JPH0699596A - 印字ヘッド用駆動手段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】 印字ワイヤを駆動するための印字機構におけ
る支持フレーム１２の一対の支柱部間にて、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、可撓性を有する印刷配線板３０の一端部を折曲
げて挟持して、圧電素子１０の外部電極と、印刷配線板
３０の接続部３３とを電気的に接続する。支持フレーム
１２の後端部１２ｃに接着した電気絶縁製で且つ弾性体
製のホルダ３６に一対の金属製接続線３７を立設し、こ
の金属製接続線３７に印刷配線板３０における他端接続
部３４を半田３８付けする。

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
動または振動する駆動手段を備えた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、この駆動手段へ電気信号を伝送
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。即ち、圧電素子の下端を側面視略Ｕ字状の支持フレ
ームに支持させ、該圧電素子の先端の可動子と前記支持
フレームの一側部との間にばねによる印字機構を設け、
この印字機構に取付くアームの先端に印字ワイヤの基端
を固着し、前記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、前記支持フレームの基端
部に銅線のリード線の中途部を固定し、このリード線の
一端を圧電素子に形成した外部電極部に半田付けし、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。

【０００４】ところで、前記圧電素子の伸縮駆動により
支持フレームが振動するので、前記リード線も振動する
ことになり、リード線を細い銅線とすると、剛性が小さ
いから、特に前記リード線の中途部、このように金属棒
状のリード線の両端を半田付けするので、リード線が断
線する危険性が高くなり、また、前記半田付け等の接続
作業中にリード線が不用意に曲がってしまうなど、作業
性が悪いという問題があった。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。

【０００５】このような問題は、駆動手段として、電磁
ソレノイドを使用する場合にも起こり得るのであった。
本発明は、前記圧電素子などの駆動手段に対する導電体
の接続に関して、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、駆動手段への導電体
の接続装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、印字ヘッドにおけるカバー体より内側に、印
字ワイヤを駆動するための駆動手段と、電気絶縁層にて
被覆された導電体からなる可撓性の印刷配線板とを配設
し、カバー体の外側に回路基板を備えてなる印字ヘッド
において、前記印刷配線板における導電体の一端を前記
駆動手段における外部電極に接続する一方、前記回路基
板に接続する金属製接続線に前記導電体の他端を接続
し、前記金属製接続線の基部を支持するホルダを弾性部
材にて形成するかまたは弾性部材を介して前記駆動手段
の支持フレームに固定したものである。

【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または鉄製である。

【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
（後端）まで塗布形成して、実施例では圧電素子１０の
後端面（下面）に外部電極１０ａを形成する。従って、
前記一側面において、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１
０ａ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の他側面には、前記一側面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（後端）まで塗布形成して、後
端面（下面）に前記一方の外部電極１０ａに隣接して他
方の外部電極１０ｂを形成する。従って、前記一側面に
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他方の外部電極１０ｂ
に電気的に接続されることになる。

【００１０】この一対の外部電極１０ａ，１０ｂに後述
する印刷配線板３０の一端に露出した導電体を電気的に
接続し、この印刷配線板３０を挟んで温度補償体１３上
に載置し、接着剤等を介して固定する。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。

【００１１】電圧の印加により充電すると、圧電素子１
０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１２ｃを支持部としても良い。

【００１２】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。

【００１３】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、側面視略Ｈ状等の孔１７を穿設し、該孔１
７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。

【００１４】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。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。

【００１５】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。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の外面の印刷回路基板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
と、支持フレーム１２に弾性的に支持させるホルダ３６
に突出させた一対の金属製接続線３７，２７とを備え
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（導電体）からな
る一対のリード部３２，３２を形成し、このリード部３
２，３２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及びホルダ３６の第１
実施例は、図２〜図４に示す。即ち、フィルム基板３１
を略コ字状に折り曲げ（図４参照）、この折曲一端部３
１ａ部分から上下長手の足部３１ｂ及び折曲他端部３１
ｃにわたって左右対称状のリード部３２，３２を形成
し、前記折曲一端部３１ａ部分に露出させた一対の接続
部３３，３３に前記圧電素子１０の外部端子１０ａ，１
０ｂが対面するように形成する。

【００１９】そして、防振ゴムや発泡ウレタン樹脂等の
弾性体からなるホルダ３６には、一対の金属製接続線３
７，３７の基端を埋め込んで立設してあり、各金属製接
続線３７，３７に前記他端のリング状の接続部３４，３
４を被嵌し、この各接続部３４と金属製接続線３７とを
予め半田３８にて電気的に接続しておく。そして、フィ
ルム基板３１における足部３１ｂ及び折曲他端部３１ｃ
の裏面を前記ホルダ３６の側面に接着し、このホルダ３
６を支持フレーム１２の後端部１２ｃに接着する（図４
参照）。次いで、前記各接続部３３，３３と前記圧電素
子１０の外部端子１０ａ，１０ｂとを導電性を有する接
着剤（図示せず）にて接続するのである。

【００２０】なお、図５に示すように、ホルダ３６を電
気絶縁性の合成樹脂にて成形し、該ホルダ３６と支持フ
レーム１２の後端部１２ｃとの接続部に防振性を有する
板状等の弾性部材３９を介挿するように構成しても良
い。さらに、第３実施例として図６及び図７に示すよう
に、ホルダ４０を電気絶縁性を有する基台４０ａ及び蓋
体４０ｂとにより構成し、蓋体４０ｂの裏面を発泡ウレ
タン樹脂や防振ゴム等の弾性部材４１を介して支持フレ
ーム１２の後端部１２ｃ等に接着固定する一方、基台４
０ａの表面に導電部４２，４２を埋め込み形成、張設ま
たは塗布形成する。この導電部４２，４２に、前記各金
属製接続線３７，３７の基端部を電気的に接触させるよ
うに臨ませる（埋め込みでも可能）と共に、前記印刷配
線板３０における他端接続部３４，３４をそれぞれ電気
的に接触させるように合わせ、蓋体４０ｂにて上から前
記各金属製接続線３７，３７及び印刷配線板３０を脱落
不能に押圧固定する。このとき、蓋体４０ｂに突出する
係止爪部４３を基台４０ａの穴状係止部４４に嵌挿係止
する。

【００２１】図８は前記第３実施例の変形例で、ホルダ
４０における蓋体４０ｂの裏面側に導電部４２，４２を
設けるものであり、その他の点の構成は第３実施例と略
同じである。また、これらの実施例において、印刷配線
板３０の一端接続部と接続させるべき圧電素子１０の外
部端子部は、圧電素子１０の下面でなく側面に形成して
も良い。

【００２２】前記各実施例のように接続した各金属製接
続線３７，３７を、カバー体２の底板２ａの穴を介して
電気絶縁性スペーサ４５の穴から印刷回路基板２９に切
欠き形成した溝または穴部に臨ませ、該印刷回路基板２
９の広幅面のうちスペーサ４５が取付く側と反対側の広
幅面に形成した給電路（図示せず）に各金属製接続線３
７，３７の先端を半田付けする。

【００２３】前記の構成により、圧電素子１０が所定の
駆動周波数（例えば４ｋＨｚ）で駆動することにより支
持フレーム１２が振動しても、前記印刷配線板３０とホ
ルダ３６または４０と金属製接続線３７，３７との質量
・ばね系の共振周波数が前記圧電素子の駆動周波数との
共振を避けるように、例えば前記質量・ばね系の共振周
波数を圧電素子の駆動周波数の１．４倍以上に設定すれ
ば、前記質量・ばね系での振幅が大幅に減少し、印刷配
線板３０の各接続部３３，３４の半田はずれや印刷配線
板３０のパターン切れ、金属製接続線３７，３７の折損
等の事故を防止することができる。

【００２４】なお、本発明は、駆動手段として、電磁ソ
レノイドを使用するものにも適用でることはいうまでも
ない。

【００２５】

【発明の作用及び効果】以上のように、本発明によれ
ば、印字ヘッドにおけるカバー体より内側に、印字ワイ
ヤを駆動するための駆動手段と、電気絶縁層にて被覆さ
れた導電体からなる可撓性の印刷配線板とを配設し、カ
バー体の外側に回路基板を備えてなる印字ヘッドにおい
て、前記駆動手段の外部電極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。

【００２６】他方、前記回路基板に接続する金属製接続
線に前記導電体の他端を接続し、前記金属製接続線の基
部を支持するホルダを弾性部材にて形成するかまたは弾
性部材を介して前記駆動手段の支持フレームに固定した
ものであるから、駆動手段の作動にて、支持フレームが
振動しても、前記ホルダ自体の弾性による防振効果また
はそれを支持する弾性部材による防振効果にて、印刷配
線板や金属製接続線の振幅は減少する。従って、印刷配
線板と駆動手段との接続部や、印刷配線板と金属製接続
線との接続部の半田部分のはずれ、印刷配線板自体の導
電体パターン部の切断等の電気接続不良事故を防止でき
るという効果を奏する。

【００２７】また、金属製接続線の太さを大きくして
も、前記振動の低下により折損の危険がないと共に、前
記回路基板に接続する作業も容易となるという効果も奏
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】印字ユニットの側面図である。

【図３】圧電素子と印刷配線板と金属製接続線との接続
部の斜視図である。

【図４】図２のIV−IV矢視拡大断面図である。

【図５】第２実施例の要部断面図である。

【図６】第３実施例の圧電素子と印刷配線板と金属製接
続線との接続部を示す斜視図である。

【図７】第３実施例における要部断面図である。

【図８】第３実施例の変形例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１ ヘッド本体 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，１０ｂ 外部電極 １２ 支持フレーム １２ｃ 後端部 １３ 温度補償体 ２９ 印刷回路基板 ３０ 印刷配線板 ３１ フィルム基板 ３２ リード部 ３３，３４ 接続部 ３６，４０ ホルダ ３７ 金属製接続線 ３９，４１ 弾性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｒ 9/09 Ｚ 6901−5Ｅ 9113−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 29/00 Ｄ 9113−2Ｃ Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字ヘッドにおけるカバー体より内側
   に、印字ワイヤを駆動するための駆動手段と、電気絶縁
   層にて被覆された導電体からなる可撓性の印刷配線板と
   を配設し、カバー体の外側に回路基板を備えてなる印字
   ヘッドにおいて、前記印刷配線板における導電体の一端
   を前記駆動手段における外部電極に接続する一方、前記
   回路基板に接続する金属製接続線に前記導電体の他端を
   接続し、前記金属製接続線の基部を支持するホルダを弾
   性部材にて形成するかまたは弾性部材を介して前記駆動
   手段の支持フレームに固定したことを特徴とする印字ヘ
   ッド用駆動手段への導電体の接続装置。