JPH0327954A - ワイヤ・マトリツクス印刷装置およびその印刷エレメントの作動方法 - Google Patents

ワイヤ・マトリツクス印刷装置およびその印刷エレメントの作動方法

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JPH0327954A
JPH0327954A JP2115309A JP11530990A JPH0327954A JP H0327954 A JPH0327954 A JP H0327954A JP 2115309 A JP2115309 A JP 2115309A JP 11530990 A JP11530990 A JP 11530990A JP H0327954 A JPH0327954 A JP H0327954A
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/22Typewriters 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
    • B41J2/23Typewriters 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
    • B41J2/27Actuators for print wires
    • B41J2/295Actuators for print wires using piezoelectric elements

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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】 A.産業上の利用分野 本発明は、一般にワイヤ・マトリックス印刷エレメント
に関し、より詳しくは、印刷ワイヤすなわちミサイルを
作動させるために圧電結晶体が使用される、シリアル・
ワイヤ・マトリックス印刷エレメントに関する。
B.従来技術及び発明が解決すべき課題シリアル・ワイ
ヤ・マトリックス印刷ヘッド装置の作動については、こ
れまで多くの従来技術による提案がなされてきた。従来
の1つの技術は、印刷ヘッドを電磁現象によって作動さ
せ印刷機能を実行する電磁作動であった。この特定技術
には多くの利点があるが、いくつかの重大な制限もある
。1つの制限は、駆動磁束界を作りだすために必要なコ
イルのインダクタンスであり、この磁束界は、電流が作
動のために必要な値になるのにかなりの長さの時間を要
し、したがって、装置が作動できる速度が制限される。
さらに、比較的電力消費量が多いため、通常は熱の問題
が装置の設計で非常に大きな役割を演ずる。この形式の
印刷ヘッド設計のほとんどは、印刷ヘッドの温度を検知
し、熱が事前に選定した値以上になった場合には、装置
の作動速度を落とし、停止させ、または部分的に使用禁
止にして、ヘッドの損傷を防ぐ何らかの手段を必要とす
る。このことも、その印刷速度の低下または印刷出力の
品質の低下をもたらす。またこの配置は、大量の熱が蓄
積するため、多数のアクチュエー夕を密に詰め込むこと
ができず、やはり印刷された文字の品質が低下する。ま
た、パッケージの問題があるため、全体のパッケージは
比較的大きくてかさばる。
前述の問題を克服するために、圧電アクチュエー夕を使
用する印刷ヘッドの使用が提唱された。圧電アクチュエ
ータ設計の現在利用可能な形式には、多層ベンダ(通常
はバイモルフという)及び積重ね多重アクチュエー夕が
含まれる。
バイモルフ型の構成は、印刷ワイヤの作動に必要な大き
な変位をもたらすが、重要な信頼性の問題ならびに速度
の制限があり、必要な移動を制御する際に必要な精度に
欠ける。米国特許第4035671号明細書、並びにI
BMテクニカル・ディスクローシャ・フルテン、Vol
.26、No.1 (1983年6月)、pp.49−
501及びNo.8 (1984年1月)、1).39
84はすべて、バイモルフ型圧電作動の各種の態様を開
示している。
積重ね多層作動設計は、迅速な応答と低い駆動電圧と大
きな発電力をもたらす。しかし、変位が非常に小さく、
そのため何らかの形式の変位増幅を必要とする。
米国特許第3473468号、同第3649857号、
同第4589786号、及び同第457088号明細書
はすべて、増幅のための様々な形の圧電結晶の移動の機
械的増幅を開示している。
米国特許第3970184号明細書は、圧電移動の油圧
増幅を示し、米国特許第4193703号明細書及びI
BMテクニカル・ディスクロージャ・ブルテン、No.
26 (1977年11月)、p.2263は、印刷エ
レメントの圧電結晶作動の座屈ビーム型増幅を開示して
いる。この座屈ビーム型作動では、圧電結晶を付勢して
、曲げられた状態にあるビームを作動させ、それをさら
に曲げられた状態に押して、印刷ワイヤに対して作用さ
せる。この構成は、座屈ビームの固有の強さと剛性を利
用して、印刷ワイヤを押しつけている。これらの装置の
すべてには、その有効な使用を制限するいくつかの制約
がある。
C.課題を解決するための手段 本発明によれば、複数の駆動ワイヤ式印刷エレメントを
有するシリアル・ワイヤ・マトリックス印刷装置が提供
される。同装置では、各印刷工レメントが、そのエレメ
ントを引込み位置からリボンに接する作動位置へ押しや
りそして戻す、それと連動するアクチュエー夕手段を有
する。各アクチュエータ手段は、その両端に固定された
細長い駆動バンドを含む。駆動バンドの少なくとも1端
は、圧電結晶構成に固定された固定手段を有する。
この圧電結晶構成は、単結晶でもよいが、結晶のスタッ
クであることがより好ましい。圧電結晶構成は、電気信
号に応答して結晶構成を膨張させる給電手段を有する。
駆動バンドは、通常は曲げられた位置に保持され、圧電
結晶構成に固定されていて、圧電結晶が作動すると真直
な状態に向かって駆動され、これにより印刷エレメント
を結晶組立品の作動時に引込み位置から印刷位置すなわ
ち作動位置へと軸方向に押しやるようになっている。
アクチュエー夕手段は戻し手段を有し、この戻し手段は
、作動解除つまり圧電結晶組立品に加えた力またはエネ
ルギーの除去によって、駆動バンドをその引込み位置に
戻すばねであることが望ましい。
D.実施例 図面を参照すると、第1図は、ワイヤ・マトリックス印
刷ヘッド10の1実施例を示す側面図である。この印刷
ヘッド10は、垂直線内の基板上に所望のドッド配列を
印刷するように配置された、複数の重ねたワイヤ駆動装
置12を有する。これらの駆動装置12は締付けリベッ
トまたはボルト13aによって支持ブラケット13に固
定されている。(印刷装置の配置は垂直式が普通である
が、他の構成もしばしば用いられる。)ワイヤ駆動装置
12は、作動位置すなわち印刷位置と引込み位置との間
で動くように構成され、印刷リボン(図示せず)などの
印刷媒体に対して作用し、従来の方式でインクをリボン
から基板にドット・パターンで転写する。印刷用のリボ
ン及び基板の配置は従来型であり、本発明の一部分を形
成しない。
第2図、第3図及び第4図を見ると分るように、各ワイ
ヤ駆動装置12は、1つのフレーム部材14と1つのミ
サイル16を有し、各ミサイルエ6はワイヤ端18とヘ
ッド端20を有する。コイルばね22がミサイル16を
囲み、ヘッド20上のシロルダ24及びフレーム部材1
4上のシaルダ25と係合して、第2図に示すように、
通常はミサイルを引込み位置に向かって下向きに偏位さ
せる。
フレーム部材14は、ミサイル16用の作動機構を取り
付けるようになっている丁字形取付け端26を含み、ま
た締付けリベッ}13aと係合して、フレーム部材14
をブラケット13に固定する。作動機構は、1対の圧電
結晶スタック28を含み、その各々は、取付け端26中
に形成されたスロット30内に配置され、そしてミサイ
ル16の両側に配置される。圧電結晶スタック28は従
来形の結晶構成のもので、NEC社を含む多くの様々な
供給源から購入できる。特定の1つのスタックは部品番
号AEO203DO8である。この形式の圧電結晶スタ
ック構成は、ある極性の電圧を印加すると膨張し、反対
の極性の電圧を印加すると収縮するように構成されてい
る。これは圧電結晶の周知の現象で、本発明の装置は、
ミサイルの作動を行なうためにこの現象を利用している
圧電結晶スタック28は、スロット30中に配置され、
各スタックの1端はその当該スロットの端壁32と接し
ている。圧電結晶スタック28の両端には端キャップ3
4がある。フレキシブル駆動バンド36の形の細長い駆
動エレメントが設けられ、これは壁32の中のアパーチ
ャ37、結晶スタック28を通って延びるアバーチャ3
8、及び端キャップ34内に形成されたアバーチャ39
によって画定される、連続開口部を通って延びる。
フレキシブノレ・バンド36は、端キャップ34の相対
する両端で固定され、ミサイルl6のヘッド端20と係
合する。それが望ましい場合は、ヘッド端20に、フレ
キシブル駆動バンド36を[t決めするための溝40を
形成してもよい。さらに、望ましい場合は、ヘッド端2
0を機械的にまたは金属溶接によって、フレキシブル・
バンド36に接合してもよい。好ましい実施例では、バ
ンドは平面状、すなわち断面が長方形であるが、他の断
面形状にすることもできる。
各圧電結晶スタック28は、電源44に接続された電気
接点42を備えている。電源が切れているとき、または
所与の極性の電力が印加されたときは、これらの電気ス
タックは弛緩位置/引込み位置にあり、バンドをばね2
2で緊張状態に保ち、ミサイル16をフレキシブル駆動
バンド36に押しつけて、第3図に示すように、それを
完全に弯曲した位置、つまり引込み位置に押しやる。
結晶スタック28を膨張させる極性の電圧を接点42を
介して結晶スタック28に印加すると、結晶体は第3図
に示す位置から第4図に示す位置へと膨張する。横方向
の膨張によって、フレキシブル駆動バンド36は緊張状
態に保たれて、第3図の弯曲状態から第4図の弯曲の少
ない作動位置すなわち印刷位置に移動する。これは、ミ
サイルにたとえた矢を放つ弓弦の作用にたとえることが
できる。これはミサイル16を第3図の引込み位置から
第4図の作動位置へ押しやることになる。
ミサイルの移動によって印刷ワイヤ18がリボンと接触
し、リボンは印刷媒体に押しつけられて、作動時に必要
な位置にドットをもたらす。電圧を切るか、または電圧
の極性を接点42で反転すると、圧電結晶スタック28
は第3図の位置に戻って弛緩し、ばね22の作用によっ
て駆動バンド36は第3図の位置に戻る。
圧電結晶体は、その引張強さに比べて圧縮強さが実質的
に大きい。したがって、結晶スタック28に対する駆動
バンド36の好ましい配置は、駆動力によって結晶スタ
ック28上に反力が生じ、そのためにスタックが圧縮状
態になるようなものである。
第5図及び第6図は、フレーム部材14中に圧電結晶ス
タック28と駆動バンド36を取り付けるための他の配
置を示す。この配置でも、結晶スタック28を圧縮状態
にする反力が生ずる。この実施例では、サドル4Bが各
結晶スタック28を固定し、結晶体の1端は前記の実施
例と同じ様にフレーム14の端壁32に接する。端キャ
ップ48が、結晶スタック28と接するサドル46の1
靖に設けられている。駆動バンド36はサドルの他の端
50に固定されている。結晶スタック28に電力を供給
すると、結晶スタック28の膨張によってサドル48が
(第6図に示すように)右側へ移動して、バンド36を
緊張させる。バンド36の作用は前記の実施例で説明し
たものと同様である。この場合、もちろん結晶スタック
28を通るアパーチャは要らない。
増幅率を含めて、本発明による装置の設計特性またはパ
ラメータを決定する際、決定すべき3つの従属変数があ
る。これらの変数は、下記の式で表される。その幾何学
的関係は第7図に示す。
DP =  圧電結晶スタックの変位。
D+a”rミサイル」すなわち印刷ワイヤの変位。
Li=休止位置すなわち引込み位置における駆動バンド
の活動長の172。
Lf=「作動」位置における駆動バンドの活.動長の1
/2。
φ= 駆動バンドの休止位置から発射位置へと駆動バン
ドが横断する角度。
Li =いη2,L戸     (直角三角形)Dp 
=Li − Lf        (幾何学的関係から
)Dp=(丙m” − Lf”) − Lf   (代
入)(Dp+Lf)2:D重2+Lf2   (移項及
び平方)Lf2+ 2DpfLf + Dp2=Da2
◆Lf2  (展開)Lf =(Da2−Dp2)/2
 Dp    (整理)3つの相互従属変数はLf,D
m及びDpである。任意の1つの変数について解く場合
には、他の2つの変数の値を仮定しなければならない。
機械設計を定式化する場合、ミサイルの必要な移動距離
(Dm)は、通常いくつかの機械パラメータによって制
約され、結晶スタックの変位(Dp)は、市販品の種類
によって規定される。このような場合、この2つの値が
バンドの活動長(2Lf)を規定することになる。
例えば、ある典型的な適用例ではDmの値は、305X
10−6mであり、NECから部品番号AEO203D
O8として市販されているある結晶スタックは、約8X
10−6mのDp値を有する。
これらの値を前記の式に代入すると、Lfの値は5.8
mmとなる(もちろん、この値は駆動バンド長の1/2
のみを表すもので、駆動バンド長を求めるには、この値
を2倍にして11.6mmを得る)。
装置の増幅率はDm/DI)なので、この設計でのこの
値は38:1(すなわち305X10−6m/8 X 
1 0−6m)となる。駆動バンドの休止位置から発射
位置まで駆動バンドが横断する角度を表わす角φなど、
他の関係も計算でき、この例では3゜の値をとる。もち
ろん、各変数に対して種々の値を選択することにより違
った結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、シリアル・マトリックス印刷装置用の印刷ヘ
ッド中のマトリックス・ワイヤ駆動装置のアレイの側面
図である。 第2図は、第1図に示したワイヤ駆動装置のアレイの平
面図である。 第3図及び第4図は、第2図に示したワイヤ駆動装置の
部分拡大図である。第3図では駆動装置が引込み位置に
あり、第4図ではアクチュエー夕位置にある所を示す。 第5図は、駆動装置中のバンドと圧電結晶の取付け方が
やや異なる、第4図と類似の図である。 第6図は、第5図の線6−6で指定される平面に沿った
断面図である。 第7図は、駆動装置の各種パラメータの関係を示す図で
ある。 10・・・・印刷ヘッド、12・・・・ワイヤ駆動装置
、13・・・・支持ブラケット、13a・・・・リベッ
トまたはボルト.14・・・・フレーム部材、16・・
・・ミサイル、18・・・・ワイヤ端、20・・・・ヘ
ッド端、22・・・・コイルばね、24・・・・シロル
ダ、26・・・・取付け端、28・・・・圧電結晶スタ
ック、30・・・・スロット、32・・・・スロット端
壁、34・・・・端キャップ、36・・・・フレキシブ
ル駆動ヘッド、37・・・・アパーチャ、40・・・・
溝、46・・・・サドル。 ]一

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のワイヤ印刷エレメントを有するワイヤ・マ
    トリックス印刷装置において、 前記印刷エレメントの各々は、引込み位置から作動位置
    へ該印刷エレメントを駆動して印刷媒体に押しつけそし
    て戻すように該印刷エレメントと連動して働く作動手段
    を有すること、 前記作動手段は、両端を固定された細長い可撓性の駆動
    エレメント及び、前記駆動エレメントの少なくとも1端
    を圧電結晶体に固定する固定手段を有すること、 前記圧電結晶体は、印加された電位の変化に応答して前
    記結晶体の長さを変化させる給電手段を有すること、及
    び 前記駆動エレメントは、通常は引込み位置に保持されて
    おり、前記圧電結晶体に印加された電位が変化すると、
    作動位置に向かって駆動されるように前記圧電結晶体に
    固定され、それによって前記印刷エレメントを引込み位
    置から作動位置へ軸方向に駆動すること、 を特徴とするワイヤ・マトリックス印刷装置。
  2. (2)複数のワイヤ印刷エレメントを有し、前記印刷エ
    レメントの各々は、引込み位置から作動位置へ該印刷エ
    レメントを駆動して印刷媒体に押しつけ、そして戻すた
    めの作動手段を有し、前記作動手段は、両端を固定され
    た細長い可撓性の駆動エレメント及び、前記駆動エレメ
    ントの少なくとも1端を圧電結晶体に固定する固定手段
    を有し、 前記圧電結晶体は、印加された電位の変化に応答して前
    記結晶体の長さを作動状態と弛緩状態の間で変化させる
    ための給電手段を有する、 ワイヤ・マトリックス印刷装置において前記印刷エレメ
    ントを作動させるための方法であって、通常は前記駆動
    エレメントを引込み位置に保持し、前記圧電結晶構成に
    印加された電位が変化すると作動位置に向かって駆動さ
    れるように前記圧電結晶体に固定され、前記圧電結晶体
    に電圧を選択的に供給し、それによって前記印刷エレメ
    ントを引込み位置から作動位置へ軸方向に駆動し、その
    後、前記電位を除去または反転して、前記結晶体を弛緩
    位置へ戻させること、 を特徴とする印刷エレメント作動方法。
JP2115309A 1989-05-04 1990-05-02 ワイヤ・マトリツクス印刷装置およびその印刷エレメントの作動方法 Expired - Lifetime JPH0722999B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/347,373 US4929100A (en) 1989-05-04 1989-05-04 Taut band piezoelectric actuator for wire matrix printing elements
US347373 1989-05-04

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JPH0327954A true JPH0327954A (ja) 1991-02-06
JPH0722999B2 JPH0722999B2 (ja) 1995-03-15

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