JPH0519910B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0519910B2 JPH0519910B2 JP61199241A JP19924186A JPH0519910B2 JP H0519910 B2 JPH0519910 B2 JP H0519910B2 JP 61199241 A JP61199241 A JP 61199241A JP 19924186 A JP19924186 A JP 19924186A JP H0519910 B2 JPH0519910 B2 JP H0519910B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- frame
- piezoelectric
- hammer
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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〕
本発明は圧電アクチユエータに関し、特にプリ
ンタやリレーなどの駆動機器の駆動源となる圧電
アクチユエータに関するものである。
ンタやリレーなどの駆動機器の駆動源となる圧電
アクチユエータに関するものである。
従来、プリンタやリレーなどの駆動源として
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させその磁力を利
用して可動部材を駆動するため、銅損や鉄損が生
じるので大きなエネルギを必要とするばかりでな
く、発熱及び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よく、
低電力、低発熱で磁気干渉のない圧電素子を用い
た第5図に示すようなプリンタ用印字ハンマが報
告されている(電子通信学会機構部品研究会資料
EMC 84−49)。
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させその磁力を利
用して可動部材を駆動するため、銅損や鉄損が生
じるので大きなエネルギを必要とするばかりでな
く、発熱及び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よく、
低電力、低発熱で磁気干渉のない圧電素子を用い
た第5図に示すようなプリンタ用印字ハンマが報
告されている(電子通信学会機構部品研究会資料
EMC 84−49)。
第5図は従来の圧電アクチユエータの一例を示
すプリンタ用印字ハンマの模式的側面図である。
すプリンタ用印字ハンマの模式的側面図である。
同図において、印字ハンマは圧電素子31の伸
張動作方向(矢印A方向)の先端に、板ばね32
で支持されたフライトハンマ33が接するように
配置されている。フライトハンマ33にはドツト
を印字するための印字ワイヤ34が設けられてあ
る。
張動作方向(矢印A方向)の先端に、板ばね32
で支持されたフライトハンマ33が接するように
配置されている。フライトハンマ33にはドツト
を印字するための印字ワイヤ34が設けられてあ
る。
この印字ハンマにおいて、圧電素子31に電圧
を印加すると、フライトハンマ33は圧電素子3
1の高速な伸長動作により圧電素子31から力を
受けて加速され、圧電素子31を離れて飛行す
る。そして印字ワイヤ34が前方にあるインクリ
ボン35と紙36を介してプラテン37に衝突し
紙36にドツトを印字する。その後フライトハン
マ33はプラテン37からの反発力と板ばね32
の復帰力により圧電素子31の所へ戻つてくる。
この動作をくり返すことにより文字や図形をドツ
トの集合で表現するものである。
を印加すると、フライトハンマ33は圧電素子3
1の高速な伸長動作により圧電素子31から力を
受けて加速され、圧電素子31を離れて飛行す
る。そして印字ワイヤ34が前方にあるインクリ
ボン35と紙36を介してプラテン37に衝突し
紙36にドツトを印字する。その後フライトハン
マ33はプラテン37からの反発力と板ばね32
の復帰力により圧電素子31の所へ戻つてくる。
この動作をくり返すことにより文字や図形をドツ
トの集合で表現するものである。
上述した従来のプリンタ用印字ハンマにおい
て、印字動作の高速化を図るためには、板ばね3
2とフライトハンマ33と印字ハンマ34とから
構成される振動系の固有振動数を高くする必要が
あり、そのためには板ばね32のばね定数を高く
しなければならない。しかし、板ばね32のばね
定数を高くすると、圧電素子31からフライトハ
ンマ33に伝達されるエネルギのうち、板ばね3
2の変形に費やされる割合が増加するため、フラ
イトハンマ33の運動エネルギは減少し、印字さ
れたドツトの濃度が薄くなる。
て、印字動作の高速化を図るためには、板ばね3
2とフライトハンマ33と印字ハンマ34とから
構成される振動系の固有振動数を高くする必要が
あり、そのためには板ばね32のばね定数を高く
しなければならない。しかし、板ばね32のばね
定数を高くすると、圧電素子31からフライトハ
ンマ33に伝達されるエネルギのうち、板ばね3
2の変形に費やされる割合が増加するため、フラ
イトハンマ33の運動エネルギは減少し、印字さ
れたドツトの濃度が薄くなる。
そこで印字濃度を低下させずに印字動作の高速
化を達成するためには、圧電素子31からフライ
トハンマ33に伝達されるエネルギを大きくする
必要がある。この伝達エネルギを大きくすると、
板ばね32のばね定数を大きくして高速化できか
つ所要の印字濃度も確保できる。
化を達成するためには、圧電素子31からフライ
トハンマ33に伝達されるエネルギを大きくする
必要がある。この伝達エネルギを大きくすると、
板ばね32のばね定数を大きくして高速化できか
つ所要の印字濃度も確保できる。
伝達エネルギを大きくするためには、圧電素子
31の発生エネルギを大きくすればよく、印加電
圧を高くすればよい。しかしながら、印加電圧を
高めると電圧素子31の加速度が大きくなつて圧
電素子31自身の慢性力によつて生じる内部応力
が大きくなり信頼性が下がる結果、破壊すること
もあるという問題点がある。
31の発生エネルギを大きくすればよく、印加電
圧を高くすればよい。しかしながら、印加電圧を
高めると電圧素子31の加速度が大きくなつて圧
電素子31自身の慢性力によつて生じる内部応力
が大きくなり信頼性が下がる結果、破壊すること
もあるという問題点がある。
本発明の目的は、これらの問題点を解決した圧
電アクチユエータを提供することにある。
電アクチユエータを提供することにある。
本発明の圧電アクチユエータは、圧電素子と、
その圧電素子の一部または全部を囲むフレームと
から構成され、前記圧電素子を分極することによ
つて生じる残留歪みにより、前記圧電素子の伸縮
方向の両端を前記フレームの内側に固定しこの圧
電素子には圧縮応力が作用されている。
その圧電素子の一部または全部を囲むフレームと
から構成され、前記圧電素子を分極することによ
つて生じる残留歪みにより、前記圧電素子の伸縮
方向の両端を前記フレームの内側に固定しこの圧
電素子には圧縮応力が作用されている。
圧電素子の印加電圧と変位の関係を第6図に示
す。未分極の圧電素子(点A)に電圧を加えて上
昇させて行くと、変位は曲線に沿つて上昇して
行き点Bに達して圧電素子は分極される。点Bか
ら電圧を下降させると、変位は曲線に沿つて減
少し点Cに達する。点Cから再び電圧を加えて上
昇させて行くと、変位は曲線に沿つて上昇して
点Bに達し、この点Bから電圧を下降すると、変
位は曲線に沿つて減少して点Cの所に戻る。従
つて通常の使用状態では、圧電素子は点C、点B
の間を曲線、に沿つて上昇、下降する。ゆえ
に、未分極の圧電素子に点Bまで電圧を加えて分
極処理を行うと、点AC間の残留歪みを生じるこ
ととなる。
す。未分極の圧電素子(点A)に電圧を加えて上
昇させて行くと、変位は曲線に沿つて上昇して
行き点Bに達して圧電素子は分極される。点Bか
ら電圧を下降させると、変位は曲線に沿つて減
少し点Cに達する。点Cから再び電圧を加えて上
昇させて行くと、変位は曲線に沿つて上昇して
点Bに達し、この点Bから電圧を下降すると、変
位は曲線に沿つて減少して点Cの所に戻る。従
つて通常の使用状態では、圧電素子は点C、点B
の間を曲線、に沿つて上昇、下降する。ゆえ
に、未分極の圧電素子に点Bまで電圧を加えて分
極処理を行うと、点AC間の残留歪みを生じるこ
ととなる。
そこで圧電素子より内側が若干大きい枠状のフ
レームの内側に、未分極の圧電素子をはめ込んで
分極すると、圧電素子は残留歪みを生じて圧電素
子の伸縮方向の両端がフレームの内側に固定され
る。
レームの内側に、未分極の圧電素子をはめ込んで
分極すると、圧電素子は残留歪みを生じて圧電素
子の伸縮方向の両端がフレームの内側に固定され
る。
その結果、フレームの内側に固定された圧電素
子はフレームから圧縮力を受けることになる。ま
た、電圧が印加されて圧電素子が伸びた場合で
も、フレームは弾性変形するため圧電素子には常
に圧縮力が加わる。
子はフレームから圧縮力を受けることになる。ま
た、電圧が印加されて圧電素子が伸びた場合で
も、フレームは弾性変形するため圧電素子には常
に圧縮力が加わる。
圧電素子は圧縮応力に対しては強く引張応力に
対しては非常に弱い。本発明の圧電アクチユエー
タは、圧電素子をフレームの内側に固定すること
により、圧電素子には常に圧縮力が加わることに
なるので圧電素子の信頼性は大幅に上がる。その
ため、印加電圧を従来の場合より上げることがで
き、出力エネルギの増大を図ることができる。
対しては非常に弱い。本発明の圧電アクチユエー
タは、圧電素子をフレームの内側に固定すること
により、圧電素子には常に圧縮力が加わることに
なるので圧電素子の信頼性は大幅に上がる。その
ため、印加電圧を従来の場合より上げることがで
き、出力エネルギの増大を図ることができる。
また、本発明の圧電アクチユエータでは、圧電
素子を分極処理することによつて生じる残留歪み
を利用して圧電素子をフレームに固定するため、
特別な治具も不要であり簡単化できる。
素子を分極処理することによつて生じる残留歪み
を利用して圧電素子をフレームに固定するため、
特別な治具も不要であり簡単化できる。
次に、本発明について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第1図は本発明の第1の実施例を示す模式的側
面図で、圧電アクチユエータは、圧電素子11と
コの字型フレーム12より構成されている。内側
の長さが未分極の圧電素子11の長さよりも大き
いフレーム12の内側に、未分極の圧電素子11
をはめ込んで処理を行い、圧電素子11に残留歪
みを発生させて圧電素子11をフレーム12の内
側に固定している。
面図で、圧電アクチユエータは、圧電素子11と
コの字型フレーム12より構成されている。内側
の長さが未分極の圧電素子11の長さよりも大き
いフレーム12の内側に、未分極の圧電素子11
をはめ込んで処理を行い、圧電素子11に残留歪
みを発生させて圧電素子11をフレーム12の内
側に固定している。
その結果、フレーム12の内側に固定された圧
電素子11はフレーム12から圧縮応力を受ける
ことになり、圧電素子11の信頼性は大幅に上が
る。また印加電圧を上げることができるので、出
力エネルギの増大を図ることができる。
電素子11はフレーム12から圧縮応力を受ける
ことになり、圧電素子11の信頼性は大幅に上が
る。また印加電圧を上げることができるので、出
力エネルギの増大を図ることができる。
第2図は本発明の第2の実施例を示す模式的側
面図で、圧電アクチユエータは圧電素子23とロ
の字型のフレーム28より構成されている。内側
の長さが未分極の圧電素子23の長さよりも大き
いフレーム28の内側に、未分極の圧電素子23
をはめ込んで分極処理を行い、圧電素子23の残
留歪みによつて圧電素子23をフレーム28の内
側に固定している。
面図で、圧電アクチユエータは圧電素子23とロ
の字型のフレーム28より構成されている。内側
の長さが未分極の圧電素子23の長さよりも大き
いフレーム28の内側に、未分極の圧電素子23
をはめ込んで分極処理を行い、圧電素子23の残
留歪みによつて圧電素子23をフレーム28の内
側に固定している。
その結果、フレーム28の内側に固定された圧
電素子23はフレーム28から圧縮応力を受ける
ことになり、圧電素子23の信頼性は大幅に上が
る。また印加電圧を上げることができるので、出
力エネルギの増大を図ることができる。
電素子23はフレーム28から圧縮応力を受ける
ことになり、圧電素子23の信頼性は大幅に上が
る。また印加電圧を上げることができるので、出
力エネルギの増大を図ることができる。
第3図は第1図に示した第1の実施例の一使用
例を示すプリンタ用印字ハンマの模式的側面図で
ある。
例を示すプリンタ用印字ハンマの模式的側面図で
ある。
同図において、圧電アクチユエータは圧電素子
11とコの字型のフレーム12より構成され、圧
電素子11はフレーム12の内側に、分極処理に
よつて生じる残留歪みを利用して固定されてい
る。また、印字ハンマは板ばね13で支持され、
かつ印字ワイヤ14が接続されたフライトハンマ
15が、圧電素子11の伸長方向(矢印A方向)
の一端のフレーム12の所に接するように配置さ
れている。
11とコの字型のフレーム12より構成され、圧
電素子11はフレーム12の内側に、分極処理に
よつて生じる残留歪みを利用して固定されてい
る。また、印字ハンマは板ばね13で支持され、
かつ印字ワイヤ14が接続されたフライトハンマ
15が、圧電素子11の伸長方向(矢印A方向)
の一端のフレーム12の所に接するように配置さ
れている。
この印字ハンマにおいて、圧電素子11に電圧
を印加すると、フライトハンマ15は圧電素子1
1の高速な伸長動作により圧電素子11からの力
を受けて加速され、フレーム12の所を離れて飛
行する。そして印加ワイヤ14が前方にあるイン
クリボン16と紙17を介してプラテン18に衝
突して紙17にドツトを印字する。その後フライ
トハンマ15はフラテン18からの反発力と板ば
ね13の復帰力によりフレーム12の所へ戻つて
くる。
を印加すると、フライトハンマ15は圧電素子1
1の高速な伸長動作により圧電素子11からの力
を受けて加速され、フレーム12の所を離れて飛
行する。そして印加ワイヤ14が前方にあるイン
クリボン16と紙17を介してプラテン18に衝
突して紙17にドツトを印字する。その後フライ
トハンマ15はフラテン18からの反発力と板ば
ね13の復帰力によりフレーム12の所へ戻つて
くる。
本使用例によれば、圧電素子11はフレーム1
2から圧縮応力を予め受けているため、電圧印加
時に圧電素子11が伸長動作している時の圧電素
子11自身の慣性力も圧電素子11には引張応力
としては作用せず、信頼性の高い印字ハンマとな
る。また、圧電素子11への印加電圧を大きくし
て出力エネルギを増加できるため高速化できる。
さらに、圧電素子11をフレーム12に固定する
ための特別な治具も不要である。
2から圧縮応力を予め受けているため、電圧印加
時に圧電素子11が伸長動作している時の圧電素
子11自身の慣性力も圧電素子11には引張応力
としては作用せず、信頼性の高い印字ハンマとな
る。また、圧電素子11への印加電圧を大きくし
て出力エネルギを増加できるため高速化できる。
さらに、圧電素子11をフレーム12に固定する
ための特別な治具も不要である。
次に第4図は、第2図に示した第2の実施例の
一使用例を示すラツチ型リレーの模式的側面図で
ある。
一使用例を示すラツチ型リレーの模式的側面図で
ある。
同図において、圧電アクチユエータは第1、第
2の圧電素子23,24とロの字型の第1、第2
のフレーム28,29より構成され、第1、第2
の圧電素子23,24はそれぞれ第1、第2のフ
レーム28,29の内側に、分極処理によつて生
じる残留歪みを利用して固定されている。また、
ラツチ型リレーは飛行部材20を設けた反転ばね
21を取付部材22の取付部22a,22bに挿
入して湾曲させ、飛行部材20に対抗しかつ反転
はね21の両側にそれぞれ第1、第2の圧電素子
23,24を配置し、反転ばね21の動作に連動
する可動接点25とそれに対向した第1、第2の
固定接点26,27を取付部材22に接続してい
る。第1、第2の圧電素子23,24はそれぞれ
第1、第2のフレーム28,29で固定されてお
り、第1、第2のフレーム28,29は取付部材
22に接続されている。
2の圧電素子23,24とロの字型の第1、第2
のフレーム28,29より構成され、第1、第2
の圧電素子23,24はそれぞれ第1、第2のフ
レーム28,29の内側に、分極処理によつて生
じる残留歪みを利用して固定されている。また、
ラツチ型リレーは飛行部材20を設けた反転ばね
21を取付部材22の取付部22a,22bに挿
入して湾曲させ、飛行部材20に対抗しかつ反転
はね21の両側にそれぞれ第1、第2の圧電素子
23,24を配置し、反転ばね21の動作に連動
する可動接点25とそれに対向した第1、第2の
固定接点26,27を取付部材22に接続してい
る。第1、第2の圧電素子23,24はそれぞれ
第1、第2のフレーム28,29で固定されてお
り、第1、第2のフレーム28,29は取付部材
22に接続されている。
このラツチ型リレーは第1または第2の圧電素
子23または24の発生力により飛行部材20を
飛ばし、反転ばね21を反転動作させて可動接点
25を動かし、第4図のaからbまたはbからa
に示す状態に切り替える。
子23または24の発生力により飛行部材20を
飛ばし、反転ばね21を反転動作させて可動接点
25を動かし、第4図のaからbまたはbからa
に示す状態に切り替える。
本使用例によれば、第1、第2の圧電素子2
3,24はそれぞれ第1、第2のフレーム28,
29から圧縮応力を予め受けているため、電圧印
加時に第1あるいは第2の圧電素子23あるいは
24が伸長動作している時の圧電素子自身の慣性
力も圧電素子には引張応力として作用せず、信頼
性の高いラツチ型リレーとなる。また、印加電圧
を上げることにより第1、第2の圧電素子23,
24の発生エネルギを大きくして飛行部材20の
飛行距離を大きくできるので、可動接点25の長
ストローク化が実現でき、ハイパワー用のラツチ
リレーとなる。さらに第1、第2の圧電素子2
3,24を第1、第2のフレーム28,29に固
定するための特別な治具も不要である。
3,24はそれぞれ第1、第2のフレーム28,
29から圧縮応力を予め受けているため、電圧印
加時に第1あるいは第2の圧電素子23あるいは
24が伸長動作している時の圧電素子自身の慣性
力も圧電素子には引張応力として作用せず、信頼
性の高いラツチ型リレーとなる。また、印加電圧
を上げることにより第1、第2の圧電素子23,
24の発生エネルギを大きくして飛行部材20の
飛行距離を大きくできるので、可動接点25の長
ストローク化が実現でき、ハイパワー用のラツチ
リレーとなる。さらに第1、第2の圧電素子2
3,24を第1、第2のフレーム28,29に固
定するための特別な治具も不要である。
以上説明したように本発明の圧電アケチユエー
タを用いることにより、高速化及び長ストローク
化が達成できかつ信頼性の高い印字ハンマやリレ
ーなどが得られる効果がある。
タを用いることにより、高速化及び長ストローク
化が達成できかつ信頼性の高い印字ハンマやリレ
ーなどが得られる効果がある。
第1図、第2図はそれぞれ本発明の第1、第2
の実施例を示す模式的側面図、第3図は第1図に
示した第1の実施例の一使用例を示すプリンタ用
印字ハンマの模式的側面図、第4図は第2図に示
した第2の実施例の一使用例を示すラツチ型リレ
ーの模式的側面図、第5図は従来の圧電アクチユ
エータの一例を示すプリンタ用印字ハンマの模式
的側面図、第6図は圧電素子の印加電圧と変位の
関係を示す図である。 11,23,24,31……圧電素子、12,
28,29……フレーム、13,32……板ば
ね、14,34……印字ワイヤ、15,33……
フライトハンマ、16,35……インクリボン、
17,36……紙、18,37……プラテン、2
0……飛行部材、21……反転ばね、22……取
付部材、25……可動接点、26,27……固定
接点。
の実施例を示す模式的側面図、第3図は第1図に
示した第1の実施例の一使用例を示すプリンタ用
印字ハンマの模式的側面図、第4図は第2図に示
した第2の実施例の一使用例を示すラツチ型リレ
ーの模式的側面図、第5図は従来の圧電アクチユ
エータの一例を示すプリンタ用印字ハンマの模式
的側面図、第6図は圧電素子の印加電圧と変位の
関係を示す図である。 11,23,24,31……圧電素子、12,
28,29……フレーム、13,32……板ば
ね、14,34……印字ワイヤ、15,33……
フライトハンマ、16,35……インクリボン、
17,36……紙、18,37……プラテン、2
0……飛行部材、21……反転ばね、22……取
付部材、25……可動接点、26,27……固定
接点。
Claims (1)
- 1 圧電素子と、その圧電素子の一部または全部
を囲むフレームとから構成され、前記圧電素子を
分極することによつて生じる残留歪みにより前記
圧電素子の伸縮方向の両端を前記フレームの内側
に固定しこの圧電素子には圧縮応力が作用されて
いることを特徴とする圧電アクチユエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19924186A JPS6354257A (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 圧電アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19924186A JPS6354257A (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 圧電アクチユエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6354257A JPS6354257A (ja) | 1988-03-08 |
| JPH0519910B2 true JPH0519910B2 (ja) | 1993-03-18 |
Family
ID=16404510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19924186A Granted JPS6354257A (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 圧電アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6354257A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0741722B2 (ja) * | 1988-07-15 | 1995-05-10 | 富士通株式会社 | 印字ヘッド |
| JPH02130154A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-18 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 打撃式プリンタ |
| DE60115220T2 (de) * | 2000-03-23 | 2006-08-17 | Elliptec Resonant Actuator Ag | Vibrationsantrieb und herstellungsverfahren sowie verwendung desselben |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8105502A (nl) * | 1981-12-08 | 1983-07-01 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een piezo-elektrische inrichting alsmede een inrichting vervaardigd volgens deze werkwijze. |
-
1986
- 1986-08-25 JP JP19924186A patent/JPS6354257A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6354257A (ja) | 1988-03-08 |
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