JPH05124308A - 圧電素子駆動型印字ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字ヘッドの振動によって発生する騒音を、
効果的に低減、低騒音の印字装置を提供する。 【構成】 ヘッド本体１を覆うように防音カバー５１を
設け、この防音カバー５１は、弾性体５２によってヘッ
ド本体１に支持されている。ヘッド本体１と防音カバー
５１との間には空間が形成され、二重壁構造をなしてい
る。本構成においては、騒音の基本周波数（４ｋＨｚ）
に比べ、上記防音カバー５の固有振動数（ｆｒ＝８０３
Ｈｚ）の√２倍の値が小さくなるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧の印加による圧電
素子の伸縮を運動伝達機構によって印字ワイヤに伝達
し、用紙等の印字媒体上に文字や図形を打点する圧電素
子駆動型印字ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の印字ヘッドは、例えば、
特開昭６０−９６９号公報に示されるように、複数個の
圧電素子が各々取付用基板に取付けられてユニットとさ
れ、これら各ユニットが台座等の保持部材に配列支持さ
れた構成を有する。また、例えば、特開平１−２６７０
４９号公報に示されるように、印字ヘッド本体を覆う防
音カバーを備え、印字ヘッドと防音カバーとの間に空間
部を形成して騒音の低減を図った印字ヘッドがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の圧電素子駆動型印字ヘッドは、電圧の印加によ
りその長手方向に伸縮する柱状の複数個の圧電素子と、
その各圧電素子の伸縮を、印字ワイヤに伝達するための
運動伝達機構とを備え、各圧電素子の伸縮によって印字
媒体状に文字や図形を打点している。そのため、圧電素
子の伸縮によって生じる振動がヘッド各部に伝わり、騒
音が発生する。特に、近年では印字装置が静寂なオフィ
ス及び家庭で使用される場合が多くなっていることか
ら、騒音の大幅な低減が要請されている。このため、騒
音の低減を図る防音ボックスの使用や印字装置本体の防
音対策などが提案されているが、いずれも防音効果が不
十分であったり、価格が高価になるという問題があっ
た。

【０００４】上述した特開平１−２６７０４９号公報に
記載された印字ヘッドでは、印字ヘッド本体を覆う防音
カバーを備え、印字ヘッドと防音カバーとの間に空間部
を形成したものであるが、印字ヘッド本体と防音カバー
とが接触しており、圧電素子駆動型印字ヘッド本体の振
動が防音カバーにも伝わり、騒音が発生してしまうた
め、騒音低減の効果が十分ではない。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、印字装
置の主な騒音源である圧電素子駆動型印字ヘッド本体と
防音カバーとが接触することがないようにし、かつ印字
ヘッド本体をほぼ全面的に防音カバーで覆うことによ
り、安価で低騒音の圧電素子駆動型印字ヘッドを提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、電圧の印加によりその長手方向に伸縮する
柱状の複数個の圧電素子と、この各圧電素子の伸縮を印
字媒体上に打点する印字ワイヤに伝達するための運動伝
達機構と、前記各圧電素子を配列支持し、印字ワイヤを
挿通するノーズ部を有した基板と、前記各圧電素子の外
周を覆うカバーとから印字ヘッド本体が構成され、前記
ノーズ部を除く前記印字ヘッド本体の外周部を防音カバ
ーにて覆い、この防音カバーは弾性体を介在して前記印
字ヘッド本体外周部に保持され、前記印字ヘッド本体と
前記防音カバーとの間に空間部を形成したものである。
なお、上記圧電素子は基板に直接取付られる必要はな
く、基板に取付られた取付部に配置されるものも本発明
の範中である。

【０００６】

【作用】上記の構成によれば、防音カバーにより、印字
ヘッド本体の外周側面と基板面とその反対側の背面を覆
い、印字ヘッド本体と防音カバーとの間に空間部を形成
し、また、防音カバーは印字ヘッド本体と接触すること
なく弾性体で保持される。このため、印字ヘッド本体か
ら発生した騒音は防音カバーで遮音され、かつ、印字ヘ
ッド本体の振動が防音カバーに直接に伝達されることは
なくなり、防音カバーからの騒音発生を防止できる。

【０００７】

【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。図１は印字ヘッドの側断面図、図２
は印字ユニットの側面図を示す。図１において、ヘッド
本体１は、複数個（例えば２４個）の印字ユニット２
と、この複数の印字ユニット２を放射状に位置決め支持
する円環状の支持環３が固定された円盤状のユニット保
持部材（基板）４と、印字ユニット２の外周を覆う円筒
状のカップ形状をしたカバー５とを主体として構成され
ている。円盤状の基板４の前側面には、各印字ユニット
２の印字ワイヤ６を移動案内するための所定数の案内板
７が内設された中空状のノーズ部８が突設され、そのノ
ーズ部の左右両側には、当該印字ヘッドを、印字方向に
移動するキャリッジにねじ止めするための翼部が形成さ
れている。さらに、基板４の内面側には、支持環３が締
め付けボルトによって締着されている。

【０００８】各印字ユニット２は、図２に示すように、
電圧の印加により伸縮する圧電素子１１をフレーム１２
に支持させてなり、フレーム１２の上部には圧電素子１
１の伸縮を拡大して印字ワイヤ６に伝達するための運動
伝達機構１３が配設支持されている。フレーム１２は、
Ｕ字形状をなし、縦長四角柱状をなす内外の腕部分が、
圧電素子１１の伸縮方向とほぼ平行に位置する。このフ
レーム１２の下側端部１４には、圧電素子１１の一端
（図２では下端部）が温度補償材１５を介して支持され
ている。圧電素子１１と温度補償材１５とは接着剤等に
よって固着されている。圧電素子１１は、積層状をなす
圧電セラミックより構成されており、電圧の印加によっ
て積層方向（長手方向）に伸縮される。圧電素子１１の
他端面には、四節リンク機構１６により圧電素子の伸長
方向に対してのみ移動可能な可動子１７が接着材等によ
って固着されている。この可動子１７は、その一側がフ
レーム１２の一側上部と所定の隙間をもって対向してい
る。フレーム１２と可動子１７との対向面には、対をな
す第１、第２の板ばね２１、２２を固着するためのばね
取り付け面が、圧電素子１１の伸縮方向に平行に形成さ
れている。

【０００９】フレーム１２のばね取り付け面には、第１
板ばね２１がその一側板面に面当りした状態にて、ろう
付け等によって固着されている。可動子１７のばね取り
付け面には、第２板ばね２２がその一側板面に面当りし
た状態にて、ろう付け等によって固着されている。第
１、第２の板ばね２１，２２は、その上部で一体とされ
ており、この一体とされた部分が傾動部材２３に形成さ
れた溝に挿入され、ろう付けによって固着されている。
傾動部材２３の先端には印字ワイヤ６の基端がろう付け
によって固着されている。また、本実施例では、フレー
ム１２の内側腕部２７の一端部に、傾動部材２３が傾動
復帰したときにその一側を当接支持するための低反発ゴ
ムよりなるバックストッパ２４が配設されている。な
お、圧電素子１１の下端面に接着された温度補償材１５
は、周囲の温度変化による圧電素子１１の収縮を、伸び
によって修正し、フレーム１２の下側端部１４の支持面
から圧電素子１１の一端までの高さを一定高さに保持し
ている。

【００１０】各印字ユニット２の圧電素子１１の両電極
に一端が接続されて導出された各リード線３１、３２
は、電気絶縁材料製の中継用のホルダ３３によって支持
され、ホルダ３３において端子線３５、３６にそれぞれ
接続される。端子線３５、３６は、カバー５とその外側
面に配設された電気絶縁材料製のスペーサ３７を通り、
端子線３５、３６の各他端が、スペーサ３７の外側面に
配設された電気絶縁材料製の配線板３８に配設支持され
ている所定の給電線３９に半田付けによって接続され
る。配線板３８の給電線３９には印字データに基づく信
号が制御回路から送られる。

【００１１】本実施例は上述したように構成され、印字
データに基づく信号が制御回路から各印字ユニット２に
出力され、その圧電素子１１の両電極間に電圧が印加さ
れると、圧電素子１１は、その積層方向、すなわち１，
図２において矢印Ｘ方向に所定長さだけ伸び、これに伴
って可動子１７が移動させられる。すると、可動子１６
の移動力を受けて、第２板ばね２２が可動子１７と傾動
部材２３との間において湾曲状に弾性変形される。第２
板ばね２２の湾曲状の弾性変形によって、図２において
矢印Ｐ方向に回転モーメントが生じ、これによって第１
板ばね２１が若干、弾性変形されるとともに、傾動部材
２３先端の印字ワイヤ６が、所定数の案内板７に案内さ
れた状態で、その先端が印字位置まで前進される。この
ようにして、第２の板ばね２２の湾曲状の弾性変形によ
って、傾動部材２３を傾動させることで、圧電素子１１
の伸びが著しく拡大されて印字ワイヤ６に伝達される。
圧電素子１１に対する電圧の印加が断たれると、圧電素
子１１は元の状態に短縮される。すると、可動子１７、
第１、第２の両板ばね２１，２２及び傾動部材２３が元
の状態に復帰され、印字ワイヤ６が後退復帰される。

【００１２】圧電素子１１が所定の駆動周波数（例えば
４ｋＨｚ）で駆動されると、その振動は、温度補償材１
５、フレーム１２、支持環３、基板４に伝わる。さらに
は、カバー５にも振動が伝わり、大きな騒音が発生す
る。ところが、本実施例では、図１に示すように、ノー
ズ部８を除いてヘッド本体１の全面を防音カバー５１に
て覆っている。この防音カバー５１は、弾性体５２によ
ってヘッド本体１に支持され、ヘッド本体１と防音カバ
ー５１との間には空間が形成され、二重壁構造をなして
いる。この防音カバー５１は図１中の境界線５１ａより
上下方向に分割可能であり、前面よりノーズ部８及び当
該印字ヘッドをキャリッジに止めるため翼部を外部に露
出した状態で覆う。ただし、これらは非接触に保たれる
ことはいうまでもない。

【００１３】このような二重壁構造により、同一の面密
度でより高い音の透過損失を得ることができ、遮音効果
が得られることを以下に説明する。二重壁構造は、２枚
の壁が中の空気のばねでつながれているので、入射音の
周波数ｆが、ばねと壁のつくる振動系の固有振動数ｆｒ
と一致した場合は（ｆ＝ｆｒ）、壁は著しい共鳴振動を
起こし、強い透過音を生じ、透過損失は質量則による値
より著しく低下する。それに対して、

【数１】

【００１４】の場合は、ばねは防振効果を持つので、透
過損失は質量則をはるかに上回るようになる。ここに、
壁の面密度をＭ１，Ｍ２［ｋｇ／ｍ² ］、中間空気層の
厚さをｄ［ｃｍ］としたとき、固有振動数ｆｒ［Ｈｚ］
は、次式で与えられる。

【数２】

【００１５】例えば、カバー５及び防音カバー５１の材
質をともにアルミニウムとし、両者の板厚を２ｍｍ、カ
バー５と防音カバー５１の隙間を２ｍｍにすると、上式
からｆｒ＝８０３Ｈｚとなる。印字ワイヤ６の駆動周波
数がｆ＝４ｋＨｚのとき、上記数式１の関係式を満足す
ることになるので、大きな透過損失が期待できる。ま
た、弾性体５２としては、例えば、軟質ウレタンフォー
ム（商品名）等を使用すればよい。Ｃ硬度２０−５０程
度であれば、ヘッド本体１の振動は防音カバー５１には
伝わらない。以上の構成を採用することで、圧電素子１
１の伸縮によって生じる振動がヘッド各部に伝わり発生
する騒音は、防音カバー５１によって効果的に遮音され
る。また、ヘッド本体１の振動が防音カバー５１に伝わ
ることは大きく抑制されるので、防音カバー５１からの
騒音発生は大幅に低減される。

【００１６】なお、本発明は上記実施例構成に限られる
ものではなく、種々の変形が可能であり、例えば、印字
ワイヤ６の駆動周波数に応じて、空気層（空間部）の大
きさを適宜に設定することにより、適切な防音構造とす
ることができる。また、本実施例では、当該印字ヘツド
を防音カバーではなくノーズ部の両側すなわち基板４に
おいてキャリッジに支持するため、用紙の印字位置に対
してノーズ部を確実に規定でき、防音カバーの振動の影
響がない。

【００１７】

【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、印字ヘッド本体の外周側面部と基板及びそ
の反対側の背面部を防音カバーにて覆い、かつ、防音カ
バーを弾性体で印字ヘッド本体に保持させ、印字ヘッド
本体と防音カバーとの間に空間部を形成しているので、
印字ヘッド本体から発生した騒音は防音カバーで遮音さ
れ、かつ、印字ヘッド本体の振動は防音カバーに直接伝
わらず、防音カバーから騒音が発生することは大幅に抑
制される。この結果、印字ヘッドから発生する騒音は大
きく低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による印字ヘッドの側断面図
である。

【図２】同印字ヘッドに配設される印字ユニットの側面
図である。

【符号の説明】

１ ヘッド本体 ２ 印字ユニット ４ 基板 ６ 印字ワイヤ ８ ノーズ部 １１ 圧電素子 １２ フレーム １３ 運動伝達機構 ３８ 配線板 ３９ 給電線 ５１ 防音カバー ５２ 弾性体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧の印加によりその長手方向に伸縮す
   る柱状の複数個の圧電素子と、この各圧電素子の伸縮を
   印字媒体上に打点する印字ワイヤに伝達するための運動
   伝達機構と、前記各圧電素子を配列支持し、印字ワイヤ
   を挿通するノーズ部を有した基板と、前記各圧電素子の
   外周を覆うカバーとから印字ヘッド本体が構成され、前
   記ノーズ部を除く前記印字ヘッド本体の外周部を防音カ
   バーにて覆い、この防音カバーは弾性体を介在して前記
   印字ヘッド本体外周部に保持され、前記印字ヘッド本体
   と前記防音カバーとの間に空間部を形成したことを特徴
   とする圧電素子駆動型印字ヘッド。