JPS59202902A

JPS59202902A - 変位装置

Info

Publication number: JPS59202902A
Application number: JP7626883A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Kanbara; 正治神原; Shin Murakami; 慎村上
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1983-05-02
Filing date: 1983-05-02
Publication date: 1984-11-16

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】（技術分野）この発明は、バイモルフ振動子を用いた変位装置に関し
、より具体的には、例えばワイヤドツト式プリンタのプ
リンタヘッドのワイヤを駆動するアクチーエータ用、お
よび自動車エンジンの燃料噴射弁の駆動用として好適な
変位装置に関する。

（従来技術）近年のワイヤドツト式プリンタヘッドのワイヤを駆動す
るアクチーエータ用、および自動車用エンジンの燃料噴
射弁の駆動用の変位装置には、応答が速いこと、駆動電
圧が低いこと、および駆動電圧に対する変位量が大きい
こと等が要求されている。

従来のこの種のアクチーエータ用変位装置としては、ス
プリングの復元力とソレノイドによるものが一般的に使
用されており、この変位装置は動作が安定してはいるが
、しかし上記のような要請に必ずしも満足に答えていな
い。

また、圧電素子を用いたアクチュエータ用の変位装置も
知られているが、これは第１図に示すように、一枚の長
板状の金属板１の両面に、分極方向が例えば共に金属板
１側（あるいは共に金属板１と反対側）に向く圧電セラ
ミック２，３を貼シ合わせたいわゆる並列型・々イモル
フ振動子である。

この圧電セラミック２，３の外側に設けられた電極４と
５を短絡し、これと中央の金属板１とを電気端子として
、交流電圧を印加する。そして、金属板１の長手方向の
一端側を固定側、他端側を変位側とし、変位側にワイヤ
（図示しない）を固定する。中央の金属板１に正電圧、
外側の電極４゜５に負電圧を印加すると、第１図の上方
側の圧電セラミック２が伸び、下方側の圧電セラミック
３が縮み、変位装置の片端を固定しておくと、その固定
端の反対側の自由端は上方に屈曲する。電圧の極性が逆
になると自由端は下方に屈曲し、電圧を解除すれば、変
位装置全体は元の状態に復帰する。

この圧電素子を用いた変位装置に対しても、冒頭に述べ
た要求がそのｉ！ま適用されるが、今、圧電セラミック
２，３の長さ７＝１５ｍｍ、厚み１−〇、１５朋とする
と、共振周波数ｆ　＝　５００　Ｈｚとなる。また、電
圧を一定とした時の変位量ΔＸは、式例し、（厚みｔ）
に反比例する。このような変位装置において、応答を速
くするために共振周波数ｆを高くする必要がある。たと
えば、応答速度を０．３　ｍ５ｅｃ以内にするためには
、共振周波数を１ｔを短かくするか、厚みＥを厚くする
必要がある。

こうすると変位量と共振周波数は相反するので変位量が
小さくなり、駆動電圧に対する変位量が小さく彦ってし
まう。あるいは、駆動電圧を低くして変位量を大きくす
るためには、厚みｔを薄くしなければならないため、共
振周波数ｆｒが低下してしまう。いずれにしろ、従来の
圧電素子を用いた変位装置においても、応答性を速くし
、駆動電圧を低くし、電圧に対する変位量を大きくしか
つ力を強くすることを同時に満足することは困難であっ
た。

（発明の目的）この発明の目的は、上述のような従来の問題点を解消す
るもので、ワイヤドツト式プリンタのプリンタへ、ドの
ワイヤを駆動するアクチーエータ用、および自動車エン
ジン用燃料噴射弁の駆動用として好適な、応答性の速い
、駆動電圧の低い駆動電圧に対する変位量の大きくかつ
力の強い変位装置を提供することにある。

（発明の構成）そこで、この発明の変位装置の特徴は、金属板の両面に
２つの並列型バイモルフ振動子を貼シ合わせて構成した
ことにある。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図はこの発明の変位装置の一実施例の斜視図、第３
図は第２図のｌ［−１［面における切断正面図である。

両図において、板状、例えば長板状の第一の金属板７０
両面に、分極方向が共にその第一の金属板７側に向く（
第３図において矢印で示す）圧電セラミック８，９を貼
り合わせて、第一の並列型バイモルフ振動子１０を形成
する。また長板状の第二の金属板１１０両面に、分極方
向が共にその第二の金属板１１と反対側に向く圧電セラ
ミック１２．１３を貼り合わせて、第二の並列型バイモ
ルフ振動子１４を形成する。そして、この第一および第
二の並列型バイモルフ振動子１０と１４を第三の金属板
１５０両面に貼り付け、両（５）外側の圧電セラミック１０と１３の外面に電極１６と１
７を接着する。

第一および第二の並列型バイモルフ振動１０と１４のそ
れぞれの中央の第一および第二の金属板７と１１とを短
絡して、これを一方の電気端子とし、他方、変位装置全
体の中央の第三の金属板１５と外側の電極１６と１７と
を短絡して、これをもう一方の電気端子とし、両電気端
子の間に交流電圧を印加する。そして、第三の金属板１
５の一端側を固定側、他端側を変位側とする。

作用を説明すると、第三の金た板１５と電極１６．１７
側に正電圧、第一および第二の金属板７．１１側に負電
圧を印加し、変位装置の一端を固定しておくと、固定端
の反対側の自由端が上方に屈曲し、電圧の極性が逆にな
ると、自由端が下方に屈曲する。

次に、第１図に示した従来の変位装置と、第２図および
第３図に示すこの発明の変位装置について行なった実験
結果を第１表に示す。

（６）第　　　　　１　　　　　表第１表かられかるように、圧電セラミックの寸法（ｔ＋
ｗ＋ｔ）を同一とし、この発明では４層、従来は２層と
し、駆動電圧を５０Ｖとした時、共振周波数ｆｒはほぼ
同じであるが、変位量はこの発明の方が従来より１００
／４０＝２．５倍に増加している。

（発明の効果）以上説明したように、この発明の変位装置によれば、−
板の金属板の両面に分極方向が逆向きの２つの並列型バ
イモルフ振動子を貼り合わせた構成としたことにより、
従来装置に比べて、共振周波数と駆動電圧を同じにした
時の変位量を大きくすることができ、従来装置に比べて
応答性を速く、駆動電圧を低く、駆動電圧に対する変位
量を大きくかつ力を強くすることができる。

なお、この発明の変位装置は、上述したように、ワイヤ
ドツト式プリンタのプリンタヘッドのワイヤを駆動する
アクチーエータ用として好適であるがヘリカルスキャン
方式によるビデオチープレコーグの記録再生において、
ステイル再生、スローモーション再生、クイックモーシ
ョン再生などの特殊再生を行なう場合の磁気ヘッドのオ
ートトラッキング用としても好適に使用できる。また、
自動車の気化器へガソリンを供給するための制御ノズル
のアクチーエータ用としても適用が可能であり、さらに
、一般的なソレノイドアクチュエータの代替としての応
用も可能であり、周波数、駆動電圧値、変位量などを任
意かつ容易に制御可能な変位装置として、応用範囲の広
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧電素子を用いた変位装置の斜視図、第
２図はこの発明の変位装置の一実施例の斜視図、第３図
は第２図のＩｆ−Ｉ面における切断正面図である。７・・・第一の金属板、８，９，１２．１３・・・圧電
セラミック、１０・・・第一の並列型バイモルフ振動子
、１１・・・第二の金属板、１４・・・第二の並列型バ
イモルフ振動子、１５・・・第三の金属板、１６゜１７
・・・電極。特許出願人　ティーディーケイ株式会社特許出願代理人
　弁理士　山　本　恵　−（９）肌／図東２図Ｅ翼３　図１０−

Claims

【特許請求の範囲】

板状の第一の金属板の両面に分極方向が共に該第−の金
属板側に向く２枚の圧電素子を貼シ合わせた第一の並列
型バイモルフ振動子と、板状の第二の金属板の両面に分
極方向が共に該第二の金属板と反対側に向く２枚の圧電
素子を貼り合わせた第二の並列型バイモルフ振動子とを
、板状の第三の金属板の両面に貼シ合わせて構成した変
位装置。