JPH0255149A - 圧電素子の運動変換装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、主として印字ヘッドに採用される圧電素子
の運動変換装置に関するものである。

（従来の技術） 圧電素子の運動変換装置としては、例えば、すでに同一
出願人によって開発がなされた特願昭６２−２７７１６
９号、特願昭６２−２６８４９６号等に開示されたもの
がある。

また、このような圧電矛、子の運動変換装置は、第９図
に示すように、圧電水子１の伸縮に基づいて可動子５を
変位さ′μ、フレーム２と可動子；３どの相互に一端部
が固着された一対の板ばね６，７を１尭まけることで、
これら両板ばね６，７の他端部に跨って結合された傾動
体８を傾動さけるようになっている。

また、前記フレーム２の基部３、「電素子１、及び可動
子７の粗角状態を維持したり、あるい（よ圧電素子１の
伸縮運動をｉＪ動子５に確実に伝達させるために、前記
基部３、可動子５及び圧電水子１の相互の対向面はそれ
ぞれ接石剤等によって一体状に結合されている。

（発明が解決しようどする課題） ところで、前記したように構成される運動変換装置−に
おいて、可動子５及び運動変換機構（一対の板ばね６．
７ど傾動体８とを主体として構成される）の質量に基づ
く慣性力によって、ＥＥ電索子１の伸縮運動に対し、可
動子５の往復運動に遅れが生じる。特に、圧Ｔ１索子１
に対し電圧の印加が断たれ、同圧電索子１が元の状態に
収縮され、可動子５が元の位置まで復帰する際、前記圧
電素子１の収縮に比し、可動子５の復帰が遅れる場合が
ある。づると、圧電索子１には可動子５の復帰遅れに伴
って引張力が作用する。そして、引張力に脆い特性を有
する圧電セラミックより圧電素子１が構成されている場
合には、前記引張力によって圧電素子１が損傷されると
いう問題点があった。

この発明の目的は、圧電素子の伸縮運動と可動子の往復
運動との動的な差が原因となって圧電素子に作用する引
張力を可及的に軽減することで、圧電素子の損傷を防止
することができる運動変換装置を提供することである。

（課題を解決ケるための手段） 前記目的を達成するために、この発明は、圧電素子の伸
縮方向一端を支持する基部を有づるメインフレームと、
前記圧電素子の伸縮方向他端に配設された可動子と、こ
の可動子に連結され、前記圧電素子の伸縮運動を拡大す
る運動変換機構とを備えた運動変換装置であって、前記
基部、可動子及び圧電素子の相互の対向面のうち、少な
くとも１箇所の対向面に接離可能な非結合部を設けた構
成にしたものである。

（作　用） 前記したように構成される圧電素子の運動変換装置にお
いて、圧電１素子に対する電圧の印加が断たれ、同圧電
素子が元の状態に収縮され、可動子が元の位置まで復帰
する際、前記可動子の復帰の、！！れに伴って非結合部
が接離することで、前記可動子の復帰の遅れが原因とな
って前記圧電素子に作用する引張力を可及的に軽減する
ことができる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図〜第８図に従って説
明する。

この実施例では印字ヘッドに採用したものを例示するも
のであって、第１図と第２図において、電圧の印加によ
って伸縮する圧電素子１は、積層状をなす圧電セラミッ
クより構成されている。

前記メモ電累子１を支持するためのメインフレーム２は
、その圧電素子１の伸縮方向とほぼ平行して延在するＩ
Ｉｉ長四角形・で所定板厚の金属板より構成されている
。このメインフレーム２の一端部には圧電素子１の伸縮
方向一端（下端）を後述する温度補旧材１２及び予圧部
材１３を介して支持するための基部３が横方向に突設さ
れている。また、前記メインフレーム２の両側面には、
圧電索子１のリード線１４を案内するための案内溝２ａ
や、［１軽減のための凹部２ｂが形成されている。

前記圧電素子１の伸縮方向他＠（ト端）には前記メイン
フレーム２の立上り部の上端部と対向した状態においで
、０■動子５が配設されている。前記可動子５とメイン
フレーム２との対向面には、一対の板ばね６，７がその
一端部においてろう伺げによって固着されＣいる。前記
両板ばね６．７の板幅はメインフレーム２並びに可動子
５の板厚よりも所定量だけ幅広に形成され、各板ばね６
゜７の幅方向両側縁がメインフレーム２並びに可動子５
の板厚面よりそれで突出した状（ｇでろう付けされるこ
とで、メインフレーム２並びに可動子５に対する各板ば
ね６，７の固着力が高められている。さらに、前記両板
ばね６，７は、所定の隙間を隔てて対向するとどもに、
メインフレーム２及びｉｌ動子５の上端面よりＪｉ電素
子１の伸縮方向に所定長さだけ延出されている。そして
、両板ばね６．７の他端部（延出端部）には傾動体８が
両板ばね６，７ど一体に結合された状態で形成されてい
る。また、前記両板ばね６，７の対向面反対側には、前
記メインフレーム２及び可動子５の上端面から傾動体８
の下端部にわたる範囲において、凹部６ａ、７ａがそれ
ぞれ形成され、これによって薄肉部とされた部分をそれ
ぞれ弾性変形部６ｂ。

７ｂとしている。さ°らに、ｏ１動子５側に固着された
板ばね７の弾性変形部７ｂの板ｖｔ２は、メインフレー
ム２側に固着された板ばね６の弾性変形部６ｂの板厚ｔ
１よりも厚肉に設定されており、可動子５側の板ばね７
の弾性強度が高められている。これによって可動子５側
の板ばね７の座屈や折屓が積極的に防止され、耐久性の
向上が図られている。

前記傾動体８には、前記両板ばね６，７の配置方向に平
行してアーム取付溝８ａが凹設されており、このアーム
取付溝８ａには傾動アーム１０がその基部において挿入
されかつろう付けによって固着されている。前記傾動ア
ーム１０の先端部には切欠き状のワイヤ取付溝１０ａが
形成され、このワイヤ取付Ｈ１０ａには、印字ワイヤ１
１の基端部が挿入されかつろう付けによって固着されて
いる。そして、前記両板ばね６，７、傾動体８、傾動ア
ーム１０及び印字ワイヤ１１によって圧電素子１の伸縮
運動を拡大する運動変換機構が構成されている。なお、
前記傾動体８は、第１図に示１ように、両板ばね６，７
の幅方向両側部に対する部分がりノ欠き状に削除されて
おり、軽ｆｉｌ化が図られている。さらに、傾動アーム
１０には軽量化のための大小の貫通孔９が適宜に回設さ
れている。

１）０記メインフレーム２の基部３にはりブフレム４が
その一端部において一体に形成されている。

そして、サブフレーム４は、圧電素子１の他側（メイン
フレーム２と反対側）に沿ってかつ前記ｒ］　！＋３子
５に対向する位置まで延出されている。

前記サブフレーム４の延出端部と可動子５との間には圧
電素子１の伸縮に基づいて、その伸縮方向と平行に可動
子５を案内するための四節の平行リンク機構１６が配設
されている。この平行リンク機構１６は、第４図に示す
ように、−枚の弾性変形可能な板ばね材をブレスの打１
友き加工並びに折曲げ加工することで形成された一対の
リンクプレート１７と、これら両リンクプレート１７を
一体に結合している結合部２６を主体として構成されて
いる。

一対のリンクプレート１７は、圧電素子１の伸縮方向と
平行づる縦リンク部１８．１９と、これら両組リンク部
１８．１９の間に弾ゼ［ゆ形可能なヒンジ部２２，２３
，２４．２５をしって架設された横リンク部２０．２１
とをそれぞれ備えて四節の平行リンクをなしている。そ
して、両リンクプレート１７の各一方の縦リンク部１８
は、リブフレーム４の両側面にスポット溶接等によって
固着され、各他方の縦リンク部１９は、可動子５の両側
面にそれぞれスポット溶接等によって固着されている。

さらに、可動子５の両側面に固着された各縦リンク部１
９の先端に跨って結合部２６が一体に形成され、この結
合部２６は可動子５の上端面に所定隙間を隔てて配置さ
れる。

また、この実施例において、前記各−・方の縦リンク部
１８の下部には、連結プレート３０がその一〇＝部にお
いて一体に形成されている。前記各連結プレート３０は
前記メインフレーム２の側面まで延出されている１、ざ
らに、各連結プレート３０の両端部はメインフレーム２
とサブフレーム４との側面にそれぞれスポット溶接等に
よって固着されている。これによってメインフレーム２
に対し→ノブフレーム４が平行に保たれるとともに、各
フレーム２．４の剛性が高められている。

また、この実施例において、前記リンクプレート１７並
びに連結プレート３０が配置される部位にＪ３いて、そ
のプレートの厚さに相当する分だけメインフレーム２．
すブフレーム４及び可動子５の板厚が軽減されており、
これによってメインフレーム２及びサブフレーム４の板
厚内にａ３いてリンクプレート１７及び連結プレート３
０が組イク１（〕られ、装置の小型化が図られている。

さらに、リンクプレート１７の各ヒンジ部２２〜２５及
び各横リンク部２０．２１が配置される部位にＪ３いて
、前記各ヒンジ部及び各横リンク部がサブフレーム４の
側面に接触することがないようにには同サブフレーム４
の延出端部薄肉部４ａが形成されている。

前記サブフレーム４と可動子５どの間に前記リンクプレ
ート１７及び連結プレート３０が組ｆ」けられた後、メ
インフレーム２の基部３と可動子５どの間に、圧電素子
１及び温度補償材１２が予圧部材１３によって所定ｒＬ
力だけ予Ｆ１された状態で組イ；１りられる。

なお、予圧部材１３は上板１３ａと両側板１３ｂどを備
えて逆Ｕ字状に形成される。そして、予圧部材１３は、
前記基部３の上面に跨って上下動自在に嵌込まれた後、
温度補償材１２の１ζ而を前配子圧部材１３の上板１３
ａ上面に当接させるとともに、予圧部材１３を押上げな
がら温度補償材１２上の圧電素子１の他端面を後述する
接離層３１．３２を介して可動子５の下面に所定荷重で
圧接させた状態のもとで、前記予圧部材１３の両側板１
３ｂが前記基部３の両側面にスポット溶接によって固着
固着される。また、前記４度補償材１２は、圧電素子１
の負の温度１１１Ｉ！ｌ脹率特性とは逆の正の４度線膨
［帯持性を有する材料、例えば亜鉛材やアルミ材によっ
て構成されている。そして、周囲の温度変化ににる圧電
素子１の伸縮を、温度補償料１２の上下方向の伸びによ
って修正し、圧電系子１の上面高さを常に一定に保つよ
うになっている。

さて、前記基部３に固着の予圧部材１３、温度補償材１
２、圧電素子１及び可動子５との相互の対向面のうち、
少なくとも１箇所の対向面には接＃１可能な非結合部３
３が設けられている。この実施例において、［ｆｆｆｌ
ｉ素子１と可動子５との相互の対向面に非結合部３３が
設けられている。さらに、前記非結合部３３には例えば
ジルコニアセラミックのような耐摩耗性に優れる材質よ
りなる−・対の接１）１１Ｆｉ３１，３２が設けられる
。そして、これら一対の接離層３１．３２の対向面は接
離可能に当接し、同接離層３１．３２の対向面の反対側
は圧電索子１の端面と可動子５の下面とにそれぞれ接着
剤によって一体状に結合されている。

また、圧電素子１と温度補償材１２との相互の対向面並
びに温度補償材１２と予圧部材１３との相互の対向面は
接着剤によってそれぞれ一体状に結合されている。

また、この実施例において、可動子５の下部の幅方向両
縁部には切欠き状の四部５ａがそれぞれ形成され、これ
によって幅が狭められた部分を弾性伸縮部５ｂとしてい
る。さらに、前記可動子５の弾性伸縮部５ｂは板ばね７
の弾性変形部７ｂよりも剛性が高くかつ圧電素子１の伸
縮方向に微＆ｌに弾性伸縮可能に形成されχいる。

上述したように構成されるこの実施例において、Ｌｌ−
電素子１の両電極間に電圧が印加されると、圧電系子１
は、その積層方向、すなわち、第２図に４３いて矢印Ｘ
方向に所定長さだけ伸び、これに基づいて可動子５が変
位される。すると、可動子５の変位力を受けで可動子５
側の板ばね７が、メインル−ム２側の板ばね６に沿って
押上げられ、両板ばね６．７が湾曲状に撓む、特に可動
子５側の板ばね７がメインフレーム２側の板ばね６に向
けて大きく撓むことで、第２図において矢印Ｐ方向に回
転モーメントが付し、これによって、傾動体８が傾動さ
れる。

前記圧電索子１の伸びに基づいて可動子５が変位される
ときには、四節の平行リンク機構１６を構成しＣいる各
リンクプレート１７によって可動子５が圧電素子１の伸
縮方向と平１ｊに案内される。

このため、ｊＩＪｗＪ子５の傾きが原因となる両板ばね
６．７の撓み没の不足が防止されることから、傾動体８
を所定の傾動角度位置まで傾動させることができる。そ
して、傾動体８先喘の印字ワイヤ１１が所定数の案内部
材１５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、可動子５側の板ばね７がメ
インフレーム２側の根ばね６よりも大きくかつ不足なく
撓むことで、傾動体８を所定角度位置まで確実に傾動さ
せることができるとともに、圧電素子１の伸びが茗しく
拡大されて印字ワイヤ１１に伝達され、これによって印
字不良を防止することができる。

圧電素子１に対する電圧の印加が断たれると、圧電索子
１は元の状態に短縮される。すると、１１Ｉ動子５、両
板ばね６，７及び傾動体８が元の状態に復帰され、印字
ワイヤ１１が後退復帰される。

前記圧電素子１が元の状態に短縮され、可動子５が元の
位置に復帰される際、可動子５、板ばね６．７、傾動体
８、傾動７−ム１０及び印字ワイヤ１１の多質ｍに基づ
く慣性力によって、前記圧電系子１の短縮よりも可動子
５の復帰が遅れる。

すると、前記可動子５の復帰の遅れに伴って一対の接離
層３１．３２がその対向面において微Ｍに離反する。こ
のため、前記可動子５の復帰の遅れが原因となって圧電
素子１に作用する引張力が可及的に軽減される。

なお、前述した実施例においては、圧電素子１と可動子
５との相互の対向面に非結合部３３を設けたが、これに
限るものではない。

例えば、第５図に示すように、メインフレーム２の基部
３に固着された予圧部材１３と、圧電素子１の一端に接
着剤によって結合された温度補償材１２との相互の対向
面に接離可能な非結合部３３を設けてもよい。さらに、
萌記非結合部３３に耐摩耗性並びに断熱性を有するジル
コニアセラミックよりなる接離層３１．３２を設けた場
合には、温度補償材１２に伝導される圧電素子１の発生
熱を前記接離層３１．３２の断熱性によって遮断するこ
とができる。このため、圧電素子１からの発生熱によっ
て温度補償材１２が効率よく伝導加熱され、温度補償材
１２の補償機能を有効に働かセることができる。

また、前記実施例においては、非結合部３３に設けられ
ている接離Ｆｉ３１．３２をジルコニアピラミックより
形成したが、これに限るものではない。例えば、第６図
に示すように、薄肉の合成樹脂フィルムより接１ｌｌｌ
ｔ層３１．３２を形成してもよい。

さらに、前記実施例では非結合部３３に一対の接離層３
１，３２を設けたが、これに限るものではない。例えば
第７図に示すように、非結合部３３に一枚の接ｙａＪ１
３１を設けてもよい。

さらに、接離層３１．３２を設けることなく、例えばメ
インフレーム２の３３部３、可動子５、［を電素子１等
の相互の対向面のうち、少なくとも１箇所の対向面を接
離可能に直接当接させてもよい。

また、前記実施例においては、メインフレーム２の基部
３の予圧部材１３と圧電素子１との間に温度補償材１２
を組付けたが、これに限るものではない。例えば、第８
図に示すように、可動子５と圧電素子１との間に温度補
償材１２や接離層３１３２を組付けてもよい。

さらに、前記実施例においては、メインフレーム２の基
部３、圧電素子１、可動子５等の相互の対向面のうち、
１箇所のみに接離可能な非結合部３３を設け、その他の
対向面は接着剤によって一体状に結合したが、これに限
るものではなく、非結合部３３を２箇所以上の複数箇所
に設けてもよい。

（発明の効果） 以上述べたように、この発明は、メインフレームの基部
、可動子及び圧電素子の相互の対向面のうら、少なくと
も１箇所の対向面に接離可能な非結合部を設けた圧電素
子の運動変換装置であるから、前記圧電素子に対する電
圧の印加が断たれ、同圧７１１子が元の状態に収縮され
、ｔ＋Ｊ動子が元の位置まで復帰する際、前記可動子の
復帰の遅れに伴って非結合部が接離することで、ｎａ記
記動動子復帰の遅れが原因となって前記圧電素子に作用
する引張力を可及的に軽減することができる。この結果
、引張力に脆い特性を有する圧電セラミックより圧電素
子を構成した場合にも、その圧電素子の損傷を防止して
耐久性の向上を図ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図〜第８図はこの発明の一実施例を示すもの
で、第１図は印字ヘッドに作用される圧電素子の運動変
換Ｒ置を示す斜視図、第２図は同じく側面図、第３図は
第２図のＩ−Ｉ線断面図、第４図は四節の平行リンクｄ
構を示す斜視図、第５図、第６図、第７図及び第３３図
は他の実施例をそれぞれ示す側面図である。第９図は先
行技術のものを示り側面図ぐある。 １・・・圧電素子 ２・・・メインフレーム ６７・・・板　ば　ね ８・・・傾　　動　　体 １０・・・傾動アーム １２・・・温度補償材 ３１．３２・・・接　　離　　層 ３３・・・非結合部 出願人　　ブラｌｊ−工業株式会社 代理人　　　弁理士　岡１］１英彦（外３名）笛 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧電素子の伸縮方向一端を支持する基部を有するメイン
   フレームと、前記圧電素子の伸縮方向他端に配設された
   可動子と、この可動子に連結され、前記圧電素子の伸縮
   運動を拡大する運動変換機構とを備えた運動変換装置で
   あって、 前記基部、可動子及び圧電素子の相互の対向面のうち、
   少なくとも１箇所の対向面に接離可能な非結合部を設け
   たことを特徴とする圧電素子の運動変換装置。