JP2669909B2 - 振動波アクチュエータ装置 - Google Patents

振動波アクチュエータ装置

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JP2669909B2 JP1268717A JP26871789A JP2669909B2 JP 2669909 B2 JP2669909 B2 JP 2669909B2 JP 1268717 A JP1268717 A JP 1268717A JP 26871789 A JP26871789 A JP 26871789A JP 2669909 B2 JP2669909 B2 JP 2669909B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、進行波の形成される弾性体の進行波形成面
側にスリットを設けた構造の振動波アクチュエータ装置
に関する。
[従来の技術] 振動波アクチュエータ装置は、例えば円環状又は長円
状に形成された金属製の弾性体に圧電素子等により進行
波を形成し、該圧電素子の固着面とは反対面を相対移動
部材に圧接し、該弾性体と相対移動部材とを進行波によ
り摩擦駆動して相対移動させるようになっている。弾性
体に形成される進行波の振幅は小さいので、弾性体の進
行波形成面側にスリットを周方向に多数設けることによ
り、振動の中立軸を下げてトルクの増加等を行なってい
ることが多い。
このような振動波アクチュエータ装置の用途は種々あ
るが、例えばプリンターの印字ヘッドを往復駆動する駆
動源として用いることが提案されている。
また、このような振動波アクチュエータ装置は、相対
移動部材側の弾性体との接触面側に、摩擦部材を固着し
ているのが普通である。
[発明が解決しようとする課題] ところで、このような振動波アクチュエータ装置を、
例えば上記したようなプリンターの印字ヘッドを駆動す
る駆動源に用いた場合、印字ヘッドの往復ストロークは
一定であり、又印字ヘッドを等ピッチで送ることから、
振動波アクチュエータ装置の起動時と、停止時におい
て、弾性体のスリット間に形成される突起と摩擦部材と
の相対的な位置関係が同じになる場合が一周にスリット
の数だけ存在し、少しずれた場合も含めると略同じ位置
関係になる確立が高い。
そのため、摩擦部材は、同じ個所で弾性体の突起によ
る傷跡が付き、ワウフラッターやトルク性能を下げると
いう問題があった。
本発明の目的は、上記した問題点を解決し、摩擦部材
の偏摩耗をなくして安定した性能での駆動を可能とする
振動波アクチュエータ装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の目的を達成するための第1の構成は、弾性体
に形成される複数のスリットの形成面に摩擦部材を介し
て圧接部材を圧接し、該弾性体に配された電気−機械エ
ネルギー変換手段へ駆動制御手段により周波電圧を印加
することで該弾性体に振動を励起し、該弾性体に形成さ
れる振動により、該弾性体と該圧接部材とを相対移動さ
せる振動波アクチュエータ装置において、停止指示信号
或は正逆転の反転指示信号により指示された停止位置、
或は反転位置に対してランダムに位置をずらして停止或
は反転を行わせる制御手段を設け、停止或は正逆転時に
おける停止位置或は反転位置を規制したものである。
本発明の目的を達成するための第2の構成は、弾性体
に形成される複数のスリットの形成面に摩擦部材を介し
て圧接部材を圧接し、該弾性体に配された電気−機械エ
ネルギー変換手段へ駆動制御手段により周波電圧を印加
することで該弾性体に振動を励起し、該弾性体に形成さ
れる振動により、該弾性体と該圧接部材とを相対移動さ
せる振動波アクチュエータ装置において、停止指示信号
或は正逆転の反転指示信号により指示された停止位置、
或は反転位置に対して所定量ずらした位置で停止或は反
転を行わせる制御手段と、前記所定量のずらし量を一定
の規則で変化させる補正量設定手段を設け、停止或は正
逆転時における停止位置或は反転位置を規制したもので
ある。
本発明の目的を達成するための第3の構成は、弾性体
に形成される複数のスリットの形成面に摩擦部材を介し
て圧接部材を圧接し、該弾性体に配された電気−機械エ
ネルギー変換手段へ駆動制御手段により周波電圧を印加
することで該弾性体に振動を励起し、該弾性体に形成さ
れる振動により、該弾性体と該圧接部材とを相対移動さ
せる振動波アクチュエータ装置において、前記相対移動
量を単位移動量の整数倍で制御するとともに、前記単位
移動量とスリット間隔の関係を単位移動量がスリット間
隔整数倍からはずれる関係に設定したものである。
[作用] 上記した構成の振動波アクチュエータ装置は、スリッ
ト部と摩擦部材の相対位置関係が一致する頻度が少なく
なり、摩擦部材にスリット跡が残るといった偏摩耗が防
止される。
[実施例] (実施例1) 第1図は本発明の実施例1を示し、回転型振動波アク
チュエータ装置を用いたプリンタの印字ヘッドキャリッ
ジの制御回路のブロック図、第8図はCPU11の動作のフ
ローチャートである。1は弾性材料性の円環状の弾性
体、2は弾性体1に進行性振動波を発生させるための圧
電体等で構成される電気−機械エネルギー変換素子、3
はロータ4に接着又は接合されている摩擦部材で、弾性
体1のスリット構造に加圧接触されており、該進行性振
動波の進行方向と逆方向のトルクをロータ4に伝達して
いる。5はロータの回転をベルト6に伝えている伝達部
材である。ベルト6は印字ヘッド(不図示)を移動させ
ている。7はロータリーエンコーダで、印字ヘッドの移
動速度及び停止位置等の制御に用いている。8はカウン
タによってロータリーエンコーダのパルスをカウントし
て印字ヘッドの位置を検出し、CPU11からの位置指令と
印字ヘッドの位置を比較して印字ヘッドの位置が位置指
令の位置を越した時に第1停止指令信号を発生する位置
比較器で、CPU11からのリセット指令でカウンタをイニ
シャライズする。又第1停止指令信号は位置指令が変更
されると解除される。9はCPU11からのディレイ時間指
令に応じて、第1停止指令信号を遅延させて第2停止指
令信号を発生するプログラマブルディレイ回路で、第1
停止指令信号が入力されると、ディレイ時間指令で与え
られたパルス数だけ、ロータリーエンコーダ7のパルス
をカウントしてから第2停止指令信号を発生する。又、
第1停止指令信号が解除された場合は即座に第2停止指
令信号を解除する。10はCPU11からの速度指令の速度で
印字ヘッドが移動するようにロータリーエンコーダ7の
パルス信号の周波数が該速度に対応するように圧電体2
に印加する交流電圧の振幅、パルス幅、周波数、A相−
B相間位相差等を制御しているプログラマブル速度制御
装置で、第2停止指令信号が入力されたなら即座に停止
させ停止検出信号がCPU11に出力され、CPU11は停止検出
信号を確認次第速度指令をゼロにしてから次の動作に移
る。CPU11は印字ヘッドの移動の指令や印字データの出
力(不図示)等を行なうことの他にディレイ時間指令を
ランダムに又は一定の規則で変化させるか、あるいは、
いくつかの所定の時間の中からランダムに又は所定の順
番で選択している。第2図に実際の印字例を示す。12は
紙送り用ロータ、13は記録紙である。記録紙13にA,B,C
と印字してあるが、通常この文字間隔はほぼ一定である
ため、文字を印字し終った場所で停止させたり反転させ
たりする場合、停止又は反転する場所の数は、1行の文
字の数で決まってしまう。又、文字間隔がほぼ一定間隔
lであるため、弾性体1上のスリット1つ分の中心角を
θS、伝達部材5の回転を直線運動に変換する変換係数
をRLとした時に、もし、l=A・RL・θS(A=1,2,3
…)の関係を満たすと、停止又は反転する位置での該ス
リットと摩擦部材3との相対位置関係が常に変わらない
ため、摩擦部材3にスリットの跡が付いてしまい、速度
のムラが多くなってしまう。本実施例は第1停止指令信
号を遅延させ、且つこの遅延時間を適当な時間範囲(ス
リット1つ分、あるいはN個分、あるいはlだけ移動す
る時間の範囲等)でばらつくようにすることで、スリッ
トの跡が付かないようにしたものである。
又、停止位置や、反転位置をずらせない場合には、RL
(回転−直線変換係数)やθS(スリット1つ分の中心
角)を、l=A・RL・θS(A=1,2,3…)とならないよ
うに選べば、スリット跡の影響は少なくなる。
(実施例2) 第3図は実施例2を示し、リニア型振動波アクチュエ
ータ装置を用いたプリンタ用印字ヘットのキャリッジの
構成図である。14は長円形の弾性体で、スリット構造を
持ち、スリット形成面とは反対面に圧電体15が接着され
ており、該弾性体14の直線部のスリット構造部が、基台
17に接着された摩擦部材16に適度な加圧力で接触され、
該弾性体14に進行性振動波を発生させることで印字ヘッ
ド部18を軸棒19にそってリニアに往復運動させるように
なっている。第4図は弾性体14のスリット構造部の一部
に着目して単位移動距離lだけ移動した時の摩擦部材16
との位置関係を表わした図で、斜線部がスリット跡が付
いてしまう場所である。同図(a),(b)は弾性体14
のスリット間隔がlのもので、(c),(d),(e)
は弾性体14のスリット間隔が1.5lの場合である。同図か
ら明らかなように、該スリット間隔がlの場合、同じ場
所に該スリット跡を残してしまうため、摩擦部材16の表
面に凹凸ができ、弾性体14がスリットしたり突き当った
りするために性能が悪化してしまう。一方、該スリット
間隔が1.5lの場合は該スリット跡の位置がずれてゆくの
で、比較的一様に摩擦部材16の表面が摩耗するため性能
を長期間安定に保つことができる。又、突起間隔をS、
突起幅をS1とすると、単位移動距離lの起動停止を繰り
返した時に弾性体14の突起部と摩擦部材16との相対位置
関係がほぼ一致するまでの起動停止回数がS/S1以上とな
るようにS1を設定する。又、本実施例は該スリット間隔
がlより長い場合を示したがl/1.5等のように短くして
も良い。なお、スリット間隔とは第4図の(c)で示さ
れるSである。
尚、リニアタイプの振動波アクチュエータ装置におい
て、第3図のような用途では印字範囲で高精度なワウフ
ラッター性能が要求されるため、移動可能範囲の両端の
みで起動停止又は正逆転するように構成してもよい。
(実施例3) 上記実施例2は直線運動の一例を示したが、第5図の
ような紙送り機構や、ステッパー(半導体露光装置)の
ステージ等のように、単位移動量、単位回転角の整数倍
の移動、回転を繰り返す用途にも同様の効果がある。
(実施例4) 上記実施例は進行波を利用した振動波アクチュエータ
装置について述べたが定在波を利用した振動波アクチュ
エータ装置でも同様である。第6図に定在波を利用した
振動波アクチュエータ装置の例を示す。同図(a)はロ
ータ部、(b),(c)は夫々異なる振動子である。
第6図(b)に示す振動子20は弾性体20−a,20−cで
積層PZT等の圧電体20−bをはさんだもので、厚さ方向
に振動させ、上部の突起部20−dが斜めになっているこ
とにより、該突起部20−dの先端の振動方向を回転方向
に変えるようになっている。第6図(c)に示す振動子
19は弾性体19−a,19−dで積層PZT等の2つの圧電体19
−b,19−cをはさんだもので、ねじれ方向の振動と厚さ
方向の振動の合成で上部の突起部19−eの表面が楕円運
動するようになっている。これによってロータを振動子
19,20の上部突起部20−d,19−eに加圧接触させること
で、回転型のモータを構成している。第7図は振動子1
9,20の突起部20−d,19−eの平面図である。ここで、振
動子20は、ロータの1回転に1回、振動子19はロータの
1回転に2回該振動子の突起部と摩擦部材3との相対位
置関係が一致するため、一定回転角の起動停止を繰り返
す時に、該相対位置関係が次にほぼ同じ位置関係になる
までの起動停止回数を振動子20を用いた場合は少なくと
も360/θ回以上(θ:突起部の中心角)、振動子19を用
いた場合は少なくとも180/θ回以上とすれば摩擦部材3
に振動子19,20の突起部19−e,20−dが均等に接触する
ことになる。すなわち、該突起部の間隔が一定とし該突
起部の数をNとし、該突起部の中心角をθとすれば、次
にほぼ同じ位置関係になるまでの起動停止回数を360/
(N・θ)回以上とすれば良い。
尚、上記実施例は突起部の間隔が一定の場合について
述べたが、突起部の間隔を正弦的に変える等の方法を用
いれば、スリット跡を残さないようにすることができ
る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、弾性体の突起
部と圧接部材の摩擦部材との相対位置関係がずれながら
起動、停止又は正逆転するので、摩擦部材にスリット跡
が偏在するのを防げ、スリップや突き当りによる音の発
生や、速度変動又は停止位置精度の低下を防ぐことがで
き、長期にわたって安定な動作を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1を示すブロック図、第2図は
その印字ヘッドキャリッジ部の単位移動距離を示す図、
第3図は第2図の斜視図、第4図(a),(b),
(c),(d),(e)は第3図における弾性体の突起
部と摩擦部材との位置関係を示す図、第5図は実施例3
の斜視図、第6図(a),(b),(c)は実施例4の
斜視図、第7図(a),(b)は夫々その平面図、第8
図は実施例1のCPU11の動作を示すフローチャート図で
ある。 1,14…弾性体、2,15…圧電体 3,16…摩擦部材、4…ロータ 7…ロータリーエンコーダ 12…ローラ、13…記録紙 18…印字ヘッド、19,20…振動子

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】弾性体に形成される複数のスリットの形成
    面に摩擦部材を介して圧接部材を圧接し、該弾性体に配
    された電気−機械エネルギー変換手段へ駆動制御手段に
    より周波電圧を印加することで該弾性体に振動を励起
    し、該弾性体に形成される振動により、該弾性体と該圧
    接部材とを相対移動させる振動波アクチュエータ装置に
    おいて、 停止指示信号或は正逆転の反転指示信号により指示され
    た停止位置、或は反転位置に対してランダムに位置をず
    らして停止或は反転を行わせる制御手段を設け、停止或
    は正逆転時における停止位置或は反転位置を規制したこ
    とを特徴とする振動波アクチュエータ装置。
  2. 【請求項2】弾性体に形成される複数のスリットの形成
    面に摩擦部材を介して圧接部材を圧接し、該弾性体に配
    された電気−機械エネルギー変換手段へ駆動制御手段に
    より周波電圧を印加することで該弾性体に振動を励起
    し、該弾性体に形成される振動により、該弾性体と該圧
    接部材とを相対移動させる振動波アクチュエータ装置に
    おいて、 停止指示信号或は正逆転の反転指示信号により指示され
    た停止位置、或は反転位置に対して所定量ずらした位置
    で停止或は反転を行わせる制御手段と、前記所定量のず
    らし量を一定の規則で変化させる補正量設定手段を設
    け、停止或は正逆転時における停止位置或は反転位置を
    規制したことを特徴とする振動波アクチュエータ装置。
  3. 【請求項3】弾性体に形成される複数のスリットの形成
    面に摩擦部材を介して圧接部材を圧接し、該弾性体に配
    された電気−機械エネルギー変換手段へ駆動制御手段に
    より周波電圧を印加することで該弾性体に振動を励起
    し、該弾性体に形成される振動により、該弾性体と該圧
    接部材とを相対移動させる振動波アクチュエータ装置に
    おいて、 前記相対移動量を単位移動量の整数倍で制御するととも
    に、前記単位移動量とスリット間隔の関係を単位移動量
    がスリット間隔の整数倍からはずれる関係に設定した制
    御手段を有することを特徴とする振動波アクチュエータ
    装置。
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JP4902130B2 (ja) * 2005-03-31 2012-03-21 京セラ株式会社 案内装置及びその駆動制御方法
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