JP2555666B2 - 圧電素子を用いた運動変換機構の製造方法 - Google Patents

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
子を用いた運動変換機構、特に、圧電素子の伸縮方向一
端を支持する基部を備え、かつ圧電素子に沿って延在す
るフレームと、前記圧電素子の伸縮方向他端に前記フレ
ームと対向して配設された可動子との対向面に、一対の
板ばねの一端部をそれぞれ固着し、前記圧電素子の伸縮
に基づく前記両板ばねのたわみによってこれら両板ばね
の他端に跨って結合された傾動体を傾動させるようにな
した運動変換機構の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 圧電素子を用いた運動変換機構には、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62−144368号
のものがある。

これにおいては、第８図が示すように、フレーム１と
可動子５とはそれぞれ個別に形成される。そして、フレ
ーム１と可動子５とに一対の板ばね8,9が固着された
後、フレーム１の基部４と可動子５との間に圧電素子２
が組付けられるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） このような形式の運動変換機構においては、圧電素子
２の伸縮方向の両端を支持するためのフレーム１の基部
３と可動子４との平行度や間隔を高精度に得る必要性が
ある。

すなわち、前記基部３と可動子５との平行度や間隔が
高精度に得られない場合、前記基部３並びに可動子５と
圧電素子２の伸縮方向端面との間に隙間が生じる。そし
て、前記隙間が原因となって、圧電素子５の変位量を可
動体５に不足なく伝達することができなくなる。

ところで、フレーム１と可動子５とをそれぞれ個別に
形成した後、これらフレーム１と可動子５とに一対の板
ばね8,9を固着するものにおいては、フレーム１の基部
３と、可動子５との平行度や間隔を高精度に保って、フ
レーム１と可動子５とに一対の板ばね8,9を組付けるこ
とが困難となるとともに、バラ付きも生じやすいという
問題点があった。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、フレームの基
部と、可動子との平行度や間隔を高精度に保って容易に
加工することができ、各製品間にバラツキが少ない高精
度の運動変換機構を容易に製造することができる製造方
法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 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備え、かつ圧電素子に沿
って延在するフレームと、前記圧電素子の伸縮方向他端
に配設された可動子とに、一対の板ばねをそれぞれ固着
し、前記圧電素子の伸縮に基づく前記両板ばね同士の相
対移動による両板ばねのたわみによってこれら両板ばね
の他端に固着された傾動体を傾動させるようになした運
動変換機構の製造方法であって、前記圧電素子が挿入可
能な間隔を隔てて前記フレームの基部と対向する可動子
を連結部をもって前記フレームと一体に形成する工程
と、前記フレームと可動子とに前記板ばねを固着する工
程と、前記連結部に分離溝を形成してフレームと可動子
とを分離する工程とをからなるものである。

（作 用） 上記構成によれば、例えばプレス加工や切削加工等に
よって、フレームと可動子とが連結部をもって一体に形
成され、その後、フレームと可動子との間に板ばねが固
着された後、前記連結部に分離溝を形成してフレームと
可動子とを分離することで、フレームの基部と可動子と
の間に圧電素子が隙間なく組付けられる。

（実施例１） この発明の実施例１を第１図と第５図にしたがって説
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。

前記圧電素子１を支持するためのフレーム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縦長四角
形で所定板厚の金属板より構成されている。このフレー
ム２の一端には圧電素子１の一端（下端）を後述する一
対のくさび部材13,14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。

前記フレーム２の他端には、前記圧電素子１並びに一
対のくさび部材13,14が挿入可能な間隔Ｌを隔てて前記
基部３と対向する可動子５が連結部20をもってフレーム
２と一体に形成されている。すなわち、第２図に示すよ
うに、所定板厚の金属板よりフレーム２をプレス加工や
切削加工によって形成するときに、このフレーム２と一
体に可動子５が形成される。そして、フレーム２と可動
子５との間には一対の板ばね6,7の基端部が挿入される
取付溝21が形成されるとともに、この取付溝21の溝底部
をなす連結部20をもってフレーム２と可動子５とが一体
状をなす。

また、必要に応じて、フレーム２の基部３の支持面3a
とこれに対向する可動子５の支持面5aとが仕上げ加工さ
れることで、前記基部３と可動子５との間隔Ｌや平行度
が一層高精度となる。

前述したようにフレーム２と可動子５とが形成された
後、第３図に示すように、傾動体８が固着された一対の
板ばね6,7の基部は、前記取付溝21内に挿入された後、
その溝側面とそれに対面する一対の板ばね6,7の各側面
とがろう付けなどによって固着される。なお、一対の板
ばね6,7はその対向面を互いに接触した状態において相
互に弾性変形可能に重合されている。また、両板ばね6,
7の先端部に固着された傾動体８は、その基部の剛性の
高いホルダ９と、先端側の軽量なアーム10とを主体とし
て構成されている。

前記ホルダ９は、その下面に凹設された溝に両板ばね
6,7の先端部がそれぞれ挿入された状態において、両板
ばね6,7の対向面反対側とろう付けによって固着されて
いる。ホルダ９の前側面に凹設された溝にはアーム10の
基部が挿入されてろう付けによって固着されている。ア
ーム10の先端には、第１図に示すように、印字ワイヤ11
の基部がろう付けによって固着されている。

また、この実施例において、前記圧電素子１の伸縮方
向に可動子５を平行変位させるために、フレーム２と可
動子５との間には、圧電素子１の伸縮方向に弾性伸縮可
能な支持部材12が配設されている。この支持部材12は、
前記フレーム２と反対側において、圧電素子１の積層方
向に沿って縦長で、その下端がフレーム２の基部３端面
に固着され、上端部が可動子５の端面に固着されてい
る。

前述したように、フレーム２と可動子５との間に、一
対の板ばね6,7と支持部材12とが組付けられた後、第４
図に示すように、前記連結部20に対し、その下面側から
取付溝21の溝底面に向けて分離溝22を溝加工してフレー
ム２と可動子５とを分離させる。このようにして、フレ
ーム２と可動子５とを形成することで、フレーム２の基
部３と可動子５との間隔Ｌや平行度が高精度に得られ
る。

その後、フレーム２の基部３と可動子５との間に、第
１図と第５図に示すように、圧電素子１が一対のくさび
部材13,14を介して組付けられる。

フレーム２の基部３上面と、可動子５の下面との間に
圧電素子１を組付ける場合、圧電素子１の一端面と、上
のくさび部材13上面の支持面13bとを接着剤によって固
着する。前記圧電素子１及び上のくさび部材13を、フレ
ーム２の支持部３と可動子５との間に挿入する。そし
て、上のくさび部材13の一側面に形成されたストッパ面
13aをフレーム２の一側面に当接させ、圧電素子１の他
端面を可動子５の下面に当接する位置まで持上げる。ま
た、このとき、圧電素子１の他端面と可動子５の下面と
を必要に応じて接着剤によって接着する。

その後、上のくさび部材13とフレーム２の支持部３と
の間に下のくさび部材14を挿入する。そして、この下の
くさび部材14を、フレーム２の一側面に対し直交する方
向から所定の押圧力において打込むことで、圧電素子１
の組付けが完了する。なお、上のくさび部材13とフレー
ム２の基部３との間に下のくさび部材14を挿入する際、
予め、各部材相互の当接面には、必要に応じて接着剤が
塗布される。また、上下の両くさび部材13,14は、圧電
素子１の負の温度線膨脹率特性とは逆の正の温度線膨脹
率特性を有する材料、例えば亜鉛材によって構成されて
いる。そして、周囲の温度変化による圧電素子１の収縮
を、上下の両くさび部材13,14の上下方向の伸びによっ
て修正し、圧電素子１の上面高さを常に一定に保つよう
になっている。

この実施例１においては上述したような工程を経て運
動変換機構が製造される。したがって、プレス加工や切
削加工等によって、フレーム２の基部３と可動子５との
間隔Ｌや平行度が高精度にかつ容易に得られる。そし
て、フレーム２の基部３と可動子５との間に組付けられ
る圧電素子１並びに一対のくさび部材13,14の相互の接
触面を隙間なく密接させることができる。

このため、前記圧電素子１の伸縮に基づいて可動子５
が不足なく変位される。そして、この可動子５の不足の
ない変位量に基づいて、両板ばね6,7をそれぞれたわま
せ、傾動体８を所定角度、正確に傾動させることがで
き、印字不良を防止することができる。

（実施例２） 次に、この発明の実施例２を第６図と第７図にしたが
って説明する。

この実施例では、フレーム２と可動子５との連結部20
に分離溝22を形成してフレーム２と可動子５とを分離す
るときに、前記分離溝22を延長して厚肉のばね体23の板
厚中央部に割溝24を形成したものである。

すなわち、まず、第６図に示すように、一端に基部３
を備えたフレーム２の他端に、前記基部３と対向して可
動子５を連結部20をもって一体に形成する。

次に、一対の板ばねを構成するための一枚の厚肉のば
ね体23の基部をフレーム２上端面と可動子５の上端面と
にわたって凹設された取付溝21内に挿入してろう付けに
よって固着する。なお、ばね体23の先端には、予め傾動
体８がその基部のホルダ９において固着される。

その後、第７図に示すように、フレーム２と可動子５
との連結部20に分離溝22を形成してフレーム２と可動子
５とを分離するとともに、前記分離溝22を延長して厚肉
のばね体23の板厚中央部に割溝24を形成する。そして、
前記ばね体23の割溝24によって一対をなす板ばね6,7を
形成する。

このようにして、一枚の厚肉のばね体23に割溝24を形
成して一対の板ばね6,7を形成することで、部品点数を
軽減することができる。

なお、その他の部分は実施例１とほぼ同様であるため
のその説明は省略する。

（発明の効果） 以上述べたように、この発明の圧電素子を用いた運動
変換機構の製造方法によれば、圧電素子が挿入可能な間
隔を隔ててフレームの基部と対向する可動子を連結部を
もってフレームと一体に形成する工程において、例え
ば、プレス加工や切削加工等によって、フレームの基部
と可動子との間隔や平行度を高精度に保って容易に加工
することができる。

そして、フレームと可動子とに板ばねを固着した後、
前記連結部に分離溝を形成してフレームと可動子とを分
離することで、フレームの基部と可動子との間に圧電素
子を隙間なく組付けることができる。この結果、運動変
換機構を、その各製品間にバラ付きが生じることを防止
して容易に製造することができる。

また、このようにして製造された運動変換機構におい
て、フレームの基部と可動子との間に圧電素子が隙間な
く組付けられるため、圧電素子の伸縮に基づいて可動子
を不足なく変位させ、これによって、一対の板ばねをた
わませながら傾動体を所定角度に正確に傾動させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図〜第５図はこの発明の実施例１を示すもの
で、第１図は圧電素子を用いた運動変換機構を示す斜視
図、第２図はフレームと可動子とを一体に形成したもの
を示す側面図、第３図はフレームと可動子との間に一対
の板ばねを組付けたものを示す側面図、第４図はフレー
ムと可動子との連結部に分離溝を形成したものを示す側
面図、第５図はフレームの基部と可動子との間に圧電素
子を組付けたものを示す側面図、第６図と第７図はこの
発明の実施例２を示すもので、第６図はフレームと可動
子とを一体に形成したものを示す側面図、第７図はフレ
ームと可動子との連結部に分離溝を形成するときにばね
体にも割溝を形成して一対の板ばねを構成したものを示
す側面図である。第８図は先行技術のものを示す側面図
である。 １……圧電素子 ２……フレーム ３……基部 ５……可動子 6,7……板ばね ８……傾動部材 20……連結部 22……分離溝 Ｌ……間隔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電素子（１）の伸縮方向一端を支持する
   基部（３）を備え、かつ圧電素子に沿って延在するフレ
   ーム（２）と、前記圧電素子（１）の伸縮方向他端に配
   設された可動子（５）とに、一対の板ばね（６、７）の
   一端部をそれぞれ固着し、前記圧電素子（１）の伸縮に
   基づく前記両板ばね（６、７）同士の相対移動による両
   板ばね（６、７）のたわみによってこれら両板ばね
   （６、７）の他端に結合された傾動体を傾動させるよう
   になした運動変換機構の製造方法であって、 前記圧電素子（１）が挿入可能な間隔を隔てて前記フレ
   ーム（２）の基部（３）と対向する可動子（５）を連結
   部（20）をもって前記フレーム（２）と一体に形成する
   工程と、 前記フレーム（２）と可動子（５）とに前記板ばね
   （６、７）を固着する工程と、 前記連結部（20）に分割溝（22）を形成してフレーム
   （２）と可動子（５）とを分離する工程と、 からなる圧電素子を用いた運動変換機構の製造方法。