JPH04363257A - ドットインパクト印字ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧の印加により圧電
素子を伸縮させ、その伸縮運動を用紙などの印字媒体に
向かって印打する印字ワイヤに伝達するようにした、い
わゆるドットインパクト印字ヘッド装置の構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に特開昭６３−３１２８
５２号公報で、電圧の印加により伸縮する圧電素子の後
端部を支持し、該圧電素子の前部側に配設して該圧電素
子の伸縮を印字媒体に打点する印字ワイヤに伝達するた
めの運動伝達機構を支持するように、圧電素子の長手方
向側部に支持フレームを配設してなる印字ユニットから
成り、この複数の印字ユニットを、その各印字ワイヤの
前端が金属製のヘッド本体のノーズ部から前端に出没す
るように、ヘッド本体の裏面に平面視放射状に配設した
ものにおいて、前記各支持フレームが圧電素子の駆動時
の反作用により歪みが生じるのを防止するための構成を
提案した。

【０００３】即ち、前記各印字ユニットにおける支持フ
レームの前端部を、ヘッド本体等の第１基板に締着する
一方、前記各支持フレームの後端部を第２基板に締着す
るにおいて、前記第１基板または第２基板の少なくとも
いずれか一方の基板に対する支持フレームの締着方向を
、圧電素子の伸縮方向と略直角方向等の交差する方向の
ボルトで締着することを提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、印字ヘッド
の重量を軽減し、また印字ヘッドの形状をコンパクト化
するため、支持フレームの剛性を大きくできないという
課題がある一方、各支持フレームの前後端部において、
前記第１基板及び第２基板に対して圧電素子の伸縮方向
と略並行にボルト締着すると、前記支持フレームの製作
誤差（特に圧電素子の伸縮方向に沿う長手方向寸法誤差
）や、支持フレームの前後端面と接触する前記第１基板
及び第２基板における端面の平坦度の製作誤差があるた
め、前記のボルト締着の作用により、例えば前後長さの
大きい支持フレーム箇所では当該支持フレームを圧縮し
、前後長さの短い支持フレーム箇所では当該支持フレー
ムを伸長させるというように、印字ヘッドの組立時に支
持フレームに不必要な変形を与えることになる。また、
各支持フレームの取付け位置が圧電素子の伸縮方向にバ
ラ付き易い問題があったので、この問題を解決するため
、前記先行技術では、締着方向を圧電素子の伸縮方向と
交差する方向に設定したのであった。

【０００５】しかしながら、前記のように締着方向を変
えても、ボルト締着作業の締着力のバラ付きや、取付け
位置並びに支持フレーム等の製作誤差を吸収できず、印
字ヘッドの組立時に支持フレームに不必要な変形を与え
たり、印字作業時の圧電素子の伸縮運動に伴う支持フレ
ームの振動の発生やインパクト力の不足等の問題を解決
できなかった。

【０００６】さらに、ボルト締着作業は、各支持フレー
ムに対して前後部の最低２箇所必要であり、印字ヘッド
の組立作業の能率が向上できないという問題もあった。 本発明は、これらの技術的課題を一挙に解決することを
目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明は、電圧の印加により伸縮する圧電素子と、該
圧電素子の伸縮を印字媒体に印打する印字ワイヤに伝達
するための運動伝達機構と、圧電素子と前記運動伝達機
構とを支持する支持フレームとからなる複数の印字ユニ
ットを、その各印字ワイヤの前端がヘッド本体から前方
に出没するようにヘッド本体の裏面側に配設してなるド
ットインパクト印字ヘッド装置において、前記複数の印
字ユニットにおける支持フレーム前部をヘッド本体の裏
面側で固着する一方、前記各支持フレームの後端部を当
該各支持フレームの後端部に跨がって配設された補強連
結体に接着または溶接にて固定したものである。

【０００８】

【発明の作用および効果】このように、複数の印字ユニ
ットにおける支持フレームの後端部同士を、これらを跨
いで配設される補強連結体に接着することで、複数の支
持フレームが補強連結体を介して一体的構造物となり、
また、これらの前端はヘッド本体側に固着されているの
で、この箇所でもヘッド本体の剛性を借りて一体的とな
り、全体として剛性が格段に向上する。

【０００９】従って、多数個ある印字ユニットのうちの
数カ所の圧電素子が駆動し、その箇所の支持フレームが
反力でヘッド本体の裏面側から離れる方向に伸長しよう
とするとき、補強連結体を介して隣接する非駆動箇所の
支持フレームの剛性を借りて支持されることになり、一
つの支持フレームでその箇所の圧電素子の駆動反力を支
えるのに比べ、格段に変形し難くなり、ひいては印字駆
動時の印字ワイヤのインパクト力が不足することが無く
なるのである。

【００１０】しかも、複数の支持フレーム後端部と補強
連結体とを接着により固着連設した場合は、支持フレー
ムの長手方向の寸法誤差があっても、これらの食い違い
による支持フレーム後端部と補強連結体の接着面との間
の接着剤の層の厚さの自動的な調節作用により、印字ヘ
ッドの組立作業に伴って、支持フレームに無理な応力も
発生しないので、支持フレームのガタ付や、取付け位置
並びに支持フレーム等の製作誤差を吸収でき、且つ印字
ヘッドの組立時に支持フレームに不必要な変形を与えた
り、印字作業時の圧電素子の伸縮運動に伴う支持フレー
ムの振動の発生やインパクト力の不足になることも解決
できる。

【００１１】さらに、複数の支持フレームと補強連結体
とを接着剤にて一挙に連設するので、印字ヘッドの組立
作業の能率が格段に向上するのである。また、前記複数
の支持フレームの後端部と補強連結体とを電子ビーム溶
接、レーザ溶接等の熱影響が少ない溶接により固着連設
した場合は、接合部の強度が大きく、また、熱供給が局
部的でしかも接合部周辺への熱拡散量が少ないから、支
持フレーム等の前記接合部近傍箇所に熱に弱い合成樹脂
製部品が存在していても、それらの部品が熱による損傷
を受けないようにすることができるという効果がある。

【００１２】

【実施例】次に実施例について説明すると、符号１はプ
リンタにおけるプラテンで、該プラテン１に対して紙送
り上流側のプッシュトラクタ２が同期し、或いは紙送り
下流側のプルトラクタ３と同期して用紙を送給するもの
であり、ドットインパクト印字ヘッド装置４は、そのノ
ーズ部１２がプラテン１の円周面に対面するように配設
され、ステップモータ等のキャリッジモータ（図示せず
）によりプラテン１の長手方向に沿って往復動するキャ
リッジ５に、前記ドットインパクト印字ヘッド装置４が
搭載されている。

【００１３】図２から図４はドットインパクト印字ヘッ
ド装置４の第１実施例を示し、符号６は正面視略円板状
のヘッド本体、符号７は後述する補強連結体であり、略
円板状の補強連結体７の外周縁からヘッド本体６の裏面
側に向かって一体的に延びる筒状部８によりカバー兼用
となっている。前記ヘッド本体６及び補強連結体７はア
ルミニウム合金製である。

【００１４】符号９は印字ユニットで、複数（実施例で
は２４個）の印字ユニット９をヘッド本体６の裏面側で
放射状に配設され、ヘッド本体６の前面には、各印字ユ
ニット９における印字ワイヤ１０を移動案内するための
所定数の案内板１１が内装された中空状のノーズ部１２
を突設してある。図３から理解できるように、前記２４
本の印字ワイヤ１０の先端のノーズ部１２から突出する
箇所での配置は、図３の左右方向にキャリッジが移動す
るとき、その移動方向に横長の菱形（ダイヤ形）に並べ
られ、左半分に配置した印字ワイヤ１０の縦方向（用紙
送り方向）の配置ピッチに対して、その半分のピッチだ
け上下にずれた状態で右半分に配置した印字ワイヤが並
べられている。これにより、用紙送り方向に細かいピッ
チで打印できるものである。そして、この構成によれば
、キャリッジ移動方向に沿って縦方向の位置の異なる印
字ワイヤが配置されていることで、縦直線の字線「１」
等の文字を印字するとき、全ての印字ワイヤが同時に駆
動することがない。

【００１５】印字ユニット９は、圧電セラミックを積層
状に接着してなる前後長手の圧電素子１３と、該圧電素
子１３の前端に装着して圧電素子の伸縮運動を拡大して
印字ワイヤ１０に伝達するための運動伝達機構１４と、
この運動伝達機構１４及び圧電素子１３を支持するため
、ヘッド本体６の裏面から後方に延びる支持フレーム１
５とからなり、支持フレーム１５は前記圧電素子１３の
長手方向両側および後端部を囲むように、メイン支柱部
１５ａと副支柱部１５ｂと連結部１５ｃとによりコ字型
に一体的に形成されている。なお、副支柱部１５ｂを連
結部１５ｃにろう付け、溶接等により固着しても良い。

【００１６】電圧の印加により、圧電素子１３はその積
層方向（長手方向）に伸縮するものであり、温度上昇に
て縮小する圧電素子１３の寸法を補正する温度補償体１
６は、支持フレーム１５の連結部１５ｃと圧電素子１３
の後端とに相互に接着剤にて固着する。符号１７は先端
に印字ワイヤ１０の基端をろう付けしてなる側面視略三
角形状のワイヤ支持アームで、該ワイヤ支持アーム１７
の基部には、メイン支柱部１５ａの長手方向後向きに延
びる平行状の第１板ばね１９と第２板ばね２０との先端
連設部２１箇所を嵌合固定し、前記第１板ばね１９の基
端部を前記メイン支柱部１５ａの側面にろう付け固着す
る一方、第２板ばね２０の基端部は、圧電素子１３の前
端面にろう付け等により固着した可動子２２の側面に同
じくろう付け等により固着する。

【００１７】そして図５に示すように電圧印加で圧電素
子１３及び可動子２２が矢印Ｐ方向に伸長するとき、前
記両板ばね１９，２０の先端連設部２１が矢印Ｘ方向に
回動変位して、その変位量をワイヤ支持アーム１７で拡
大し、印字ワイヤ１０をノーズ部１２から突出してプラ
テン１表面の用紙にインクリボンを介して印打するよう
に駆動させるのである。

【００１８】そして、電圧の印加を解除すると、両板ば
ね１９，２０の弾性力により、ワイヤ支持アーム１７が
逆方向に回動し、樹脂製のアーム側ストッパ１８ａが支
持部側ストッパ１８ｂに当接して止まる。図５及び図６
に示す符号２３は、前記可動子２２の他側部と副支柱部
１５ｂとに跨がって配設する４節リンク機構部材で、該
４節リンク機構部材２３はばね板等の弾性材から成り、
その広幅側板部２３ａ，２３ａには側面視略Ｈ状等の切
欠き孔２４を穿設して該切欠き孔２４より外径側で、左
右両広幅側板部２３ａ，２３ａを副支柱部１５ｂの表裏
側面及び可動子２２の表裏側面に各々ろう付け、溶接等
にて固定し、圧電素子１３が電圧印加にて伸縮するとき
、４節リンク機構部材２３における左右両広幅側板部２
３ａ，２３ａが側面視平行四辺形状に弾性変形して位置
固定的な副支柱部１５ｂの長手方向に沿って平行状に可
動子２２が移動できるように構成したものである（第５
図の二点鎖線参照）。

【００１９】このように、可動子２２を副支柱部１５ｂ
の長手方向に沿って平行状に、換言すれば圧電素子１３
の長手方向に直線的に、移動するように構成すれば、圧
電セラミックの積層接着面に曲げ力が作用せず、積層部
や接着面が不用意に剥がれることがない。各印字ユニッ
ト９における支持フレーム１５は、そのメイン支柱部１
５ａの前端面箇所で、ヘッド本体６裏面にゴムスペーサ
５０を介して固着（図２の実施例ではボルト２５にて固
着）された環状の取付け片２６の裏面にねじ２７止めさ
れて固着されている。この実施例ではヘッド本体の筒部
側面よりボルト締めしているが、前記ゴムスペーサ５０
を貫通して前面よりボルト締めしても良い。

【００２０】そして、各印字ユニット９支持フレーム１
５における連結部１５ｃ及び／又は副支柱部１５ｂの裏
面を跨ぐように前記略円板状の補強連結体７の内面を臨
ませ、該補強連結体７の内面と前記各連結部１５ｃ及び
／又は副支柱部１５ｂの裏面とを、エポキシ樹脂等の熱
硬化性樹脂等による接着剤、またはろう付け等により接
合固定するものであり、そのとき、前記補強連結体７の
略円板状の内面には、図４に示すような案内溝２８を放
射状に凹み形成し、各印字ユニット９支持フレーム１５
における連結部１５ｃ及び／又は副支柱部１５ｂの位置
ずれを無くすると共に、接着面積の増大に寄与するよう
にしている。

【００２１】前記補強連結体７の内面と前記各連結部１
５ｃ及び／又は副支柱部１５ｂの裏面とを、電子ビーム
溶接やレーザ溶接等の熱影響が少ない溶接により固着連
設した場合は、接合部の強度が大きく、また、熱供給が
局部的でしかも接合部周辺への熱拡散量が少ないから、
支持フレーム等の前記接合部近傍箇所に熱に弱い合成樹
脂製部品が存在していても、それらの部品が熱による損
傷を受けないようにすることができるという効果がある
。

【００２２】なお、補強連結体７の外周縁から一体的に
延びる筒状部８の円環状前端縁と、ヘッド本体６の裏面
側の円環状後端縁６ａとの間にゴム製等のリング状のシ
ール体２９を介挿している。図７及び図８の実施例では
、平面視略環状の補強連結体３０を全ての印字ユニット
における支持フレーム１５の連結部１５ｃ及び／又は副
支柱部１５ｂの裏面（後面）に跨がらせて、補強連結体
３０と前記各連結部１５ｃ及び／又は副支柱部１５ｂと
を接着剤による固定、またはろう付け、電子ビーム溶接
、レーザ（マイクロ）溶接等にて固定する。そして、補
強連結体３０と別体のカバー体３１をヘッド本体６に取
付けたものであり、その他は前記第１実施例と略同様の
構成である。

【００２３】図９及び図１０の実施例でも、平面視略環
状の補強連結体３２を全ての印字ユニットにおける支持
フレーム１５の連結部１５ｃ及び／又は副支柱部１５ｂ
の裏面（後面）に跨がらせて、補強連結体３２と前記各
連結部１５ｃ及び／又は副支柱部１５ｂとを接着剤によ
る固定、またはろう付け、電子ビーム溶接、レーザ（マ
イクロ）溶接等にて固定する。そして、補強連結体３２
とは別体のカバー体３３をヘッド本体６の側面等にねじ
等にて固定する。

【００２４】符号３４は、各印字ユニット９における圧
電素子１３への通電のための端子であり、各端子３４の
リード線３５はカバー体３３の底板３３ａに穿設した取
付け孔３６から外に臨ませた後、各取付け孔３６を合成
樹脂等の封止材３７で埋める。また、カバー体３３の底
板３３ａの外面には前記端子３４の湾曲して位置が狂い
易いリード線３５を容易に案内する円錐状の案内孔付の
電気絶縁性合成樹脂製の規制板３８を取付けた後、これ
に印刷基板３９を張設するのである。さらに、各印字ユ
ニット９の支持フレーム１５におけるメイン支柱部１５
ａの前端を環状の取付け体４０に各々ねじ４１及びナッ
ト４２にて固定して位置決め組立した後、該取付け体４
０をヘッド本体６にねじ４３により固着するのである。

【００２５】これらの構成によれば、複数の印字ユニッ
ト９における支持フレーム１５の後端部同士を、これら
を跨いで配設される補強連結体７，３０，３２に接着し
、または電子ビーム溶接等の溶接固定することで、複数
の支持フレーム１５が補強連結体７，３０を介して一体
的構造物となり、全体として剛性が格段に向上する。 従って、例えば、印字ワイヤ１０の先端部が前述のよう
にダイヤ型に配設された２４個の印字ユニット９のうち
の数カ所の圧電素子１３が駆動し、その箇所の支持フレ
ーム１５が反力でヘッド本体６の裏面側から離れる方向
に伸長しようとするとき、補強連結体７，３０，３２を
介して隣接する非駆動箇所の支持フレーム１５（これら
の前端は直接ヘッド本体６に固着されているか、または
取り付け片２６，４０に固着した後ヘッド本体に固着さ
れている）の剛性を借りて支持されることになり、一つ
の支持フレームでその箇所の圧電素子の駆動反力を支え
るのに比べ、格段に変形（伸縮）し難くなり、ひいては
印字駆動時の印字ワイヤのインパクト力が不足すること
が無くなるのである。

【００２６】しかも、複数の支持フレームの後端部と補
強連結体とを接着により固着連設するときは、支持フレ
ームの長手方向の寸法誤差があっても、これらの食い違
いによる支持フレーム後端部と補強連結体の接着面との
間の接着剤の層の厚さの自動的な調節作用（支持フレー
ムの連結部１５ｃ及び／又は副支柱部１５ｂが最も後に
突出している箇所では余分の接着剤がはみ出ることで、
それぞれの連結部１５ｃ及び／又は副支柱部１５ｂ箇所
と補強連結体７，３０，３２の接着面との隙間には過不
足なく接着剤が充填される）により、印字ヘッドの組立
作業に伴って、支持フレームに無理な応力も発生しない
ので、支持フレームのガタ付や、取付け位置並びに支持
フレーム等の製作誤差を吸収でき、且つ印字ヘッドの組
立時に支持フレームに不必要な変形を与えたり、印字作
業時の圧電素子の伸縮運動に伴う支持フレームの振動の
発生やインパクト力の不足になることも解決できる。

【００２７】さらに、複数の支持フレームと補強連結体
とを接着剤にて一挙に連設するので、印字ヘッドの組立
作業の能率が格段に向上するのである。また、前記電子
ビーム溶接やレーザ溶接等の局部的に熱付加密度を大き
くでき、且つ入熱量の少ない溶接によれば、支持フレー
ム等の部材に熱歪みを与えることが少なく、しかも接合
強度が接着剤によるよりも大きくできる。溶接する場合
、前記支持フレーム１５の連結部１５ｃ及び／又は副支
柱部１５ｂ箇所および補強連結体７，３０，３２は共に
金属製にする必要があることはいうまでもない。図９及
び図１１で示すように、支持フレーム１５の連結部１５
ｃ及び副支柱部１５ｂの両後面に各々電子ビーム溶接箇
所５２を設けることにより、剛性のやや小さい又は変形
しやすい副支柱部１５ｂの箇所の変形を一層防止するこ
とができる。

【００２８】なお、シリコンゴム等の熱伝動性の良好な
充填材にて、前記放射状に配設した印字ユニット９の隙
間を埋めると、圧電素子１３の駆動により発生した熱を
、充填材を介して金属製の支持フレーム１５、ヘッド本
体６、補強連結体７，３０，３２や筒状部８等に迅速に
伝達した外部に放出することができる。このときカバー
体とヘッド本体との間に隙間を設け、この隙間にも上記
充填材を充填することにより、騒音を減少させることが
できる。この場合、図２や図３に示すように筒状部８外
周に放熱フイン３２を設ければ、一層放熱効果が向上す
る。また、カバー体３１とヘッド本体６との固定方法と
して、ゴム等を挟んで両面接着テープで固定したり、図
１２に示す様にリング状のシールド材５１を挟んで嵌入
する等が考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリンタの概略側面図である。

【図２】印字ヘッドの第１実施例の側断面図である。

【図３】印字ヘッドの正面図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】要部拡大側面図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。

【図７】第２実施例の側断面図である。

【図８】図７の　ＶＩＩＩ　−ＶＩＩＩ矢視図である。

【図９】第３実施例の側断面図である。

【図１０】取付け体４１の斜視図である。

【図１１】図９におけるＸＩ−ＸＩ線矢視一部切欠き図
である。

【図１２】他の実施例の要部断面図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　プラテン ４　　　　　　　　ドットインパクト印字ヘッド装置６
　　　　　　　　ヘッド本体 ７，３０，３２　　　　　　補強連結体９　　　　　　
　　印字ユニット １０　　　　　　印字ワイヤ １３　　　　　　圧電素子 １４　　　　　　運動伝達機構 １５　　　　　　支持フレーム １５ａ　　　　メイン支柱部 １５ｂ　　　　副支柱部 １５ｃ　　　　連結部 １７　　　　　　ワイヤ支持アーム １９　　　　　　第１板ばね ２０　　　　　　第２板ばね ２１　　　　　　先端連設部 ２２　　　　　　可動子 ２３　　　　　　４節リンク機構部材 ３１，３３　　　　カバー体 ５２　　　　　　電子ビーム溶接箇所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電圧の印加により伸縮する圧電素子と
   、該圧電素子の伸縮を印字媒体に印打する印字ワイヤに
   伝達するための運動伝達機構と、圧電素子と前記運動伝
   達機構とを支持する支持フレームとからなる複数の印字
   ユニットを、その各印字ワイヤの前端がヘッド本体から
   前方に出没するようにヘッド本体の裏面側に配設してな
   るドットインパクト印字ヘッド装置において、前記複数
   の印字ユニットにおける支持フレーム前部をヘッド本体
   の裏面側で固着する一方、前記各支持フレームの後端部
   を当該各支持フレームの後端部に跨がって配設された補
   強連結体に接着または溶接にて固定したことを特徴とす
   るドットインパクト印字ヘッド装置。