JP2604862B2 - 振動波駆動装置 - Google Patents
振動波駆動装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/08—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、振動波モータ等の振動波駆動装置に係り、
特に弾性体に接合される圧電素子の電気−機械エネルギ
変換素子の電極パターンの配置に関するものである。
特に弾性体に接合される圧電素子の電気−機械エネルギ
変換素子の電極パターンの配置に関するものである。
［従来の技術］ 進行性振動波を利用した振動波モータ等の振動波駆動
装置の原理を、第７図および第８図の概略図により説明
する。
装置の原理を、第７図および第８図の概略図により説明
する。
１は直線部と円弧部を有する長円形の弾性体であり、
金属などの弾性物質でできており、例えばプリンタのシ
ート搬送手段として使用する場合には直線部を使ってシ
ートをリニア送りをするものである。２は直線部と円弧
部を有する電気−機械エネルギ変換素子であり、以下圧
電素子で代表する。３は下記に説明する例えばCu,Ni,Ag
などでできている電極膜であり、印刷、蒸着法などで圧
電素子２の両面に着けられており、この場合、電極膜３
は圧電素子の裏面（弾性体と接合されていない面）では
図示のように切れ目３′を有する電極パターンを形成し
ており、表面（弾性体と接合されている方の面）では切
れ目のない全面電極を形成している。
金属などの弾性物質でできており、例えばプリンタのシ
ート搬送手段として使用する場合には直線部を使ってシ
ートをリニア送りをするものである。２は直線部と円弧
部を有する電気−機械エネルギ変換素子であり、以下圧
電素子で代表する。３は下記に説明する例えばCu,Ni,Ag
などでできている電極膜であり、印刷、蒸着法などで圧
電素子２の両面に着けられており、この場合、電極膜３
は圧電素子の裏面（弾性体と接合されていない面）では
図示のように切れ目３′を有する電極パターンを形成し
ており、表面（弾性体と接合されている方の面）では切
れ目のない全面電極を形成している。
さらに圧電素子２の上記裏面の電極パターン３につい
て、第８図で説明する。図示の例は全周で６波の定在波
を二組合成して進行波を作ろうとするものであって、電
極3a1，3a2は駆動用の第１電極群を、また電極3b1，3b2
は駆動用の第２電極群を構成し、第１電極群3a1，3a2お
よび第２電極群3b1，3b2は各々1/2波長の長さを有し、
かつ1/2波長のピッチで配列されており、そして第１電
極群と第２電極群との間には1/4波長の奇数倍だけずれ
があるように配列されている。3Gはアース用電極、3
Sa，3Sbはそれぞれ第１電極群、第２電極群の駆動によ
る振動状態を検知するためのセンサ電極である。なお、
円弧部では放射状に電極の切れ目を設けている。駆動用
電極3a1，3a2，3b1，3b2に夫々対応する区画において圧
電素子２は厚み方向に分極されており、この場合、第１
電極群3a1と3a2との区画では互いに逆向きに、また同様
に第２電極群3b1と3b2との区画では互いに逆向きに分極
されている。すなわち、第１電極群に同じ極性の電圧を
印加したとき、電圧素子２は電極3a1と3a2の区画では伸
縮が互いに逆になるように分極処理が施されており、ま
た第２電極群3b1と3b2の区画についても同様である。
て、第８図で説明する。図示の例は全周で６波の定在波
を二組合成して進行波を作ろうとするものであって、電
極3a1，3a2は駆動用の第１電極群を、また電極3b1，3b2
は駆動用の第２電極群を構成し、第１電極群3a1，3a2お
よび第２電極群3b1，3b2は各々1/2波長の長さを有し、
かつ1/2波長のピッチで配列されており、そして第１電
極群と第２電極群との間には1/4波長の奇数倍だけずれ
があるように配列されている。3Gはアース用電極、3
Sa，3Sbはそれぞれ第１電極群、第２電極群の駆動によ
る振動状態を検知するためのセンサ電極である。なお、
円弧部では放射状に電極の切れ目を設けている。駆動用
電極3a1，3a2，3b1，3b2に夫々対応する区画において圧
電素子２は厚み方向に分極されており、この場合、第１
電極群3a1と3a2との区画では互いに逆向きに、また同様
に第２電極群3b1と3b2との区画では互いに逆向きに分極
されている。すなわち、第１電極群に同じ極性の電圧を
印加したとき、電圧素子２は電極3a1と3a2の区画では伸
縮が互いに逆になるように分極処理が施されており、ま
た第２電極群3b1と3b2の区画についても同様である。
そして、これらの電極群に互いに時間的に90°ずれた
周波電圧を印加することにより、二組の定在波の合成と
して進行波を弾性体１に生ぜしめ、これに押圧された移
動体（不図示）を摩擦駆動するものである。なお、上記
の移動体を固定すれば、弾性体１が動くことになる。
周波電圧を印加することにより、二組の定在波の合成と
して進行波を弾性体１に生ぜしめ、これに押圧された移
動体（不図示）を摩擦駆動するものである。なお、上記
の移動体を固定すれば、弾性体１が動くことになる。
［発明が解決しようとしている課題］ ところで、このような長円形状の弾性体の振動モード
は、第９図及び第10図のようになる。これは、有限要素
法による固有値解析によって求めた２つの定在波モード
の変位の等高線図であり、第９図は第１群圧電素子によ
って駆動し、第10図は第２群圧電素子によって駆動する
振動モードを示す。変位は圧電素子２の面に垂直な方向
の成分で、第９図及び第10図は圧電素子面の等高線を示
している。変位量は、最大変位を「１」として正規化し
ている。
は、第９図及び第10図のようになる。これは、有限要素
法による固有値解析によって求めた２つの定在波モード
の変位の等高線図であり、第９図は第１群圧電素子によ
って駆動し、第10図は第２群圧電素子によって駆動する
振動モードを示す。変位は圧電素子２の面に垂直な方向
の成分で、第９図及び第10図は圧電素子面の等高線を示
している。変位量は、最大変位を「１」として正規化し
ている。
これらの図と第８図の電極パターンを比較してみる
と、振動の節部（太線部）と電極パターンの切れ目がず
れており、節となるべき部分にも変位を発生させる力が
働くため、効率が低下するという問題点があった。
と、振動の節部（太線部）と電極パターンの切れ目がず
れており、節となるべき部分にも変位を発生させる力が
働くため、効率が低下するという問題点があった。
本出願に係る発明の目的は、上記した従来の問題点を
解決し、効率の低下を防ぐことのできる振動波駆動装置
を提供することにある。
解決し、効率の低下を防ぐことのできる振動波駆動装置
を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を実現する構成は、直線部と曲線部を有
する環形状に形成された弾性体に、複数群の電気−機械
エネルギー変換素子を配設し、前記複数群の電気−機械
エネルギー変換素子に電気信号を印加することにより発
生する複数の定在波の合成で前記弾性体に進行性振動波
を形成し、前記弾性体と、前記弾性体に圧接する部材と
を相対移動させる振動波駆動装置において、前記電気−
機械エネルギー変換素子は、前記弾性体に生ずる定在波
の前記弾性体における周方向及び幅方向の実質上の節部
位置に、電極の境界を形成したことを特徴とする振動波
駆動装置にある。
する環形状に形成された弾性体に、複数群の電気−機械
エネルギー変換素子を配設し、前記複数群の電気−機械
エネルギー変換素子に電気信号を印加することにより発
生する複数の定在波の合成で前記弾性体に進行性振動波
を形成し、前記弾性体と、前記弾性体に圧接する部材と
を相対移動させる振動波駆動装置において、前記電気−
機械エネルギー変換素子は、前記弾性体に生ずる定在波
の前記弾性体における周方向及び幅方向の実質上の節部
位置に、電極の境界を形成したことを特徴とする振動波
駆動装置にある。
［作用］ 上記した構成において、直線部と曲線部を有する環形
状に形成された弾性体に生じる定在波は、該弾性体の内
外周における1/2波長の位置を結んだ線を理論上の節部
位置とすると、実質上の節部位置はこの理論上の節部位
置と必ずしも位置しないので、この実質上の節部位置に
合わせて電気−機械エネルギー変換素子の電極の境界を
形成することにより、実質上の節部位置に変位を発生さ
せる力が働かなくなり、弾性体に効率良く定在波を発生
させることができることになる。したがって、定在波の
合成で形成される進行性振動波も効率良く発生させるこ
とができる。
状に形成された弾性体に生じる定在波は、該弾性体の内
外周における1/2波長の位置を結んだ線を理論上の節部
位置とすると、実質上の節部位置はこの理論上の節部位
置と必ずしも位置しないので、この実質上の節部位置に
合わせて電気−機械エネルギー変換素子の電極の境界を
形成することにより、実質上の節部位置に変位を発生さ
せる力が働かなくなり、弾性体に効率良く定在波を発生
させることができることになる。したがって、定在波の
合成で形成される進行性振動波も効率良く発生させるこ
とができる。
［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１の実施例 第１図は本発明の第１の実施例であり、長円形状の弾
性体に接合される圧電素子の電極パターンを示してい
る。本実施例では、第１電極群3a1，3a2の切れ目を第９
図に示す振動モードの節部（太線部）に設け、第２電極
群3b1，3b2の切れ目を、第10図に示す振動モードの節部
（太線部）に設けている。また、一方のセンサ電極3Sa
は第10図に示す振動モードの節部（太線部）に設け、他
方のセンサ電極3Sbは第９図に示す振動モードの節部
（太線部）に設けた。
性体に接合される圧電素子の電極パターンを示してい
る。本実施例では、第１電極群3a1，3a2の切れ目を第９
図に示す振動モードの節部（太線部）に設け、第２電極
群3b1，3b2の切れ目を、第10図に示す振動モードの節部
（太線部）に設けている。また、一方のセンサ電極3Sa
は第10図に示す振動モードの節部（太線部）に設け、他
方のセンサ電極3Sbは第９図に示す振動モードの節部
（太線部）に設けた。
したがって、本実施例では、第１電極群の各電極及び
第２電極群の各電極と振動モード（定在波）とにずれが
なく、節となるべき部分に変位を発生させる力が働かな
いので、モータの効率低下が防がれることになる。
第２電極群の各電極と振動モード（定在波）とにずれが
なく、節となるべき部分に変位を発生させる力が働かな
いので、モータの効率低下が防がれることになる。
第２の実施例 第２図は第２の実施例を示すものである。
長円形状に形成した振動波モータの用途として、例え
ばプリンタの紙送りのための駆動部として用いる場合が
あり、この場合は弾性体の一方の長線部を被搬送体とな
る紙等のシートに圧接し、シートを搬送するようにして
いる。その際、振動状態を検出するためのセンサ電極
は、弾性体の直線部の振動状態を検出するのが好ましい
ということから、本実施例では、センサ電極3Sa，3Sbを
直線部に配置したものである。第１電極群3a1，3a2及び
第２電極群3b1，3b2は上記した第１の実施例と同様の方
法で配置している。
ばプリンタの紙送りのための駆動部として用いる場合が
あり、この場合は弾性体の一方の長線部を被搬送体とな
る紙等のシートに圧接し、シートを搬送するようにして
いる。その際、振動状態を検出するためのセンサ電極
は、弾性体の直線部の振動状態を検出するのが好ましい
ということから、本実施例では、センサ電極3Sa，3Sbを
直線部に配置したものである。第１電極群3a1，3a2及び
第２電極群3b1，3b2は上記した第１の実施例と同様の方
法で配置している。
第３の実施例 第３図は本発明の第３の実施例を示す弾性体の外観斜
視図、第６図はその電極パターンを示す図である。
視図、第６図はその電極パターンを示す図である。
本実施例の弾性体１′は、円弧部の断面形状を図示の
如く変えることにより、直線部の振動のねじり成分をな
くしたもので、２つの振動モードを第４図及び第５図に
示す。
如く変えることにより、直線部の振動のねじり成分をな
くしたもので、２つの振動モードを第４図及び第５図に
示す。
そして、第４図及び第５図に示す振動モードに従っ
て、圧電素子の電極パターンを第６図に示すように形成
している。
て、圧電素子の電極パターンを第６図に示すように形成
している。
［発明の効果］ 本出願に係る発明によれば、直線部と曲線部を有する
環形状に形成された弾性体を有する振動波駆動装置にお
いて、弾性体に形成される定在波の実質上の節部位置に
合わせて電気−機械エネルギー変換素子の電極の境界を
形成することにより、実質上の節部位置に変位を発生さ
せる力が働かなくなり、弾性体に効率良く定在波を発生
させることができ、定在波の合成で形成される進行性振
動波も効率良く発生させることができることとなった。
環形状に形成された弾性体を有する振動波駆動装置にお
いて、弾性体に形成される定在波の実質上の節部位置に
合わせて電気−機械エネルギー変換素子の電極の境界を
形成することにより、実質上の節部位置に変位を発生さ
せる力が働かなくなり、弾性体に効率良く定在波を発生
させることができ、定在波の合成で形成される進行性振
動波も効率良く発生させることができることとなった。
第１図は本発明の第１の実施例を示す電極パターン図、
第２図は本発明の第２の実施例を示す電極パターン図、
第３図は本発明の第３の実施例を示す弾性体の斜視図、
第４図および第５図はその有限要素法による固有値解析
によって求めた２つの定在波モードの変位の等高線図、
第６図はその電極パターン図、第７図は従来の振動体を
示す斜視図、第８図はその電極パターン図、第９図およ
び第10図は、その有限要素法による固有値解析によって
求めた２つの定在波モードの変位の等高線図である。 １……弾性体、２……圧電素子、３……電極膜、3a1，3
a2……駆動用の第１電極群、3b1，3b2……駆動用の第２
電極群、3G……アース用電極、3Sa，3Sb……センサ電
極。
第２図は本発明の第２の実施例を示す電極パターン図、
第３図は本発明の第３の実施例を示す弾性体の斜視図、
第４図および第５図はその有限要素法による固有値解析
によって求めた２つの定在波モードの変位の等高線図、
第６図はその電極パターン図、第７図は従来の振動体を
示す斜視図、第８図はその電極パターン図、第９図およ
び第10図は、その有限要素法による固有値解析によって
求めた２つの定在波モードの変位の等高線図である。 １……弾性体、２……圧電素子、３……電極膜、3a1，3
a2……駆動用の第１電極群、3b1，3b2……駆動用の第２
電極群、3G……アース用電極、3Sa，3Sb……センサ電
極。
Claims (1)
- 【請求項１】直線部と曲線部を有する環形状に形成され
た弾性体に、複数群の電気−機械エネルギー変換素子を
配設し、前記複数群の電気−機械エネルギー変換素子に
電気信号を印加することにより発生する複数の定在波の
合成で前記弾性体に進行性振動波を形成し、前記弾性体
と、前記弾性体に圧接する部材とを相対移動させる振動
波駆動装置において、 前記電気−機械エネルギー変換素子は、前記弾性体に生
ずる定在波の前記弾性体における周方向及び幅方向の実
質上の節部位置に、電極の境界を形成したことを特徴と
する振動波駆動装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230597A JP2604862B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 振動波駆動装置 |
| EP90309688A EP0416884B1 (en) | 1989-09-06 | 1990-09-05 | Vibration wave driven motor |
| DE69026169T DE69026169T2 (de) | 1989-09-06 | 1990-09-05 | Vibrationswellenbetriebener Motor |
| US07/919,390 US5274294A (en) | 1989-09-06 | 1992-07-29 | Vibration wave driven motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230597A JP2604862B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 振動波駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0393482A JPH0393482A (ja) | 1991-04-18 |
| JP2604862B2 true JP2604862B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=16910240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1230597A Expired - Fee Related JP2604862B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 振動波駆動装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5274294A (ja) |
| EP (1) | EP0416884B1 (ja) |
| JP (1) | JP2604862B2 (ja) |
| DE (1) | DE69026169T2 (ja) |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH05116788A (ja) * | 1991-10-29 | 1993-05-14 | Canon Inc | シート送り装置 |
| JP2725134B2 (ja) * | 1992-07-24 | 1998-03-09 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 |
| US6628046B2 (en) | 1997-05-27 | 2003-09-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration type actuator |
| JP4731723B2 (ja) * | 2001-05-24 | 2011-07-27 | キヤノン株式会社 | 振動波駆動装置の製造方法 |
| JP4027090B2 (ja) * | 2001-12-27 | 2007-12-26 | キヤノン株式会社 | 振動体および振動波駆動装置 |
| KR20100039158A (ko) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | 삼성전자주식회사 | 초음파 모터 및 그것을 구비한 이송장치 |
| JP5381241B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2014-01-08 | 株式会社ニコン | 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラ |
| US10775681B2 (en) | 2015-11-27 | 2020-09-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Ultrasonic motor, drive control system, optical apparatus, and vibrator |
| US10536097B2 (en) | 2015-11-27 | 2020-01-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Ultrasonic motor, drive control system, optical apparatus, and vibrator |
| US10451833B2 (en) | 2015-11-27 | 2019-10-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Ultrasonic motor, drive control system, optical apparatus, and vibrator |
| US10516091B2 (en) | 2015-11-27 | 2019-12-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Ultrasonic motor, drive control system, optical apparatus, and vibrator |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013481A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-23 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| US4562373A (en) * | 1983-10-21 | 1985-12-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric motor |
| US4786836A (en) * | 1984-03-01 | 1988-11-22 | Matsushita Electric Industrail Co., Ltd. | Piezoelectric motor |
| JPH0687671B2 (ja) * | 1984-05-18 | 1994-11-02 | 株式会社ニコン | 超音波モータ |
| US4692652A (en) * | 1985-03-29 | 1987-09-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave motor |
| JPH0632570B2 (ja) * | 1985-03-29 | 1994-04-27 | キヤノン株式会社 | 振動波モ−タ |
| JPH0744850B2 (ja) * | 1986-05-06 | 1995-05-15 | キヤノン株式会社 | 振動波モ−タ− |
| JPS63220782A (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-14 | Olympus Optical Co Ltd | 圧電素子 |
| JP2589698B2 (ja) * | 1987-07-03 | 1997-03-12 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ装置 |
| DE69030827T2 (de) * | 1989-02-14 | 1998-01-15 | Canon Kk | Vibrationswellenmotor |
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1989
- 1989-09-06 JP JP1230597A patent/JP2604862B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1990
- 1990-09-05 EP EP90309688A patent/EP0416884B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-05 DE DE69026169T patent/DE69026169T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-07-29 US US07/919,390 patent/US5274294A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69026169T2 (de) | 1996-08-22 |
| JPH0393482A (ja) | 1991-04-18 |
| DE69026169D1 (de) | 1996-05-02 |
| EP0416884A3 (en) | 1991-08-21 |
| US5274294A (en) | 1993-12-28 |
| EP0416884B1 (en) | 1996-03-27 |
| EP0416884A2 (en) | 1991-03-13 |
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