JPH04365384A - 機械的増幅機構 - Google Patents
機械的増幅機構Info
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- JPH04365384A JPH04365384A JP3140507A JP14050791A JPH04365384A JP H04365384 A JPH04365384 A JP H04365384A JP 3140507 A JP3140507 A JP 3140507A JP 14050791 A JP14050791 A JP 14050791A JP H04365384 A JPH04365384 A JP H04365384A
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は駆動源としての圧電素子
の変位を拡大する機械的増幅機構に関する。
の変位を拡大する機械的増幅機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の機械的増幅機構（以下増
幅機構と記す）の一例を図４を参照して説明する。図４
に示すように圧電素子１がその発生変位Ａを伝達する変
位伝達手段３によって各レバーアーム６に固定されてい
る。各々のレバーアーム６は基板４の両側面にヒンジ５
を介して連結されている。またレバーアーム６の両先端
部には薄板よりなる梁７がブリッジ状に接続されている
。このような構造の増幅機構において、この増幅機構の
駆動源となる圧電素子１は通常、圧電セラミック部材と
内部電極導体層とを多層積層して圧電の縦効果を高めた
構造のものが用いられている。例えばこの圧電素子１は
、次のようにして作られる。先ずペロブスカイト結晶構
造をもつ多成分固溶体セラミック粉末に有機バインダー
を混合してグリーンシート化し、その上に内部電極導体
層をペースト状に塗布した後、数十層（例えば６４層）
に積層・焼結して積層体を作る。この積層体の側面には
内部電極導体層の端部が全層露出している。次に、積層
体の４つの側面のうち相対する一組の側面上に外部電極
を設けて、前述の内部電極導体層の露出部を一層おきに
同電位になるように接続する。この場合、各内部電極導
体層は、くしの歯を２つ噛み合わせたように、一層ごと
に電位が互い違いになるように接続する。
幅機構と記す）の一例を図４を参照して説明する。図４
に示すように圧電素子１がその発生変位Ａを伝達する変
位伝達手段３によって各レバーアーム６に固定されてい
る。各々のレバーアーム６は基板４の両側面にヒンジ５
を介して連結されている。またレバーアーム６の両先端
部には薄板よりなる梁７がブリッジ状に接続されている
。このような構造の増幅機構において、この増幅機構の
駆動源となる圧電素子１は通常、圧電セラミック部材と
内部電極導体層とを多層積層して圧電の縦効果を高めた
構造のものが用いられている。例えばこの圧電素子１は
、次のようにして作られる。先ずペロブスカイト結晶構
造をもつ多成分固溶体セラミック粉末に有機バインダー
を混合してグリーンシート化し、その上に内部電極導体
層をペースト状に塗布した後、数十層（例えば６４層）
に積層・焼結して積層体を作る。この積層体の側面には
内部電極導体層の端部が全層露出している。次に、積層
体の４つの側面のうち相対する一組の側面上に外部電極
を設けて、前述の内部電極導体層の露出部を一層おきに
同電位になるように接続する。この場合、各内部電極導
体層は、くしの歯を２つ噛み合わせたように、一層ごと
に電位が互い違いになるように接続する。
【０００３】このような圧電素子１を駆動源とする従来
の増幅機構では、外部電極に外部から電圧を与えると、
圧電素子１の発生変位Ａは、変位伝達手段３を介して各
レバーアーム６に伝えられ、ヒンジ５を支点とするてこ
の原理によりレバーアーム６の先端で拡大される。そし
てレバーアーム６の両先端にブリッジ状に接続された梁
７にはその軸方向に変位が伝達され、梁７は周知の座屈
運動によって両端に加えられた変位に対して直角方向に
変形し、梁７の中央部に最大変位Ｂが生じる。圧電素子
１に加えた電圧を除くと圧電素子１は原状に復帰し梁７
の中央部の変位も原状に復帰する。
の増幅機構では、外部電極に外部から電圧を与えると、
圧電素子１の発生変位Ａは、変位伝達手段３を介して各
レバーアーム６に伝えられ、ヒンジ５を支点とするてこ
の原理によりレバーアーム６の先端で拡大される。そし
てレバーアーム６の両先端にブリッジ状に接続された梁
７にはその軸方向に変位が伝達され、梁７は周知の座屈
運動によって両端に加えられた変位に対して直角方向に
変形し、梁７の中央部に最大変位Ｂが生じる。圧電素子
１に加えた電圧を除くと圧電素子１は原状に復帰し梁７
の中央部の変位も原状に復帰する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の増幅機構
では、駆動源である圧電素子１には内部材料として銀が
使用されているため、高湿度雰囲気中においてはこの銀
がマイグレーションを起し、絶縁特性が急激に低下する
ことがある。従って、耐湿負荷試験を行なうと側面また
は各部で放電するものが発生し信頼性上の大きな問題と
なっている。そこで一般的には圧電素子１を絶縁性を有
する樹脂で被覆して湿気の浸入を防ぐことが行なわれて
いるが、耐湿性は充分満足するには到っていない。
では、駆動源である圧電素子１には内部材料として銀が
使用されているため、高湿度雰囲気中においてはこの銀
がマイグレーションを起し、絶縁特性が急激に低下する
ことがある。従って、耐湿負荷試験を行なうと側面また
は各部で放電するものが発生し信頼性上の大きな問題と
なっている。そこで一般的には圧電素子１を絶縁性を有
する樹脂で被覆して湿気の浸入を防ぐことが行なわれて
いるが、耐湿性は充分満足するには到っていない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる従来の増
幅機構の欠点を解決した機械的増幅機構を提供すること
を目的とし、圧電素子の変位を伝達し増幅する二本のレ
バーアームと、前記レバーアームで挟持された変位増幅
手段の梁とを含む機械的増幅機構において、前記圧電素
子が伸縮機能を有する筒状の金属ケースにより気密に外
装されたことを特徴とする。
幅機構の欠点を解決した機械的増幅機構を提供すること
を目的とし、圧電素子の変位を伝達し増幅する二本のレ
バーアームと、前記レバーアームで挟持された変位増幅
手段の梁とを含む機械的増幅機構において、前記圧電素
子が伸縮機能を有する筒状の金属ケースにより気密に外
装されたことを特徴とする。
【０００６】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例を示す斜視図である
。本実施例が図４に示す従来の増幅機構と異なるものは
、圧電素子１に代えて圧電アクチュエータ素子１０が用
いられている点である。この圧電アクチュエータ素子１
０は伸縮機能をもつ筒状の金属ケースの中に前述の圧電
素子を気密封止したものであって、図２に示すように、
圧電セラミック層と内部電極導体層とが交互に積層され
た積層体を含む圧電素子１が、金属ケース１１と圧電素
子１の一方の端面に設けられた気密端子１２とによって
気密状態にされ、気密端子１２の上にキャップ状の金属
部材１３が被せれら、圧電素子１の変位発生軸Ｃとほぼ
平行に気密端子１２を貫通したリード線１４が金属部材
１３の側部を貫通して金属部材１３の外部へ取り出され
る構造となっている。
る。図１は、本発明の第１の実施例を示す斜視図である
。本実施例が図４に示す従来の増幅機構と異なるものは
、圧電素子１に代えて圧電アクチュエータ素子１０が用
いられている点である。この圧電アクチュエータ素子１
０は伸縮機能をもつ筒状の金属ケースの中に前述の圧電
素子を気密封止したものであって、図２に示すように、
圧電セラミック層と内部電極導体層とが交互に積層され
た積層体を含む圧電素子１が、金属ケース１１と圧電素
子１の一方の端面に設けられた気密端子１２とによって
気密状態にされ、気密端子１２の上にキャップ状の金属
部材１３が被せれら、圧電素子１の変位発生軸Ｃとほぼ
平行に気密端子１２を貫通したリード線１４が金属部材
１３の側部を貫通して金属部材１３の外部へ取り出され
る構造となっている。
【０００７】本実施例においては、圧電アクチュエータ
素子１０の両端は、図１に示すように、エポキシ樹脂な
どの接着剤２によって、Ｔ字状の変位伝達手段３に接続
されている。変位伝達手段３は、基板４の両側面に平板
状のヒンジ５によって接続された各々のレバーアーム６
に連結されている。またレバーアーム６の先端には、薄
い金属板をプレス打抜き法等によって打抜き、両端をレ
バーアーム６の板厚に合わせてコ字状に成型した梁７が
リベット８によって締結されている。
素子１０の両端は、図１に示すように、エポキシ樹脂な
どの接着剤２によって、Ｔ字状の変位伝達手段３に接続
されている。変位伝達手段３は、基板４の両側面に平板
状のヒンジ５によって接続された各々のレバーアーム６
に連結されている。またレバーアーム６の先端には、薄
い金属板をプレス打抜き法等によって打抜き、両端をレ
バーアーム６の板厚に合わせてコ字状に成型した梁７が
リベット８によって締結されている。
【０００８】このような構造の増幅機構において、圧電
アクチュエータ素子１０に電圧を加えると、圧電アクチ
ュエータ素子１０の発生変位Ａは、変位伝達手段３を介
して各レバーアーム６に伝えられ、レバーアーム６の先
端で拡大される。そしてレバーアーム６の両先端にブリ
ッジ状に接続した梁７にはその軸方向に変位が伝達され
、梁７は周知の座屈運動によって両端に加えられた変位
に対して直角に変形し、梁の中央部に最大変位Ｂが生ず
る。圧電アクチュエータ素子１０に加えた電圧を除くと
圧電アクチュエータ素子１０は原状に復帰し、梁の中央
部の変位も原状に復帰する。
アクチュエータ素子１０に電圧を加えると、圧電アクチ
ュエータ素子１０の発生変位Ａは、変位伝達手段３を介
して各レバーアーム６に伝えられ、レバーアーム６の先
端で拡大される。そしてレバーアーム６の両先端にブリ
ッジ状に接続した梁７にはその軸方向に変位が伝達され
、梁７は周知の座屈運動によって両端に加えられた変位
に対して直角に変形し、梁の中央部に最大変位Ｂが生ず
る。圧電アクチュエータ素子１０に加えた電圧を除くと
圧電アクチュエータ素子１０は原状に復帰し、梁の中央
部の変位も原状に復帰する。
【０００９】本実施例では、金属ケース１１内の圧電素
子１は、外形寸法が縦１０ｍｍ，横３ｍｍ，厚さ３ｍｍ
であり変位量が８μｍである。レバーアーム６は、増幅
率が約１０倍である。梁７は、板厚０．１２ｍｍ，幅３
ｍｍ，長さ１８ｍｍである。この時、最大変位２９５μ
ｍで、変位拘束時の最大発生力１８０ｇｆの性能を得た
。また、温度６０℃，湿度９５％のＲＨ，直流電圧１５
０Ｖ印加の条件で耐湿負荷試験を行なった結果１０００
時間まで放電等による不良は発生しなかった。
子１は、外形寸法が縦１０ｍｍ，横３ｍｍ，厚さ３ｍｍ
であり変位量が８μｍである。レバーアーム６は、増幅
率が約１０倍である。梁７は、板厚０．１２ｍｍ，幅３
ｍｍ，長さ１８ｍｍである。この時、最大変位２９５μ
ｍで、変位拘束時の最大発生力１８０ｇｆの性能を得た
。また、温度６０℃，湿度９５％のＲＨ，直流電圧１５
０Ｖ印加の条件で耐湿負荷試験を行なった結果１０００
時間まで放電等による不良は発生しなかった。
【００１０】次に、本発明の第２の実施例について述べ
る。図３は、本発明の第２の実施例の斜視図である。本
実施例においてはレバーアーム６ａおよび６ｂはそれぞ
れ逆Ｌ字状またはＬ字状をしており、基板４は門型形状
をしている。基板４の底部は逆Ｌ字状の第１のレバーア
ーム６の底部上面およびＬ字状のレバーアーム６ｂの底
部上面に薄板状の第１のヒンジ５ａおよび第２のヒンジ
５ｂを介して接続されている。門型形状の基板４の内部
には第１の実施例で示したのと同じ構造の圧電アクチュ
エータ素子１０が取り付けられている。この圧電アクチ
ュエータ素子１０の一端は、門型形状の基板４の上部に
接着剤２によって固着されている。また圧電アクチュエ
ータ素子１０の他端は、２つに分岐して第１のレバーア
ーム６の底端部上面と第２のレバーアーム６ｂの底端部
上面に連結されている変位伝達手段９に固定されている
。また第１のレバーアーム６ａ及び第２のレバーアーム
６ｂの他端には、薄い金属板をプレス打抜き法等によっ
て打抜き、両端が各レバーアームの板厚に合せてコ字状
に成型された梁７がリベット８によって締結されている
。本実施例の動作は第１の実施例の動作と同じである。
る。図３は、本発明の第２の実施例の斜視図である。本
実施例においてはレバーアーム６ａおよび６ｂはそれぞ
れ逆Ｌ字状またはＬ字状をしており、基板４は門型形状
をしている。基板４の底部は逆Ｌ字状の第１のレバーア
ーム６の底部上面およびＬ字状のレバーアーム６ｂの底
部上面に薄板状の第１のヒンジ５ａおよび第２のヒンジ
５ｂを介して接続されている。門型形状の基板４の内部
には第１の実施例で示したのと同じ構造の圧電アクチュ
エータ素子１０が取り付けられている。この圧電アクチ
ュエータ素子１０の一端は、門型形状の基板４の上部に
接着剤２によって固着されている。また圧電アクチュエ
ータ素子１０の他端は、２つに分岐して第１のレバーア
ーム６の底端部上面と第２のレバーアーム６ｂの底端部
上面に連結されている変位伝達手段９に固定されている
。また第１のレバーアーム６ａ及び第２のレバーアーム
６ｂの他端には、薄い金属板をプレス打抜き法等によっ
て打抜き、両端が各レバーアームの板厚に合せてコ字状
に成型された梁７がリベット８によって締結されている
。本実施例の動作は第１の実施例の動作と同じである。
【００１１】本実施例では、金属ケース内の圧電素子は
、外形寸法が縦２０ｍｍ，横３ｍｍ，厚さ３ｍｍであり
、変位量が１６μｍである。レバーアームは、増幅率が
約１０である。梁７は、板厚０．１２ｍｍ，幅３ｍｍ，
長さ１８ｍｍである。本実施例は、外形寸法が第１の実
施例とほぼ同じであり、最大変位５７０μｍ，変位拘束
時の最大発生力１９０ｇｆの性能が得られた。
、外形寸法が縦２０ｍｍ，横３ｍｍ，厚さ３ｍｍであり
、変位量が１６μｍである。レバーアームは、増幅率が
約１０である。梁７は、板厚０．１２ｍｍ，幅３ｍｍ，
長さ１８ｍｍである。本実施例は、外形寸法が第１の実
施例とほぼ同じであり、最大変位５７０μｍ，変位拘束
時の最大発生力１９０ｇｆの性能が得られた。
【００１２】また温度６０℃，湿度９５％ＲＨ，直流電
圧１５０Ｖ印加の条件で耐湿負荷試験を行なった結果１
０００時間まで放電等による不良は発生しなかった。
圧１５０Ｖ印加の条件で耐湿負荷試験を行なった結果１
０００時間まで放電等による不良は発生しなかった。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、機械的増
幅機構の駆動源としての圧電素子を金属製のケースから
なる密封容器内に収納させていることにより、耐湿性能
の良好な信頼性の高い機械的増幅機構を提供することが
できるという効果を有する。
幅機構の駆動源としての圧電素子を金属製のケースから
なる密封容器内に収納させていることにより、耐湿性能
の良好な信頼性の高い機械的増幅機構を提供することが
できるという効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例による機械的増幅機構の
斜視図である。
斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例における圧電アクチュエ
ータ素子の断面図である。
ータ素子の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例による機械的増幅機構の
斜視図である。
斜視図である。
【図４】従来の機構的増幅機構の斜視図である。
１ 圧電素子
２ 接着剤
３，９ 変位伝達手段
４ 基板
５，５ａ，５ｂ ヒンジ
６，６ａ，６ｂ レバーアーム
７ 梁
８ リベット
１０ 圧電アクチュエータ素子
１１ 金属ケース
１２ 気密端子
１３ 金属部材
１４ リード線
Ａ 発生変位
Ｂ 最大変位
Ｃ 変位発生軸
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電素子の変位を伝達し増幅する二本
のレバーアームと、前記レバーアームで挟持された変位
増幅手段の梁とを含む機械的増幅機構において、前記圧
電素子が伸縮機能を有する筒状の金属ケースにより気密
に外装されたことを特徴とする機械的増幅機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3140507A JPH04365384A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 機械的増幅機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3140507A JPH04365384A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 機械的増幅機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04365384A true JPH04365384A (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=15270259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3140507A Pending JPH04365384A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 機械的増幅機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04365384A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015051399A (ja) * | 2013-09-09 | 2015-03-19 | 武蔵エンジニアリング株式会社 | 液滴吐出装置 |
| US10105946B2 (en) | 2016-07-21 | 2018-10-23 | Seiko Epson Corporation | Fluid ejection device |
| US10144031B2 (en) | 2016-03-03 | 2018-12-04 | Seiko Epson Corporation | Fluid ejection device |
| US10434535B2 (en) | 2016-03-03 | 2019-10-08 | Seiko Epson Corporation | Fluid ejection device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02119277A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Nec Corp | 圧電素子変位増幅機構 |
| JPH02125674A (ja) * | 1988-11-04 | 1990-05-14 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
-
1991
- 1991-06-13 JP JP3140507A patent/JPH04365384A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02119277A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Nec Corp | 圧電素子変位増幅機構 |
| JPH02125674A (ja) * | 1988-11-04 | 1990-05-14 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2015051399A (ja) * | 2013-09-09 | 2015-03-19 | 武蔵エンジニアリング株式会社 | 液滴吐出装置 |
| US9789512B2 (en) | 2013-09-09 | 2017-10-17 | Musashi Engineering, Inc. | Liquid droplet discharge device |
| US10144031B2 (en) | 2016-03-03 | 2018-12-04 | Seiko Epson Corporation | Fluid ejection device |
| US10434535B2 (en) | 2016-03-03 | 2019-10-08 | Seiko Epson Corporation | Fluid ejection device |
| US10105946B2 (en) | 2016-07-21 | 2018-10-23 | Seiko Epson Corporation | Fluid ejection device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971202 |