JPS6147272A - 機械的増幅機構 - Google Patents

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） 本発明は電気、機械変換素子の運動を増幅し駆動する機
械的増幅機構に関し、さらに詳しくは電歪あるいは圧電
素子を駆動源として変位増幅を行ない、主としてプリン
タの如き印刷装置、あるいはリレーの如き開閉器に適用
する機械的増幅機構に関する。

（従来技術とその問題点） 従来、電気機械変換素子による駆動装置としてプリンタ
印字ヘッド等の印刷装置やリレー、スイッチ等の開閉器
がある。例えばドツトインパクト式プリンタ印字ヘッド
ではそＯｉｓ源としてほとんどが電磁石あるいは永久磁
石を用いている。しかし、この方式は駆動時において銅
損、鉄損があるため、必要とするエネルギに対し多大な
入力エネルギが必要でオシ、エネルギ変換効率が低いと
いう欠点があった。このため最近では電歪素子、あるい
は圧電素子を駆動源として用いて消費電力、発熱ｔを低
減し高速動作の可能な機構が考えられている。しかし、
このような方式には電歪あるいは圧電素子の励起時の伸
びがｏ、ｏｏｓ〜０．０１ｍと微少であるため通常のプ
リンタ印字ヘッドやリレー機構の出力端作用素子に必要
な０．３瓢〜０．５鴎の変位を得るように変位拡大手段
を必要とする。

この要求に対し、従来提案されているものとして第７図
に示すような特開昭５３−１１３６２５号公報記載の機
構がある。第７図において、調節ねじ２５により上向き
（印字方向）Ｋ湾曲した湾曲ばね２６の両端が保持要素
２７に固定され、また保持要素２７の一方は圧電結晶装
置２８に坐着し、他方は固定保持部２９に坐着する。こ
の構造において圧電結晶装置２８の励起によシ湾曲はね
２６をたわませ、湾曲ばね２６の中央に設けられた印字
針３０を駆動している。この方式は湾曲ばね２６の軸方
向に変位が与えられると衆知の座屈理論で明らかのよう
に湾曲ばね２６中央部で大きなたわみ量が得られ、また
構造も簡単である。しかしながら、このような座屈ばね
を使用した機構では圧電結晶２８の変位ｔｔ−ε、湾曲
ばね２６の長さをＬとしたとき湾曲ばね２６の中央部の
たわみ量Ｓは幾何学的に８　＝４４〕／ｒｃで近似され
るが、固定保持部２９の変形によ勺変位伝達が損失する
ためその分を補う長い湾曲ばね２６が必要となる。

例えばε＝　０．０１　ｔｍとし念とき／、＝１００頷
にしなければ通常必要な九わみｆｃＳ　＝　０．４　ｍ
にならない。

また、電結晶装置２８は湾曲ばね２６に直接接続してい
るため湾曲ばね２６の長さと合わせると機構全体が大型
になシ、プリンタ印字ヘッドやリレー等に要求される小
型化が困難となる欠点がちっヤ詐許豐号中の増４＠機構
がある。第８図において、電歪あるいは圧電素子３１の
伸縮方向両端に接続した変位拡大手段としての二本のレ
バーアーム３２とその各々のレバーアーム３２先端で挾
むように支持された梁３３とから構成されている。この
構造にシいて電歪あるいは圧電素子３１の励起によ〕各
々のレバーアーム３２よシ梁３３軸方向く拡大変位が与
えられ、さらに梁３３の変形によって梁３３中央部の印
字針３４に拡大され１ζ変位が生じる。このような方式
は梁の長さが鎧くても変位増幅率が大きい次め小型の機
構が得られる。

しかしながら、この構造では固定部となる基板３５の外
側にレバーアーム３２の如き可動体が配置されるため出
力端としての印字針３４と基板３５との位置決めが困難
となる。すなわち、プリンタにおいては複数個のヘッド
から構成されるのが通常であり、そのためには各ヘッド
の印字針の位置を０．０５ｍ５＋程度以内に配列する必
要がある。

この構造において、位置決め調整が困難となシ、製作コ
ストが高くなる欠点があった。

（発明の目的） 本発明はこのような従来の欠点を除去し、小型で増幅率
が大きく、かつ低コストの機械的増幅機構を提供する−
ものである。

（発明の構成） 本発明によれば、電歪あるいは圧電素子の運動を増幅し
駆動する増幅機構において、前記電歪あるいは圧電素子
の伸縮方向一端を固定し支持するベースと、前記電歪め
るいは圧電素子の他端と前記ベースに接続した変位増幅
手段としてのレノクーアームと、そのレバーアームとベ
ースで挾むように支持された変位増幅手段としての梁と
から構成され、その梁には出力端としての作用素子が設
けられていることを特徴とする＠機内増幅機構が得られ
る。

（構成の詳細な説明） 本発明は上述の構成をとることにより従来の問題点を解
決した。まず電歪あるいは圧電素子の伸縮方向一端を固
定し支持するベースには、変位を伝達しかつ支点となる
変位伝達手段を介してレバーアームを接続する。またレ
バーアームには他の変位伝達手段を介して前記電歪ある
いは圧［素子の伸縮方向両端が接続される。ｔｙｃレバ
ーアーム他端とベース他端とで挾むように支持された梁
があり、その梁はベースに位置決めされて接続される。

そこで、電歪あるいは圧電素子の励起によりレバーアー
ムはベースと接続された変位伝達手段を支点としてて仁
の原理により回転し、レバーアーム他端の梁との接続部
で変位が増幅される。そこでそのレバーアームから梁の
一端軸方向に変位が伝達され、梁は座屈理論で明らかな
如くさらに増幅変形する。このとき、梁中央部の出力端
としての作用素子はベースより正確な位置において増幅
変位を得る。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のプリンタ印字ヘッドを示す
模式的な斜視図でおる。また第２図は第１図の動作を説
明するための図である。第１図、第２図において、電歪
あるいは圧電素子１の伸縮方向一端がベース２に取付け
られ、また他端には電歪あるいは圧電素子１の伸縮動作
を伝達する手段３を介してレバーアーム４を設ける。さ
らにレバーアーム４とベース２はもう一方の伝達手段３
で接続される。一方、レバーアーム４の先端には梁５を
接続し、その梁５他端はベース２に位置決めされ固定さ
れる。この位置決めは例えばベース２に溝を設けて梁５
を挿入することにより得られるし、その他位置決め用の
ピンを設けても良い。

また梁５の中央部には出力端としての印字針６が設けら
れ、その後部にはベース２よシ梁５の初期変位、及びバ
ックストッパを兼ね比調整用ネジ７を設けている。これ
らベース２、変位伝達手段３、レバーアーム４、梁５は
バネ性のある材料であれハハネ鋼等の金属材料やカーボ
ンファイバーの如き複合材料で製作可能であり、プレス
打抜き法、エツチング法、ワイヤーカット法、射出成形
加工によシ製造できるため量産も可能である。また梁５
とレバーアーム４との接合方法はピンジ、インドの如き
回転支持、溶接等の固定支持でも良く、さらに、伝達手
段３は摩耗の小さいセラミックを用いたピンジ、インド
の如き支店でも可能である。

また駆動源は電歪あるいは圧電素子１であシ、例えばチ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の如き平板状で縦効果の
おる材料を複数枚積層し、各々の圧電素子に対して共通
電極を設けて並列状態にしたものである。本発明ではこ
の他、横効果、縦効果のある電歪又は圧電素子単板でも
適用できる。以上の機構において、電歪あるいは圧電素
子１に電圧を与えることによシ伸び８を生じ、その変位
はレバーアーム４に伝達され変位増幅されて梁５の一端
軸方向に伝達される。このとき梁５の他端はベース２に
おいて溝に挿入され溶接され固定されているため、印字
針６はベース２より正確な位置で前方へ押出され、プラ
テン９上の用紙１０．インクリボン１１？打撃１ドツト
印字を行なう。その後印加電圧の停止によりｉ、歪ある
いは圧電素子し １は元の長さに復帰↓、同時にレバーアーム４、梁５も
元の位置に戻る。以上の実施例において具体的な一例を
示すと、電歪あるいは圧電素子１の変位を０．０１　ｖ
ａｎ、レバーアーム４の増幅率を６倍にし、梁５の長さ
を４０ｍＶＣＩ、た機構において印字針６では０゜５簡
の変位が得られ、小型で変位量が大きく、低価格の印字
ヘッドが得られた。

以上の増幅機構は複数個並列することによシドットイン
パクト式ラインプリンタに使用できる。

第３図にその一実施例を示す。第３図において、各々の
印字ヘッドはスペーサ１２を介して並列に配置され、リ
ボンガイド１３を前方に配置したハウジング１４に固定
される。またハウジング１４は揺動機構ベース１５に設
けられる。本発明によればこのような複数個から成る印
字機構を印字ピッチ分だけ横に揺動し、印字を行なうド
ツトインパクト式ラインプリンタ用印字機構が得られる
。

また第４図には各増幅機構を一体にした例含示した。第
４図において、ベース１６、レバーアーム１７を複数個
の増幅機構分だけ一体にしたものであシ、このような構
造は切削、あるいはワイヤーカット法で製作できる。こ
のような方式においても本発明の効果がある。

またさらに、本発明ではワイヤートッド式プリンタヘッ
ドにも適用できる。第５図に他の一実施例を示す。第５
図において、円筒状ベース１８にレバーアーム１９、梁
５を位置し、梁５にはワイヤー２０が設けられている。

またワイヤー２０はその先端でワイヤガイド２１により
配列される。

このような印字機構にも同様の性能が得られる。

また本発明の増幅機構はリレーに代表される開閉器にも
適用でき、第６図に一実施例を示す。第６図において、
前記の本発明の増幅機構の梁５には作用素子としての可
動接点２２を設け、その可動接点２２１Ｃ対応してベー
ス２に固定接点２３゜２４を設けている。そこで駆動時
には電歪あるいは圧電素子１の伸縮動作によシ可動接点
２２は一方の固定接点２３より他方の固定接点２４へ移
動接触してリレー動作が行なわれる。本発明はこのよう
なリレーにおいても効果があシ、接点変位が大きく、低
価格で信頼性の高いリレーが得られる。

（発明の効果） 本発明によれば小型で変位増幅率が大きく、かつ出力端
としての作用素子の位置決めができ組立ての容易な、低
コストの機械的増幅機構が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す模式的斜視図、第２図
は第１図の動作を説明するための側面図、第３図は本発
明の一実施例を示す部分斜視図、第４図は本発明の一実
施例を示す模式的斜視図、第５図は本発明の一実施例を
示す断面図、第６図は本発明の他の実施例を示す斜視図
、第７図は従来の一実施例を示す側面図、第８図は従来
の一実施例を示す斜視図を示す。 図中各記号はそれぞれ次のものを示す。 １・・・・・・電歪あるいは圧電素子、２・・・・・・
ペース。 ３・・・・・・変位伝達手段、　４・・・・・・レバー
アーム。 ５・・・・・・梁、　６・・・・・・印字針、　７・・
・・・・調整ネジ。 ８・・・・・・電歪あるいは圧電素子の伸び。 ９・・・・・・プラテン、　１０・・・・・・用紙。 １１・・・・・・インクリボン、　１２・・・・・・ス
ペーサ。 １３・−・・・リボンガイド、　１４・・・・・・ノ〜
ウジング。 １５゛・・・・・・揺動機構ペース。 １６・・・・・・一体のベース、　１７・・・・・・一
体のレバーアーム、　１８・・・・・・円筒ベース。 １９・・・・・・レバーアーム、　　２０−・・・・ワ
イヤー２１・・・・・・ワイヤーガイド、　２２・・・
・・・可動接点。 ２３　、２４−・・・・・固定接点、　２５・・・・・
・調節ねじ。 ２６・・・・・・湾曲ばね、　２７・・・・・・保持要
素。 ２８・・・・・・圧電結晶装置、　２９・・・・・・固
定保持部。 ３０・・・・・・印字針、　３１・・・・・・電歪ある
いは圧電素子、　３２・・・・・・二本のレバーアーム
。 第１区 第２図 〔ｐシ廿 Ｍ３図 才鼠動杉突構ベース 第４図 第５図 第４図 第７図 第Ｆ３図 基板 手続補正書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電歪あるいは圧電素子の運動を増幅し駆動する増幅機構
   において、前記電歪あるいは圧電素子の伸縮方向一端を
   固定（支持するベースと、前記電歪あるいは圧電素子の
   他端と前記ベースに接続した変位増幅手段としてのレバ
   ーアームと、そのレバーアームとベースで挾むように支
   持された変位増幅手段としての梁とから構成され、その
   梁には出力端としての作用素子が設けられていることを
   特徴とする機械的増幅機構。