JPH0514859Y2

JPH0514859Y2 -

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Publication number: JPH0514859Y2
Application number: JP12770587U
Authority: JP
Priority date: 1987-08-21
Filing date: 1987-08-21
Publication date: 1993-04-20
Anticipated expiration: 2002-08-21
Also published as: JPS6432139U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、記録針に縦振動エネルギーを伝達さ
せ、このエネルギーを利用して印字を行うことの
できる所謂超音波転写プリンタに関するものであ
る。

（従来の技術と考案が解決しようとする問題点）コンピユータやOA機器の発展に伴い、大量の
情報をどのような記録紙に対しても高画質で出力
するための、小型で安価なプリンタが要望されて
いる。この中で、低騒音で普通紙記録が可能なノ
ンインパクトプリンテイング技術は今後益々重要
になるものと考えられる。従来、重要なノンイン
パクトプリンテイング技術を用いたプリンタとし
て、熱転写プリンタが広く知られているが、保守
性の面で優れているものの、表面の粗い普通紙へ
の印字品質が、表面の滑らかな普通紙のそれに比
べて著しく低下するといつた問題があつた。

本考案の目的は、記録針の付いた超音波ヘツド
を安定に支持することにより、表面の粗い普通紙
に対しても印字品質が劣化せず、しかも高速に印
字が可能な超音波転写プリンタを提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段）本考案に基づく、超音波転写プリンタ用プリン
タヘツドは、縦効果縦振動モードで動作する圧電
セラミツク積層アクチユエータと、該圧電アクチ
ユエータから出力される振動変位をたとえば10倍
ないし100倍程度拡大させる働きをもつ、たとえ
ばエクスポネシヤル、コニカルあるいはステツプ
ホーンなどのホーン、さらにはこれらホーンの先
端に記録針をとりつけた基本構造を有し、あるい
はこれらホーンの先端が記録針の機能を兼ねてい
ても良いことは勿論である。そして、この基本構
造を有する超音波記録ヘツドの圧電アクチユエー
タ後部を空気ばねで支え、静的な一定の印字圧力
を印字媒体に供給することを特徴とするものであ
る。

（作用）超音波転写記録ヘツドの動作原理を説明するた
めに、記録針と印字媒体との間での超音波転写の
様子を第２図に示す。第２図において、２１は記
録針、２２はインクリボン、２３はインクリボン
のベースフイルム部分、２４はインクリボンのイ
ンク層部分、２５は紙、２６は紙に転写されたイ
ンクに示す。ベースフイルム２３表面に熱溶融性
インク層２４を形成したインクリボン２２を記録
紙２５に重ね、ベースフイルム２３側より記録針
２１に押し当てる。この状態で、記録針２１に図
の矢印で示す如く超音波縦振動を加えることによ
り、超音波振動エネルギーを熱エネルギーに変換
し、インク層２４を記録紙２５に溶融転写させる
ことができる。この発熱は超音波エネルギーが記
録針先端において、衝撃エネルギーや摩擦エネル
ギーに変換されて発生するものである。この熱溶
融に加えて、記録針先端から機械的振動が加えら
れるため、溶融インクは記録紙２５表面の凹凸に
容易に浸透していくわけである。その結果、表面
の粗いざらざらした記録紙でさえも、高品質記録
が可能となり、また超音波振動周波数は人間の可
聴周波数をはるかに越え、50kHz〜300kHzである
ため、低騒音の記録が可能である。

第３図にλ／４支持体を用いた超音波転写プリ
ンタヘツドの構成を示す。第３図において、３１
は積層圧電セラミツクアクチユエータでλ／２共
振モードで動作する。３２は内部電極、３３は絶
縁物、３４，３４′は駆動電極、３５，３６はそ
れぞれλ／２共振モードで動作するホーン、３７
は記録針である。また、３８は固有音響インピー
ダンス（密度と音速の積で定義される）が小さ
く、弾性損失の大きなシリコンゴム、あるいはコ
ルクなどの材料でできた支持体で、この支持体３
８は、超音波転写ヘツドの動作周波数に対して1/
４波長の長さに設定され、剛壁３９に固定される
（このような支持法はメカニカルフイルタ支持法
を踏襲したものである。）この超音波転写プリン
タヘツドは、安定な印字記録を行うために、常に
印字媒体に接触している必要がある。そして、滑
らかなスキヤンニングを行うために印字しないと
きでも、超音波転写ヘツドが微弱な電気的入力で
もつて、微小な超音波振動を記録針３７に発生さ
せておく必要がある。このときの超音波振動エネ
ルギーはインクリボンのインク層溶融に要するエ
ネルギーの閾値より十分小さいため紙に印字され
ることはない。しかしながら、この静圧力を常に
記録針先端に供給するために、このような超音波
転写ヘツドでは記録針の位置を微妙に合わせ込み
を行わねばならないといつた煩わしさがある。ま
た長期に亘り印字動作を続けて行うと、記録針の
先が磨耗し、安定な静圧力が記録ヘツドに供給さ
れることは難しくなるといつた欠点がある。

本考案は、このようなλ／４支持法に基づく超
音波プリンタヘツドの欠点を解消させるためにな
されたものである。第１図に本考案に基づく超音
波転写プリンタヘツドの構成例を示す。第１図に
おいて、圧電アクチユエータ３１から記録針３７
までの超音波転写ヘツドの構成は第２図のものと
全く同様である。尚、第２図に示した超音波転写
ヘツドにおいて、印字媒体側にあるホーン３６の
先端は記録針の働きを兼ねるように設計しても良
いことは言うまでもないことである。

第１図に示す本考案に基づく超音波転写ヘツド
において、１１は空気ばねで、長さ方向に伸縮可
能な高分子チユーブの中に圧縮された空気が入
る。空気は注入口１２から空気が流入できるよう
になつており、空気圧を調整することによつて記
録針３７に一定の静圧力を供給できるようになつ
ている。また、このヘツドを使用する場合超音波
転写ヘツドの支持のために設けられたガイド１３
を用いることが望ましい。該ヘツドはホーンの振
動節部に当接するように、ゴム等の粘弾性体１４
で縦方向には比較的自由であるが横方向に動かな
いように支持される。また、記録針３７の側面に
は、記録針の横ぶれがないようにガイド１５が設
けられることが望ましい。

次に、本考案に基づく超音波転写ヘツドと従来
の超音波転写ヘツドの効果の差異についてのべ
る。従来のヘツドではシリコンゴムの経年変化に
より、記録針３７に供給される静圧力が変化し、
これによつて印字品質が劣化することは避けられ
なかつた。。また、第３図において剛壁３９で後
ろ側に板ばねあるいはつる巻きばね等の静圧力印
加手段を設けたとしても、経年変化による記録針
への静圧力の変化は避けられないという欠点があ
る。これに対し、第１図に示す本ヘツドは、空気
の圧力さえ一定に保てば、原理的に記録針への印
加静圧力は一定に保たれるという長所がある。さ
らに、空気ばね１１の容積の大部分は、固有音響
インピーダンスがシリコンゴムなどの弾性体など
に比べて無視できるほど小さい空気であるため、
圧電アクチユエータの振動が殆ど妨げられること
はないといつた長所がある。また、記録針が磨耗
して、長さが短くなつた場合でも、一定の空気圧
を保持してやれば、記録針を経て印字媒体に供給
される静圧力は一定に保たれるという長所もあ
る。

（実施例）本考案の一実施例として第１図に示す超音波転
写プリンタヘツドについて説明する。本実施例に
おいて、１１は蛇腹のついた空気ばねで、注入口
１２から記録針３７がインクリボンを静的に押す
力を一定値20gfとなるように、圧縮空気が注ぎ込
まれる。圧電アクチユエータ３１の寸法は断面積
が４mm×６mm、長さ12mmで共振周波数115kHzで
ある。ホーン３５，３６は高張力鋼製で、それぞ
れアクチユエータ３１の共振周波数115kHzに対
して２分の１波長共振で動作し、振動振幅の拡大
率は共に６倍である。即ち、記録針３７が付いて
いるホーンの先端部において、36倍の変位拡大率
が達成されている。ホーン部分の振動節部は、粘
弾性体１４で柔軟に支持されており、またガイド
３７は耐摩耗性に優れたアルミナ板でできてい
る。

本実施例に示した超音波転写プリンタヘツド
は、空気ばね１３の空気圧を一定に保持さえすれ
ば、経年変化によつて、記録針３７が印字媒体
（インクリボン、紙）を押す力が変化することは
皆無であり、長期に亘つて安定した印字品質が保
証されるものである。また、本超音波転写記録ヘ
ツドは、マトリクス状に容易に配列することが可
能であり、それぞれのヘツドに共通の空気注入口
を設けることにより、すべてのヘツドに対して全
く等しい印字静圧力を供給することが可能であ
る。即ち、24ピン、36ピンなどの多ピン化による
ドツトマトリツクス超音波転写プリンタを容易に
実現しうるものである。

（考案の効果）以上述べた如く、本考案に従つた超音波転写プ
リンタヘツドは長期に亘り、安定した印字品質を
保証するものであり、工業的価値も多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す超音波転写プ
リンタヘツドを示す図、第２図は超音波転写プリ
ンタヘツドの動作原理を示す図、第３図はλ／４
支持法を用いた超音波転写プリンタヘツドを示す
図。図において、１１は空気ばね、１２は空気注入
口、１３，１５はガイド、１４は粘弾性体、２
１，３７は記録針、２２はインクリボン、２３は
インクリボンのベースフイルム部分、２４はイン
クリボンのインク層部分、２５は紙、２６は紙に
転写されたインク、３１は積層圧電セラミツクア
クチユエータ、３２は内部電極、３３は絶縁物、
３４，３４′は駆動電極、３５，３６はホーン、
３８は空気ばね、３９は剛壁である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

縦効果縦振動モードで動作する圧電セラミツク
積層アクチユエータと、該圧電アクチユエータ出
力される振動変位を拡大させるホーンとを備えた
構造を有する超音波転写プリンタヘツドにおい
て、該圧電アクチユエータ後部に空気ばねを設置
し、静的な一定の印字圧力を印字媒体に供給する
ことを特徴とする超音波転写プリンタヘツド。