JPH0563032B2 - - Google Patents
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- JPH0563032B2 JPH0563032B2 JP61051825A JP5182586A JPH0563032B2 JP H0563032 B2 JPH0563032 B2 JP H0563032B2 JP 61051825 A JP61051825 A JP 61051825A JP 5182586 A JP5182586 A JP 5182586A JP H0563032 B2 JPH0563032 B2 JP H0563032B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
- H10N30/503—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view
- H10N30/505—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view the cross-section being annular
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
Landscapes
- Impact Printers (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は、プリンターの印字ヘツドを駆動した
り、点字練習機等に適用した、被駆動体に変位を
与えるために用いられる圧電変位素子に関する。
り、点字練習機等に適用した、被駆動体に変位を
与えるために用いられる圧電変位素子に関する。
＜従来技術＞
複数枚の圧電素子を電気的並列になるように積
層一体化してなる圧電積層体を用いた圧電変位素
子は公知である。
層一体化してなる圧電積層体を用いた圧電変位素
子は公知である。
＜発明が解決しようとする問題点＞
この圧電積層体は、その分極方向に従つた電圧
を印加することにより伸張し、その印加を解除す
ることにより復動するものであつて、該電圧印加
により変位を取出し得る。ところで、かかる圧電
積層体を用いたものは、微小な変位しか得ること
ができず、大変位を要する被駆動体の移動には適
用不能であつた。
を印加することにより伸張し、その印加を解除す
ることにより復動するものであつて、該電圧印加
により変位を取出し得る。ところで、かかる圧電
積層体を用いたものは、微小な変位しか得ること
ができず、大変位を要する被駆動体の移動には適
用不能であつた。
本発明は、かかる圧電積層体を変位発生源とし
ながらも、大きな変位を取出し得る圧電変位素子
の提供を目的とするものである。
ながらも、大きな変位を取出し得る圧電変位素子
の提供を目的とするものである。
＜問題点を解決するための手段＞
本発明は、複数枚の圧電素子を電気的並列にな
るように積層一体化してなる圧電積層体の駆動側
端面に、振巾増幅用ホーンを結合し、その共振系
で励起できるように、圧電積層体の長さをｎ×
c1／ｆに設定し、ホーンの長さをｎ×c2／ｆに設
定したことを特徴とする圧電変位素子。
るように積層一体化してなる圧電積層体の駆動側
端面に、振巾増幅用ホーンを結合し、その共振系
で励起できるように、圧電積層体の長さをｎ×
c1／ｆに設定し、ホーンの長さをｎ×c2／ｆに設
定したことを特徴とする圧電変位素子。
ここでｆ；ホーンの共振周波数
ｎ；整数／２（1/2、１、１ 1/2…）
c1；圧電積層体中の音速
c2；ホーン中の音速
＜作用＞
前記圧電積層体に、ホーンの共振周波数に一致
する交番電圧を印加すると、該積層体は振動を生
じ、その振動はホーンで増幅され、その端部で、
大きな振巾となる。
する交番電圧を印加すると、該積層体は振動を生
じ、その振動はホーンで増幅され、その端部で、
大きな振巾となる。
このホーンと積層体の接合端部の振動は、みか
け上は、印加する周波数が高いために、最大伸張
量と等しい変位を生じたとものと同じとなり、前
記ホーンの先端を、被駆動体に連係すれば、実質
上該被駆動体は、最大伸張量と等しい変位が付与
されることとなる。しかもこの変位は、圧電積層
体のみの場合に比して数十倍となる。
け上は、印加する周波数が高いために、最大伸張
量と等しい変位を生じたとものと同じとなり、前
記ホーンの先端を、被駆動体に連係すれば、実質
上該被駆動体は、最大伸張量と等しい変位が付与
されることとなる。しかもこの変位は、圧電積層
体のみの場合に比して数十倍となる。
＜実施例＞
第１〜３図について本発明の一実施例を説明す
る。
る。
１は、PZT磁器からなる複数枚の圧電素子２
を積層してなる圧電積層体であつて、該圧電素子
２を電気的に並列になるように積層一体化してな
るものである。
を積層してなる圧電積層体であつて、該圧電素子
２を電気的に並列になるように積層一体化してな
るものである。
その結線構成を第２，３図について説明する
と、圧電素子２の夫々の積層面には電極３ａ，３
ｂが積層方向へ交互に形成され、かつその周面に
は、二条の導体からなる導電路４ａ，４ｂが形成
されており、前記電極３ａは導電路４ａに、電極
３ｂは導電路４ｂに夫々接続され、さらに前記導
電路４ａ，４ｂはリード線５ａ，５ｂにより外部
に引き出されて発振器６に接続される。また、前
記圧電積層体１の周囲にはエポキシ樹脂、シリコ
ンゴム等の絶縁層７が形成され、前記導電路４
ａ，４ｂの絶縁処理が施される。而て、各圧電素
子２は電気的に並列状態に置かれて発振器６に接
続されることとなる。
と、圧電素子２の夫々の積層面には電極３ａ，３
ｂが積層方向へ交互に形成され、かつその周面に
は、二条の導体からなる導電路４ａ，４ｂが形成
されており、前記電極３ａは導電路４ａに、電極
３ｂは導電路４ｂに夫々接続され、さらに前記導
電路４ａ，４ｂはリード線５ａ，５ｂにより外部
に引き出されて発振器６に接続される。また、前
記圧電積層体１の周囲にはエポキシ樹脂、シリコ
ンゴム等の絶縁層７が形成され、前記導電路４
ａ，４ｂの絶縁処理が施される。而て、各圧電素
子２は電気的に並列状態に置かれて発振器６に接
続されることとなる。
前記圧電積層体１の駆動側端面には、アルミ合
金、ステンレス等の金属製の振巾増幅用ホーン１
０が結合される。その結合は、第２図のように、
圧電積層体１の端面に接着剤１１により接続する
ことによりなされ得る。また結合手段の他例とし
ては、第３図のように、圧電素子２の中心に透孔
１２を形成とし、かつホーン１０の後端中心に螺
子孔１３を形成して、圧電積層体１の後端から螺
子杆１４を挿入し、前記螺子孔１３に螺合すると
ともに、その後端をナツト１５で螺合緊締するよ
うにしてもよい。前記ナツト１５と、最端部の圧
電素子２間には、皿バネ等を介装し、前記ナツト
１５の締付けにより圧電素子２に亀裂が生じない
ようにしてもよい。
金、ステンレス等の金属製の振巾増幅用ホーン１
０が結合される。その結合は、第２図のように、
圧電積層体１の端面に接着剤１１により接続する
ことによりなされ得る。また結合手段の他例とし
ては、第３図のように、圧電素子２の中心に透孔
１２を形成とし、かつホーン１０の後端中心に螺
子孔１３を形成して、圧電積層体１の後端から螺
子杆１４を挿入し、前記螺子孔１３に螺合すると
ともに、その後端をナツト１５で螺合緊締するよ
うにしてもよい。前記ナツト１５と、最端部の圧
電素子２間には、皿バネ等を介装し、前記ナツト
１５の締付けにより圧電素子２に亀裂が生じない
ようにしてもよい。
第４図は、圧電積層体１の後端部に前記圧電素
子２と同径の金属ブロツク１７を配設し、ナツト
１５の締圧が、圧電素子２の全面に均等にかかる
ようにしたものである。
子２と同径の金属ブロツク１７を配設し、ナツト
１５の締圧が、圧電素子２の全面に均等にかかる
ようにしたものである。
また第５図は、圧電積層体１の後端部に前記圧
電素子２と同径のアルミナ等の緩板１８と、金属
板１９とを順次配設したものであり、前記緩衝板
１８により、圧電素子２と金属板１９間の音響イ
ンピーダンス、熱膨張係数の違いを緩和するよう
にしたものである。前記金属板１９は、金属ブロ
ツク１７と同様の機能を果す。
電素子２と同径のアルミナ等の緩板１８と、金属
板１９とを順次配設したものであり、前記緩衝板
１８により、圧電素子２と金属板１９間の音響イ
ンピーダンス、熱膨張係数の違いを緩和するよう
にしたものである。前記金属板１９は、金属ブロ
ツク１７と同様の機能を果す。
第１図に示すホーン１０は、前記圧電積層体１
と同径の円柱部２０と、その端面から段部２１を
介して突出する截頭円錐部２２とからなる段付コ
ニカルホーンで構成される。
と同径の円柱部２０と、その端面から段部２１を
介して突出する截頭円錐部２２とからなる段付コ
ニカルホーンで構成される。
このホーン１０は、前記構成に限定されるもの
では当然なく、このほか截頭円錐形のみからなる
単純コニカルホーン、単純段付ホーン、段付エキ
スポネンシヤルホーン等種々の形状があり得る。
では当然なく、このほか截頭円錐形のみからなる
単純コニカルホーン、単純段付ホーン、段付エキ
スポネンシヤルホーン等種々の形状があり得る。
前記圧電積層体１及びホーン１０にあつて、そ
の寸法を説明する。
の寸法を説明する。
前記圧電積層体１は、直径５mm−厚さ0.4mmの
PZT磁器を20枚積層して、約８mmの高さとして
いる。
PZT磁器を20枚積層して、約８mmの高さとして
いる。
この高さは、
ｆ；ホーンの共振周波数
ｎ；整数／２（1/2、１、１ 1/2…）
c1；圧電積層体中の音速
とすると、ｎ×c1／ｆの式に適合する。
また、前記ホーン１０は、円柱部２０の直径が
５mmであり、截頭円錐部２２の先端の直径を1.2
mmとしている。そして、前記円柱部２０の長さを
７mmとし、截頭円錐部２２の長さを８mmとし、そ
の全長を15mmとしている。
５mmであり、截頭円錐部２２の先端の直径を1.2
mmとしている。そして、前記円柱部２０の長さを
７mmとし、截頭円錐部２２の長さを８mmとし、そ
の全長を15mmとしている。
この、ホーン１０の全長は、ホーン１０中の音
速をc2とすると、ｎ×c2／ｆの式に適合する。ま
た前記段部２１の位置を振巾のノード位置とな
り、截頭円錐部２２の先端が最大振巾位置とな
る。而て、前記圧電積層体１の振巾を増幅するよ
うにしている。
速をc2とすると、ｎ×c2／ｆの式に適合する。ま
た前記段部２１の位置を振巾のノード位置とな
り、截頭円錐部２２の先端が最大振巾位置とな
る。而て、前記圧電積層体１の振巾を増幅するよ
うにしている。
そして、前記発振器６にはホーン１０の共振周
波数と一致する周波数の交番電圧が印加される。
波数と一致する周波数の交番電圧が印加される。
かかる構成において、前記発振器６にホーン１
０ｗの入力パワーを与え、かつ駆動周波数を
150kHzとすると、第１図左部の振巾変位曲線に
示す振巾を生じ、截頭円錐部２２の先端の振巾
は、10μｍとなる。一方、圧電積層体のみの場合
には、その変位は、0.3μｍであり、前記構成のも
のは約30倍の変位を取出し得ることとなる。
０ｗの入力パワーを与え、かつ駆動周波数を
150kHzとすると、第１図左部の振巾変位曲線に
示す振巾を生じ、截頭円錐部２２の先端の振巾
は、10μｍとなる。一方、圧電積層体のみの場合
には、その変位は、0.3μｍであり、前記構成のも
のは約30倍の変位を取出し得ることとなる。
かかる構成からなる圧電変位素子は、印字プリ
ンターに適用することができる。この場合には、
指定ドツト数に対応して多数集束し、所定圧電変
位素子の発振器６にのみ交番電圧を印加し、その
先端で印字プリンターのヘツドを駆動させる。
ンターに適用することができる。この場合には、
指定ドツト数に対応して多数集束し、所定圧電変
位素子の発振器６にのみ交番電圧を印加し、その
先端で印字プリンターのヘツドを駆動させる。
また、同じく多数集束して、点字練習機として
も用いることができる。この場合には所定点字を
構成するドツトに対応する箇所の圧電変位素子の
発振器６にのみ交番電圧を印加することにより、
練習者の指先に触圧を与え、点字にさわるのと同
一の触覚を得ることができ、点字練習に供し得る
こととなる。
も用いることができる。この場合には所定点字を
構成するドツトに対応する箇所の圧電変位素子の
発振器６にのみ交番電圧を印加することにより、
練習者の指先に触圧を与え、点字にさわるのと同
一の触覚を得ることができ、点字練習に供し得る
こととなる。
前記適用例にあつて、截頭円錐部２２先端は発
振器６の電圧印加とともに伸縮するものである
が、この伸縮速度は、周波数に対応して高速であ
るから、発振器６の電圧印加中は、継続的変位が
生じていると同じ状態となる。例えば、点字練習
機にあつても、その触圧は一定に感じる。（例え
ば蛍光灯の光のようなものである。） ＜発明の効果＞ 本発明は、上述のように、圧電積層体の駆動側
端面に振巾増幅用ホーンを結合し、その先端を変
位取出し端としたから、大きな変位を取出すこと
ができる等の優れた効果がある。
振器６の電圧印加とともに伸縮するものである
が、この伸縮速度は、周波数に対応して高速であ
るから、発振器６の電圧印加中は、継続的変位が
生じていると同じ状態となる。例えば、点字練習
機にあつても、その触圧は一定に感じる。（例え
ば蛍光灯の光のようなものである。） ＜発明の効果＞ 本発明は、上述のように、圧電積層体の駆動側
端面に振巾増幅用ホーンを結合し、その先端を変
位取出し端としたから、大きな変位を取出すこと
ができる等の優れた効果がある。
添付図面は本発明の実施例を示し、第１図は振
巾変位曲線とともに示す、圧電変位素子の一例の
側面図、第２図は圧電積層体１の縦断側面図、第
３図は他の圧電積層体１の固定例を示す縦断側面
図、第４，５図は同じく他の圧電積層体１の固定
例を示す一部の縦断側面図である。 １；圧電積層体、２；圧電素子、６；発振器、
１０；ホーン、２０；円柱部、２１；段部、２
２；截頭円錐部。
巾変位曲線とともに示す、圧電変位素子の一例の
側面図、第２図は圧電積層体１の縦断側面図、第
３図は他の圧電積層体１の固定例を示す縦断側面
図、第４，５図は同じく他の圧電積層体１の固定
例を示す一部の縦断側面図である。 １；圧電積層体、２；圧電素子、６；発振器、
１０；ホーン、２０；円柱部、２１；段部、２
２；截頭円錐部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数枚の圧電素子を電気的並列になるように
積層一体化してなる圧電積層体の駆動側端面に、
振巾増幅用ホーンを結合し、その共振系で励起で
きるように、圧電積層体の長さをｎ×c1／ｆに設
定し、ホーンの長さをｎ×c2／ｆに設定したこと
を特徴とする圧電変位素子。 ここでｆ；ホーンの共振周波数 ｎ；整数／２（1/2、１、１ 1/2…） c1；圧電積層体中の音速 c2；ホーン中の音速
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61051825A JPS62209877A (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 圧電変位素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61051825A JPS62209877A (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 圧電変位素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62209877A JPS62209877A (ja) | 1987-09-16 |
| JPH0563032B2 true JPH0563032B2 (ja) | 1993-09-09 |
Family
ID=12897663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61051825A Granted JPS62209877A (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 圧電変位素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62209877A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02131952A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-21 | Fujitsu Ltd | 印字ヘッド |
| EP0452502A4 (en) * | 1989-11-01 | 1992-03-25 | Oki Electric Industry Company, Limited | Wire driving mechanism |
| US5345137A (en) * | 1991-04-08 | 1994-09-06 | Olympus Optical Co., Ltd. | Two-dimensionally driving ultrasonic motor |
-
1986
- 1986-03-10 JP JP61051825A patent/JPS62209877A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62209877A (ja) | 1987-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |