JPH0450194B2 - - Google Patents
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- JPH0450194B2 JPH0450194B2 JP62028534A JP2853487A JPH0450194B2 JP H0450194 B2 JPH0450194 B2 JP H0450194B2 JP 62028534 A JP62028534 A JP 62028534A JP 2853487 A JP2853487 A JP 2853487A JP H0450194 B2 JPH0450194 B2 JP H0450194B2
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- JP
- Japan
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- hinge
- piezoelectric element
- arm
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- hinges
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- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 19
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 12
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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)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、圧電素子を駆動源とするプリンタ印
字ヘツドに関するものである。
字ヘツドに関するものである。
従来、プリンタ印字ヘツドの駆動源としては、
電磁型のアクチユエータが広く用いられてきた。
この電磁型のアクチユエータは、コイルに電流を
流すことにより磁界を発生しその磁力を利用して
可動部材を駆動するため、銅損や鉄損が生じ、大
きな入力エネルギを必要とするばかりでなく、発
熱や磁気干渉などの問題点があつた。
電磁型のアクチユエータが広く用いられてきた。
この電磁型のアクチユエータは、コイルに電流を
流すことにより磁界を発生しその磁力を利用して
可動部材を駆動するため、銅損や鉄損が生じ、大
きな入力エネルギを必要とするばかりでなく、発
熱や磁気干渉などの問題点があつた。
そこで近年、電気・機械エネルギ変換効率が高
く、低電力、低発熱で磁気干渉のない圧電素子を
駆動源とする印字ヘツドが考えられている。たと
えば特願昭58−163668号明細書には第５図ａ，ｂ
に示すような印字ハンマが記載されている。
く、低電力、低発熱で磁気干渉のない圧電素子を
駆動源とする印字ヘツドが考えられている。たと
えば特願昭58−163668号明細書には第５図ａ，ｂ
に示すような印字ハンマが記載されている。
第５図において印字ヘツドは、一端が固定部材
５０に結合された圧電素子５１と、端部に近接し
て２個の第１、第２の結合部５２，５３を有しそ
の一方５２は固定部材５０に結合し、他方５３は
圧電素子５１の他の一端に結合された第１のアー
ム５４と、近接した２個の第３、第４の結合部５
５，５６を有しその一方５５は第１のアーム５４
の他端に結合し他方５６は固定部材５６に結合し
た第２のアーム５７と、第２のアーム５７の他端
に固着された印字ワイヤ５８を備えている。
５０に結合された圧電素子５１と、端部に近接し
て２個の第１、第２の結合部５２，５３を有しそ
の一方５２は固定部材５０に結合し、他方５３は
圧電素子５１の他の一端に結合された第１のアー
ム５４と、近接した２個の第３、第４の結合部５
５，５６を有しその一方５５は第１のアーム５４
の他端に結合し他方５６は固定部材５６に結合し
た第２のアーム５７と、第２のアーム５７の他端
に固着された印字ワイヤ５８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
ない場合であり、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５１は矢印
Ａ方向に伸び、第１のアーム５４は押されて第１
の結合部５２付近を回転中心としてθ1回転し、圧
電素子５１の変位はてこの原理により拡大されて
第３の結合部５５に伝達される。第２のアーム５
７は、第３の結合部５５より引張られ第４の結合
部５６付近を回転中心としてθ2回転し、第３の結
合部５５の変位はてこの原理により拡大されて印
字ワイヤ５８に伝達される。このように圧電素子
５１の変位は、第１および第２のアーム５４，５
７の回転運動により拡大されて印字ワイヤ５８に
伝達され、印字動作を行つている。
ない場合であり、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５１は矢印
Ａ方向に伸び、第１のアーム５４は押されて第１
の結合部５２付近を回転中心としてθ1回転し、圧
電素子５１の変位はてこの原理により拡大されて
第３の結合部５５に伝達される。第２のアーム５
７は、第３の結合部５５より引張られ第４の結合
部５６付近を回転中心としてθ2回転し、第３の結
合部５５の変位はてこの原理により拡大されて印
字ワイヤ５８に伝達される。このように圧電素子
５１の変位は、第１および第２のアーム５４，５
７の回転運動により拡大されて印字ワイヤ５８に
伝達され、印字動作を行つている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の圧電素子による印字ヘツドは、
圧電素子を駆動源として使用していることから、
低電力・低発熱で磁気干渉がないという特徴を持
つている。しかし圧電素子の変位を拡大する変位
拡大機構が、２個のアームと４個の結合部からな
るてこを二段直列に接続した二段増幅型変位拡大
機構になつているため、構造が複雑になり製造コ
ストが高いという問題点がある。また、変位拡大
機構は、てこの原理を応用しているため、変位は
拡大するが力は縮小する性質を持つている。した
がつて、第１のアームと第１、第２の結合部より
構成される一段目の変位拡大機構の出力としては
大きな力を得ることは難しく、第３、第４の結合
部の曲げ剛性は第１、第２の結合部の曲げ剛性よ
りも小さくする必要がある。その結果、第２のア
ームと第３、第４の結合部より構成される二段目
の変位拡大機構の固有振動数は低くなり結局印字
ヘツドの印字動作の応答周波数を高くすることが
できないという問題点もある。本発明の目的は、
構造が単純で安価な、かつ高速の印字ヘツドを提
供することにある。
圧電素子を駆動源として使用していることから、
低電力・低発熱で磁気干渉がないという特徴を持
つている。しかし圧電素子の変位を拡大する変位
拡大機構が、２個のアームと４個の結合部からな
るてこを二段直列に接続した二段増幅型変位拡大
機構になつているため、構造が複雑になり製造コ
ストが高いという問題点がある。また、変位拡大
機構は、てこの原理を応用しているため、変位は
拡大するが力は縮小する性質を持つている。した
がつて、第１のアームと第１、第２の結合部より
構成される一段目の変位拡大機構の出力としては
大きな力を得ることは難しく、第３、第４の結合
部の曲げ剛性は第１、第２の結合部の曲げ剛性よ
りも小さくする必要がある。その結果、第２のア
ームと第３、第４の結合部より構成される二段目
の変位拡大機構の固有振動数は低くなり結局印字
ヘツドの印字動作の応答周波数を高くすることが
できないという問題点もある。本発明の目的は、
構造が単純で安価な、かつ高速の印字ヘツドを提
供することにある。
本発明の印字ヘツドは固定部材に固定された薄
板状の第１のヒンジを一端に有する圧電素子と、
端部に薄板状であつて前記圧電素子の他端に結合
した第２のヒンジとそれを挟んだ幅方向の両側に
あつて、ヒンジの厚さ方向に前記第２のヒンジと
は段差をつけて同じ高さに配置された薄板状の第
３、第４のヒンジを有し、前記第２のヒンジを前
記圧電素子の他端に結合し、前記第３、第４のヒ
ンジを前記固定部材に結合してなる前記圧電素子
の伸縮方向とは異ある方向に伸びたアームと、前
記アームの他端に結合され前記圧電素子の伸縮方
向と同方向に伸びた印字ワイヤとから構成されて
いる。
板状の第１のヒンジを一端に有する圧電素子と、
端部に薄板状であつて前記圧電素子の他端に結合
した第２のヒンジとそれを挟んだ幅方向の両側に
あつて、ヒンジの厚さ方向に前記第２のヒンジと
は段差をつけて同じ高さに配置された薄板状の第
３、第４のヒンジを有し、前記第２のヒンジを前
記圧電素子の他端に結合し、前記第３、第４のヒ
ンジを前記固定部材に結合してなる前記圧電素子
の伸縮方向とは異ある方向に伸びたアームと、前
記アームの他端に結合され前記圧電素子の伸縮方
向と同方向に伸びた印字ワイヤとから構成されて
いる。
本発明の印字ヘツドにおいては、第２のヒンジ
を挟んで幅方向の両側に、厚さ方向に第１のヒン
ジとは段差をつけて第３、第４のヒンジを配置し
ているため、第２のヒンジの軸と第３、第４のヒ
ンジの軸との間の距離を、従来のように各ヒンジ
を平面的に配置した場合と比較して、短くでき
る。その結果、変位拡大機構の変位拡大率を大き
くできアームを１個しか用いない一段増幅でもつ
て、印字動作に必要なストロークを得ることがで
きる。
を挟んで幅方向の両側に、厚さ方向に第１のヒン
ジとは段差をつけて第３、第４のヒンジを配置し
ているため、第２のヒンジの軸と第３、第４のヒ
ンジの軸との間の距離を、従来のように各ヒンジ
を平面的に配置した場合と比較して、短くでき
る。その結果、変位拡大機構の変位拡大率を大き
くできアームを１個しか用いない一段増幅でもつ
て、印字動作に必要なストロークを得ることがで
きる。
したがつて、従来のようにアームを２個使用し
た二段増幅の場合と比較して、アームの等価質量
は小さくなりヒンジ部の等価曲げ剛性も大きくな
るため変位拡大機構の固有振動数は高くなり、印
字ヘツドの印字動作の応答周波数が高くなり高速
の印字ヘツドとなる。
た二段増幅の場合と比較して、アームの等価質量
は小さくなりヒンジ部の等価曲げ剛性も大きくな
るため変位拡大機構の固有振動数は高くなり、印
字ヘツドの印字動作の応答周波数が高くなり高速
の印字ヘツドとなる。
また、変位拡大機構も１個のアームと３個のヒ
ンジのみで構成しているため構造が単純で安価な
印字ヘツドとなる。
ンジのみで構成しているため構造が単純で安価な
印字ヘツドとなる。
次に本発明について図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２
図は第１図の実施例のヒンジの配置を示す斜視
図、第３図は第１図の実施例の動作図を示す斜視
図、第４図ａ，ｂは本発明の他の実施例を示す正
面図と側面図である。
図は第１図の実施例のヒンジの配置を示す斜視
図、第３図は第１図の実施例の動作図を示す斜視
図、第４図ａ，ｂは本発明の他の実施例を示す正
面図と側面図である。
第１図において、アーム１はその端部１ａに薄
板状の第２のヒンジ２とそれを挟んで幅方向の両
側に薄板状の第３、第４のヒンジ３，４を有し、
第２のヒンジ２は圧電素子５の伸縮方向の一端５
ａに結合され、第３、第４のヒンジ３，４は固定
部材６に結合され、圧電素子５の伸縮方向の他端
５ｂは固定部材６に結合された薄板状の第１のヒ
ンジ８に結合されている。またアーム１圧電素子
５の伸縮方向とは直角方向に伸びており、アーム
１の他端１ｂに圧電素子５の伸縮方向と同方向に
伸びている印字ワイヤ７が結合されている。
板状の第２のヒンジ２とそれを挟んで幅方向の両
側に薄板状の第３、第４のヒンジ３，４を有し、
第２のヒンジ２は圧電素子５の伸縮方向の一端５
ａに結合され、第３、第４のヒンジ３，４は固定
部材６に結合され、圧電素子５の伸縮方向の他端
５ｂは固定部材６に結合された薄板状の第１のヒ
ンジ８に結合されている。またアーム１圧電素子
５の伸縮方向とは直角方向に伸びており、アーム
１の他端１ｂに圧電素子５の伸縮方向と同方向に
伸びている印字ワイヤ７が結合されている。
第２図は第１図の実施例の第２、第３、第４の
ヒンジ２，３，４の配置を示す斜視図であり、第
３、第４のヒンジ３，４は、第２のヒンジ２を挟
んでその幅方向の両側に、その厚さ方向に第２の
ヒンジ２とは段差をつけて同じ高さに配置されて
いる。
ヒンジ２，３，４の配置を示す斜視図であり、第
３、第４のヒンジ３，４は、第２のヒンジ２を挟
んでその幅方向の両側に、その厚さ方向に第２の
ヒンジ２とは段差をつけて同じ高さに配置されて
いる。
このような構成の印字ヘツドにおいて、圧電素
子５に電圧を印加すると、第３図に示すように、
圧電素子５は矢印Ａ方向に伸張動作を起こし、第
２のヒンジ２に力を伝える。すると、第３、第４
のヒンジ３，４は第２のヒンジ２とは段差をつけ
てあるため、薄板状の第１、第２、第３、第４の
ヒンジ８，２，３，４は曲げ変形を起こし、アー
ム１は矢印Ｂの方向に回転運動を起こす。その結
果アーム１の先端に結合された印字ワイヤ７に
は、圧電素子５の変位が拡大されて伝達され、矢
印Ｃの方向に動作し、印字動作を行う。
子５に電圧を印加すると、第３図に示すように、
圧電素子５は矢印Ａ方向に伸張動作を起こし、第
２のヒンジ２に力を伝える。すると、第３、第４
のヒンジ３，４は第２のヒンジ２とは段差をつけ
てあるため、薄板状の第１、第２、第３、第４の
ヒンジ８，２，３，４は曲げ変形を起こし、アー
ム１は矢印Ｂの方向に回転運動を起こす。その結
果アーム１の先端に結合された印字ワイヤ７に
は、圧電素子５の変位が拡大されて伝達され、矢
印Ｃの方向に動作し、印字動作を行う。
このような本発明の印字ヘツドにおいては、第
３、第４のヒンジ３，４を第２のヒンジ２を挟ん
で幅方向の両側に、その厚さ方向に第２のヒンジ
２とは段差をつけて配置しているため、第２のヒ
ンジ２の軸と第３、第４のヒンジ３，４の軸との
間の距離を、従来のように各ヒンジを平面的に配
置した場合と比較して短くできる。その結果、変
位拡大機構の変位拡大率を大きくでき、アームを
１個しか用いなくても、印字動作に必要なストロ
ークを得ることができる。したがつて、従来のよ
うにアームを２個使用した場合と比較して、アー
ムの等価質量は小さくなるため変位拡大機構の固
有振動数は高くなり、印字ヘツドの印字動作の応
答周波数が高くなり高速の印字ヘツドとなる。ま
た、変位拡大機構も１個のアームと４個のヒンジ
のみで構成しているため構造が単純で安価な印字
ヘツドとなる。
３、第４のヒンジ３，４を第２のヒンジ２を挟ん
で幅方向の両側に、その厚さ方向に第２のヒンジ
２とは段差をつけて配置しているため、第２のヒ
ンジ２の軸と第３、第４のヒンジ３，４の軸との
間の距離を、従来のように各ヒンジを平面的に配
置した場合と比較して短くできる。その結果、変
位拡大機構の変位拡大率を大きくでき、アームを
１個しか用いなくても、印字動作に必要なストロ
ークを得ることができる。したがつて、従来のよ
うにアームを２個使用した場合と比較して、アー
ムの等価質量は小さくなるため変位拡大機構の固
有振動数は高くなり、印字ヘツドの印字動作の応
答周波数が高くなり高速の印字ヘツドとなる。ま
た、変位拡大機構も１個のアームと４個のヒンジ
のみで構成しているため構造が単純で安価な印字
ヘツドとなる。
第４図ａ，ｂは、第１図に示した本発明の印字
ヘツドを放射状に24個配置したシリアルプリンタ
用印字ヘツドの一実施例を示す正面図と側面の断
面図である。
ヘツドを放射状に24個配置したシリアルプリンタ
用印字ヘツドの一実施例を示す正面図と側面の断
面図である。
第４図において、第１図に示した印字ヘツドと
同じ構造の印字ヘツド４９−１，４９−２，４９
−３……をそれぞれの印字ワイヤ４７−１，４７
−２，４７−３……がほぼ中心になるように放射
状に24個配置してある。
同じ構造の印字ヘツド４９−１，４９−２，４９
−３……をそれぞれの印字ワイヤ４７−１，４７
−２，４７−３……がほぼ中心になるように放射
状に24個配置してある。
このような構成の印字ヘツドにおいても、前述
の印字ヘツドと同様の動作を行い、同様の効果を
発揮する。
の印字ヘツドと同様の動作を行い、同様の効果を
発揮する。
本発明によれば、構造が単純で安価でしかも高
速の印字ヘツドが得られる。
速の印字ヘツドが得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２
図は第１図の実施例のヒンジの配置を示す斜視
図、第３図は第１図の実施例の動作図を示す斜視
図、第４図ａ，ｂは本発明の他の実施例を示す正
面図と側面図、第５図ａ，ｂは従来の実施例を示
す図である。 １，４１−１，４１−２，４１−３……アー
ム、２……第２のヒンジ、３……第３のヒンジ、
４……第４のヒンジ、５，４５……圧電素子、６
……固定部材、７，４７−１，４７−２，４７−
３……印字ワイヤ、８……第１のヒンジ、４９−
１，４９−２，４９−３……印字ヘツド、５０…
…固定部材、５１……圧電素子、５２……第１の
結合部、５３……第２の結合部、５４……第１の
アーム、５５……第３の結合部、５６……第４の
結合部、５７……第２のアーム、５８……印字ワ
イヤ。
図は第１図の実施例のヒンジの配置を示す斜視
図、第３図は第１図の実施例の動作図を示す斜視
図、第４図ａ，ｂは本発明の他の実施例を示す正
面図と側面図、第５図ａ，ｂは従来の実施例を示
す図である。 １，４１−１，４１−２，４１−３……アー
ム、２……第２のヒンジ、３……第３のヒンジ、
４……第４のヒンジ、５，４５……圧電素子、６
……固定部材、７，４７−１，４７−２，４７−
３……印字ワイヤ、８……第１のヒンジ、４９−
１，４９−２，４９−３……印字ヘツド、５０…
…固定部材、５１……圧電素子、５２……第１の
結合部、５３……第２の結合部、５４……第１の
アーム、５５……第３の結合部、５６……第４の
結合部、５７……第２のアーム、５８……印字ワ
イヤ。
Claims (1)
- １ 固定部材に固定された薄板状の第１のヒンジ
を一端に有する圧電素子と、端部に薄板状であつ
て前記圧電素子の他端に結合した第２のヒンジと
それを挟んで幅方向の両側にあつて、ヒンジの厚
さ方向に前記第２のヒンジとは段差をつけて同じ
高さに配置された薄板状の第３、第４のヒンジを
有し、前記第２のヒンジを前記圧電素子の他端に
結合し、前記第３、第４のヒンジを前記固定部材
に結合してなる前記圧電素子の伸縮方向とは異な
る方向に伸びたアームと、前記アームの他端に結
合され前記圧電素子の伸縮方向と同方向に伸びた
印字ワイヤとから構成されていることを特徴とす
る印字ヘツド。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028534A JPS63194955A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 印字ヘツド |
| US07/153,371 US4886382A (en) | 1987-02-09 | 1988-02-08 | Printing hammer comprising two hinge parts coupling an arm to a base member on both sides of a hinge coupling the arm to a piezoelectric actuator |
| EP88101877A EP0285766B1 (en) | 1987-02-09 | 1988-02-09 | Printing hammer provided with a piezoelectric actuator |
| DE8888101877T DE3870298D1 (de) | 1987-02-09 | 1988-02-09 | Druckhammer mit piezoelektrischem betaetiger. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028534A JPS63194955A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 印字ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63194955A JPS63194955A (ja) | 1988-08-12 |
| JPH0450194B2 true JPH0450194B2 (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=12251333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62028534A Granted JPS63194955A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 印字ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63194955A (ja) |
-
1987
- 1987-02-09 JP JP62028534A patent/JPS63194955A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63194955A (ja) | 1988-08-12 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |