JPH0469549B2 - - 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
の第一および第二の結合部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
に結合し、他の１個の結合部５３は圧電素子５１
の上端に結合された第一のアーム５４と、上下方
向に互い近接した２個の第三および第四の結合部
５５および５６を有し、そのうちの１個の結合部
５５はアーム５４の上端の結合し、他の１個の結
合部５６は固定部材５０の上辺に結合した第二の
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方向に伸び、これによつて第一のアー
ム５４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方向に回動する。圧電素子５１
の変位量は挺子の原理によつて拡大されて結合部
５５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方向に回動する。これによつて結合部５
５の変位量も挺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ヘツドは、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挺子作
用を行う構成体を２段階に直列に接続した２段階
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、挺子の原
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。従つて第一
のアームと第一および第二の結合部とから構成さ
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第三および第四の結
合部の曲げ剛性を第一および第二の結合部の曲げ
剛性よりも小さくする必要がある。この結果、第
二のアームと第三および第四の結合部とから構成
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、印字速度を早く
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、上述のような従来の圧電素子
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〕

本発明の印字ハンマは、一方の端部に印字ワイ
ヤ固着したアームと、前記アームの他方の端部の
中央部にその一端を固定して前記印字ワイヤの運
動方向に対して直角方向にその幅方向を配設した
薄板状の第一のヒンジと、一方の端部を前記第一
のヒンジの他端に固着し他端を固定部材に固定し
た圧電素子と、前記第一のヒンジの幅方向の左右
に配設され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
前記アームの前記他方の端部にその一端を固着し
他方の端部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
アームと薄板状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、高さ方向においれ
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、従来の各ヒ
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。

〔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図は本発明の第一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はその端部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１
ｂには印字ワイヤ７が結合されている。

第２図は第１図の実施例の第一および第二およ
び第三ヒンジ２および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、薄板状の第一および第二および第三のヒンジ
２および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、従来のよ
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個しか使用しなくとも、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、従来のようにアームを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、従つて印字ヘツド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。

第４図ａおよびｂは、本発明の第二の実施例を
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平面図およびＸ−
Ｘ線断面図である。

第４図において、複数個のアーム４１は、それ
ぞれその端部４１ａに薄板状の第一ヒンジ４２
と、それ挟んで幅方向（横方向）の両側に設けた
２個の薄板状の第二および第三ヒンジ４３および
４４を有している。第一ヒンジ４２は、それぞれ
に対応して設けられた圧電素子４５の伸縮方向の
一端に結合されており、第二および第三ヒンジ４
３および４４は、固定部材４６の端面に結合され
ている。圧電素子４５の伸縮方向の他端４５ｂも
また固定部材４６に結合されている。各アーム４
１の他端４１ｂには、それぞれ印字ワイヤ４７が
結合されている。

固定部材４６は１個の部材であつて、すべての
印字ハンマに対して共通に用いられる。すなわ
ち、本印字ヘツドを構成する部材の一部であつ
て、すべての印字ハンマの第二および第三ヒンジ
４３および４４に対応して設けられており、それ
ぞれを固定するように構成されている。従つて各
印字ハンマの第二および第三のヒンジ４３および
４４は、一端はそれぞれの対応するアーム４１の
端部４１ａに接続され、他端は共通の固定部材４
６に固定されている。また、すべての圧電素子４
５の末端も、この１個の共通な固定部材４６に固
定されている。

第一ヒンジ４２と第二ヒンジ４３および第三ヒ
ンジ４４との位置関係は、第１図の実施例と同様
であつて、第二および第三ヒンジ４３および４４
が第一ヒンジ４２を挟んでその幅方向の両側に設
けられており、その厚さ方向に第一ヒンジ４２と
の間に段差を有して、両者が同じ高さに配置され
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、第一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、本発明の印字ヘツドは、
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図は本発明の第一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ａおよびｂは本発明の
第二の実施例を用いて構成した印字ヘツドの一例
を示す平面図およびＸ−Ｘ線断面図、第５図は従
来の印字ハンマの一例を示す側面図で、ａは不動
作状態を示す図、ｂは動作状態を示す図である。 １，４１，５４，５７…アーム、２，４２…第
一ヒンジ、３，４３…第二ヒンジ、４，４４…第
三ヒンジ、５，４５，５１…圧電素子、６，４
６，５０…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たアーム
   と、前記アームの他方の端部の中央部にその一端
   を固定して前記印字ワイヤの運動方向に対して直
   角方向にその幅方向を配設した薄板状の第一のヒ
   ンジと、一方の端部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た圧電素子と、前
   記第一のヒンジの幅方向の左右に配設され前記第
   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前記アームの前記
   他方の端部にその一端を固着し他方の端部を前記
   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。