JPH0332372A

JPH0332372A - 圧電アクチュエータ

Info

Publication number: JPH0332372A
Application number: JP1167548A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ota; 孝太田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1991-02-12
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JP2897258B2

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〕本発明は圧電アクチユエータに関し、特にプリンタやリ
レーなどの動作機器の駆動源となる圧電アクチュエータ
に関するものである〔従来の技術〕従来、プリンタやリレーなどの動作機器では、その駆動
源として電磁型のアクチュエータが広く用いられている
。この電磁型のアクチ、フ、エータは、コイルに電流を
流すことによって磁界を発生し、それによる磁力を利用
して可動部材を駆動する構成となっている。このため、
銅損や鉄損が生じて大きな入力エネルギを必要とするば
かりでなく、発熱や磁気干渉を生ずる等の問題点を有し
ている。

そこて近年、電気　機械エネルギ変換効率が高く、かつ
低電力で駆動でき、しかも発熱量が少なく磁気Ｉ−渉も
ない圧電素子を駆動源とするプリンタ用印字ハンマが提
案されてきている。第３図は従来の一例を示す圧電素子
を利用したプリンタ用印字ハンマの側面図である。この
印字ハンマは、第３図に示すように、圧電素子３１の伸
張動作方向く矢印六方向〉の先端に、板ばね３２で支持
されたフライトハンマ３３が接づ−るように配置されて
いる。まノ：二、フライ１〜ハンマ３３にはドツトを印
字するための印字ワイヤ３４が設けられである。この印
字ハンマにおいて、圧電素子３１に電圧を印加すると、
フライ１〜ハンマ３３は、圧電素子３１の高速な伸張動
作に上り圧電素子３１から力を受けて加速され、圧電素
子３１を離れて飛行する。そして印字ワイヤ３４が前方
にあるインクリボン３５と紙３６を介してプラテン３７
に衝突し紙３６にドツトを印字する。その後、フライ１
〜ハンマ３３はプラテン３７からの反発力と板（まわ３
２の復帰力により圧電素子３１の所へ戻ってくる。この
動作を繰Ｖ）返すことにより文字や図形をドラＩ・の集
合で表記するものえある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したプリンタ用印字ハンマにおいて、印字動作の高
速化を図るためには、板ばね３２とフライトハンマ３３
と印字ワイヤ３４とから構成される振動系の固有振動数
を高くする必要があり、そのためには板ばね３２のはね
定数を高くしなげれはならない。しかし、板はね３２の
ばね定数を高くすると、圧電素子３１からフライトハン
マ３３に伝達されるエネルギのうち、板はね３２の変形
に費やされる割合が増加するため、フライトハンマ３３
の運動エネルギは減少し、印字されたドツトの濃度か薄
くなるという欠点がある。そこで印字濃度を低下させず
に印字動作の高速化を達成するためには、圧電素子３１
からフライ１〜ハンマ３３に伝達されるエネルギを大き
くする必要がある。この伝達エネルギを大きくすると、
板はね３２のはね定数を大きくして高速化できかつ所要
の印字濃度も確保できる。伝達エネルギを大きくするた
めには、圧電素子３１の発生エネルギを大きくずれはよ
く、印加電圧を高くずれは良い。しかしながら、印加電
圧を高めると圧電素子３の加速度が大きくなって圧電素
子３１自身の慣性力によって生じる引張応力が大きくな
り信頼性が下がり破壊することもあるという問題点があ
る。

本発明の目的は、これらの問題点を解決した圧電アクチ
ュエータを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の圧電アクチヱエータは、圧電素子と、一端にく
びれ部を有し前記圧電素子を囲むフレームとから構成さ
れ、前記フレームのくびれ部を押しつぶし塑性変形させ
ることにより、圧縮応力が作用した状態で前記圧電素子
の伸縮方向の両端を前記フレームの内側に固定すること
を特徴としている。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す圧電アクチュエー
タの斜視図で、この圧電アクチュエータは、圧電素子１
１と、くびれ部１２を有するフレーム１３より構成され
ている。またフレーム１３のくびれ部１２を矢印Ｂ方向
に押しつぶし塑性変形させることにより、フレームコ−
３の圧電素子接続面は矢印Ｃ方向に押し出され、圧電素
子］］はその伸縮方向（矢印り方向）の両端がフレーム
１３内側に固定される。その結果、フレーム１３の内側
に固定された圧電素子１−１はフレーム１３から圧縮応
力を受けることになり、圧電素子１１の信頼性は大幅に
」二かる。また印加電圧を上げることが出来るので、出
力エネルギの増大を図ることができる。第２図は第１図
に示した第１の実施例の圧電アクチュエータを用いたプ
リンタ用印字ハンマの模式側面図である。同図において
、圧電アクチュエータは、第１図の実施例と同様に構成
されている。また、印字ハンマは、板ばね２３で支持さ
れかつ印字ワイヤ２４が接続されたフライトハンマ２５
が、圧電素子１１の伸張方向（矢印Ａ方向〉の一端のフ
レ−ム＼１３の所に接するように配置されている。この
印字ハンマにおいて、圧電素子１１に電圧を印加すると
、フライ１〜ハンマ２５は圧電素子１１の高速な伸張動
作により圧電素子１１−からの力を受けて加速され、フ
レーム１３の所を離れる。そして、印字ワイヤ２４か前
方にあるインクリボン２６と紙２７を介してプラテン２
８に衝突して紙２７にドツトを印字する。その後、フラ
イトハンマ２５はプラテン２８からの反発力と板ばね２
３の復帰力によりフレーム１３の所へ戻ってくる。本実
施例によれは、圧電素子１１は、フレーム１３から圧縮
応力を予め受けているため、電圧印加時に圧電素子１１
が伸張動作している時の圧電素子１１−自身の慣性力も
圧電素子１ゴには引張応力と１２では作用せず、信頼性
の高い印字ハンマとなる。また、圧電素子１１への印加
電圧を大きくして出力エネルキを増加できるため、板は
ね２３のはね定数をＬけることにより高速化てきる。

このように、圧電素子を囲んたフレームのくびれ部を押
しつぶし塑性変形させて、圧電素子の伸縮方向の両端を
フレームの内側に固定することにより、圧電素子はフレ
ームから圧縮応力を受Ｏることになる。また圧電素子に
電圧か印加されて月：型素子が伸びた場合でも、フレー
ムは弾性変形するため圧電素子には常に圧縮応力が加わ
る。圧電素子は圧縮応力に対しては強く、引張応力に対
しては非常に弱い。本発明の圧電アクチュエータは、圧
電素子をフレームの内側に固定することにより、圧電素
子には常に圧縮応力が加わることになるのて、圧電素子
の信頼性は大幅に上がる。そのため、印加電圧を従来の
場合より上げることができ、出力エネルギの増大を図る
ことができる。

また、本発明の圧電アクチュエータでは、圧電素子とフ
レームの固定は、フレームのくびれ部を押しつぶし塑性
変形させて行うため、圧電素子とフレームの間のギャッ
プはある程度（１−００）ｔ、　ｍ位まで）大きくても
可能である。したがってフレームの製作精度はあまり要
求されないため、低価格となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、圧電素子を圧縮するよう
にフレームで固定することによって、圧電素子の信頼性
は上がりかつ高速で伸縮する圧電アクチコーエータか得
られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す圧電アクチュエータの
斜視図、第２図は第１図の圧電アクチュエータを用いた
プリンタ用印字ハンマを示す側面図、第３図は従来の一
例を示す圧電素子を利用したプリンタ用印字ハンマの側
面図である。１１、．３１・・・圧電素子、１２・・くびれ部、１３
・・フレーム、２３．３２・・・板はね、２５．３３・
・フライＩヘハンマ、　４３４・・・印字ワイヤ、・・インクリボン、２７゜３６・・紙、　８７・・プラテン。

Claims

【特許請求の範囲】

圧電素子と、一端にくびれ部を有し前記圧電素子を囲む
フレームとから構成され、前記フレームのくびれ部を押
しつぶし塑性変形させることにより、圧縮応力が作用し
た状態で前記圧電素子の伸縮方向の両端を前記フレーム
の内側に固定することを特徴とする圧電アクチュエータ
。