JPH05330092A - 圧電素子駆動型印字ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子の伸縮する振動によって発生する騒
音を効果的に低減し、安価で低騒音の圧電素子駆動型印
字ヘッドを提供する。 【構成】 複数個の印字ユニット４を一体の支持フレー
ム９で支持するため、圧電素子６の伸縮方向の剛性が非
常に高くなり、圧電素子６が振動しても支持フレーム９
は振動せず、支持フレーム９から発生する騒音が減少す
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
素子の伸縮特性を利用して印字媒体上を打点する圧電素
子駆動型印字ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、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
ヘッドには、例えば特開昭６０−９６９号公報に記載さ
れたもの、あるいは図３に示すような圧電素子駆動型印
字ヘッド等が知られている。ここで図３を参照して従来
の一般的な圧電素子駆動型印字ヘッドを概略説明する。
印字ヘッド３１は、ヘッド本体３２、有底円筒状のヘッ
ドカバー３３、及び印字ユニット３４を有する。印字ヘ
ッド３１は、複数個の印字ユニット３４を固定するリン
グ３５に放射状に配設され、印字ユニット３４のアーム
３６が傾動し、この傾動によってアーム３６の端部に固
着された印字ワイヤ３７がヘッド本体３２の略中央に位
置する案内板３８のガイド穴に案内され、不図示の印字
媒体上にリボンを介して打点する構成となっている。

【０００３】印字ユニット３４において、圧電素子３９
はこれを支持するコ字状の支持フレーム４０に固着さ
れ、圧電素子３９の両極にはリード線４１，４２が接続
され、このリード線４１，４２とホルダ４３とが接続さ
れている。このリード線４１，４２を介して圧電素子３
９に電圧が印加されると圧電素子３９は矢印Ｙ方向に伸
長し、この運動は運動伝達機構である可動子４４、アー
ム３６によって拡大され、印字ワイヤ３７に伝達され
る。印字ワイヤ３７は矢印Ｚ方向に運動する。また、こ
のような印字ヘッド３１の印字ユニット３４はヘッドカ
バー３３で覆われ外力に対して保護されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の圧電素子駆動型の印字ヘッドは、圧電素子の伸縮に
よって生じる振動が印字ユニットの各部材に伝わり、そ
の振動に起因して騒音が発生するという問題がある。こ
れは支持フレームはコ字状をした板形状をしており、そ
の板厚方向の剛性は低く振動し易く、さらには騒音の放
射面積が大きいためである。特に近年、印字装置を使用
するオフィス及び家庭は低騒音化する傾向がある。そう
いった点で印字装置が発生する騒音の低減は必要不可欠
な条件であり、騒音の低減のために、防音ボックス及び
印字装置本体の防音対策等が提案されているが、防音対
策が不十分であったり、高価になるといった問題があっ
た。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するもの
で、安価で且つ簡単な構成によって、印字時の騒音を低
減することができる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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電圧の印加により伸縮する圧電素子と、こ
の圧電素子の伸縮を印字ワイヤに伝達する運動伝達機構
とからなる印字ユニットを複数個有し、各々の圧電素子
へ電圧を印加することによって前記運動伝達機構を介し
てそれぞれの印字ワイヤを駆動して印字媒体を打点する
圧電素子駆動型印字ヘッドにおいて、前記印字ユニット
を複数単位で支持する支持フレームを一つ以上備えたも
のである。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、複数個の印字ユニットが
一体の支持フレームに支持されるので、圧電素子の伸縮
方向の剛性が高くなると共に、圧電素子が振動しても支
持フレームは殆ど振動しなくなる。従って、印字ヘッド
から発生する騒音の大部分を占める支持フレームから発
生する騒音を低減することができる。

【０００８】

【実施例】本発明による一実施例を図面を参照して説明
する。図１は本印字ヘッドの概略構成を示す断面図、図
２は印字ユニットの概略構成を示す側断面図である。こ
れらの図において、印字ヘッド１は、円盤状のヘッド本
体２と、有底円筒状のヘッドカバー３と、ヘッドカバー
３内に配設される印字ユニット４とから構成されてい
る。ヘッド本体２及びヘッドカバー３はアルミニウム合
金等の素材でなる。印字ユニット４はヘッド本体２の裏
面側にリング２ａを介して放射状に配設されている。さ
らに、ヘッド本体２の略中央位置には中空状のノーズ部
５が不図示のインクリボン及び印字用紙に対向する位置
に突設されている。

【０００９】印字ユニット４は、圧電セラミックを積層
状に圧着した圧電素子６と、この圧電素子６の運動を拡
大し、伝達する運動伝達機構７、と圧電素子６の伸縮に
伴って進退運動を行い不図示のインクリボンを介して印
字用紙を打点する印字ワイヤ８とからなり、圧電素子６
を支持する支持フレーム９にねじ止めされる。この支持
フレーム９は円柱形状をなす金属剛体で、円柱の軸方向
は圧電素子６の伸縮方向と平行である。さらに、支持フ
レーム９は複数個（例えば２４個）の円柱状の孔９ａを
有しており、この孔９ａに圧電素子６が後方より挿入さ
れ、止めねじ１０により圧電素子６が固定される。この
止めねじ１０は軸方向に不図示の貫通孔を持つ。この貫
通孔には、圧電素子６の両電極に一端が接続され導出さ
れた不図示の各リード線が挿通され、この各リード線は
電源へと導く端子線１１，１２にそれぞれ接続される。

【００１０】端子線１１，１２はヘッドカバー３及びヘ
ッドカバー３の外側面に配設された電気絶縁材料製のス
ペーサ１３を通り、端子線１１，１２の各他端は、スペ
ーサ１３の外側面に配設された電気絶縁材料製の配線板
１４上の給電線１５に半田付けによって接続される。こ
れらを介して圧電素子６の両極に電圧が印加されると、
圧電素子６は支持フレーム９の円柱の軸に沿って積層方
向に伸縮運動する。この伸縮運動により印字ワイヤ８は
ノーズ部５内に位置する所定数の案内板１６に案内され
て前後に移動する。

【００１１】運動伝達機構７は、先端に印字ワイヤ８を
固着した平板の所定形状でなるアーム１７と、圧電素子
６の変位を拡大するための第１及び第２板ばね１８，１
９と、圧電素子６の前面部に装着され、この変位を第２
板ばね１９に伝達する可動子２０とから構成される。第
１板ばね１８と第２板ばね１９は、弾性を有する同素
材、同形状でなり、それぞれが平行に設置されており、
その先端は連設部２１にて連設されてコ字状を形成して
いる。第１及び第２板ばね１８，１９を連設する連設部
２１は、アーム１７の印字ワイヤ８が固着されている一
端と反対側の端部に固着される。第１板ばね１８の基端
部はメイン支持部７ａに固着され、第２板ばね１９の基
端部は可動子２０の側面に固着されている。

【００１２】また、印字ユニット４において、メイン支
持部７ａの前端部はリング２ａに、後端部は支持フレー
ム９に当接し、固定されている。副支持部７ｂの後端部
は支持フレーム９に当接し、固定されている。これらメ
イン支持部７ａ、副支持部７ｂは運動伝達機構７の一部
を支持すると共に、印字ユニット４を所定位置に整列さ
せ、さらには支持フレーム９を適正位置に固定してい
る。メイン支持部７ａと副支持部７ｂとに跨がって４節
リンク機構部材２２が配設されており、この４節リンク
機構２２は、素材を弾性変形可能な板材とし、広幅側板
部２２ａと長尺狭幅板部２２ｂとが副支持部７ｂ上にお
いて連設しており、その形状をコ字状としている。長尺
狭幅板部２２ｂの両端がメイン支持部７ａと副支持部７
ｂとに跨がって固着されている。広幅側板部２２ａには
側面視略Ｈ状の切欠孔２２ｃが形成されており、この切
欠孔２２ｃを挟む２辺がそれぞれ副支持部７ｂ及び可動
子２０に固定されている。このため、広幅側板部２２ａ
の２辺は圧電素子６が伸長し可動子２０が移動すると側
面視平行四辺形状に弾性変形するようになっており、可
動子２０の移動を妨げないように構成されている。

【００１３】圧電素子６が伸縮運動をすると連設部２１
の反時計方向Ｐに移動する向きのモーメント作用が生
じ、これに伴い、圧電素子６は積層方向と交差する方向
に屈曲される虞があるが、上記４節リンク機構部材２２
の構成により可動子２０及び圧電素子６を時計方向に移
動させる向きのモーメントが生じるため、この２つの逆
向きのモーメントが相殺し合うこととなり、圧電素子６
は、屈曲することなく直線的に伸縮することができるよ
うになっている。

【００１４】以上のように構成される本印字ヘッド１
は、印字データに基づく信号が不図示の制御回路に入力
され、これを介して圧電素子６の両電極間に電荷が付与
されて、積層方向に伸長すると、可動子２０が連動し前
方向に移動する。この移動に連動し可動子２０に固着し
ている第２板ばね１９が第１板ばね１８に対して相対的
に前方向に移動しようとするため連設部２１が反時計回
りに回転移動する。これにより、アーム１７が傾動し、
印字ワイヤ８が突出してインクリボンを介して印字用紙
を打点する。電圧の印加が解除されると圧電素子６が元
の状態に収縮することとなり、この収縮運動がアーム１
７に伝達され非作用位置に復帰する。なお、アーム１７
の非作用位置には樹脂製のアームストッパ１７ａが設け
られており、これと副支持部７ｂのストッパ１７ｂに当
接してアーム１７は止まる。

【００１５】上記のように印字ヘッド１は動作し、圧電
素子６が所定の駆動タイミング（例えば４ｋＨｚ）で駆
動される場合、従来であれば、リング２ａに圧電素子６
の伸縮運動に起因する振動が印字ユニットの支持フレー
ムを介して伝わり、大きな騒音が発生する。これは前述
の通り印字ユニットごとに配設される支持フレームは、
この板厚方向の剛性が低いため振動しやすく、さらには
騒音の放射面積が大きいためである。しかし、本実施例
の印字ヘッドは、複数個の印字ユニット４を一体の支持
フレーム９で支持するようにしているので、圧電素子６
の伸縮方向の剛性が非常に高いため振動しにくく、圧電
素子６が伸縮運動しても支持フレーム９は殆ど振動しな
い。さらに、印字ユニット４ごとに支持フレーム９を支
持する場合に比べ騒音の放射面積が小さくなる。以上に
よって印字ヘッド１から発生する騒音のうち大部分を占
める支持フレーム９より発生する騒音が小さくなるの
で、印字ヘッド１から発生する騒音が減少する。

【００１６】本発明は上記に限定されるものではなく、
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。例えば、本実施例において支持フレーム９の形状
を円柱状としているが、その形状は円柱状に限定される
ものではなく、複数個の印字ユニットを一度に支持でき
れば四角柱状でもよい。また支持フレーム９の孔９ａを
図２における左方向に対して開口する有底状とし、同開
口より圧電素子６を挿入することによりセットする構成
としてもよい。このように構成することにより、圧電素
子６の伸長時に、その押圧力が後方に逃げることが少な
くなり、効率的に印字ワイヤ８を駆動することが可能と
なる。また印字ユニット４と支持フレーム９は溶接によ
り固定するものであってもよく、また一体に成形しても
よい。さらに、支持フレーム９は、その中央部におい
て、軸方向に延びる空洞を有する構成とし、軽量化して
もよい。またその空洞部に制振材を充填してもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数個の
印字ユニットを集合して支持する支持フレームを備える
ことで、圧電素子の伸縮方向に対する剛性が極めて高く
なり、騒音の放射面積も小さくなる。従って、圧電素子
の伸縮によって生じる振動が支持フレームに伝わること
で発生する騒音を低減することができる。

【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断面図で
ある。

【図２】本実施例で用いられる印字ユニットを示す側断
面図である。

【図３】従来の圧電素子駆動型印字ヘッドを示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 印字ヘッド ４ 印字ユニット ６ 圧電素子 ９ 支持フレーム

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、
   この圧電素子の伸縮を印字ワイヤに伝達する運動伝達機
   構とからなる印字ユニットを複数個有し、各々の圧電素
   子へ電圧を印加することによって前記運動伝達機構を介
   してそれぞれの印字ワイヤを駆動して印字媒体を打点す
   る圧電素子駆動型印字ヘッドにおいて、前記印字ユニッ
   トを複数単位で支持する支持フレームを一つ以上備えた
   ことを特徴とする圧電素子駆動型印字ヘッド。