JPS58188672A - 印字ユニツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は印字ユニ、ト、特にド、トφマ）　ＩＪクス・
プリンタの印字へ、ドに用いられる印字ユニ、トに関す
る。

従来、圧電またＦｉ、ｉ！を歪セ１＜、りの圧電横効果
によって生ずる歪を利用して印字動作を行わせる印字ユ
ニットがある。

第１図は従来の印字ユニットを示す側面図でるる、同図
の印字ユニットは、導体の電極板３０両面に圧電体板４
１および４２をｔ！！１ｌｊＩＦシた圧電振動子の一端
を取付部材ｌに固定し、圧電振動子の曲端にドツトを印
字させるためのピン１４を固定して構成されている。圧
電振動子の２つの電極５と電極板３との間に導線６を通
して駆動電圧を印カ目すると、圧電横効果によって圧電
体板４１は矢印Ａで示す方向に伸び且つ圧電体板４２は
矢印Ｂの方向に縮み、圧電撮動子にたわみを生ずる。こ
のたわみに応じてピン１４が矢印Ｃの方向に動き印字面
にドツトを打ち、印字動作を行なう。

このような従来の印字ユ＝、）は、圧゛（横効果を利用
しているために、−気慎砿結合係数が小さく従って大き
な駆動′磁力を消費し、さらに印字するための変位をピ
ンに与えるために圧電撮動子の体積を大きくせねばなら
ないという欠点を有する。

本発明の目的は、上記の欠点を除去し従来より消費電力
が少なくてすみ且つ体積が小さい印字ユニットを撮供す
ることにある。

本発明のニー＝−ツ）は、ａｍに印加される電圧に応じ
て圧電縦効果による寸法の歪を発生する圧電体と、該圧
゛成体の一方の端部を固定し支持する固定部材と、前記
圧′電体の他方の４部に接続する第１の結合部材にそれ
ぞれの一端が接続しており前記圧電体の前記寸法歪を伝
達する第２および第３の結合部材と、前記第２の結合部
材の他端と前記固定部材の第１の所定箇所に−１を接続
したＷＪ４の結合部材の他端とに接続しており前記第２
の結合部材から伝達される前記寸法歪に応じて第１の角
変位を生ずる第１の可動部材と、前明第３の結合部材の
他端と前記固定部材の第２の所定箇所に一端を接続した
第５の結合部材の１ｔ１１端とに接続してお９前記第３
の結合部材から伝達される前記寸法歪に応じて第２の角
変位を生ずる第２の可動部材と、前記第１の可動部材の
所定箇所に一端を接続し次第６の結合部材および前記第
２の可動部材の所定箇所に一端を接続し次第７の結合部
材のそれぞれの他端に接続しており前記第６および第７
の結合部材を介して伝達される前記第１および第２の角
変位に応じて第３の角変位を生ずる第３の可動部材と、
該第３の可動部の所定箇所に取付けられており前記第３
の角変位に応じて所定の方向に運動する印字部材とを備
えている。

本発明の印字ユニットでは、印字動作を行うための変位
を圧電縦効果により得ている。圧電縦効果では、圧電横
効果の場合よりも゛電気機械結合係数が大きい（通常２
倍強である）から、４気エネルギーから機械エネルギー
への変換効率が大きく（１気機械結合係数の比の二乗倍
すなわち約５倍である）、従って同一の機械エネルギー
を得るために消費する駆動電力が従来よりも少なくてす
む。

さらに圧電縦効果では、圧電横効果の場合よりも得られ
る歪が大きい（ポアソン数倍すなわち約３倍である）か
ら、単位体積当りに蓄えられる機械エネルギーが大きく
（ポアソン数の二乗倍すなわち約９倍である）％従って
同一の機械エネルギーを蓄えるために要する体積が従来
よりも小さくてすむ。

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施例を
示すおのおの斜視図および側面図である。圧′成縦効釆
によって歪を生ずる圧電体４の一端は金属の固定部材２
に固着されており、圧′成体４の他端は金属からなる第
１の結合部材１０に固着されている。第１の結合部材１
０には、第２および第３の結合部材１２および１４が一
体に設けられている。

第２の結合部材１２は第１の可動部材１３の一端につな
がっており、Ｉ！１の可動部材１３には第２の結合部材
１２から所定の間隔をおい友箇所に第４の結合部材１６
がつながっている。第３の結合部材１４は第２の可動部
材１５の一端につながっており、第２のｏＴ＃部材１５
には第３の結合部材１４から所定の間隔をおいた薗轡に
第５の結合部材１８がつながっている。第４および第５
の結合部材１６および１８は、それぞれ固定部材２の肩
部に接続し支持されている。第ｌおよび第２の可動部材
１３および１５のそれぞれの曲端には金属板の第６およ
び＠７の結合部材２０および２２のおのおの一端が固着
されている。第６および第７の結合部材２０および２２
の他端は、それぞれ金鴫からなる第３の可動部材２１の
所定−哨に固着されており、第３の可動部材２１の先端
部には金属丸棒のピン２４が取付は固定されている。な
お固定部材２は、第１ないし第５の結合部材１０゜１２
＊１４＊１６および１８と、第１および第２の可動部［
１３および１５と共に一体で金属から形成してあり、こ
れによってユニ、トの組立てに要する工程の節減が図ら
れている。圧電体４の両側面（設けた電極５には導線６
がそれぞれ接続されており、導ａ６を通して駆動電圧を
印加すれば、圧電縦効果により圧電体４に機械的な歪を
生ずる。

駆動電圧が印加されて、第２図（ｂ）における大印Ｆで
示す方向に圧１体４が伸びると、その伸びの歪は第１の
結合部材ｌＯからそれぞれ第２および第３の結合部材１
２および１４を経て、おのおの第１および第２の可動部
材１３および１５に伝達される。この歪を受けた第１お
よび第２の可動部材１３および１５では、それぞれ第４
および第５の結合部材１６および１８を介して固定部材
２に支持されているので回転モーメントを生じて、それ
ぞれ第６および第７の結合部材２０および２２を固着し
ている′箇所に矢印ＧおよびＨで示す方向への変位を生
ずる。矢印ＧおよびＨの向きの２つの変位は互いに逆向
きでおるから、第３の可動部材２１にｉｊａ力が作用し
てビン２４が矢印にの方向に動いて印字動作を行なう。

以上に説明した動作において、第１の（あるいは第２の
）可動部材１３（あるいは１５）は第４（あるいは第５
の）結合部材１６（あるいは１８）を支軸とするレバー
の動作を行ない、第２の（あるいは第３の）結合部材１
２（あるいは１４）から与えられる歪による変位を拡大
して第６の（あるいは第７の）の結合部材２０（あるい
は２２）に伝達する変位増幅手段として作用する。この
２つの変位増幅手段は第３の可動部２１へ逆向きの２つ
の変位を与える１＾力を伝達して印字動作を行なうのに
十分な変位ケビン２４に与える。

第３図（ａ）〜（ｆ）は上記の変位増幅手段の構成例を
示す側面図である。レバーＬは第１の（あるいは＠２の
）可動部材１３（あるいは１５）であり、板状の結合部
ＰおよびＱの一方が第２の（あるいは第３の）結合部材
１２（あるいｔ’ｊ１４）に、また他方が第４の（ある
いは第５の）結合部材１６（あるいは１８）におのおの
対応している。例えば第３図（ａ）の変位増幅手段にお
いて、結合部Ｐ（あるいはＱ）を第４の結合部材１６と
し、結合部Ｑ（あるいはＰ）を第２の結合部材１４とし
、さらにレバーＬを第１の可動部材１３として用いれば
、結合部Ｐ（あるいはＱ）がレバーＬの支軸となって、
結合部Ｑ（あるいはＰ）から与えられる矢印りの方向の
変位は拡大されて、レバーＬの他喝に矢印Ｈｔ　　（６
るいは点線矢印Ｅｘ　）の方向への変位として伝達され
る。結合部ＰおよびＱを板状にすることにより、横撮れ
の少ない安定な変位伝達を行なうことができる。第３図
（ａ）〜（ｆ）には、結合部ＰおよびＱの板面が互いに
平行あるいは直角な場合を示したが、両者の板面が互い
に斜父する構成が可能なことは明らかである。

第２図（ａ）および（ｂ）に示す印字ユニットでは、２
つの変位増幅手段はいずれも第３図（Ｃ）の構成を適用
している。２つの変位増幅手段の構成としてそた歪を拡
大し第３の可動部材２１に偶力を与えるような組合せの
数は非常に多くなるので、すべてをダＩＪ挙するのは省
略してそのうちの２例を以下に示す。

第４図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の第２お
よび第３の実施例を示すＩ＃Ｑｌ向図である。図面間で
対照し易くするために、同じｍ＠をもつ部材には形状が
異なっていても第２図（ｂ）と同じ参照番号をｆｌっで
ある。第４図（ａ）に示すユニットの２つの変位増幅手
段はいずれも第３図（ａ）の構成を用いたものでおり、
第４図（ｂ）のユニットの２つの変位増幅手段のうちの
一方は第３図（ａ）の構成をまた他の一方は第３図（ｅ
）の構成をそれぞれ用いたものである。

いずれの場合でも、圧電体４に生じた矢印に゛の方向の
歪が２つの変位増幅手段を経て伝達されて、矢印Ｇおよ
びＨの向きの西方が第３の可動部材２１に作用しこれに
応じてビン２４が矢印にの方向に動いて印字動作を行な
う、またいずれの場合にも、固定部材２とともに第１な
いし第７の結合部材１０゜１２＊１４會１６＊１８會２
０および２２と第１ないし第３の可動部材１３ｓ１５お
よび２１とを一体に形成して、ユニットの組立工程を節
減している。

さらに固定部材２をコの字形の構造にすることによって
、固定部材２が変形し難くして、圧電体４に生ずる歪の
エネルギーが固定部材２を変形するためにｒ内置されな
いようにしている。

第５図（ａ）〜（Ｃ）は各結合部の板状の部分の形成例
を示す斜視図である。′＠２図（ｂ）ならびに第４図（
ａ）−（ｂ）に示すユニットにおいて、第２ないし第７
の結合部材１２ｅ１４＋１６＋１８１２０および２２は
いずれも板状に形成されており、圧ｔＫ４に生ずる歪に
応じて屈曲しながらビン２４に変位を伝達する。この屈
曲のために消費されるエネルギーを更に減らすには、板
厚を小さくすればよいが、板厚を少さくし過ぎると歪の
伝達が行われ難くなる。

第５回軸）〜（Ｃ）には、この難点を解決するための形
成例を示す、同図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ一方
の板面および両方の板面に溝を設けて板厚の小さな隠所
を有するように形成したものを示す。同図（Ｃ）は、２
枚の板の間に薄い板片を接合して板厚の小さな箇所を設
けたものを示す。このように板厚の小さな箇所を設ける
ことにより、歪伝達の際の屈曲に消費されるエネルギー
を少なくし且つ良好な歪伝達動作を行なわせることがで
きる。

第６図（１）および（ｂ）は本発明のユニットに用いる
圧電体４の構成例を示す斜視図である。いずれも圧゛一
体４の内部に′４極５１および５２をそれぞれ複数個ず
つ交互に平行に配置して設けてあり、−極５１を１対の
ＩＥ電極の一方Ｋまた電極５２を他方に接続しである。

第６図（ａ）は、ジルコン・チタン酸鉛などの圧電材料
を用いる場合を示す。ｄＬ愼５１および５２の間に予め
定めた方向、たとえば矢印Ｊで示す方向の分極処理を施
しておく０分極と同じ方向（あるいは逆方向）の駆動′
電圧をイ愼５を介して電極５１および５２の間に印加丁
れれｒ１圧圧電体４には矢印Ｔ（あるいはＳ）の方向の
歪を生ずる。従って駆動電圧の極性を選定することによ
り、所望の方向への歪を発生させることができる。第６
図（ｂ）は、マンガン・ニオブ＃Ｉ鉛などの゛電歪材料
を用いる場合を示す、この場合には、電極５１および５
２の間に印７７ａされる駆＠電圧の極性の向きＫよらず
矢印Ｔの方向の歪を発生し、ヒステリシスの少ない動作
を行なうという特長がある。

第６図（ａ）および（ｂ）に示すごとく複数個の１を極
５１および５２を交互に配置し九多層成極を設けること
Ｋより、低い駆動域圧で圧電体４の圧電縦効果による大
きな歪を発生させることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明には、圧電縦効
果によりて生ずる歪を拡大伝達して印字動作をさせる仁
とＫより、従来より消費電力が少なく且つ体積が小さな
印字ユニットを実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

＃Ｉ１図は従来の印字ユニ、）を示す側面図、第２図（
１第５図（ａ）〜（ｅ）および第６図（ａ）　＝　（ｂ
）は本発明の実施例を示す斜視図、第２因（ｂ）、第３
図（ａ）〜（Ｄおよび第４図（り　、　（ｂ）は本発明
の実施例を示す側面図である。 ２・・・・・・固定部材、４・・団・圧電体、５＋５１
＋５２・・・・・・電極、６・・・・・・導線、１０・
・団・第１の結合部材、１２・・・・・・第２の結合部
材、１３・・団・ｗｃｌの可動部材、１４・・・・・・
ｔ４３の結合部材、１５・・・・・・第２の可動部材、
１６・・団・第４の結合部材、１８°°°°°°第５の
結合部材、２０・・・・・・第６の結合部材、２１・・
団・第３の可動部材、２２・・・・・・第７の結合部材
、２４碧１図 第２図 （ａ）　　　　　　　　（’ｂ） （Ｃ）　　　　　　　　（ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　４極に印加される１圧に応じて圧電秩幼釆による
   寸法の歪を元生する圧一体と、該出イ庫の一方の端部を
   固定し支持する固定部材と、繭記圧′一体の地方の端部
   に接ｄする第１の結合部材にそれぞれの−：＊が接続し
   ておりＭｔＪ　ｍｅ圧也体のａ記寸法歪を伝達する第２
   および第３の結合部材と、前ｄピ第２の結合部材の他端
   と前記固定部材の第１の所定１所に一端を接続した第４
   の結合部材の他端とに接続しており前記第２の結合部材
   から伝達される＊　ｇｃ：寸法歪に応じて＠ｌの角変位
   を生ずる！１の用ＩＩｈ部材と、前記第３の結合部材の
   曲喘とＩｇｉ記固足固定部材２の所だ箇所に一端を接続
   した第５の結合部材のｒ’Ｊ！　、’ｉｆとに接続して
   おり前記第３の結合部材から伝達されるｍ記寸法歪に応
   じて第２の角変位を生ずる第２の可！ｌ１ｌＳ材と、前
   記第１の可動部材の所定筒所に一端を接続した第６の結
   合部材および前記第２の可＃部材の所定箇所に一端を接
   続した第７の結合部材のそれぞれの他端に接続しており
   前記ｌＩ６およびＩ！７の結合部材を介して伝達される
   前記第１および第２の角変位に応じて第３の角変位を生
   ずる第３の可動部材と、該第３の可動部の所定箇所に取
   付けられており前記第３の角変位に応じて所定の方向に
   運動する印字部材とを備えたことを特徴とする印字ユニ
   ット。 （２）前記ＩＩ２および第４の結合部材はそれぞれ板状
   であり両者の板面が所定の角度をなし且つ前記圧電体の
   前記寸法歪が前記第２の結合部材の板面に＃ｔぼ沿りて
   前記第１の可動部材へ伝達されて前記第４の結合部材の
   前記固定部材に接続する端辺と＃１ｔ！平行な軸のまわ
   りに回転モーメントを生ずるようにした特許請求の範囲
   第（１）項記載の印字ユニット。 （３）　　前記＠３および第５の結合部材はそれぞれ板
   状でお９両者の板面が所定の角度をなし且つ前記圧゛成
   体の前記寸法歪が前記第３の結合部材の板面にｔｌぼ沿
   って前記＄２の可動部材へ伝達されて前記第５の結合部
   材の前記固定部材に接続する端辺とほぼ平行な軸のまわ
   りに回転モーメントを生ずるようにした特許請求の範囲
   第（１）項記載の印字ユニ、ト。 （４）前記第６および第７の結合部材はそれぞれ板状で
   あり両者の板面が所定の角健をなし１つ前記第１および
   第２の角変位がそれぞれ前記第６および第７の結合部材
   の板面には理Ｇ　って前記第３の可動部材へ伝達されて
   前記第６および第７の結合部材の前記第３の可動部材に
   接続する端辺にほぼ平行な軸のまわりに回転モーメント
   を生ずるようにした特ｌ１ｆＩＴｌ！求の範囲第（１）
   項記載の印字ユニット。 （５）板状の１５Ｉ２ないし第７の結合部材は、板厚の
   異なる箇所を設けて形成された特許請求の範囲第（２）
   ないし第（４）項のいずれかの項記載の印字ユニット・ （６）　　前記固定部材は、前記圧１１本の一方の端部
   を固定する第１の取付部と、該第１の取付部と一体をな
   しｍ配圧電体の両側にそれぞれ並行して設けてあり各所
   定箇所に前記第４および第５の結合部材を接続する第２
   および第３の取付部とを有してコの字形に形成された特
   許請求の範囲第（１）項記載の印字ユニット。 ｔ７）　　ｍ配圧電体は、複数個の４＋ｍを内部に交互
   に予め定めた間隔でほぼ平行に設けた圧電材料からなる
   部分を有し、複数個の前記′電極の間で予め定め友向き
   の分極処理を施した特許請求の範囲第（０項記載の印字
   ユニ、ト。 （８）前記圧電体は、複数個の１極を内部に交互に予め
   定めた間隔でほぼ平行に設けた電歪材料からなる部分を
   有する特許請求の範囲第（１）項記載の印字ユニット。 （９）前記第１ないし第７の結合部材と前記第１ないし
   第３の可動部材と前記固定部とのうちの少なくともいず
   れか２つが一体をなして形成され友特ＩＩｆ請求の範囲
   第（１）項記載の印字ユニット。