JP2979750B2 - 圧電素子の運動変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてドットインパ
クト印字ヘッドに使用される圧電素子の運動変換装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧電素子の伸縮により印字媒体に
打点する印字ワイヤを駆動するドットインパクト印字ヘ
ッドにおける、圧電素子の伸縮運動を伝達する運動変換
装置は、特開平２−５５１４９号公報に開示されている
ように、可動子及び運動伝達機構の慣性により可動子の
往復運動が圧電素子の伸縮運動に対して遅れることによ
り発生する引張力によって、圧電素子が破損することを
防止する機構を設けていた。

【０００３】例えば、図６に示すように圧電素子７０の
伸縮方向の一端を支持する支持フレーム７２の基部７４
には、予圧部材７６と温度補償部材７８を介して圧電素
子７０を固定し、圧電素子７０の他端と可動子８０との
対向面にスペーサ８２、８４を設け、該スペーサ８２、
８４を圧着する状態にしてそれらにより非接合部８６を
形成する。当該非接合部８６を介して圧電素子７０の伸
縮により可動子８０を駆動し、駆動ばね体８８、支持ば
ね体９０を介して傾動体９２及び傾動アーム９４により
印字ワイヤ９６を駆動するようにしていた。従って、上
記圧電素子７０の運動変換装置は、非接合部８６を設て
いるため、可動子８０、傾動体９２及び傾動アーム９４
等の慣性による圧電素子７０の伸縮運動に対する往復運
動の遅れにより生じる引張力による圧電素子７０の破損
を防止していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子７０と可動子８０は圧着されているだけなので、駆動
パルスのタイミングによっては、該圧電素子７０と該可
動子８０の間には隙間が生じてしまう。すなわち、図４
（ｄ）に示す圧電素子７０にかかる電圧波形は圧電素子
７０の動作波形とほぼ等しいので、例えば時間が１７５
μＳの時、印加電圧が０であるため、圧電素子７０の伸
びは０であるのに対し、可動子８０は図４（ａ）に示す
ように１５μｍ変位している。当然この瞬間は両者７
０、８０は離れている。その隙間が生じた瞬間は、該圧
電素子７０は支持フレーム７２の基部７４に固着された
片持梁の状態になるので、圧電素子の７０の伸縮方向に
対して直角な方向、すなわち支持フレーム７２の方向
（以下、左右方向という）、及び当該支持フレーム７２
の面に対する垂直方向（以下、前後方向という）に振動
し、また、可動子８０は圧電素子７０の左右方向及び伸
縮方向に振動し（図４（ａ）、（ｂ）参照）、さらに、
伸縮方向の軸回りにも回転する（図４（ｃ）参照）。

【０００５】そして、振動している該圧電素子７０と該
可動子８０が再び圧着するときには、該圧電素子７０、
該可動子８０にそれぞれに圧着されているスペーサ８
２、８４は振動による摩擦を生じる。従って、この現象
を繰り返していると摩耗してしまい、印字ワイヤ９６の
突出量が変わってくる。

【０００６】また、隙間が生じている時間は印字ギャッ
プ等によって異なってくるので、２枚のスペーサ８２、
８４が圧着する相対的位置も異なってくる、これによっ
ても印字ワイヤ９６の突出量が変わってしまう。さら
に、該圧電素子７０を駆動させると、該可動子８０と瞬
間的に離れて、再び圧着するが、該圧電素子７０にかか
る電圧を０Ｖにしておいても圧着した時の反発で再び該
可動子８０と離れてしまい結果的に二次バウンドが大き
くなってしまう。

【０００７】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、圧電素子と可動子の振動を防止
し、圧着面の相対的ずれによる摩擦を防止し、かつ可動
子の二次バウンドを小さくする運動変換装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の圧電素子の運動変換装置は、圧電素子の伸縮
方向の一端を支持する基部を有する支持フレームと、前
記圧電素子の伸縮方向の他端に配置された可動子と、該
可動子に連結され前記圧電素子の伸縮運動を伝達する運
動変換機構と、前記基部、圧電素子及び可動子の相互の
対向面の内少なくとも１箇所の対向面を接離可能にした
接合部と、該接合部の周囲を覆った弾性体とを設けた構
成としたものである。

【０００９】

【作用】上記構成を有する本発明の圧電素子の運動変換
装置においては、支持フレームが圧電素子の伸縮方向の
一端を支持する基部を有している。また、可動子は圧電
素子の伸縮方向の他端に配置され、運動伝達機構は該可
動子に連結され、圧電素子の伸縮運動を伝達する。接離
可能な接合部は基部、圧電素子及び可動子の相互の対向
面の内少なくとも１箇所に設けられ、弾性体は該接合部
の周囲を覆っている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１１】この実施例は本発明の圧電素子の運動変換
装置をドットインパクト型印字ヘッド装置に応用したも
のであり、図２に示すように、ドットインパクト型印字
ヘッド装置１０においては、本発明の圧電素子の運動変
換装置を組み込んだ印字ユニット１２がヘッド本体１４
の裏面側で放射状に配設され、ヘッド本体１４の前面に
は、各印字ユニット１２における印字ワイヤ１６を移動
案内するための所定数の案内板１８が内装された中空の
ノーズ部２０が突設されている。

【００１２】次に、印字ユニット１２における圧電素子
の運動変換装置の構成について図１を参照して説明す
る。

【００１３】印字ユニット１２においては、圧電素子２
２の伸縮方向の一端を支持する基部２４を有する支持フ
レーム２６は所定の板厚の金属板により構成され、軽量
化のために薄肉部２８が設けられ、圧電素子２２の伸縮
方向と平行して延在する縦長四角形部を２つを有し、圧
電素子２２を挟むように基部２４により前記２つの縦長
四角形部を接続してＵ字形に形成されている。圧電素子
２２の伸縮方向の一端を支持する基部２４は、該印字ユ
ニット１２の最下部に設けられている。そして、圧電素
子２２に予圧を与える予圧部材３０は基部２４に接着固
定され、温度上昇により縮小する圧電素子２２の寸法を
補正するための温度補償部材３２は予圧部材３０に接着
固定され、圧電素子２２は温度補償部材３２に接着固定
されている。

【００１４】圧電素子２２は圧電セラミックスを積層状
に接着して四角柱状に形成されており、当該圧電素子２
２の伸縮方向の他端にはセラミックス製のスペーサ３４
を接着固定し、当該スペーサ３４に対向する面にある可
動子３６にも同じくセラミックス製のスペーサ３８をス
ペーサ３４に対向するように可動子３６と接着固定して
ある。当該スペーサ３４、３８は互いに対向面で接離可
能になっており、該対向面には潤滑剤４０を塗布してあ
り、当該２枚のスペーサ３４、３８から形成される接合
部４２全体を一つのシリコンゴム等で形成された弾性体
４４で覆う。

【００１５】駆動ばね体４６の一端は、可動子３６の側
面にろう付け等により固着され、支持ばね体４８は一端
を駆動ばね体４６と傾動体５０により固着され、他端を
支持フレーム部２６にろう付け固着されている。貫通孔
５２有する傾動アーム５４は傾動体５０にろう付けによ
り嵌合固定されている。印字ワイヤ１６の基部は該傾動
アーム５４のワイヤ取り付け溝５６に挿入されろう付け
されている。傾動アーム５４と支持フレーム２６との間
には、支持部側ストッパ５８が支持フレーム２６に固着
されており、アーム側ストッパ６０が傾動アーム５４に
固着されている。

【００１６】次に、上記のように構成された印字ユニッ
ト１２の動作について図３を参照して説明する。

【００１７】印字データに基づいて電圧が印加される
と、圧電素子２２はその積層方向（長手方向）に伸縮
し、そして、圧電素子２２及び可動子３６が矢印Ｂ方向
に伸長するとき、前記両ばね体４６、４８の連結部とな
っている傾動体５０が矢印Ａ方向に回動変位して、その
変位量を傾動アーム５４で拡大し、印字ワイヤ１６をノ
ーズ部２０から突出するように駆動させる。そして、電
圧の印加が解除されると、両支持ばね体４６、４８の弾
性力により、傾動アーム５４が逆方向に回動し、樹脂製
等のアーム側ストッパ６０が支持部側ストッパ５８に当
接して止まる。

【００１８】圧電素子２２が電圧の印加を解除したこと
により定常状態長に戻るとき、可動子３６は傾動アーム
５４や印字ワイヤ１６の慣性により圧電素子２２の動き
よりも遅れて動く。当該状態においては、両スペーサ３
４と３８の接合部分では隙間が生じる。このとき圧電素
子２２は片持梁と同じ状態になり不安定になるが、２枚
のスペーサ３４、３８は、１つの弾性体４４で全体を覆
われているので、圧電素子２２の伸縮方向の振動、伸縮
方向に対する直角方向の振動は弾性体４４の弾性により
吸収される。さらに、可動子３６の振動及び可動子３６
の圧電素子２２の伸縮方向軸回りの回転運動も弾性体４
４が吸収する。また、図４（ｂ）に示すように可動子３
６が変位して戻ってくる時、圧電素子２２と衝突して、
その反発で可動子３６が二次バウンドを繰り返すが、２
枚のスペーサ３４、３８を弾性体４４で覆うことによ
り、可動子３６の動きが抑制され、可動子３６の二次バ
ウンドが減少し、ひいては印字ワイヤ１６の先端におい
ても二次バウンドが減少する。

【００１９】本実施例のように接合部４２を形成するス
ペーサ３４、３８全体を弾性体４４により覆うことで、
接合部４２を形成するスペーサ３４、３８が離れたとき
に生じる可動子３６の圧電素子２２の伸縮方向に対する
振動、左右方向の振動、伸縮方向軸回りの回転及び２次
バンドを防止し、また、圧電素子２２の伸縮方向に対す
る左右方向の振動を防止し、さらにスペーサ３４、３８
の圧接面の摩耗も減少させることができる。

【００２０】尚、２枚のスペーサ３４、３８の接触面に
潤滑材を塗布し、２枚のスペーサ３４、３８が再び圧接
するときの摩擦による摩耗の防止の効果を高める構造と
することもできる。この場合、２枚のスペーサ３４、３
８の周辺を弾性体４４で覆っているので、潤滑剤が外へ
飛び散ることもない。

【００２１】さらに、接合部を弾性体で覆う代わりに、
図５のように圧電素子側スペーサ６２と可動子側スペー
サ６４または可動子３６とを直接内ばね６６で結合し２
枚のスペーサ６２、６４が離れたときに張力が発生する
機構も考えられる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、圧電素子の伸縮方向の一端を支持する基
部を有する支持フレームと、前記圧電素子の伸縮方向の
他端に配置された可動子と、該可動子に連結され、圧電
素子の伸縮運動を伝達する運動変換機構と、前記基部、
圧電素子及び可動子の相互の対向面の内少なくとも１箇
所の対向面を接離可能にした接合部と、該接合部の周囲
を覆った弾性体とを設けているので、圧電素子の振動、
可動子の振動及び回転を防止し、また可動子の二次バウ
ンドも防止し、さらに接触面の摩擦による摩耗を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の印字ユニットの側面図である。

【図２】本実施例のドットインパクト型印字ヘッド装置
の断面図である。

【図３】本実施例の運動変換機構を示す拡大図である。

【図４】圧電素子と可動子との動作波形を示す図であ
る。

【図５】他の実施例の接合部を示す拡大図である。

【図６】従来技術の印字ユニットの側面図である。

【符号の説明】

２２ 圧電素子 ２４ 基部 ２６ 支持フレーム ３６ 可動子 ４２ 接合部 ４４ 弾性体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電素子の伸縮方向の一端を支持する基
   部を有する支持フレームと、 前記圧電素子の伸縮方向の他端に配置された可動子と、 該可動子に連結され、前記圧電素子の伸縮運動を伝達す
   る運動変換機構と、 前記基部、前記圧電素子及び前記可動子の相互の対向面
   の内少なくとも１箇所の対向面を接離可能にした接合部
   と、 該接合部の周囲を覆った弾性体とを設けることを特徴と
   する圧電素子の運動変換装置。