JPH066381B2 - 印字ハンマ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プリンタの印字ヘッ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ッドに用いられる印字ハンマ
は、その駆動源として、電磁形のアクチュエータが広く
用いられている。このような電磁形のアクチュエータ
は、コイルに電流を流すことによって磁界を発生し、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っ
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、しかも発熱量が少なく磁気干渉もない
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、上下方向に互に
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の上端に結合
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51は矢印Ａ方向
に伸び、これによって第一のアーム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の変位量は梃子の原理によって拡大され
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。これによって結合部55の変位量も梃の原
理によっ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51の変位量は、アーム54および57の回動
運動によっ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。

上述したような従来の印字ヘッドは、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って磁
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
による梃子作用を行う構成体を２段階に直列に接続した
２段増幅形変位量拡大機構となっている。このため、従
来の印字ハンマは構造が複雑であるという問題がある。

また、このような変位量拡大機構は、梃子の原理を応用
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。従っ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。

近年、このような問題点を解決するものとして梃子１段
でもって圧電素子の変位を拡大して印字動作を行う印字
ハンマが考えられている。たとえば、第６図に示すよう
な印字ハンマがある。

第６図において、アーム１はその端部1aに薄板状の第一
のヒンジ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のヒンジ３および４を有
している。第一のヒンジ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1bには
印字ワイヤ７が結合されている。

第７図は第６図の従来例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の配設状態の詳細を示す斜視
図である。第二および第三のヒンジ３および４は、第一
のヒンジ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、第一のヒンジ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
のヒンジ３と第三のヒンジ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８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、第一のヒンジ２
を矢印B1方向に変位させる。一方第二および第三のヒン
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、しかも第一のヒンジ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、本従来例の印字ハンマにおいては、第二お
よび第三のヒンジ３および４を第一のヒンジ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）
方向の位置を第一のヒンジ２との間に段差を有するよう
に配設することによって、第一のヒンジ２の中心線と第
二および第三のヒンジ３および４の中心線との間の距離
を、第５図の従来例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個しか使用しなくても、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。

したがって、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、従って印字ヘッドの
印字動作の応答周波数が高くなっ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、構造が単純な印字ハ
ンマが得られる。

（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ハンマは、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って磁
気干渉もないという利点を有しており、さらに、圧電素
子の変位を拡大して印字ワイヤに伝達する変位量拡大機
構も１段増幅で行っているため、構造が単純で高速動作
ができるという長所があるが、梃子動作を起こさせる各
ヒンジの配置が立体的になっているため、ヒンジ部の加
工を放電加工によって行っており、生産性が悪く製造コ
ストが高いという問題点がある。

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、構成が単純である
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を固着し
他方の端部に第一の結合部を有するアームと、一方の端
部を前記第一の結合部に接続し他方の端部を第二の結合
部に接続した薄板状の第一のヒンジと、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
その厚さ方向に対して所定の寸法に等しい段差を有し前
記第一の結合部にその一端を接続し他方の端部を固定部
材に接続した薄板状の第二および第三のヒンジと、一方
の端部を前記第二の結合部に固定し、他方の端部を前記
固定部材に固定した圧電素子とから構成され、前記第一
のヒンジは薄板状のＴ字形の部材で構成され、前記第二
および第三のヒンジは一枚の薄板状のＵ字形の部材で構
成され、前記第一の結合部材に設けた２本の溝にそれぞ
れ前記Ｔ字形部材および前記Ｕ字形部材の一端を挿入し
ろう接し、前記Ｔ字形部材の他端は前記第二の結合部に
設けた溝に挿入しろう接し、前記Ｕ字形部材の他端は前
記固定部材に設けた溝に挿入しろう接して構成される。

（作用） 本発明の印字ハンマは、第一のヒンジは薄板状のＴ字形
部材で構成され、第二および第三のヒンジは一枚の薄板
状のＵ字形部材で構成され、それぞれ端部を固定側の部
材に設けた溝に挿入ろう接して接続している。

Ｔ字形部材とＵ字形部材はプレス加工等で容易に安く製
作することができるため、生産性が良く製造コストの安
い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図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、第２図は
第１図の実施例におけるヒンジの接続を示す拡大斜視
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11は一端に印字ワイヤ17が固着
され他端に第一の結合部18を有しており、第一の結合部
18には二本の溝18a,18bが設けてある。圧電素子15は一
端が固定部材16に固定され他端に第二の結合部19が接続
されており、第二の結合部19は圧電素子15との接続面と
反対側に溝19aが設けられている。固定部材16は端部に
溝16a,16bが設けられている。第一のヒンジ部を構成す
る薄板状のＴ字形部材12の一端12aは第一の結合部材18
に設けられた溝18aに挿入ろう接され、Ｔ字形部材12の
端部12bは第二の結合部19に設けられた溝19aに挿入ろう
接される。また、第二および第三のヒンジ部を構成する
Ｕ字形部材13は一端13aが第一の結合部18に設けられた
溝18bに挿入されろう接され、他端13b,13cは固定部材16
に設けられた溝16a,16bにそれぞれ挿入されろう接され
る。

第２図は第１図の実施例の第一のヒンジ部12b′を構成
するＴ字形部材12と第二および第三のヒンジ部13b′，1
3c′を構成するＵ字形部13と第一の結合部18との接続の
状態を示す拡大斜視図である。第一の結合部18には二本
の溝18a,18bが設けられており、溝18aに第一のヒンジ部
12b′を構成するＴ字形部材12の一端12aが挿入されろう
接されている。溝18bに第二および第三のヒンジ13b′，
13c′を構成するＵ字形部材13の一端13aが挿入されろう
接されている。このようにすると第二および第三のヒン
ジ部13b′，13c′は第一のヒンジ部12b′を挟んでその
左右（幅方向）の両側に設けられ、高さ（厚さ）方向
は、第一のヒンジ部12b′の位置とはずれていて、所定
の寸法の段差を有する構造となる。

このような構成を有する印字ハンマの圧電素子15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15は矢印B1方向に伸張し、第一のヒンジ部
12を矢印B1方向に変位させる。一方第二および第三のヒ
ンジ部13および14の一端は固定部材16に、他端はアーム
11の第一の結合部18に固定されており、しかも第一のヒ
ンジ部12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部12および13および14は矢印
Ｃ方向に曲げ変形を生じ、アーム11も矢印Ｃの方向に回
動運動を起こす。この結果アーム11の先端に結合されて
いる印字ワイヤ１７は、圧電素子15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。

このように本発明の印字ハンマにおいては、各ヒンジ部
とアームおよび圧電素子および固定部材との間の接続
は、固定側の部材に溝を設けその溝に第一のヒンジ部を
構成するＴ字形部材の両端と第二および第三のヒンジ部
を構成するＵ字形部材の端部をそれぞれ挿入しろう接す
ることによって、Ｔ字形部材およびＵ字形部材はプレス
加工等で容易に安く製作することができるため、生産性
が良く製造コストの安い印字ハンマが得られる。

また、圧電素子の変位を拡大する変位量拡大機構は単純
な１段増幅形のため、可動部の等価質量は小さくなり、
高速動作可能な印字ハンマが得られる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の印字ハンマは構成が単純
で生産性が良い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図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、第２図は
第１図の実施例におけるヒンジ部の接続を示す拡大斜視
図、第３図は第１図は実施例の動作状態を示す斜視図、
第４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、第５
図は従来の印字ハンマの別の実施例を示す斜視図、第６
図は第５図の実施例におけるヒンジの配置を示す拡大斜
視図、第７図は第５図の実施例の動作状態を示す斜視図
である。 1・11・54・57…アーム、2・12b′…第一のヒンジ、3・13b′
…第二のヒンジ、4・13c′…第三のヒンジ、5・15・51…圧
電素子、6・16・50…固定部材、7・17・58…印字ワイヤ、52
・53・55・56…結合部、18…第一の結合部、19…第二の結
合部、12…Ｔ字形部材、13…Ｕ字形部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の端部に印字ワイヤを固着し他方の端
   部に第一の結合部を有するアームと、一方の端部を前記
   第一の結合部に接続し他方の端部を第二の結合部に接続
   した薄板状の第一のヒンジと、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その厚さ
   方向に対して所定の寸法に等しい段差を有し、前記第一
   の結合部にその一端を接続し他方の端部を固定部材に接
   続した薄板状の第二および第三のヒンジと、一方の端部
   を前記第二の結合部に固定し他方の端部を前記固定部材
   に固定した圧電素子とから構成され、前記第一のヒンジ
   は薄板状のＴ字形の部材で構成され、前記第二および第
   三のヒンジは一枚の薄板状のＵ字形の部材で構成され、
   前記第一の結合部に設けた２本の溝にそれぞれ前記Ｔ字
   形部材および前記Ｕ字形部材の一端を挿入しろう接し、
   前記Ｔ字形部材の他端は前記第二の結合部に設けた溝に
   挿入しろう接し、前記Ｕ字形部材の他端は前記固定部材
   に設けた溝に挿入しろう接したことを特徴とする印字ハ
   ンマ。