JPH0631945A - 印字ヘッド用圧電素子への導電体の接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字ヘッドにおける圧電素子１０と外部との
電気的接続を確実なものとし、且つ接続作業を容易にす
る。 【構成】 印字ワイヤ１０を駆動するための印字機構１
１におけるフレーム１２の一対の支柱部１２ａ，１２ｂ
間にて、積層型の圧電素子１０の基端と後端部１２ｃの
温度補償体１３上との間に、可撓性を有するＴ字状の印
刷配線板３０の中途部を折曲げて挟持する。印刷配線板
３０の左右両側翼部３１ａ，３１ａを、圧電素子１０に
おける一対の外部電極と、前記一対の支柱部１２ａ，１
２ｂとの相対向する内側面と対面する隙間内に配置す
る。左右両側翼部３１ａ，３１ａに露出した導電体の接
続部と圧電素子１０における外部電極とを導電性接着剤
にて接着固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧の印加により伸縮
動する圧電素子を有する印字機構により印字ワイヤを出
没駆動するようにした印字ヘッド装置の構造に関し、よ
り詳しくは、この圧電素子へ電気信号を伝送するための
導電体の接続の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】ドットイ
ンパクト印字ヘッドにおける印字ワイヤの駆動手段とし
て、従来から例えば、特開平２−１１９２７６号公報に
開示されているように、圧電セラミックスを積層状に接
着してなる圧電素子（電気歪素子）を使用するものがあ
る。この圧電素子に電圧を印加すると、圧電セラミック
スの積層方向に伸縮するのを利用して、その伸縮量を印
字機構にて拡大して印字ワイヤを用紙に向かって進退動
させるものである。

【０００３】そして、従来の技術では、前記圧電素子に
外部から電圧を印加するため、圧電素子に形成した外部
電極部に銅線のリード線の一端を半田付けし、このリー
ド線の他端を印字ヘッドの後部のカバー体から外に引き
出し、カバー体の外面に取付く印刷配線基板に半田付け
する方式が採用されていた。この方式によれば、圧電素
子とリード線との半田接続の作業が手作業となって、き
わめて作業効率が悪いという問題があった。また、リー
ド線を細い銅線とすると、剛性が小さく、前記手作業中
にリード線が不用意に曲がってしまうなど、作業性が悪
い上に、リード線が断線する危険性も高かった。

【０００４】反対にリード線の太さを太くすると、前記
接続の手作業中に曲がることがない反面、湾曲成形させ
難くなり、所定の箇所にリード線を導く作業に手間取
る。本発明は、印字機構における一対の支持フレーム間
に圧電素子が配置されることを利用して、前記の問題を
解決して、作業効率が高く、且つ、断線のおそれも少な
い、圧電素子への導電体の接続装置を提供することを目
的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、印字ワイヤを駆動するた
めの印字機構におけるフレームの一対の支柱部間に積層
型圧電素子を配置してなる印字ヘッドにおいて、前記圧
電素子における一対の外部電極を、前記一対の支柱部の
相対向する内側面と対面する位置に形成する一方、電気
絶縁層にて被覆された電気導電体からなる可撓性を有す
る印刷配線板における一対の接続部を、前記一対の外部
電極にそれぞれ対面するように屈曲させ、各接続部と外
部電極とを導電性接着剤にて接着固定したものである。

【０００６】請求項２に記載の発明では、前記印刷配線
板の中途部を、積層型圧電素子の基端と前記支柱部との
間にて挟持させ、該挟持部に近接する箇所に前記一対の
接続部を形成したものである。

【０００７】

【実施例】次に本発明を具体化した実施例について説明
すると、本実施例の印字ヘッドの基本的構成は、図１に
示すように、正面視略円形状のヘッド本体１と、カバー
体２と、この両者に囲まれた空間内にヘッド本体１に対
して放射状に配置した複数の印字ユニット３とから構成
されている。本実施例では、ヘッド本体１，カバー体２
はアルミニウム合金製である。

【０００８】複数（実施例では２４個）の印字ユニット
３をヘッド本体１の基部１ａ裏面側に取付く金属製のリ
ング状の支持体４を介して放射状に配設し、ヘッド本体
１の基部１ａから前面に突出する中空筒状のノーズ部８
内には、各印字ユニット３における印字ワイヤ７を案内
するための適宜枚数の案内板９が内装され、各印字ワイ
ヤ７の先端がノーズ部８先端から出没するように構成さ
れている。

【０００９】各印字ユニット３は、前後長手の圧電素子
１０と、該圧電素子１０の前端に装着して、当該圧電素
子１０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１１と、この印字機構１１及び圧電素子１
０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１２とから構成されている。圧電素子１
０は、一層の厚さが 100ミクロン程度の矩形状の圧電セ
ラミックを多数枚積層され、それぞれの間に内部電極が
介在するようにして接着されている。前記内部電極が圧
電素子１０の一側面Ａに露出する露出部のうち、圧電セ
ラミックスの一層おきの箇所に電気絶縁材を塗布し、そ
の上面に導電体を圧電素子の長手の一端（先端）から他
端（基端）まで塗布形成して外部電極１０ａを形成す
る。従って、前記一側面Ａにおいて、前記電気絶縁材が
塗布されていない圧電セラミックスの一層おきの内部電
極が外部電極１０ａに電気的に接続されることになる。
同様にして圧電素子１０の他側面Ｂには、前記一側面Ａ
における内部電極と一層ずつずれて露出させた内部電極
に、前記と同じく電気絶縁材を塗布し、その上面に導電
体を圧電素子の長手の一端（先端）から他端（基端）ま
で塗布形成して外部電極１０ｂを形成する。従って、前
記一側面Ｂにおいても、前記電気絶縁材が塗布されてい
ない圧電セラミックスの一層おきの内部電極が外部電極
１０ｂに電気的に接続されることになる。

【００１０】鉄、ニッケル合金（インバー合金）等の線
膨張係数の小さい材料からなる支持フレーム１２は前記
圧電素子１０の長手方向両側および後端部を囲むよう
に、主支柱部１２ａと副支柱部１２ｂと後端部１２ｃ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１２ｂを後端部１２ｃにろう付け固着しても良い。電
圧の印加により充電すると、圧電素子１０はその積層方
向（長手方向）に伸長し、放電すると収縮するものであ
って、温度上昇で圧電素子１０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１３は、支
持フレーム１２の後端部１２ｃと圧電素子１０の後端と
の間に介挿し、接着剤にて固着する。本実施例では、こ
の温度補償体１３が圧電素子１０の後端を支持する支持
部となるが、前記支持フレーム１２における後端部１２
ｃを支持部としても良い。

【００１１】前記圧電素子１０における一側面Ａと他側
面Ｂとを、前記支持フレームにおける主支柱部１２ａと
副支柱部１２ｂの相対向する面とそれぞれ対面するよう
に配置させる。印字機構１１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１４
と、前記主支柱部１２ａの長手方向後向きに平行に延び
る板状の第１板ばね及び第２板ばねとこの両板ばねの先
端を連結する剛体の連結部とからなる側面視略「Π」字
状のばね体１５と、後述する４節リンク機構部材１９と
により構成され、前記連結部をアーム１４の基端部にろ
う付け等により嵌合固定する。第１板ばねの基端部を前
記主支柱部１２ａの側面にろう付け固着する一方、第２
板ばねの基端部は、圧電素子１０の前端面に押圧状態で
接触する可動子１８に同じくろう付け等により固着す
る。

【００１２】また、ばね板等の弾性材製の４節リンク機
構部材１９は、可動子１８の他側部と副支柱部１２ｂと
に跨がって配設され、該４節リンク機構部材１９の広幅
側板部には、図示しないが側面視略Ｈ状等の切欠き孔を
穿設し、該切欠き孔を挟んで左右両広幅側板部を副支柱
部１２ｂの表裏側面及び可動子１８の表裏側面に各々ス
ポット溶接（ろう付けでも可能）により固定し、圧電素
子１０が電圧印加にて伸縮するとき、４節リンク機構部
材１９における左右両広幅側板部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１２ｂの長手方向
に沿って平行状に可動子１８が移動できるように構成し
たものである。

【００１３】このように可動子１８を副支柱部１２ｂの
長手方向に沿って平行状に、換言すれば圧電素子１０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。そして、前記リン
グ状の支持体４に放射状に配置した前記各印字ユニット
３における主支柱部１２ａの前面を支持体４の裏面に合
わせた状態にしてろう付けまたはネジ（図示せず）、レ
ーザビーム溶接等にて固定する。

【００１４】また、支持体４とヘッド本体１の基部１ａ
との間には、防振ゴムからなる板状の防振材２４を介在
させて、ネジにて螺着する。前記放射状に配置した印字
ユニット３の支持フレーム１２の後端面にレーザビーム
溶接等により金属製のリング状の補強体２８を固定し
て、印字動作時における各支持フレーム１２の変形を少
なくするように構成されている。

【００１５】この構成において、通常の印字作動時で
は、電圧印加で圧電素子１０が長手方向に沿って伸長す
るとき、前記主支柱部１２ａに固着した前記第１板ばね
の長手方向略中途部を回動中心とするようにばね体１５
が揺動変位し、その連結部を介して、前記変位量をアー
ム１４で拡大し、印字ワイヤ７をノーズ部８から突出す
るように駆動させるのである。

【００１６】そして、前記各印字ユニット３における圧
電素子１０の外部電極１０ａ，１０ｂに電気的に接続し
て所定のタイミングで圧電素子１０が作動するように、
プリンタの制御装置から駆動電圧信号を伝送するため、
カバー体２の底板部２ａの外面の印刷基板２９と電気的
に接続させるべく、可撓性を有する印刷配線板３０を備
える。

【００１７】印刷配線板３０は、電気絶縁性のフィルム
基板３１の片面に銅箔等の電気良導体からなる一対のリ
ード部３２，３２を形成し、このリード部３２，３２の
両端部を接続部３３，３４となすように露出させ、残り
の部分を電気絶縁材層３５にて被覆してなり、可撓性を
有する。この印刷配線板３０は、一般に、フレキシブル
印刷配線板（ＦＰＣ）又は、フレキシブルフラットケー
ブルと称されている。

【００１８】この印刷配線板３０の第１実施例は、図２
〜図４に示すように、フィルム基板３１をＴ字状に形成
し、この左右両側翼部３１ａ，３１ａ部分から上下長手
の足部３１ｂにわたって左右対称状の逆Ｌ字状のリード
部３２，３２を形成し、前記左右両側翼部３１ａ，３１
ａ部分に露出させた一対の接続部３３，３３が相対面す
るように、左右両側翼部３１ａ，３１ａ部分を折曲げ、
この両側翼部３１ａ，３１ａ部分を前記主支柱部１２ａ
と副支柱部１２ｂと、圧電素子１０の側面Ａ，Ｂとの隙
間に介挿し、その接続部３３，３３を圧電素子１０にお
ける外部電極１０，１０ａに図示しないが導電性接着剤
にて接着させる。

【００１９】また、前記足部３１ｂの広幅面（電気絶縁
材層３５の面）の中途部は、図示しない絶縁性の接着剤
にて、各支持フレーム１２の後端部１２ｃの表面に固定
する。印刷配線板３０の足部３１ｂを支持フレーム１２
の後方に延長し、足部３１ｂ先端部を、カバー体２の底
板２ａの穴を介して印刷基板２９に切欠き形成した溝３
６，または穴部３７に臨ませる。印刷基板２９の広幅面
のうちスペーサ３８が取付く側と反対側の広幅面に形成
した給電路３９が、前記溝３６又は穴部３７の端部に露
出した箇所において、前記足部３１ｂにおける接続部３
４，３４を半田付けする。

【００２０】なお、印刷配線板３０は、前記印刷基板２
９に半田付けされた状態において、若干撓んだ状態に保
持することにより、印字動作時の支持フレーム１２での
振動が印刷配線板３０を介して印刷基板２９に伝達され
難いように構成されている。前記給電路３９の端部は印
刷基板２９の端部近傍に設けたソケット４０及びフレキ
シブルフラットケーブル（図示せず）からプリンタの制
御部に接続される。

【００２１】図５及び図６は、印刷配線板３０の他の実
施例を示し、この実施例では、フィルム基板３１のう
ち、前記左右両側翼部３１ａ，３１ａと足部３１ｂとの
付け根部分を、前記左右両側翼部３１ａ，３１ａにおけ
る接続部３３，３３が上向きになるように折曲げ、この
折曲部分３１ｃを圧電素子１０の基端と、支持フレーム
１２への支持部である温度補償体１３のとの間に挟持
し、且つ、左右両側翼部３１ａ，３１ａを支持フレーム
１２の主支柱部１２ａと副支柱部１２ｂとの隙間に位置
させ、その各接続部３３，３３が圧電素子１０における
外部電極１０ａ，１０ｂと対面させ、その間に導電性の
接着剤を充填して、電気的に接続するのである。

【００２２】

【発明の作用及び効果】以上のように、本発明によれ
ば、印字ワイヤを駆動するための印字機構におけるフレ
ームの一対の支柱部間に積層型圧電素子を配置してなる
印字ヘッドにおいて、前記圧電素子における一対の外部
電極を、前記一対の支柱部の相対向する内側面と対面す
る位置に形成する一方、前記圧電素子に電圧を印加する
ための印刷配線板を、電気絶縁層にて被覆された電気導
電体からなる可撓性を有するように構成したから、この
印刷配線板はその厚さ方向には曲げ易く、変形作業を実
行し易い。

【００２３】それ故、この印刷配線板における一対の接
続部を、前記一対の外部電極にそれぞれ対面するように
屈曲させて、前記相対向する一対の支柱部と圧電素子と
の隙間に配置すれば、前記屈曲した接続部が一対の支柱
部における相対向する内側面間の距離以上に広がり変形
することがない。従って、各接続部と外部電極とを導電
性接着剤にて接着固定するとき、当該導電性接着剤が固
化する迄の間に前記各接続部と外部電極との間隔が広が
ることがなく、当該導電性接着剤にひび割れが発生した
り、接続部または外部電極との接着面箇所が剥がれると
いう事故がなく、しかも、前記印刷配線板、ひいては接
続部が広幅面を有するので、導電性接着剤との接着面を
大きくでき確実且つ強固な導電体の接続装置とすること
ができ、安定した導電体の接続部を構成することができ
る。

【００２４】また、前記印刷配線板の中途部を、積層型
圧電素子の基端と前記支柱部との間にて挟持させ、該挟
持部に近接する箇所に前記一対の接続部を形成すれば、
前記挟持部で印刷配線板が圧電素子または支柱部と外れ
る事がなくなり、印刷配線板の取付け作業が至極容易と
なるという効果を奏するのである。

【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】圧電素子と印刷配線板との接続部の斜視図であ
る。

【図３】印刷配線板の断面図である。

【図４】印刷配線板と印刷基板との接続部を示す斜視図
である。

【図５】他の実施例の圧電素子と印刷配線板との接続部
を示す斜視図である。

【図６】印字ユニットの斜視図である。

【符号の説明】

１ ヘッド本体 １ａ 基部 ２ カバー体 ３ 印字ユニット ４ 支持体 ７ 印字ワイヤ ８ ノーズ部 １０ 圧電素子 １０ａ，１０ａ 外部電極 １２ 支持フレーム １２ａ 主支柱部 １２ｂ 副支柱部 １２ｃ 後端部 １３ 温度補償体 ２９ 印刷基板 ３０ 印刷配線板 ３１ フィルム基板 ３１ａ，３１ａ 左右両側翼部 ３１ｂ 足部 ３２ リード部 ３３，３４ 接続部 ３９ 給電路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字ワイヤを駆動するための印字機構に
   おけるフレームの一対の支柱部間に積層型圧電素子を配
   置してなる印字ヘッドにおいて、前記圧電素子における
   一対の外部電極を、前記一対の支柱部の相対向する内側
   面と対面する位置に形成する一方、電気絶縁層にて被覆
   された電気導電体からなる可撓性を有する印刷配線板に
   おける一対の接続部を、前記一対の外部電極にそれぞれ
   対面するように屈曲させ、各接続部と外部電極とを導電
   性接着剤にて接着固定したことを特徴とする印字ヘッド
   用圧電素子への導電体の接続装置。
2. 【請求項２】 前記印刷配線板の中途部を、積層型圧電
   素子の基端と前記支柱部との間にて挟持させ、該挟持部
   に近接する箇所に前記一対の接続部を形成したことを特
   徴とする請求項１に記載の印字ヘッド用圧電素子への導
   電体の接続装置。