JPS61193867A - 印字ハンマ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はインパクト式の印字ハンマ、特に自由飛行（ラ
リ−フライト）型の印字ハンマに関する。

（従来技術とその問題点） 自由飛行型の印字ハンマは長ストロークが得られるとい
う利点がある。

従来、自由飛行型の印字ハンマとして電磁石を用いたも
のが広く使用されている。しかし、電磁石を用いたもの
は、電気・機械エネルギ変換効率が低いため、必要とす
る印字エネルギに対し多大な入力エネルギを与える必要
があり、また、電磁石を用いているため大型化する。

そこで近年、電気・機械エネルギ変換効率の高い圧電素
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、公開特許公報（昭５９−４５１６５）には、第７図
に示すような印字ハンマが示されている。第７図におい
て、圧電素子７１は、一端を取付部材７２に接続し、他
端は力伝達部材７３に接続している。また、印字ワイヤ
７４が接続している係留部７５はコイルばね７６により
力伝達部材７３に押圧されている。印字ワイヤ７４はガ
イド孔７７により支持されている〇 印字時、圧電素子７１に電圧を印加すると、圧電素子７
１は矢印人の方向に高速で伸び、力伝達部材７３も変位
する。したがりて印字ワイヤ７４と係留部７５は力伝達
部材７３により力を受けて加速され、圧電素子７１の伸
び童よりもはるかに長い距離を自由飛行し、印字ワイヤ
７４の先端でドツトを印字する。

このような圧電素子を用いた自由飛行型の印字ハンマは
構造が簡単で小型化ができる特徴をもっている。しかし
ながら、圧電素子の高速動作により係留部７５に力を作
用させて自由飛行する方法は逆に印字ワイヤ７４及び係
留部７５が印字復元の位置に戻ると力伝達部材７３に衝
突し、リバウンドを起こしそのリバウンド動作が落ちつ
くまで次の印字動作又は飛行動作が困難となる。すなわ
ち、印字ワイヤ７４、係留部７５を自由飛行させるため
には力伝達部材７３と係留部７５とが各々力伝達される
だけの硬度が必要であり、軟質性の材料では圧電素子７
１の動作が吸収され自由飛行が困難となる。反面、係留
部７５が印字復元の位置に戻ったとき、すなわち力伝達
部材７３に接触したときは硬質性の材料ではその反発に
よりリバウンドを起こしてしまう。圧電素子７１の動作
は高速性があるものの変位量が小さいため、リバウンド
量が大きいと次の飛行動作が困難となる。プリンタ印字
ハンマは簡単で小型の構造が要求されるとともに印字速
度の高速化も要求されており、前記リバウンドが落ちつ
くまでの待ち時間が大きいことは高速化を図る上で問題
となる。

（発明の目的） 本発明はとのような従来の欠点を除去し、高速動作が可
能で信頼性の高い印字ハンマを提供することにある。

（発明の構成） 本発明によれは、電歪又は圧電素子の伸縮動作により印
字針を自由飛行させて印字動作を行なう印字ハンマにお
いて、印字針を有する飛行部材と、その飛行部材を復帰
するためのばねと、前記飛行部材に力を与えるための少
なくとも２個から成る電歪又は圧電素子とから構成され
、一方の圧電素子を第一の圧電素子として、その第一の
圧電素子の伸縮方向を軸として第一の圧電素子の外周を
囲うとともに第一の圧電素子の動作と同一方向にかつ単
独に伸縮動作のできる第二の圧電素子を設け、前記第一
、第二の圧電素子には前記飛行部材に力を与える力伝達
部材と緩衝部材とが接続されていることを特徴とする印
字ハンマが得られる。

（構成の詳細な説明） 本発明は上述の構成をとることにより従来技術の問題点
を解決した。

まず、駆動源となる電歪あるいは圧電素子は少なくとも
２個のものから構成される。一方の圧電素子を第一の圧
電素子とし、その第一の圧電素子の伸縮方向を軸として
、その軸のまわり、すなわち第一の圧電素子の外周を囲
うように第二の圧電素子を設ける。このとき、第一、第
二の圧電素子は伸縮方向は同じであるが各々の圧電素子
は互いの動作を干渉することなく単独で動作できるよう
に構成する。すなわち駆動源となる圧電素子は第一、第
二の圧電素子により２重構造となっている。

また、各々の圧電素子はその前面に印字針を有した飛行
部材に力を与えるように力伝達部材と緩衝部材を設けて
いる。この力伝達部材と緩衝部材は前記第一、第二の圧
電素子のいづれか一方の前面に設けられている。今第−
の圧電素子に力伝達部材、第二の圧電素子に緩衝部材を
設けた構成において、まず第一の電歪又は圧電素子に電
圧を印加すると電歪又は圧電素子は微少ながら非常に速
く変位するため飛行部材は第一の電歪又は圧電素子の前
面に設けられた力伝達部材より力を受けて加速され力伝
達部材を離れ飛行する。その後飛行部材にある印字針は
プラテン上の用紙、インクリボンを打撃し印字動作をす
る。さらに、飛行部材は元の位置へ復帰動作をするが、
このとき緩衝材を設けた第二の電歪又は圧電素子を励起
する。前記第一の電歪又は圧電素子の励起は飛行部材を
自由飛行させるための間だけ励起されれば良く、飛行部
材が力伝達部材を離れた時点で印加電圧を停止して良い
。そのため飛行部材の復帰時には第二の電歪又は圧電素
子は励起により第一の電歪又は圧電素子よりも飛行部材
に近い位置に面することになり、飛行部材は第二の電歪
又は圧電１素子上の緩衝部材に衝突する。その後第二の
電歪又は圧電素子への電圧の停止により飛行部材は緩衝
部材上で制動され元の位置に戻る。このとき第二の電歪
又は圧電素子への印加電圧を急激に停止しても飛行部材
は緩衝部材上にあるためリバウンド量は小さく、そのた
めに制動時間を短くすることができ、次の動作を早める
ことができる。このように次の動作の待ち時間を短くす
ることができる結果高速の印字ハンマを得ることができ
る＠ （実施例） 以下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図であり第１（ａ）図
は印字ハンマの断面図、第１（ｂ）図は分解図である。

また第２図は第１図の実施例の使用形態を説明するため
の図である４、第１図に右いて、自由端に印字針１１と
飛行部材１２を設けた板ばね１３を取付部材１４に固定
する。また飛行部材１２の裏面には第一の圧電素子１５
と第二の圧電素子１６を取付部材１４に接続する。この
とき、第一の圧電素子１５の伸縮方向は飛行部材１２の
方向に伸縮動作できるようにする。またその第一の圧電
素子１５の伸縮方向を軸としてその軸のまわりに第一の
圧電素子１５の外周を囲うように第二の圧電素子１６を
設け、その第二の圧電素子１６の伸縮方向も第一の圧電
素子１５と同じようにするが、第一、第二の圧電素子１
５．１６は互の動作に無関係に単独動作できる。そのた
め第一、第二の圧電素子１５．１６により２重構造とな
るが、第一。

第二の圧電素子１５．１６の間は空ＦＪ１９か又はシリ
コンゴムの如き絶縁体で軟質の材料を充てんする。

また第一の圧電素子１５の前面には金属の如き硬質材料
である力伝達部材１７を設け、その力伝達部材１７と飛
行部材１２とが接触するように板ばね１３で飛行部材１
２を力伝達部材１７に押圧する。さらに第二の圧電素子
１６の前面にはゴムやプラスティックの如き緩衝効果の
ある緩衝部材１８を設けている。本発明においてはこの
力伝達部材１７と緩衝部材１８とが第一、ＷＸ二の圧電
素子１５．１６のいづれか一方の前面に設けられれば良
いが、ここでは第一の圧電素子１５に力伝達部材１７、
第二の圧電素子１６に緩衝部材１８を設けた実施例で説
明する。このような構造において、まず第一の圧電素子
１５に電圧を印加すると第２図（１）のように第一の圧
電素子１５は矢印人の方向に高速で変位を生じ、力伝達
部材１７より力を受けて飛行部材１２、及び印字針１１
は前方へ加速される。この場合第２図（ｃ）に示すよう
に印字針１１、飛行部材１２は第一の圧電素子１５の伸
び２０よりもはるかに長い距離を自由飛行２１１゜で、
印字針１１はプラテン２２、印字用紙２３、インクリボ
ン２４を打撃し印字動作を行なう。このとき飛行部材１
２は第一の圧電素子１５の最大速度発生時に自由飛行を
行なうため第一の圧電素子１５の印加電圧２５の時間は
飛行部材１２が自由飛行した時点で停止して良い。一方
、前記の印字した後、印字針ｌｌと飛行部材１２は印字
の衝撃力による反作用と板ばね１３の復帰力により元の
位置に戻る動作になるが、このとき第２図（ｂｌ（ｃ）
に示すように、第二の圧電素子１６に電圧２６を印加す
る。前記したように第一の圧電素子１５は飛行させるた
めの動作は終わっているため元の位置に戻っており、第
二の圧電素子１６は励起されることにより矢印Ｂの方向
への伸び２７を生じて第一の圧電素子１５よりも飛行部
材１２の側につき出ている。このため飛行部材１２は第
二の圧電素子１６前面の緩衝部材１８と衝突し、緩衝効
果により制動される。その後第二の圧電素子１６への通
電停止により、飛行部材１２は元の位置に戻る。この第
二の圧電素子１６の通電２６は飛行部材１２のｖ！帰と
タイミングが合うようにセットしても良いが、プリンタ
に詔いてはプラテン２２と印字針１１との距離、すなわ
ちプラテンギャップを変更することが多いため、タイミ
ングをとることよりも、第一の圧電素子１５の駆動終了
後第二の圧電素子１６に通電しておく方がドライバ回路
としても簡単な構造となる。圧電素子はコンデンサであ
り通電時間が長くてもエネルギからみて同じである。こ
のように第二の圧電素子１６前面に緩衝部材１８を設け
ることは飛行部材１２のリバウンド量を大幅に低減し、
単時間で次の動作が開始でき、プリンタに必要な高速印
字ハンマが得られる。第２図（ｄ）はこのような第二の
圧電素子１６と緩衝部材１８を用いない従来の例である
が、飛行部材１２を自由飛行させるため力伝達効率の良
い硬質の力伝達部材１７だけを用いると飛行条件は良い
が、反面復帰時には飛行部材１２は力伝達部材１７と衝
突して大きなリバウンドのある動作２８となる。このリ
バウンド量は自由飛行の半分近くなることもあり、この
リバウンドが制動するまで多大な時間を要する。本発明
ではこのような問題を除去し、単時間で制動でき、高速
で印字動作できるハンマが得られる。

第３図は本発明の印字ハンマを複数個横一列に配置して
ラインプリンタ用ハンマに適用したものである。第３図
において、並列された各ハンマにおける第一の圧電素子
１５の駆動による印字針１１゜飛行部材１２の自由飛行
、及び第一の圧電素子１５への通電停止と第二の圧電素
子１６の通電による制動は前記第１図と同様の動作、効
果が得られる。

第４図は本発明の他の実施例を示す印字ハンマの模式的
な斜視図である。第４図において、第一。

第二の圧電素子４１．４２とその前面に設けた力。

伝達部材４３、緩衝部材４４、さらに力を受は飛行する
飛行部材４５の形状を矩形にしたものであり、印字針１
１、飛行部材４５の自由飛行動作、印字動作は前記実施
例と同様の効果が得られる。

このような矩形の素子は第二の圧電素子４２を一体の中
空のものでなく４枚の板状にして第一の圧電素子４１を
囲むようにして接合し構成することによっても得られる
。本発明では第一、第二の圧電素子４１．４２とが２重
構造で動作できれば形状に拘らず適用可能である。第５
図は本発明の他の実施例を示す図である。第５図は、第
一、第二の圧電素子１５，１６、及び印字ワイヤー５１
゜飛行部材１２を有する板ばね１３より構成される印字
ハンマを円筒状の・役付部材５２に放射状に配置したシ
リアルプリンタ用の印字ハンマの断面図である。この場
合、印字針として印字ワイヤー５１を用いているためガ
イド孔５３を設けているが、このようなシリアルプリン
タ用印字ハンマにおいても第一の圧電素子１５の通電励
起により力伝達部材１７は飛行部材１２、印字ワイヤー
５１を飛行させ、また第二の圧電素子１６の通電及び緩
衝部材１８による制動効果があることは言うまでもない
。第６図は本発明の他の実施例を示し、シリアルプリン
タ用ハンマの断面図セある。第６図において、印字ワイ
ヤー５１と接続された飛行部材６１を復帰動作するため
のコイルばね６２を用いており、その飛行部材６１の一
面に力伝達部材１７、緩衝部材１８と第一、第二の圧１
＊子１５．１６を配置して取付部材６３に取付ける。印
字ワイヤー５１はガイド孔６４によりガイドされ、コイ
ルばね６２により第一、第二の圧電素子１５．１６前面
の力伝達部材１７、緩衝部材１８に押圧されている。駆
動源となる第一、第二の圧電素子１５゜１６は伸縮方向
を軸にして軸中心に対称となっているため飛行部材６１
、印字ワイヤ５１にはモーメントもかかることなく飛行
方向に効率良く力が伝達される。このようなシリアルプ
リンタにおいても自由飛行及び制動の効果があり高速の
印字ハンマが得られる。

以上の本発明において、駆動源となる圧電素子は単板の
縦効果、横効果のある場合、また複数枚積層した場合の
他、さらには電歪素子を用いても適用可能であり同様の
効果が得られる。

（発明の効果） 本発明によれば、第一の圧電素子とその第一の圧電素子
外周を囲うように配置した第二の圧電素子により印字針
を自由飛行させるとともに、印字後その印字針の動作を
速みやかに制動でき、次の印字動作を速め、高速印字動
作のできる小型の印字ハンマが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は第１図の
使用形態を説明するための図、第３図は第１図の本発明
の印字ハンマを並べてラインプリンタ用印字ヘッドにし
た一実施例を示す模式的斜視図、第４図は本発明の他の
実施例を示す図、第５図は本発明の他の実施例を示す図
、第６図は本発明の他の実施例を示す図、第７図は従来
の実施例を示す図である。 図中各記号はそれぞれ次の内容を示す。 １１・・・印字針、１２，４５．６１・・・飛行部材、
１３・・・板ばね、１４，５２．６３・・・取付部材、
１５．４１・・・第一の圧電素子、１６．４２・・・第
二の圧電素子、１７，４３・・・力伝達部材、１９・・
・空隙、１８．４４・・・緩衝部材、２０・・・第一の
圧電素子の伸び、２１．２８・・・印字針、飛行部材の
動作、２２・・・プラテン、２３・・・印字用紙、２４
・・・インクリボン、２５・・・第一の圧電素子の印加
電圧、２６・・・第二の圧電素子の印加電圧、２７・・
・第二の圧電素子の伸び、５１・・・印字ワイヤー、５
３．６４・・・ガイド孔、６２・・・コイルばね、７１
・・・圧電素子、７２・・・取付部材、７３・・・力伝
達部材、７４・・・印字ワイヤ、７５・・・係留部、７
６・・・コイルばね、７７・・・ガイド孔。 オ　１　図 オ　２　図 ７Ｉ−３図 １４取付部材 １７力伝達部材 ′Ａ−４０ オ　５　図 オ６図 ７Ｉ−７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電歪又は圧電素子の伸縮動作により印字針を自由飛行さ
   せて印字動作を行なう印字ハンマにおいて、印字針を有
   する飛行部材と、その飛行部材を復帰するためのばねと
   、前記飛行部材に力を与えるための少なくとも２個から
   成る電歪又は圧電素子とから構成され、一方の圧電素子
   を第一の圧電素子として、その第一の圧電素子の伸縮方
   向を軸として第一の圧電素子の外周を囲うとともに第一
   の圧電素子の動作と同一方向にかつ単独に伸縮動作ので
   きる第二の圧電素子を設け、前記第一、第二の圧電素子
   には前記飛行部材に力を与える力伝達部材と緩衝部材と
   が接続されていることを特徴とする印字ハンマ。