JPH05212881A - 印字ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字ユニットの圧電素子とヘッド基板との配
線をＦＰＣにより行うことにより、組み付けを容易にす
るとともに騒音の発生を抑制する。 【構成】 印字ユニット２０のＦＰＣ３７は、ヘッド基
板５９の対応するスリット６１を貫通して、先端の一部
が外側に突出する。この状態においてＦＰＣ３７の接続
部３７ｃがスリット６１に接する給電路５９ｃと対向す
る。そしてその給電路５９ｃと接続部３７ｃが半田付け
される。なおこの半田付がなされた状態にあっては、圧
電素子１０と基板との間におけるＦＰＣ３７は、わずか
にたわんだ状態になされる。このため印字ユニット２０
で発生した振動はヘッド基板５９には伝わり難い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子の伸縮を駆動
源とする印字ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人が先に出願した特願平３−２１
０９６８号の願書に添付した明細書及び図面には、導体
ピン及び導電ワイヤにより印字ユニットとヘッド基板を
接続した印字ヘッドが記載されている。以下に図１２を
参照してこの印字ヘッド１００の構成を説明する。

【０００３】まず単一の印字ワイヤ１０２を駆動するた
めの印字ユニット１１０の構成を説明する。圧電素子１
１２は図中の左右方向に対して積層されており、左右方
向に対して伸縮する。この圧電素子１１２は、Ｕ字形の
支持フレーム１１４に、その後端（図中右側）及び側面
を支持される。その支持フレーム１１４には圧電素子１
１２の伸縮を傾動動作に変換するための運動変装置１１
６が取り付けられ、その運動変換装置１１６は先端に印
字ワイヤ１０２が取り付けられたアーム１１８を傾動動
作させる。

【０００４】支持フレーム１１４の後端（図中右側）に
は、ソケット１２０が設けられ、そのソケット１２０に
は２本の導体ピン１２２が立設している。各導体ピン１
２２は、０．５ミリメートルの径を有し、その基部は圧
電素子１１２の各電極と導電ワイヤ１２４により接続さ
れている。

【０００５】印字ヘッド本体１３０は、印字ワイヤ１０
２を案内するためのノーズ体１３２と、前記印字ユニッ
ト１１０を支持する円盤部１３４とを有す。この円盤部
１３４には多数の印字ユニット１１０が放射状に取り付
けられる。このとき全ての導体ピン１２２は印字ヘッド
後方（図１２中の右側）に向く。

【０００６】この印字ヘッド本体１３０には、底部に貫
通孔１３８が形成された側部カバー１４０が取り付けら
れ、印字ユニット１１０側部を覆う。このとき上記導体
ピン１２２は貫通孔１３８より突出する。この貫通孔１
３８は、ヘッド基板１４２によりふさがれる。このヘッ
ド基板１４２には前記導体ピン１２２と対応する位置に
１．５ミリメートルの径の貫通孔が形成され、各貫通孔
にはプリント配線による導体が連通している。そして導
体ピン１２２とその貫通孔１３８に連通する導体とが半
田付されている。

【０００７】このヘッド基板１４２の取り付けは、印字
ヘッド本体１３０に対して印字ユニット１１０及び側部
カバー１４０を取り付けた状態において、上記ヘッド基
板１４２を各貫通孔１３８に導体ピン１２２を挿通させ
ることによりなされる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子に対して導電ワイヤを半田付けすることは非常に面倒
で大量生産を行うことが困難である。また例えば２４ピ
ンの印字ヘッドにあっては、その導体ピンの総数は４８
本にも及び、且つ組み付け精度等の問題より、各導体ピ
ンすべてを並行にすることはきわめて困難である。従っ
て、上記ヘッド基板の貫通孔に導体ピンを挿通させる工
程はきわめて困難なものとなる。そのため組立能率を高
くすることができないといった問題点があった。

【０００９】また、印字ユニットは印字動作に伴って振
動する。この振動は剛性の高い導体ピンを伝わりヘッド
基板を振動させる。このため、ヘッド基板に対する半田
付け部分が外れることがある他、ヘッド基板自体あるい
はそれに接する側部カバー等を振動させるので、多大な
騒音が発生するといった問題点があった。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、各圧電ユニットの圧電素子に対する給電の機構
を改良することにより、印字ヘッドの組立能率を大幅に
向上させることを目的とする。

【００１１】また本発明は更に、半田付け部分等の接触
部の耐久性が高く、且つ騒音の少ない印字ヘッドを提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の印字ヘッドは、電圧の印加により伸縮する圧
電素子と、該圧電素子の伸縮運動を印字媒体を印打する
印字ワイヤに伝達するための運動伝達機構と、圧電素子
と前記運動伝達機構とを支持する支持フレームとを備え
た複数の印字ユニットを有する印字ヘッドにおいて、長
手方向に延びる２個の導体部を有するとともに、各導体
部の一端が圧電素子の各電極と導通するように印字ユニ
ットに取り付けれた可撓性シート部材とを有することを
特徴とするものである。

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明の印字ヘッドにおい
て、圧電素子の各電極は可撓性シート部材の導体部と接
続される。このとき一本の可撓性シート部材の一端を取
り付けることにより両方の電極に対して配線できる。

【００１４】また、可撓性シートは従来用いられた導体
ピン等とくらべ、振動を伝え難いので半田付け等の接続
部の耐久性が飛躍的に高くなる。

【００１５】

【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。

【００１６】まず印字ユニットの構成について説明す
る。本印字ユニットに使用される圧電素子１０には、図
２に示すように１層の厚さが約１００μｍの圧電セラミ
クス１１が複数枚積層されており、それぞれの間には内
部電極１２が介在している。

【００１７】そして、一側面Ａには１層おきにその内部
電極の露出部に電気絶縁材１３が塗布されており、その
上から外部電極１４が圧電素子１０のほぼ上端から下端
まで形成される。従って一層おきに内部電極が外部電極
に接続されることになる。そして前記外部電極１４は前
記側面Ａの下端から下面Ｃまで延長して、前記下面Ｃの
半分未満の面積まで形成される。

【００１８】また前記側面Ａと対をなす側面Ｂには前記
側面Ａとは１層ずれて１層おきに前記内部電極１２の露
出部分に前記電気絶縁材１３が塗布されており前記側面
Ａと同様に、前記外部電極１４が前記圧電素子１０のほ
ぼ上端から下端、そして下面Ｃの半分未満の面積まで形
成されている。そしてその下面Ｃの各外部電極１４部分
が給電位置となる。

【００１９】２つの前記外部電極１４の間は絶縁されて
いる。前記圧電セラミックス１１は予め所定方向に分極
されているため、これら２つの前記外部電極１４をそれ
ぞれプラス極、マイナス極として電圧をかけると、各圧
電セラミクス１１の上下面に電圧がかかり積層方向に伸
びる。そのため前記圧電素子１０は全体でも積層方向に
変位する。

【００２０】図３に示すように、印字ユニット２０の支
持フレーム２１はインバー合金で形成されＵ字形状をな
す。支持フレーム２１は、その底部２１ａにおいてアル
ミニウムによる温度補償材２２を介して上記圧電素子１
０の後端を支持するとともにその側面にそって主支柱部
２１ｂ、副支柱部２１ｃが延びる。そして副支柱部２１
ｃには板バネによる平行リンク機構２３が取り付けら
れ、その平行リンク機構２３は圧電素子１０の他端に取
り付けられた可動子２５を圧電素子１０の伸縮方向にの
み移動可能に支持している。また支持フレーム２１の主
支柱部２１ｂには、板バネ２７が立設している。また前
記可動子２５には、同様に板バネ２９が前記板バネ２７
と平行に立設し、それらの板バネ２７，２９の上部は連
結部３１により連結される。そしてその連結部３１には
アーム３３が取り付けられ、そのアーム３３先端には印
字ワイヤ３５が取り付けられる。

【００２１】上記印字ユニット２０の圧電素子１０に対
する給電は、フレキシブル・プリント基板（以下ＦＰＣ
と称す）３７によりなされる。このＦＰＣ３７は、図４
に示すように帯状でその長手方向に向かって２本の導体
部３７ａ，３７ｂが形成されている。それらの導体部３
７ａ，３７ｂは、その両端の接続部３７ｃ，３７ｄを残
して絶縁材により被服されている。

【００２２】そしてこのＦＰＣ３７の一方の端部は、そ
の導体部３７ａ，３７ｂ及び接続部３７ｃが外側とな
り、且つその端部側の接続部３７ｄが折り目側となるよ
うにほぼ直角に折り曲げられている。そして折り目側の
各接続部３７ｄが圧電素子１０の下面Ｃの外部電極１４
とそれぞれ接触するように接着された状態で、この折り
目部が圧電素子１０と温度補償材２２とにより挟み込ま
れている。この温度補償材２２と圧電素子１０との圧接
により、前記接続部３７ｄと前記外部電極１４との導通
が確実となる。

【００２３】圧電素子１０の回りには伸縮特性及び放熱
特性の高い樹脂が塗布され、固定されている。この樹脂
はＦＰＣ３７の折り曲げ部分に及び、ＦＰＣ３７の折り
曲げ部分がもとに戻ることを防ぐ作用もなす。

【００２４】次に上記印字ユニット２０を用いた印字ヘ
ッド４０全体の構成について図５を参照して説明する。

【００２５】印字ヘッド本体４１は、印字ヘッド４０前
面側筐体を兼ねる円盤状部４１ａと、その円盤状部４１
ａの一方の面の中央より突出する筒状のノーズ４１ｂと
が一体成形されてなる。このノーズ部４１ｂには２４個
の小孔が形成されたガイド板４３及び前面ガイド板４５
が取り付けられる。

【００２６】また円盤状部４１ａの他方の面には、４カ
所において硬質ゴム４７を介して取付リング４９が接着
固定されている。この取付リング４９には２４個の印字
ユニット２０が接着、電子ビームによる溶接、あるいは
ネジにより締結されている。各印字ユニット２０は、取
付リング４９に対して略等間隔となるように放射状に並
べられている。

【００２７】各印字ユニット２０の印字ワイヤ３５は、
前記ガイド板４３の小孔内を挿通されて前面ガイド板４
３の小孔に至り、圧電素子１０の伸張により前面ガイド
板４５よりその先端が出没する。

【００２８】ベース５１は電圧の印加で圧電素子１０が
伸びた時に生じる支持フレーム２１の変形を抑えるため
に複数個の印字ユニット２０に跨ってそれらの支持フレ
ーム２１の底部２１ａを固定するリング状の金属片であ
り、印字ヘッドの印字特性を向上させている。ベース５
１の固定方法については接着あるいは電子ビーム溶接な
どの溶接によって行う。

【００２９】前記印字ヘッド本体４１には、底部に孔部
５３ａを有した椀状の側部カバー５３が取り付けられ
る。この側部カバー５３は印字ヘッド本体４１に対して
のみ接着されるものであり、取付リング４９及び印字ユ
ニット２０とは接触しない。また前記印字ユニット２０
の各ＦＰＣ３７は、この底部の孔部５３ａより外側に突
出する。

【００３０】この孔部５３ａは、基板スペーサ５７を介
してヘッド基板５９が取り付けられる。このヘッド基板
５９は、図６に示すように、側部カバー５３と対応した
円弧状部５９ａとその円弧状部５９ａと連接する長方形
部５９ｂを有した形状となる。また印字ユニット２０の
取付状態と対応して、径方向に対してわずかに角度を持
った放射状に、スリット６１が形成されている。この角
度は、印字ユニット２０の支持フレーム２１が、中央が
狭くなるようにわずかに角度をもって形成されているた
めに、支持フレーム２１の側面と対応させて設けたもの
である。

【００３１】このスリット６１は円弧状部５９ａに近接
する部分では、外側が円弧状部５９ａに対して開放状態
となっている。また他のものに関しては、長孔状となっ
ている。この長孔の長さは、ＦＰＣ３７の幅よりもわず
かに長い。このヘッド基板５９の前記基板スペーサ５７
が形成されていない側の面にはプリント配線により、給
電路５９ｃ（図１参照）が形成される。このヘッド基板
５９はそのプリント配線された面が外側となるように側
部カバー５３に取り付けられる。

【００３２】前記印字ユニット２０にＦＰＣ３７は、図
１に示すように対応するスリット６１を貫通して、先端
の一部が外側に突出する。この状態においてＦＰＣ３７
の接続部３７ｃがスリット６１に接する給電路５９ｃと
対向する。そしてその給電路５９ｃと接続部３７ｃが半
田付けされる。なおこの半田付がなされた状態にあって
は、圧電素子１０とヘッド基板５９との間におけるＦＰ
Ｃ３７は、わずかにたわんだ状態になされる。このため
印字ユニット２０で発生した振動はヘッド基板５９には
伝わり難い。

【００３３】この長方形部５９ｂには、ソケット６３が
半田付されており、そのソケット６３にはプリンタ本体
からに印字信号を伝送するための信号線束が接続され
る。

【００３４】このヘッド基板５９を含む印字ヘッド４０
後端は、ゴムキャップがかぶせられる。またカバー内部
には放熱用の樹脂が充填されている。

【００３５】以上のように構成された印字ヘッドの作用
を以下に説明する。

【００３６】印字信号はソケット６３を介してヘッド基
板５９上の給電路５９ｃに供給され、その給電路５９ｃ
及びＦＰＣ３７の導体部３７ａ，３７ｂを介して圧電素
子１０に供給される。圧電素子１０はその信号を受けて
伸張する。すると可動子２５が図５における上方に移動
し、板バネ２９を移動させる。すると両板バネ２７，２
９がたわむとともに、連結部３１が傾き、アーム３３の
先端の印字ワイヤ３５が突出し、インクリボンを介して
印字媒体を印打する。このように所望の印字ユニット２
０を適宜駆動することにより印字を行う。

【００３７】印字ユニット２０で発生した振動は取付リ
ング４９には伝達されるが、硬質ゴム４７により遮断さ
れるため印字ヘッド本体４１にはほとんど伝達されな
い。また前記ＦＰＣ３７はたわんでいるために、この振
動はヘッド基板５９にも伝わらない。従って印字ユニッ
ト２０において発生した振動は、印字ヘッド４０の筐体
を構成する印字ヘッド本体４１、側部カバー、ヘッド基
板５９の何れにもほとんど伝わらないことになる。その
ため印字ヘッド４０から放射される騒音が大幅に抑制さ
れる。

【００３８】次に以上説明した印字ヘッド４０の組立工
程について説明する。

【００３９】まずＦＰＣ３７の一方の端部は、その導体
部３７ａ，３７ｂ及び接続部３７ｃが外側となり、且つ
その端部側の接続部３７ｄが折り目側となるようにほぼ
直角に折り曲げられる。そして折り目側の各接続部３７
ｄが圧電素子１０の下面Ｃの外部電極１４とそれぞれ接
触するように接着された状態で、この折り目部が圧電素
子１０と温度補償材２２とにより挟み込まれる。この温
度補償材２２と圧電素子１０との圧接により、前記外部
電極１４との導通が確実となる。また導電性接着剤を用
いて各外部電極１４と接続部３７ｄを個別に接着するよ
うにしてもよい。

【００４０】このようにして圧電素子１０が組み込まれ
た後に、その圧電素子１０の回り及びＦＰＣ３７の折り
曲げ部分に伸縮特性及び放熱特性の高い樹脂を塗布した
後に固化させ、固定する。この固化した樹脂により、Ｆ
ＰＣ３７が確実に図３中の下方向に向く。

【００４１】次に取付リング４９に対して２４個の印字
ユニット２０を取り付ける。そしてその取付リング４９
を印字ヘッド本体４１に取り付ける。このとき治具を用
いて各印字ユニット２０の印字ワイヤ３５がガイド板４
３の小孔を通るようにする。またその状態でベース５１
を取り付ける。その後に前記側部カバー５３を印字ヘッ
ド本体４１に対して取り付ける。

【００４２】この状態にあっては、印字ユニット２０の
各ＦＰＣ３７は自身のこしの強さにより、側部カバー５
３の底部の孔部５３ａより突出した状態となる。またヘ
ッド基板５９と基板スペーサ５７は予め互いの形状を合
わせた状態で接着されている。前記側部カバー５３に対
して、この基板スペーサ５７が接着されたヘッド基板５
９を取り付ける。このとき各スリット６１に対してＦＰ
Ｃ３７の端部を通すようにする。ＦＰＣ３７は従来用い
られた導体ピン（図１２における１２２）に比べ、変形
の自由度が２方向（表裏方向）に略限定される上、その
方向に対しては充分な可撓性を有する。このため、ピン
を介して接続する場合に比べて、はるかにその作業が容
易になる。スリット６１に対して全てのＦＰＣ３７を挿
通した後に、この基板スペーサ５７と側部カバー５３を
接着する。その後にＦＰＣ３７がわずかにたわみ、且つ
ＦＰＣ３７の接続部がヘッド基板５９の給電路５９ｃと
近接するまでＦＰＣ３７を押し戻したのちに基板とＦＰ
Ｃ３７とを半田付する。そしてその後に後端にゴムキャ
ップをかぶせ、内部に放熱用の樹脂を充填する。

【００４３】次に、圧電素子１０の他の実施例を図７を
参照して説明する。本実施例にあっては、圧電素子７０
の下面Ｃの両外部電極１４の給電位置間に所定の厚さを
有する絶縁層７１を予め設けている。そしてその後に外
部電極１４を設ける。このようにすることにより外部電
極１４形成時における両電極間の短絡等を確実に防ぐこ
とができるので、製造時の歩留まりを向上させることが
できるとともに、漏れ電流の発生の抑止に対しても効果
がある。

【００４４】また外部電極１４を形成した後にこの絶縁
層７１を設けてもよい。この場合にあっても、確実に漏
れ電流の発生を抑止することができる。

【００４５】更に外部電極１４の形状も上記例に限定さ
れるものではなく、例えば図８に示すような形状であっ
てもよい。

【００４６】次に、ＦＰＣ３７の形状の他の実施例を図
９及び図１０を参照して説明する。この実施例に用いら
れる圧電素子８０において外部電極８１の給電位置８１
ａは、圧電素子８０の側部下位置となる。またＦＰＣ８
３は図１０に示すように略Ｔ字状をなす。この例にあっ
ては、図１１に示すようにＦＰＣ８３の両腕部８３ａを
折り曲げることにより、その両腕部８３ａに形成された
接続部８３ｂを圧電素子１０の両側の給電位置８１ａに
接触させ、導電性接着剤等で両接点が短絡することのな
いように接着する。このようにすることにより、前実施
例のようにＦＰＣ８３の回りを樹脂で被服しなくとも、
ＦＰＣの他方端部が確実にスリット６１方向に向くよう
になる。

【００４７】またＦＰＣを長めに作成しておき、スリッ
ト６１に挿通した後に余剰部分を切断するようにすれ
ば、挿通の工程が一層容易となる。

【００４８】その他本発明は、その趣旨を逸脱しない範
囲において、種々の変形が可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の印字ヘッドは、各圧電ユニットの圧電素子に対す
る給電の機構を改良することにより、印字ヘッドの組立
能率を大幅に向上させることが可能である。

【００５０】また本発明は更に、半田付け部分等の接触
部の耐久性が高く、且つ騒音の少ないといった優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における印字ユニットとヘッ
ド基板との接続状態を説明するための斜視図。

【図２】上記実施例の圧電素子の形状を説明する斜視
図。

【図３】上記実施例の印字ユニットの構成を説明する斜
視図。

【図４】上記実施例におけるＦＰＣの形状を説明する斜
視図。

【図５】上記実施例の印字ヘッド全体の構成を説明する
断面図。

【図６】上記実施例におけるヘッド基板の形状を説明す
る正面図。

【図７】圧電素子の他の実施例を説明する斜視図。

【図８】圧電素子の他の実施例を示す斜視図。

【図９】圧電素子の他の実施例を説明する斜視図。

【図１０】図９に示される圧電素子に適用されるＦＰＣ
の形状を示す斜視図。

【図１１】図９に示される圧電素子に適用される印字ユ
ニットの形状を示す斜視図。

【図１２】従来の印字ヘッドの構成を説明する断面図。

【符号の説明】

１０ 圧電素子 ２１ 支持フレーム ２７，２９ 運動伝達機構を構成する板バネ ３１ 運動伝達機構を構成する連結部 ３３ 運動伝達機構を構成するアーム ３５ 印字ワイヤ ３７ 可撓性シート部材に対応するＦＰＣ ３７ａ，３７ｂ 導体部 ５９ ヘッド基板 ５９ｃ 給電路

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【手続補正書】

【提出日】平成４年５月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧の印加により伸縮する圧電素子と、 該圧電素子の伸縮運動を印字媒体を印打する印字ワイヤ
   に伝達するための運動伝達機構と、 圧電素子と前記運動伝達機構とを支持する支持フレーム
   とを備えた複数の印字ユニットを有する印字ヘッドにお
   いて、 長手方向に延びる２個の導体部を有するとともに、各導
   体部の一端が圧電素子の各電極と導通するように印字ユ
   ニットに取り付けれた可撓性シート部材とを有すること
   を特徴とする印字ヘッド。