JPH04109147U - ドツトインパクト印字ヘツド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電圧の印加による圧電素子の変位にて、二つ
の板状のばね体からなる運動伝達機構を介してアームを
回動させ、その先端の印字ワイヤを進退動させるとき、
印字ワイヤの横方向変位を少なく、かつ進退動方向変位
を大きくする。 【構成】ヘッド本体１側に支持する板状の支持ばね体２
４の一端と、圧電素子２１に他端を連結した板状の駆動
ばね体２５の一端とを剛体の連結部２６で平行状に連設
する。連結部２６をアーム２１の基端側に固着し、支持
ばね体２４と駆動ばね体２５の板の延びる方向をアーム
２１先端部に基部７ａが取りつく印字ワイヤ７の延びる
方向と平行状に配設する。支持ばね体２４と駆動ばね体
２５との弾性変形によるアーム２１の回動中心３１と、
印字ワイヤ基部７ａの取付け位置とを結ぶ作用線３２
が、印字ワイヤ７の進退方向と略直交して交差するよう
に設定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電圧の印加により圧電素子を伸縮させ、その伸縮運動を用紙などの 印字媒体に向かって打点する印字ワイヤに伝達するようにした、いわゆるドット インパクト印字ヘッド装置の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

本出願人は、先に特開昭６３−３１２８５２号公報で、印字媒体に打点する印 字ワイヤの前端がヘッド本体のノーズ部から前方に出没するように構成し、該印 字ワイヤの基部をアームの先端部に固着し、該アームの基端側には、運動伝達機 構を取付けし、該運動伝達機構の一端には電圧の印加により伸縮する圧電素子を 設けてなる印字ユニットを提案した。

【０００３】 さらに、本出願人は、特願平２−２６７２１９号において、前記の改善案とし て、図６から図８に示すようなものを提案した。即ち、印字ヘッドを、正面視略 円板状のヘッド本体１と、その裏面を覆う円筒カバー２とで構成し、ヘッド本体 １の前面中央部にノーズ部３を突出させる。ヘッド本体１内には複数の印字ユニ ット４を放射状に配設する。各印字ユニット４は、圧電素子５と、圧電素子５を 支持する支持フレーム６と、前端がヘッド本体１のノーズ部３から前方に出没す るように構成した印字ワイヤ７と、該印字ワイヤ７の基部が取りつくアーム８と 、圧電素子５の伸縮動を拡大してアーム８を介して印字ワイヤ７に運動を伝達す るための運動伝達機構９とにより構成する。

【０００４】 運動伝達機構９は、圧電素子５の伸縮をアーム８の回動運動に変換し、該アー ム８の先端部に取りつく印字ワイヤ７の進退動量が拡大されるようにするもので ある。このための運動伝達機構９は、二枚の平行状の板ばね体からなるエデンば ねを利用する。即ち、剛体からなる連結部１０に二枚の板ばね体１２，１３の一 端を一体的に連結し、側面視でいわゆるΠ字状に連結する。第１の板ばね体１２ の基端を前記支持フレーム６の一側面にろう付け固着する一方、第２の板ばね体 １３の基端を圧電素子５の前端に取りつく可動子１４に同じくろう付け固着する 。そして、前記第１板ばね体１２及び第２板ばね体１３の延びる方向を、前記印 字ワイヤ７の延びる方向と平行であって、反対向きに設定するものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

前記先行技術において、図７に示すように、電圧の印加で圧電素子５および可 動子１４が矢印Ｂ方向に伸長するとき、前記両板ばね体１２，１３先端の連結部 １０が矢印Ａ方向に回動変位する（図７の二点鎖線参照）。しかして、アーム８ の回動中心１５は、前記平行に配設した第１板ばね体１２と第２板ばね体１３と の略中間にあり、且つ板ばね体の長手方向の略中央部と考えられる。

【０００６】 そして、圧電素子５が作動すると、印字ワイヤ７の基部７ａは前記アーム８を 介して前記回動中心１５回りに回動半径Ｒで回動することになる。この場合、先 行技術においては、図７で示すように、アーム８に取りつく印字ワイヤ７の基部 ７ａは、回動中心１５からその板ばね体１２，１３の延びる方向と略直交してア ーム８と略平行状に延びる基準線１６よりも、ノーズ部３に近い側に位置する。 つまり、前記基準線１６から垂直に距離Ｈ１だけノーズ部３側に近づいた位置に 基部７ａが位置する。

【０００７】 従って、図２に模式的に図示するように、圧電素子５が作動していない静止状 態において、回動中心１５と基部７ａを結ぶ半径Ｒの作用線１７は前記基準線１ ６に対して角度αを有する。

【０００８】 ところで、圧電素子５の伸長量が同一であれば、前記作用線１７と前記基準線 １６とのなす角度αの如何に拘らず、アーム８の回動角度は同一となる。従って 、効率良く印字を行うためには、アームを同一回動角度だけ回動させて傾動させ るとき、その傾動角度を印字ワイヤ７の最大限の進退動作に変換させる機構とす ることが望ましい。しかしながら、図７で示すように、前記回動中心１５と基部 ７ａを結ぶ作用線１７が印字ワイヤ７の進退方向（Ｙ軸と平行な方向）と直交し ない場合（図７では９０°−α）、アーム８をΔαだけ回動させたとき、印字ワ イヤ７の進退動に寄与する成分 sin（α＋Δα）− sinαは小さくな効率が悪い 。また、アーム８を所定角度Δαだけ回動させて、印字作業に必要な印字ワイヤ ７の進退量と等しいＹ軸方向の変位量Ｙ１を得ようとするとき、当該印字ワイヤ ７における基部７ａの変位量のうち、Ｘ軸方向の変位量Ｘ１は、前記角度αが大 きい程大きくなる。

【０００９】 そうすると、印字ワイヤ７の先端側（中途部）は、ノーズ部３で、印字ワイヤ ７がその軸線方向に摺動するように案内され、横方向の移動を規制されているの だから、前記横方向移動変位量が大きいと、印字ワイヤ７に無理な力が作用し、 前記摺動抵抗も増大するので、圧電素子５に大きな電圧を印加しないと、所定の 印字作業を実行できない。換言すると、消費電力が増大し、性能にロスが生じる という問題があった。 本考案はこの技術的問題を解決することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため、本考案は、印字媒体に打点する印字ワイヤの前端が ヘッド本体のノーズ部から前方に出没するように構成し、該印字ワイヤの基部を 先端部に取付けたアームの基端側に、ヘッド本体側に支持する板状の支持ばね体 の一端と、電圧の印加により伸縮する圧電素子に他端を連結した板状の駆動ばね 体の一端とを連設し、支持ばね体及び駆動ばね体の両者の板の延びる方向を前記 印字ワイヤの延びる方向と平行状に配設して成るドットインパクト印字ヘッド装 置において、前記支持ばね体と駆動ばね体との弾性変形によるアームの回動中心 と、前記アーム先端部に対する印字ワイヤ基部の取付け位置とを結ぶ作用線が、 前記アームの回動中心を通ってばね体の延びる方向と平行な軸線に対して、略直 交して交差するように設定したものである。

【００１１】

【実施例】 次に実施例について説明すると、印字ヘッド装置の基本的構成は、従来例を示 す図７と略同じであるので詳細な説明は省略する。

【００１２】 図１の第１実施例に示す印字ユニット２０は、圧電セラミックを積層状に接着 してなる前後長手の圧電素子２１と、該圧電素子２１の前端に装着して圧電素子 の伸縮運動を拡大して印字ワイヤ７に伝達するための運動伝達機構と、この連動 伝達機構及び圧電素子２１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６とからなる。支持フレーム６は前記圧電素子５の長手方向両側 および後端部を囲むように、メイン支柱部６ａと副支柱部６ｂと図示しない後端 部とによりコ字型に一体的に形成されている。

【００１３】 なお、複数（実施例では２４個）の印字ユニット２０をヘッド本体１の裏面側 で放射状に配設され、ヘッド本体１の前面のノーズ部から各印字ユニット２０に おける印字ワイヤ７を出没進退動させる。

【００１４】 電圧の印加により、圧電素子２１はその積層方向（長手方向）に伸縮するもの である。前記従来例と同様に温度上昇にて縮小する圧電素子２１の寸法を補正す る温度補償体を支持フレーム６の後端部と圧電素子２１の後端との間に介挿する 。

【００１５】 先端に印字ワイヤ７の基部７ａをろう付けしてなる側面視略三角形状のアーム ２２の基端部には、後述の運動伝達機構２３を連結し、該運動伝達機構２３及び アーム２２を介して圧電素子２１の伸縮運動を拡大させて印字ワイヤ７の進退動 に変換する。運動伝達機構２３は、前記メイン支柱部６ａの長手方向後向きに平 行に延びる板状の支持ばね体２４と、同じく板状の駆動ばね体２５と、この両ば ね体２４，２５の先端を連結する剛体の連結部２６とからなり、連結部２６をア ーム２２の基端部にろう付け等により嵌合固定する。支持ばね体２４の他端（基 端部）を前記メイン支柱部６ａの側面にろう付け固着する一方、駆動ばね体２５ の他端（基端部）は、圧電素子２１の前端面にろう付け等により固着した可動子 １４の側面に同じくろう付け等により固着する。

【００１６】 そして図１に示すように電圧印加で圧電素子２１及び可動子１４が矢印Ｂ方向 に伸長するとき、前記両ばね体２４，２５の連結部２６が矢印Ａ方向に回動変位 して、その変位量をアーム２２で拡大し、印字ワイヤ７をノーズ部から突出する ように駆動させるのである。電圧の印加を解除すると、両ばね体２４，２５の弾 性力により、アーム２２が逆方向に回動し、樹脂製等のアーム側ストッパ２９が 支持部側ストッパ３０に当接して止まる。

【００１７】 図１及び図７の VIII −VIII矢視箇所の断面図である図８に示す符号２７は、 前記可動子１４の他側部と副支柱部６ｂとに跨がって配設する４節リンク機構部 材で、該４節リンク機構部材２７はばね板等の弾性材から成り、その広幅側板部 ２７ａ，２７ａには側面視略Ｈ状等の切欠き孔２８を穿設し、該切欠き孔２８よ り外径側で、左右両広幅側板部２７ａ，２７ａを副支柱部６ｂの表裏側面及び可 動子１４の表裏側面に各々ろう付け固定し、圧電素子が電圧印加にて伸縮すると き、４節リンク機構部材２７における左右両広幅側板部２７ａ，２７ａ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６ｂの長手方向に沿って平行 状に可動子１４が移動できるように構成したものである。

【００１８】 このように、可動子１４を副支柱部６ｂの長手方向に沿って平行状に、換言す れば圧電素子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。

【００１９】 図１における符号３１は、前記支持ばね体２４と駆動ばね体２５との弾性変形 によるアームの回動中心、換言すれば、運動伝達機構２３の回転中心を示す。 そして、この回転中心３１と、アーム２２先端部に対する印字ワイヤ７の基部７ ａの取付け位置とを結ぶ作用線３２が、印字ワイヤ７の進退方向と略直交するよ うに設定する。前記第１実施例では、印字ワイヤ７の進退方向と、前記回動中心 ３１を通ってばね体２４，２５の延びる軸線３３とは、互いに平行となる。

【００２０】 そのため、アーム２２の下面側には、前記運動伝達機構２３における一対のば ね体２４，２５の連結部２６が取りつく基部側から、印字ワイヤ７の基部７ａが 取りつく先端部にわたって、ばね体２４，２５の長手方向中途部まで延長した突 出部２２ａを一体的に設ける。換言すると、アーム１８の基端側で前記連結部２ ６を印字ワイヤ７の先端が延びる方向（ヘッド本体１の裏面に近づく方向）に切 欠いた切欠き部３４に固着するのである。

【００２１】 このように構成すると、圧電素子２１を伸長して前記印字ワイヤ７をノーズ部 方向に突出させるべく、アーム２２を所定角度Δαだけ回動させて、印字作業に 必要な印字ワイヤ７の突出量と等しいＹ軸方向の変位量Ｙ２を得ようとするとき 、当該印字ワイヤ７における基部７ａの変位量のうち、Ｘ軸方向の変位量Ｘ２は きわめて少ないものとなる。従って、自由状態での印字ワイヤ７の先端のＸ軸方 向の変位量も少なくなり、ノーズ部での印字ワイヤ７の中途部との摺動抵抗を少 なくすることができる。

【００２２】 例えば、回動中心３１から印字ワイヤの基部７ａまでの回動半径を５０mmとし 、印字ワイヤ７の軸線を前記作用線３２と直角になるように設け、当該印字ワイ ヤの基部から先端までの長さ寸法を５０mmとする場合、回動角度Δαを５度とす るとき、印字ワイヤ７先端のＹ軸方向の変位量4.17mmに対して、Ｘ軸方向の変位 量は4.55m となる。

【００２３】 これに対して、従来例の回動中心１５と基部７ａとを結ぶ半径５０mmの作用線 １７が前記基準線１６に対して角度５０°で交差するとき、アーム８を所定角度 Δα＝５度だけ回動させると、印字ワイヤ７先端のＹ軸方向の変位量2.52mmに対 してＸ軸方向の変位量7.77mmとなる。

【００２４】 本考案の第２実施例としては、図３に示すように、エデンばねとしての駆動ば ね体２５と支持ばね体２４との配置関係を、図４の実施例と逆にしても良い。こ の場合、電圧の印加にて圧電素子２１が縮小するときに印字ワイヤ７がノーズ部 から突出するように前進する。図４で示す第３実施例のように、連結体２６を挟 んで、支持ばね体２４と駆動ばね体２５とが互いに逆方向で、且つ互いに平行状 に延びるように配設しても良い。

【００２５】 前記各実施例は、ばね体２４，２５の延びる方向と印字ワイヤ７が進退する方 向とが略平行状の場合であり、この各実施例では、アーム２２の回動角度Δαに に対して、作用線３２と基準線（印字ワイヤ７の進退動する方向に延びる線に対 して回動中心３１から直交させた線）とのなす角度αを−（Δα／２）とするこ とが好ましい。

【００２６】 図５の第４実施例では、アーム３５の長手方向を支持ばね体２４と駆動ばね体 ２５との延びる方向と平行状に形成し、回動中心３１と印字ワイヤ７の基部７ａ 取付け点とを結ぶ作用線３２が印字ワイヤ７の進退方向（延びる方向）と略直交 するように構成するようにしても良い。

【００２７】

【作用】

本考案のように、回動中心３１と基部７ａとを結ぶ作用線３２が、前記従来例 の基準線１６と略一致するように選定する、換言すると、前記支持ばね体と駆動 ばね体との弾性変形によるアームの回動中心と、前記アーム先端部に対する印字 ワイヤ基部の取付け位置とを結ぶ作用線を、印字ワイヤ７の延びる方向（進退方 向）と略直交して交差するように設定すると、アームの回動角度を、印字ワイヤ ７の進退量として必要最小限なものに設定しながら、当該印字ワイヤ７の横ずれ 変位を極端に少なくできる。

【００２８】

【考案の効果】

従って、本考案によれば、圧電素子への駆動入力エネルギーを小さくして効 率良く印字ワイヤを進退動でき、ドットインパクト印字ヘッド装置を小型化し、 且つ印字性能を向上させることができるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の要部側面図である。

【図２】模式図である。

【図３】第２実施例の側面図である。

【図４】第３実施例の側面図である。

【図５】第４実施例の側面図である。

【図６】従来例の印字ヘッドの断面図である。

【図７】従来例の要部側面図である。

【図８】図１及び図７の VIII −VIII矢視断面図であ
る。

【符号の説明】 １ ヘッド本体 ２ カバー ３ ノーズ部 ５，２１ 圧電素子 ６ 支持フレーム ７ 印字ワイヤ ８ アーム ９，２０ 運動伝達機構 １０，２６ 連結部 １２ 第１板ばね体 １３ 第２板ばね体 １４ 可動子 １５，３１ 回動中心 １６ 基準線 １７，３２ 作用線 ２２，３５ アーム ２２ａ 突出部 ２４ 支持ばね体 ２５ 駆動ばね体 ２９ アーム側ストッパー ３０ 支持側ストッパー ３３ 軸線 ３４ 切欠き部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字媒体に打点する印字ワイヤの前端が
   ヘッド本体のノーズ部から前方に出没するように構成
   し、該印字ワイヤの基部を先端部に取付けたアームの基
   端側に、ヘッド本体側に支持する板状の支持ばね体の一
   端と、電圧の印加により伸縮する圧電素子に他端を連結
   した板状の駆動ばね体の一端とを連設して成るドットイ
   ンパクト印字ヘッド装置において、前記支持ばね体と駆
   動ばね体との弾性変形によるアームの回動中心と、前記
   アーム先端部に対する印字ワイヤ基部の取付け位置とを
   結ぶ作用線が、前記印字ワイヤの進退方向と略直交して
   交差するように設定したことを特徴とするドットインパ
   クト印字ヘッド装置。