JPS59150756A - 印字機構 - Google Patents
印字機構Info
- Publication number
- JPS59150756A JPS59150756A JP58025049A JP2504983A JPS59150756A JP S59150756 A JPS59150756 A JP S59150756A JP 58025049 A JP58025049 A JP 58025049A JP 2504983 A JP2504983 A JP 2504983A JP S59150756 A JPS59150756 A JP S59150756A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- displacement
- arm
- printing
- piezoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
- B41J2/23—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material using print wires
- B41J2/27—Actuators for print wires
- B41J2/295—Actuators for print wires using piezoelectric elements
Landscapes
- Impact Printers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はドツトインパクト式マトリクスプリンタに使用
される印字機構に関し、さらに詳しくは圧電材料を駆動
源とし変位拡大機構により印字動作を行なう印字ヘッド
に関する。
される印字機構に関し、さらに詳しくは圧電材料を駆動
源とし変位拡大機構により印字動作を行なう印字ヘッド
に関する。
従来、ドツトインパクト式プリンタの印字機構はその駆
動源としてほとんど電磁石、あるいは永久磁石を用いて
いる。しかしながら、この方式は印字駆動において必要
な、印字エネルギに対し、多大な入力エネルギを必要と
し、その入力エネルギのほとんどは銅損、鉄損による発
熱によって失われ、効率か悪いという欠点があった。そ
のため近年では電歪材料、ある、いは圧電材料を駆動源
として消費電力及び発熱量が少なく高速動作の可能な印
字機構がいくつか考えられている。
動源としてほとんど電磁石、あるいは永久磁石を用いて
いる。しかしながら、この方式は印字駆動において必要
な、印字エネルギに対し、多大な入力エネルギを必要と
し、その入力エネルギのほとんどは銅損、鉄損による発
熱によって失われ、効率か悪いという欠点があった。そ
のため近年では電歪材料、ある、いは圧電材料を駆動源
として消費電力及び発熱量が少なく高速動作の可能な印
字機構がいくつか考えられている。
ところが、この方式においては電歪材料の変位は０．０
５〜０．０１ｎｍ と微少であり、通常のプリンタ印字
機構きして必要な印字針のストロークの０．５關程度に
満たないため電歪材料の微少変位を大きくするのが課題
であった。
５〜０．０１ｎｍ と微少であり、通常のプリンタ印字
機構きして必要な印字針のストロークの０．５關程度に
満たないため電歪材料の微少変位を大きくするのが課題
であった。
この要望に対し、従来ｌこは第１図に示す特許昭４７−
２７５９記載の機構がある。第１図において、薄板状の
圧電材料を複数枚積層にしたトラ、ンスジヱーサｌを２
個段差を設けてレバー２に向かい合わせて取付ける。ま
たレバー２の先端にはヒンジ３を設け、かつプリントハ
ンマー４を有するビーム５が取付けられている。このよ
うな機構においてはトランスジューサ１の変位がレバー
２により拡大され、さらにビーム５によって拡大されプ
リントハンマー４を駆動している。
２７５９記載の機構がある。第１図において、薄板状の
圧電材料を複数枚積層にしたトラ、ンスジヱーサｌを２
個段差を設けてレバー２に向かい合わせて取付ける。ま
たレバー２の先端にはヒンジ３を設け、かつプリントハ
ンマー４を有するビーム５が取付けられている。このよ
うな機構においてはトランスジューサ１の変位がレバー
２により拡大され、さらにビーム５によって拡大されプ
リントハンマー４を駆動している。
しかしながら、このような構造においては大型で複雑で
あるため近年におけるドツトインパクト式プリンタに要
求される小型化、低価格化が困難である欠点があった。
あるため近年におけるドツトインパクト式プリンタに要
求される小型化、低価格化が困難である欠点があった。
また一方、高密度化を計るものとして第２図に示す特許
昭５３−１１３６２５記載の機構がある。第２図におい
て、ばね６の両端は保持要素７に固定され、一方は圧電
結晶装置８に坐着し、他方は固定保持部９に坐着する。
昭５３−１１３６２５記載の機構がある。第２図におい
て、ばね６の両端は保持要素７に固定され、一方は圧電
結晶装置８に坐着し、他方は固定保持部９に坐着する。
この構造において、圧電結晶８の励起により湾曲はね６
をたわませ、湾曲はね６中央部に取付けられた印字針１
０を駆動するものである。ところが、このような湾曲は
ね６をたわませる機構においては、圧電材料８の変位ε
、湾曲はね６の長さをＥとしたとき、湾曲はね６の中央
部のたわみ量δは幾何学的【こδ二２−Ｊｌｌ／πに近
似され、例えばε＝＝０．０１ｍ７ａとしたとき、ｌ＝
６０ｍｍにしなければδ＝０．５朋にならない。また上
記式□ は理想的な式であり、実際には湾曲ばね６の固
定部７での変位伝達ロスがあり結局湾曲はね６の長さは
１００ ｍｍ程度にしなけれはならない。した□がって
、この構造においても大型の印字機構になる欠点があっ
た。
をたわませ、湾曲はね６中央部に取付けられた印字針１
０を駆動するものである。ところが、このような湾曲は
ね６をたわませる機構においては、圧電材料８の変位ε
、湾曲はね６の長さをＥとしたとき、湾曲はね６の中央
部のたわみ量δは幾何学的【こδ二２−Ｊｌｌ／πに近
似され、例えばε＝＝０．０１ｍ７ａとしたとき、ｌ＝
６０ｍｍにしなければδ＝０．５朋にならない。また上
記式□ は理想的な式であり、実際には湾曲ばね６の固
定部７での変位伝達ロスがあり結局湾曲はね６の長さは
１００ ｍｍ程度にしなけれはならない。した□がって
、この構造においても大型の印字機構になる欠点があっ
た。
本発明はこのような従来の欠点を除去し、小型で拡大率
が大きく、かつコストが安く、ドツトインパクト式プリ
ンタに実装可能な印字機構を提供するものである。
が大きく、かつコストが安く、ドツトインパクト式プリ
ンタに実装可能な印字機構を提供するものである。
本発明によれば被数枚積層した圧電素子により圧電式に
駆動される印字針を持つドツトインパクト式マｌ−ＩＪ
クスプリンタの印字機構において、一端を圧電素子で支
持し、他端を基板で支持した変位拡大手段としての梁と
、印字針を有しかつ前記梁の一端近傍に結合し、少なく
とも梁の半分以上の長さをもつアームと、前記アームの
一端から延長し基板に結合した復帰ばねとから構成した
ことを特徴とする印字機構が得られる。
駆動される印字針を持つドツトインパクト式マｌ−ＩＪ
クスプリンタの印字機構において、一端を圧電素子で支
持し、他端を基板で支持した変位拡大手段としての梁と
、印字針を有しかつ前記梁の一端近傍に結合し、少なく
とも梁の半分以上の長さをもつアームと、前記アームの
一端から延長し基板に結合した復帰ばねとから構成した
ことを特徴とする印字機構が得られる。
以下、本発明について実施例を示す図面を参照して説明
する。
する。
第３図は本発明の一実施例を示す側面図である。
第３図において、基板１１に取付けられた圧電素子１２
の先端に圧電素子の変位方向と同一軸上に梁１３を取付
け、また梁１３の他端を基板１１で支持する。
の先端に圧電素子の変位方向と同一軸上に梁１３を取付
け、また梁１３の他端を基板１１で支持する。
また基板１１には梁１３の中央部位置に初期変位を与え
る調整ねじ１４がある。梁１３の両端の支持方法は後述
するが、固定端でも回転端でも良いが、本発明において
は回転端の方が効果がある。また、梁１３の一端の結合
部近傍に先端に印字針１５を持つアーム１６を結合する
。さらに、アーム１６と梁１３の結合部には基板１１に
結合した復帰はね１７が取付けられている。これら梁１
３、アーム１６、復帰はね１７は一体としてプレス打抜
き法、エツチング法、ワイヤーカット等で製造可能なバ
ネ性のある薄板で良く、低コストで製作できる。また、
駆動源は圧電材料、例えはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
’ｌ’ ）の如き平板状の材料を複数枚積層し、各圧電
材料を対にして共通電極として並列状態にしたものであ
る。
る調整ねじ１４がある。梁１３の両端の支持方法は後述
するが、固定端でも回転端でも良いが、本発明において
は回転端の方が効果がある。また、梁１３の一端の結合
部近傍に先端に印字針１５を持つアーム１６を結合する
。さらに、アーム１６と梁１３の結合部には基板１１に
結合した復帰はね１７が取付けられている。これら梁１
３、アーム１６、復帰はね１７は一体としてプレス打抜
き法、エツチング法、ワイヤーカット等で製造可能なバ
ネ性のある薄板で良く、低コストで製作できる。また、
駆動源は圧電材料、例えはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
’ｌ’ ）の如き平板状の材料を複数枚積層し、各圧電
材料を対にして共通電極として並列状態にしたものであ
る。
したがって圧電素子１２に電界を与えることにより各圧
電材料の各変位が加算され梁１３には軸方向に変位１８
が与えられる。そこで梁１３は筏知の座屈理論で求めら
れるようをこ一端に与えられた変位に対し直角方向に変
形し、梁１３の中央部に最大変位が生じる。一方、采１
３の両端結合部にお′いて、梁１３は回転を起こし、梁
１３の両端が例えば■溝に梁１３をさし入れたような回
転支持であれば、第４図に示す如く圧電素子１２の変位
を５１梁１３の長さをｌとすると回転角最大値はθ＝
２ Ｊ Ｅ／１．の関係１こ近似される。そのため、梁
１３の一端近傍に結合されかつ梁１３よりも長くしたア
ーム１６の回転によって先端の印字側１５の変位は拡大
される。その変位量は梁１３の中央部の変位量よりも大
きい。すなわち、変位拡大手段としての梁１３は中央部
で拡大変位が得られるが、同時に梁１３の両端部で回転
角も増加し、その回転角は梁１３の長さが短い方が大き
くなるので、梁１３を短＜シ、少なくとも梁１３の半分
以上の長さのアーム１６を加えて回転角を変位に変換し
た方が機構が小鯉塔き有利である。また、梁１３の支持
は、少なくともアーム１６との結合部側の支持を回転支
持端にすると変位拡大の効果は大きい。
電材料の各変位が加算され梁１３には軸方向に変位１８
が与えられる。そこで梁１３は筏知の座屈理論で求めら
れるようをこ一端に与えられた変位に対し直角方向に変
形し、梁１３の中央部に最大変位が生じる。一方、采１
３の両端結合部にお′いて、梁１３は回転を起こし、梁
１３の両端が例えば■溝に梁１３をさし入れたような回
転支持であれば、第４図に示す如く圧電素子１２の変位
を５１梁１３の長さをｌとすると回転角最大値はθ＝
２ Ｊ Ｅ／１．の関係１こ近似される。そのため、梁
１３の一端近傍に結合されかつ梁１３よりも長くしたア
ーム１６の回転によって先端の印字側１５の変位は拡大
される。その変位量は梁１３の中央部の変位量よりも大
きい。すなわち、変位拡大手段としての梁１３は中央部
で拡大変位が得られるが、同時に梁１３の両端部で回転
角も増加し、その回転角は梁１３の長さが短い方が大き
くなるので、梁１３を短＜シ、少なくとも梁１３の半分
以上の長さのアーム１６を加えて回転角を変位に変換し
た方が機構が小鯉塔き有利である。また、梁１３の支持
は、少なくともアーム１６との結合部側の支持を回転支
持端にすると変位拡大の効果は大きい。
もちろん、梁１３の両端を固定端にしてもアーム１６の
結合が梁１３の長さの四分の−のところであれば梁１３
の回転角の変化による印字針１５の変位拡大は可能であ
る。以上の印字針１５の拡大変位量は圧電素子１２の変
位ε、梁１３の長さ１１アーム１６の長さｌαが与えら
れれば容易に設計できる。また、梁１３の長さは短い方
が回転角の拡大率が大きいので小型の印字機構が司能で
ある。次に、復帰時においては、圧電素子１２の電界を
消去することにより圧電素子１２の変位はＯに戻り、印
字針１５、アーム１６は梁１３自身の＝良帰力とアーム
１６の根元の復・局はね１７により加速されて戻る。さ
らに復帰はね１７はアーム１６の横方向の振動をおさえ
ている。
結合が梁１３の長さの四分の−のところであれば梁１３
の回転角の変化による印字針１５の変位拡大は可能であ
る。以上の印字針１５の拡大変位量は圧電素子１２の変
位ε、梁１３の長さ１１アーム１６の長さｌαが与えら
れれば容易に設計できる。また、梁１３の長さは短い方
が回転角の拡大率が大きいので小型の印字機構が司能で
ある。次に、復帰時においては、圧電素子１２の電界を
消去することにより圧電素子１２の変位はＯに戻り、印
字針１５、アーム１６は梁１３自身の＝良帰力とアーム
１６の根元の復・局はね１７により加速されて戻る。さ
らに復帰はね１７はアーム１６の横方向の振動をおさえ
ている。
以上の実施例の具体的な一例を示すと、圧電素子１２の
変位を０．０１期としたとき、梁１３の長さ３Ｑ ｍｍ
。
変位を０．０１期としたとき、梁１３の長さ３Ｑ ｍｍ
。
ｒ−ム１６の長さを１５πｍ１アーム１６と梁１３の取
付位置を梁１３の一端より５ ｍｍにした機構において
０．５鮨程度、すなわち５０倍の拡大変位が得られてい
る。
付位置を梁１３の一端より５ ｍｍにした機構において
０．５鮨程度、すなわち５０倍の拡大変位が得られてい
る。
このような印字機構は第５図、及び第５図の上面図であ
る第６図に示すように、アーム１６の先端の印字針をワ
イヤ１９にし、並列にした各印字機構から出されている
ワイヤ１９を集合したシリアルブリンクに使用できるし
、第７図に示すように、各印字機構を並列にし、リボン
ガイド２０を装着し、印字用紙２２、−インクリボン２
３、及びプラテン２１１こ対し横方向に各印字機構のピ
ッチ分たけ揺動し印字するドツトラインプリンタにも１
吏用できる。
る第６図に示すように、アーム１６の先端の印字針をワ
イヤ１９にし、並列にした各印字機構から出されている
ワイヤ１９を集合したシリアルブリンクに使用できるし
、第７図に示すように、各印字機構を並列にし、リボン
ガイド２０を装着し、印字用紙２２、−インクリボン２
３、及びプラテン２１１こ対し横方向に各印字機構のピ
ッチ分たけ揺動し印字するドツトラインプリンタにも１
吏用できる。
また以上の本発明の他の実施列を示す。
第８図は本発明のＷ！９の実施例で梁２４の下方の厚さ
を細くシ、アーム１６す梁２４の結合部において最大の
回転角を得た印字機構である。またさらに、池の実施ｖ
ｌｌｌとして、ｉ＄９図は梁下方の１眠を小さくした台
形梁２５に溶接したアーム２６を取付り、大きな回転角
を得た機構である。またさら壷こ第１０Ｍは剛性のある
板にくひ孔を有した梁２７Ｇこより、梁２７は圧電１子
１２の伸びによってくびれ部で回転し、いわゆるリンク
に近い変形を起こし、ｒ−ムＩ６を回転するという機構
である。このとき、采２７のＦ部の支持部路は回転端で
も固定端でも良く、基板■１とともに一体でプレス等で
製作可能である。以上、これらの実施例においては前記
した本発明の効果は十汁侍られている。
を細くシ、アーム１６す梁２４の結合部において最大の
回転角を得た印字機構である。またさらに、池の実施ｖ
ｌｌｌとして、ｉ＄９図は梁下方の１眠を小さくした台
形梁２５に溶接したアーム２６を取付り、大きな回転角
を得た機構である。またさら壷こ第１０Ｍは剛性のある
板にくひ孔を有した梁２７Ｇこより、梁２７は圧電１子
１２の伸びによってくびれ部で回転し、いわゆるリンク
に近い変形を起こし、ｒ−ムＩ６を回転するという機構
である。このとき、采２７のＦ部の支持部路は回転端で
も固定端でも良く、基板■１とともに一体でプレス等で
製作可能である。以上、これらの実施例においては前記
した本発明の効果は十汁侍られている。
以上、本発明によれば、小型で拡大率が大きく、かつコ
ストも安く、消費電力の低いドツトインパクト式グリン
タの印字機構が得られる。
ストも安く、消費電力の低いドツトインパクト式グリン
タの印字機構が得られる。
第１ｍは従来の印字機構の一例を示す側面図、第２図は
従来の印字機構の−ｉ／ｌを示す側面図、第３崗は本発
明の印字、搬構の一実施例を示す１ＩＩＪ面図、第４図
は本発明の概念を紛、明するための略式図、第５図は本
健明の池の実施例を示す平＋６ｉし１、第６図は第５図
の部分上面図、・８７図は本発明の他の実施例で使用形
態を示す断面図、第８図は本発明の他の実：＃ｉ ｆｌ
＋を示す側ｍ１図、より図１一本発明の他の実施例を示
す部分斜視図、第１０図（５本発明の他の実施例を示す
側面図を示す。 図中各記号はそれぞれ次のものを示す。 １・・・圧雪トランスジューサ、２・・・レノく−、３
・・・ヒンジ、４・・・プリントノ１ンマ、５・・・ヒ
゛−ム、６・・、湾曲はね、７・・・保持要素、８・・
・圧電結晶装置、９・・・固定保持部、１（）・・・印
字針、１】・・・基板、■２・・・圧電素子、１３・・
・梁、１４・・−調整ネジ、１５・・・印字針、１６・
・ア−１，，１７・・復帰はね、１８・・・軸方向変位
、１９・・・ワイヤ、２０・・・リボンガイド、２１・
・・プラテン、２２・・印字用紙、２３・・・イラクリ
ボン、２４・・・条、２５・・・台形梁、２６・・・溶
接アーム、２７・・・くびれケイ１する梁、２８・・・
支［寺音じ。 ｆいｒ、ｓ ）ｉ理士ゾτ’、’ ｊ−５１）（！；
第 １ 図 第３図 第 ４ 図 第５図 第６図 ６ 第７図 篇８図
従来の印字機構の−ｉ／ｌを示す側面図、第３崗は本発
明の印字、搬構の一実施例を示す１ＩＩＪ面図、第４図
は本発明の概念を紛、明するための略式図、第５図は本
健明の池の実施例を示す平＋６ｉし１、第６図は第５図
の部分上面図、・８７図は本発明の他の実施例で使用形
態を示す断面図、第８図は本発明の他の実：＃ｉ ｆｌ
＋を示す側ｍ１図、より図１一本発明の他の実施例を示
す部分斜視図、第１０図（５本発明の他の実施例を示す
側面図を示す。 図中各記号はそれぞれ次のものを示す。 １・・・圧雪トランスジューサ、２・・・レノく−、３
・・・ヒンジ、４・・・プリントノ１ンマ、５・・・ヒ
゛−ム、６・・、湾曲はね、７・・・保持要素、８・・
・圧電結晶装置、９・・・固定保持部、１（）・・・印
字針、１】・・・基板、■２・・・圧電素子、１３・・
・梁、１４・・−調整ネジ、１５・・・印字針、１６・
・ア−１，，１７・・復帰はね、１８・・・軸方向変位
、１９・・・ワイヤ、２０・・・リボンガイド、２１・
・・プラテン、２２・・印字用紙、２３・・・イラクリ
ボン、２４・・・条、２５・・・台形梁、２６・・・溶
接アーム、２７・・・くびれケイ１する梁、２８・・・
支［寺音じ。 ｆいｒ、ｓ ）ｉ理士ゾτ’、’ ｊ−５１）（！；
第 １ 図 第３図 第 ４ 図 第５図 第６図 ６ 第７図 篇８図
Claims (1)
- 複数枚積層した圧電素子により圧電式に駆動される印字
針を持つドツトインパクト式マトリクスプリンタの印字
機構において、一端を基板上の圧電素子で支持し他端を
前記圧電素子と同一軸上で基板で支持した梁と、印字針
を有しかつ前記梁の一端近傍に結合し少なくとも梁の半
分以上の長さを有するアームと１．前記アームの一端か
ら延長し基板に結合した復帰ばねとから構成したことを
特徴とする印字機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58025049A JPS59150756A (ja) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | 印字機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58025049A JPS59150756A (ja) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | 印字機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59150756A true JPS59150756A (ja) | 1984-08-29 |
Family
ID=12155061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58025049A Pending JPS59150756A (ja) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | 印字機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59150756A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4844634A (en) * | 1987-07-27 | 1989-07-04 | Ye Data Inc. | Printing head for an impact printer |
| JPH0255149A (ja) * | 1988-08-19 | 1990-02-23 | Brother Ind Ltd | 圧電素子の運動変換装置 |
| US5213424A (en) * | 1991-05-27 | 1993-05-25 | Fujitsu Ltd. | Piezoelectric actuator device |
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