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JP2976340B2 - Multilayer piezoelectric element - Google Patents
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JP2976340B2 - Multilayer piezoelectric element - Google Patents

Multilayer piezoelectric element

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JP2976340B2 JP2036233A JP3623390A JP2976340B2 JP 2976340 B2 JP2976340 B2 JP 2976340B2 JP 2036233 A JP2036233 A JP 2036233A JP 3623390 A JP3623390 A JP 3623390A JP 2976340 B2 JP2976340 B2 JP 2976340B2
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external
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 プリンタのアクチュエータとして使用される積層型圧
電素子に関し、 素子の信頼性,組立性を向上させることを目的とし、 多数の圧電セラミックスを内部電極を挟んで積層して
成り、予圧付与用の弾性連結部材の上下に連結される導
電材のブロックを上端及び下端に有する素子本体の周面
に、前記各内部電極と交互に接続する1対の外部電極を
設けて構成される積層型圧電素子において、接地側の前
記外部電極を、前記ブロックに直接接続させて形成した
構成とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] A multi-layer piezoelectric element used as a printer actuator is intended to improve the reliability and assemblability of the element. A pair of external electrodes alternately connected to the internal electrodes are provided on the peripheral surface of the element body having upper and lower blocks of a conductive material connected to the upper and lower sides of the elastic connecting member for applying a preload. In the laminated piezoelectric element configured as above, the external electrode on the ground side is directly connected to the block.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明はプリンタのアクチュエータとして使用される
積層型圧電素子に関するものである。
The present invention relates to a laminated piezoelectric element used as an actuator of a printer.

最近、プリンタのアクチュエータとして積層型圧電素
子が採用されつつある。本素子は、内部電極と、それを
接続するための外部電極及び外部端子とを有しており、
高電圧でかつ厳しい条件下で駆動されるため、高い信頼
性が要求される。
Recently, a laminated piezoelectric element has been adopted as an actuator of a printer. This element has an internal electrode, an external electrode and an external terminal for connecting the internal electrode,
Since it is driven under high voltage and severe conditions, high reliability is required.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は従来の積層型圧電素子を用いた印字ヘッドの
構造説明図で、図中、1は略円筒状のベース部材、2は
ベース部材1に所定の配置で保持される複数の印字エレ
メント、3は放熱フィンである。
FIG. 3 is an explanatory view of the structure of a print head using a conventional laminated piezoelectric element. In the drawing, reference numeral 1 denotes a substantially cylindrical base member, and 2 denotes a plurality of print elements held in a predetermined arrangement on the base member 1. Numerals 3 are heat radiation fins.

印字エレメント2は、積層型圧電素子4と、ばね材の
連結部材5,6と、アーマチュア7とを備えている。圧電
素子4は、第4,5図に詳細を示すように、多数の圧電セ
ラミックス8を内部電極9を挟んで積層した素子本体10
の周面に、各内部電極9と交互に接続する1対の外部電
極11,12を設け、これらを絶縁層13で被覆して構成され
ている。14は上述の接続を可能とするためのガラス等の
半円柱状電気絶縁層で、外部電極11,12とこれに接続さ
れない内部電極9との間に形成されている。プラス側の
外部電極11は図示しない駆動回路の陽極端子部にリード
線15を介し接続され、マイナス側の外部電極12は、接地
されているベース部材1にリード線(外部端子)16を介
し接続されている。この圧電素子4の素子本体10は、片
側の表面に内部電極となる金属ペースト膜が形成された
複数枚の圧電セラミックスのグリーンシートを積層し、
これをまとめて焼成して得られ、その基部4aはベース部
材1に接着等により固定されている。連結部材5は圧電
素子4の上部4bとアーマチュア7の基部とを接続し、該
連結部材5と平行な連結部材6はベース部材1の上部に
取り付けられた支持板17とアーマチュア7の基部とを接
続している。このように連結部材5,6により片持状に支
持されるアーマチュア7の先端には印字ワイヤ18が固定
されている。印字に際しては所定の印字エレメント2の
圧電素子4に所定時間通電する。これにより、圧電素子
4の上部4bが上方に移動して連結部材5を上方に押し上
げる。その結果、連結部材5,6によるバイメタル効果に
よって、アーマチュア7は第3図の矢印方向に回動し、
印字ワイヤ18には拡大変位が付与されて該印字ワイヤ18
による印字が行われる。印字完了時点では圧電素子4に
対する通電は停止されており、印字動作を完了したアー
マチュア7は圧電素子4の復帰に伴ってもとの位置に復
帰する。
The printing element 2 includes a laminated piezoelectric element 4, connecting members 5 and 6 made of a spring material, and an armature 7. As shown in detail in FIGS. 4 and 5, the piezoelectric element 4 has an element body 10 in which a large number of piezoelectric ceramics 8 are laminated with an internal electrode 9 interposed therebetween.
A pair of external electrodes 11 and 12 alternately connected to the internal electrodes 9 are provided on the peripheral surface of the semiconductor device, and these are covered with an insulating layer 13. Reference numeral 14 denotes a semi-cylindrical electric insulating layer made of glass or the like for enabling the above connection, and is formed between the external electrodes 11 and 12 and the internal electrode 9 not connected thereto. The positive external electrode 11 is connected to an anode terminal of a drive circuit (not shown) via a lead 15, and the negative external electrode 12 is connected to the grounded base member 1 via a lead (external terminal) 16. Have been. The element body 10 of the piezoelectric element 4 is formed by laminating a plurality of piezoelectric ceramic green sheets having a metal paste film serving as an internal electrode formed on one surface thereof,
This is obtained by firing together, and the base 4a is fixed to the base member 1 by bonding or the like. The connecting member 5 connects the upper part 4b of the piezoelectric element 4 and the base of the armature 7, and the connecting member 6 parallel to the connecting member 5 connects the support plate 17 attached to the upper part of the base member 1 and the base of the armature 7. Connected. The printing wire 18 is fixed to the end of the armature 7 supported in a cantilever manner by the connecting members 5 and 6 as described above. When printing, the piezoelectric element 4 of the predetermined printing element 2 is energized for a predetermined time. Thereby, the upper part 4b of the piezoelectric element 4 moves upward and pushes up the connecting member 5 upward. As a result, the armature 7 rotates in the direction of the arrow in FIG. 3 due to the bimetal effect of the connecting members 5 and 6,
The print wire 18 is provided with an enlarged displacement,
Is performed. When the printing is completed, the power supply to the piezoelectric element 4 is stopped, and the armature 7 that has completed the printing operation returns to the original position with the return of the piezoelectric element 4.

圧電素子4は連続印字により発熱するが、この熱はベ
ース部材1を介し冷却フィン3に伝わって外部に放散さ
れる。
The piezoelectric element 4 generates heat by continuous printing, and this heat is transmitted to the cooling fins 3 via the base member 1 and is radiated to the outside.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

このような構成,作用を有する従来の積層型圧電素子
では、各リード線15,16は第5図に示したようにはんだ1
9により各外部電極11,12に接続されている。
In the conventional multilayer piezoelectric element having such a configuration and operation, each of the leads 15 and 16 is connected to the solder 1 as shown in FIG.
9 are connected to the external electrodes 11 and 12, respectively.

このように、各外部電極11,12には各リード線15,16が
はんだにより接合される構造であるため、この接合部分
が強度的に弱く問題となっている。また、はんだ付けに
よる熱応力によって外部電極が損傷を受け、断線,剥離
が発生し易くなる。さらに、1対のリード線を介し駆動
回路に接続するため、その端末処理が面倒で組立作業を
困難にしている。
As described above, since the lead wires 15 and 16 are joined to the external electrodes 11 and 12 by soldering, the joints are weak in strength, which is problematic. Further, the external electrode is damaged by thermal stress due to soldering, and disconnection and peeling are likely to occur. Further, since the terminal is connected to the drive circuit via a pair of lead wires, the terminal processing is troublesome and the assembling work is difficult.

本発明は、素子の信頼性,組立性を向上させることの
できる積層型圧電素子を提供することを目的としてい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric element that can improve the reliability and assemblability of the element.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

第1図は本発明の原理説明図で、図中、21は素子本体
である。なお、従来と共通の部材には同符号を用いてい
る。
FIG. 1 is a view for explaining the principle of the present invention, in which 21 is an element body. The same reference numerals are used for members common to the related art.

積層型圧電素子20の素子本体21は、多数の圧電セラミ
ックス8を内部電極9を挟んで積層して成り、上端及び
下端には、予圧付与用の弾性連結部材22,23の上下に連
結される金属等の導電材のブロック24及びブロック25が
設けられている。素子本体21の周面には、各内部電極9
と交互に接続する1対の外部電極26,27が形成されてい
る。この1対の外部電極の一方の金属板からなる接地側
の外部電極27の一端を接地側のブロック25の側面まで延
長し、この延長部分をブロック25の側面に接続する。
The element body 21 of the laminated piezoelectric element 20 is formed by laminating a large number of piezoelectric ceramics 8 with the internal electrode 9 interposed therebetween, and is connected to upper and lower ends of elastic connecting members 22 and 23 for applying a preload. A block 24 and a block 25 of a conductive material such as a metal are provided. On the peripheral surface of the element body 21, each internal electrode 9
And a pair of external electrodes 26 and 27 alternately connected. One end of the ground-side external electrode 27 made of one metal plate of the pair of external electrodes is extended to the side surface of the ground-side block 25, and this extended portion is connected to the side surface of the block 25.

〔作 用〕(Operation)

このように、本発明では、接地側の外部電極が直接素
子本体の下端のブロック25に接続させて形成されてお
り、該ブロック25に外部端子の役割を兼ねさせている。
従って、従来必要としていたリード線(第4,5図のリー
ド線16)は不要になり、リード線処理の煩わしさを軽減
するとともに、接合部の機械的強度が向上する。
As described above, in the present invention, the ground-side external electrode is formed by directly connecting to the block 25 at the lower end of the element body, and the block 25 also serves as an external terminal.
Therefore, the lead wire (lead wire 16 in FIGS. 4 and 5) which has been required conventionally becomes unnecessary, and the trouble of the lead wire processing is reduced, and the mechanical strength of the joint is improved.

圧電素子の取り付けは、例えばベース部材にブロック
25を導電性接着剤により固定することにより行われ、こ
れによって、外部電極27はベース部材を介し接地され
る。
For mounting the piezoelectric element, for example, block on the base member
This is performed by fixing 25 with a conductive adhesive, whereby the external electrode 27 is grounded via the base member.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第2図に関連して本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第2図は本例の積層型圧電素子20を用いた印字ヘッド
の要部構造説明図で、図中31は素子取付台、32はプリン
ト基板である。なお、第1図と同様の部材には同符号を
用いている。
FIG. 2 is an explanatory view of a main part structure of a print head using the laminated piezoelectric element 20 of this embodiment. In FIG. 2, reference numeral 31 denotes an element mounting base, and 32 denotes a printed board. The same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

圧電素子20は、複数個設けられ、それぞれ素子取付台
32に円周方向に所定の配置で固定されている。各圧電素
子20の素子取付台32への固定に際しては、該各圧電素子
20のブロック25の底面と素子取付台31との間を導電性接
着剤33により接着して固定し、且つ電気的に接続する。
又金属板の接地側の外部電極27を接地側の導電性のブロ
ック25の側面まで延長し、この金属板の外部電極27の延
長部分を導電性のブロック25の側面に接続する。この場
合、外部電極27の延長部分とブロック25とを比較的広い
面積で接続することができるから、比較的強固に固定し
且つ電気抵抗を低減することが可能となる。なお、符号
34は外部電極27とブロック25との接続用の導電性接着剤
を示す。又素子取付台31をリード線35を介してプリント
基板32の陰極端子部(接地側端子部)と接続し、非接地
側の外部電極26を、プリント基板32の陽極端子部(非接
地側端子部)と接続する。
A plurality of piezoelectric elements 20 are provided, and
32 is fixed in a predetermined arrangement in the circumferential direction. When fixing each piezoelectric element 20 to the element mount 32,
The bottom surface of the block 20 and the element mounting base 31 are adhered and fixed by a conductive adhesive 33, and are electrically connected.
In addition, the ground-side external electrode 27 of the metal plate is extended to the side surface of the ground-side conductive block 25, and the extended portion of the external electrode 27 of the metal plate is connected to the side surface of the conductive block 25. In this case, since the extended portion of the external electrode 27 and the block 25 can be connected with a relatively large area, it is possible to relatively firmly fix and reduce the electric resistance. The sign
Reference numeral 34 denotes a conductive adhesive for connection between the external electrode 27 and the block 25. The element mounting base 31 is connected to the cathode terminal (ground terminal) of the printed circuit board 32 via the lead wire 35, and the external electrode 26 on the non-ground side is connected to the anode terminal (non-ground terminal) of the printed circuit board 32. Section).

それにより、圧電セラミックス8の内部電極9の一つ
おきに接続した金属板の接地側の外部電極27は、その延
長部分によって直接的に接地側の導電性のブロック25と
接続した構成となる。
Thus, the ground-side external electrode 27 of the metal plate connected to every other internal electrode 9 of the piezoelectric ceramics 8 is directly connected to the ground-side conductive block 25 by an extension thereof.

印字ヘッドとしては、詳細図示を省略したが、第2図
の各圧電素子20の外側に支持台を設け、該支持台及び圧
電素子のブロック24とアーマチュアの基部とを2つの連
結部材により連結して構成される。そして、従来と同様
に、所定の圧電素子に所定時期に通電することによって
印字が行われる。印字を完了した圧電素子及びアーマチ
ュアはもとの状態に復帰するが、弾性連結部材22,23は
圧電素子の復帰を助ける。また、この弾性連結部材22,2
3は、圧電素子に上下方向の張力が作用しないようにし
て素子の破損を防止する役割を果たす。
Although a detailed illustration of the print head is omitted, a support is provided outside each piezoelectric element 20 in FIG. 2, and the support and the block 24 of the piezoelectric element and the base of the armature are connected by two connecting members. It is composed. Then, as in the conventional case, printing is performed by energizing a predetermined piezoelectric element at a predetermined time. Although the piezoelectric element and the armature that have completed the printing return to their original states, the elastic connecting members 22 and 23 assist the return of the piezoelectric element. In addition, the elastic connecting members 22 and 2
3 serves to prevent breakage of the piezoelectric element by preventing the vertical tension from acting on the piezoelectric element.

なお、導電性接着剤を用いて各部の接続を行うことも
可能である。
In addition, it is also possible to connect each part using a conductive adhesive.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は、それぞれ内部電極9
を介して積層した圧電セラミックス8の上端と下端とに
導電性のブロック24,25を配置して、予圧付与用弾性連
結部材22,23によって接続した素子本体21の周面に、内
部電極9を一つおきにそれぞれ接続した接地側と非接地
側との1対の外部電極26,27を設け、金属の接地側の外
部電極27の一端を、下端のブロック25の側面まで延長
し、この延長した部分をブロック25の側面に接続したも
のであり、金属板の接地側の外部電極27と導電性の接地
側のブロック25とを比較的広い面積にわたって直接的に
接続することが可能となり、外部電極27にリード線をは
んだ付けにより接続する従来例に比較して、組立てが容
易となると共に、機械的且つ電気的な信頼性の向上を図
ることができる利点がある。
As described above, the present invention provides each of the internal electrodes 9.
Conductive blocks 24 and 25 are arranged on the upper and lower ends of the piezoelectric ceramics 8 laminated through the intermediary of the piezoelectric ceramics 8. Provide a pair of external electrodes 26 and 27 on the ground side and the non-ground side connected to every other one, and extend one end of the external electrode 27 on the metal ground side to the side surface of the block 25 at the lower end. Is connected to the side surface of the block 25, so that the ground-side external electrode 27 of the metal plate and the conductive ground-side block 25 can be directly connected over a relatively large area. Compared to a conventional example in which a lead wire is connected to the electrode 27 by soldering, there are advantages in that assembling is easy and mechanical and electrical reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明の実施例の積層型圧電素子を用いた印字
ヘッドの要部構造説明図、 第3図は従来の積層型圧電素子を用いた印字ヘッドの構
造説明図、 第4図は第3図の圧電素子の構造を示す斜視図、 第5図は第4図の詳細図で、 図中、 8は圧電セラミックス、 9は内部電極、 20は積層型圧電素子、 21は素子本体、 22,23は弾性連結部材、 24,25はブロック、 26,27は外部電極である。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a main part structure of a print head using a laminated piezoelectric element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a drawing using a conventional laminated piezoelectric element. FIG. 4 is a perspective view showing the structure of the piezoelectric element of FIG. 3, FIG. 5 is a detailed view of FIG. 4, wherein 8 is a piezoelectric ceramic, 9 is an internal electrode, 20 Denotes a laminated piezoelectric element, 21 denotes an element body, 22 and 23 denote elastic connecting members, 24 and 25 denote blocks, and 26 and 27 denote external electrodes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−219972(JP,A) 特開 昭59−193078(JP,A) 実開 平1−135512(JP,U) 実開 昭61−27356(JP,U) 実開 昭55−68365(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 41/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-59-219972 (JP, A) JP-A-59-193078 (JP, A) JP-A-1-135512 (JP, U) JP-A-69-1 27356 (JP, U) Shokai Sho 55-68365 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 41/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】多数の圧電セラミックス(8)をそれぞれ
内部電極(9)を介して積層した上端と下端とに導電性
のブロック(24,25)を配置し、該ブロック間を予圧付
与用の弾性連結部材(22,23)により連結した素子本体
(21)の周面に、前記内部電極(9)を一つおきにそれ
ぞれ接続した接地側と非接地側との1対の外部電極(2
6,27)を設けた積層型圧電素子において、 金属板の前記接地側の外部電極(27)の一端を前記下端
のブロック(25)の側面まで延長し、該延長した部分を
該ブロック(25)の側面に接続した構成を有する ことを特徴とする積層型圧電素子。
An electrically conductive block (24, 25) is disposed at an upper end and a lower end where a large number of piezoelectric ceramics (8) are laminated via an internal electrode (9), and a space between the blocks for applying a preload is provided. On the peripheral surface of the element body (21) connected by the elastic connecting members (22, 23), a pair of external electrodes (2
6, 27), one end of the ground-side external electrode (27) of the metal plate is extended to the side surface of the block (25) at the lower end, and the extended portion is connected to the block (25). A multilayer piezoelectric element having a configuration connected to the side surface of (1).
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