(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するための温度制御手段とを備えた点字表示装置であって、
前記可動部材をグループ化し、前記グループ毎にタイミングをずらして電力を供給することを特徴とする点字表示装置。
【請求項２】
請求項１において、前記可動部材は、前記開口部の内外近傍に配置される部分において出没方向にほぼ等しい外径を備えていることを特徴とする点字表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記可動部材は、前記形状記憶合金バネと、前記係合部に対して前記形状記憶合金バネの反対側から係合するコイル状の補助バネとを軸線方向に挿通していることを特徴とする点字表示装置。
【請求項４】
請求項３において、前記形状記憶合金バネと前記補助バネとのいずれか一方が前記開口部の開口縁部の内側に係合されていることを特徴とする点字表示装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、前記形状記憶合金バネのコイル半径を前記補助バネのコイル半径よりも小さくしたことを特徴とする点字表示装置。
【請求項６】
請求項５において、前記可動部材には、前記形状記憶合金バネを挿通する第１の挿通部と、前記補助バネを挿通する第２の挿通部とを設け、前記第１の挿通部の外径を前記第２の挿通部の外径よりも小さくしたことを特徴とする点字表示装置。
【請求項７】
盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネに電流を流して加熱するための給電手段とを有し、
前記給電手段は、前記形状記憶合金バネの弾性力を受けつつ当接し、前記形状記憶合金バネに導電接続される端子部材が設けられ、前記端子部材はフレキシブルな導電素材よりなり、前記可動部材と前記形状記憶合金バネの端部により挟持され、該端子部材から前記形状記憶合金バネに電力供給がされることを特徴とする点字表示装置。
【請求項８】
請求項７において、前記形状記憶合金バネにおける前記端子部材との当接部位と、前記端子部材における前記当接部位に当接する表面部とが共に電気コンタクト性の良好な素材で構成されていることを特徴とする点字表示装置。
【請求項９】
盤面に形成された開口部から出没自在に構成された可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材を出没動作させる形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却する温度制御手段とを備えた点字表示素子であって、
前記温度制御手段は電流の向きを切り換えることによって、前記形状記憶合金バネに接触または近接した側が発熱部及び／又は吸熱部となる熱電素子を有し、該熱電素子における発熱部及び／又は吸熱部によって前記形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するように構成されていることを特徴とする点字表示装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記温度制御手段は、前記熱電素子が前記形状記憶合金バネの温度に応じて前記形状記憶合金を加熱及び冷却するように構成されていることを特徴とする点字表示装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項において、前記形状記憶合金バネの温度を検出する温度検出手段を設け、該温度検出手段による検出温度により前記形状記憶合金バネに対する電気的若しくは熱的な制御量を調整することを特徴とする点字表示装置。
【請求項１２】
盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するための温度制御手段とを備えた点字表示装置であって、
複数の前記可動部材を制御するための制御指令手段と、該制御指令手段から受ける駆動指令に基づいて、前記形状記憶合金バネを加熱若しくは冷却するための駆動信号を発生する駆動信号生成手段とを有し、
前記形状記憶合金バネを予熱し動作開始時間を短縮したことを特徴とする点字表示装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記駆動信号生成手段は、前記制御指令手段により、駆動休止期間若しくは駆動開始前に、常温と前記基準温度との間の値に設定された待機温度になるように、前記形状記憶合金バネの加熱若しくは冷却を予め行うように構成されていることを特徴とする点字表示装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３において、前記駆動信号生成手段には、前記制御指令手段から受ける充電指令に基づいて前記駆動信号を生成するための電力を蓄積する充電手段を備えていることを特徴とする点字表示装置。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４までのいずれか１項において、複数の前記形状記憶合金バネを複数の群に分け、該群毎に一括して前記制御指令手段からの前記駆動指令を受けて前記群内の前記形状記憶合金バネに分配する駆動指令分配手段を備えていることを特徴とする点字表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は点字表示装置に係り、特に、形状記憶合金を用いて駆動するように構成された点字表示装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の可動部材をケース体の開口部から出没自在に構成し、該可動部材の各々を形状記憶合金の相変態に伴う変形によって出没駆動するように構成した点字表示装置が提案されている。これらの点字表示装置においては、いずれも形状記憶合金と表示カップとを組み合わせた可動機構を複数配列し、ケース体の前面の開口部から出没させるように構成されている。その形状記憶合金としては、棒形状のような簡単な構造のものから、コイル状或いは屈折状に形成したバネとして構成されたものまでがある。
【０００３】
たとえば、特開昭６１−１６６５８０号においては、表示用カップはケース体の開口部の内側に配置され、開口部から外部に脱出しないように、開口部のすぐ内側に配置される部分につば部を備えており、該つば部の形成された表示用カップの底部にコイル状の形状記憶合金バネが下方から表示カップを押し上げるように配置されている。形状記憶合金バネは下端に接触した熱トランスデューサから熱を受け、加熱されて伸びることによって、表示用カップの頂部を開口部から突出させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の点字表示装置においては、基本的な構造の開示はあるものの、実際に点字表示装置として組み立てた場合の動作性能を高め、精密な動作を得るための具体的な構造の提案が存在しない。特に、上記公報の構造においては、表示用カップが形状記憶合金バネの上端に載っているだけであるため、表示用カップが安定せず、誤動作や動作不良が起きやすいという懸念がある。また、点字用装置として複数の表示用カップを配列させた場合に、隣接する表示用カップとの間に壁面を形成する必要があり、このような構造は、特開昭６２−２４９１８２号にも記載されているが、装置の容積を増大させ、小型化を妨げるものとなる。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、形状記憶合金によって動作する可動部材の動作を安定させることができるとともに、全体としての小型化が容易で、しかも、好適な動作性能を得ることのできる点字表示装置を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するための温度制御手段とを備えた点字表示素子において、可動部材をグループ化し、前記グループ毎にタイミングをずらして電力を供給することを特徴とする。
【０００７】
この手段によれば、使用電力量の平準化が図られるため、電源の小型化が実現できる。また、装置の小型化を図ることができる。
【０００８】
請求項１において、前記可動部材は、前記開口部の内外近傍に配置される部分において出没方向にほぼ等しい外径を備えていることが好ましい。可動部材が開口部の近傍において出没方向にほぼ等しい外径を備えていることによって、可動部材が開口部に引っ掛かるなどの原因による誤動作や動作不良を防止することができ、可動部材を確実に動作させることができる。
【０００９】
請求項１又は請求項２において、前記可動部材は、前記形状記憶合金バネと、前記係合部に対して前記形状記憶合金バネの反対側から係合するコイル状の補助バネとを軸線方向に挿通していることが好ましい。補助バネを用いることによって形状記憶合金バネの相変態時における一方向の変形を用いて可動部材を一方向に動作させ、補助バネの弾性力を用いて元位置に復帰させることができる。
【００１０】
請求項３において、前記形状記憶合金バネと前記補助バネとのいずれか一方が前記開口部の開口縁部の内側に係合されていることが望ましい。前記形状記憶合金バネと前記補助バネの一方が開口縁部の内側に係合されていることによって、ケース体に対して可動部材を動作させるときの支持部を特別に設けることなく、前記形状記憶合金バネ又は前記補助バネを可動部材に対して作用させることができる。
【００１１】
請求項３又は請求項４において、前記形状記憶合金バネのコイル半径を前記補助バネのコイル半径よりも小さくすることが好ましい。形状記憶合金バネを小径にすることによって複数の隣接する形状記憶合金バネの間隔を広げることができるため、隔壁などを設けなくても隣接する形状記憶合金バネ間の熱的影響を低減することができ、また、補助バネを大径にすることにより充分な支持構造がなくても可動部材の動作を安定させることができる。
【００１２】
請求項５において、前記可動部材には、前記形状記憶合金バネを挿通する第１の挿通部と、前記補助バネを挿通する第２の挿通部とを設け、前記第１の挿通部の外径を前記第２の挿通部の外径よりも小さくすることが望ましい。形状記憶合金バネのコイル径と補助バネのコイル径に応じて可動部材の第１及び第２の挿通部の外径が形成されているので、両バネと、可動部材との間の軸支状態を安定させることができる。
【００１３】
次に、盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネに電流を流して加熱するための給電手段とを有し、前記形状記憶合金バネの弾性力の弾性力を受けつつ当接し、前記形状記憶合金バネに導電接続される端子部材が設けられ、前記端子部材はフレキシブルな導電素材よりなり、前記可動部材と前記形状記憶合金バネの端部により挟持され該端子部材から電力供給が前記形状記憶合金バネになされることを特徴とする。
【００１４】
この手段によれば、形状記憶合金バネに当接する端子部材を設け、形状記憶合金バネから弾性力を受ける端子部材を介して形状記憶合金バネに電力を供給するように構成しているため、端子部材と形状記憶合金バネとの当接部分を形状記憶合金バネの素材に応じた素材や当接構造とすることによって、単に接触しているだけであっても弾性力に基づいて形状記憶合金バネとの導電接続性を確保でき、コンタクト性を向上させることができるので、信頼性の高いアクチュエータを構成することができる。さらに、フレキシブルな素材を使用しているため、形状記憶合金バネの動きに柔軟に追従し、安定かつ致用寿命な接続を実現できる。また、簡単な構造であるので、小型化を妨げることもなく、製造コストを大きく上昇させることもない。
【００１５】
請求項７において、前記形状記憶合金バネにおける前記端子部材との当接部位と、前記端子部材における前記当接部位に当接する表面部とが共に電気コンタクト性の良好な素材で構成されていることが好ましい。一般に形状記憶合金バネは電気コンタクト性に劣るため、形状記憶合金バネの当接部位と端子部材の表面部とを共に電気コンタクト性の良好な素材で構成することによって形状記憶合金バネへの給電の信頼性を向上させることができる。この場合には、端子部材と形状記憶合金バネとの接触が電気コンタクト性の良好な素材によってなされるため、さらに両者の導電接続性を高めることができる。
【００１６】
ここで、前記素材は金めっきにより構成されていることが好ましい。端子部材の表面部と形状記憶合金バネの当接部位とが共に金メッキにて構成されているため、安定かつ良好な導電接続を得ることができる。また、前記形状記憶合金バネと前記端子部材とが導通状態で固着されていることが好ましい。溶接や導電性ペーストなどによって形状記憶合金バネと端子部材とを固着させることによって、より確実な導電接続性を確保できるとともに、当該固着部には形状記憶合金バネの弾性力が加わっているため、固着部の耐久性乃至は信頼性も高いものとなる。
【００１７】
さらに、盤面に形成された開口部から出没自在に構成された可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材を出没動作させる形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却する温度制御手段とを備えた点字表示素子において、前記温度制御手段は熱電素子を有し、該熱電素子は電流の向きを切り換えることによって、前記形状記憶合金バネに接触または近接した側が発熱部及び／又は吸熱部となり、該熱電素子における発熱部及び／又は吸熱部によって前記形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
この手段によれば、温度制御手段として熱電素子を用いて、形状記憶合金バネの温度を制御するように構成したので、電気エネルギーによって加熱若しくは冷却を精密に行うことが可能になるとともに、小型化を妨げることもない。
【００１９】
請求項９において、前記温度制御手段は、前記熱電素子が前記形状記憶合金バネの温度に応じて前記形状記憶合金を加熱及び冷却するように構成されていることが好ましい。熱電素子によって形状記憶合金バネの加熱と冷却の双方が可能なように構成されているため、迅速な温度制御が可能になり、アクチュエータの応答性を高めることができる。
【００２０】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項において、前記形状記憶合金バネの温度を検出する温度検出手段を設け、該温度検出手段による検出温度により前記形状記憶合金バネに対する電気的若しくは熱的な制御量を調整することが好ましい。この手段によれば、温度検出手段を設けることによって形状記憶合金バネの温度制御をより精密に行うことができる。この場合、形状記憶合金バネ自体の抵抗値に基づいて温度検出を行うことも可能である。
【００２１】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項において、複数の前記可動部材を制御するための制御指令手段と、該制御指令手段から受ける駆動指令に基づいて、前記形状記憶合金バネを加熱若しくは冷却するための駆動信号を発生する駆動信号生成手段とを設けることが好ましい。
【００２２】
請求項１２において、前記駆動信号生成手段は、前記制御指令手段により、駆動休止期間若しくは駆動開始前に、常温と前記基準温度との間の値に設定された待機温度になるように、前記形状記憶合金バネの加熱若しくは冷却を予め行うように構成されていることが望ましい。常温から待機温度に予め加熱若しくは冷却を行っておくことにより、形状記憶合金バネを迅速に駆動することができる。
【００２３】
請求項１２又は請求項１３において、前記駆動信号生成手段には、前記制御指令手段から受ける充電指令に基づいて前記駆動信号を生成するための電力を蓄積する充電手段を備えていることが望ましい。充電手段によって任意のタイミングで予め充電を行い、充電手段から形状記憶合金バネを加熱するための電力を得ることができるので、多数の可動部材を並列に構成し、同時に駆動するような場合にも電源に要求される電力需要をならすことが可能になるため、電源容量の増大を抑制し、装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【００２４】
請求項１２から請求項１４までのいずれか１項において、複数の前記形状記憶合金バネを複数の群に分け、該群毎に一括して前記制御指令手段からの前記駆動指令を受けて前記群内の前記形状記憶合金バネに分配する駆動指令分配手段を備えていることが望ましい。駆動指令分配手段を設けることによって、駆動指令を多数のアクチュエータに迅速に供給することができる。特に、単一の制御指令手段から駆動指令を与える場合に、簡易な構成で、迅速に制御することが可能になる。
【００２５】
なお、上記各手段において、形状記憶合金としては一方にのみ（非可逆的に）復元力を発生するものが多く、したがって、形状記憶合金バネと、補助バネ（バイアスバネ）とを用いて、両者の弾性力のバランスによって可逆的に２つの状態を切り換えるように構成されていることが好ましい。もっとも、形状記憶合金として可逆的に形状変化するものもあり、その場合には単独でも可動部材を動作させることが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
［第１実施形態］  図１は本発明に係る点字表示装置の第１実施形態の構造を示す縦断面図、図２は同実施形態の平面図である。この実施形態では、合成樹脂などからなるケース体１０の上部盤面に複数の開口部１０ａが形成されている。これらの開口部１０ａには、内部に取り付けられた可動部材１１の頂部１１ａが出没するように構成されている。可動部材１１は、上端に頂部１１ａを備えた上側挿通部１１Ａと、ケース体１０の下部開口を封鎖するベース板１２を摺動自在に貫通し、下端にリテーナー１１ｄを装着した下側挿通部１１Ｂと、上側挿通部１１Ａと下側挿通部１１Ｂとの間において拡径し、周囲に張り出すように構成されたフランジ部１１Ｃとを備えている。
【００２８】
可動部材１１の上側挿通部１１Ａにはコイル状のバイアスバネ１４が挿通されており、このバイアスバネ１４の下端はフランジ部１１Ｃに係合し、バイアスバネ１４の上端は、ケース体の開口部１０ａの内側に固定された係止板１８の開口縁部の内面に係合している。
【００２９】
可動部材１１の下側挿通部１１Ｂには、コイル状の形状記憶合金バネ１５が挿通されており、形状記憶合金バネ１５の上端は端子板１６の環状部１６ａを介してフランジ部１１Ｃに係合し、形状記憶合金１５の下端は端子板１７の環状部１７ａを介してベース板１２の内面に係合している。
【００３０】
図１の状態でバイアスバネ１４と形状記憶合金バネ１５とは互いの弾性力でバランスを保っており、可動部材１１の頂部１１ａは開口部１０ａの中に没入した状態となっている。
【００３１】
形状記憶合金バネ１５としては、例えばＮｉ−Ｔｉ合金を処理して製作したものを用いることができる。このＮｉ−Ｔｉ合金には、ＮｉとＴｉとの２元合金の他に、ＮｉとＴｉにさらにＦｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｏ等を加えた３元系以上の各種合金がある。形状記憶合金は固有の基準温度を備えており、所定形状にて処理することによって、その後に機械的応力を加えて変形させても、その状態で基準温度を越えた場合には元形状に復帰しようとする復元力を発生する。このような性質は、形状記憶合金における相変態によって発生する。形状記憶合金バネ１５においては、例えば、ロンボヘラルド相（低温）からオーステナイト相（高温）への変態を利用することによって、元形状への復元力を発現させる。このときの形状記憶合金バネの剛性変化は、低温相では柔らかく、高温相に変態する際には剛性が高まる。この場合にはオーステナイト変態の開始温度から完了温度までが上記基準温度となり、逆に、温度低下によって低温相へと変態する際にはロボヘラルド変態の開始温度から完了温度までが上記の基準温度となる。ロボヘラルド相とオーステナイト相との間の相変態を利用する場合、オーステナイト相の変態開始温度と変態完了温度との温度差は２〜３℃程度である。なお、マルテンサイト相とオーステナイト相との間の相変態を用いて駆動力を得ることも可能である。
【００３２】
これらの場合、基準温度は合金組成などによって広い範囲（例えば上記のＮｉ−Ｔｉ合金の場合は−５０℃から１００℃までの範囲）にわたって適宜に設定することができる。
【００３３】
端子板１６，１７は導電素材自体で構成されていても、或いは、絶縁体の表面若しくは内部に配線が形成されたものでもよいが、本実施形態では、柔軟な絶縁板よりなるフレキシブル基板の表面上に、導電パターンが形成されたもので構成されている。導電パターンは銅箔などにより構成され、環状部１６ａ，１７ａの表面上に存在する部分には金メッキが施されている。一方、形状記憶合金バネ１５の上端及び下端にも金メッキが施されており、形状記憶合金バネ１５の上端及び下端と、環状部１６ａ，１７ａの表面との間のコンタクトは、金メッキ層同士によりなされるようになっている。
【００３４】
図示しない給電装置から端子板１６と１７との間に電圧が印加されると、所定の電流が形状記憶合金バネ１５に流れ、抵抗によって発熱し、温度が上昇する。形状記憶合金バネ１５の温度が上記の基準温度に達すると、形状記憶合金バネ１５は伸長し剛性を増して、図３に示すように、バイアスバネ１４の弾性力に抗して可動部材１１を上方に押し上げるので、頂部１１ａは開口部１０ａから突出する。また、給電装置から形状記憶合金バネ１５への給電を停止すると、形状記憶合金１５の発熱は停止し、温度は下降して基準温度以下になるので、形状記憶合金バネ１５は柔軟になり、バイアスバネ１４の弾性力によって可動部材１１は押し下げられるため、図１に示す状態に戻る。
【００３５】
なお、ベース板１２はボルトによってケース体１０に固定されている。ケース体１０の上部内面からは図２に示すボス１０ｂが下方に向けて伸びており、ボス１０ｂの先端はベース板１２の内面上に当接している。
【００３６】
図４は可動部材１１の正面図である。可動部材１１は、上側挿通部１１Ａから頂部１１ａまでがほぼ等しい外径に形成されており、開口部１０ａから頂部１１ａが出没するようになっている。したがって、開口部１０ａの内外近傍に配置される部分において可動部材１１の外径がほぼ一定であり、ここに段差などが形成されていないため、開口部１０ａに対する抵触が発生しにくく、動作不良の発生を低減することができる。
【００３７】
また、形状記憶合金バネ１５は可動部材１１に挿通されることによって支持されており、可動部材１１の動作を補助するバイアスバネ１４もまた可動部材１１に挿通されていることから、これらの部品を支持収容するための隔壁が不要になり、全体として点字表示装置の小型化を図ることができる。
【００３８】
さらに、図４に示すように、可動部材１１の上側挿通部１１Ａは大径のバイアスバネ１４に合わせて比較的大きな外径を有し、下側挿通部１１Ｂは小径の形状記憶合金１５に合わせて比較的小さな外径を有する。特に、本実施形態では、複数の可動機構が互いに隔壁を介することなく隣接しているので、形状記憶合金バネ１５の外径が小さいことによって形状記憶合金バネ１５の間の距離を大きくとることが可能になり、相互間の熱的影響を小さくすることができるという利点がある。また、バイアスバネ１４の外径を形状記憶合金バネ１５の外径よりも大きくすることによって可動部材１１の安定性を高めることができる。この場合、可動部材１１の上側挿通部１１Ａを大径に、下側挿通部１１Ｂを小径に形成することによって可動部材１１の動作をさらに安定させることができる。
【００３９】
本実施形態では、上述のように端子板１６，１７が形状記憶合金バネ１５の弾性力を受けるように当接しているとともに、当接部の両側が共にコンタクト性の良好な金で被覆されているため、確実な導通を得ることができ、動作の信頼性、耐久性を確保することができる。
【００４０】
［第２実施形態］  次に、図５を参照して本発明に係る第２実施形態の構造について説明する。この実施形態において、ケース体２０、可動部材２１、ベース板２２、バイアスバネ２４、形状記憶合金バネ２５、及び係止板２８は、先の第１実施形態と同様のものであり、それらの説明は省略する。
【００４１】
本実施形態においては、形状記憶合金バネ２５に電流を流すことなく、熱電素子２６，２７によって形状記憶合金バネ２５を加熱若しくは冷却するように構成されている点が第１実施形態と異なる。熱電素子２６，２７は電力を熱の移動エネルギーに変換する公知のものであるが、例えば、電極間にｐ型半導体とｎ型半導体とを並列に接続してπ型構造としたペルチェ素子などがある。熱電素子２６，２７はエネルギー変換を行う変換部２６ａ，２７ａと、その両側に形成された発熱部２６Ａ，２７Ｂ及び吸熱部２６Ｂ，２７Ａと、変換部２６ａ，２７ａから引き出された一対ずつの端子部２６ｂ，２７ｂとから構成されている。熱電素子２６の発熱部２６Ａと、熱電素子２７の吸熱部２７Ａとは、それぞれケース体２１の内部に配置された形状記憶合金バネ２５の外周部に当接するか、或いはきわめて接近するように構成されている。
【００４２】
この実施形態では、熱電素子２６，２７によって熱を発生させたり吸収したりして形状記憶合金バネ２５を加熱したり冷却したりすることにより、上記各実施形態と同様に可動部材２１を上下に動作させるようになっている。この場合、熱電素子２６，２７によって加熱、冷却がそれぞれ強制的に行われるため、特に冷却時における応答性が向上する。
【００４３】
この場合に、熱電素子２６，２７を一方のみとし、或いは、複数の熱電素子を同期して動作させ、一つ若しくは複数の熱電素子に供給する電流の向きを切り換え可能に構成してもよい。この場合には、電流の向きを切り換えることによって熱電素子の形状記憶合金バネに接触若しくは近接している側の作用部分が発熱部となったり吸熱部となったりし、形状記憶合金バネ２５の加熱、冷却を行うことができる。
【００４４】
〈制御系の構成に関する実施例〉  次に、上記各実施形態のいずれか或いは、その他の駆動部構造を備えた実施形態に好適な制御系の構成に関する実施形態について説明する。以下に説明する構成は、制御系の機能ブロックに関するもの、制御方法自体に関するものなどである。
【００４５】
［第３実施形態］  図６には、本発明に係る第３実施形態の制御系の構成を示す。この実施形態は、上記第１実施形態の駆動構造を備えた点字表示装置に対応したものであり、中央処理ユニット（ＣＰＵ）などの制御指令手段４０と、この制御指令手段に接続された駆動信号生成手段４１とを備えている。
【００４６】
駆動信号生成手段４１には、制御指令手段４０の指令によって制御され、パルス幅制御において基本となる制御信号を形成するＰＷＭ制御回路４２と、制御信号を受けてその制御パルスの発生時間のみ電流を流すように構成された定電流回路４４と、後述する温度センサからの検出信号を受けてこれを増幅する増幅回路４６と、増幅回路４６をディジタル信号に変換するＡＤ（アナログ／ディジタル）変換回路４７と、制御指令手段４０からの温度指令値と、ＡＤ変換回路４７からの温度検出値とを適宜に比較して、上記ＰＷＭ制御回路に対して温度指令値と温度検出値とによって決定される適宜の指令信号を送るディジタルコンパレータなどからなる比較手段４８とが設けられている。
【００４７】
上記定電流回路４４から出力される駆動信号は端子板１６，１７を介して形状記憶合金バネ１５を流れ、抵抗加熱によって形状記憶合金バネ１５の温度を上昇させる。温度センサ１９は、形状記憶合金バネ１５若しくはその周辺の温度を検出して増幅回路４６に検出信号を送るようになっている。
【００４８】
本実施形態では、温度センサ１９から得られる温度検出値と、制御指令手段４０から与えられる温度制御データ信号に含まれる温度指令値とに基づいて、さらに制御指令手段４０から与えられる所定の駆動データ信号にしたがって形状記憶合金バネ１５に電流が流される。駆動信号生成手段４１によって形成される駆動信号はパルス幅制御によって形状記憶合金バネ１５を駆動する。このパルス幅制御における駆動信号Ｐｏｐと、駆動信号Ｐｏｐを受けた形状記憶合金バネ１５が発生する熱量との関係を図８に示す。駆動信号のパルス幅は通常、温度指令値と温度検出値との差（温度差）が大きい程大きくなり、熱移動も大きくなるようになっている。
【００４９】
比較手段４８は通常入力モードにあり、制御指令手段４０から温度制御データ信号ＴＤを受け取り、温度制御データ信号ＴＤに含まれる温度指令値を所定タイミングで取り込み、内部に格納する。比較手段４８内にて記憶された温度指令値は、制御指令手段４０から異なる温度指令が出て、これが比較手段４８に取り込まれない限り変更されない。したがって、比較手段４８内に新たな温度指令値が取り込まれない限り、同一の温度指令値に基づいて得られた差分データ（温度指令値と温度検出値との差、或いは、これに相当する他の値）をＰＷＭ制御回路４２，４３に送出するように構成されている。
【００５０】
また、比較手段４８は、制御指令手段４０からの温度制御データ信号ＴＤに温度検出値を送り返す指示が含まれていると出力モードに一時的に変更され、制御指令手段４０に対して温度検出値を送出する。このとき、制御指令手段４０は、比較手段４８から返送された温度検出値によって駆動部の温度環境を把握し、当該温度環境に応じて次の指令を出力する。
【００５１】
なお、制御指令手段４０は、ＰＷＭ制御回路４２に駆動データ信号を発し、ＰＷＭ制御回路によるパルス幅制御された駆動パルスの出力の有無を制御する。例えば、温度指令値に較べて温度検出値が低くても、駆動データ信号がオン状態になっていないと駆動信号は出力されない。この場合、制御指令手段４０によってより高度な制御を行うこともできる。例えば、上記の比較手段４８により返送された温度検出値に基づいて、温度指令値に較べて温度検出値がかなり低い場合には温度差の値に拘わらず通常の駆動パルスの最大デューティ比に設定したり、温度指令値−温度検出値が正の場合、すなわち加熱を要する場合と、温度指令値−温度検出値が負の場合、すなわち冷却を要する場合とによってパルス幅制御の制御係数を変えたり、さらには過去の加熱、冷却履歴に応じて最適な制御係数を用いたりするなど、通常のハード構成によるＰＷＭ制御では困難な制御内容を制御モードの変更によって容易に行うことができる。
【００５２】
［第４実施形態］  次に、上記第２実施形態の駆動部を制御するための別の制御系の例を図７に基づいて説明する。この制御系は、特に、点字表示装置の応答性の向上と、多数の点字表示装置を共通の制御指令手段に接続する場合などに最適化する目的で構成されている。
【００５３】
この駆動信号生成手段７０においては、定電圧回路７１から供給される電力を電源制御信号ＤＣＣ（例えば、オン（高電位）のときに充電、オフ（低電位）のときに充電停止）によって充電回路７２に充電し、充電回路７２から定電流回路７３に電力が供給されるように構成されている。このように構成することによって、点字表示装置における複数の可動部材を制御、駆動する場合に発生する急激な電力需要が定電圧回路７１や電源部に発生せず、充電回路７２からの放電によって駆動できるようになっている。一方、充電回路７２への充電は充電経路中の回路構成によって比較的ゆっくりと充電を行うように設定できるので、図示しない制御指令手段などから与えられる電源制御信号ＤＣＣによって、電力需要を分散させることができる。特に、一度に多数の可動部材が同時に動作を開始したとしても、電力需要のピーク値を抑制できるという効果がある。
【００５４】
本実施形態では、駆動データ信号ＤＤと駆動ラッチ信号ＤＲとがＤフリップフロップ７４ａに入力され、Ｄフリップフロップ７４ａの出力ＱがＡＮＤ回路７４ｂの一方の入力端子に入力される。ＡＮＤ回路７４ｂの他方の入力端子にはＰＷＭ制御回路７４の出力が入力される。一方、先の実施形態と同様に増幅回路７６、ＡＤ変換回路７７及び比較手段７８が設けられ、比較手段７８には温度ラッチ信号ＴＲと、温度指令値を示す温度制御データ信号ＴＤとが入力される。比較手段７８の出力は温度指令値と温度検出値との差分データであり、ＰＷＭ制御回路７４に入力される。ＰＷＭ制御回路７４の出力は図８に示す駆動信号と同様に、差分データに応じたパルス幅を備えたパルス信号であり、ＡＮＤ回路７４ｂの他の入力端子に入力されるとともに、ＡＮＤ回路７４ｃにも入力される。ＡＮＤ回路７４ｃのもう一つの入力端子にはＤフリップフロップ７４ａの反転出力も入力される。また、ＡＮＤ回路７４ｃの出力を受けて定電流回路７３の出力を促すトランジスタ７３ｂが設けられる。
【００５５】
ＡＮＤ回路７４ｂからは、駆動ラッチ信号ＤＲに同期したタイミングで駆動データ信号ＤＤがオン状態（例えば高電位「Ｈ」）のときのみ所定のパルス信号が出力され、トランジスタ７３ａのベースに入力されて定電流回路７３からパルス信号が熱電素子２６に与えられ、形状記憶合金バネ２５が加熱される。駆動データ信号ＤＤがオフ（例えば低電位「Ｌ」）のときにはＡＮＤ回路７４ｃから所定のパルス信号が出力され、熱電素子２７に与えられ、形状記憶合金バネ２５が冷却される。温度センサ２９は形状記憶合金バネ２５の温度を検知して上記の増幅回路７６に検出信号を出力する。
【００５６】
この実施形態では、点字表示装置の或る可動部材を駆動する前及びその駆動を休止している間において、予め設定された予熱温度Ｔ１に形状記憶合金バネ２５を予熱しておき、駆動開始若しくは駆動再開後の応答時間を短縮する工夫がなされている。図９に示すように、制御指令手段からの温度制御データ信号ＴＤにより温度指令値Ｔ１が送出されると、温度ラッチ信号ＴＲによって比較手段７８に取り込まれ、駆動データ信号ＤＤがオンになると駆動ラッチ信号ＤＲによって定電流回路７３から駆動信号が熱電素子２６に出力され、形状記憶合金バネ２５が加熱される。形状記憶合金バネ２５の温度が高くなっていき、フィードバック制御により徐々に温度指令値のＴ１に接近する。
【００５７】
ここで、制御指令手段から比較手段７８に送出される温度制御データ信号ＴＤは、図９の最下部にあるように、４ビットの制御データ列Ｓ３，Ｓ２，Ｓ１，Ｓ０と、８ビットの温度データ列Ｔ７，Ｔ６，Ｔ５，Ｔ４，Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１，Ｔ０とからなる１２ビットのシリアルデータを含む。ここで、温度制御データ信号ＴＤの制御データ列により示される数値によって、制御指令手段からの指令内容が比較手段７８に伝えられ、温度データ列により示される数値によって制御指令手段からの温度指令値やＰＷＭ係数値などが比較手段７８に伝えられる。温度制御データ信号ＴＤにおける制御データ列の数値とその意味の例を以下の表１に示す。
【００５８】
【表１】
0003624712.tif 000002
【００５９】
上記制御データ列が１又は５を示す場合には、温度データ列に示された数値が加熱側の温度指令値又は加熱側のＰＷＭ係数として比較手段７８に格納され、制御データ列が２又は６を示す場合には温度データ列に示された数値が冷却側の温度指令値又は冷却側のＰＷＭ係数として比較手段７８に格納される。なお、冷却温度データ入力モードにするのは、冷却機構が存在する場合のみであるから、本実施形態では有効であるが、冷却機構がない場合には無効となる。また、制御データ列が３を示す場合には、比較手段７８は出力モードに変更され、温度センサから送られてきた温度検出値を制御指令手段へと送り返す。さらに、制御データ列が４を示す場合には、比較手段７８は差分データを制御指令手段へと出力するようになっている。
【００６０】
比較手段７８から返送されるデータにより制御指令手段が温度検出値がＴ１にほぼ到達したことを知ると、駆動準備ができたこととなり、制御指令手段からの指令によって駆動可能な状態になる。
【００６１】
上記のような予熱状態において、制御指令手段からの温度制御データ信号ＴＤが温度指令値Ｔ２を知らせ、上記と同様に、温度ラッチ信号ＴＲによって比較手段７８に温度指令値Ｔ２が取り込まれると、比較手段７８が出力する差分データによって温度が上昇し始める。温度指令値Ｔ２が基準温度よりも高ければ、やがて形状記憶合金バネ２５は動作し、可動部材２２が上昇する。なお、図中におけるＰＨは予熱準備期間、ＰＰは予熱期間、ＤＰは駆動期間、ＮＤＰは非駆動期間である。
【００６２】
このように予め点字表示装置を駆動させる前に形状記憶合金バネ２５を予熱しておくことによって、動作開始までの時間を短縮し、短時間のうちに点字表示装置を動作させることができる。図９に点線で示すように、予熱をしない場合と較べて大幅に動作開始時間を短縮することができる。
【００６３】
図１０は、本実施形態における充電回路７２の充電量と、駆動状態との関係を示すものである。この場合、点字表示装置における或る可動部材２１が間欠的に（出没するように）駆動されている場合を例にとって説明する。
【００６４】
点字表示装置における或る可動部材２１の駆動（熱電素子２６への電流供給）が中断した後、制御指令手段からの電源制御信号ＤＣＣがオンになると、充電回路７２（例えば大容量コンデンサなど）に定電圧回路７１から電力が供給される。充電回路７２の電圧が当初のＶ０から徐々に上昇し、飽和電圧Ｖｓａｔに到達してからしばらく経つと電源制御信号ＤＣＣはオフになり、充電は終了する。このとき、充電が終了していなくても、駆動可能状態であれば、上記のように予熱が開始され、やがて温度指令値がＴ０からＴ１に変わって上述のように予熱準備が始まり、やがて予熱が完了する（予熱期間ＰＰ）。その後、前述のように点字表示装置の駆動が始まる。駆動開始後、電源制御信号はオフになり、そのまま駆動状態が解除されるまで温度制御がなされる。駆動状態が解除されるときには、駆動データ信号ＤＤがオフになり、駆動ラッチ信号によって駆動が停止される。以後、駆動及び停止が繰り返され、充電回路７２への充電もまた、上述のように再び電源制御信号ＤＣＣによって繰り返される。この場合、間欠駆動サイクルに応じて充電を図１０のタイミングで常に行ってもよく、或いは、駆動タイミングとは関係なく、駆動量や充電量に応じて適宜の間隔で充電を行ってもよい。
【００６５】
このように、点字表示装置における可動部材毎に設けられた充電回路７２への充電を適宜に行い、充電回路７２から電力を供給することによって、点字表示装置における複数の可動部材を駆動するための熱電素子に共通の電源回路から電力を供給している場合にも、複数の点字表示装置が一度に電力供給を受けても電源容量不足になることがなく、電源回路の容量を小さくすることができ、全体として駆動制御系の小型化、軽量化を図ることができる。
【００６６】
なお、先の第３実施形態及び本実施形態においては、温度センサの代わりに、形状記憶合金バネ自体の抵抗値を検出して温度を検出してもよい。形状記憶合金バネ自体の抵抗は温度によって変化するので、サーミスタと同様に温度検出に利用できる。温度と形状記憶合金の抵抗値との関係を調整するために、増幅回路や比較手段などにおいて適宜のデータ補償を行ってもよい。
【００６７】
［第５実施形態］  最後に、複数の点字表示装置を駆動するシステムの実施形態について図１１を参照して説明する。この実施形態では、図１１に示すように、点字表示装置に複数の可動機構ＡＣＴが複数設けられ、これに対応して、駆動信号生成手段ＤＣもまた複数設けられている。ここで、可動機構ＡＣＴとしては、上記の第１又は第２実施形態及びその変形例のいずれの動作部分（少なくとも可動部材１１，２１と、これに作用する形状記憶合金１５，２５に相当するものを含む部分であって、上記実施形態ではさらにバイアスバネ１４，２４も含む。）でもよく、また、駆動信号生成手段としては、上記第３又は第４実施形態及びその変形例のいずれの駆動信号生成手段４１，７０でもよい。但し、図１１及び以下の説明では、第４実施形態の駆動信号生成手段７０であることを前提としている。
【００６８】
駆動信号生成手段ＤＣのそれぞれには、図示しない制御指令手段から温度制御データ信号ＴＤを受け、信号を分配するセレクタＳＬから導出されたラインが入力されている。セレクタとしては、所定の制御信号によりデータ信号を分配するデマルチプレクサなどにより構成される。また、駆動信号生成手段ＤＣには、先の第３又は第４実施形態にて説明した、温度ラッチ信号ＴＲ、駆動ラッチ信号ＤＲ１，ＤＲ２、電源制御信号ＤＣＣを受け渡すための各ラインが接続されている。後者のラインは複数の駆動信号生成手段ＤＣに対して共通のラインとなっている。
【００６９】
駆動データ信号ＤＤ１，ＤＤ２は、シフトレジスタＳＲ１，ＳＲ２に導入され、駆動ラッチ信号ＤＲ１，ＤＲ２に基づいて個々の駆動信号生成手段ＤＣに供給される。ここでは、複数の可動機構ＡＣＴに対応する駆動信号生成手段ＤＣのうちの半分がシフトレジスタＳＲ１及び駆動ラッチ信号ＤＲ１によって制御され、残りの半分がシフトレジスタＳＲ２及び駆動ラッチ信号ＤＲ２によって制御される。
【００７０】
この例では、温度データなどの温度指令値及び駆動データ信号を駆動信号生成手段ＤＣ毎に受けて、共通の温度ラッチ信号によって温度指令値を読み込み、共通の駆動ラッチ信号によって個々の点字表示装置をオンオフ駆動するように構成されている。
【００７１】
本実施形態では、点字表示装置の複数の可動部分を２つのグループに分け、駆動データ信号ＤＤ１，ＤＤ２及び駆動ラッチ信号ＤＲ１，ＤＲ２をグループ毎に送出しているため、多数の可動部分に対しても迅速に駆動の切り換えを行うことができる。
【００７２】
なお、上記実施形態では各駆動信号生成手段ＤＣ内に充電回路を設けることによって電源容量への負荷を低減することができるが、さらに、電源制御信号ＤＣＣをグループ毎にタイミングをずらして切り換えることなどによって、多数駆動の場合の電力需給をより平滑化することができ、電源回路の容量を低減することが可能になる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、可動部材が形状記憶合金バネを挿通し、形状記憶合金バネに対して軸線方向に係合する係合部を備えていることによって、形状記憶合金バネが係合部を介して可動部材に作用することによって可動部材を駆動することができるとともに、形状記憶合金バネを軸支することができるので、簡単な構造でありながら安定した動作を行うことができ、また、形状記憶合金バネを支持収容する隔壁などの周囲から支持する支持部を設ける必要がないため、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る点字表示装置の第１実施形態（機械的構造）の概略構造を示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態の平面図である。
【図３】第１実施形態において可動部材が突出した状態を示す縦断面図である。
【図４】第１実施形態における可動部材の形状を示す正面図である。
【図５】本発明に係る点字表示装置の第２実施形態（機械的構造）の概略構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明に係る点字表示装置の第３実施形態（制御系の構成）を示す構成ブロック図である。
【図７】本発明に係る点字表示装置の第４実施形態（制御系の構成）を示す構成ブロック図である。
【図８】第３及び第４実施形態におけるパルス幅制御による駆動信号を示すグラフである。
【図９】第４実施形態における予熱駆動を行う場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】第４実施形態における充電駆動を行う場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明に係る点字表示装置の第５実施形態（制御系の構成）を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０，２０  ケース体
１０ａ，２０ａ  開口部
１１，２１  可動部材
１１Ａ，２１Ａ  上側挿通部
１１Ｂ，２１Ｂ  下側挿通部
１１Ｃ，２１Ｃ  フランジ部
１１ａ，２１ａ  頂部
１４，２４  バイアスバネ
１５，２５  形状記憶合金バネ
１６，１７  端子板
２６，２７  熱電素子
４０  制御指令手段
４１，７０  駆動信号生成手段
ＡＣＴ  可動機構
ＤＣ  駆動信号生成手段
ＳＲ１，ＳＲ２  シフトレジスタ
【図１】
0003624712.tif 000003
【図２】
0003624712.tif 000004
【図３】
0003624712.tif 000005
【図４】
0003624712.tif 000006
【図５】
0003624712.tif 000007
【図６】
0003624712.tif 000008
【図７】
0003624712.tif 000009
【図８】
0003624712.tif 000010
【図９】
0003624712.tif 000011
【図１０】
0003624712.tif 000012
【図１１】
0003624712.tif 000013