JPH0584932A - 印字ヘツド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子５に電圧印加した後のアーム８等の
印字機構９の振動の減衰を促進させて、印字品質を向上
させる。 【構成】 アーム８の裏面のアーム側ストッパー１５に
対面する箇所の副支柱部６ｂの前面にて楔型の支持側ス
トッパー１６を摺動移動させることにより、アーム側ス
トッパー１５箇所で、アーム８の姿勢を、その先端側が
ノーズ部３方向に若干量だけ前進させる。これにより、
圧電素子５に電圧印加後のアーム８の戻り位置を規制し
て、当該アーム８の振動減衰を促進する。

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
向かって打点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に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に特願平２−２６７２１
９号の出願において、印字媒体に打点する印字ワイヤの
前端がヘッド本体のノーズ部から前方に出没するように
構成し、該印字ワイヤの基部を印字機構の先端部に固着
し、該印字機構の一端には電圧の印加により伸縮する圧
電素子を設けてなる印字ユニットを提案した。

【０００３】これをさらに詳述すると、図１から図３に
示すように、印字ヘッドを、正面視略円板状のヘッド本
体１と、その裏面を覆う円筒カバー２とで構成し、ヘッ
ド本体１の前面中央部にノーズ部３を突出させる。ヘッ
ド本体１内には複数の印字ユニット４を放射状に配設す
る。各印字ユニット４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５と、該圧電素子５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
７に伝達するための印字機構９と、この連動伝達機構９
及び圧電素子５を支持するため、ヘッド本体１の裏面か
ら後方に延びる支持フレーム６とからなる。支持フレー
ム６は前記圧電素子５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６ａと副支柱部６ｂと後端部６
ｃとによりコ字型に一体的に形成されている。

【０００４】印字機構９は、圧電素子５の伸縮をアーム
８の回動運動に変換し、該アーム８の先端部に取りつく
印字ワイヤ７の進退動量が拡大されるようにするもので
ある。このための印字機構９は、二枚の平行状の板ばね
体からなるエデンばねを利用する。即ち、剛体からなる
連結部１０に第１板ばね体１２及び第２板ばね体１３の
一端を一体的に連結し、側面視でいわゆるΠ字状に連結
する。第１板ばね体１２の基端を前記支持フレーム６の
一側面にろう付け固着する一方、第２板ばね体１３の基
端を圧電素子５の前端に取りつく可動子１４に同じくろ
う付け固着する。そして、前記第１板ばね体１２及び第
２板ばね体１３の延びる方向を、前記印字ワイヤ７の延
びる方向と平行であって、反対向きに設定するものであ
る。

【０００５】前記先行技術において、図２に示すよう
に、電圧の印加で圧電素子５および可動子１４が矢印Ｂ
方向に伸長するとき、前記両板ばね体１２，１３先端の
連結部１０が矢印Ａ方向に回動変位する（図２の二点鎖
線参照）。この結果、アーム８の先端側の印字ワイヤ７
はノーズ部３方向に前進する。圧電素子５への電圧印加
を止めると、アーム８の先端側は前記二枚の板ばね体１
２，１３の弾性変形の復元力により、ノーズ部３から後
退する。

【０００６】そして、静止状態のアーム８の裏面にアー
ム側ストッパー１５が設けられ、前記副支柱部６ｂの前
端に支持側ストッパー１６が設けられていた。

【０００７】この場合、従来は、アーム８に予めアーム
側ストッパー１５を固着し、次いで、このストッパー１
５と、支持側ストッパー１６との隙間が「０」となるよ
うにするかもしくは極僅かの隙間（例えば20ミクロン）
をあけて、当該支持側ストッパー１６を副支柱部６ｂの
前端に接着剤で固定するようにしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、アーム側
ストッパー１５と支持側ストッパー１６との隙間が零、
もしくはごく僅かの隙間の状態であると、次のような問
題が生じる。即ち、前記アーム８の静止状態（中立状
態）では、第１板ばね体１２及び第２板ばね体１３の両
者に作用している外力がない。この状態で圧電素子５に
電圧を印加し、アーム８を回動駆動させると、前記両ス
トッパー１５，１６間の隙間が大きくなるようにアーム
８の先端側が前方に位置する状態と、アーム８の先端側
が後退して支持側ストッパー１６の前面にアーム側スト
ッパー１５の裏面が衝突する状態を繰り返しつつ前記初
期の中立状態に戻る。その場合、ある程度振動が減衰し
て両ストッパー１５，１６の間に常時隙間があるような
振動状態となると、前記両板ばね体１２，１３の弾性撓
み変形の自然減衰を待つしかない。そうすると、印字の
品質にむらができる。つまり、印字ワイヤ７が前進して
いる状態（アーム８の先端側がノーズ部３に近づく方向
に移動している状態）で圧電素子５に電圧印加すると、
アーム８はその先端側がノーズ部３に近づくように加速
されるから印字が濃くなる。他方、印字ワイヤ７が後退
している状態（アーム８の先端側がノーズ部３から離れ
る方向に移動している状態）で圧電素子５に電圧印加す
ると、アーム８はその先端側がノーズ部３に近づくよう
に作動すべきものが、それと反対向きの力で打ち消さ
れ、印字が濃度が薄くなる。この現象は印字作業の高速
化に伴って、ますます顕著になる。

【０００９】また、前記アーム側ストッパー１５と支持
側ストッパー１６との間に隙間があるように中立位置を
セットすると、前記隙間の設定が印字ユニット４ごとに
ちぐはぐになり易く、誤差が生じるので、印字ワイヤ７
の先端を円柱状のプラテンの表面に沿うように研磨した
場合に、前記印字ワイヤ７の先端が揃い難くなるという
不都合が生じるのであった。本発明はこれらの技術的課
題を解決することを目的とするものである。

【００１０】前記目的を達成するため、本発明は、印字
ワイヤが取りつけられ、且つ弾性体により弾性的に支持
された印字機構を、電圧の印加による圧電素子の変位に
よって前進させて印字し、印字機構の後退時にはストッ
パーに当接させるようにした印字ヘッド装置において、
前記弾性体を非弾性変形状態とした場合の前記印字機構
の後面よりも前方に前記ストッパーの当接面を設けたも
のである。

【００１１】

【実施例】次に実施例について説明すると、印字ヘッド
装置の基本的構成は、従来例を示す図１と略同じであ
る。即ち、符号１は正面視略円板状のヘッド本体を示
し、カバー２は、略円板状の連結部２ａの外周縁からヘ
ッド本体１の裏面側に向かって一体的に延びる筒状部２
ｂとにより構成し、ヘッド本体１及びカバー２はアルミ
ニウム合金製である。

【００１２】符号４は印字ユニットで、複数（実施例で
は２４個）の印字ユニット４をヘッド本体１の裏面側に
放射状に配設する。ヘッド本体１の前面には、各印字ユ
ニット４における印字ワイヤ７を移動案内するための所
定数の案内板２２が内装された中空状のノーズ部３を突
設してある。

【００１３】印字ユニット４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５と、該圧電素子
５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７に伝達するための印字機構９と、この印字機構
９及び圧電素子５を支持するため、ヘッド本体１の裏面
から後方に延びる支持フレーム６とからなる。支持フレ
ーム６は前記圧電素子５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６ａと副支柱部６ｂと後端部
６ｃ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６ｂを後端部６ｃにろう付け固着しても良い。

【００１４】電圧の印加により、圧電素子５はその積層
方向（長手方向）に伸縮するものであって、温度上昇で
圧電素子５は縮小するので、それを補正する正の温度膨
張特性を持つ温度補償体２５は、支持フレーム６の後端
部６ｃと圧電素子５の後端との間に介挿し、接着剤にて
固着する。

【００１５】印字機構９は、先端に印字ワイヤ７の基部
をろう付けしてなる側面視略三角形状のアーム８と、前
記メイン支柱部６ａの長手方向後向きに平行に延びる板
状の第１板ばね体１２と、同じく板状の第２板ばね体１
３と、この両ばね体１２，１３の先端を連結する剛体の
連結部１０とからなり、連結部１０をアーム８の基端部
にろう付け等により嵌合固定する。第１板ばね体１２の
基端部を前記メイン支柱部６ａの側面にろう付け固着す
る一方、第２板ばね体２３の基端部は、圧電素子５の前
端面にろう付け等により固着した可動子１４の側面に同
じくろう付け等により固着する。

【００１６】そして図２に示すように電圧印加で圧電素
子５が矢印Ｂ方向に伸長するとき、前記両板ばね体１
２，１３の連結部１０が矢印Ａ方向に回動変位して、そ
の変位量をアーム８で拡大し、印字ワイヤ７をノーズ部
３から突出するように駆動させるのである。電圧の印加
を解除すると、両ばね体１２，１３の弾性力により、ア
ーム８が逆方向に回動し、樹脂製等のアーム側ストッパ
１５が支持側ストッパ１６に当接して振動を繰り返しつ
つ減衰して止まる。

【００１７】ところで、前記の圧電素子５に電圧を印加
して第１板ばね体１２及び第２板ばね体１３に弾性変形
を与えてアーム８を回動駆動した後、当該アーム８を初
期状態まで戻らせるときの振動の減衰を促進するため、
本発明では、印字機構９の一部であるアーム８を印字方
向に前進させた状態で前記アーム側ストッパー１５又は
支持側ストッパー１６を固定するものである。

【００１８】その第１実施例を図２及び図４に示す。こ
の実施例では、アーム８の裏面に金属製、セラミック
製、合成樹脂製等のアーム側ストッパー１５を予め接着
剤等にて固定する。他方、副支柱部６ｂの前端面をアー
ム８の長手方向に沿い、且つアーム８の基端側に行くに
従って当該アーム８の裏面に近づくような傾斜案内面１
７を形成する。この傾斜案内面１７に沿って移動させた
後固定する支持側ストッパー１６は側面視略台形状、ま
たは三角形などの楔型に形成するものである。この傾斜
案内面１７又は／及び支持側ストッパー１６の接当面に
接着剤を予め塗布し、傾斜案内面１７沿って支持側スト
ッパー１６を移動させ、該支持側ストッパー１６の前面
で前記アーム側ストッパー１５の裏面を前向きに押して
アーム８を若干前進させた状態で支持側ストッパー１６
の位置を固定する。実施例では、アーム８長さが約１６
ｍｍ、アーム８基端部から約１０ｍｍの箇所に支持側ス
トッパー１６を設置し、アーム８の先端が自由状態から
約２０ミクロンだけ前進するように強制的に支持側スト
ッパー１６で押す。

【００１９】この場合、図４の（ａ）または（ｂ）に示
すように、副支柱部６ｂの前端面に突条部１８を形成
し、この突条部１８に前記傾斜案内面１７を形成する一
方、支持側ストッパー１６の裏面には突条部１８に摺動
自在に嵌合する溝部１９を形成する。このようにすれ
ば、支持側ストッパー１６の装着、移動作業が容易にな
ると共に支持側ストッパー１６と副支柱部６ｂとの接着
面積を増大させることができる。

【００２０】図５及び図６は、アーム側ストッパー１５
を位置固定的な支持側ストッパー１６に対して移動させ
て、アーム８を，その先端側がノーズ部３に近づくよう
に若干前進させる実施例で、アーム８裏面にその基端側
に行くに従って支持側ストッパー１６に接近するような
段付突条の傾斜案内面２０を形成する一方、アーム側ス
トッパー１５の前面には、前記傾斜案内面２０に摺動自
在に嵌合する溝部２１を形成する。

【００２１】なお、図２の III−III 矢視箇所の断面図
である図３に示す符号２３は、前記可動子１４の他側部
と副支柱部６ｂ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、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６ｂ
の表裏側面及び可動子１４の表裏側面に各々ろう付け固
定し、圧電素子５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２３ａ，２
３ａ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６ｂの長手方向に沿って平行状に可動子１４が
移動できるように構成したものである。

【００２２】このように、可動子１４を副支柱部６ｂの
長手方向に沿って平行状に、換言すれば圧電素子５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。

【００２３】これらの各実施例によれば、予めアーム８
をその先端側がノーズ部３側に接近するように持ち上げ
ることにり、第１板ばね体１２と第２板ばね体１３とに
よるアーム８の振動の際の戻り側振幅を小さくなるよう
に規制することができる。従って、圧電素子５を駆動し
た後のアーム８の振動の減衰を促進させることができ
る。

【００２４】なお、前記アーム８にアーム側ストッパー
１５を一体的に形成したり、副支柱部６ｂなどヘッド本
体側に支持側ストッパー１６を一体的に形成して設けて
も良い。また、アーム８におけるアーム側ストッパー１
５を設けるべき箇所に、図７に示すような一つまたは複
数の貫通孔８ａを穿設する。そして、成形型における前
記アーム側ストッパー１５の形状にくり抜いたキャビテ
ィ（空所）内に前記貫通孔８ａが位置するようにアーム
８をセットし、該成形型内に合成樹脂を注入することに
より、貫通孔８ａ内にも合成樹脂が入り込んだ状態で硬
化するので、アーム側ストッパー１５の取付け強度を向
上させることができる。前記アーム８の先端をノーズ部
３に接近させる距離に相当する電圧を圧電素子５に印加
することにより、当該アーム８を強制的に前進させた状
態で前記両ストッパー１５，１６が当接する位置で固定
しても良い。固定の手段は接着剤に代えて溶接しても良
い。前記両ストッパーの位置はアーム８とそれに対面す
る箇所に限らず、印字機構９の適宜箇所に設けることが
できる。

【００２５】さらに、アーム８の振動減衰を早める、ま
たはアーム８の二次バウンドを小さくする手段として、
前記両ストッパー１５，１６間を組付けた後に、伸縮性
および伸縮抵抗性を備えたシリコンゴム等の連結部材で
連結しても良い。このとき粘度の低いシリコンゴムを用
いれば、成形型等を用いずとも、その表面張力の低さを
利用して、両ストッパー間に注射器等で注入することが
できる。但し、印字ヘッドの長時間の駆動により、温度
が高くなるので、前記シリコンゴムとしては耐熱性の高
いものを使用する必要があることは言うまでもない。

【００２６】

【発明の作用及び効果】以上のように、本発明によれ
ば、アーム等の印字機構を印字方向に強制的に前進させ
た状態で前記印字機構とストッパーとが当接する位置
で、ストッパーを固定することにより、印字機構の振動
の減衰を促進させることができる。従って、圧電素子駆
動後の印字ワイヤの無駄な動きをなくすることができ
て、印字品質を向上させることができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】印字ヘッドの側断面図である。

【図２】要部拡大側面図である。

【図３】図２の III−III 矢視断面図である。

【図４】（ａ）は図２のIV−IV矢視断面図で示す一実施
例であり、（ｂ）は同じく図２のIV−IV矢視断面図で示
す他の実施例である。

【図５】他の実施例を示す要部側面図である。

【図６】図５のVI−VI矢視で示す断面図である。

【図７】さらに他の実施例を示す要部側面図である。

【符号の説明】

１ ヘッド本体 ３ ノーズ部 ５ 圧電素子 ６ 支持フレーム ６ｂ 副支柱部 ７ 印字ワイヤ ８ アーム ９ 印字機構 １２ 第１板ばね体 １３ 第２板ばね体 １５ アーム側ストッパー １６ 支持側ストッパー １７，２０ 傾斜案内面 １８ 突条部 １９，２１ 溝部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字ワイヤが取りつけられ、且つ弾性体
   により弾性的に支持された印字機構を、電圧の印加によ
   る圧電素子の変位によって前進させて印字し、印字機構
   の後退時にはストッパーに当接させるようにした印字ヘ
   ッド装置において、前記弾性体を非弾性変形状態とした
   場合の前記印字機構の後面よりも前方に前記ストッパー
   の当接面を設けたことを特徴とする印字ヘッド装置。