JPH02139269A

JPH02139269A - 微小変位拡大機構及び該機構を用いた印字ヘッド

Info

Publication number: JPH02139269A
Application number: JP27898588A
Authority: JP
Inventors: Morio Yamaguchi; 守雄山口; Yasunori Kudo; 靖則工藤; Takashi Nakazato; 隆中里
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1990-05-29
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0677999B2

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１本発明は圧電縦効果を有する圧電素子を用いた微小変位
拡大機構及び該機構を用いた印字ヘッドに関する。

「従来の技術Ｊ −４９に、ドツト式プリンタの印字ヘッドにあっては、
圧電素子の圧電縦効果により生ずる寸法歪を拡大して駆
動部に伝達し、印字ワイヤの駆動力を得るために微小変
位拡大機構が用いられている。

従来、この種の微小変位拡大機構は例えば第３８図に示
すように構成されている。図中、１は圧電縦効果による
寸法歪を発生する圧電素子である。この圧電素子ｌはそ
の下端側が固定部、また上端側が駆動部となっており、
固定部は金属製の固定フレーム２に設けた取付部３に固
着され、ま・た駆動部は取付部４に固着されている。取
付部４には２つの可動連結部ａ、ｂが設けられ、これら
可動連結部ａ、ｂを介して可動部材５．６の各基端部が
連結されている。可動部材５．６の各基端部は、さらに
それぞれ可動連結部ｃ、ｄを介して固定フレーム２の両
端部に連結されており、圧電素子ｌに寸法歪が生ずると
、可動部材５．６はそれぞれ可動連結部ｃ、ｄを支点と
して回動し、互いに逆方向に変位するようになっている
。可動部材５の先端部には棒状のばね部材７の一端部が
固定され、また可動部材６の先端部には略への字状のば
ね部材８の一端部が固定され、このばね部材８の他端部
がばね部材７の他端部と互いに結合されている。結合部
ｇには外方に延在する印字ワイヤ９の基端部が取付けら
れている。

上記構成の微小変位拡大機構においては、圧電素子１の
電極に電圧が印加されると、矢印六方向に微小な寸法歪
を生じ、この寸法歪より可動部材５．６がそれぞれ可動
連結部ｃ、ｄを支点として、また連結部ａ、ｂを力点と
して矢印Ｂ、　Ｃ方向に回動し、圧電素子ｌの寸法歪が
拡大して伝達される。可動部材５．６がそれぞれ変位す
ると、これらの変位を受けてばね部材７．８が矢印り、
Ｅに示すように互いに反対方向に変位する。

これにより結合部ｇには矢印Ｆで示す方向に偶力が働き
、したがって結合部ｇに固定された印字ワイヤ９が矢印
Ｇで示す方向に駆動される。

［発明が解決しようとする課題］上述のように従来の微小変位拡大機構においては、圧電
素子ｌの寸法歪を２組の可動部材５．６及びばね部材７
．８により拡大することにより、印字ワイヤ９に必要な
拡大比（数１０倍）を得ている。

しかしながら、このような従来の構成にあっては、図か
らも明らかなように駆動部、拡大部及びワイヤ部がほぼ
直列的に配列されていると共に、印字ワイヤ９が外方に
向って駆動されるため、機構全体が太き（なり、この機
構を用いて多数のワイヤ（例えば２４ワイヤ）の印字ヘ
ッドを構成する場合を考えると、形状及び重量共相当人
きくなる。このことは機器の小型化又は低価格化の目的
から考えると大きな支障となるものである。また、この
ような印字ヘッドは、重量が重（なるために、その駆動
制御にも問題が生じていた。

さらに、印字ヘッドの各ワイヤは、所定の間隔で配列さ
せるために、その先端をまとめてワイヤ整列部材に向か
って集束させ、整列部材に設けられた２４個の孔によっ
て正確な位置関係を保つように案内しなければならない
。このため従来の印字ヘッドは、例えば特開昭５９−２
２９３４９号公報に示すように、微小変位拡大機構と印
字ワイヤから成るユニットを１２枚扇状に積み重ねて、
この１２枚重ねのグループを左右向き合わせて全体で２
４枚になるように構成している。そして、このような構
成であるために、微小変位拡大機構とスペーサとを交互
に積み重ね、全体を湾曲したねじ等で締め付けて固定し
なければならなかった。このため、従来の印字ヘッドを
組立てるには多数の部品を必要とし、またそのために組
立てのための工数が多くなると共に高精度のものを得る
ことができないという問題があった。

また、　ＲＨに、この種の微小変位拡大機構においては
、圧電素子を取付ける際、この圧電素子の歪発生方向の
寸法及び圧電素子を取付けるための取付部間の寸法精度
が問題となる。数μｍからせいぜいＣ１ｌ　Ｏｕ　ｍ程
度の変位しかない圧電素子の変位を伝達するために、両
者の寸法精度を極めて高くして取付けた状態では、両者
の間に隙間があってはならない。むしろ、圧電素子をあ
る程度圧縮する程度の状態でないと、圧電素子の変位を
拡大機構に伝達するうえで効率が悪くなる。

しかしながら、両者の寸法精度を管理して、このような
圧電素子の取付は状態にすることは、事実上無理があり
、できるとしても製品の価格が著しく高（なる。また、
このような寸法関係にある両者を組立てることは大変困
難である。そこで、従来は、−旦、圧電素子を微小変位
拡大機構の取付部間に隙間をもたせた状態で挿入し、そ
の後に取付状態を調整して圧電素子を圧縮固定させる方
法が採用されている。

従来、このような圧電素子の取付状態を調整する技術と
しては、圧電素子の一端をくさび状の隙間部材を介して
固定部材に固定させるもの（実開昭５９−１３７０４１
号公報）、固定部に機械的痕跡を設けることにより圧電
素子を固定させるもの（実開昭６２−２８５３７号公報
）、ベス部との間に設けた接続部材にポンチ等により窪
みを設け、この窪みにより圧電素子を固定させるもの（
実開昭６２−８７８３９号公報）、ベース部に穴を設け
、この穴に断面が楕円状のビンを押込んでベース部を押
上げることにより圧電素子を固定させるもの（実開昭６
２−８７８４０号公報）、及びベース部に穴を設け、こ
の穴にテーバビンを圧入してベース部を押上げることに
より圧電素子を固定させるもの（実開昭６２−９０１４
１号公報）等種々提案されている。

しかしながら、上述の従来の技術にあっては。

拡大機構の取付部間に圧電素子を挿入し、その後にくさ
び状の隙間部材１機械的な痕跡、窪み、楕円状のビン、
及びテーパビン等を用いて調整を行うもので、取付は時
にこれらの特別な調整作業を行う必要があり、組立作業
が容易ではなかった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
って、機構全体の小型化を図ることができ、プリンタ等
の機器の小型化及び低価格化を実現することが可能であ
る微小変位拡大機構を提供することを目的とする。

本発明は、また、従来のような圧電素子を圧縮固定する
ための特別な調整作業を必要とせず、圧電素子を取付け
ると同時に調整作業を行うことができ、組立てが容易と
なる微小変位拡大機構に圧電素子を取付ける方法を提供
することを目的とする。

本発明は、さらに、小型化及び軽量化が図れると共に印
字ワイヤの駆動制御が容易であり、かつ組立のための補
助部品が不要であり、組立工数が低減されると共に組立
精度が向上した印字ヘッドを提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段１上記従来の課題を解決するために本発明に係る微小変位
拡大機構は、印加電圧に応じて寸法歪を発生する圧電素
子と、該圧電素子を間にし、かつその作動方向に対して
実質的に並列に配置された第１のフレーム及び第２のフ
レームと、複数の要素を多角形状にリンク結合してなり
、前記圧電素子を圧縮固定する一対の取付部を有し、か
つ前記第１のフレーム側のいずれか一辺の少なくとも一
部を第１のフレームと一体化すると共に、前記圧電素子
を挟んで前記辺と対向するいずれか一辺の少なくとも一
部を第２のフレームと一体化してなる可動部材と、該可
動部材を介して前記第１のフレーム及び第２のフレーム
の少なくとも一方に拡大伝達された前記圧電素子の寸法
歪を前記第１のフレームと第２のフレームとの相対変位
により拡大して出力する出力部とを備え、前記出力部に
駆動部材を取付けることを特徴とする。

また、本発明に係る微小変位拡大機構は、印加電圧に応
じて寸法歪を発生する圧電素子と、該圧電素子の一端部
が固定される固定フレームと、それぞれ前記固定フレー
ムに前記圧電素子の固定部を挟んで連結された第１のフ
レーム及び第２のフレームと、可動連結された２辺から
なり、前記圧電素子の他端部が取付けられ、かつ一端部
が可動連結部を介して前記第２のフレームの前記取付部
より固定フレーム側に連結されると共に他端部が可動連
結部を介して前記第１のフレームに連結された可動部材
と、該可動部材を介して前記第１のフレーム及び第２の
フレームの少なくとも一方に拡大伝達された前記圧電素
子の寸法歪を前記第１のフレームと第２のフレームとの
相対変位により拡大して出力する出力部とを備え、前記
出力部に駆動部材を取付けることを特徴とする。

また、本発明に係る微小変位拡大機構は、印加電圧に応
して寸法歪を発生する圧電素子と、固定フレームと、そ
れぞれ前記固定フレームに連結された第１のフレーム及
び第２のフレームと、？！数の要素を閉ループ状にリン
ク結合してなり、前記部ｐ１のフレーム及び第２のフレ
ームに可動連結部を介して連結された可動部材と、該可
動部材を介して前記第１のフレーム及び第２のフレーム
の少なくとも一方に拡大伝達された前記圧電素子の寸法
歪を前記第１のフレームと第２のフレームとの相対変位
により拡大して出力する出力部とを備え、前記出力部に
駆動部材を取付けることを特徴とする。

さらに１本発明に係る微小変位拡大機構は、印加電圧に
応じて寸法歪を発生する圧電素子と、固定フレームと、
複数の要素を多角形状にリンク結合してなり１両頂部に
それぞれ取付部を有し、当該取付部間で前記圧電素子を
圧縮固定すると共に、前記取付部の一方が前記同定フレ
ームと一体化された可動部材と、それぞれ前記可動部材
の前記固定フレーム側の２辺と一体化された第１フレー
ム及び第２フレームと、前記可動部材を介して前記第１
のフレーム及び第２のフレームの少なくとも一方に拡大
伝達された前記圧電素子の寸法歪を前記第１のフレーム
と第２のフレームとの相対変位により拡大して出力する
出力部とを備え、前記出力部に駆動部材を取付けること
を特徴とする。また、本発明に係る微小変位拡大機構は
、前記駆動部材を、印字ワイヤで構成すると共に前記圧
電素子と並列に配置したことを特徴とする。

また、本発明に係る微小変位拡大機構は、印加電圧に応
じて寸法歪を発生する圧電素子と、複数の要素を閉ルー
プ状にリンク結合してなり、前記圧電素子の両端部をそ
れぞれ圧縮固定する一対の取付部及び前記圧電素子の両
側に設けられた一対の出力部とを有する拡大部材とを備
えたことを特徴とする。

さらに、本発明に係る微小変位拡大機構は、印加電圧に
応じて寸法歪を発生する圧電素子と、該圧電素子の両端
部をそれぞれ圧縮固定する一対の取付部と、前記圧電素
子を挟んで両側に並設された一対の出力部とからなり、
前記取付部と出力部との間を各々互いにリンク結合した
ことを特徴とする。

また、本発明に係る微小変位拡大機構に圧電素子を取付
ける方法は、前記微小変位拡大機構の出力部に外力を加
えることにより、前記取付部間の間隔を前記圧電素子の
長さより長く拡げ、前記圧電素子を前記取付部間に挿入
させた後、前記外力を取り除くことにより前記取付部間
で前記圧電素子を圧縮固定させることを特徴とする。

さらに、本発明に係る印字ヘッドは、内周部に複数の取
付溝を放射状に有する有底筒状に形成されると共に底部
にワイヤ整列部材を設けてなる印字ユニット取付部材と
、印加電圧に応じて寸法歪を発生する圧電素子の当該寸
法歪を拡大して伝達する変位伝達部と該変位伝達部が連
結される固定取付部と前記変位伝達部の出力部に前記固
定取付部に対して並列に取付けられた印字ワイヤとをそ
れぞれ有し、前記固定取付部を前記取付溝に嵌合させて
なる複数の印字ユニットとを備えたことを特徴とし、ま
た、底部表面に複数の取付溝を放射状に設けると共に底
部中央部にワイヤ整列部材を設けてなる印字ユニット取
付部材と、固定取付部と該固定取付部に対して実質的に
直交する方向に取付けられた圧電素子と該圧電素子の寸
法歪を拡大して伝達する変位伝達部と該変位伝達部に対
して実質的に並列に取付けられた印字ワイヤとをそれぞ
れ有し、前記固定取付部を前記取付溝に嵌合させてなる
複数の印字ユニットとを備えたことを特徴とする。

［作　用］上記構成により本発明による微小変位拡大機構において
は、印加電圧に応じて圧電素子に寸法歪が生ずると、こ
の寸法歪は可動部材又は拡大部材により圧電素子に対し
て横方向に方向を変えて拡大出力され、さらにこの拡大
出力により第１のフレーム及び又は第２のフレームが回
動し、その結果これらのフレームの取出端部の相対変位
により上記拡大出力がさらに拡大されて出力され、この
拡大出力が駆動部材に伝達される。さらに、本発明の微
小変位拡大機構にあっては、駆動部材を印字ワイヤで構
成し、該印字ワイヤを圧電素子と並列に配置すれば、コ
ンパクトな印字ヘッドが得られる。

また１本発明による微小変位拡大機構にあっては、出力
部における一対の結合部間の長さを一対の取付部間の長
さより短く形成した場合には、取付部に伝達された圧電
素子の寸法歪は圧電素子から近接する方向に拡大して出
力され、また、出力部における一対の結合部間の長さを
一対の取付部間の長さより長く形成した場合には、取付
部に伝達された圧電素子の寸法歪は該圧電素子から離間
する方向に拡大して出力される。

また、本発明による微小変位拡大機構に圧電素子を取付
ける方法にあっては、拡大部材の変形及び復元が容易で
あり、したがって出力部に外力を加えることにより取付
部間の間隔が拡がり、容易に圧電素子を挿入できると共
に、外力を取り除くことにより取付部間で容易に圧電素
子を圧縮固定させることができる。

また、本発明による印字ヘッドにあっては、印字ユニッ
トは、印字ユニット取付部材に放射状に設けられた複数
の取付溝にそれぞれ固定取付部が挿入嵌合されると共に
、突起が印字ユニット取付部材の上端面に設けた嵌合溝
に嵌合されて強固に固定される。

［実施例］以下１図面を参照して本発明の実施例を具体的に説明す
る。

（第１の実施例）第１図は本発明の第１の実施例に係る微小変位拡大機構
の構成を示すものである６図中、１１は弾性係数の大き
な金属部材、例えばばね用鋼材により形成された第１の
フレームとしての固定フレームであり、この固定フレー
ム１１は略し字状に形成され、水平固定部１１ａ及び垂
直固定部１１ｂを有している。１２は多角形、例えばｂ
ｆ、ｆｅ、ｅｄ、ｄｈ、ｈｇ、ｇｂの各辺からなる略菱
形状に形成された第１の可動部材である。ここで、この
第１の可動部材１２の辺ｆｅ、ｈｇはそれぞれ一定の幅
をもつ圧電素子取付部１２ａ、１２ｂを構成するもので
、直視すれば、外形上６角形状となる。しかし、この辺
ｆｅｈｇの長さは圧電素子１３の幅に応じて決定される
もので、動作原理上、辺ｆｅ、ｈｇはそれぞれ１つのリ
ンク結４　Ｃとして作用す、るので、以下の動作原理と
の関係から、本実施例では第１の可動部材１２をａ、ｂ
、ｃ、ｄを頂点とする菱形機構として説明する。（なお
、これは以下の第３．４．５．６の実施例においても同
様である）。すなわち、この第１の可動部材１２には一
方の対角位置における頂部ａ、ｃに互いに平行な面を有
する圧電素子取付部１２ａ、１２ｂが設けられており、
これら圧電素子取付部１２ａ。

１２ｂ間に、圧電縦効果により寸法歪を生ずる圧電素子
１３を圧縮固定した状態で取付けるようになっている。

ここで、圧電素子取付部２ａ、２ｂの各両端部ｅ、ｆ、
ｇ、ｈはそれぞれ可動連結部（ヒンジ）の役目を果す程
度に切欠き形成されている。

第１の可動部材１２の水平固定部１１ａ側でかつ垂直固
定部１１ｂ側の辺ｈｄは垂直固定部１１ｂの下部に一体
化されており、第１の可動部材１２は圧電素子１３に生
じた寸法歪に応じて辺ｈｄを支点として変形しながら固
定フレーム１１方向に回動する第１の拡大変位を生じる
ようになっている。ここで、辺ｈｄと垂直固定部１１ｂ
との連結部の長さ（ｄ−ｄ′）は可動連結部ｄ、ｈにお
けるヒンジ機能を妨げない程度であり、例えばその上部
の略３分の２部分となっている。また、第１の可動部材
１２の上記辺ｈｄに圧電素子１３を軸にして対向する辺
ｂｇには第２のフレームとしての略くの字状に形成され
た第２の可動部材１４の基端部が一体化されている。第
２の可動部材１４は、先端部側が第１の可動部材１２の
上部側まで延在しており、上記第１の可動部材２におけ
る頂部すの水平方向の変位、すなわち辺ｂｇの角変位に
伴い基端部ｇを支点として固定フレーム１の垂直固定部
１１ｂ側に回動可能であり、その先端部に第２の拡大変
位を生ずるようになっている。第２の可動部材１４の先
端には連結部Ｊを介して板状のばね部材１５の一端部が
ロー付けにより結合されている。一方、固定フレーム１
１の先端には連結部ｉを介してばね部材１６の一端部が
同じくロー付けにより結合されている。ばね部材１５．
１６の各他端部は結合部ｋにおいて互いに結合されてい
る。さらに、この結合部ｋには印字ワイヤ１７の駆動端
が固定され、上記圧電素子１３と並行になるように配設
されている。なお、上記固定フレーム１１はその水平固
定部１１ａが第２の可動部材１４の下端部に対応する位
置にまで延在すると共に、垂直固定部１１ｂが第２の可
動部材１４の上端部に対応する位置より上方に延在しで
おり、この固定フレーム１１により第１の可動部材１２
及び第２の可動部材１４からなる拡大部を側面及び底面
部から囲んで保護する構造となっている。また、固定フ
レーム１１の垂直固定部１．　ｌ　ｂには後述する印字
ユニット取付部材２０の嵌合溝２２に対応させて突起１
８が設けられている。なお、第１の可動部材１２及び第
２の可動部材１４は固定フレーム１１と共に金属板によ
り一体に成形されているが、ばね部材１５．１６も第１
の可動部材１２及び第２の可動部材１４と共に一体に成
形するようにしてもよい。

次に、上記構成の微小変位拡大機構の動作について第２
図乃至第４図を参照して説明する。

第２図は第１の可動部材１２を概略的に示す図である。

ここで、菱形の各頂点ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ切欠き
によりヒンジの役割を果たすものである。ａｂ、ｂｃ、
ｃｄ、ｄｅの各辺の長さは常に一定であり、かつ長手方
向の対角線ａＣに沿って圧電素子１３が取付けられてい
るので、対角線ａＣの長さの変化が対角線ｂｄの長さの
変化として現われる。また、対角線ａＣを境にしてΔａ
ｂｃ及びΔａｄｃは対称であるから、対角線ａＣの長さ
の変化に対するｂｏの変化は対角線ｂｄの長さの変化の
１／２であり、またΔａｂ。

を考えたときの辺ａＯの変化は対角線ａＣの変化の１／
２である。

以上のことを前提として、菱形を構成している４つの三
角形のうちの１つの△ａｂｏを用いて第１の可動部材１
２の拡大機能の説明をする。

第３図（ａ）の実線は菱形の長平方向の対角線ａＣが変
化していないとき、すなわち圧電素子１３に電圧が印加
されていない状態である。

一方、同図（ｂ）は圧電素子１３に電圧が印加され第１
図の矢印六方向に寸法歪が生ずることにより、対角Ｍａ
ｃがわずかにΔＡ、ΔＡ′だけ伸びた状態を示す（圧電
素子１３全体の変位量は△Ａ＋ΔＡ゛となる）、また、
左右の辺ａｂとａｄが等しいことは前述の通りである。

実用的な形として、／ｂａｏ＝１０〜２０度程度が考え
られるので、２０度と１０度の場合のそれぞれの拡大比
率を算出してみた６便宜的に辺ａｂの長さを１０ｍｍと
し、辺ａｏの伸びへＡを０．０１ｍｍ。

すなわち圧電素子１３全体の変位量を０．Ｏ２ｎｍとし
て計算すると、θ＝２０度の場合は対角線ｂｄの伸びは
０．０５４ｍｍとなり２．７倍の拡大率となった。また
、θ＝ＩＯ度の場合は５７倍程度となった。

さて、第１図に戻ると、第１の可動部材１２の拡大作用
は以上のようになるが、前述のよ−うにこの菱形機構は
、辺ｈｄにおいて固定フレーム１１の垂直固定部１１ｂ
と一体となっている。したがって、菱形機構で拡大され
た圧電素子１３の矢印六方向の寸法歪は第１の可動部材
１２の辺ｆｂ。

ｂｇ、ｄｅの位置に固定フレーム１１側に回動するよう
な方向、すなわち矢印Ｂ方向に方向を変えて集中して発
生する。ここで、第２の可動部材１４は、第３図（ｂ）
に実線で示したように変形するが、辺ｃｄ部で垂直固定
部１１ｂと一体化されているために、同図（ａ）に破線
で示すように点Ｃをヒンジ支点として垂直固定部１　ｌ
　ｂ　＋！！＋＋に回動して角度変位を生じ、その結果
先端の連結部ｊに拡大変位が生ずる。この場合の拡大比
率はｊｇ／Ｉとなる。第２の可動部材１４の先端に生じ
た拡大変位は、さらにばね部材１５により拡大された後
、印字ワイヤ１７に伝達される。この拡大機能を第４図
により説明する。すなわち、第２の可動部材１４の先端
部において矢印Ｃ方向に拡大変位が生ずると、この第２
の可動部材１４に連結されているばね部材１５も矢印り
方向に移動する。ここで、ばね部材１５の他端部は結合
部ｋにおいて他方のばね部材１６の一端部と連結してお
り、かつばね部材１６の他端部は固定フレーム１１にお
ける垂直固定部１１ｂの先端部ｌに連結されている。し
たがって、ばね部材１５．１６の結合部ｋ及び連結部ｊ
、ｉは互いに一つの三角形を形成しており、連結部ｉを
支点のヒンジとし、ばね部材１５に対して力が矢印り方
向に働くと、その分力が結合部ｋに対して矢印Ｅ方向に
動くことになる。このときの変位の拡大比率はｉｋ／１
Ｊとなる。このようにして結合部ｋに発生した変位は、
変位の発生源である圧電素子１３の寸法歪の数１０倍に
も達し、この変位はそのまま結合部ｋに取付けられた印
字ワイヤ１７に伝達される。

上述のような拡大機能を有する本実施例の微小変位拡大
機構は、固定フレーム１１、第１の可動部材１２及び第
２の可動部材１４が一枚の金属版により一体に形成され
ると共に、圧電素子１３と固定フレーム１１、第１の可
動部材１２、第２の可動部材１４及び印字ワイヤ１７が
並列的に配置され、かつ印字ワイヤ１７が内側に駆動さ
れると共に、第２の可動部材１４が圧電素子１３に向う
方向に駆動される構成であるため、駆動部、拡大部及び
印字ワイヤ部が殆ど同じ領域内に収まる。したがって、
圧電素子１３の大きさ（本実施例においては長平方向の
大きさ）及び全体の拡大比を同じにして従来の機構とそ
の大きさを比較すると、本実施例の微小変位拡大機構で
は著しく小型化される。このことは多数ワイヤ（例えば
２４ワイヤ）の印字ヘッドを構成した場合、同様に大幅
な小型化及び軽量化、さらには低価格化が可能になるば
かりではなく、小型かつ軽量なるがゆえに印字へ・ンド
の新しい利用の展間を可能にさせるものである。

本実施例の微小変位拡大機構では、さらにもう一つの効
果として拡大機構への圧電素子１３の取付けの容易性の
向上が挙げられる。一般に圧電素子１３の縦方向の寸法
はｌ／１００ｎ＋＋ｎ単位の精度で製造されており、比
較的寸法精度は高く管理されているが、当然ばらつきは
ある。また、拡大機構の方においてこの圧電素子１３を
取付ける部分の寸法も高い精度で管理しなければならな
いが、やはりばらつきは避けられない。また、一般に積
層型の圧電素子１３は圧縮力には強いが、引張力には弱
いので、拡大機構に組付けた場合、電圧が印加されてい
ない定常状態においては、ある程度の圧縮力が圧電素子
１３に加わるように配慮しなければならない。勿論、拡
大機構が圧電素子１３の変位を受けて拡大変位する範囲
は機構全体の弾性限界内に入るようにされているので、
変位拡大された機構が元へ戻る場合は機構のもつ戻りの
弾性力と圧電素子１３自身の収縮力とが一体となってい
るが、前述のように定常状態で圧電素子１３に圧縮力が
かかつているようにしておくと、圧電素子１３に大きな
引張力がかからないので、圧電素子１３の保護の面で非
常に有効である。この点につき、本機構では、第１の可
動部材１２の圧電素子取付部１２ａ、１２ｂ間の寸法を
圧電素子１３よりやや小さめにしておいて、圧電素子１
３を取付ける場合は短い方の対角線ｂｄに沿う頂部ｄと
頂部すとの間に互いに内側に働くような外力を加え、こ
れにより圧電素子取付部１２ａ。

１２ｂ間を圧電素子１３の長さより拡げるものである。

したがって、圧電素子１３が容易に取付けられ、しかも
取付は後も機構のもつ弾性によって圧電素子１３に圧縮
力を与えることができる。このように本機構においては
、従来機構に比べて圧電素子１３の取付けが容易になる
。

また、上記微小変位拡大機構においては、第１の可動部
材１２が圧電素子１３の軸方向に対して左右対象な菱形
構造になっているため、圧電素子１３の縦方向の変位は
左右に均等に伝達され、したがって圧電素子１３に曲げ
応力が作用することはない。さらに、比較的ヒンジの数
が少なく、無駄なエネルギの消費を少なくすることがで
きる。また、固定フレーム１１が、可動部である第１の
可動部材１２及び第２の可動部材１４の底部及び側面部
を囲むように配置されているため、可動部を保護するこ
とができると共に、後述の印字ユニット取付部材２０へ
の取付けが容易になる。また、上２実施例において、第
１の可動部材１２からなる菱形機構は必ずしも幾何学上
の厳格な菱形に限定されるものではなく、多少の変形を
含むものである。さらに、例えば６角形等その他の多角
形のものについても適用は可能であり、要は圧電素子１
３の寸法歪を当該圧電素子１３に対して横方向に方向を
変えて発生できるものであればよい。

上記実施例の微小変位拡大機構は、ドツト式印字ヘッド
や、リレー、位置決め機構、スピーカ等に種々適用でき
るものである。

第５図は上記微小変位拡大機構を用いた印字ヘッドの平
面構造、第６図は第５図のＶｌ　−Ｖｌ線に沿う縦断面
構造、第７図は印字ユニット取付部材の平面構造、第８
図は第７図の■−■線に沿う縦断面構造をそれぞれ示す
ものである０図中、２０は有底円筒状の印字ユニット取
付部材であり、この印字ユニット取付部材２０の内部に
は複数、例えば２４個の上記微小変位拡大機構１９が放
射状に配設されている。すなわち、印字ユニット取付部
材２０には、内周部及び底部に上記微小変位拡大機構１
９の水平固定部１１ａ及び垂直固定部１１ｂの取付位置
に対応させて２４個の取付構２１が放射状に設けられて
おり、これら取付溝２１にそれぞれ各微小変位拡大機構
１９の水平固定部１１ａ及び垂直固定部１１ｂが挿入さ
れ嵌合される。また、印字ユニット取付部材２０の内部
中央部には円筒状の案内部２２が突出形成されている。

この案内部２２には、微小変位拡大機構１９に取付けた
印字ワイヤ１７の略中央部を案内するための補助案内部
材２３と、各印字ワイヤ１７の先端部を２列に整列させ
るためのワイヤ整列部材２４とが取付けられる。さらに
、上記印字ユニット取付部材２０の上端面には嵌合溝２
５が設けられており、この嵌合溝２５に前述の微小変位
拡大機構１９に設けた突起１８が嵌合するようになって
いる。

すなわち、上記印字ヘッドにおいては、微小変位拡大機
構１９は印字ユニット取付部材２０に放射状に設けられ
た複数の取付溝２１にそれぞれ固定フレーム１１の水平
固定部１１ａ及び垂直固定部１１ｂが挿入され、さらに
突起１８が印字ユニ・シト取付部材２０の上端面に設け
た嵌合溝２５に嵌合され、かつ各印字ワイヤ１７は案ｅ
４部２２に設けた補助案内部材２３により案内されると
共に、ワイヤ整列部材２４の所定の孔に挿入され整列さ
れる。

この印字ヘッドによれば、従来構造に比較してスペーサ
等が不要であり、部品数が大幅に減少しているばかりで
なく、印字ユニット取付部材２０の取付構２１に微小変
位拡大機構２の固定フレーム１１を挿入し、また突起１
８を嵌合溝２５に嵌合させるだけでよいので、ねじ締め
等の煩雑な作業が不要であり、組立に必要な工数が大幅
に削減され組立精度が向上する。さらに、取付構２１が
固定フレーム１１と一体となり、該フレーム１１の強度
を補強することにもなる。また、第６図のように印字ユ
ニット取付部材２０の上部にキャップ部材２６を、固定
ねじ２７等によりキャップ部材２６の内面が微小変位拡
大機構１９の垂直固定部１１ｂの上端面と当接するよう
に取付ければ、全ての微小変位拡大機構１９を上部から
一度に印字ユニット取付部材２０に抑圧固定することが
できる。なお、第５図において、２７ａは固定ねじ２７
に対応させて設けられたねじ孔を示す、さらに、上記印
字ヘッドでは、微小変位拡大機構１９の形状及びこれら
を組付ける印字ユニット取付部材２０の形状等から、ヘ
ッド形状を略々円筒形にすることができ、外形がシンプ
ルで、しかも大きさ、重量共に従来のものに比較して大
幅に小さくすることができるために、駆動制御が容易に
なり、さらに従来のものでは考えられなかった用途展開
が可能となる。

尚、微小変位拡大機構１９の印字ユニット取付部材２０
への取付構造は、第６図では取付溝２１を、微小変位拡
大機構１９の水平固定部１１ａ及び垂直固定部１１ｂに
対応させて印字ユニット取付部材２０の底面部及び内周
壁面部にそれぞれ設けるようにしたが、これは内周壁面
部のみに設けて微小変位拡大機構・１９の垂直固定部１
１ｂのみを挿入させる構造としてもよい６また、第９図
に示すように垂直固定部１１ｂの下端部に固定用突片２
８を設けると共に、印字ユニット取付部材２０の底部に
嵌合孔２９を穿設し、固定用突片２８を嵌合孔２９に挿
入固定させるようにしてもよい、さらに、案内部２２の
周部にも取付溝を設け、この取付溝に微小変位拡大機構
１９の水平固定部１１ａの先端部を挿入させるような構
造としてもよい。また、微小変位拡大機構１９は上記実
施例のものに限らず、それぞれ拡大機能の異なる例えば
後述の第１０図及び第１７図に示すような構造の微小変
位拡大機構でもよく、要は少なくとも垂直部分に固定取
付部を有するものであればよい、なお、本印字ヘッドに
おいて、印字ユニット取付部材の形状は必ずしも円筒形
状に限定されるものではなく、楕円状等多少の変形、さ
らに角筒等の形状を含むものである。

（第２の実施例）第１Ｏ図は本発明の第２の実施例に係る微小変位拡大機
構の構成を示すものである。図中、３１は例えばばね用
鋼材等の弾性係数の大きな金属板により形成された固定
フレームである。この固定フレーム３１の上面には圧電
素子３３の一端部が固定されている。さらに、固定フレ
ーム３１には圧電素子３３の両側にそれぞれ圧電素子３
３に対して並列に第２のフレームとしての可動フレーム
３２及び第１のフレームとしての固定フレーム３１ａが
連結されている。可動フレーム３２は略くの字状に形成
されており、可動連結部Ｃを介して固定フレーム３１に
連結されている。一方、固定フレーム３１ａは固定フレ
ーム３１に対してＬ字状をなすように一体形成されてい
る。圧電素子３３の上端側は駆動部３３ａとなっており
、この駆動部３３ａは圧電素子取付部３６を介して第１
の可動部材３５に連結されている。第１の可動部材３５
は中央部が可動連結部ａであり、該可動連結部ａにおい
て任意の角度、例えば１２０度をなす２辺から構成され
、その−辺は水平に配置されると共に可動連結部３４を
介して固定フレーム３１ａの略中央部に結合されている
。これにより第１の可動部材３５は圧電素子３３の寸法
歪に応じて可動連結部３４を支点として微小回動が可能
となり、可動連結部ａに拡大変位を生じるようになって
いる。一方、第１の可動部材３５の使辺は可動連結部す
を介して圧電素子取付部３６より下方の位置において可
動フレーム３２の中間部に連結されており、可動連結部
ａに生じた拡大変位をさらに拡大して可動連結部すに伝
達するようになっている。なお、上記可動フレーム３２
及び第１の可動部材３５は固定フレーム３１と共に金属
板により一体に形成されている。

可動フレーム３２の先端部には連結部ｄを介してばね部
材３７の一端部がロー付けにより結合されている６一方
、固定フレーム３１ａの上端部は逆り字状に折曲げ形成
され、該水平部３１ｃには連結部ｅを介してばね部材３
８の一端部が同じくロー付けにより結合されている。ば
ね部材３７．３８の各他端部は結合部ｆにおいてロー付
けにより結合されている。さらにこの結合部ｆには印字
ワイヤ３９の基端部が固定され、圧電素子３３に対して
平行に配設されている。なお、これらばね部材３７．３
８も上記可動フレーム３２及び固定フレーム３１と共に
一体に形成してもよい。

次に、上記構成の微小変位拡大機構の動作について第１
０図及び第１１図を用いて説明する６本機構は４段階の
拡大機能を有しており、先ず第１段階の拡大機能につい
て説明する。すなわち、電圧が印加され、圧電素子３３
が縦方向に変位すると第１の可動部材３５における水平
片の中間部を押し上げ、これにより第１の可動部材３５
は一端側の可動連結部３４を支点として回動する。その
ため、第１の可動部材３５の中央部の可動連結部ａには
約２倍に拡大されたモーメントが生じて矢印Ａで示す縦
方向に拡大変位が生ずる。この拡大比率は圧電素子３３
と第１の可動部材３５との連結位置により異なることは
勿論である。次に、第２段階では可動連結部ａに生じた
変位が第１の可動部材３５の他端例の可動連結部すに矢
印Ｂで示す水平方向に向きを変えて拡大された変位とし
で伝達される。ここで、第１の可動部材３５の可動連結
部ａと可動連結部す及び可動フレーム２の可動連結部Ｃ
との間はトグルジヨイントの形を形成しており、可動連
結部ａ、可動連結部す及び可動連結部Ｃはそれぞれヒン
ジの役目を果たす。

第１２図はこの′トグルジヨイント部の変位拡大原理を
示すものである。すなわち、ａｂとｂｃの和は常に一定
であり、ａが矢印六方向にａ′点まで移動すると、辺ａ
ｂは長さが一定であり、またｂ点でｂｃ間を接続してお
り、かつ０点は移動しないためｂ点は辺ｂｃを半径とし
た円弧ｂ−ｂ′−ｂ″を描いて矢印Ｂ方向に移動する。

今、ａ点がａ′点までの距離△Ａだけ動くと、ｂ点はｂ
″に移動し、その移動距離はΔＢとなる。この場合、△
Ａと△Ｂの比率は可動フレーム３２の可動連結部す、ｃ
間の傾斜角αの大小によって決定され、第１３図に示す
ようにαが小さくなる程比率は大となる。ａ点の移動距
離△Ａは、ａｂ＝ｂｃの場合、ｂ点が動くことによって
生ずる矢印六方向の変位△Ｃの倍となり、ΔＣはｂ点の
描く円弧がｂ”点に近づくとｂ″Ｃに対して殆ど垂直に
なる。したがって、ｂ点の移動によって生ずる△Ｃは零
に近くなり非常に小さくなる。また、同時に△Ｃに対す
るΔＢの比は増々大きくなる。このことは、２△Ｃ＝△
Ａであることから、ａが零に近い付近では△Ｂ／△Ａは
非常に大きくなることを意味する。αを実用的な角度（
１０〜２０度）とした場合、ΔＢ／ΔＡは５〜６倍がら
２〜３倍となる。

さて、第１．１図の説明に戻るが、上述のように第１の
可動部材３５が圧電素子３３の寸法歪により押し上げら
れると、第１の可動部材３５の可動連結部ａの変位量の
数倍の変位量が連結部すにおいて方向を変えて発生する
。

次に、第３段階においては、可動フレーム３２の各連結
部ｃ、ｂ、ｄはさらに別のてこを形成しており、可動連
結部Ｃを支点とし、可動連結部すが力点、連結部ｄが作
用点となる。したがって。

可動連結部すの変位が連結部ｄに拡大されて発生するこ
とになり、その拡大比率は約Ｃｄ　／　ｃ　ｂとなる４次に、第１Ｏ図及び第１４図により第４段階の拡大機能
について説明する。ばね部材３８は一端部が前述のよう
に連結部ｅにおいて固定フレーム３１の水平部３１ｃに
固定されており、また、ばね部材３７は一端部が可動フ
レーム３２の連結部ｄに固定されている。さらに、ばね
部材３７３８は結合部ｆにおいて互いに結合され、同時
に印字ワイヤ３９も取付けられている。したがって、可
動フレーム３２の回動により連結部ｄが矢印り方向に変
位すると、これに伴いばね部材３７が矢印Ｅの方向に移
動し、その結果ばね部材３８が曲がり、結合部ｆは矢印
Ｆの方向に変位する。このときの連結部ｄの変位量に対
する結合部ｆの変位量の拡大比率は、ばね部材３８が連
結部ｅ及び結合部ｆの近傍で、またばね部材３７は連結
部ｄ及び結合部ｆの近傍でそれぞれヒンジのように曲る
ため、約ｅ　ｆ　／　ｄ　ｆとなる。

このような４段階の拡大機能により、上記微小変位拡大
機構にあっては、圧電素子３３の変位は順次拡大されて
結合部ｆに矢印Ｆに示す方向に、本実施例においては数
１０倍になって伝達され、その結果結合部ｆに取付けら
れた印字ワイヤ３９が駆動される。

以上のような拡大機能を有する本実施例の微小変位拡大
機構は、第１の実施例と同様に固定フレーム３１、可動
フレーム３２及び第１の可動部材３５が一枚の金属板に
より一体に形成されると共に、圧電素子３３と固定フレ
ーム３１．可動フレーム３２及び印字ワイヤ３９が並列
的に配置され、かつ印字ワイヤ３９が内側に駆動される
と共に可動フレーム３２が圧電素子３３に向う方向に駆
動される構成であるため、駆動部、拡大部及び被駆動部
が殆ど同じ領域内に収まる。したがって、第１の実施例
と同様に圧電素子３３の大きさ（本実施例においては長
さの大小）及び全体の拡大比を従来機構と同じにして双
方の大きさを比較すると、大幅に小型化を図ることがで
きる。

第１５図は上記微小変位拡大機構を組み込んだ印字ヘッ
ドを示す縦断面構造、第１６図は同じく平面構造を示す
もので、第１５図は第１６図のＷ−Ｗ線に沿う断面図で
ある。すなわち、本実施例の微小変位拡大機構４０は、
印字ヘッド取付台４１上の印字ユニット取付基台４２に
設けられた複数の取付溝４３にそれぞれ組込まれる。

また、各印字ヴイヤ３９は、その中央部が案内部材４６
により案内されると共に、その先端部がワイヤ整列部材
４４により２列に整列されている。

さらに、微小変位拡大機構４０全体が印字ヘッドカバー
４５により覆われている。

このような構成から明らかなように本実施例の微小変位
拡大機構４０は第１の実施例と同様に、印字ヘッド部に
コンパクトに収納設置できるものである。

（第３の実施例）第１７図は本発明の第３の実施例に係る微小変位拡大機
構の構成を示すものである。図中、５１は前記実施例と
同様の金属板により形成された固定フレームである。こ
の固定フレーム５１の上方には第１の可動部材５４が配
設されている。

第１の可動部材５４は多角形状、例えば略菱形状に形成
され、長平方向の対角位置におけるｒ負部ａ、ｃに互い
に平行な面を有する圧電素子取付部５４ａ、５４ｂが設
けられており、これら圧電素子取付部５４ａ、５４ｂ間
において圧電素子５３を圧縮固定するようになっている
。固定フレーム５Ｉには第１の可動部材５４の両側にそ
れぞれ圧電素子５３に対して並列に第１のフレームとし
ての固定フレーム５１ａ及び第２のフレームとしての可
動フレーム５２ａか連結されている。可動フレーム５２
は略くの字状に形成されており、可動連結部ｅを介して
固定フレーム５１に連結されている。一方、固定フレー
ム５１ａは固定フレーム５１とＬ字状をなすように一体
形成されている。

第１の可動部材５４の他方の対角位置における一方の頂
部は可動連結部ｄを介して固定フレーム５１ａに固定さ
れている。一方、他方の頂部は可動連結部すを介して可
動フレーム５２の上記固定連結部ｄと水平かつ対称にな
る位置に連結されている。すなわち、第１の可動部材５
４は圧電素子５３を間にして左右対称となっており、し
たがって圧電素子５３に寸法歪が生ずると、可動部材５
４には応力歪が左右はぼ均等に発生する。このことは、
換言すれば圧電素子５３には偏った応力がかかることが
ないということであり、これにより圧電素子５３への曲
げ応力の発生が防止される。したがって、圧電素子５３
の破壊を防止できると共に圧電素子５３の発生エネルギ
を効果的に消費することかできる。

可動フレーム５２は上記第１の可動部材５３の応力歪に
よる水平方向への変形に伴い、可動連結部ｅを支点とし
て回動可能となっている。可動フレーム５２の先端には
連結部ｇを介して板状のばね部材５５の一端部がロー付
けにより結合されている。一方、固定フレーム５１ａの
上端部には水平部５１ｃが折曲げ形成され、該水平部５
１ｃには連結部ｆを介してばね部材５６の一端部が同じ
くロー付けにより結合されている。ばね部材５５．５６
の各他端部は結合部りにおいて結合されており、さらに
この結合部りには下方向に延在する印字ワイヤ５７の基
端部が固定されている。

なお、可動フレーム５２及び第１の可動部材５４は固定
フレーム２１と共に金属板により一体に形成されている
が、さらに、ばね部材５５．５６も固定フレーム５Ｉ、
可動フレーム５２と一体に形成してもよい。

次に、上記構成の微小変位拡大機構の動作について第１
７図乃至第２０図を参照して説明する。

第１８図は第１の可動部材５４を概略的に取出して示す
図である。ここで、菱形の各頂点ａ、ｂ。

ｃ、ｄはそれぞれ切欠きによりヒンジの役割を果たすも
のとする。ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄｅの各辺の長さは常に
一定であり、かつ長手方向の対角線ａＣに沿って圧電素
子５３が取付けられているので、対角！ｓａｃの長さの
変化が対角線ｂｄの長さの変化として現われる。また、
対角線ａＣを境にしてΔａｂｃおよびΔａｄｃは対称で
あるから、対角線ａｃの長さの変化に対するｂＯの変化
は対角＃１ｌｂｄの長さの変化の１／２であり、またΔ
ａｂｏを考えたときの辺ａＯの変化は対角線ａＣの変化
の変化の１／２である。

以上のことを前提として、菱形を構成している４つの三
角形のうちの１つのΔａｂｏを用いて第１の可動部材５
４の拡大機能の説明をする。

第１９図（ａ）・は菱形の長手方向の対角線ａｃが変化
していないとき、すなわち圧電素子２３に電圧が印加さ
れていない状態である。一方、同図（ｂ）は圧電素子５
３に電圧が印加され第１７図の矢印Ａ方向に寸法歪が生
ずることにより、対角線ａｃが上方にわずかΔＡだけ伸
びた状態を示す（圧電素子５３全体の変位量はΔＡ＋Δ
Ａ′となる）、また、左右の辺ａｂとａｄが等しいこと
は前述の通りである。実用的な形として、Ｚｂａ。

＝１０〜２０度程度が考えられるので、２０度と１０度
の場合のそれぞれの拡大比率を算出してみた。便宜的に
辺ａｂの長さを１０ｍｍとし、辺ａＯの伸びΔＡを０．
０１ｍｍ、すなわち圧電素子５３全体の変位量を０．０
２ｍｍとして計算すると、θ＝２０度の場合は対角線ｂ
ｄの伸びは０．０５４ｍｍとなり２．７倍の拡大率とな
った。また。

θ＝ＩＯ度の場合は５．７倍程度となった。

さて、第１の可動部材５４の拡大作用は以上のようにな
るが、前述のようにこの菱形機構は可動連結部ｄを介し
て固定フレームｌと一体となっており、さらに可動連結
部ｄに対向する可動連結部すにおいて可動フレーム５２
と一体となっている。また、可動フレーム５２はその基
端部が可動連結部ｅを介して固定フレーム５１ａに連結
されている。したがって、菱形機構で拡大された圧電素
子５３の寸法歪は可動連結部すの位置に矢印Ｂ方向に方
向を変えて集中して発生する。これにより可動フレーム
５２は可動連結部ｅを支点として回動し、その結果先端
のばね部材５５との連結部ｇに拡大変位が生ずる。この
場合の拡大比率はｅ　ｇ　／　ｅ　ｂとなる。可動フレ
ーム５２の先端に生じた拡大変位は、さらにばね部材５
５．５６部によりさらに拡大された後、印字ワイヤ５７
に伝達される。

この拡大機能を第２０図により説明する。すなわち、可
動フレーム５２の先端部において矢印Ｃ方向に拡大変位
が生ずると、この可動フレーム５２に連結されているば
ね部材５５も矢印り方向に移動する。ここで、ばね部材
５５の他端部は結合部りにおいて他方のばね部材５６の
一端部と連結しており、かつばね部材５６の他端部は固
定フレーム５１の先端部に連結されている。したがって
、ばね部材５５．５６の結合部り及び連結部ｆ、ｇは互
いに一つの三角形を形成しており、ばね部材５５に対し
て力が連結部ｆを支点のヒンジとして、矢印り方向に働
くと、その分力が結合部りに対して矢印Ｅ方向に動くこ
とになる。このときの変位の拡大比率はｆｈ／ｆｇとな
る。このようにして本実施例の微小変位拡大機構におい
ては、圧電素子５３の寸法歪が順次拡大されて印字ワイ
ヤ５７に伝達される。

以上のような拡大機能を有する本実施例の微小変位拡大
機構は、前記実施例と同様に、固定フレーム５１．可動
フレーム５２及び第１の可動部材５４が一枚の金属版に
より一体に形成されると共に圧電素子５３と固定フレー
ム５１、可動フレーム５２及び印字ワイヤ５７が並列的
に配置され、かつ印字ワイヤ５７が内側に駆動されると
共に可動フレーム５２が圧電素子５３に近接する方向に
駆動される構成であるため、駆動部、拡大部及び被駆動
部が殆ど同じ領域内に収まる。したがって、圧電素子５
３の大きさ及び全体の拡大比を同じにして、従来の機構
とその大きさを比較すると、大幅に小型化を図ることが
できる。

第２１図は上記微小変位拡大機構を用いた印字ヘッドを
示すものである。すなわち、本実施例の微小変位拡大機
構５８は、印字ヘッド取付台５９上の印字ユニット取付
基台６０に設けられた複数の取付溝にそれぞれ組込まれ
、各印字ワイヤ５７は中央部から先端部分までが案内部
材６２により案内されると共に先端部がワイヤ整列部材
６１により２列に整列されており、従来構造に比べてコ
ンパクトに収納設置される。なお、６３は印字ヘッドカ
バーである。

上記第３の実施例の微小変位拡大機構では、さらにもう
一つの効果として、第１の実施例と同様に圧電素子５３
の取付けの容易性の向上が挙げられる。すなわち、第１
７図において第１の可動部材５４の圧電素子取付部５４
ａ、５４ｂ間の寸法を圧電素子５３よりやや小さめにし
ておいて、圧電素子５３を取付ける場合は、短い方の対
角線ｂｄに沿う可動連結部ｄと可動連結部すとの間に互
いに内側に働くような外力を加えて、圧電素子取付部５
４ａ、５４ｂ間を圧電素子５３の長さより拡げる。した
がって、圧電素子５３が容易に取付けられ、しかも取付
は後も菱形機構のもつ弾性によって圧電素子５３に圧縮
力を与えることができる。このように本機構においては
、従来機構に比べて圧電素子５３の取付けが容易になる
。

尚、本機構においても、第１の可動部材５４からなる略
菱形部は必ずしも幾何学上の厳格な菱形に限定されるも
のではないこと等は第１の実施例と同様である。

（第４の実施例）第２２図は本発明の第４の実施例に係る微小変位拡大機
構の構成を示すものである０図中、７１は前記実施例と
同様の金属板により形成された固定フレームである。こ
の固定フレーム７１には可動連結部ｅ、ｆをそれぞれ介
して第１のフレームとしての第１の可動フレーム７２及
び第２のフレームとしての略くの字形に形成された第２
の可動フレーム７３が対向して連結されている。圧電素
子７４は多角形、例えば略菱形状に形成された第１の可
動部材７５に取付けられている。この第１の可動部材７
５には、長手方向の対角位置の頂部に互いに平行な面を
有する圧電素子取付部７５ａ、７５ｂが設けられており
、これら圧電素子取付部７５ａ、７５ｂ間で圧電素子７
４を圧縮固定する。第１の可動部材７５の他方の対角位
置における一方の頂部は可動連結部ｄを介して第１の可
動フレーム７２に連結されている。また、他方の頂部は
同じく可動連結部すを介して第２の可動フレーム７３の
上記可動連結部ｄと水平かつ対称となる位置に連結され
ており、圧電素子７４に寸法歪が生ずると、第１の可動
部材７５の可動連結部す、ｄにはそれぞれ応力歪が左右
均等に発生する。すなわち、圧電素子７４には偏った応
力がかかることがなく、これにより圧電素子７４への曲
げ応力の発生が防止される。したがって、圧電素子７４
の破壊を防止できると共に圧電素子７４の発生エネルギ
を効果的に消費することができる。

第１の可動フレーム７２及び第２の可動フレーム７３は
それぞれ上記第１の可動部材７５における可動連結部す
、ｄの水平方向の変位に伴い可動連結部ｆ、ｅを支点と
して回動可能となっている。第２の可動フレーム７３の
先端には連結部りを介して棒状のばね部材７６の一端部
がロー付けにより結合されている。一方、第１の可動フ
レーム７２の先端には連結部ｇを介してばね部材７７の
一端部が同じくロー付けにより結合されている。ばね部
材７６．７１の各他端部は結合部ｉにおいて互いに結合
されており、さらにこの結合部ｉには下方向に延在する
印字ワイヤ７８の基端部が固定されている。なお、第１
の可動フレーム７２、第２の可動フレーム７３及び第１
の可動部材７５は固定フレーム７１と共に金属板により
体に形成されているが、ばね部材７６．７１も第１の可
動フレーム７２及び第２の可動フレーム７３と一体に形
成してもよい。

次に、上記構成の微小変位拡大機構の動作について第２
２図乃至第２５図を参照して説明する。

第２３図は第１の可動部材７５を概略的に取り出して示
す図である。菱形の各頂部ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ切
欠きによりヒンジの役割を果たすものである。ここで、
ａｂ、ｂｅ、ｃｄ、ｄｅの各辺の長さは常に一定であり
、かつ長平方向の対角線ａＣに沿って圧電素子７４が取
付けられているので、圧電素子７４の寸法歪による対角
線ａｃの長さの変化が対角１９　ｂ　ｄの長さの変化と
して現われることになる。また、対角線ａＣを境にして
Δａｂｃ及び△ａｂｃは対称であるから、対角線ａｃの
長さの変化に対するｂＯの変化は対角線ｂｄの長さの変
化の１／２であり、また、△ａｂｏを考えたときの辺ａ
Ｏの変化は対角線ａＣの変化の１／２である。

以上のことを前提として、菱形を構成している４つの三
角形の内の１つのへａｂｏを用いて第１の可動部材７５
の拡大機能の説明をする。第２４図（ａ）は菱形の長平
方向の対角線ａｃが変化していないとき、すなわち圧電
素子７４に電圧が印加されていない状態である。一方、
同図（ｂ）は圧電素子７４に電圧が印加され第２２図の
矢印Ａ、Ａ’方向に寸法歪が生ずることにより対角線ａ
ｃが上方にわずか△Ａだけ伸びた状態を示す（圧電素子
７４全体の変位量は△Ａ＋△Ａ′となる）。また、左右
の辺ａｂとａｄとが等しいことは前述の通りである。実
用的な形として、／ｂａｏ＝ｌｏ〜２０度程度が考えら
れるので、２０度と１０度の場合のそれぞれの拡大比率
を算出してみた０便宜的に辺ａｂの長さを１０ｍｍとし
１辺ａＯの伸びΔＡを０．０１ｍｍ、すなわち圧電素子
７４全体の変位量を０．０２ｍｍとして計算すると、θ
＝２０度の場合は対角線ｂｄの伸びは０．０５４ｍｍと
なり、２，７倍の拡大率となった。また、θ＝ｌＯ度の
場合は５．７倍程度となった。

さて、菱形状の第１の可動部材７５の拡大作用は以上の
ようになるが、前述のように、この菱形ｉｍは、可動連
結部す、ｄにおいて第１の可動フレーム７２及び第２の
可動フレーム７３と一体となり、さらに、これら可動フ
レーム７２．７３はそれぞれその基端部が可動連結部ｅ
、ｆを介して固定フレーム７１に連結されている。した
がって、菱形機構で拡大された圧電素子７４の矢印六方
向の寸法歪は可動連結部す、ｄの位置に矢印Ｂ方向に方
向を変えて集中して発生し、これにより第１の可動フレ
ーム７２及び第２の可動フレーム７３はそれぞれ可動連
結部ｅ、ｆを支点とじて回動し、その結果先端の連結部
ｇ、ｈにそれぞれ拡大変位が生ずる。この場合の変位は
矢印Ｃ，Ｄで示すように互いに反対方向であるが、変位
量が等しいことが好ましい。そのため、双方の拡大比ｈ
　ｆ／ｂ　ｆとｇｅ／丁下とが等しくなるように可動連
結部ｅ、ｆの位置をずらしである。

第１の可動フレーム７２及び第２の可動フレーム７３の
各先端に生じた拡大変位は、さらにばね部材７６．７１
部によりさらに拡大されて、印字ワイヤ７８に伝達され
る。この拡大機能を第２５図により説明する。ばね部材
７６．７７の連結部り１ｇに与えられるモーメントは互
いに等しく反対方向であるため、このモーメントは連結
部ｇ、ｈを継ぐ線を偶力の腕として作用し、結合部ｌに
集中して矢印Ｅで示す方向にモーメントとして出力され
る。この場合の拡大比は、連結部ｇ、ｈでのモーメント
が等しく、また２点ｇ、ｈを結ぶ線の中間点ｐを軸とし
て考えられるので。

ｐ　ｉ　／　ｐ　ｈ又はｐ　ｔ　／　ｐ　ｇとなる。こ
のようにして結合部ｉに発生した変位は、変位の発生源
である圧電素子７４の寸法歪の数１０倍にも達し、この
変位はそのまま結合部ｉに取付けられた印字ワイヤ７８
に伝達される。

以上説明したように上記第４の実施例の拡大機構では、
圧電素子７４の変位エネルギを菱形機構を介して均等に
２分しこれを互いに反対方向に作動する２つのてこ部材
に伝達するようにしたので、機構を構成する各作用点、
作用部材に働く歪や応力が従来方法の場合と比較すると
ばぼｌ／２ずつに配分されている。このことは、当然の
ことながら機構全体の寿命を伸ばすことになり、破壊な
どの生ずる割合もより減少させることになる。

また、一方、機構の出力端である連結部ｇ、ｈには互い
に反対方向でしかも均等なモーメントが得られるので、
これらに接続されているばね部材７６．７７を介して偶
力を無理なく円滑に印字ワイヤ７８に拡大伝達できる。

（第５の実施例）第２６図は本発明の第５の実施例に係る微小変位拡大機
構を示すものである。上記第４の実施例においては、圧
電素子７４の寸法歪を受けた場合に第１の可動部材７５
が独立した動きをなすように構成したが、本実施例にお
いては、第１の可動部材７５の下半分の２つの辺ｅｄ、
ｂｆをそれぞれ第１の可動フレーム７２、第２の可動フ
レーム７３の一部と共通にして、これらフレームと一体
に作動するように構成したものである。

言い換えれば、第１の可動部材７５の上半分の両端部を
第１の可動フレーム７２及び第２の可動フレーム７３に
それぞれ可動連結部す、ｄを介して連結させたものであ
る。

このような構成とすることにより、第４の実施例の機構
に比べて構造が簡単になる。したがって加工がより容易
になり、より安価な機構を実現できる。また、ヒンジと
なる切欠きの数が減少するので、その分だけ圧電素子７
４の発生エネルギの浪費が少なく、機構全体の効果が向
上する。

なお、第２４図において、第２０図と同一構成部分は同
一符合を付してその説明を省略する。

この第５の実施例の第１の可動部材７５に関する拡大機
能は基本的には上記第４の実施例のそれと同様であるが
、第２７図に示すように下端の圧電素子取付部７５ｂを
固定端としているので、圧電素子７４の全変位は矢印Ａ
のように上端の圧電素子取付部７５ａ側に与えられる。

このとき圧電素子７４の変位量に対する可動連結部す、
ｄの変位量は第４の実施例の場合と殆ど同じであるが、
第４の実施例の場合、可動連結部す、ｄの変位はこれら
可動連結部す、ｄを結ぶ直線上で共に内側方向に発生す
るが、第５の実施例の場合は、可動連結部ｅ、ｆをそれ
ぞれ支点として半径ｅｄ。

ｆｂが描く円弧上で共に内側方向に発生する点が相違す
る。しかしながら、可動連結部す、ｄの各点の変位量は
拡大されているとはいえ、まだ微小遣であるため、殆ど
可動連結部す、ｄを結ぶ直線上にあるとみても差しつか
えない。

次に、この第１の可動部材７５で拡大された変位は、上
記第４の実施例では別に独立した形をもつ第１の可動フ
レーム７２及び第２の可動フレーム７３のてこ部に伝達
され、さらに拡大されていた。これに対して、本実施例
では第１の可動部材７５の下側の２辺ｅｄ、ｂｆがその
まま第１の可動フレーム７２、第２の可動フレーム７３
の一部となっている。すなわち、第２７図で説明すると
、第１の可動フレーム７２及び第２の可動フレーム７３
は第１の可動部材７５の拡大機構を受けてそれぞれ可動
連結部ｅ、ｆを支点としてそれぞれ連結部ｇ、ｂに拡大
変位を発生する。この場合の拡大比率はそれぞれ、ｅｇ
／ｅｄ、ｆｈ　′／丁「′となる。ここで、連結部ｇ、
ｈに発生モーメントが方向を逆にして同じになるように
、それぞれの支点の位置を変えてＴ１／「丁＝ＴＷ／ｆ
ｂとなるようにしであるのは、上記実施例の場合と同様
である。

以上のような拡大機能を有する第４及び第５の実施例に
係る微小変位拡大機構は、第１乃至第３の実施例と同様
に、固定フレーム７１、第１の可動フレーム７２及び第
２の可動フレーム７３及び第１の可動部材７５が一枚の
金属板により一体に形成されると共に、圧電素子７４と
第１の可動フレーム７２．第２の可動フレーム７３及び
印字ワイヤ７８が並列的に配置され、かつ印字ワイヤ７
８が内側に駆動されると共に第１の可動フレーム７２及
び第２の可動フレーム７３がそれぞれ圧電素子７４に近
接する方向に駆動される構成であるため、駆動部、拡大
部及び被駆動部が殆ど同じ領域内に収まり、したがって
大幅に小型化を図ることができる。

第２８図は上記第５の実施例の微小変位拡大機構を用い
た印字ヘッドを示すものである。すなわち、本実施例の
微小変位拡大機構７９は、印字ヘッド取付台８０上の印
字ユニット取付基台８１に設けられた複数の取付溝にそ
れぞれ組込まれ、各印字ワイヤ７８は中央部が案内部材
８３により案内されると共に、先端部がワイヤ整列部材
８２により２列に整列され、従来構造に比べてコンパク
トに収納設置される。なお、８４は印字ヘッドカバーで
ある。

また、第４及び第５の実施例に係る微小変位拡大機構も
、第３の実施例と同様に圧電素子の取付けが容易になる
ことは同様である。

（第６の実施例）第２９図は本、発明の第６の実施例に係る微小変位拡大
機構を示すものである１本実施例の微小変位拡大機構は
、圧電素子９１の長平方向の寸法歪を弾性係数の大きな
金属部材、例えばばね用鋼材により形成された拡大部材
９３により拡大してその出力部９２ａ、９２ｂにそれぞ
れ圧電素子９１に近接する方向に拡大出力を得るもので
ある。拡大部材９３は４つの要素（リンク）ｆｇ、ｈｉ
。

ｊｋ、ｅｊ２を相互に閉ループ状、例えば略菱形状にリ
ンク結合した形状となっており、一対の取付部９４ａ、
９４ｂ、及び圧電素子９１の両側の対称位置に配置され
た一対の出力部９２ａ、９２ｂを備えている。取付部９
４ａ、９４ｂは、拡大部材９３の長手方向の対角位置の
両頂部ａ、Ｃにおいてそれぞれ互いに平行面をもつよう
に形成されており、これらの取付部９４ａ、９４ｂ間で
圧電素子９１を圧縮固定する。出力部９２ａ、９２ｂは
それぞれ他方の対角位置の両頭部す、ｄに設けられてい
る。出力部９２ａ、９２ｂと取付部９４ａ、９４ｂとの
間の連結部ｅ−βには切欠き９５ａ〜９５ｈが設けられ
ており、これらの切欠き９５ａ〜９５ｈがヒンジの役割
を果すようになっている。

すなわち、本実施例による微小変位拡大機構においては
、各出力部９２ａ、９２ｂにおける切欠き９５ｆ−９５
ｇ、９５ｅ−９５ｈ間の長さが、それぞれ取付部９４ａ
、９４ｂにおける切欠き９５ｂ−９５ｃ、９５ａ−９５
ｄ間の長さより短く形成されており、取付部９４ａ、９
４ｂに伝達された圧電素子９１の寸法歪は、出力部９２
ａ。

９２ｂにおいて、圧電素子９１の変位方向と直交し、か
つ圧電素子９１に近接する方向に拡大出力される。

第３０図は上記拡大部材９３の拡大原理を概略的に説明
するための図である。ここで、辺ａｂ。

ｂｃ、ｃｄ、ｄａの長さは等しく、また、常に一定であ
り、かつ長手方向の対角線ａｃに沿って圧電素子９１が
取付けられているので、圧電素子９１の変位は対角線ａ
Ｃの長さの変化となる。

これが頂部ａ、Ｃにおける頂角ｌａ、ｌα′の変化とな
り、したがって対角線ｂｄの変化として現われる。ここ
で、両対角線の交点を０とすると、対角線ａｃを境にし
て△ａｂｃ及び△ａｄｃは対称であり、また、対角＃１
ｌｂｄを境にして△ａｂｄ及び△ｃｂｄは対称であるの
で、対角ＩＩ　ａ　ｃの長さの変化に対するｂｏの変化
は対角！ｉｂｄの長さの変化の１／２であり、また、△
ａｂｏを考えたときの辺ａＯの変化は対角線ａｃの変化
の１／２である。

以上のことを前提として、菱形を構成している４つの三
角形の内の１つの△ａｂｃを用いて上記微小変位拡大機
構の拡大作用について説明する。

第３１図（ａ）は菱形の長手方向の対角線ａｃ間に取付
けられた圧電素子９１に寸法歪が発生していないときの
状態である。一方、第３１図（ｂ）は圧電素子９１に電
圧が印加されることにより寸法歪が発生した状態を示す
ものであり、辺ａｃが上方に△Ａ、下方に△Ａ′だけ伸
びた状態となっている（ΔＡ＝△Ａ’）。

ところで、前述のように辺ａｂ及びｂｃは等しく、また
、常に一定であるため、対角線ａＣの長さの変化はＺθ
の変化になり、また、／ａｂＣの角度変化になる。すな
わち△ａｂｃの高さに相当する辺ｂｏの長さの変化とな
って現われる。この場合、辺ａＣの長さの変化に対する
辺ｂＯの長さの変化の割合は、／θの設定によって大き
く異なり、Ｚθが小さくなるほど割合は大きくなる。

／θの実用的な形としてｌＯ°〜２０°程度が考えられ
るが、例えば／θ＝２０°では約２７倍、また／θ＝１
０゛では約５．７程度度の拡大率が得られる。

なお、上記拡大部材９３は必ずしも幾何学上の厳格な菱
形に限定されるものではなく、多少の変形を含むもので
あり、要は圧電素子９１の寸法歪を圧電素子９１に対し
て横方向に方向を変えて発生することができるものであ
ればよい。

また、出力部９２ａ、９２ｂは、上記実施例においては
、拡大部材９３の頂部す、ｄに設けるようにしたが、第
３２図に示すように各リンクに設けるようにして、リン
ク部材の角変位を利用するようにしてもよい。

（第７の実施例）第３３図は本発明の第７の実施例に係る微小変位拡大機
構を示すものである１本実施例における拡大部材１−０
１は、拡大部材９３の各出力部９２−ａ、９２ｂにおけ
る切欠き９５ｆ−９５ｇ。

９５ｅ−９５ｂ間の長さをそれぞれ取付部９４ａ９４ｂ
における９５ｂ−９５ｃ、９５ａ−９５ｄ間の長さより
も長く形成したものである。

このような構成により、圧電素子９１に生じた寸法歪は
、出力部９２ａ、９２ｂの両端におけるヒンジ部ｅ　−
ｈにそれぞれ圧電素子９１の変位方向に対して直交し、
かつ圧電素子９１から離間する方向に拡大して出力され
、これらのヒンジ部ｅ　−ｈの変位に伴い出力部９２ａ
、９２ｂが変位する。なお、本実施例に係る拡大部材１
０１の拡大比率については第２９図に示した拡大部材９
３と同様であるので、その説明は省略する。

上記微小変位拡大機構はその目的によってこのまま使用
することはもちろん可能であり、また、前述の実施例の
ようにさらに第２段、第３段の拡大機構と組合わせて使
用することも可能である。

第３４図は第２９図の微小変位拡大機構をそのまま応用
した例である。すなわち、圧電素子９１にパルス電圧を
加えることによって圧電素子９１を振動せしめ、この振
動を拡大して一方の出力部９２ａに出力し、この出力部
９２ａに取付けたカッター等の工具１０２を振動させる
ものである。

この振動によって工具１０２の加工効率を向上させるこ
とができる。

また、第３５図は第２段目にてこ部材１０３を応用して
リレースイッチ１０４を設けた応用例である。すなわち
、第２９図の拡大機構の一方の出力部９２ａを固定フレ
ーム１０５に固定し、他の出力部９２ｂをてこ部材１０
３に連結させたものである。この構造においては、出力
部９２ｂに生じた拡大変位は、てこ部材１０３の先端部
１０３ａからさらに拡大して出力され、この拡大出力に
よってリレースイッチ１０４が作動する。

その他、第２９図、第３２図及び第３３図の微小変位拡
大機構は、さらにワイヤドツトプリンタのワイヤ駆動用
の拡大機構等にも応用できることは勿論である。

以上のように上記実施例による微小変位拡大機構は、そ
の構造が全体的に一体構造となっているため、加工が容
易であり、しかも構造的に堅固である。また、圧電素子
９１の歪発生方向に対して横方向に出力を取出すことが
できるので、第３５図に示したように複数段階に拡大機
構を組合わせた場合に、圧電素子９１に対して第２の拡
大部を並列に配置することができるようになり、このた
め全体がコンパクトな構造になる。

さらに、この微小変位拡大機構は、拡大部材９３．１０
１が弾性部材で形成されると共に、閉ループ形状に形成
されているため、極めて弾性に冨み、したがって変形及
び復元が容易である。このため、組立、すなわち圧電素
子９１の取付は及び圧縮固定の調整が極めて容易である
。

次に、この電圧素子９１の取付方法について説明する。

第２９図の拡大機構においては、拡大部材３の取付部９
４ａと取付部９４ｂとの間の間隔を圧電素子９１の長平
方向の長さよりやや短かめに形成する。そして、圧電素
子９１を取付けるときには、先ず、第３６図に示すよう
に例えば万力２５により出力部９２ａ、９２ｂの両側か
ら内側に外力を加えることにより、取付部９４ａと取付
部９４ｂとの間の間隔を圧電素子９１の両端部との間に
それぞれ隙間１０７が形成される程度に拡げ、この状態
で取付部９４ａ、９４ｂ間に圧電素子９１を挿入する。

その後、外力を取り除（と拡大部材９３が元の状態に戻
り、その結果、圧電素子９１は、第２９図に示したよう
に取付部９４ａ９４ｂ間で圧縮固定される。すなわち、
容易に圧電素子９１を取付けることができると共に、圧
縮固定の調整作業が自動的に行われる。

第３７図は第３３図の微小変位拡大機構に圧電素子９１
を取付ける場合であり、この場合には出力部９２ａ、９
２ｂに対して外側に開くような外力を加えるものである
。その他の方法は第３６図の場合と同様であるので、そ
の説明は省略する。

尚、第２９図、第３２図及び第３３図の実施例において
は、拡大部材９３．１０１を圧電素子９１に対して対称
形状のループ状に構成したが、対称形状に限ら′ず非対
称形状に構成してもよい。

以上に実施例を挙げて本発明を説明したが。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形可能であることは
勿論である。

［発明の効果］以上説明したように本発明に係る微小変位拡大機構によ
れば、圧電素子からなる駆動部、変位拡大部及び駆動部
材を殆ど同じ領域に収めることができ、機構全体の小型
化を図れ、ひいてはプリンタ等の機器の小型化、軽量化
及び低価格化を実現できるとともにその応用範囲も拡大
し、さらに圧電素子の取付けも容易になるという効果を
奏する。さらに、本発明の微小変位拡大機構にあっては
、駆動部材を印字ワイヤで構成し、該印字ワイヤを圧電
素子と並列に配置すれば、コンパクトな印字ヘッドが得
られる。

また、本発明に係る微小変位拡大機構に圧電素子を取付
ける方法によれば、極めて簡単な構造で、変位拡大を行
うことができると共に、拡大部材が弾性に冨むため、変
形及び復元が容易であり、このため圧電素子を取付ける
に際して、取付けると同時に圧縮固定の調整作業を行う
ことができ、極めて容易に組立作業を行うことができる
という効果を奏する。

さらに、本発明に係る印字ヘッドによれば、有底筒状の
印字ユニット取付部材に設けた複数の取付溝にそれぞれ
上記微小変位拡大機構の固定取付部を嵌合させる構成と
したので、従来構造に比較して部品数が大幅に減少する
とともに組立工数が大幅に削減され組立精度が向上する
。また、前記印字ユニット取付部材を有底筒状にすると
ともに、前記微小変位拡大機構を放射状に配設するよう
にしたので、ヘッドの外形がシンプルでしかも大きさ、
重量とも従来のものに比較して大幅に小さくすることが
でき、駆動制御も容易になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る微小変位拡大機構
を示す側面図、第２図乃至第４図はそれぞれ第１図の機
構の拡大原理を説明するための図、第５図は第１図の機
構を用いた印字ヘッドの構成を示す平面図、第６図は第
５図のＶｌ　−Ｖｌ　１−１ｉｔに沿う縦断面図、第７
図は印字ユニット取付部材の平面図、第８図は第７図の
■−■線に沿う縦断面図、第９図は上記印字ヘッドの変
形例を示す部分断面図、第１Ｏ図は本発明の第２の実施
例に係る微小変位拡大機構を示す側面図、第１１図乃至
第１４図はそれぞれ第１０図の機構の拡大原理を説明す
るための図、第１５図は第１０図の機構を用いた印字ヘ
ッドの構成を示す縦断面図、第１６図は同じく平面図、
第１７図は本発明の第３の実施例に係る微小変位拡大機
構を示す側面図、第１８図乃至第２０図はそれぞれ第１
７図の機構の拡大原理を説明するための図、第２１図は
第１７図の機構を用いた印字ヘッドの構成を示す縦断面
図、第２２図は本発明の第４の実施例に係る微小変位拡
大機構を示す側面図、第２３図乃至第２５図はそれぞれ
第２２図の機構の拡大原理を説明するための図、第２６
図は本発明の第５の実施例に係る微小変位拡大機構を示
す側面図、第２７図は第２６図の機構の拡大原理を説明
するための図、第２８図は第２６図の機構を用いた印字
ヘッドの構成を示す縦断面図、第２９図は本発明の第６
の実施例に係る微小変位拡大８ｉ構を示す側面図、第３
０図は第１図の機構の拡大作用を説明するための概略図
、第３１図は同じ（拡大比率を説明するための原理図、
第３２図は上記実施例の変形例を示す側面図、第３３図
は本発明の第７の実施例に係る微小変位拡大機構を示す
側面図、第３４図及び第３５図はそれぞれ第２９図の拡
大機構の応用例を示す側面図、第３６図及び第３７図は
それぞれ第２９図及び第３３図の拡大機構に対して圧電
素子を取付ける方法を説明するための図、第３８図は従
来の微小変位拡大機構を示す側面図である。１１．３１．５１．７１・・・固定フレーム１２．３５
．５４．７５・・−第１の可動部材１３．３３．５３．
７４．９１・・・圧電素子１４・・・第２の可動部材１５．１６・・・ばね部材１７．３９．５７．７８・・・印字ワイヤ１８・・−突
起１９・・−微小変位拡大機構２０・・−印字ユニット取付部材２１・・・取付溝３２．５２．７３・・・可動フレーム９２ａ、９２ｂ＝−出力部９３、ｌｏｔ・・・拡大部材９４ａ、９４ｂ・・・圧電素子取付部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）印加電圧に応じて寸法歪を発生する圧電素子と、
該圧電素子を間にし、かつその作動方向に対して実質的
に並列に配置された第１のフレーム及び第２のフレーム
と、複数の要素を多角形状にリンク結合してなり、前記
圧電素子を圧縮固定する一対の取付部を有し、かつ前記
第１のフレーム側のいずれか一辺の少なくとも一部を第
１のフレームと一体化すると共に、前記圧電素子を挟ん
で前記辺と対向するいずれか一辺の少なくとも一部を第
２のフレームと一体化してなる可動部材と、該可動部材
を介して前記第１のフレーム及び第２のフレームの少な
くとも一方に拡大伝達された前記圧電素子の寸法歪を前
記第１のフレームと第２のフレームとの相対変位により
拡大して出力する出力部とを備え、前記出力部に駆動部
材を取付けることを特徴とする微小変位拡大機構。
（２）前記第１のフレームを固定取付部としてなる請求
項１記載の微小変位拡大機構。
（３）前記可動部材は略菱形状に形成され、前記圧電素
子にほぼ平行な対角線上の両頂部にそれぞれ前記取付部
を有してなる請求項１記載の微小変位拡大機構。
（４）印加電圧に応じて寸法歪を発生する圧電素子と、
該圧電素子の一端部が固定される固定フレームと、それ
ぞれ前記固定フレームに前記圧電素子の固定部を挟んで
連結された第１のフレーム及び第２のフレームと、可動
連結された２辺からなり、前記圧電素子の他端部が取付
けられ、かつ一端部が可動連結部を介して前記第２のフ
レームの前記取付部より固定フレーム側に連結されると
共に他端部が可動連結部を介して前記第１のフレームに
連結された可動部材と、該可動部材を介して前記第１の
フレーム及び第２のフレームの少なくとも一方に拡大伝
達された前記圧電素子の寸法歪を前記第１のフレームと
第２のフレームとの相対変位により拡大して出力する出
力部とを備え、前記出力部に駆動部材を取付けることを
特徴とする微小変位拡大機構。
（５）印加電圧に応じて寸法歪を発生する圧電素子と、
固定フレームと、それぞれ前記固定フレームに連結され
た第１のフレーム及び第２のフレームと、複数の要素を
閉ループ状にリンク結合してなり、前記圧電素子を圧縮
固定する取付部を有すると共に前記圧電素子の作動方向
に対して横方向の対向するリンク結合端部が対応する前
記第１のフレーム及び第２のフレームにそれぞれ可動連
結部を介して連結された可動部材と、該可動部材を介し
て前記第１のフレーム及び第２のフレームの少なくとも
一方に拡大伝達された前記圧電素子の寸法歪を前記第１
のフレームと第２のフレームとの相対変位により拡大し
て出力する出力部とを備え、前記出力部に駆動部材を取
付けることを特徴とする微小変位拡大機構。
（６）前記第１のフレームが固定フレームに一体に固定
されると共に、前記第２のフレームが可動連結部を介し
て前記固定フレームに連結され、前記可動部材は第１の
拡大変位を前記第２のフレームに伝達して、前記第２の
フレームの取出端部に第２の拡大変位を生じさせてなる
請求項４又は５記載の微小変位拡大機構。
（７）前記第１のフレームと固定フレームとは略Ｌ字状
をなすように一体化されて成る請求項６記載の微小変位
拡大機構。
（８）前記第１のフレーム及び第２のフレームはそれぞ
れ可動連結部を介して前記固定フレームに連結され、前
記可動部材は第１の拡大変位を第１のフレーム及び第２
のフレームのそれぞれに伝達して、両フレームの取出端
部にそれぞれ第２の拡大変位を生じさせてなる請求項４
又は５記載の微小変位拡大機構。
（９）印加電圧に応じて寸法歪を発生する圧電素子と、
固定フレームと、複数の要素を多角形状にリンク結合し
てなり、両頂部にそれぞれ取付部を有し、当該取付部間
で前記圧電素子を圧縮固定すると共に、前記取付部の一
方が前記固定フレームと一体化された可動部材と、それ
ぞれ前記可動部材の前記固定フレーム側の２辺と一体化
された第１フレーム及び第２フレームと、前記可動部材
を介して前記第１のフレーム及び第２のフレームのそれ
ぞれに拡大伝達された前記圧電素子の寸法歪を前記第１
のフレームと第２のフレームとの相対変位により拡大し
て出力する出力部とを備え、前記出力部に駆動部材を取
付けることを特徴とする微小変位拡大機構。
（１０）前記駆動部材を、印字ワイヤで構成すると共に
前記圧電素子と並列に配置してなる請求項１乃至９のい
ずれか１つに記載の微小変位拡大機構。
（１１）印加電圧に応じて寸法歪を発生する圧電素子と
、複数の要素を閉ループ状にリンク結合してなり、前記
圧電素子の両端部をそれぞれ圧縮固定する一対の取付部
及び前記圧電素子の両側に設けられた一対の出力部とを
有する拡大部材とを備えたことを特徴とする微小変位拡
大機構。
（１２）前記拡大部材は、前記圧電素子に対して対称形
状に形成されてなる請求項１１記載の微小変位拡大機構
。
（１３）前記拡大部材は略菱形状に形成されてなる請求
項１２記載の微小変位拡大機構。
（１４）前記拡大部材の一方の対角位置の両頂部にそれ
ぞれ前記取付部を有すると共に、他方の対角位置の両頂
部に前記出力部を有する請求項１３記載の微小変位拡大
機構。
（１５）前記拡大部材の一方の対角位置の両頂部にそれ
ぞれ前記取付部を有すると共に、前記圧電素子を挟んで
対向する２辺に前記出力部を有してなる請求項１３記載
の微小変位拡大機構。
（１６）印加電圧に応じて寸法歪を発生する圧電素子と
、該圧電素子の両端部をそれぞれ圧縮固定する一対の取
付部と、前記圧電素子を挟んで両側に並設された一対の
出力部とからなり、前記取付部と出力部との間を各々互
いにリンク結合したことを特徴とする微小変位拡大機構
。
（１７）前記各出力部における一対の結合部間の長さが
、対応する取付部における結合部間の長さより短く形成
されてなり、前記取付部に伝達された前記圧電素子の寸
法歪を該圧電素子に近接する方向に拡大して出力する請
求項１６記載の微小変位拡大機構。
（１８）前記各出力部における一対の結合部間の長さが
、対応する取付部における結合部間の長さより長く形成
されてなり、前記取付部に伝達された前記圧電素子の寸
法歪を該圧電素子から離間する方向に拡大して出力する
請求項１６記載の微小変位拡大機構。
（１９）前記一対の取付部は互いに平行な面を形成して
なる請求項１１乃至１８のいずれか１つに記載の微小変
位拡大機構。
（２０）請求項１１乃至１９のいずれか１つに記載の微
小変位拡大機構に圧電素子を取付ける方法であって、前
記出力部に外力を加えることにより、前記取付部間の間
隔を前記圧電素子の長さより長く拡げ、前記圧電素子を
前記取付部間に挿入させた後、前記外力を取り除くこと
により前記取付部間で前記圧電素子を圧縮固定させるこ
とを特徴とする微小変位拡大機構に圧電素子を取付ける
方法。
（２１）内周部に複数の取付溝を放射状に有する有底筒
状に形成されると共に底部にワイヤ整列部材を設けてな
る印字ユニット取付部材と、印加電圧に応じて寸法歪を
発生する圧電素子の当該寸法歪を拡大して伝達する変位
伝達部と該変位伝達部が連結される固定取付部と前記変
位伝達部の出力部に前記固定取付部に対して並列に取付
けられた印字ワイヤとをそれぞれ有し、前記固定取付け
部を固定取付溝に嵌合させてなる複数の印字ユニットと
を備えたことを特徴とする印字ヘッド。
（２２）前記印字ユニット取付部材の底部中央部に、内
部に向けて突出する円筒状の案内部を設けてなる請求項
２１記載の印字ヘッド。
（２３）前記印字ユニットの上端面と当接するキャップ
部材を冠着することにより前記印字ユニットを固定して
なる請求項２１又は２２記載の印字ヘッド。
（２４）前記印字ユニットの底部に沿って固定取付部が
延在すると共に、該取付部に対応させて前記印字ユニッ
ト取付部材の底部に前記取付溝部が延長して設けられて
なる請求項２１乃至２３のいずれか１つに記載の印字ヘ
ッド。
（２５）前記印字ユニットの底部先端に対向させて前記
案内部の外周部に複数の取付溝を設けてなる請求項２４
に記載の印字ヘッド。
（２６）前記印字ユニットの固定取付部の下端部に固定
用突片を設けると共に、該突片に対向させて前記印字ユ
ニット取付部材の底部に嵌合孔を設けてなる請求項２１
乃至２５のいずれか１つに記載の印字ユニット。
（２７）前記印字ユニット取付部材の上端面に沿って嵌
合溝を設けると共に前記各印字ユニットの固定取付部の
側面に前記嵌合溝に対応させて突起を設けてなる請求項
２１乃至２６のいずれか１つに記載の印字ヘッド。
（２８）底部表面に複数の取付溝を放射状に設けると共
に底部中央部にワイヤ整列部材を設けてなる印字ユニッ
ト取付部材と、固定取付部と該固定取付部に対して実質
的に直交する方向に取付けられた圧電素子と該圧電素子
の寸法歪を拡大して伝達する変位伝達部と該変位伝達部
に対して実質的に並列に取付けられた印字ワイヤとをそ
れぞれ有し、前記固定取付部を前記取付溝に嵌合させて
なる複数の印字ユニットとを備えたことを特徴とする印
字ヘッド。