JP2794894B2 - テープガイド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ビデオテープレコーダー等に用い、超音
波振動することによりテープとの摩擦を小さくしたテー
プガイド装置に関する。

［発明の概要］ この発明は、超音波テープガイド装置において、一端
が自由端となった超音波加振子の他端をパイプ状のガイ
ド部材外周の腹に固着し、節を支持部材にて支持するこ
とにより、定在波振動の特性の安定化を図るものであ
る。

［従来の技術］ 従来から本出願人の出願に係わるテープガイド装置が
提案されている（特願昭１−53287号参照）。第11図に
おいて、このテープガイド装置１は、取付部材８と、こ
れに立設した一対の支持軸７と、この支持軸７の先端が
その側部に嵌合することにより支持され、テープを所定
角度巻き付けて案内するガイド部材２と、このガイド部
材２に一端が固着され他端が前記取付部材８に固着され
た超音波加振子としての積層型圧電素子３とからなって
いる。積層型圧電素子３によりガイド部材２を定在波振
動させ、テープとガイド部材２との接触面に生じる分子
間引力及び原子間引力によるいわゆる凝着並びに接触面
の凹凸の食い込み・掘り起こしによる抵抗を減少して摩
擦力の低減を図るものである。

また、他の従来例として第10図に示す本出願人の出願
に係わるテープガイド装置も提案されている（特願昭１
−58449号参照）。第12図において、このテープガイド
装置１は前記従来例とほぼ同様の構造となっているが、
前記従来例と異なりガイド部材２の一部に切欠部2aが形
成され、この切欠部2a内に前記積層型圧電素子３の両端
が固着されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前者の第11図に示す従来例では支持軸７と積
層型圧電素子３との熱膨張率が異なるためガイド部材２
の位置精度が低下するという問題点がある。また、前記
積層型圧電素子３の一端が前記に固着されているため定
在波の周波数特性が取付部材８や支持軸７の振動の影響
を受けて複雑になり、共振しにくく振動効率が低下する
という問題が生じる。

さらに、ガイド部材２に発生する定在波が、取付部材
８や支持軸７の影響を受けその部分の定在波が歪んでテ
ープとの摩擦の低減が十分に図れず、かつ、ガイド部材
の摩擦が部分的に不均一になるため、テープに安定した
走行性が得られないという問題点が生じる。

一方、後者の第12図に示す従来例ではガイド部材２の
一部に切欠部2aを形成し、この切欠部2aに積層型圧電素
子３の両端を固着する構成となっているので、他の部材
の振動の影響は小さくすることができる。しかし、ガイ
ド部材２の形状が異形となるのでガイド部材２が有する
共振特性を導出することが極めて難しく、前記従来例と
同様に定在波の形状が複雑となり同様の問題が生じる
他、切欠部2aの切削加工等の部品精度・組付精度の高さ
が要求されコスト高になるという問題点もある。

また、前記積層型圧電素子３が駆動時における発熱に
より熱膨張して、前記切欠部2aとの固着面を押圧しガイ
ド部材２を歪ませ、摩擦の低減を十分に図れないととも
に、テープの走行性に悪影響を及ぼすという問題も生じ
る。

そこで、この発明は、ガイド部材２が有する共振特性
を導出することを容易にすると共に、ガイド部材２に発
生させる定在波の形状を整え共振周波数を容易に合わせ
ることができるようにして、振動効率の向上・テープと
の摩擦の低減・テープの走行性の安定化・構造の単純化
・組立の容易化を図ることを、その目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、テープをガイドするパイプ状のガイド部
材と、このガイド部材を定在波振動させる超音波加振子
と、前記ガイド部材を支持する支持部材とからなるテー
プガイドにおいて、 前記超音波加振子の一端を自由端とし他端を前記ガイ
ド部材の外周面の振動時の腹に固着し、前記ガイド部材
の節の部分を前記支持部材にて支持したことを、その構
成とする。

［作用］ ガイド部材の外周面に超音波加振子の一端を固着し他
端を自由端とし、前記ガイド部材の節の部分を支持した
ので、他の部材の振動や超音波加振子の熱膨張の影響を
受けることがなく、かつ、前記ガイド部材をパイプ状の
単純な形状としたので共振特性が容易に導出することが
できるようになる。

ガイド部材の定在波の波形が不要な振動成分を含まな
い単純で整った形状となり、振動がガイド部材全体にわ
たり均一で安定化する。

また、前記超音波加振子の一端は自由端となってるの
で、駆動時の発熱により熱膨張してもガイド部材が歪ん
だりその位置精度に影響を与えない。

［実施例］ 以下、この発明の第１実施例を第１図〜第６図に基づ
いて説明する。

第３図において、テープガイド装置１は、テープをガ
イドするガイド部材２と、これを定在波振動させる超音
波加振子３と、前記ガイド部材２を支持する支持部材４
とを備えている。

第１図及び第２図に示すように、前記ガイド部材２
は、金属又はセラミック等からパイプ状に形成されてい
る。そして、このガイド部材２を前記超音波加振子３で
振動させた場合、外周面の高さ方向にも、円周方向にも
定在波が生じるが、それらいずれの方向においても、定
在波の振幅が常にゼロ（０）のところを「節」と呼び、
振幅が大きいところ（最大振幅のところ）を「腹」と呼
ぶこととする。さらに、ガイド部材２の外周面には、第
６図に示したようにこのガイド部材２が定在波振動した
際の腹Ｐとなる部分に前記超音波加振子としての積層型
圧電素子３の一端面が接着剤にて接着されている。この
積層型圧電素子３の他端側は自由端となっている。前記
積層型圧電素子３の前記ガイド部材２への接着部位は振
動系の腹であればどこでもよいが、腹Ｐの中央に取り付
けた際、最も振動効率が良い。

前記接着剤としては前記積層型圧電素子３が駆動時に
発熱するので耐熱性があり、高温時でも軟化・劣化しな
いものであることを要する。また、前記接着剤は硬度が
高く、接着層を薄くできるものが望ましい。これは、ガ
イド部材２への振動伝達効率を高めるためである。

前記積層型圧電素子３の一端面（接着面）５は前記ガ
イド部材２の外周形状に対応する曲面に形成され、この
接着面５の両端にはカット面5aが形成され前記ガイド部
材２に接触しないようになっている。このカット面5a
は、前記積層型圧電素子３の接着面５が大きすぎるとガ
イド部材２の均一な形状を崩しその周波数特性に影響を
与えるので、極力接着面５を小さくしつつ、かつ、積層
型圧電素子３の駆動出力を大きくするために形成したも
のである。前記積層型圧電素子３の両側の端子にはリー
ド線６が接続され、このリード線６は図示を省略した交
流電源に接続されている。

前記支持部材４は前記ガイド部材２内を挿通する支持
軸７とこの支持軸７及び前記ガイド部材２の両端を保持
する上下フランジ９・10を有する取付部材８とを備えて
いる。

前記支持軸７は円筒状に形成され、前記ガイド部材２
内に挿通している。この支持軸７の両端部7aは段部を介
して径が僅かに小さく形成され、前記取付部材８の上下
フランジ９・10に形成した軸嵌合孔9a・10aに嵌合して
いる。この上下フランジ９・10と前記ガイド部材２の端
面との間にはワッシャ11が介在されている。このワッシ
ャ11のガイド部材２側の表面には４個の支持突起11aが
円周方向に均一な間隔で形成されている。この支持突起
11aは第５図に示したように前記ガイド部材２が定在波
振動した際の両端面に生じる節Ｑ（ガイド部材２の外周
面の円周方向に発生する定在波の節Ｑ）を支持するもの
である。なお、前記ワッシャ11は支持突起11aを設ける
構成とせず、平板状に形成しても良い。これは前記ガイ
ド部材２の端面とワッシャ11が強く接触することによる
定在波の乱れを防ぐためである。

前記支持軸７の両端部近傍の外周には前記ガイド部材
２が第６図に示したように定在波振動した際、節Ｒとな
る部分に対応する位置に円周方向に支持突条7bが形成さ
れている。そして、第１図に示すようにこの支持突条7b
にて、前記ガイド部材２が定在波振動した際の前記ガイ
ド部材２の外周面の高さ方向に生じる節Ｒを支持してい
る。

第２図に示すように、前記取付部材８は金属などから
ほぼ矩形状に形成され、その一側には前記積層型圧電素
子３を収容する素子収容部8aが形成されている。この取
付部材８の下端部には前記下フランジ９が一体的に形成
され、上端部にはプラスティックからなる上フランジ10
が固着されている。

前記取付部材８の上端面には一対のガイドピン12が立
設され、その一対のガイドピン12間に取付ねじ穴13と倒
れ調整穴14が形成されている。一方、前記上フランジ10
にはその下面の中央に前記一対のガイドピン12に案内さ
れるガイド溝10bが前記嵌合孔10aの中心点を通るように
形成されている。このガイド溝10bには取付ねじ15が挿
通するねじ挿入孔10cが前記溝方向に長孔状に形成され
るとともに、倒れ調整孔10dがガイド溝10bに対して直交
する方向に長孔状に形成されている。

前記上フランジ10は前記取付部材８の上面に当接し、
前記ねじ挿通孔10cを挿通して前記取付ねじ穴13に螺合
する取付ねじ15にて固着されている。前記ガイド溝10b
には一対のガイドピン12が嵌合し、このガイド溝10bに
沿って前記上フランジ10をスライドできるようになって
いる。

前記ガイド部材２を取付部材８に対して僅かに倒れ調
整するときは、前記取付ねじ15を緩める。そして、上フ
ランジ10を前記一対のガイドピン12に沿って前記ガイド
溝10b方向に摺動し、倒れ調整ピン16を前記倒れ調整孔1
0dを挿通させて倒れ調整穴14に嵌合し、再び取付ねじ15
を締め付ければ良い。

前記素子収容部8aの両側面の周囲は一段低い段部8bが
形成されており、この段部8bに回り止め板17がねじにて
固着されている。この回り止め板17にて前記積層型圧電
素子３が、ガイド部材２と共に回転するのを阻止する。

第１図及び第３図に示すように、前記取付部材８の下
面にはベース18に取り付けるためのベース取付ねじ穴19
が形成されると共に、ピン挿入孔20が形成されている。
前記テープガイド装置１は、ベース18を挿通してベース
取付ねじ穴19に螺合するガイド取付ねじ21にてベース18
に固着されている。前記ピン挿入孔20には、前記ベース
18に立設された回り止めピンを挿入して前記テープガイ
ド装置１が回転するのを阻止している。

以下、前記第１実施例の作用について第１図及び第４
図〜第６図に基づいて説明する。

第４図は、前記積層型圧電素子に交流電圧を印加し前
記ガイド部材２に発生する定在波振動を第２図の二点鎖
線で示すように、円周方向に展開した状態を表すもので
ある。第５図は前記ガイド部材２の端面における振動状
態を示す作用説明図を示し、第６図はガイド部材２のVI
−VI線における積層型圧電素子３を無視した振動状態を
示す作用説明図である。

第４図〜第６図に示すように、積層型圧電素子３を接
着した部分を除き、ガイド部材２に生じる定在波は不要
な振動成分を含まない極めて単純で整った波形となる。
これは、前記ガイド部材２をパイプ状の単純な形状と
し、その外周に他端が自由端となった前記積層型圧電素
子３を固着し、かつ、前記ガイド部材２の全く振動しな
い節Ｒを支持突条7bで支持したので、外部部材の振動、
積層型圧電素子３の熱膨張あるいは複雑な形状による共
振周波数への影響がなくなり、ガイド部材２の共振特性
の導出が容易となったからである。

このように、ガイド部材２の定在波も不要な振動を含
まない整った形状となり、安定した超音波振動を得るこ
とができるので、常時テープと前記ガイド部材２との接
触面間の３〜30Å程度の空気の分子のポンピング作用に
より、テープとガイド部材２との分子間力による凝着及
び接触面の凹凸の食い込み・掘り起こしによる摩擦力を
十分、かつ、均一に低減し、テープの走行性も安定させ
るという効果がある。

また、高い部品精度を要するガイド部材２の構造が単
純なので製造が容易で、支持軸７にてガイド部材２を支
持する構造なので強度が強いという効果がある。さら
に、積層型圧電素子３の駆動時における熱は直接放熱さ
れると共に、ガイド部材２から支持軸７を介しても放熱
されるので、放熱効果が大きい。

次に、この発明の第２実施例を第７図及び第８図に基
づいて説明する。

この実施例はベース18に立設した軸に取り付ける方式
のもので、前記実施例とほぼ同様な構成となっている
が、前記実施例と支持部材４の構成が異なる。

即ち、第７図及び第８図において、支持部材４は、ベ
ース18に立設した支持軸７と、この支持軸７に形成され
前記ガイド部材２の節Ｒを支持する一対の支持突条7b
と、前記ガイド部材２の上下端部に当接する上下フラン
ジ９・10と、この上フランジ10部を挿通して前記支持軸
７の上端部の内周に螺合する高さ調整ねじ23とを備えて
いる。

前記下フランジ９とベース18と間には前記支持軸７の
外周に配設したコイルばね35の復帰力にて上下フランジ
９・10で前記ガイド部材２を挟持している。前記ガイド
部材２の積層型圧電素子３が接着された側部には取付部
材８が設けられている。この取付部材８の上下端は前記
上下フランジ部にて挟持され、その上面は前記上フラン
ジ10部に取付けねじ15により固着され、その下面は下フ
ランジ９に立設された固定ピン24にて固定されている。

前記ベース18にはピン挿入孔20が形成され、前記下フ
ランジ９下面に植設された回り止めピン22が挿入されて
いる。前記ピン挿入孔20は前記支持軸７の放射方向にク
リアランスを設けており、高さ調整し易いようになって
いる。

また、前記取付部材８の素子収容部8aは両側に側壁8b
を残した直方体状の穴を形成することにより構成し、そ
の両側壁8bにはストッパ嵌合孔8cが形成されている。こ
のストッパ嵌合孔8cにはゴムからなる円盤状のストッパ
25の係止突起25a嵌合し、このストッパ25にてが前記積
層型圧電素子３の両側を固定し、前記ガイド部材２の回
転を阻止している。

なお、他の構成部分は前記第１実施例とほぼ同様の構
成となっているので、その説明を省略する。

以下、この第２実施例の作用について説明する。

第７図及び第８図において、この実施例は前記第１実
施例とほぼ同様の効果を奏する他、前記高さ調整ねじを
回転することにより、前記コイルばね35の復帰力によ
り、あるいはこの復帰力に抗して前記ガイド部材２の高
さ調整ができるという効果がある。

次に、この発明の第３実施例を第９図に基づいて説明
する。

この実施例も前記第１実施例とほぼ同様の構成となっ
ているが、支持軸７を使用せずに、ガイド部材２を積層
型圧電素子３により定在波振動させた際、第５図に示す
ようにその端部に生じる節Ｑの部分を直接に上下フラン
ジ９・10にて支持する点で前記第１実施例と異なる。

即ち、取付部材８の下端には下フランジ９が一体的に
形成されている。取付部材８の上端面にはピン26が立設
されると共に、ねじ穴27が形成されている。前記取付部
材８の上端面には金属製の上フランジ10が当接してい
る。この上フランジ10にはピン嵌合孔28とねじ挿通孔29
が形成され、前記ピン嵌合孔28にピン26が嵌合すると共
に、前記ねじ挿通孔29を挿通する取付ねじ15が前記ねじ
穴27に螺合し、上フランジ10は取付部材８に固着されて
いる。

前記上下フランジ９・10のガイド部材２側には円形の
嵌合穴30が形成されている。一方、前記ガイド部材２の
両端面にはこのガイド部材２を定在波振動させた時に節
Ｑとなる部分（この実施例においては４箇所）に矩形状
の係止突起31が一体的に形成されている。（この４箇所
の節は第４図の端面に生じる４つの節Ｑに対応する。） 前記４つの係止突起31は前記嵌合穴30の周壁30aに両
側部が当接して周方向の回動が阻止されると共に、その
上下端は前記嵌合穴30の底部30bにあるすき間を有して
当接している。

なお、積層型圧電素子の構成は第１実施例とほぼ同様
の構成となっているが、この実施例は、前記ガイド部材
２は周方向には回動しないので積層型圧電素子の回り止
め用の部材は設けてない。

以下、前記第３実施例の作用について説明する。この
実施例は、前記第１実施例と同様の効果を奏する他、前
記第１実施例と異なり支持軸７を用いずに、ガイド部材
２の端面に生じる節の部分に係止突起31を形成しこれを
上下フランジ９・10にて挟持した構成としたので、一層
構造が単純で、部品点数・組立工数の低減及びコストダ
ウンを図れるという効果がある。

次に、この発明の第４実施例を第10図に基づいて説明
する。

この実施例は前記第３実施例とほぼ同様の構成となっ
ているが、前記第３実施例と異なり第５図に示すように
前記ガイド部材２の端面の節Ｑとなる部分に嵌合ピン32
が（この実施例においては２本）立設され、前記上下フ
ランジ９・10には前記嵌合ピン32が嵌合する嵌合穴33が
形成されている。前記嵌合ピン32は嵌合穴33より長く形
成されており、前記上下フランジ９・10とガイド部材２
の腹Ｐとなる部分は接触せず、前記ガイド部材２は他の
部材の振動の影響を受けないようになっている。

この、実施例においても前記嵌合ピン32が嵌合穴33に
嵌合することによりガイド部材２を支持する構成とした
ので、この支持構造が積層型圧電素子３の回動も確実に
阻止するという効果もある。

［発明の効果］ 以上のように、ガイド部材の外周の腹に、他端が自由
端となった超音波加振子を固着し、ガイド部材の節を支
持部材にて支持し、ガイド部材の形状を単純化したの
で、 ガイド部材の周波数特性の単純化、他部材の振動及び
超音波加振子の熱膨張の影響をなくし、超音波加振子と
の共振周波数を容易に合わせることができるようにし、
振動効率の向上を図ると共に、整った波形の定在波振動
をガイド部材のテープとの接触面全体に均一に起こさせ
ることにより、 ガイド部材とテープとの摩擦を一層低減し、テープ走
行の安定化を図るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明の第１実施例を示すもので第
１図はテープガイド装置の断面図、第２図はテープガイ
ド装置の分解斜視図、第３図はベースにテープガイド装
置を取付た状態を示す斜視図、第４図は第２図のガイド
部材に定在波を発生させ、これをIV−−IV線で矢印方向
に展開した状態を示す作用説明図図、第５図はガイド部
材の端面に発生する定在波を示す作用説明図、第６図は
第２図のVI−VI線における積層型圧電素子を無視した状
態を示す作用説明図、第７図及び第８図は第２実施例を
示すもので第７図はテープガイド装置の断面図、第８図
は第７図の平面図、第９図は第３実施例を示すテープガ
イド装置の分解斜視図、第10図は第４実施例を示す分解
斜視図、第11図は従来例を示す断面図、第12図は他の従
来例を示す断面図である。 １……テープガイド装置、２……ガイド部材、３……超
音波加振子（積層型圧電素子）、４……支持部材、Ｐ…
…腹、Q,R……節。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テープをガイドするパイプ状のガイド部材
   と、 このガイド部材を定在波振動させる超音波加振子と、 前記ガイド部材を支持する支持部材と、 からなるテープガイドにおいて、 前記超音波加振子の一端を自由端とし他端を前記ガイド
   部材の外周面の振動時の腹に固着し、前記ガイド部材の
   節の部分を前記支持部材にて支持した、 ことを特徴とするテープガイド装置。