JPH0670257U - 圧電素子の運動変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字ユニットとして利用される運動変換装置
においてストッパ隙間を適正に調整することにより、動
作のばらつきを少なくしかつ高速動作を達成する。 【構成】 圧電素子１の伸縮に基づいて傾動アーム１０
を傾動運動させる。傾動アーム１０の後退運動はストッ
パ部３１によって制限される。塑性変形部３１ｂの側面
を押しつぶすことにより、ストッパ部３１と傾動アーム
１０との隙間ｔを調節することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は主としてドットインパクト型の印字ヘッドに利用される圧電素子の運 動変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、圧電素子で駆動する方式のドットインパクト型の印字ヘッドは、例えば 特開平２−１３７９３７号公報に記載されているように、圧電素子の伸縮方向他 端との間に結合された傾動アームを、前記圧電素子の伸縮に基づいて傾動させる 。傾動アームの先端に設けた印字ワイヤを印字媒体に向けて前進させ、ドットを 印字する。圧電素子への電圧の印加を断つことにより圧電素子を収縮させ、傾動 アームを復帰させる。その復帰に際しての傾動アームの後退運動を制限するため に、ストッパを傾動アームとフレームとに設けている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記両ストッパの相対位置は、運動変換装置の運動性能すなわち印字ヘッドに おける印字性能にとって非常に重要である。すなわち両ストッパ間の隙間が大き 過ぎる場合、印字ワイヤが初期位置よりフレーム側へ余分に戻り過ぎるので、再 び初期位置に復帰するのに時間がかかる。また、タイミングが遅くなった分、次 の駆動の際にアームのバウンドに乗りすぎてインパクト力が大きくなり過ぎ、印 字用紙破れが発生する。

【０００４】 さらに多数の運動変換装置が組み合わされた印字ヘッドにおいて、上記隙間に ばらつきがあると、復帰時間の遅いものに全体の運動性能を合わせなければなら ないから、印字速度を低下させることになる。また印字濃度に濃淡が発生し、印 字品質を悪くする。

【０００５】 本考案は、上記課題を解決して、高速動作を可能にすると共に動作のばらつき を少なくするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の運動変換装置は、電圧の印加により伸縮する圧電素子と、圧電素子の 伸縮方向一端を支持する基部を有するフレームと、前記フレームと圧電素子の他 端との間に結合され、前記圧電素子の伸縮に基づいて傾動運動を行う傾動アーム と、前記傾動アームと対向する前記フレーム側の所定位置に形成され、前記傾動 アームの後退運動を制限するためのストッパ部と、前記傾動アームに対するスト ッパ部の位置を調整するため、そのストッパ部と隣接する前記フレーム部分に設 けられた塑性変形部とから構成される。

【０００７】

【作用】

上記構成の圧電素子の運動変換装置では、圧電素子の伸縮によって傾動アーム を傾動運動させる。その傾動アームが後退方向へ所定ストローク傾動されると、 フレームのストッパ部と当接し、これ以上の後退が止められる。

【０００８】 ストッパ部の位置は塑性変形部により調整されるため、傾動アームの後退スト ロークが適正に規定される。この結果、印字ヘッドのように多数の運動変換装置 が組み合わされるものでは、各装置の運動性能をほぼ均一にできる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案を具体化した一実施例を図面を参照して説明する。

【００１０】 電圧の印加によって伸縮する圧電素子１は、積層状をなす圧電セラミックより 構成されている。

【００１１】 前記圧電素子１を支持するためのメインフレーム２は、その圧電素子１の伸縮 方向とほぼ平行して延在する縦長四角形で所定板厚の金属板より構成されている 。このメインフレーム２の一端部には圧電素子１の伸縮方向一端（下端）を温度 補償材１２を介して支持するための基部３が横方向に突設されている。

【００１２】 前記圧電素子１の伸縮方向他端（上端）には可動子５が配置されている。その 可動子５とメインフレーム２との対向面には、一対の板ばね６，７がその一端部 においてろう付けによって固着されている。両板ばね６，７の他端の結合部８に は、アーム取付溝８ａが凹設されており、このアーム取付溝８ａには、平板材よ り形成される傾動アーム１０が挿入されかつろう付けによって固着されている。 前記傾動アーム１０は前記圧電素子１の伸縮方向とほぼ直交する方向に延出され ており、その先端部には切り欠き状のワイヤ取付溝１０ｂが形成され、このワイ ヤ取付溝１０ｂには、印字ワイヤ１１が挿入されかつろう付けによって固着され ている。

【００１３】 前記基部３にはサブフレーム４が圧電素子１の他端（メインフレーム２と反対 側）に沿ってかつ前記可動子５に対向する位置まで延出されている。基部３、メ インフレーム２およびサブフレーム４は全体としてコ字形に形成されている。

【００１４】 前記サブフレーム４と可動子５との間には可動子５を圧電素子の伸縮方向と平 行に案内するための四節の平行リンク機構１６が配設されている。この平行リン ク機構１６は、図２と図５に示すように、一枚の弾性変形可能な板ばね材で形成 された一対のリンクプレート１７と、これら両リンクプレート１７を一体に結合 している結合部２６を主体として構成されている。

【００１５】 一対のリンクプレート１７は、サブフレーム４及び可動子５の側面に固着され た縦リンク部１８，１９と、これら両縦リンク１８，１９の間に弾性変形可能な ヒンジ部２２，２３，２４，２５をもって架設された横リンク部２０，２１とを それぞれ備えて四節の平行リンクをなしている。前記各一方の縦リンク部１８の 下部には、連結プレート３０が一体に形成されている。各連結プレート３０の両 端部はメインフレーム２とサブフレーム４との側面にそれぞれスポット溶接等に よって固着されている。これによってメインフレーム２に対しサブフレーム４が 平行に保たれるててもに、各フレーム２，４の剛性が高められている。

【００１６】 前記圧電素子１は、板ばね６，７及びリンクプレート１７の弾性によって、電 圧が印加されない状態でも、常時圧縮荷重を受けている。

【００１７】 前記サブフレーム４の延出端面には、前記傾動アーム１０の背面ほぼ中央部と 対向する位置において、ストッパ部３１が形成されている。そのストッパ部３１ の端面のストッパ面３２は、傾動アーム１０の背面と略平行しかつ傾動アーム１ ０の板厚よりも数倍（３倍〜６倍）程度、幅の広い平坦面に形成されている。

【００１８】 前記傾動アーム１０の背面には、前記ストッパ部３１のストッパ面３２と接離 可能に対向する位置において、傾動アーム１０の板厚よりも数倍（３倍〜６倍） 程度、幅の広い当接部材３３が固着されている。前記当接部材３３は耐摩耗性に 優れる部材より形成されており、その下面にはストッパ部３１のストッパ面３２ と面当接する平坦な当接面３４が形成されている。当接部材３３は傾動アーム１ ０の背面を包むようにモールド形成され、傾動アーム１０の小判形の貫通孔１０ ａを充填して固着されている。小判形の貫通孔１０ａは当接面３４と平行な方向 に長く形成され、当接部材３３がストッパ面３２に当たったときの衝撃を、貫通 孔１０ａに充填された樹脂の長い辺で受け、衝撃による当接部材３３の破壊を阻 止している。

【００１９】 また、前記圧電素子１に電圧が印加されない状態で傾動アーム１０が所定の位 置に静止している状態において、前記ストッパ部３１のストッパ面３２と当接部 材３３の当接面３４との間には僅かな（例えば１０μ程度）隙間ｔが設定されて いる。この隙間を設けることによって、圧電素子１に前述のように圧縮荷重が負 荷されることを保証している。

【００２０】 上述したように構成されるこの実施例において、圧電素子１の両電極間に電圧 が印加されると、圧電素子１は、その積層方向、すなわち、図２において矢印Ｘ 方向に所定長さだけ伸び、これに基づいて可動子５が変位される。すると、可動 子５の変位力を受けて可動子５側の板ばね７がメインフレーム２側の板ばね６に 沿って押し上げられ、両板ばね６，７が湾曲状に撓むことで、前記傾動アーム１ ０の基端部には矢印Ｐ方向に回転モーメントが生じ、これによって、傾動アーム １０が前進傾動される。そして、傾動アーム１０先端の印字ワイヤ１１が所定数 の案内部材１５に案内されながら印字位置まで前進される。

【００２１】 圧電素子１に対する電圧の印加が断たれると、圧電素子１は元の状態に収縮し 、可動子５は両板ばね６，７の前記撓みに基づく弾発力によって前記とは逆方向 に変位される。これによって、傾動アーム１０の基端部には前記とは逆方向の回 転モーメントが生じ、傾動アーム１０が元の位置に向けて後退傾動される。

【００２２】 前記傾動アーム１０が後退傾動する際、動傾動アーム１０は、その慣性や両板 ばね６，７の弾発力によって元の位置よりもさらに後方へ後退傾動しようとする 。すると、ストッパ部材３１のストッパ面３２に前記傾動アーム１０の当接部材 ３３の当接面３４が面当接し、これ以上の傾動アーム１０の後退傾動が止められ る。このようにして、傾動アーム１０の後退傾動を制限することで、傾動アーム １０が元の位置に静止するまでに要する時間を短縮化することができ、印字の高 速化を図ることができる。

【００２３】 上記構成の運動変換装置を１つのユニットとして、多数のユニットを配列する ことにより、ドットインパクト型の印字ヘッドが構成される。

【００２４】 前記ストッパ部３１のストッパ面３２と当接部材３３の当接面３４との間の隙 間ｔは、運動変換装置の運動性能すなわち印字性能にとって非常に重要である。 隙間ｔは、前述のとおり圧電素子１に圧縮力を付与するために必要であるから、 ０にはできない。また大きすぎると従来例で説明したとおり問題がある。

【００２５】 この隙間ｔを適正にするために、サブフレーム４においてストッパ部３１とリ ンクプレート１７との間の部分に、塑性変形部３１ｂが設けられる。塑性変形部 ３１ｂは、ストッパ面３２と直交する側面を治具で押しつぶして形成された凹部 ３１ａ，３１を有する。この凹部３１ａ，３１ａの大きさすなわち治具で押しつ ぶす量を加減することにより、ストッパ面３２を塑性変形で膨出させ、隙間ｔを 調整することができる。

【００２６】 フレーム、傾動アーム１０、板ばね６，７などの部品の製作誤差及び組立誤差 は避けられないが、上記のように隙間ｔを所期の設計値に近づけることができる 。

【００２７】 上記隙間ｔを適正に調整することにより、印字ワイヤの戻りストロークが長く なりすぎることがなく、初期位置へ短時間に復帰する。また傾動アームが次の駆 動の際に前回のバウンドに乗りすぎることなもなく、適正なインパクト力が得ら れる。従って多数の運動変換装置を組み合わせた印字ヘッドにおいて、各装置の 運動性能にばらつきがなくなり、短時間の復帰にそろえられるので、高速印字を 達成することができる。さらに印字ワイヤのインパクト力がほぼ均一になるので 、印字の濃淡が少なくなり、印字品質が向上する。

【００２８】 尚、塑性変形部３１ｂには凹部３１ａ，３１ａを形成するのに代えて、予め凸 部を形成しておき、この凸部を押しつぶすようにしても差し支えない。

【００２９】

【考案の効果】

以上のように本考案は、部品の製作誤差及び組立誤差に基づく傾動アームの戻 りストロークのばらつきを少なくすることができ、その結果所期の動作のばらつ きを少なくし高速動作を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を印字ユニットに具体化した斜視図であ
る。

【図２】側面図である。

【図３】平行リンク機構の斜視図である。

【図４】要部拡大側面図である。

【図５】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１ 圧電素子 ２ メインフレーム ３ 基部 ４ サブフレーム １０ 傾動アーム ３１ ストッパ部 ３１ｂ 塑性変形部

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧の印加により伸縮する圧電素子と、 圧電素子の伸縮方向一端を支持する基部を有するフレー
   ムと、 前記フレームと圧電素子の他端との間に結合され、前記
   圧電素子の伸縮に基づいて傾動運動を行う傾動アーム
   と、 前記傾動アームと対向する前記フレーム側の所定位置に
   形成され、前記傾動アームの後退運動を制限するための
   ストッパ部と、 前記傾動アームに対するストッパ部の位置を調整するた
   め、そのストッパ部と隣接する前記フレーム部分に設け
   られた塑性変形部とから構成される圧電素子の運動変換
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記フレームは前記
   基部と、その基部から圧電素子の両側に沿ってのびるメ
   インフレームおよびサブフレームとを有するほぼコ字形
   に形成され、 前記傾動アームはメインフレームに傾動可能に結合さ
   れ、 前記ストッパ部はサブフレームに形成されている圧電素
   子の運動変換装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記ストッパ部は、
   前記傾動アームに対してその静止時に微少隙間を有する
   圧電素子の運動変換装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記塑性変形部は、
   前記傾動アームと対向する面と直交する面において押し
   つぶされた部分である圧電素子の運動変換装置。
5. 【請求項５】 請求項１の圧電素子の運動変換装置を多
   数備え、かつ前記傾動アームの先端にドットを印字する
   ための印字ワイヤを有する印字ヘッド。