JPH02107454A - 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Ｃに同一
・出願人によって開発がなさ−れた特願昭６２−２７７
１６９号、特願昭６２−２６８４９６号等に開示された
ものがある。

また、このような圧電素子の運動変換機構は、第８図に
示すように、圧電素子１の伸縮に基づいて可動子５を変
位させ、フレーム２と可動子５との間に結合された一対
の板ばね６．７と傾動体８どを主体とする運動変換１１
構を拡大動作させるようになっている。

また、フレーム２の基部３と圧ｗｉＳ子１との間には圧
電索ｆ−１の負の４度線膨脹率特性とは逆の正の瀉ｒ！
１ｔｓ膨慝率特性を有する温度補償材１２が介在されて
いる。

さらに、前記フレーム２の基部、圧電素子１、可動子５
及び温度補償材１２の組付状態を維持したり、あるいは
圧電素子１の伸縮運動を可動子５に確実に伝達させるた
めに、前記基部３、可動子５、圧電素子１及び温度補償
材１２の相互の接触面はそれぞれ接着剤等によって一体
状に接着されている。

（発明が解決しようとする課題） 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、フレーム２の基部３、圧電素子１、可動子５及び
温度補償材１２の相互の接触面はエボ４シ樹脂系の接着
剤を用いて接着されるが、その接着力を高めるには限界
がある。このため、圧電素子１の伸縮運動による応力が
前記各接着部に集中して作用する。特に、前記フレーム
２の基部３、圧電素子１等の相互の接触面の加工精度の
バラツキ等によって圧電索１１が若干傾いて組付けられ
た場合や、圧電素子１の伸縮運動時において可動子５が
完全には直線平行運動をすることが困難で、同圧電素子
１に傾きや横振れが生じたときには、前記各接着部に集
中して作用する応力によって接着部が剥離されることが
ある。このため、前記基１３、圧′Ｒ索子１、可動子５
及び温度補償材１２の初期の組付状態を長期閤にわたっ
て維持することが困難となり、耐久性に問題点があった
。

この発明の目的は、前記した問題点に鑑み、フレームの
基部、圧電素子、可動子及び温度補償材の各接着部に作
用する応力を軽減して耐久性の向上を図ることができる
圧電素子の運動変換装置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有するフレームと、前記圧
電素子の伸縮方向他端に配設された可動子と、前記フレ
ームと可動子との間に結合され、前記圧電素゛ｆの伸縮
運動を拡大する運動変換機構と、前記基部、可動子及び
圧電素子の相ｎ間のうち、少なくとも１か所に介在され
た温度補償材と、を備えた圧電運動変換装置であって、
前記温度補償材の側面には凹部を形成し、その凹部によ
って剛性が弱められた部分を、前記圧電素子の傾ぎを吸
収するための変形部としている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ＪＩＩＩｆの運動変換装
置において、温度補償材の側面の四部によって剛性が弱
められた部分を変形部とし、圧電素子の傾きを前記変形
部の変形によって吸収することで、フレームの基部、圧
１を索子、可動子及び温度補償材の各接着部に作用する
応力が軽減される。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図〜第５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。

前記圧電素子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）を後述する温度補償材１２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。

前記圧電素子１の伸縮方向他端（上端）には前記メイン
フレーム２の立Ｅり部の上端部と対向した状態において
、可動子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
端部においてろう何けによって固着されている。前記両
板ばね６．７は、所定の隙間を隔てて対向するとともに
、メインフレーム２及び可動子５の上端面より圧電索子
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と一体に結合された状態で形成されている
。

前記傾動体８には、アーム取付溝８８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り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？ｍ１０ａが形成され、このワイヤ取付溝１０８には
、印字ワイ１７１１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格が構成さ
れている。

前記メインフレーム２の基部３にはサブフレーム４がそ
の一端部において一体に形成されている。

そして、ナブフレーム４は、圧電素子１の他側（メイン
フレーム２と反対側）に沿ってかつ前記可動子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！！ｌＩ？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
にす動子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プレス
の打抜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１
７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、［１子１の伸縮方向と平
行する縦リンク部１８．１９と、これら両級リンク部１
８．１９の間に弾性変形可能なヒンジ部２２．２３．２
４．２５をも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、
サブフレーム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ｆ５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組リンク部１９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、前記各一方の縦リンク部１
８の上部には、連結プレート３０がその一端部において
・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。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
サブフレーム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。

前記サブフレーム４と可動子５との間に前記リンクプレ
ート１７及び連結プレート３０が組付けられた後、メイ
ンフレーム２の基部３と可動子５との間に、圧電索子１
及び温度補償材１２が組付けられる。前記温度補償材１
２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
よる圧電素子１の伸縮を、濃度補償＠１２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。

前記基部３と可動Ｉ５との間に圧電素″Ｆ１及び温度補
償材１２を組付けるときには、予め圧電素子１と温度補
償材１２との相互の接触面が接着剤によって接着される
。さらに、フレーム２の基部３と温度補償材１２との相
互の接触面や可動子５と圧電素子１との相互の接触面に
は接着剤が塗布される。そして、前記基部３と可動７−
５との間に圧電索子１及び温度補償材１２が組付けられ
た状態にあっては、前記各部材の相互の接触面が接着さ
れる。

前記温度補償材１２の両側面には、その高さ方向中央部
において、所面略円弧状の凹部１３が形成され、その凹
部１３によって剛性が弱められた部分を変形部１４とし
ている。そして、圧電素子１の伸縮時において、同圧電
素子１の傾きを、前記変形部１３の弾性変形によって吸
収することで、前記各接着部に作用する応力を軽減する
ようになっている。

また、この実施例では、前記基部３と可動子５との間に
、圧１索子１及び温度補償材１２を組付けた後、第５図
に示すように、一対のがしめ治具３１の各先端面に固着
された丸棒材よりなるがしめ棒３２を均等の衝撃力にお
いて、前記温度補償材１２の両側面に押圧することで、
その両側面に四部１３が成形される。さらに、前記四部
１３の成形に基づく温度補償材１２の高さ方向の伸びに
よって、基部３、温度補償材１２、圧電素子１及び可動
子５の各接着部が隙間なくかつ確実に接着されるととも
に、圧電索子１にはその圧縮方向に所定の荷重が負荷さ
れる。

上述したように構成されるこの実施例において、圧電素
子１の両電極間に電圧が印加されると、圧電素子１は、
その積層方向、すなわち、第２図において矢印Ｘ方向に
所定長さだけ伸びる。これに基づいてす動子５が平行リ
ンク機構１６に案内されながら＠記圧電素子１の伸縮方
向に変位される。

前記可動子５の変位力を受けて可ｅＦｂ側の板ばね７が
、メインフレーム２側の板ばね６に沿って押トげられ、
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
が生じ、傾動体８が傾動される。そして、傾動体８先端
の印字ワイヤ１１が所定数の案内部＠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。

圧電素子１に対する電圧の印加が断たれると、圧電系Ｆ
１は元の状態に短縮される。すると、可動Ｆ５、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。

前記圧電系？−１の伸縮時において、圧′４県子１が傾
いたりあるいは横振れすると、温度補償材１２がその変
形部１４において弾性変形し、これによって前記に電素
了１の傾きや横振れによる応力が吸収される。そして、
眞記圧“謝索ｆ１の傾きや横撮れに伴って基部３、湿度
補償材１２、圧電系Ｐ１及び可動°Ｆ５の各接着部に作
用する応力が前記変形部１４において吸収される分だけ
軽減され、各接着部の剥離が防止される。

また、この実施例では基部３と可動子５との間に圧電素
子１及び温度補償材１２を組付けた後、一対のかしめ治
具３１によって温度補償材１２の両側面をかしめて凹部
１３を形成することで、館記基部３、可動子５、圧電素
子１及び温度補償作用１２の相互の接触面を隙間なく接
着することができるとともに、圧電素子１に対し、その
圧縮方向に所定の荷重を付加することができる。この結
果、電圧の印加による圧電糸イ１の伸びに基づいて可動
子５を不足なくかつ確実に変位させることができる。し
かも温度補償材１２に頓鉛、アルミニウム等の柔軟な材
料を用いることにより、前述のかしめ加工がし易く、か
つ圧１４子の傾きや横撮れによる応力を吸収し易い。

なお、上記実施例においては、基５１１３と可動ｆ５と
の間に圧電索子１及び温度補償＠１２を組付けた後、そ
の温度補償材１２の両側面の高さ方向略中央部に断面円
弧状の四部１３をかしめ治具３１によるかしめ加工で成
形したが、これに限るものではない。例えば、温度補償
１Ｊ１２の両側面に凹部１３を形成したものを、基部３
と圧電索子１との間、又は圧電素子１と可動子５との間
に組付けてもよい。

さらに、第６図に示すように、温度補償材１２の両側面
の高さ方向略全域にわたって断面円弧状の四部１３を形
成してもよい。さらにまた第７図に示すように、温度補
償材１２の両側面の高さ方向略全域にわたって所定の満
深さの凹部１３を形成し、その凹部１３の上下両側面を
なす部分をアール面１３ａに形成してもよい。このよう
に、凹部１３全体を円弧状またはその上下内部をアール
面に形成することにより、温度補償材１２自身に作用す
る応力の集中を避け、破壊を防止することができる。

（発明の効果） 以上述べたように、この発明によれば、温度補償材の側
面に形成される凹部によって剛性が弱められた部分を変
形部とし、圧電素子の傾きを前記変形部の変形によって
吸収することで、フレームの基部、圧電素子、可動子及
び瀉度補ｔＲ１１の各接着部に作用する応力を軽減する
ことがＣきる。この結果、前記各接着部の剥離を積極的
に防止し得、耐久性の向上を図ることができる。また、
温度補償材に凹部を形成しているので、温度補償作用と
前述の変形作用とを別々の材料で構成する場合に比して
、運動変換装置を小型にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】 図面の第１図〜第５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索子の運動変
換装置を示す斜視図、第２図は同じく側面図、第３図は
第２図の■−■線断面図、第４図は四節の平行リンク機
構を示す斜視図、第５図は温度補償材の両側面に凹部を
形成する状態を示す縦面図、第６図と第７図は温度補償
材の変更例をそれぞれ示す斜視図である。第８図は先行
技術のものを示す断面図である。 １・・・圧電素子 ２・・・メインフレーム（フレーム） ３・・・基部 ５・・・可　　動　　ｆ ６．７・・・板　ば　ね ８・・・傾　動　体 １２・・・温良補償材 １３・・・凹　　　部 １４・・・変　形　部 出願人　　プラザー工業株式会社

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、 前記フレームと可動子との間に結合され、前記圧電素子
   の伸縮運動を拡大する運動変換機構と、前記基部、可動
   子及び圧電素子の相互間のうち、少なくとも１か所に介
   在された温度補償材と、を備えた圧電運動変換装置であ
   つて、 前記温度補償材の側面には凹部を形成し、その凹部によ
   つて剛性が弱められた部分を、前記圧電素子の傾きを吸
   収するための変形部としていることを特徴とする圧電素
   子の運動変換装置。