおいては、圧電素子の動作変位を拡大して
印字ワイヤに伝達する変位拡大機構が設けられる。非印
字時の停止位置を確実に規定すべく、印字素子あるいは
その印字素子と一体的に運動する部材に近接してストッ
パが設けられ、それら印字素子等とストッパとを互いに
当接させることによって停止位置を規定することが行わ
れる。

【０００４】この種の印字ヘッドを備えた印字装置にお
いては、ドット印字指令に応じて、圧電素子への電圧印
加と圧電素子からの電圧除去とが行われ、電圧印加時に
は、圧電素子が伸長させられるのにともなって、印字素
子が停止位置から前進して印字媒体に押し付けられ、一
方、電圧除去時には、圧電素子が収縮させられるのにと
もなって、印字素子が印字媒体から後退して停止位置に
復帰する。

【０００５】ドット印字装置は印字をできる限り高速で
行い得ることが望ましく、印字を高速化するための一手
段として、電気エネルギの駆動源への供給、および電気
エネルギの駆動源からの除去の双方をできる限り短い時
間で行わせることにより、印字素子が停止位置からその
先端が印字媒体を押し付ける作用位置に到達する時間
も、また作用位置から停止位置に復帰する時間も短縮す
ることが行われる。

【０００６】しかし、復帰時間を短くするには限界があ
る。復帰時間をあまり短くすると、印字素子が停止位置
に到達するときの復帰速度が大きくなって、印字素子と
ストッパとの当接力が過大となり、反動で印字素子に大
きな跳ね返り（前進運動）が生ずることになる。この問
題を解決するものとして、例えば本件出願人による特開
平２−１３１９５３号公報のものが知られている。これ
は、ドット印字して直ちに次のドット印字をする必要が
ない場合は、必要がある場合より長い時間をかけて印字
素子の復帰のための電気エネルギの除去を行い、印字素
子の復帰を緩やかに行わせるようにしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように復帰時間を短くする、すなわち圧電素子が収縮変
形する速度を早くすると、圧電素子の動作にともなって
発生する熱が多くなり、印字ヘッドが過熱しやすい。

【０００８】上記公開公報のように、印字素子の復帰を
緩やかに行わせる制御は、印字素子がストッパに当たっ
て跳ね返る動作を抑制させる条件に設定されているた
め、ある程度以下には復帰速度を小さくするようには制
御されておらず、圧電素子の発熱を抑える上では限度が
ある。

【０００９】本発明は、上記問題を解決し、圧電素子の
動作にともなって発生する熱を少なくするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のドット印字装置は、印字媒体面にドットマト
リクス形式で印字する印字素子を有する印字ヘッド１
と、前記印字素子に連結され、電気エネルギの供給ある
いは除去により前記印字素子を突出あるいは後退させる
圧電素子による駆動源２と、ドット印字指令信号によ
り、前記印字素子を突出させるに十分な電気エネルギを
前記駆動源に供給する供給手段３と、前記供給手段によ
る電気エネルギの供給の後に、前記駆動源に蓄積された
電気エネルギを除去して突出している印字素子を後退さ
せる除去手段４と、ドット印字の後に次のドットを印字
するまでの期間を検出する検出手段５と、前記検出手段
の検出値から、前記除去手段により電気エネルギを除去
する速度を複数段階に設定する設定手段６と、前記設定
手段により設定された速度にもとづいて前記除去手段を
制御する除去制御手段７とを備える。

【００１１】また好ましくは、前記設定手段６は、前記
複数の検出値と除去時間とを記憶したテーブル６ａを有
する。

【００１２】また、前記検出手段５は、印字するドット
データを記憶したイメージバッファ８から印字するドッ
トの間隔を検出する。

【００１３】さらに、次のドットを印字するまでの期間
が所定値以上あるときは、前記除去手段５は、電気エネ
ルギの除去動作と、その除去動作の休止とを繰り返す。

【００１４】

【作用】本発明に係るドット印字装置においては、ドッ
ト印字指令信号が出されると、供給手段３により電気エ
ネルギが駆動源２たる圧電素子へ供給され、印字ヘッド
１の印字素子が突出される。そして除去手段４により駆
動源１に蓄積された電気エネルギが除去されると、印字
素子は後退する。その場合にドット印字の後に、次のド
ットを印字するまでの期間を検出手段５で検出する。設
定手段６は、その検出した期間から、駆動源２に蓄積さ
れた電気エネルギを除去する速度を複数段階の中から設
定する。そして供給手段２による電気エネルギの供給の
後に、上記設定にしたがって除去制御手段７により除去
手段４を制御して、駆動源に蓄積された電気エネルギを
除去する。つまり、次のドットを印字するまでの期間に
応じてできる限り圧電素子の変形速度を小さくし、発熱
を抑える。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１６】図２に、圧電型印字ヘッドの中の１つのア
クチュエータを示す。この印字ヘッドは、ｍ本の印字ワ
イヤと、各々が１本の印字ワイヤを駆動するｍ個のアク
チュエーターとを備え、かつｍ本の印字ワイヤが印字行
方向と交差する一直線上に互に近接して並ぶように配置
されている。各アクチュエーターは、多数の圧電素子が
図において上下方向に積層されて成る積層圧電素子１０
を駆動源とする。積層圧電素子１０は、フレーム１２に
支持されている。

【００１７】積層圧電素子１０の上端面には可動子１４
が固着されており、可動子１４の一側面に板ばね１６が
固着され、もう一方の板ばね１８が板ばね１６に重ね合
わせ状態でフレーム１２に固着される。そして両板ばね
１６、１８の上端部に保持部材２０が取り付けられ、そ
の保持部材２０から水平方向にアーム２２が延設され、
そのアーム２２の先端に印字素子すなわち印字ワイヤ２
４の基端部が固定されている。この印字ワイヤ２４の先
端はプラテン２６に装着される印字媒体たる印字用紙２
８に印字リボン３０を介して対向させられている。

【００１８】したがって、積層圧電素子１０がＸ方向に
伸びると、板ばね１６が板ばね１８とともにＹ方向に湾
曲し、アーム２２が図において反時計方向に回動され
る。その結果、印字ワイヤ２４の先端が印字リボン３０
を介して印字用紙２８に押し付けられ、印字用紙２８上
にドットが印字される。この状態から積層圧電素子１０
が縮めば、アーム２２が図において時計方向に回動させ
られる結果、印字ワイヤ２４が停止位置に復帰する。な
お、前記アーム２２の背面側には低反発性のゴムストッ
パ３２がフレーム１２に取り付けられ、印字ワイヤ２４
が復帰する際アーム２２がストッパ３２に当接すること
により停止位置が規定される。

【００１９】次に図３に示す圧電素子駆動回路について
説明する。前述のｍ個のアクチュエーターの各々の積層
圧電素子１０は、この圧電素子駆動回路６０によって駆
動される。各回路６０において、それに対応する積層圧
電素子１０を構成する多数の圧電素子Ｐが互に並列に接
続されており、図には、１個の圧電素子Ｐを代表的に示
す。

【００２０】圧電素子駆動回路６０においては、直流電
源Ｅ、トランジスタＴＲ１およびコイルＬの直列回路が
圧電素子Ｐに直列に接続され、直流電源Ｅ、トランジス
タＴＲ１、コイルＬおよび圧電素子Ｐの順に並んでい
る。トランジスタＴＲ１の順方向は直流電源Ｅの正極側
から圧電素子Ｐの正極となるべき電極側に向かう向きと
同じにされている。トランジスタＴＲ１にはそれを逆方
向にバイパスするダイオードＤ１が接続されている。直
流電源Ｅと圧電素子Ｐの間には、前記直列回路とは並列
にかつ圧電素子Ｐから電源Ｅの向きにダイオードＤ２が
接続されている。一方、コイルＬの直流電源Ｅの正極と
対応する端子側がトランジスタＴＲ３を経て接地されて
いる。トランジスタＴＲ３の順方向はコイルＬから接地
点に向かう向きと同じである。トランジスタＴＲ３には
それを逆方向にバイパスするダイオードＤ３が接続され
ている。圧電素子Ｐにもそれをバイパスするダイオード
Ｄ４が接続されている。ダイオードＤ４の順方向は圧電
素子Ｐの負極となるべき電極側から正極となるべき電極
側に向かう向きと同じである。

【００２１】トランジスタＴＲ１は、そのトランジスタ
のための制御回路６２とともに、圧電素子へ電気エネル
ギを供給する供給手段３を構成する。またトランジスタ
ＴＲ３は、そのトランジスタのための制御回路６３とと
もに、圧電素子に蓄積された電気エネルギを放電すなわ
ち除去する除去手段４を構成する。供給手段と除去手段
の各制御回路６２、６３は、共通の主制御装置６４に接
続されている。外部のホストコンピュータから出力され
た印字データは、イメージバッファ８にドットパターン
に展開して格納されている。主制御装置６４は、印字指
令信号を受けてイメージバッファ８内の印字データを読
み出し、供給手段３に出力して、印字ヘッドを１ピッチ
印字方向に移動させる毎に、ｍ本の印字ワイヤ２４から
ドットを印字させるべき印字ワイヤ２４を選択的に駆動
する。

【００２２】圧電素子駆動回路６０は次のように作動す
る。

【００２３】初期状態において、トランジスタＴＲ１、
およびＴＲ３はいずれもオフ状態にある。主制御装置６
４は、イメージバッファ８より読み出したデータに従っ
て供給手段３のトランジスタＴＲ１をオン状態に切り換
える。その結果、直流電源Ｅの電荷がトランジスタＴＲ
１およびコイルＬを経て圧電素子Ｐに移動し、図４に示
すように、圧電素子Ｐが充電されてその電圧ＶP が上昇
する。この電圧上昇にともなって印字ワイヤ２４が停止
位置から印字用紙２８に向かって前進する。

【００２４】圧電素子Ｐの電圧ＶP が直流電源Ｅの電圧
（以下、電源電圧ＶE という。）と等しい大きさになる
少し前に、印字ワイヤ２４の先端が印字用紙２８に押し
付けられ、印字用紙２８上にドット印字される。圧電素
子Ｐの電圧ＶP が電源電圧ＶE と等しい大きさになった
後は、ダイオードＤ２の圧電素子Ｐ側の電位が直流電源
Ｅ側の電位より高くなるため、コイルＬから圧電素子Ｐ
に向かう電流がダイオードＤ２およびトランジスタＴＲ
１を経てコイルＬに還流し、電気エネルギがコイルＬに
蓄積される。この余分の電気エネルギは圧電素子Ｐには
蓄積されず、圧電素子Ｐの電圧ＶP は電源電圧ＶE より
大きくはならない。この状態で、印字ワイヤ２４を印字
用紙２８に押し付けることなどによって、圧電素子Ｐの
電気エネルギが消費される。圧電素子Ｐの電圧ＶP が減
少すれば、直流電源Ｅの電荷がトランジスタＴＲ１およ
びコイルＬを経て圧電素子Ｐに移動する結果、電圧減少
分が補われて、圧電素子Ｐの電圧ＶP が電源電圧ＶE に
保たれる。

【００２５】圧電素子Ｐの電圧ＶP が電源電圧ＶE と等
しい大きさになった時期を経た一時期に、主制御装置６
４はトランジスタＴＲ１をオフ状態に切り換える。その
結果コイルＬ、ダイオードＤ２、直流電源Ｅおよびダイ
オードＤ３を含む閉回路が形成されて、コイルＬの電気
エネルギが直流電源Ｅに返還され、コイルＬの電気エネ
ルギの電気エネルギが０となる。そして、コイルＬの電
気エネルギが完全に直流電源Ｅに返還された時期と同時
あるいはその時期を経た一時期に、主制御装置６４は、
除去手段４のトランジスタＴＲ３をオンし、圧電素子Ｐ
の放電すなわち電気エネルギの除去が開始される。

【００２６】主制御装置６４は、圧電素子が収縮変形す
る速度を制御する、すなわち圧電素子に蓄積された電気
エネルギを除去する速度を制御するために、図１のよう
に検出手段５、設定手段６、除去制御手段７を内蔵す
る。

【００２７】検出手段５は、イメージバッファ８内に展
開されたドットパターンデータの行方向の間隔、すなわ
ち１つのドット印字から次にドット印字するまでの期間
を検出する。設定手段６は、上記検出値に応じてそれぞ
れトランジスタＴＲ３のオンオフ時間（後述する制御態
様において具体的に説明する）を設定し格納したテーブ
ル６ａを有する。除去制御手段７は、検出手段５の出力
にもとづいて設定手段６によりテーブル６ａから読み出
された設定時間にしたがって除去手段４のトランジスタ
ＴＲ３をオンオフ制御する。

【００２８】以下に、その具体的な制御態様を説明す
る。

【００２９】図４に示すように、ドット印字してから第
１の所定ピッチＮ１例えば１ピッチの後、次のドットを
印字する場合は、主制御装置６４は、トランジスタＴＲ
１をオフしてから８０μ秒経過後に、テーブル６ａから
読み出したデータにしたがって、トランジスタＴＲ３を
オンし、圧電素子に蓄積された電気エネルギを除去す
る。

【００３０】図５に示すように、ドット印字してから第
２の所定ピッチＮ２例えば３ピッチの間、次のドットを
印字する必要がない場合は、主制御装置６４は、トラン
ジスタＴＲ１をオフしてから８０μ秒経過後に、トラン
ジスタＴＲ３をｔ１＝７μ秒間オンしてからオフする。
そうすると、圧電素子に蓄積された電気エネルギが放電
パルス印加時間ｔ１分除去されてから、一定に保たれ
る。そしてｔ２＝１００μ秒経過後、主制御装置６４か
らの放電指令信号によりトランジスタＴＲ３をオンして
残りの電気エネルギを除去する。

【００３１】図６に示すように、ドット印字してから第
３の所定ピッチＮ３例えば５ピッチの間、次のドットを
印字する必要がない場合は、主制御装置６４は、トラン
ジスタＴＲ１をオフしてから８０μ秒経過後に、トラン
ジスタＴＲ３をｔ１＝７μ秒間オンしてからオフし、前
記の場合と同様に電気エネルギが一定量除去されてから
一定に保たれる。そしてｔ２＝１００μ秒経過後、再び
トランジスタＴＲ３をｔ１＝７μ秒間オンしてからオフ
する。そしてｔ３＝１２０μ秒経過後、トランジスタＴ
Ｒ３をオンして残りの電気エネルギを除去する。

【００３２】図７に示すように、ドット印字してから上
記第３の所定ピッチよりも長い間Ｎ４、つまり５ピッチ
よりも長い間に、次のドットを印字する必要がない場合
は、主制御装置６４は、トランジスタＴＲ１をオフして
から８０μ秒経過後に、トランジスタＴＲ３をｔ１＝７
μ秒間オンしてからオフする。そうすると、前記の場合
と同様に電気エネルギが一定量除去されてから一定に保
たれる。そしてｔ２＝１００μ秒経過後、再びトランジ
スタＴＲ３をｔ１＝７μ秒間オンしてからオフする。こ
のようにトランジスタＴＲ３のオンオフを３回繰り返し
た後、トランジスタＴＲ３をオンして残りの電気エネル
ギを除去する。

【００３３】ドット印字してから次のドットを印字する
までの期間に応じて、圧電素子に蓄積された電気エネル
ギを緩やかに除去する。これにより、圧電素子が緩やか
な速度で変形され、発熱が抑えられる。

【００３４】なお、上記実施例においては、除去制御手
段としてトランジスタＴＲ３のオンオフにより電気エネ
ルギを複数回に分割して行う手段を用いたが、インダク
タンスの異なる複数個のコイルＬを選択する手段や、複
数個のコイルＬの接続を並列または直列に切換える手段
を用いてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明のドット印字装置
によれば、所定ピッチよりも長い間、次のドットを印字
する必要がない場合には、圧電素子の動作にともなって
発生する熱を少なくすることができるため、印字ヘッド
の過熱を防止し、印字性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るドット印字装置の概略制御構成を
示す図である。

【図２】印字ヘッドにおける１つのアクチュエーターの
側面図である。

【図３】上記アクチュエータの駆動回路を示す電気回路
図である。

【図４】圧電素子の電圧変化を示す図である。

【図５】他の制御態様における圧電素子の電圧変化を示
す図である。

【図６】さらに他の制御態様における圧電素子の電圧変
化を示す図である。

【図７】さらに他の制御態様における圧電素子の電圧変
化を示す図である。

【符号の説明】

１ 印字ヘッド ３ 供給手段 ４ 除去手段 ５ 検出手段 ６ 設定手段 ６ａ テーブル ７ 除去制御手段 １０ 積層圧電素子 ２４ 印字ワイヤ ２８ 印字媒体 ６０ 圧電素子駆動回路 ６４ 主制御装置 ６６ 印字媒体厚検出装置 Ｐ 圧電素子 ＴＲ１トランジスタ ＴＲ３トランジスタ Ｌ コイル Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字媒体面にドットマトリクス形式で印
   字する印字素子を有する印字ヘッドと、 前記印字素子に連結され、電気エネルギの供給あるいは
   除去により前記印字素子を突出あるいは後退させる圧電
   素子による駆動源と、 ドット印字指令信号により、前記印字素子を突出させる
   に十分な電気エネルギを前記駆動源に供給する供給手段
   と、 前記供給手段による電気エネルギの供給の後に、前記駆
   動源に蓄積された電気エネルギを除去して突出している
   印字素子を後退させる除去手段と、 ドット印字の後に次のドットを印字するまでの期間を検
   出する検出手段と、 前記検出手段の検出値から、前記除去手段により電気エ
   ネルギを除去する速度を複数段階に設定する設定手段
   と、 前記設定手段により設定された速度にもとづいて前記除
   去手段を制御する除去制御手段とを備えることを特徴と
   するドット印字装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記設定手段は、前
   記複数の検出値と除去動作のための設定時間とを格納し
   たテーブルを有するドット印字装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記検出手段は、印
   字するドットデータを記憶したイメージバッファから印
   字するドットの間隔を検出するドット印字装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、次のドットを印字す
   るまでの期間が所定値以上あるときは、前記除去手段
   は、電気エネルギの除去動作と、その除去動作の休止と
   を繰り返すドット印字装置。