JPH0225341A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 ワイヤドツトプリンタに使用される圧電アクチュエータ
に関し、 圧電素子の力をあまり必要とせずに十分な変位が得られ
るようにすることを目的とし、反転可能に湾曲し両端部
が支持された板ばねと、前記板ばねの自由状態での凸側
の略中心に固定された印字用部材と、前記板ばねの前記
凸側に、少なくともいずれか一方の端部近傍で一端が圧
接する回動可能なレバーと、前記レバーの他端に接続し
、作動時の変位により前記レバーを前記板ばねに対する
一端の圧接力が変化する方向に賦勢する圧電素子とを備
えた構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明はワイヤドツトプリンタに使用される圧電アクチ
ュエータに関する。

近年、ＯＡ　（ｏｆｆｉｃｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）
の機器の高速化に伴い、出力装置であるプリンタにも高
速化が要求されている。ところが、従来のプリンタで使
用されるワイヤドツト式印字ヘッドに採用されているば
ねを用いた電磁方式では駆動周波数に限界があるため、
これに代わるものとして圧電素子を用いたアクチュエー
タが開発されている。この場合に使用される圧電素子と
しては、例えば１９８４年３月１２日発行の日経メカニ
カル第９２頁に示されたように、片側の表面に内部電極
となる金属ペースト膜が形成された複数枚の圧電セラミ
ックスのグリーンシートを積層した後、まとめて焼成を
行って得られたものが使用される。しかし、この圧電素
子の変位量は非常に小さいため、この変位量を効率良く
拡大する機構が必要になる。

〔従来の技術〕

従来の圧電素子変位拡大機構の１つとして、板ばねの座
屈を用いたものがある。この方式の圧電アクチュエータ
は、例えば特開昭５９−１７５３８６号公報に開示され
ており、その構成、作用を第３図により説明すると次に
通りである。

第３図において、１は圧電素子、２，２は１対のレバー
、３は板ばねである。レバー２．２は、固設された基台
４に中間部がそれぞれ連結部材５５を介し回動可能に連
結され、圧電素子１の上。

下の端部は、それぞれ接続部材６．６を介しレバー２，
２の一端に接続されている。板ばね３は、各端部がレバ
ー２．２の他端にそれぞれ固定されている。板ばね３の
凸側（図の左側）の中央には、図の左右方向に延びる印
字用部材（ワイヤ）７の基部が固定されている。

第３図はこのような構成の圧電アクチュエータの非作動
状態を示しており、板ばね３は基台４に設げられたスト
ッパ８に係止して所期状態に位置決めされている。印字
に際しては、圧電素子１に所定時間通電する。これによ
り、圧電素子１には矢印方向の変位が生じ、この変位は
、それぞれ矢印方向に回動するレバー２，２により拡大
される。

この拡大された変位により板ばね３は左方に凸の状態に
座屈し、印字用部材７は矢印で示す左方に移動して該印
字用部材７による印字が行われる。

圧電素子１に対する通電は印字完了直前に停止され、印
字を完了した印字用部材は、圧電素子１゜各レバー２．
板ばね３とともにもとの状態に復帰する。

〔問題が解決しようとする課題〕

しかし、このような構成１作用を有する従来の圧電アク
チュエータでは、レバー２のレバー比を大きくとらない
と十分な拡大率が得られず、レバー２の質量、剛性が大
きく特性に影響する。すなわち、圧電素子１の発生力を
有効利用するためにはレバー２の剛性を増す必要がある
。この剛性を増すと、レバー２のの質量が増加して高速
作動には適さない。

本発明は圧電素子の力をあまり必要とせずに十分な変位
を得ることのできる圧電アクチュエータを提供すること
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明では、反転可能に湾
曲し、両端部が支持された板ばねと、前記板ばねの自由
状態での凸側の略中心に固定された印字用部材と、前記
板ばねの前記凸側に、少なくともいずれか一方の端部近
傍で一端が圧接する回動可能なレバーと、前記レバーの
他端に接続し、作動時の変位により前記レバーを前記板
ばねに対する一端の圧接力が変化する方向に敵勢する圧
電素子とを備えた構成とする。

〔作　用〕

このような構成の圧電アクチュエータの非印字時には、
板ばねはレバーの一端の圧接力により凹状態に位置決め
されているが、このとき、圧電素子は、非作動状態にあ
る（後述する第１の実施例に相当し、レバーが他端で支
持される）か、または作動状態にある（後述する第２の
実施例に相当し、レバーが一端と圧電素子が接続する他
端との間で支持される）かのいずれかである。

印字に際しては、圧電素子の状態を変化させるが、具体
的には、前者（第１の実施例）の場合は圧電素子に通電
して作動状態とし、後者の場合は圧電素子への通電を停
止して非作動状態とする。

その結果、レバーは板ばねに対する圧接力が減少する方
向に回動し、板ばねはその復元力により反転して凸状態
となる。この板ばねの反転動作によって、印字用部材に
よる印字が行われる。

圧電素子の状態は印字完了直前にもとの状態にもどされ
（前者の場合は非作動状態となり、後者の場合は作動状
態となる）、印字を完了した印字用部材はレバーととも
にもとの状態に復帰する。

この復帰時には、仮ばねもレバーの一端にょる圧接力の
増加により上述と逆方向に反転してもとの凹状態に復帰
する。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図に関連して本発明の詳細な説明
する。

第１図に第１の実施例を示す。

第１図は本発明に係る圧電アクチュエータの構造を示す
側面図で、図中、１１は仮ばね、１２はレバー、１３は
圧電素子である。

板ばね１１は、反転可能に湾曲し、基台１４に両端が支
持されている。本図では、一端が固定され、他端が回動
自在に支持された例を示している。

板ばね１１の上側（自由状態での凸側）の中心には印字
用部材（ワイヤ）１５が固定されて上方に延びている。

レバー１２は、基部（他端）が基台１４に接続。

支持されている。

圧電素子１３は、基部が基台１４に固定され、上端が接
続部材１６を介しレバー１２の基部付近に接続されてい
る。

このような構成の圧電アクチュエータの非印字時には、
圧電素子１３には通電されず（非作動状態）、レバー１
２は実線の状態に位置決めされており、板ばね１１は、
レバー１２の一端によりフリーサポート側の端部近傍で
押圧されて実線で示す凹状態に位置決めされている。１
７は、基台１４に設けられて板ばね１１を凹状態に係止
するストッパである。

印字に際しては、圧電素子１３に所定時間通電して作動
状態とする。これにより、該圧電素子１３には矢印で示
す上下方向に変位（伸び）が生じ、この変位によりレバ
ー１２は図の反時計方向に敵勢力を受けて点線の位置に
移動する。その結果、板ばね１１に対するレバーＩ２の
一端の圧接力が減少して、板ばね１１はその復元力によ
り点線の状態に反転し、この反転動作によって、印字用
部材１５による印字が行われる。圧電素子１３に対する
通電は印字完了直前に停止され、これにより圧電素子１
３はもとの状態に復帰するので、印字を完了した印字用
部材１５は、圧電素子１３の復帰により実線の位置にも
どるレバー１２の一端によりもとの凹状態に反転される
板ばね１１とともにもとの位置に復帰する。

これらの動作時に、印字は板ばね１１の復元力により行
われ、圧電素子１３の敵勢力は、板ばね１１に対するレ
バー１２の一端の圧接力を板ばね１１の復元が行われる
程度に減少させるだけであり余り大きくなくて良いため
、従来のようにレバー剛性を上げなくても、十分な変位
（印字ストローク）を持った高速印字が可能になる。

第２図に第２の実施例を示す。

本例の場合は、レバー２１の中間部が基台２２に支持さ
れ、圧電素子１３の上端が接続部材２３を介しレバー２
１の基部（他端）に接続している。

第２図はこのような構成の圧電アクチュエータの非印字
状態を示し、この状態では、圧電素子１３に通電されて
いて、レバー２工の一端は板ばね１１の端部近傍を押圧
して板ばね１１を凹状態に位置決めしている。

印字に際しては、圧電素子１３に対する通電を所定時間
停止する。これにより、レバー２１が図の位置から反時
計方向に所定量回動し、該レバー２１の板ばね１１に対
する圧接力が減少して、板ばね１１はその復元力により
凸状態に反転する。

この反転動作により、印字用部材１５による印字が行わ
れる。圧電素子１３に対する通電停止は印字完了直前に
解除され、これにより変位する圧電素子１３に敵勢され
てレバー２１は図示の位置に復帰する。そして、印字を
完了した印字用部材１５は、復帰するレバー２１の一端
により押圧されて凹状態に反転する板ばね１１とともに
もとの状態に復帰する。

本例の場合も、圧電素子Ｉ３の敵勢力は板ばね１１を反
転させるだけであり余り大きくなくて良いため、前例と
同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、圧電素子の力をあ
まり必要とせずに十分な印字ストロークを得ることがで
き、高速印字を実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の圧電アクチュエータの
構造を示す側面図、 第２図は本発明の第２の実施例の圧電アクチュエータの
構造を示す側面図、 第３図は従来の圧電アクチュエータの構造を示す側面図
で、 図中、 １１は板ばね、 １２．２１はレバー １３は圧電素子、 １５は印字用部材である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 反転可能に湾曲し両端部が支持された板ばね（１１）と
   、 前記板ばね（１１）の自由状態での凸側の略中心に固定
   された印字用部材（１５）と、 前記板ばね（１１）の前記凸側に、少なくともいずれか
   一方の端部近傍で一端が圧接する回動可能なレバー（１
   ２）と、 前記レバー（１２）の他端に接続し、作動時の変位によ
   り前記レバー（１２）を前記板ばね（１１）に対する一
   端の圧接力が変化する方向に賦勢する圧電素子（１３）
   とを備えたことを特徴とするワイヤドットプリンタ用圧
   電アクチュエータ。