專利名稱：放大壓電元件位移的裝置及制造這種裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及專供打印頭使用的放大壓電元件位移的裝置及制造這種裝置的方法，本發(fā)明還涉及包括這種位移放大裝置的打印頭。
圖37示出了先有技術(shù)裝置的例子。當(dāng)施加壓電元件101上的電壓中斷，使壓電元件101收縮到它原來的狀態(tài)時，片簧106和107與其一端固定在擺動部件108上的擺動臂110便回到原來的狀態(tài)。此時，擺動臂110由于慣性，退回時將超過靜止位置，片簧106和107由于其彈力的作用將會發(fā)生沿箭頭P和Q所示方向的振動，直到它停止在靜止位置。因此停止片簧106和107所需要的時間變得很長，從而妨礙了擺動臂110響應(yīng)壓電元件101的位移而進(jìn)行的高速擺動運(yùn)動。另外，由于上述振動還使片簧106和107產(chǎn)生彈性疲勞，從而減小了片簧106和107的耐用性。為了解決此問題，將一個制動器135固定在連接部件104的上端部，使其與擺動臂110的下側(cè)縱向邊相對。然而，當(dāng)制動器135緊靠在大體上為擺動臂110的縱向中心部分時，擺動臂110的自由端將傾向于按點(diǎn)畫線所示變彎。同時，還在擺動臂110上圍繞制動器135產(chǎn)生一個力矩，從而使片簧106和107在箭頭P和Q所示的方向產(chǎn)生振動和使擺動臂110在箭頭A和B所示的方向產(chǎn)生振動。
另外，當(dāng)可動部件105回到原來的狀態(tài)時，由于可動部件105、片簧106和107和擺動部件108的慣性，可動部件105的返回運(yùn)動容易發(fā)生延遲。當(dāng)可動部件105被固定在壓電元件101的上端表面時，因?yàn)檫@種延遲，壓電元件101便會受到張力的作用。壓電元件101通常用抗張力特性弱的壓電陶瓷制作。因此，壓電元件101受張力的作用容易損壞。
圖38和39示出了先有技術(shù)的打印頭。許多打印單元201(為簡明僅示出其中一個)被插入到許多在形狀基本上為圓筒形的定位支架202上形成的并在圓周上等間隔排列的狹縫203中?？蓮澢挠∷⒕€路板206有許多連接端子，這些端子可用焊接等方法被連接到打印單元201中的壓電元件205的導(dǎo)線205L上，印刷線路板206被安裝在打印單元201的框架204的端面上，在與定位支架202相對的側(cè)面上。蓋板208上裝有定位支架202，蓋板208具有突出部分207，用于往復(fù)引導(dǎo)許多連接到相應(yīng)打印單元201的打印金屬絲。
由于打印金屬絲的破損或磨損而發(fā)生需要更換相應(yīng)的某個打印單元201的事件時，需要從可彎曲的印刷線路板206的連接端子上脫開所有打印單元201的導(dǎo)線，然后再從定位支架202的狹縫203中拆去所有的打印單元201。因此，更換打印單元201是很麻煩的。
本發(fā)明的第一個目的是提供一種放大壓電元件位移的裝置和制造這種裝置的方法，這種裝置和方法可以保證可動部件在平行于壓電元件位移的方向進(jìn)行穩(wěn)定的位移。
按照本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便發(fā)生位移，該裝置包括框架部件、可動部件、第一片簧、第二片簧、擺動部件和四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)，框架部件沿上述壓電元件延伸，并具有相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件的一個端部的側(cè)向凸出部分;可動部件相對于上述壓電元件位移的方向被安裝在上述壓電元件的另一端部上;第一片簧的一個端部被固定到上述框架部件上;第二片簧的一個端部被固定在上述可動部件上并與上述第一片簧相對配置;擺動部件固定地連接在上述第一片簧的另一端部和上述第二片簧的另一端部上，并且當(dāng)上述第一片簧和第二片簧在上述壓電元件位移的作用下發(fā)生彎曲時，該擺動部件相應(yīng)地發(fā)生擺動;四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)被固定在上述可動部件和上述框架部件上，從而使上述可動部件平行于壓電元件位移的方向進(jìn)行位移。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于具有四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)，可動部件可以沿壓電元件位移的方向進(jìn)行穩(wěn)定的位移。
按照本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種制造放大細(xì)長壓電元件的位移用的裝置的方法，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便發(fā)生位移，這種制造方法包括下列四個步驟第一步驟是形成框架整體，該框架整體具有沿上述壓電元件一側(cè)延伸的主框架、相對于上述壓電元件位移方向支承上述壓電元件一個端部的支承部分和相對于上述壓電元件位移的方向安裝在上述壓電元件另一端部上的可動部件;第二步驟是將其一端與擺動部件相連接的一對片簧固定到上述主框架和上述可動部件上;第三步驟是在上述主框架和上述可動部件之間形成分離狹縫，使上述主框架和上述可動部件分離;第四步驟是將上述壓電元件固定在上述支承部分和上述可動部件之間。
如上所述，主框架和可動部件是采用在框架整體中形成分離狹縫的方法來進(jìn)行分離。因此，這些部件的形成法，比單獨(dú)形成這些部件然后再將它們裝在一起的方法簡單得多。另外，這些部件的配置精度可以作得很高。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種放大壓電元件位移的裝置和制造這種裝置的方法，該裝置和方法在切斷加到壓電元件上的電壓時可以減小擺動臂和片簧的振動，從而增加了擺動臂的擺動速度和提高了擺動臂和片簧的耐用性。
按照本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便發(fā)生位移，該裝置包括主框架、可動部件、第一片簧、第二片簧、擺動臂、第一制動部件和第二制動部件，主框架沿上述壓電元件的一側(cè)延伸，并且具有相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件一個端部的側(cè)向凸出部分;可動部件相對于上述壓電元件位移方向被安裝在上述壓電元件的另一端部上;第一片簧的一個端部固定在上述主框架上;第二片簧的一個端部固定在上述可動部件上并與上述第一片簧相對配置;擺動臂的一端部與上述第一片簧和第二片簧的另一端部連接，并在大體上垂直于上述壓電元件位移方向的方向上延伸，上述擺動臂由于上述第一和第二片簧的彎曲而產(chǎn)生擺動;第一制動部件用于在切斷加到上述壓電元件上的電壓時限制上述擺動臂的彎曲;第二制動部件用于在切斷加到上述壓電元件上的電壓時限制上述第二片簧的彎曲。
當(dāng)壓電元件被加上電壓發(fā)生伸長時，由于壓電元件的伸長，可動部件產(chǎn)生位移?？蓜硬考奈灰朴窒鄳?yīng)使固定在可動部件上的第二片簧發(fā)生彎曲，隨著又使固定在主框架上的第一片簧彎曲。因此，第一和第二片簧都被彎曲，從而在固定于第一和第二片簧的擺動臂的底端部產(chǎn)生一個力矩，因此使擺動臂發(fā)生擺動。
當(dāng)加在壓電元件上的電壓被切斷時，壓電元件收縮到它原來的狀態(tài)。結(jié)果，第一和第二片簧在它們的彈力作用下回到它們原來的狀態(tài)，由此產(chǎn)生一個相反的力矩并使擺動臂返回到它的原來的狀態(tài)。
此時，固定在可動部件一側(cè)的第二片簧的彎曲受到第二制動部件的制動表面的限制，使得第一和第二片簧的振動可以被減小。另外，使擺動臂緊靠在第一制動部件的制動表面上，從而可以抑制擺動臂過分的返回?cái)[動。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種放大壓電元件位移的裝置和制造這種裝置的方法，這種裝置和方法可以減小作用在壓電元件上的張力，從而防止了壓電元件的損壞，這種張力是由于在壓電元件收縮時可動部件的返回力矩發(fā)生延遲而產(chǎn)生的。
按照本發(fā)明的第四個方面，本發(fā)明提供一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便產(chǎn)生位移，該裝置包括主框架、可動部件、放大上述壓電元件位移的機(jī)構(gòu)和可分離部分，主框架沿上述壓電元件的一側(cè)延伸，并具有相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件一端的側(cè)向凸出部分;可動部件相對于上述壓電元件位移的方向被安裝在上述壓電元件的另一端部上;放大上述壓電元件位移的機(jī)構(gòu)被連接到上述可動部件和上述主框架上;可分離部分被配置于在上述可動部件和上述壓電元件之間與在上述壓電元件和上述主框架的上述側(cè)向凸出部分之間的至少一個相對的表面上。
在切斷加到壓電元件上的電壓時，壓電元件收縮到它的原來的狀態(tài)，可動部件也返回到原來狀態(tài)。此時，可動部件的返回因其慣性而被延遲。然而，因?yàn)樵诳蓜硬考蛪弘娫g與在壓電元件和主框架的側(cè)向凸出部分之間的至少一個相對的表面上配置了可分離部分，所以在壓電元件收縮時，至少有一個相對的表面可以被分離。因此可以大大減小加在壓電元件上的張力。
本發(fā)明的第四個目的是提供一種放大壓電元件位移的裝置和制造這種裝置的方法，這種裝置和方法可以在部件數(shù)目減小的情況下將一定的壓力負(fù)載加到壓電元件上，并且可使可動部件在平行于壓電元件位移的方向上位移。
按照本發(fā)明的第五個方面，本發(fā)明提供一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便產(chǎn)生位移，這種裝置包括框架部件、可動部件、放大上述壓電元件位移的機(jī)構(gòu)和四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)，框架部件沿上述壓電元件延伸，并具有相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件一個端部的側(cè)向凸出部分;可動部件相對于上述壓電元件位移的方向被安裝在上述壓電元件的另一端部上;放大上述壓電元件位移的機(jī)構(gòu)被連接到上述可動部件和上述框架;四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)被固定在上述可動部件和上述框架部件上，以使上述可動部件平行于上述壓電元件位移的方向進(jìn)行位移;其中上述可動部件由于上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)的彈力而被壓在上述壓電元件的另一端部，從而對上述壓電元件施加一定的壓力負(fù)載。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可動部件由于四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)而可以在平行于壓電元件位移的方向上位移。另外，因?yàn)樵趬弘娫项A(yù)先施加了一定的壓力負(fù)載，因此壓電元件的位移可充分地傳送給可動部件。特別是因?yàn)橛伤你q接平行連接機(jī)構(gòu)的彈力提供的一定的壓力負(fù)載被加在壓電元件上，所以不需要專用的對壓電元件施加一定壓力負(fù)載的預(yù)負(fù)載部件。
本發(fā)明的第五個目的是提供一種用壓電元件驅(qū)動的沖擊打點(diǎn)打印頭，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便產(chǎn)生位移，這種打印頭能使許多打印單元中的任何一個打印單元可以容易地被替換。
按照本發(fā)明的第六個方面，本發(fā)明提供一種用壓電元件驅(qū)動的沖擊打點(diǎn)打印頭，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便產(chǎn)生位移，這種打印頭包括許多打印單元、定位支架、蓋板和可彎曲的印刷線路板，每個打印單元具有在打印媒介上打點(diǎn)的打印金屬絲和將上述壓電元件的位移傳送到上述打印金屬絲的位移傳送機(jī)構(gòu);定位支架使上述打印單元定位，該定位支架具有許多狹縫，每個狹縫用于可松開地插入每個上述的打印單元;蓋板適合于與上述定位支架嚙合，并具有可松開地固定每個上述打印單元的機(jī)構(gòu)，上述蓋板裝有引導(dǎo)上述打印單元的上述打印金屬絲的引導(dǎo)部分;可彎曲的印刷線路板部分地繞在上述定位支架的外圓周面上，上述可彎曲的印刷線路板具有許多對連接端子，每對連接端子與連接到上述壓電元件的一對導(dǎo)線相連接，每對上述連接端子被配置在每個上述打印單元的附近，并通過導(dǎo)體連接到與打印控制裝置相連接的末部端子上。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在某根打印金屬絲損壞而需要替換相應(yīng)的打印單元時，僅需要從可彎曲印刷線路板上拆去連接到要替換的打印單元的負(fù)荷線。因此，可以容易替換打印單元。
根據(jù)下面參照附圖所進(jìn)行的詳細(xì)說明和所附的權(quán)利要求書，將會更充分地理解本發(fā)明。
圖1是按照本發(fā)明的放大壓電元件位移裝置的第一最佳實(shí)施例的透視圖;
圖2是圖1的側(cè)視圖;
圖3是沿圖2的Ⅲ-Ⅲ線切取的橫截面圖;
圖4是示于圖1的四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)的透視圖;
圖5是應(yīng)用來制造圖1所示裝置的框架體的側(cè)視圖;
圖6是片簧與框架體組裝的側(cè)視圖;
圖7是類似于圖6的圖，示出了使主框架、可動部件和輔助框架彼此分開的分離狹縫處的狀況;
圖8是側(cè)視圖，示出了四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)被固定到可動部件和輔助框架上的狀況;
圖9是按照本發(fā)明的放大壓電元件位移裝置的第二最佳實(shí)施例的透視圖;
圖10是圖9中重要部分的側(cè)視圖;
圖11是沿圖10的Ⅺ-Ⅺ線切取的橫截面圖;
圖12是示于圖10的第一制動部件的透視圖;
圖13是示于圖10的第二制動部件的透視圖;
圖14是按照本發(fā)明的放大壓電元件位移裝置的第三最佳實(shí)施例的透視圖;
圖15是圖14的側(cè)視圖;
圖16至圖19是圖14所示裝置的各種改型的側(cè)視圖;
圖20是按照本發(fā)明的放大壓電元件位移裝置的第四最佳實(shí)施例的透視圖;
圖21是圖20所示裝置的重要部分的側(cè)視圖，示出連接板被提升并焊接到可動部件上的狀況;
圖22類似于圖21，示出由連接板的彈力形成的壓力負(fù)載被加到壓電元件上的狀態(tài);
圖23是圖20的側(cè)視圖;
圖24是按照本發(fā)明的構(gòu)成打印頭的定位支架的前視圖;
圖25是圖24的右側(cè)視圖;
圖26是定位支架的后視圖;
圖27是構(gòu)成打印頭的蓋板的前視圖;
圖28是圖27的底視平面圖;
圖29是蓋板的后視圖;
圖30是定位支架、蓋板和打印單元組裝的垂直截面圖;
圖31是打印頭的前視圖;
圖32是打印頭的示意透視圖;
圖33是繞在定位支架上的可彎曲印刷線路板的平面圖;
圖34是示于圖33的被圈區(qū)域A的放大圖;
圖35是示于圖33的被圈區(qū)域B的放大圖;
圖36是示于圖33的被圈區(qū)域C的放大圖;
圖37是先有技術(shù)的放大壓電元件位置的裝置的側(cè)視圖;
圖38是先有技術(shù)的打印頭的示意透視圖;
圖39是示于圖38的打印頭的垂直截面圖。
現(xiàn)在將參照


一些本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
首先參照示出本發(fā)明第一最佳實(shí)施例的圖1和圖2，參考編號1表示由疊層壓電陶瓷構(gòu)成的壓電元件，該壓電陶瓷當(dāng)其上加上電壓時便伸長。
參考編號2表示支承壓電元件1的主框架。主框架2由具有預(yù)定厚度的矩形金屬板作成，這樣設(shè)置主框架，使其沿壓電元件1延伸。主框架2在其下端部被形成側(cè)向凸出部3，用于通過溫度補(bǔ)償部件12和預(yù)負(fù)載部件13(它們將在以后被說明)支承壓電元件1的下端部。主框架2在其相對的側(cè)表面上形成一對引導(dǎo)一對導(dǎo)線14P和14N的引導(dǎo)槽2a和許多目的在于減少重量的凹口2b。
在壓電元件1的上端部裝有可動部件5，該可動部件與主框架2的上部份相對。一對片簧6和7的下部分利用銅焊分別固定到主框架2和可動部件5的相對的表面上。片簧6和7的寬度大于主框架2和可動部件5的厚度。即片簧6和7從主框架2和可動部件5的相對的側(cè)表面?zhèn)认蛳蛲馔钩觥Ｔ谶@種情況下，將片簧6和7銅焊到主框架2和可動部件5上，因此增強(qiáng)了片簧6和7與主框架2和可動部件5的固定牢固性。片簧6和7間隔開一預(yù)定的間隙并從主框架2和可動部件5的上端表面向上伸出。片簧6和7的上端部連接在一起形成擺動部件8。從主框架2和可動部件5的上端表面凸出的片簧6和7的上部分在其外側(cè)表面加工出一對凹口6a和7a，由此構(gòu)成一對薄壁的部分6b和7b，作為可彈性形變的部分。薄壁部分7b的厚度t2大于薄壁部分6b的厚度t1，從而增強(qiáng)了固定到可動部件5上的片簧7的彈性強(qiáng)度。因此，片簧7的彎折和破裂完全可以避免，從而增加了耐用性。
擺動部件8上成形了一個凹槽8a，該凹槽沿垂直于片簧6和7寬度的方向延伸。擺動臂10的底部分被插入到凹槽8a并用銅焊進(jìn)行固定。擺動臂10的自由端上加工有凹槽10a。打印金屬絲11的底端部被插入到凹槽10a并用銅焊進(jìn)行固定。擺動部件8的寬度小于片簧6和7的寬度，以便減小重量。另外，擺動臂10上加工了許多穿孔9，從而使重量減小。
主框架2的側(cè)向凸出部分3與輔助框架4整體成形。輔助框架4從側(cè)向凸出部分3向上沿壓電元件1(在與主框架2相對的一側(cè))延伸到與可動部件5相對的位置。
四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)16被配置在輔助框架4和可動部件5的上端部分之間，使其在平行于壓電元件1的伸長方向的方向上引導(dǎo)可動部件5。如圖4所示，四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)16是將一塊單一的可彈性形變的片簧材料進(jìn)行沖壓和彎曲形成一對平行連接板17和連接平行連接板17的橋接部分26而制成的。每個平行連接板17由一對垂直連接部分18和19與一對水平連接部分20和21組成，垂直連接部分18和19在平行于壓電元件1的伸長方向延伸，水平連接部分20和21通過上鉸接部分22和23與下鉸接部分24和25連接在垂直連接部分18和19之間，因此形成四鉸接平行連接。平行連接板17的垂直連接部分18利用點(diǎn)焊等固定到輔助框架4的相對的側(cè)表面的上端部分，而平行連接板17的垂直連接部分19則利用點(diǎn)焊等固定到可動部件5的相對的側(cè)表面上。垂直連接部分19的上端部由橋接部分26連接。橋接部分26這樣定位，使其與可動部件5的上端部表面相隔一段預(yù)先確定的距離。
如圖4所示，一對平行連接板30整體地被連接到平行連接板17的垂直連接部分18的下端部。在圖2所示的裝配情況下，連接板30從輔助框架4的相對的側(cè)表面水平延伸，通過可動部件5的相對的側(cè)表面到主框架2的相對的側(cè)表面。連接板30用點(diǎn)焊等被固定到輔助部件4的相對的側(cè)表面上和主框架2的相對的側(cè)表面上。因此，輔助框架4保持平行于主框架2，可以增加框架2和4兩個框架的剛性。
在裝配連接板17和連接板30的地方，主框架2、輔助框架4和可動部件5的安裝部分的厚度減小相當(dāng)于板17和30的厚度的量。因此，板17和30可以安裝在主框架2、輔助框架4和可動部件5的厚度以內(nèi)，因此使裝置緊湊。另外，如圖3所示，在配置水平連接部分20和21與鉸接部分22至25的地方，在輔助框架4的4a部分的厚度被減小以防止部分20、21、22至25與輔助框架4的薄壁部分4a的相對的側(cè)表面接觸。
在連接板17和連接板30被固定到輔助框架4、可動部件5和主框架2上以后，在預(yù)負(fù)載條件下，將壓電元件1和溫度補(bǔ)償部件12安裝在主框架2的側(cè)向凸出部分3和可動部件5之間，預(yù)負(fù)載條件由插入預(yù)負(fù)載部件13到溫度補(bǔ)償部件12和側(cè)向凸出部分3之間來提供。預(yù)負(fù)載部件13具有倒U形結(jié)構(gòu)，它由上板13a和相對的側(cè)板13b組成。在安裝壓電元件1時，首先使預(yù)負(fù)載部件13可垂直移動地與側(cè)向凸出部分3嚙合。溫度補(bǔ)償部件12預(yù)先用粘結(jié)劑固定到壓電元件1的下端表面。然后使溫度補(bǔ)償部件12的下端表面與預(yù)負(fù)載部件13的上板13a的上表面接觸。隨后將預(yù)負(fù)載件13向上推動，從而將一定的壓力負(fù)載從壓電元件1的上端表面加到可動部件5的下表面。在負(fù)載條件下，將預(yù)負(fù)載部件13的相對的側(cè)板13b用點(diǎn)焊固定到側(cè)向凸出部分3的相對的側(cè)表面上。
溫度補(bǔ)償部件12由例如鋅或鋁這種材料制作，這些材料的線膨脹特性與壓電元件1的線膨脹特性相反。因此，由于環(huán)境溫度的變化而導(dǎo)致的壓電元件1的伸長和收縮可以由溫度補(bǔ)償元件12的收縮和伸長補(bǔ)償，從而使壓電元件1的上端表面保持在固定的高度。
在可動部件5和壓電元件1之間的接觸面和在溫度補(bǔ)償部件12和預(yù)負(fù)載部件13之間的接觸面可以用粘結(jié)劑固定。
如圖2所示，在可動部件5的下部分加工有相對的凹口5a，從而在其間形成彈性伸長/收縮部分5b。彈性伸長/收縮部分5b的剛性大于片簧7的可彈性形變部分7b的剛性，彈性伸長/收縮部分5b適應(yīng)于沿壓電元件1的伸長和收縮方向進(jìn)行少量的彈性伸長和收縮。因此，保證獲得了由于壓電元件1的伸長和收縮而產(chǎn)生的可動部件5的需要的位移量，當(dāng)加在壓電元件1上的電壓被切斷而使壓電元件1收縮時，可動部件5的彈性伸長/收縮部分5b則由于壓電元件1而稍為伸長一點(diǎn)。因此可以減小加在由很不耐張力的壓電陶瓷作的壓電元件1上的張力，從而防止了壓電元件1的損壞。
在操作時，當(dāng)電壓加在壓電元件1的兩個電極之間時，壓電元件1便在壓電陶瓷疊置的方向，即在圖2中由箭頭X表示的方向伸長一定的長度。隨之，可變部件5發(fā)生位移，片簧7沿在主框架2一側(cè)的片簧6被向上推動。因而片簧6和7均被彎曲。因?yàn)槠?比片簧7更容易彎曲，所以與片簧6和7整體成形的擺動部件8便向圖2中箭頭P的方向擺動。
由于壓電元件1的伸長，引起可動部件5的位移，在可動部件5的位移過程中，可動部件5被四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)16的連接板17引導(dǎo)在平行于壓電元件1的伸長方向。因此可以防止由于可動部件5的傾斜而產(chǎn)生的片簧6和7的彎曲量不足，從而使擺動部件8和擺動臂10擺動到希望的擺動角位置。作為結(jié)果，固定在擺動臂10的自由端部上的打印金屬絲11便會按要求在適當(dāng)數(shù)目的導(dǎo)向部件15(圖2中僅示出一個導(dǎo)向部件15)的引導(dǎo)下前進(jìn)到打印媒介，例如打印紙(圖中未示出)。因?yàn)楣潭ㄔ诳蓜硬考?上的片簧7可以被充分彎曲，比固定在主框架2上的片簧6彎曲大，所以擺動臂10可以可靠地?cái)[動到需要的角位置。因此，被傳送到打印金屬絲11的壓電元件1的伸長被大大放大，從而改善了打印質(zhì)量。
當(dāng)切斷加在壓電元件1上的電壓時，壓電元件1收縮到原來的狀態(tài)。作為結(jié)果，可動部件5、片簧6和7、擺動部件8和擺動臂10都返回到它們原來的狀態(tài)，由此，打印金屬絲11也退回。
根據(jù)上述的最佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫B接板17被配置在可動部件5和輔助框架4之間，所以可以避免連接板17和片簧6與7之間的干擾。因此不需要切去片簧6和7從主框架2和可動部件5的側(cè)表面上凸出的相對的凸出部分。
現(xiàn)在參考圖5至圖8，說明制造放大壓電元件位移的裝置的方法。
參考圖5，首先將例如鎳鐵合金或超級因瓦鐵鎳合金的金屬粉末和作為結(jié)合劑的熱塑性樹脂的混合物進(jìn)行壓力鑄造，制成框架體31，然后在預(yù)先確定的溫度(100-300℃)下加熱上面得到的模制件，除去大部分結(jié)合劑，并在預(yù)先確定的溫度，即大約在金屬模制件熔點(diǎn)溫度的80%的溫度下在大氣中燒結(jié)模制件。
按上面制造的框架體31是整體形成的，包括主框架2、側(cè)向凸出部分3、可動部分5和輔助框架4。在上述的壓力鑄造和燒結(jié)過程中，還形成了插入片簧6和7的凹口32。另外，還形成了引導(dǎo)連接于壓電元件1上的導(dǎo)線的引導(dǎo)槽2a和減小主框架2重量的凹口2b。其次，用于安裝連接板17和連接板30的主框架2、輔助框架4和可動部件5的安裝部分的厚度也減小相當(dāng)于板17和30的厚度。再其次，在輔助框架4的上端部分于配置鉸接部分22至25和平行水平部分20和21的地方還形成了薄壁部分4a。在燒結(jié)過程之后，凹口32的內(nèi)表面和可動部件5的下表面按要求用機(jī)械加工進(jìn)行精加工。
另外一方面，由片簧6和7與擺動部件8構(gòu)成的整件是采用切削具有預(yù)定厚度的彈性金屬材料的方法而制造的。擺動臂10也同樣采用機(jī)械加工進(jìn)行制造。然后，將擺動臂10插入到擺動部件8上形成的狹縫8a中并用銅焊固定在其上。同樣，將打印金屬絲11插入到擺動臂10的凹口10a中并用銅焊將其固定在上面。
在裝配上面提到的片簧6和7、擺動臂10和打印金屬絲11之后，將片簧6和7插入到凹口32并用銅焊固定到凹口32的內(nèi)表面上，如圖6所示。
然后如圖7所示，在主框架2和可動部件5之間形成分離狹縫33，在可動部件5和輔助框架4之間形成分離狹縫34。采用激光切割，金屬絲切割或放電切割方法形成這些分離狹縫33和34。因此，主框架2、可動部件5和輔助框架4被彼此分開。在形成狹縫33之前，最好在片簧6和7的外表面上涂敷一層硅橡膠等作保護(hù)層，以便防止在用金屬絲切割、激光切割等方法加工分離狹縫33時產(chǎn)生的濺射物(熔融渣)散射而碰到片簧6和7并損傷這些片簧，這種損傷將促使片簧6和7發(fā)生疲勞。另一方面，將硅橡膠等涂敷在片簧6和7上也有助于防止產(chǎn)生銹斑，因?yàn)橹圃炱?和7的彈性材料(例如高鎳合金鋼)容易被腐蝕。涂敷到片簧6和7上的物質(zhì)例如硅橡膠最好具有柔軟性，使其不會妨礙片簧6和7的彎曲，而且還應(yīng)具有粘附特性，使這種物質(zhì)不會獨(dú)自流動。
然后如圖8所示，將通過橋接部分26彼此連接的連接板17如此配置，使得它蓋住可動部件5和輔助框架4的相對的側(cè)表面。與連接板17形成整體的連接板30也同時被配置而蓋住主框架2、可動部件5和輔助框架4的相對的側(cè)表面。然后利用定位工具等正確安置連接板17和連接板30形成的整體件。隨后，將連接板17的平行垂直部分18固定到輔助框架4的相對的側(cè)表面上，而將連接板17的另一平行垂直部分19固定到可動部件5的相對的側(cè)表面上。同樣，將連接板30固定到主框架2和輔助框架4的相對的側(cè)表面上。用點(diǎn)焊、激光焊等方法進(jìn)行這種固定。在固定四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)以后，最好將硅橡膠等涂敷在此連接機(jī)構(gòu)的連接部分上以防止產(chǎn)生銹斑，因?yàn)樗你q接平行連接機(jī)構(gòu)所用的彈性材料(例如高鎳合金鋼)容易被腐蝕。
隨后，將預(yù)負(fù)載部件13可垂直移動地安裝在主框架2的側(cè)向凸出部分的上表面上。另一方面，用粘結(jié)劑將溫度補(bǔ)償部件12固定到壓電元件1的下端表面上。然后，將同溫度補(bǔ)償部件12固定在一起的壓電元件1插入到預(yù)負(fù)載部件13的上表面和可動部件5的下表面之間。在插入壓電元件1之前，可以將粘結(jié)劑涂在預(yù)負(fù)載部件13的上表面上(或溫度補(bǔ)償部件12的下表面上)和可動部件5的下表面上(或壓電元件1的上表面上)。隨后向上推動預(yù)負(fù)載部件13，使壓電元件1在預(yù)定的壓力負(fù)載下與可動部件5保持壓力接觸，利用負(fù)載測量設(shè)備測量壓力負(fù)載可以控制預(yù)定的壓力負(fù)載。
在負(fù)載的條件下，將預(yù)負(fù)載部件13的相對的側(cè)板13b用點(diǎn)焊、激光焊等固定到側(cè)向凸出部分的相對的側(cè)表面上。由此，制成了放大壓電元件位移的裝置。
如上所述，主框架2、可動部件5和輔助框架4是利用由壓力鑄造和燒結(jié)得到的框架體31整體制造的。因此可以簡便地以低的價(jià)格制造每一個部件。
另外，采用在框架體31上形成分離狹縫33和34的方法將主框架2、可動部件5和輔助框架4分離。因此可以獲得這些部件的極精確的配置，從而保證了位移放大裝置的高度精確性。
其次，由負(fù)載測量設(shè)備控制的預(yù)定壓力負(fù)載由預(yù)負(fù)載部件13加到壓電元件1上，并且預(yù)負(fù)載部件13被固定在主框架2的側(cè)向凸出部分3上。因此，預(yù)定的壓力負(fù)載可以被準(zhǔn)確加到壓電元件1上，從而保證了可動部件5的由壓電元件1的伸長所引起的位移充分而可靠。
雖然框架體31采用壓力鑄造和燒結(jié)進(jìn)行制造，但是它也可以采用任何一種其它的方法，例如鍛造、金屬絲切割、激光切割、機(jī)械加工或聯(lián)合的方法進(jìn)行制造。
下面參考圖9至圖13，這些圖示出本發(fā)明的第二最佳實(shí)施例，該實(shí)施例除開以下的結(jié)構(gòu)，具有與第一最佳實(shí)施例相同的構(gòu)造，在輔助框架4的上端部固定地提供了由制動材料，例如由對苯二甲酸聚丁烯制造的第一制動部件35。第一制動部件35用粘結(jié)劑等固定在輔助框架4的上端表面和部分側(cè)邊表面，并伸向擺動臂10的下端表面。第一制動部件35在其上端部被加工有傾斜的制動表面36，該制動表面36可分開地緊貼著擺動臂10的自由端部分的下端部表面。
另外，在連接連接板17的橋接部分26上固定地裝配了由例如聚苯二甲酸聚丁烯制動材料制作的第二制動部件37。第二制動部件37在其下端加工有與橋接部分26嚙合的凹槽39和一對支腿部分40，該支腿的下端表面緊靠著可動部件5的上表面。凹槽39完全與橋接部分26嚙合，并用粘結(jié)劑等固定在其上。支腿部分40的下端表面用粘結(jié)劑等固定在或粘結(jié)在可動部件5的上表面上以便支承第二制動部件37。第二制動部件37沿片簧7和擺動部件8延伸，形成具有制動表面38的延伸部分37a，如圖10所示，制動表面38可分開地緊靠著擺動部件8的右側(cè)表面，從而可停止擺動部件8沿圖10中箭頭Q表示的方向擺動。第二制動部件37的延長部分37a還加工有另一凹槽41，該凹槽用于寬松地容放擺動臂10，使得擺動臂10可以進(jìn)行擺動運(yùn)動。
在操作時，當(dāng)加在壓電元件1上的電壓被切斷時，壓電元件1縮回到原來的狀態(tài)，片簧6和7由于它們的彈力也返回到原來的狀態(tài)。因此在擺動部件8上產(chǎn)生由圖10箭頭Q表示的力矩，從而使擺動部件8返回到原來的狀態(tài)。此時，擺動部件8將開始緊靠第二制動部件37的制動表面38，從而限制片簧6和7的返回彎曲。因此可以大大減小片簧6和7沿箭頭P和Q方向的振動，并且還可以減小由于它們的振動引起的片簧6和7的彈性疲勞，從而可以防止片簧6和7的彎折和破裂，增加它們的耐用性。
另一方面，當(dāng)擺動臂10返回它的原來狀態(tài)時，擺動臂10自由端部分的下端表面便帶入到緊靠第一制動部件35的制動表面36，從而停止擺動臂10過分向下擺動并防止擺動臂10的彎曲。
如上所述，利用第一和第二制動部件35和37可以大大抑制在切斷加到壓電元件1上的電壓時片簧6和7的振動以及擺動臂10的彎曲，從而增加了打印速度。
雖然在上述的實(shí)施例中第一和第二制動部件35和37是單獨(dú)制造的，但是這些制動部件也可以整體制造，作成一個單元。
下面參考圖14至圖19，圖中示出本發(fā)明的第三最佳實(shí)施例，該實(shí)施例除開下面的結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造與第一最佳實(shí)施例相同，為了形成分離部分33，使可動部件5的下表面與壓電元件1的上表面分離?？煞蛛x部分33配有一對由耐磨材料例如氧化鋯陶瓷作的可分離墊片31和32?？煞蛛x墊片31和32不相連地彼此緊靠，并且可分離墊片31用粘結(jié)劑固定在可動部件5的下表面上，而可分離墊片32則用粘結(jié)劑固定在壓電元件1的上表面上。
溫度補(bǔ)償部件12用粘結(jié)劑固定在壓電元件1的下表面上，同時還用粘結(jié)劑固定在預(yù)負(fù)載部件13的上表面上。
在操作時，當(dāng)壓電元件1收縮到原來的狀態(tài)時，可動部件5便返回到原來的狀態(tài)。此時，由于可動部件5、片簧6和7、擺動部件8、擺動臂10和打印金屬絲11的慣性，可動部件5的返回將會延遲。結(jié)果，可分離墊片31和32將互相分開少許，從而大大降低了加在壓電元件1上的張力。
雖然在上述的最佳實(shí)施例中，可分離部分33被配置在可動部件5和壓電元件1之間，但是可以按照本發(fā)明的下述方式進(jìn)行其它的改型。
參考圖16，可分離部分33被配置在溫度補(bǔ)償部件12和預(yù)負(fù)載件13之間，由耐磨和絕熱材料例如氧化鋯陶瓷作的可分離墊片331和32被插放在溫度補(bǔ)償部件12和預(yù)負(fù)載件13之間。在這種情況下，由于提供了具有熱絕緣特性的可分離墊片31和32，在壓電元件1中產(chǎn)生的并傳送到溫度補(bǔ)償部件12的熱量被隔離而不能傳送到預(yù)負(fù)載件13上。因此溫度補(bǔ)償部件13可以有效地受熱，從而實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償作用。
雖然在上述的最佳實(shí)施例中采用氧化鋯陶瓷制作可分離墊片31和32，但是如圖17所示，這些墊片可以采用薄壁合成樹脂膜來進(jìn)行制造。
另外，雖然上述的最佳實(shí)施例采用一對可分離墊片31和32，但是如圖18所示，也可以僅配置可分離墊片31。
其次，雖然在上述的最佳實(shí)施例中，溫度補(bǔ)償部件12被配置在壓電元件1和預(yù)負(fù)載部件13之間，但是如圖19所示，溫度補(bǔ)償部件12和可分離墊片31和32也可以配置在可動部件5和壓電元件1之間。
可以省去可分離墊片31和32，使可動部件5和壓電元件1與壓電元件1和側(cè)向凸出部分3之間至少有一個形成可分離部分33。
更其次，可以將許多具有可分離墊片31和32的可分離部分33配置在可動部件5、壓電元件1和主框架2的側(cè)向凸出部分3之中的相對的表面之間。
下面參考圖20至圖23，圖中示出了本發(fā)明的第四最佳實(shí)施例，該實(shí)施例除開下面的結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造與第一最佳實(shí)施例相同，在第一最佳實(shí)施例中采用的預(yù)負(fù)載部件13在第四最佳實(shí)施例中被省去了，溫度補(bǔ)償部件12被直接安裝在主框架2的側(cè)向凸出部分3上。
按照下面的方式，將四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)16安裝并固定在輔助框架4和可動部件5上。首先，將構(gòu)成四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)16的連接板17的垂直平行部分18用點(diǎn)焊等在位置31固定到輔助框架4的相對側(cè)表面上。同時，將連接板30用點(diǎn)焊等分別在位置33和34固定到輔助框架4和主框架2的相對的側(cè)表面上。然后，如圖21箭頭所示，克服鉸接部22至25產(chǎn)生的彈力將連接板17的垂直平行部分19往上提升。在垂直平行部分19被提高的條件下，將垂直平行部分19用點(diǎn)焊等在位置32固定到可動部件5的相對的側(cè)表面上。固定在可動部件5上的垂直平行部分19因此在鉸接部分22至25的回彈力的作用下往下降，從而通過可動部件5將一定的壓力負(fù)載加到壓電元件1上，并使可動部件5、壓電元件1、溫度補(bǔ)償部件12和側(cè)向凸出部分3彼此構(gòu)成電力接觸。
如上所述，由于連接板17的鉸接部分22至25的彈力，可動部件5被壓在壓電元件1的上端表面。因此，可動部件5、壓電元件1、溫度補(bǔ)償部件12和側(cè)向凸出部分3的相應(yīng)的相對的表面彼此保持壓力接觸，從而可將一定的壓力負(fù)載加到壓電元件1上。另外，由于平行連接板17，可動部件5可以在平行于壓電元件1位移的方向進(jìn)行位移，所以能夠使可動部件5與壓電元件1的伸長一致沿圖23中箭頭X的方向進(jìn)行充分的位移。
雖然連接板17是和連接板30整體成形的，但連接板17也可以與連接板30無關(guān)而單獨(dú)成形，或者可以省去連接板30。
另外，連接板17的固定可以按照以下的方式進(jìn)行改變。首先，將垂直平行部分19固定到可動部件5的相對的側(cè)表面上。然后反抗鉸接部22至25的彈性，將垂直平行部分18往下降。在垂直平行部分19下降的條件下，將垂直平行部分18固定到輔助框架4的相對的側(cè)表面上。結(jié)果，在鉸接部分22至25的回彈力的作用下，垂直平行部分19被降低，因而將一定的壓力負(fù)載通過可動部件5加到壓電元件1上。
下面參考圖24至圖36，圖中示出本發(fā)明的第五最佳實(shí)施例，其中，打印頭采用第一最佳實(shí)施例的位移放大裝置作打印單元，參考編號40表示在其中安裝24個打印單元PU的大體為圓筒形的定位支架。定位支架40具有合成樹脂作的圓筒形部分41。圓筒形部分41的內(nèi)圓周面上配置有24個狹縫42，用于分別安裝24個打印單元PU。狹縫42在圓周上等距離配置(即間隔15°角)，并徑向向外伸出。
圓筒形部分41與支承每個打印單元PU的擺動臂10的引導(dǎo)部分43整體成形，每一個打印單元PU被插入到每個狹縫42中。引導(dǎo)部分43具有中心孔44，24根引導(dǎo)柱45圍繞該中心孔在圓周上等間距配置而向內(nèi)凸出，每根引導(dǎo)柱用于引導(dǎo)每個擺動臂10，即每個擺動臂10被設(shè)置在相鄰的引導(dǎo)柱45之間。
引導(dǎo)部分43還加工有一對向外伸出并相對于中心孔44在正好相反的相對位置配置的引導(dǎo)銷46和47。如下面要說明的，引導(dǎo)銷46和47與蓋板50的一對引導(dǎo)孔57和58嚙合。引導(dǎo)部分43的中心孔44在其外圓周上加工有一對向外凸出的用于引導(dǎo)定位支架40與蓋板50進(jìn)行裝配的凸出部分48和49。
由金屬例如鋁作的蓋板50具有圓筒形部分50P和空心的凸出部分51，空心凸出部分從圓筒形部分50P向左凸出(見圖28)，它用于引導(dǎo)每個打印單元PU的打印金屬絲11。凸出部分51在其左端加工有允許打印金屬絲11伸出的開口52。凸出部分51在其內(nèi)表面配置有許多彼此在縱向間隔排列的弧形槽53、54、55和56。另外，圓筒形部分50P還加工有分別與定位支架40的引導(dǎo)銷46和47嚙合的引導(dǎo)孔57和58。引導(dǎo)孔58稍大于引導(dǎo)孔57，以便使引導(dǎo)孔57和58與引導(dǎo)銷46和47容易配合。
圓筒形部分50P在其左側(cè)表面50A(如圖28所見)上加工有24個在圓周上等間距配置的用于插入螺釘61的孔59，在其右側(cè)表面50B上加工有24個螺紋孔60，這24個螺紋孔60分別與上面的24個孔59共軸，用于螺紋嚙合螺釘61。
參考圖30至32，圖中示出定位支架40和蓋板50彼此被裝配的情況，打印單元PU被安裝在組件中形成打印頭pH，每個打印單元PU被插入到定位支架40的相應(yīng)的狹縫42中，而每個打印單元PU的擺動臂10由引導(dǎo)部分43引導(dǎo)。另外，每根打印金屬絲11在突出部分51中可被往復(fù)引導(dǎo)。每個打印單元PU中主框架2的左端緊靠蓋板50右側(cè)表面50B，如圖30所示。每個打印單元PU用相應(yīng)的螺釘61固定到蓋板50上。
如圖30所示，許多引導(dǎo)板62、63、64、65和66分別與開孔52和弧形槽53至56嚙合，每個引導(dǎo)板具有24個插入打印金屬絲11的孔。因此，打印金屬絲11可被引導(dǎo)板62至66往復(fù)引導(dǎo)。
如圖31所示，可以看到從與凸出部分51的開孔52嚙合的引導(dǎo)板62上凸出的打印金屬絲11的尖端。另外還可見到已經(jīng)將打印單元PU固定到蓋板50上的螺釘61的頭部。
按如上所述裝配打印頭PH之后，將如圖33所示的可彎曲的印刷線路板70部分地繞在定位支架40的圓筒形部分41的外圓周表面上，如圖30和32所示?？蓮澢挠∷⒕€路板70這樣制作，在聚酯膜片上印刷要求數(shù)目的導(dǎo)體72，每個導(dǎo)體的寬度約1毫米，使導(dǎo)體72相距大約0.3毫米的等間隔排列，并在已印好的導(dǎo)體72上覆蓋另一層聚酯膜片。
參考圖33至36，可彎曲的印刷線路板70被繞在定位支架40的圓筒形部分41上的部分70a在其縱向邊緣加工有許多對按配置打印單元的間距排列的切口70b。如圖32和36所示，每對切口70b具有一對連接端子71，該端子被連接到由每個壓電元件1引出的正、負(fù)導(dǎo)引14P和14N上。連接端子71通過被印刷的導(dǎo)體71被連接到示于圖33的在末端部分A上形成的末端端子73上。這些末端端子73然后再通過導(dǎo)體(未示出)連接到打印頭控制電路(未示出)?？蓮澢挠∷⒕€路板70在纏繞部分70a和末端部分A之間的部分70C保持在自由狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，部分70C可以配合打印頭的軸向運(yùn)動而進(jìn)行褶曲。
如圖34(末端部分A的放大圖)所示，將在可彎曲印刷線路板70上覆蓋的膜片除去，以形成垂直長度約為6毫米的導(dǎo)體裸露部分73A。
如上所述，可彎曲的印刷線路板70的纏繞部分70a是這樣繞在定位支架40的圓筒形部分41上的，使得切口70b對應(yīng)于每個壓電元件1的引導(dǎo)槽2a配置，并且位于引導(dǎo)槽2a中的每個壓電元件1的導(dǎo)線14P和14N是利用焊接等方法在電路上連接到在切口70b上的連接端子71上的。因此，在出現(xiàn)一個打印單元PU損壞而需要替換它時，僅需要將該破損打印單元PU的導(dǎo)線14P和14N從相應(yīng)的連接端子71上折下，然后放松相應(yīng)的螺釘61，便可卸下該打印單元。
雖然已經(jīng)說明了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)清楚，在不背離本發(fā)明精神的情況下，可以進(jìn)行許多結(jié)構(gòu)的改變和修正。
權(quán)利要求
1.一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便發(fā)生位移，這種裝置包括框架部件，該部件沿上述壓電元件延伸，并具有相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件一個端部的側(cè)向凸出部分；可動部件，該部件相對于上述壓電元件位移的方向被安裝在上述壓電元件的另一端部上；第一片簧，該片簧的一個端部分固定在上述框架部件上；第二片簧，該片簧的一個端部固定在上述可動部件上并與上述第一片簧相對配置；擺動部件，該部件固定地連接到上述第一片簧的另一端部上和上述第二片簧的另一端部上，并且該部件當(dāng)上述第一和第二片簧由于上述壓電元件的位移而產(chǎn)生彎曲時可以相應(yīng)地發(fā)生擺動；四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)被固定在上述可動部件和上述框架部件上，以便使上述可動部件平行于上述壓電元件位移的方向進(jìn)行位移。
2.按照權(quán)利要求1確定的裝置，其中，上述框架部件包括主框架和輔助框架，主框架沿上述壓電元件的一側(cè)延伸，輔助框架與主框架相對，它沿上述壓電元件的另一側(cè)延伸到與上述可動部件相對的位置，而且它的一個端部被固定地連接到上述主框架的上述側(cè)向凸出部分;而且上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)也固定地連接到上述輔助框架的另一端。
3.按照權(quán)利要求1確定的裝置，其中，上述壓電元件是由疊層壓電陶瓷構(gòu)成的。
4.按照權(quán)利要求1確定的裝置，其中，上述主框架由具有預(yù)定厚度的基本為矩形的金屬板組成，并沿基本上平行于上述壓電元件位移方向的方向延伸。
5.按照權(quán)利要求1確定的裝置還包括溫度補(bǔ)償部件和預(yù)負(fù)載部件，這兩種部件均插放在上述壓電元件和上述側(cè)向凸出部分之間，上述溫度補(bǔ)償部件的溫度-線性膨脹特性與上述壓電元件的溫度-線性膨脹特性相反，上述預(yù)負(fù)載部件用于在上述壓電元件處于靜止位置時將一定的壓力負(fù)載加到上述壓電元件上。
6.按照權(quán)利要求2確定的裝置，其中，上述主框架和上述輔助框架通過上述側(cè)向凸出部分相互整體成形。
7.一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便發(fā)生位移，這種裝置包括主框架，該框架沿上述壓電元件的一側(cè)延伸，并具有相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件一個端部的側(cè)向凸出部分;可動部件，該部件相對于上述壓電元件位移的方向被安裝在上述壓電元件的另一端部上;第一片簧，該片簧的一個端部分固定在上述框架部件上;第二片簧，該片簧的一個端部固定在上述可動部件上并與上述第一片簧相對配置;擺動部件，該部件固定地連接到上述第一片簧的另一端部上和上述第二片簧的另一端部上，并且該部件當(dāng)上述第一和第二片簧由于上述壓電元件的位移而產(chǎn)生彎曲時可以相應(yīng)地發(fā)生擺動;其中，上述第一和第二片簧上分別加工有第一和第二可彈性形變部分，上述第二片簧的上述第二可彈性形變部分的剛性比上述第一片簧的上述第一可彈性形變部分的剛性強(qiáng)。
8.按照權(quán)利要求7確定的裝置，其中，上述第二片簧的上述第二可彈性形變部分比上述第一片簧的上述第一可彈性形變部分厚。
9.按照權(quán)利要求7確定的裝置，其中，上述第一和第二片簧的寬度大于上述主框架和上述可動部件的厚度。
10.按照權(quán)利要求7確定的裝置，其中，上述第一和第二片簧被隔開預(yù)定的間隙寬度。
11.按照權(quán)利要求1確定的裝置，其中，上述的第一和第二片簧與上述的擺動部件被整體成形。
12.按照權(quán)利要求8確定的裝置，其中，上述第一和第二片簧在其外側(cè)表面分別加工有凹口，從而分別形成上述第一和第二可彈性形變部分。
13.按照權(quán)利要求1確定的裝置，其中，四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)包括一對連接板和連接上述連接板的橋接部分。
14.按照權(quán)利要求13確定的裝置，其中，每個上述連接板包括一對固定在上述輔助框架的側(cè)表面和上述可動部件的側(cè)表面上的平行垂直部分、一對在上述平行垂直部分之間延伸的平行水平部分和將上述平行垂直部分與上述平行水平部分連接起來的四個可彈性形變的鉸接部分。
15.一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便發(fā)生位移，這種裝置包括主框架，該框架沿上述壓電元件的一側(cè)延伸，并在主框架的一個端部具有側(cè)向凸出部分，該側(cè)向凸出部分相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件的一個端部;可動部件，該部件相對于上述壓電元件位移的方向被安裝在上述壓電元件的另一端部;一種機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)被連接到上述可動部件和上述主框架上，用于放大上述壓電元件的位移;輔助框架，該框架相對于上述主框架沿上述壓電元件的另一側(cè)延伸到與上述可動部件相對的位置，該框架的一端固定地連接于上述主框架的上述側(cè)向凸出部分;連接部件，該部件固定在上述可動部件上和上述輔助框架的另一端部上;連接板，該連接板的一個端部分被固定到上述主框架的另一端部上，其另一個端部分被固定到上述輔助框架的另一端部上。
16.按照權(quán)利要求15確定的裝置，其中，上述連接部件包括四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)。
17.按照權(quán)利要求15確定的裝置，其中，上述連接板從上述輔助框架的另一端水平延伸到上述主框架的另一端。
18.按照權(quán)利要求16確定的裝置，其中，上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)包括一對固定于上述輔助框架側(cè)表面上和上述可動部件側(cè)表面上的平行垂直部分、一對在上述平行垂直部分延伸的平行水平部分和四個將上述平行垂直部分和上述平行水平部分連接起來的可彈性形變的鉸接部分。
19.按照權(quán)利要求16確定的裝置，其中，上述主框架、上述可動部件和上述輔助框架在固定地裝配上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)和上述連接板的部分具有減少的厚度。
20.按照權(quán)利要求14確定的裝置，其中，上述輔助框架在配置上述平行水平部分和上述鉸接部分的位置具有薄壁部分，從而不接觸到上述薄壁部分的相對的側(cè)表面。
21.按照權(quán)利要求12確定的裝置，其中，可動部件上加工有頸部分，該頸部的剛性大于上述第二可彈性形變部分的剛性，并適合于上述壓電元件位移的方向進(jìn)行彈性伸長和收縮。
22.一種制造放大細(xì)長壓電元件位移的裝置的方法，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便發(fā)生位移，這種方法包括第一步，成形整體的框架體，該整體的框架體具有沿上述壓電元件的一側(cè)延伸的主框架、相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件一個端部的支承部分和相對于上述壓電元件位移的方向安裝在上述壓電元件另一端部的可動部件;第二步，將一個端部連接在擺動部件上的一對片簧固定在上述主框架和上述可動部件上;第三步，在上述主框架和上述可動部件之間形成分離狹縫，使上述主框架和上述可動部件分離;第四步，將上述壓電元件固定在上述支承部分和上述可動部件之間。
23.按照權(quán)利要求22確定的方法，其中，上述第一步包括成形與上述主框架相對并沿上述壓電元件的另一側(cè)延伸的輔助框架;上述第三步包括在上述可動部件和上述輔助框架之間形成第二分離狹縫，使上述可動部件和上述輔助框架分離;在上述第三步之后在上述第四步之前，上述方法還包括將四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)固定在上述可動部件和上述輔助框架之間的這一步。
24.按照權(quán)利要求22確定的方法，其中，上述第一步包括壓力鑄造金屬粉和樹脂的混合物、在預(yù)定的溫度下加熱上面得到的模制件和在大氣中在預(yù)定的溫度下燒結(jié)此模制件。
25.按照權(quán)利要求22確定的方法，其中，上述第一步包括形成用于插入上述片簧另一端部的凹口。
26.按照權(quán)利要求23確定的方法，其中，上述第一步包括在固定上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)的位置形成上述可動部件和上述輔助框架的薄壁部分。
27.按照權(quán)利要求22確定的方法還包括整體成形帶有上述擺動部件的上述片簧的步驟。
28.按照權(quán)利要求27確定的方法還包括將擺動部件固定到擺動臂的一個端部和將上述擺動臂的另一端部固定到打印金屬絲上的步驟。
29.按照權(quán)利要求22確定的方法，其中，上述片簧被銅焊到上述主框架和上述可動部件上。
30.按照權(quán)利要求23確定的方法，其中，上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)被焊接到上述可動部件和上述輔助框架上。
31.按照權(quán)利要求22確定的方法，其中，上述第一和第二分離狹縫采用激光切割法或金屬絲切割法、放電切割法形成。
32.按照權(quán)利要求22確定的方法，其中，上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)包括一對相對的平行連接板和整體連接上述平行連接板的橋接部分，上述第四步還包括將上述平行連接板安裝在上述可動部件的相對的側(cè)表面上和上述輔助框架的相對的側(cè)表面上的步驟與定位上述平行連接板的步驟。
33.按照權(quán)利要求22確定的方法還包括在上述支承部分和上述壓電元件之間插入預(yù)負(fù)載部件和溫度補(bǔ)償部件的步驟，預(yù)負(fù)載部件用于在上述壓電元件的靜止位置將一定的壓力負(fù)載加到上述壓電元件上;溫度補(bǔ)償部件的溫度-線性膨脹特性與上述壓電元件的溫度-線性膨脹特性相反。
34.按照權(quán)利要求33確定的方法，其中，上述預(yù)負(fù)載部件具有倒U形結(jié)構(gòu)，它由上板部分和一對側(cè)板部分組成，上述插入步驟包括將上述溫度補(bǔ)償部件固定到上述壓電元件的一個端部、可移動式地將上述預(yù)負(fù)載部件安裝在上述支承部分上和將上述預(yù)負(fù)載部件的上述側(cè)板部分固定在上述支承部分的相對的側(cè)表面上。
35.一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便產(chǎn)生位移，這種裝置包括主框架，該框架沿壓電元件的一側(cè)延伸，并具有相對于上述壓電元件位置的方向支承上述壓電元件的一個端部的側(cè)向凸出部分;可動部件，該部件相對于上述壓電元件位移的方向被安裝在上述壓電元件的另一端部上;第一片簧，該片簧的一個端部分固定在上述主框架上;第二片簧，該片簧的一個端部分固定在上述可動部件上并與上述第一片簧相對配置;擺動臂，該臂的一個端部與上述第一和第二片簧的另一個端部連接而且該臂沿基本上垂直于上述壓電元件位移方向的方向延伸，上述擺動臂由于上述第一和第二片簧的彎曲而可產(chǎn)生擺動;第一制動部件，該部件用于在切斷加到上述壓電元件上的電壓時限制上述擺動臂的彎曲;和第二制動部件，該部件用于在切斷加到上述壓電元件上的電壓時限制上述第二片簧的彎曲。
36.按照權(quán)利要求35確定的裝置還包括擺動部件，該擺動部件固定地連接在上述第一片簧的另一端部上和上述第二片簧的另一端部上，而且還固定在上述擺動臂的一個端部上，上述擺動部件適應(yīng)于因上述第一和第二片簧彎曲而產(chǎn)生擺動，其中，上述第一制動部件具有不相連地緊靠在上述擺動臂另一端部分的縱向邊上的制動表面，上述第二制動部件具有不相連地緊靠在上述擺動部件的側(cè)表面上的制動表面。
37.按照權(quán)利要求36確定的裝置還包括輔助框架和四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)，輔助框架相對于上述主框架沿上述壓電元件的另一側(cè)延伸到相對于上述可動部件的位置，并且其一個端部被固定地連接到上述主框架的上述側(cè)向凸出部分;四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)被固定在上述可動部件上和上述輔助框架的另一端部上，以便使上述可動部件平行于上述壓電元件的位移方向進(jìn)行位移，其中，上述第一制動部件被固定到上述輔助框架的另一端部，上述第二制動部件以這樣的方式被固定到上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)上，使其被支承在上述可動部件上。
38.一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便發(fā)生位移，這種裝置包括主框架，設(shè)框架沿上述壓電元件的一側(cè)延伸，并具有相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件一個端部的側(cè)向凸出部分;可動部件，該部件相對于上述壓電元件位移的方向被安裝在上述壓電元件的另一端部上。一種機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)連接到上述可動部件和上述主框架上，用于放大上述壓電元件的位移;可分離部分，該可分離部分被提供于在上述可動部件和上述壓電元件之間與在上述壓電元件和上述主框架的上述側(cè)向凸出部分之間的至少一個相對的表面上。
39.按照權(quán)利要求38確定的裝置，其中，上述放大上述壓電元件位移的裝置包括其一個端部分固定在上述主框架上的第一片簧、其一個端部分固定在上述可動部件上并與上述第一片簧相對配置的第二片簧和擺動部件，該擺動部件固定地連接在上述第一片簧的另一端部上和第二片簧的另一端部上，該擺動部件適應(yīng)于在上述第一和第二片簧因上述壓電元件位移而發(fā)生彎曲時產(chǎn)生擺動。
40.按照權(quán)利要求39確定的裝置還包括輔助框架和四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)，輔助框架相對于上述主框架沿上述壓電元件的另一側(cè)延伸到與上述可動部件相對的位置，輔助框架的一個端部固定地連接到上述主框架的上述側(cè)向凸出部分;四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)固定到上述可動部件上和上述輔助框架的另一端部上，以便使上述可動部件平行于上述壓電元件位移的方向進(jìn)行位移。
41.按照權(quán)利要求38確定的裝置，其中，上述可分離的部分至少包括一個由墊片構(gòu)成的可分離部分，這些墊片彼此不相連地疊置并固定在上述相對的(兩個)表面上。
42.按照權(quán)利要求41確定的裝置還包括溫度補(bǔ)償部件和預(yù)負(fù)載部件，溫度補(bǔ)償部件具有與上述壓電元件的溫度-線性膨脹特性相反的溫度-線性膨脹特性;預(yù)負(fù)載部件用于在上述壓電元件的靜止位置將一定的壓力負(fù)載加到上述壓電元件上，其中，上述溫度補(bǔ)償部件和上述預(yù)負(fù)載部件被插放在上述壓電元件和上述側(cè)向凸出部分之間，至少一個上述由墊片構(gòu)成的可分離部分被插放在上述可動部件和上述壓電元件之間。
43.按照權(quán)利要求41確定的裝置還包括溫度補(bǔ)償部件和預(yù)負(fù)載部件，溫度補(bǔ)償部件具有與上述壓電元件的溫度-線性膨脹特性相反的溫度-線性膨脹特性;預(yù)負(fù)載部件用于在上述壓電元件的靜止位置將一定的壓力負(fù)載加到上述壓電元件上，其中，上述溫度補(bǔ)償部件和上述預(yù)負(fù)載部件被插放在上述壓電元件和上述側(cè)向凸出部分之間，至少一個上述的由墊片構(gòu)成的可分離部分被配置在上述溫度補(bǔ)償部件和上述預(yù)負(fù)載部分之間。
44.按照權(quán)利要求41確定的裝置還包括溫度補(bǔ)償部件和預(yù)負(fù)載部件，溫度補(bǔ)償部件具有與上述壓電元件的溫度-線性膨脹特性相反的溫度-線性膨脹特性;預(yù)負(fù)載部件用于在上述壓電元件的靜止位置將一定的壓力負(fù)載加到上述壓電元件上，其中，上述溫度補(bǔ)償部件和至少一個由墊片構(gòu)成的可分離部分被插放在上述可動部件和上述壓電元件之間，上述預(yù)負(fù)載部件被插放在上述壓電元件和上述主框架的上述側(cè)向凸出部分之間。
45.按照權(quán)利要求41確定的裝置，其中，至少上述一個由墊片構(gòu)成的可分離部分由氧化鋯陶瓷制作。
46.按照權(quán)利要求41確定的裝置，其中，至少上述一個由墊片構(gòu)成的可分離部分用合成樹脂制作。
47.一種放大細(xì)長壓電元件位移的裝置，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便產(chǎn)生位移，這種裝置包括框架部件，該部件沿上述壓電元件延伸，并具有相對于上述壓電元件位移的方向支承上述壓電元件一個端部的側(cè)向凸出部分;可動部件，該部件相對于上述壓電元件位移的方向被安裝在上述壓電元件的另一端部上;一種機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)被連接到上述可動部件和上述框架部件上，用于放大上述壓電元件的位移;四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)被固定在上述可動部件和上述框架部件上，以便使上述可動部件平行于上述壓電元件的位移方向進(jìn)行位移;其中，利用四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)的彈力將上述可動部件壓在上述壓電元件的另一端部上，從而將一定的壓力負(fù)載加到上述壓電元件上。
48.按照權(quán)利要求47確定的裝置，其中，上述框架部件包括沿上述壓電元件的一側(cè)延伸的主框架和與上述主框架相對沿上述壓電元件的另一側(cè)延伸到與上述可動部件相對的位置的輔助框架，上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)也被固定到上述輔助框架上。
49.按照權(quán)利要求48確定的裝置，其中，上述四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)包括一對連接板和連接上述連接板的橋接部分;上述連接板包括一對被固定在上述輔助框架的相對側(cè)表面上的第一平行垂直部分、一對被固定在上述可動部件的相對側(cè)表面上的第二平行垂直部分、在上述第一平行垂直部分和上述第二平行垂直部分之間延伸的一對第一平行水平部分和一對第二平行水平部分，以及一對使上述第一和第二平行垂直部分和上述第一和第二平行水平部分相連接的四個可彈性形變的鉸接部分。
50.按照權(quán)利要求49確定的裝置還包括一對連接板。該連接板從上述第一平行垂直部分水平延伸，每個上述連接板被固定在上述輔助框架的側(cè)表面上和上述主框架的側(cè)表面上。
51.按照權(quán)利要求49確定的裝置，其中，上述第二平行垂直部分是在上述第一平行垂直部分被固定在上述輔助框架的相對的側(cè)表面上并且克服上述鉸接部分的彈力使上述第二平行垂直部分升高的條件下被固定到上述可動部件的相對的側(cè)表面上的。
52.按照權(quán)利要求49確定的裝置，其中，上述第一平行垂直部分是在上述第二平行垂直部分被固定在上述可動部件的相對的側(cè)表面上并且克服上述鉸接部分的彈力使上述第一水平垂直部分下降的條件下被固定到上述輔助框架的相對的側(cè)表面上。
53.一種用壓電元件驅(qū)動的沖擊打點(diǎn)打印頭，該壓電元件適應(yīng)于在其上加上電壓便產(chǎn)生位移，這種打印頭包括許多打印單元，每個打印單元具有將點(diǎn)打印在打印媒介上的打印金屬絲和將上述壓電元件的位移傳送到上述打印金屬絲的位移傳送機(jī)構(gòu);定位上述打印單元的定位支架，上述支架上加工有許多狹縫，每個狹縫用于可松開地插入每個上述打印單元;蓋板，該蓋板適合于與上述定位支架嚙合并具有可松開地固定每個上述打印單元的裝置，上述蓋板被加工有引導(dǎo)部分，用于引導(dǎo)上述打印單元的上述打印金屬絲;可彎曲的印刷線路板，該印刷線路板部分纏繞在上述定位支架的外圓周面上，上述可彎曲的印刷線路板具有許多對連接端子，每對連接端子被連接于與上述壓電元件相連的一對導(dǎo)線上，每對上述連接端子靠近每個上述打印單元配置并通過導(dǎo)體被連接到與打印控制裝置相連接的末端端子上。
全文摘要
放大壓電元件位移的裝置包括沿壓電元件延伸并具有支承壓電元件一個端部的側(cè)向凸出部分的框架部件、裝配于壓電元件另一端部的可動部件、其一端固定于框架部件的第一片簧、其一端固定于可動部件并與第一片簧相對的第二片簧、固定連接于第一和第二片簧的另一端部并在第一和第二片簧因壓電元件產(chǎn)生位移而發(fā)生彎曲時發(fā)生擺動的擺動部件，以及使可動部件平行于壓電元件位移方向進(jìn)行位移的四鉸接平行連接機(jī)構(gòu)。
文檔編號B41J2/22GK1039505SQ891049
公開日1990年2月7日 申請日期1989年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月21日
發(fā)明者坂井田惇夫, 池崎由幸, 入口明, 近岡保二, 井元保雄 申請人:兄弟工業(yè)株式會社