JPH0596757A - 圧電素子を用いた印字ヘツドのストローク調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子を用いた印字ヘッドにおいて、圧電
素子の伸びのバラツキを補正することによって印字ヘッ
ドにとって重要な特性であるストロークのバラツキを抑
える。 【構成】 圧電素子２５を印字ユニット１７に取り付け
た状態で可動子３５が１０μｍ移動するだけ予圧をか
け、その状態で１００Ｖの電圧を印加する。すると、圧
電素子２５が変位するが、その変位量は圧電素子２５の
特性のバラツキにより一定にならない。そこで、上記変
位量に応じた予圧を圧電素子２５に印加する。可動子３
５の変位量ではなく、連設部３７の回動量で評価するこ
ともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インパクトドットマト
リクス印字装置の印字ヘッドに係わり、特にその品質の
安定化を図る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、圧電素子をアクチュエータと
して用いた印字ヘッドでは、圧電素子に一定の電圧を印
加及び解除することによって充放電電流を流して、圧電
素子を伸縮させ、この伸縮を印字ワイヤに拡大、伝達す
ることにより、印字ワイヤが突出駆動しインクリボンを
介して用紙上に印字を行うものである。また、この種の
印字ヘッドの製造工程においては、通常、圧電素子を印
字ユニットに組み込む際、圧電素子に所定の予圧をかけ
て組み込んでいた。これは、予圧をかけることにより圧
電素子に電圧を印加した時の該圧電素子の変位量（伸び
量）を、予圧をかけないものに比し、大きくすることが
できる特質を持つことに基づく。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、印字ヘ
ッドに用いられる圧電素子においては、圧電素子毎の伸
び量にバラツキがある。このため、複数個の圧電素子を
伸縮させ、それを拡大、伝達して印字を行うこの種の印
字ヘッドにおいては、この圧電素子の伸び量と拡大機構
の拡大率の積のバラツキが、結果的にストロ−クのバラ
ツキとなり、印字ワイヤのインパクト力のバラツキとも
なるため印字濃淡といった印字品質の低下を招くことに
なっていた。本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、圧電素子に与える予圧に応じて該
圧電素子の変位量が変化することに着目して、圧電素子
を印字ユニットに組み込む際の予圧を、所定予圧（０を
含む）時の電圧を印加した場合の変位量のバラツキに応
じて変化させ、静的ストロークのバラツキが少ない印字
ヘッドを得ることができる印字ヘッドのストローク調整
方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、複数個の圧電素子に充放電電流を流し
て、該圧電素子を伸縮させ、この伸縮を拡大、伝達して
複数個の印字ワイヤを駆動することにより印字を行う印
字ヘッドのストローク調整方法において、予圧（予圧が
０の場合を含む）を有する前記圧電素子に既定電圧を印
加した時の変位量に対応した予圧を前記圧電素子に付加
し、前記印字ワイヤの変位量を一定にするものである。
このとき変位量拡大機構を含んだ印字ユニット内に当該
圧電素子を組み込んだ状態において、その既定電圧を印
化してその変位量拡大機構の変位に応じて付加すべき予
圧を決定することも、本発明の範疇である。

【０００５】

【作用】上記の構成によれば、複数個の圧電素子をそれ
ぞれの印字ユニットへ組み込む際に、前記圧電素子に僅
かな予圧を与えた状態のもとで既定電圧を印加し、変位
量を測定する。この測定値に応じて再度、前記圧電素子
に予圧を付加する。前記圧電素子の変位量を変えること
により、印字ユニットに配設されている印字ワイヤの変
位量が調整される。これにより、印字ヘッドに有する複
数個の印字ワイヤの静的ストロークのバラツキを最小限
なものにする。また、変位量拡大機構を含んだ印字ユニ
ット内に当該圧電素子を組み込んだ状態において、その
既定電圧を印化してその変位量拡大機構の変位に応じて
付加すべき予圧を決定した場合においては、その変位量
拡大機構のバラツキをも相殺できる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例による印字ヘッドを
図面を参照して説明する。図１は本印字ヘッドの構成を
示す断面図であり、図２はその印字ヘッドに配設されて
いる印字ユニット１７の構成を示す側面図である。印字
ヘッドは円板状のヘッド本体１３と有底円筒状の放熱カ
バー１５とから円筒状に構成されており、ヘッド本体１
３及び放熱カバー１５は素材をアルミニウム合金製とす
る。印字ユニット１７は、ヘッド本体１３の裏面側の放
熱カバー１５の内部に放射状に所定数配設されている。
ヘッド本体１３の略中央位置には中空状のノーズ部１６
が、不図示のインクリボン及び印字用紙に対向する位置
に突設されている。

【０００７】印字ユニット１７は、圧電セラミックを積
層状に接着した圧電素子２５と、圧電素子２５の伸縮に
連動し進退運動を行い不図示のインクリボンを介して印
字用紙に印字を行う印字ワイヤ２１と、圧電素子２５の
伸縮運動を拡大、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２５を支持する支持
フレーム２７とからなる。支持フレーム２７は圧電素子
２５の積層方向（長手方向）両側面部と後端部を囲むよ
うに、メイン支柱部２７ａと副支柱部２７ｂとその連接
後端部２７ｃとによりコ字状に一体的に形成されてい
る。圧電素子２５は、電圧の印加によりメイン支柱部２
７ａと副支柱部２７ｂに沿って積層方向に伸縮運動す
る。また、温度補償材２６が、圧電素子の後端部と支持
フレーム２７の連接後端部２７ｃの間に介挿固着されて
おり、圧電素子２５が温度上昇にて縮小した寸法だけ補
正するようになっている。印字ワイヤ２１は、ヘッド本
体１３のノーズ部１６内に配置されており、ノーズ部１
６内に設けられている所定数の案内板２３に前後移動可
能に案内されている。

【０００８】運動伝達機構１４は、先端に印字ワイヤ２
１を固着した平板の所定形状でなるアーム２９と、圧電
素子２５の変位を拡大するための第１及び第２板ばね３
１，３３と、圧電素子２５の前面部に装着され、圧電素
子２５の変位を第２の板ばね３３に伝達する可動子３５
とから構成されている。第１板ばね３１と第２板ばね３
３は、弾性を有する同素材で、同形状とする。また、第
１板ばね３１と第２板ばね３３は平行に設置されてお
り、その先端は連設されてコ字状を形成しており、この
連設部３７は、アーム２９の印字ワイヤ２１が固着され
ている一端と反対側の端部に固定されている。第１板ば
ね３１の基端部はメイン支柱部２７ａの側面に固着さ
れ、第２板ばね３３の基端部は可動子３５の側面に固着
されている。

【０００９】運動伝達機構１４は上記の構成により、圧
電素子２５に電圧が印加され、該圧電素子２５が積層方
向に伸長すると、可動子３５が連動し前方向に移動す
る。可動子３５に固着している第２板ばね３３が、第１
板ばね３１に対して相対的に前方向に移動しようとする
ため、連設部３７が反時計方向に回転移動する。これに
より、アーム２９が、前方向（図１では左方向）に連動
し、その一端に固着している印字ワイヤ２１が突出し、
不図示のインクリボンを介して印字用紙に当たり、印字
用紙上にドットが印刷される。そして、電圧の印加が解
除されると圧電素子２５が収縮することにより、この収
縮運動が印字ワイヤ２１を持つアーム２９に伝達され、
アーム２９は非作用位置に復帰する。なお、アーム２９
の非作用位置には樹脂製のアームストッパ３９ａが設け
られており、副支柱部２７ｂのストッパ３９ｂに当接し
て止まるようになっている。

【００１０】さらに、メイン支柱部２７ａと副支柱部２
７ｂとに跨って４節リンク機構部材４１が配設されてい
る。４節リンク機構部材４１は素材を弾性変形可能な板
材とし、広幅側板部４１ａと長尺狭幅板部４１ｂとが副
支柱部２７ｂ上において連接しており、その形状をコ字
状としている。板部４１ｂの両端がメイン支柱部２７ａ
と副支柱部２７ｂとに固着されている。板部４１ａには
側面視略Ｈ状等の切欠孔４３が形成されており、この切
欠孔４３を挟む２辺がそれぞれ副支柱部２７ｂ及び可動
子３５に固定されている。このため、板部４１ａの２辺
は圧電素子２５が伸長し可動子３５が移動すると側面視
平行四辺形状に弾性変形するようになっており、可動子
３５の移動を妨げないように構成されている。

【００１１】運動伝達機構１４の連設部３７の反時計方
向に移動する向きのモーメント作用に伴い、圧電素子２
５が積層方向と交差する方向に屈曲される虞があるが、
この４節リンク機構部材４１の構成により可動子３５及
び圧電素子２５を時計方向に移動させる向きのモーメン
トが生じるため、この２つの逆向きのモーメントが相殺
し合うこととなり、圧電素子２５は、屈曲することなく
直線的に伸縮することができるようになっている。

【００１２】次に、印字ヘッド内に配設されている複数
個の印字ユニット１７におけるストロークを一定にする
ため、個々の圧電素子２５にそれぞれ異なる予圧を付加
し調整する方法を説明する。まず、支持フレ−ム２７に
圧電素子２５が保持される最低量の第一の予圧をかけた
状態で、圧電素子２５を組み込む。このときアーム２９
はまだ取り付けられていない。この状態で圧電素子２５
に既定電圧を印加し、可動子３５の変位量を測定する。
この第一の予圧力として、本実施例では、第１板ばね３
１及び第２板ばね３３の弾性に抗して可動子３５を１０
マイクロメートル押し上げ得る量としている。この予圧
量は、実使用状態における予圧よりも充分低く設定さ
れ、支持フレーム２７と可動子３５との間に圧電素子２
５を保持できる程度でよい。また、他の治具により圧電
素子を保持できるのであれば、予圧力は零でもよい。次
に、この測定値と希望の所定変位値が一致するように圧
電素子２５に第二の予圧を付加し、圧電素子の既定電圧
に対する伸び量を調整することにより、変位量のバラツ
キを最小限に抑える。この時の第二の予圧付加は、圧電
素子の後端部に位置する温度補償材２６を潰すことで実
現する。

【００１３】なお、本実施例においては、第一予圧付加
時に圧電素子２５に１００Ｖの電圧を印加した場合の可
動子３５の変位量Ｘと、そのＸの値に応じた予圧を付加
するために温度補償材を潰して得られた可動子３５の変
位量Ｙは以下の表の通りである。

【表１】

【００１４】以上の処理を終了し、圧電素子２５に所望
の予圧が付与された状態の印字ユニットに、アームスト
ッパが取り付けられたアームを取り付ける。このときア
ームストッパと副支持部のストッパとの押圧力が零とな
り、且つ互いに離隔していない状態とする。また、上記
調整方法では、板ばね３１，３３等の変位量を拡大する
機構のバラツキ等については考慮されていない。本構成
においては、上記板ばね３１、３３の設置間隔により特
性が大きく変わるが、この間隔は比較的高い精度を出す
ことが困難である。そこで、上記実施例における可動子
３５の変位量の評価の代わりに、板ばねの連設部３７の
矢印Ｐ方向への回動変位量により評価することにより、
板ばねの精度の影響をも相殺することができる。

【００１５】例えば、第一の予圧を付加した状態の圧電
素子２５に既定電圧を印加した時、板ばね３１，３３の
連設部３７の矢印Ｐ方向の回動変位量が第一の予圧で予
測される所定変位値に達しない場合は、この回動変位量
が希望の所定変位値に達するように温度補償材２６を所
定量潰して第二の予圧を付加し調整する。これにより、
圧電素子２５の既定電圧に対する伸び量を大きくし、回
動変位量を所望の値とすることができ、印字ヘッドに希
望のインパクト力を得ることができるようになる。

【００１６】また、第一の予圧を付加した状態の圧電素
子２５に既定電圧を印加した時、板ばね３１，３３の連
設部３７の矢印Ｐ方向の回動変位量が第一の予圧で予測
される所定変位値より大きい場合は、この回動変位量が
希望の所定変位値に達するだけ温度補償材２６を僅かに
潰すことにより第二の予圧を付加し調整する。これによ
り、圧電素子２５の既定電圧に対する伸び量が大きくな
り過ぎることがなく、回動変位量を所望の値とすること
ができ、印字ヘッドに希望のインパクト力を得ることが
できる。こうして板ばね３１，３３に希望の所定変位量
を与える伸び量に圧電素子２５が調整され、この調整さ
れた圧電素子２５が所定数配設された印字ヘッドの印字
ストロークは安定したものとなり、印字結果は良好なも
のとなる。なお、上記では、圧電素子２５を印字ユニッ
ト１７に組み込む際、所定の予圧を付加したものについ
て説明したが、最初の予圧が０の場合でも同様に適用で
き、本発明はそのような場合も含む。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、印
字ユニットへ圧電素子を組み込む際、印字ヘッドの静的
ストロークの値に応じて、該圧電素子への予圧を変化さ
せ、該圧電素子の変位量を調整することにより、複数個
の前記圧電素子を有する印字ヘッドのストロ−クのバラ
ツキを最小限とし、良好な印字品質が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による印字ヘッドの構成を示
す断面図である。

【図２】本発明の一実施例による印字ヘッドにある印字
ユニットの側面図である。

【符号の説明】

２１ 印字ワイヤ ２５ 圧電素子 ２６ 温度補償材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の圧電素子に充放電電流を流し
   て、該圧電素子を伸縮させ、この伸縮を拡大、伝達して
   複数個の印字ワイヤを駆動することにより印字を行う印
   字ヘッドのストローク調整方法において、所定予圧を有
   する前記圧電素子に既定電圧を印加した時の変位量に対
   応した予圧を前記圧電素子に付加し、前記印字ワイヤの
   変位量を一定にすることを特徴とした圧電素子を用いた
   印字ヘッドのストローク調整方法。