JPH0526390U - ワイヤ印字ヘツド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】印字ヘッド装置における圧電素子５の伸縮方向
と直角方向の圧電素子自体の接着面及び可動子１４との
接着面の剥がれを防止し信頼性を向上させる。 【構成】 圧電素子５の両側方に沿って配設した一対の
支柱部６ａ，６ｂと、圧電素子５の後端に位置して両支
柱部６ａ，６ｂを連結する連結部とを有する二股状の支
持フレーム６にて、圧電素子５と、圧電素子５の伸縮を
印字ワイヤ７付きアーム８に伝達するための運動伝達機
構９とを支持する。運動伝達機構９を、アーム８と一方
の支柱部６ａとに連結する第１板ばね体１２と、アーム
８と圧電素子５の前端に設けた可動子１４とに連結する
第２板ばね体１３とにて構成する。可動子１４の両側
と、両支柱部６ａ，６ｂとの間に介在させたばね板２
７，２７にて圧電素子５の伸縮方向と同方向の可動子の
移動を許し、且つ圧電素子の伸縮方向と直角方向への可
動子１４の移動を規制する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電圧の印加により伸縮する圧電素子にて印字ワイヤを印打駆動する ようにしたワイヤ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】

圧電素子を印字ワイヤの駆動手段とした印字ヘッド装置は、例えば特開平２− １３０１５３号公報等にて開示しているように、圧電素子は、圧電セラミックを 積層してなり、圧電素子に通電して充電することにより、前記積層面と直角方向 に伸長するように構成し、圧電素子の側方に沿って延びる支持フレームの後端に て圧電素子後端を支持する。この支持フレームの前端部に圧電素子の伸長方向に 沿って延びる第１弾性部材の基端を固着し、該第１弾性部材の先端を、印字ワイ ヤが先端に取付くアームの基端部に固着し、さらにアームの基端部には前記第１ 弾性部材と平行に延びる第２弾性部材の先端を固着し、該第２弾性部材の基端を 、前記圧電素子の前端に固着した接続部材の先端に固着するように構成する。

【０００３】 そして、充電にて圧電素子が伸長する運動を、第２弾性部材を介してアームに 伝達する。この運動のとき第１弾性部材にてアームが連結されているので、第１ 弾性部材及び第２弾性部材は共に弾性的に湾曲し、アームをその先端の印字ワイ ヤが前進する方向に突き上げるように回動させる。 ところでこのような圧電素子には、種々の要因で積層方向と直交する方向に振 動を生じることがある。この振動は４節平行リンク等で圧電素子前端の接続部材 と支持フレームとを連結したとしても僅かであるが残る。また、運動の慣性によ る引張応力の除去のために圧電素子と接続部材との間を非接着としたとき等には 上記振動は大きくなる。このとき、圧電素子には支持フレームから離れる方向に 凸湾曲しようにする反力（曲げモーメント）が生じる。従って、前記凸湾曲側に は引張応力が発生することになり、圧電素子の駆動の繰り返しにて圧電素子と接 続部材との接着面及び圧電セラミックの積層面が剥がれ、圧電素子が破損すると いう問題があった。

【０００４】 そこで、この不都合を回避するため、前記先行技術では、接続部材と支持フレ ームとを拘束部材にて連結して、圧電素子及び接続部材が支持フレームの側方か ら離れないようにすることを提案している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記先行技術では、第１弾性部材の長手軸線が接続部材の左右 中心から離れて偏倚した位置にあるから、圧電素子の駆動時の前記反力による曲 げモーメントの大きさを減少させることができず、しかも、拘束部材は板バネ状 のものであって、接続部材の一方の側面とそれに対面する支持フレームとの間に 設けるだけであるので、前記曲げモーメントの減少程度が少なく、圧電素子の破 損防止の効果が少なかった。

【０００６】 本考案は、圧電素子の左右両側に支持フレームの支柱部を配設した構造を利用 して前記の問題を解決し、印字ヘッドの信頼性を向上させることを目的とするも のである。

【０００７】

【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、電圧の印加により伸縮する圧電素子と、 該圧電素子の伸縮を印字ワイヤに伝達するための運動伝達機構と、圧電素子の両 側方に沿って配設した一対の支柱部と、圧電素子の後端に位置して両支柱部を連 結する連結部とを有し、圧電素子と前記運動伝達機構とを支持する二股状の支持 フレームとからなる印字ヘッド装置において、前記運動伝達機構を、圧電素子の 前端に設けた可動子と、印字ワイヤが取付くアームと前記支持フレームの一方の 支柱部とに連結する駆動ばね体にて構成する一方、前記圧電素子の伸縮方向と同 方向の可動子の移動を許し、且つ圧電素子の伸縮方向と直角方向への可動子の移 動を規制するための規制手段を、可動子または圧電素子の両側と、支持フレーム の両支柱部との間に介在させたものである。

【０００８】

【実施例】

次に本考案を具体化した実施例について説明する。図１に示すように、符号１ は正面視略円板状のヘッド本体を示し、カバー２は、略円板状の底板部２ａの外 周縁からヘッド本体１の裏面側に向かって一体的に延びる筒状部２ｂとにより構 成し、ヘッド本体１及びカバー２はアルミニウム合金製である。

【０００９】 符号４は印字ユニットで、複数（実施例では２４個）の印字ユニット４をヘッ ド本体１の裏面側に放射状に配設する。ヘッド本体１の前面には、各印字ユニッ ト４における印字ワイヤ７を移動案内するための所定数の案内板２２が内装され た中空状のノーズ部１ａを突設してある。 印字ユニット４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５と、該圧電素子５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９と、この運動伝達機構９及び圧電素子５ 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の長手方向に沿う左右両側および後端部を 囲むように、主支柱部６ａと副支柱部６ｂと連結部６ｃ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６ｂを連結部６ｃにろう付けまたは溶接によ り固着しても良い。

【００１０】 電圧の印加により、圧電素子５はその積層方向（長手方向）に伸縮するもので あって、温度上昇で圧電素子５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４０は、支持フレーム６の連結部６ｃと圧電素子５の後端と の間に介挿し、接着剤にて固着する。 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、二枚の平行状の板状の駆動ばね体からなる エデンばねを利用する。即ち、駆動ばね体は、剛体からなる連結部１０に第１板 ばね体１２及び第２板ばね体１３の一端を一体的に連結し、側面視でいわゆるΠ 字状に連結してなるものである。第１板ばね体１２の基端を前記主支柱部６ａの 一側面にろう付け固着する一方、第２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。

【００１１】 なお、可動子１４の下面と圧電素子５の前面とは、接着剤にて接合固定しても 良いし、収縮状態の圧電素子５の前面に可動子１４が押圧された状態で接するよ うに構成しても良い。また、前記可動子１４と圧電素子５との間に１乃至複数枚 のスペーサを介挿しても良く、その場合の可動子１４側のスペーサと圧電素子５ 側のスペーサとの間は押圧接当状態であっても良いし互いに接着剤で固定しても 良い。

【００１２】 なお、押圧当接状態とした場合には、圧電素子５が縮小したとき、両者が一時 的に離れるため、圧電素子５にアーム８等の運動の慣性に起因する引張応力が付 加されることを防ぐ。 図２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ｙ方向に 移動するとき、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２の二点鎖線参照）。その変位量をアーム８で拡大し、印字ワイヤ ７をノーズ部１ａから突出してプラテン３に向かって印打するように駆動させる のである。圧電素子５を放電させると、当該圧電素子５は矢印Ｃ方向に縮小する ので、アーム８の先端側は、前記二枚の板ばね体１２，１３の弾性変形の復元力 により後退する。 アーム８は、当該アーム８に取付く樹脂製等のストッパ１５が副支柱部６ｂに取 付く支持側ストッパ１６に当接して振動を繰り返しつつ減衰して止まる。

【００１３】 図２に示す符号２３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（リンクプレート）で、該４節リンク機構部材２３ はばね板等の弾性材から成り、圧電素子５の伸縮方向と平行な２つの縦リンク部 とこの両縦リンク部間に弾性変形可能なヒンジ部をもって架設された一対の横リ ンク部とを備えていわゆる４節の平行リンクをなすべく、その広幅側板部２３ａ ，２３ａには側面視略Ｈ状等の切欠き孔２４を穿設する。該切欠き孔２４より外 径側で、左右両広幅側板部２３ａ，２３ａを副支柱部６ｂの表裏側面及び可動子 １４の表裏側面の固定部２５に各々溶接（抵抗溶接、スポット溶接）、ろう付け 等にて固定する。圧電素子５が電圧印加にて伸縮するとき、４節リンク機構部材 ２３における左右両広幅側板部２３ａ，２３ａ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。換言すれば、可動子１４を圧電素子５の長手方 向に沿って直線的に移動するように構成する。

【００１４】 なお、前記４節リンク機構部材２３と一体的または別体で形成した案内板部２ ３ｂ，２３ｂは、主支柱部６ａと副支柱部６ｂとにスポット溶接等にて固定し、 両案内板部２３ｂ，２３ｂ内側面で可動子１４を摺動可能に案内する。 符号２６は、前記圧電素子５の伸縮方向（ｙ方向）と同方向に可動子１４の移 動を許し、且つ圧電素子５の伸縮方向と直角方向（ｘ方向）への可動子１４の移 動を規制するための規制手段であり、該規制手段２６は、可動子１４または圧電 素子５の両側と、支持フレーム６の両支柱部６ａ，６ｂとの間に介在させるもの である。

【００１５】 図２及び図５は、規制手段２６の第１実施例を示し、圧電素子５の伸縮方向（ ｙ方向）に板厚の小さい左右一対の偏平なばね板２７，２７からなる。換言する と、各ばね板２７は、前記ｙ方向に対するバネ定数が小さく、且つｘ方向に対す るバネ定数が大きい。可動子１４の左右両側面の下部寄り部位の挿入溝２８，２ ８と、これと対向する主支柱部６ａ及び副支柱部６ｂ側面の挿入溝２９，２９と にばね板２７，２７の両端を挿入して固定する。

【００１６】 この実施例によれば、圧電素子５の伸縮動時に、その伸縮方向（ｙ方向）にば ね板２７，２７は撓み易いが、それと直角な方向（ｘ方向）、即ち、可動子１４ が左右両側の支柱部６ａ，６ｂに対して近づきまたは遠ざかる方向には撓み難い ので、可動子１４ひいては圧電素子５は前記ｘ方向の運動が困難となるように規 制することができる。従って、可動子１４の一方の側面に偏倚して取付く第２板 ばね１３の弾性力と、可動子４の他方の側面に偏倚して取付く４節リンク機構部 材２３の弾性力との強度差があって可動子１４の下面側に曲げモーメントが作用 するようなことがあっても、可動子１４と圧電素子５と接着面（前記ｘ方向に沿 う接着面）における接着剤に大きなせん断力が作用せず、また可動子１４下面の スペーサと圧電素子５前面のスペーサとの間の滑り摩擦も無くなる。さらに圧電 素子５における積層した圧電セラミック間の接着も剥がれない。

【００１７】 そして、この場合、ばね板２７はｙ方向に撓み易いから、圧電素子５の伸縮運 動を阻害することがなく、印字ヘッドの印打性能が劣化することもない。 なお、圧電素子５と可動子１４との間を押圧接触状態（非接着）とした場合、 或いは両者間にスペーサを介在させいずれかの間を押圧接触状態（非接着）とし た場合等では、その押圧接触部よりも圧電素子側に規制手段を設ける。

【００１８】 図６及び図７は規制手段２６の第２実施例を示し、中途部の板厚を少なくする ように凹み部３０を形成した左右一対のばね板２７′，２７′の一端を可動子１ ４の左右両側面の下部寄り部位の挿入溝２８，２８に、これと対向する主支柱部 ６ａ及び副支柱部６ｂ側面の挿入溝２９，２９にばね板２７′，２７′の他端を 各々挿入して固定する。なお、前記第１実施例及び第２実施例で、挿入溝にばね 板の端部を挿入固定する代わりに、主支柱部６ａ及び副支柱部６ｂ側面にエポキ シ樹脂等の接着剤を介して接合固定しても良い。

【００１９】 図８に示す規制手段２６の第３実施例では、可動子１４の左右両側と、これと 対向する主支柱部６ａ及び副支柱部６ｂとに跨がって規制手段２６を一体的に形 成したものである。 図９の第４実施例では、可動子１４の下面と圧電素子５の前との間に介挿して 両者と接着剤にて接着固定した断面コ字型のばね板３１の両端部を主支柱部６ａ 及び副支柱部６ｂ側面の挿入溝２９，２９に嵌挿して固着する。前記挿入溝に挿 入して固定する代わりに、ばね板３１の両端部を主支柱部６ａ及び副支柱部６ｂ 側面に接着剤を介して接合固定しても良い。

【００２０】 このように構成すると、可動子側（圧電素子側）へのばね板３１の取付け作業 が一回で簡単となると共にばね板３１の横方向の取付け位置ずれがなくなり、取 付け精度が向上する。 図１０の第５実施例では、可動子１４と圧電素子５との間に介挿するスペーサ ３２の上面に平板状のばね板３３を接着剤にて接着固定し、該ばね板３３の両端 部を主支柱部６ａ及び副支柱部６ｂ側面に接着剤３４を介して接合固定したもの である。この場合、スペーサ３２を省略した実施例でも良い。

【００２１】 図１１の第６実施例では、横断面Ｌ字状のばね板３５の垂直片３５ａを可動子 １４と圧電素子５との間に介挿するスペーサ３２と圧電素子５との側面に跨いで 接着剤を介して接合固定し、ばね板３５の水平片の端部を主支柱部６ａ及び副支 柱部６ｂ側面に接着剤３６を介して接合固定したものである。この場合、スペー サ３２を省略し、可動子１４と圧電素子５との両側面に跨いで垂直片３５ａを接 着剤にて接合固定しても良い。これらの実施例では、可動子またはスペーサと圧 電素子との接着面積が垂直片３５ａの箇所だけ増大するので、これらの部品間の 接着強度を大きくすることができる。

【００２２】 前記図５〜図１１の各実施例における各ばね板は（ｙ方向）には撓み易いが、 それと直角な方向（ｘ方向）には撓み難いものである。 なお、前記図９〜図１１までの実施例で、ばね板の端部を凸湾曲形成して摺接 部を形成し、該摺接部を主支柱部６ａ及び副支柱部６ｂ側面に接当させて、前記 圧電素子５の伸縮方向（ｙ方向）と同方向に可動子１４の移動を許し、且つ圧電 素子５の伸縮方向と直角方向（ｘ方向）への可動子１４の移動を規制するように 構成しても良い。

【００２３】 図１２の第７実施例では、可動子１４の側面または／及びスペーサ３２の側面 に断面略半円等の凸状の摺接部３７，３７を合成樹脂等にて突設形成し、この摺 接部３７，３７を主支柱部６ａ及び副支柱部６ｂ側面に接当させて、前記圧電素 子５の伸縮方向（ｙ方向）と同方向に可動子１４の移動を許し、且つ圧電素子５ の伸縮方向と直角方向（ｘ方向）への可動子１４の移動を規制するように構成し たものである。

【００２４】 図１３の第８実施例では、図１２と反対に合成樹脂製等の凸状の摺接部３８， ３８を主支柱部６ａ及び副支柱部６ｂ側面に突設形成し、該摺接部３８，３８を 可動子１４の側面、スペーサ３２または／及び圧電素子５の側面に接当させ、可 動子等をｙ方向に沿って移動することを許容し、ｘ方向への可動子１４、スペー サ３２または／及び圧電素子５の移動を規制するのである。

【００２５】 前記いずれの実施例でも、圧電素子における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を防止できると共に可 動子の不自然な回動運動を阻止できる。

【００２６】

【考案の作用及び効果】

以上のように、本考案によれば、印字ヘッドにおける印字ユニットの支持フレ ームが圧電素子の両側方に沿って配設した一対の支柱部と、圧電素子の後端に位 置して両支柱部を連結する連結部とを有し、圧電素子と前記運動伝達機構とを支 持する二股状である。そして、電圧の印加により圧電素子が伸縮すると、圧電素 子の前端に設けた可動子と、印字ワイヤが取付くアームと支持フレームの一方の 支柱部とに連結する駆動ばね体の弾性歪みの反力にて、可動子及び圧電素子には 当該圧電素子の伸縮方向に対して直角の曲げモーメントが作用して、可動子と圧 電素子との接着面又は押圧面、さらには圧電素子自体の接着面にずれ力が作用す る。しかるに本考案では、圧電素子左右両側にその長手方向に沿って延びる一対 の支柱部は前途曲げモーメントにより圧電素子が湾曲する方向に対面して配置さ れている。そのことを利用して、可動子または圧電素子の両側と、支持フレーム の両支柱部との間に、圧電素子の伸縮方向と同方向の可動子の移動を許し、且つ 圧電素子の伸縮方向と直角方向への可動子の移動を規制するための規制手段を介 在させた。従って、前記可動子と圧電素子との接着面又は押圧面、さらには圧電 素子自体の接着面に作用するずれ力による変位を、前記規制手段で拘束すること ができ、圧電素子等の破損を防止して印字ヘッドの耐久性、信頼性を向上させる ことができるという効果を奏するのである。

【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】要部拡大側面図である。

【図３】図２の III−III 矢視断面図である。

【図４】図２のIV−IV矢視断面図である。

【図５】第１実施例を示す要部斜視図である。

【図６】第２実施例の要部側面図である。

【図７】第２実施例のばね板の斜視図である。

【図８】第３実施例の要部側面図である。

【図９】第４実施例の要部斜視図である。

【図１０】第５実施例の要部側面図である。

【図１１】第６実施例の要部側面図である。

【図１２】第７実施例の要部側面図である。

【図１３】第８実施例の要部側面図である。

【符号の説明】

１ ヘッド本体 １ａ ノーズ部 ３ プラテン ５ 圧電素子 ６ 支持フレーム ６ａ 主支柱部 ６ｂ 副支柱部 ６ｃ 連結部 ７ 印字ワイヤ ８ アーム ９ 運動伝達機構 １２ 第１板ばね体 １３ 第２板ばね体 １４ 可動子 １５ アーム側ストッパー １６ 支持側ストッパー ２３ ４節リンク機構部材 ２６ 規制手段 ２７，２７′，３１，３３，３５ ばね板 ３２ スペーサ ２８，２９ 挿入溝 ３０ 凹み部 ３４，３６ 接着剤 ３７，３８ 摺接部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧の印加により伸縮する圧電素子と、
   該圧電素子の伸縮を印字ワイヤに伝達するための運動伝
   達機構と、圧電素子の両側方に沿って配設した一対の支
   柱部と、圧電素子の後端に位置して両支柱部を連結する
   連結部とを有し、圧電素子と前記運動伝達機構とを支持
   する二股状の支持フレームとからなる印字ヘッド装置に
   おいて、前記運動伝達機構を、圧電素子の前端に設けた
   可動子と、印字ワイヤが取付くアームと前記支持フレー
   ムの一方の支柱部とに連結する駆動ばね体にて構成する
   一方、前記圧電素子の伸縮方向と同方向の可動子の移動
   を許し、且つ圧電素子の伸縮方向と直角方向への可動子
   の移動を規制するための規制手段を、可動子または圧電
   素子の両側と、支持フレームの両支柱部との間に介在さ
   せたことを特徴とするワイヤ印字ヘッド装置。