JPH0519914B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プリンタの印字ヘツドに使用する印
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ツドに用いられる印字
ハンマはその駆動源として、電磁形のアクチユエ
ータが広く用いられている。このような電磁形の
アクチユエータは、コイルに電流を流すことによ
つて磁界を発生し、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つている。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５図に示
すような（特開昭58−163668号参照）印字ハンマ
がある。

第５図に示した印字ハンマは、下端が固定部材
５０に結合された圧電素子５１と、下端部に２個
の結合部５２および５３を有し、そのうちの１個
の結合部５２は固定部材５０に結合され、他の１
個の結合部５３は圧電素子５１の上端に結合され
たアーム５４と、上下方向に互に近接した２個の
結合部５５および５６（そのうちの１個の結合部
５５はアーム５４の上端に結合し、他の１個の結
合部５６は固定部材５０の上辺に結合）を有した
アーム５７と、アーム５７の左端に固着された印
字ワイヤ５８とを備えている。第５図ａは圧電素
子５１に電圧が印加されていない状態（不動作状
態）を示す図、第５図ｂは圧電素子５１に電圧が
印加された状態（動作状態）を示す図である。

第５図ａの状態にある圧電素子５１に電圧が印
加されると、第５図ｂに示すように、圧電素子５
１は矢印Ａの方向に伸び、これによつてアーム５
４はその下端の右方を押され、結合部５２を支点
として矢印θ₁の方向に回動する。圧電素子５１の
変位量は梃子の原理によつて拡大されて結合部５
５に伝達される。このためアーム５７は、結合部
５５において引張られて結合部５６を支点として
矢印θ₂の方向に回動する。これによつて結合部５
５の変位量も梃子の原理によつて拡大されて印字
ワイヤ５８に伝達される。このように圧電素子５
１の変位量は、アーム５４および５７の回動運動
によつて拡大されて印字ワイヤ５８に伝達されて
印字動作を行う。

〔発明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
発熱であつ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梃子作
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つている。このため従来
の印字ハンマは構造が複雑であつて製造コストが
高く、しかも小形化が難し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、梃子の原
理を応用しているため、変位量は拡大するが、力
は縮少するという性質を有している。従つて第５
図に示すアーム５４と結合部５２および５３とか
ら構成される第一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
のため第二段目の変位量拡大機構の結合部５５お
よび５６の曲げ剛性を結合部５２および５３の曲
げ剛性よりも小さくする必要がある。この結果、
第二のアーム５７と結合部５５および５６とから
構成される二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
速くすることができないという問題点もある。

本発明の目的は、上述のような圧電素子を駆動
源とする印字ハンマの欠点を改良して、構造が単
純であるため製造コストが安く、しかも高速で動
作することのできる小形の印字ハンマを提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のと印字ハンマは、一方の端部に印字ワ
イヤを固着し他方の端部に結合部を有するアーム
と、前記結合部に一端を固定し長手方向が前記印
字ワイヤの運動方向に対して直角方向かつ前記ア
ームの長手方向と並行となるように配設された薄
板状の第一のヒンジと、一端を前記第一のヒンジ
の他端に固着し他端を固定部材に固定し前記アー
ムと並行に配設された圧電素子と、それぞれが前
記第一のヒンジの幅方向の両側に前記第一のヒン
ジに対して前記印字ワイヤの運動方向に所定の寸
法の等しい段差を有して配設され前記結合部に一
端を固着し他端を前記固定部材に固着した薄板状
の第二および第三のヒンジとを備えて構成され
る。

〔作用〕

本発明の印字ハンマは、印字ワイヤを担持する
アームと圧電素子とを結合するための主要部材で
ある薄板状の第一のヒンジと、これを挟んで横方
向（幅方向）の両側に設けられ、高さ方向におい
て第一のヒンジと所定の高さの段差を有するよう
に配設された薄板状の第二および第三のヒンジを
備えており、第一のヒンジの中心線と第二および
第三のヒンジの中心線との間の距離を、第５図に
示す従来印字ハンマのように各ヒンジを平面的に
配置した場合のヒンジ間の距離に比較して短くし
たものである。

この結果、１個の変位量拡大機構の変位量拡大
率を大きくできるため、アームを１個しか使用し
ない１段増幅のみで印字動作に必要な印字ワイヤ
の動作量（ストローク）を得ることができる。

したがつて、従来の印字ハンマのようなアーム
を２個使用した２段増幅の場合と比較して、アー
ムの等価質量が小さくなる。また、ヒンジ部の曲
げ剛性も大きくなるため、変位量拡大機構の固有
振動数は高くなり、従つて印字ハンマの印字動作
の応答周波数が高くなるので高速動作可能な印字
ハンマを得ることができる。

また、変位量拡大機構も１個のアームと３個の
ヒンジとのみで構成されるため、印字ハンマの構
造が単純になつて安価な印字ハンマを得ることが
できる。

さらに、各ヒンジの長手方向は印字ワイヤの運
動方向と直角かつアームと並行に配設し、圧電素
子がアームと並行に配置されているため、小形で
薄形の印字ハンマを得ることができる。

〔実施例〕

次に、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図は本発明の第１の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１はその結合部１ａに
薄板状の第一ヒンジ２と、これを挟んで横方向
（幅方向）の両側に設けられた薄板状の第二およ
び第三ヒンジ３および４を有している。第一ヒン
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、第二および第三の
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１ｂには印字ワイヤ７が結合されている。
また第一、第二および第三ヒンジ２，３および４
はその長手方向が印字ワイヤ７の運動方向と直角
かつアーム１の長手方向と並行に配設してある。

第２図は第１図の実施例の第一、第二および第
三ヒンジ２，３および４の配設状態の詳細を示す
斜視図である。第二および第三ヒンジ３および４
は、第一ヒンジ２を挟んでその左右（幅方向）の
両側に設けられており、高さ（厚さ）方向は、第
一ヒンジ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。第二ヒンジ３と第三ヒンジ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３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、第一ヒンジ２を矢印Ｂ１方向に変位させ
る。一方第二および第三ヒンジ３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、しかも第一ヒンジ２との間に段差を有するた
め、薄板状の第一、第二および第三ヒンジ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。

このように本実施例の印字ハンマにおいては、
第二および第三ヒンジ３および４を第一ヒンジ２
を挟んでその横方向（幅方向）の両側に設け、そ
の高さ（厚さ）方向の位置を第一ヒンジ２との間
に段差を有するように配設することによつて、第
一ヒンジ２の中心線と第二および第三ヒンジ３お
よび４の中心線との間の距離を、第５図に示す従
来の印字ハンマのような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。

したがつて、第５図に示す従来のもののように
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、印字ハンマの印字動作の応
答周波数が高くなつ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、構造が単純となつて安価な印字ハンマが
得られる。さらに、圧電素子５はその長手方向が
アーム１の長手方向の並行に配設されているた
め、小形で薄形の印字ハンマが得られる。

第４図は本発明の第２の実施例の印字ハンマを
複数個放射状に配設して構成したシリアルプリン
タ用の印字ヘツドの一例を示す断面図である。

第４図において、アーム４１はその結合部４１
ａに第一ヒンジ４２と、これを挟んで横方向の両
側に第一ヒンジ４２とは段差を有している第二お
よび第三ヒンジ（第４図に示してない）を有して
いる。第一ヒンジ４２は圧電素子４５の一端に結
合されており、第二および第三のヒンジの一端は
固定部材４６に結合されている。圧電素子４５の
他端も固定部材４６に結合されている。アーム４
１の先端には印字ワイヤ４７が結合されている。
第一ヒンジ４２並びに第二および第三ヒンジは第
２図と同様に配設されている。第４図は、このよ
うな印字ハンマが、印字ワイヤ先端近傍を中心と
して複数個放射状に配設して構成した印字ヘツド
の断面図を示している。

このように構成された印字ヘツドの各印字ハン
マは、第１の実施例の印字ハンマと同様の動作を
行い、従つて同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の印字ハンマは小
形かつ薄形で構造が単純であるため安価に製造で
きるという効果があり、また応答周波数が高いた
め、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図は本発明の第１の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図は本発明の第２の実施
例の印字ハンマを用いて構成した印字ヘツドの一
例を示す断面図、第５図ａおよびｂは従来の印字
ハンマの一例を示す側面図でそれぞれ不動作状態
を示す図、および動作状態を示す図である。 １，４１，５４，５７……アーム、１ａ……結
合部、２，４２……第一ヒンジ、３……第二ヒン
ジ、４……第三ヒンジ、５，４５，５１……圧電
素子、６，４６，５０……固定部材、７，４７，
５８……印字ワイヤ、５２，５３，５５，５６…
…結合部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方の端部に印字ワイヤを固着し他方の端部
   に結合部を有するアームと、前記結合部に一端を
   固定し長手方向が前記印字ワイヤの運動方向に対
   して直角方向かつ前記アームの長手方向と並行と
   なるように配設された薄板状の第一のヒンジと、
   一端を前記第一のヒンジの他端に固着し他端を固
   定部材に固定し前記アームと並行に配設された圧
   電素子と、それぞれが前記第一のヒンジの幅方向
   の両側に前記第一のヒンジに対して前記印字ワイ
   ヤの運動方向に所定の寸法の等しい段差を有して
   配設され前記結合部に一端を固着し他端を前記固
   定部材に固着した薄板状の第二および第三のヒン
   ジとを備えることを特徴とする印字ハンマ。