JPH01126180A - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプリンタ、ファクシミリ、コピアなどの印刷装
置における紙送り機構に関し、詳しくは超音波振動を利
用した超音波モータに関する。

（従来の技術） 従来よりプリンタ、ファクシミリ、コピアなどの入出力
機器、印刷装置においては記録用紙の給紙、送行手段と
して電磁型のモータを駆動源にしてその運動をローラに
伝達するとともにローラと紙の摩擦を利用して紙送りを
行なっているのが主体となっている。

（発明が解決しようどする問題点） しかしながら、このような従来の構成では送行される紙
の厚み寸法に対し、モータやローラの形状が大きく、か
つローラの数量、ギヤーなとの減速手段などの数も多く
複雑な構成となる上に装置が大型となる欠点をもってい
た。

本発明はこのような従来の装置のもつ欠点を解決し、小
型、薄型の超音波モータを、提供するものである。

（問題を解決するための手段） 本発明の構成は縦振動と横振動を合成して弾性進行波又
は定在波により楕円運動が励起される弾性体と、前記弾
性体表面に対して移動体を圧接しかつ前記楕円運動の運
動方向に往復動作できるように支持された押付部材とを
備えた超音波モータにおいて、前記押付部材の圧接面に
は前記往復運動の往復各方向に対してそれぞれ＠１；品
数の異なる面を形成してなることを特徴とする。

（作用） 超音波モータは周知のように圧電セラミック振動子など
により弾性体に縦振動と横振動を合成させた進行波又は
定在波を発生させ、その弾性体表面には質点の運動とし
て楕円運動をおこし、その弾性体に対向するように押付
けられたロータが楕円運動の力により動作し回転するも
のである。

本発明においては楕円運動が励起されている弾性表面に
押付部材を圧接する。その押付部材は°前記弾性体表面
に発生する楕円運動の方向に沿って往復運動できるよう
にバネあるいは支点により支持される。また押付部材の
圧接面には前記の往復運動時に行きと帰りの動作で摩擦
係数が異なるように例えばのこぎり波形の形状などを施
した面を形成し、その方向は前記楕円運動の動作方向に
摩擦係数が大となるようにする。このように構成した機
構では押付部材と弾性体の間に紙などを挾むことにより
紙は弾性体の楕円運動により動作する。この動作は楕円
運動軌跡の上部半円弧の運動方向に紙が押付部材の圧接
力により送られ、また押付部材も摩擦力により同じ方向
に送られる。−方、楕円運動軌跡の下部においては前記
紙の進行方向に対し戻す方向となるが、楕円運動軌跡の
下部は振幅が負となるため紙に作用する力が小さい。ま
たこのとき押付部材は摩擦係数が、小さいためバネなど
の力により初めの位置に戻る。すなわちこの押付部材は
楕円運動上部の半円弧の軌跡において紙が送られるとき
には紙に対してスベリの損失がないように摩擦力を大き
くし、また楕円運動下部の軌跡による紙の送行かないと
きには逆に紙に摩擦力が作用しないように摩擦係数を小
さくしている。このように紙は弾性体の楕円運動とその
運動に追従した押付部材による圧接と往復運動により送
行できる。なお、本発明は紙に限らず薄いシート状の部
材にすべて有効である。

（実施例） 本発明について図面を参照して詳細に説明する。第１図
は本発明の実施例を示し、第１図（ａ）は原理、動作を
説明するための模式的な断面図、第１図（ｂ）は紙送り
機構の模式的な斜視図である。第１図（ａ）、（ｂ）に
おいて、圧電セラミック素子１１が接合された弾性体１
２はその圧電セラミック素子１１の励起により縦振動と
横振動を生じる。それらの振動は圧電セラミック素子１
１を複数個で構成し、各圧電セラミック素子１１に位相
差のあるように励起することにより進行波が生じ、一体
の圧電セラミック素子を含めた弾性体１２の共振で励起
することにより定在波が生じる。

この進行波、定在波の両方式にいづれにしても縦振動と
横振動の合成により弾性体１２の表面には質点の運動と
して楕円運動１３が発生できる。その弾性体１２の上に
紙１４を置き、その紙１４を押付部材１５で圧接する。

その押付部材１５の紙１４への圧接力は押付用ばね１６
により与えられ、また押付部材１５は復帰ばね１７によ
り所定の位置に配置されている。さらに押付部材１５の
圧接面は摩擦係数に方向性を付けるようにのこぎり波の
如き面を形成する。このような構成において、紙１４は
押付部材１５の圧接力により弾性体１２の楕円運動１３
を受で楕円運動軌跡の上部半円弧の方向に力を受けるこ
とにより矢印Ａの方向に送られる。またこのとき、押付
部材１５の表面には紙１４の送り時に紙１４に対してス
ベリの損失がないように摩擦力を大きくしている。した
がって紙１４の移動と共に押付部材１５も同時に移動す
る。一方、弾性体１２の表面の楕円運動１３はその軌跡
が下部の半円弧のときには紙１４に対し戻る方向となる
が、振幅が負となり紙１４への作用する力が小さくなり
紙１４を戻す力とならない。またこのとき、押付部材１
５は紙１４からの力の減少により復帰ばね１７により元
の位置に戻るが、押付部材１５の表面はこのときに紙１
４との摩擦力が作用しないように、すなわち逆にスベリ
が容易となるようにしている。このように紙１４は押付
部材１５の圧接力により弾性体１２の楕円運動１３によ
り移動し、また押付部材１５は紙１４の移動を助長する
ように矢印Ｂの運動をしている。このとき、押付部材１
５と復帰ばね１７とから構成される振動系は楕円運動１
３の周期と対応しているため周期が合うように構成して
いる。

第１図（ｂ）には以上のような紙送り機構の具体例を示
しているが、振動子としての弾性体１２は２つのリング
が合わされた形状となり、その表面には進行波が励起さ
れている。その進行波は弾性体１２のセンタより２方向
に分かれ、また元に戻る。このような弾性体１２の表面
には楕円運動１３が生じており、その弾性体１２上に紙
１４を置き、その上から押付部材１５を圧接する。その
圧接力は押付用ばね１６により与えられ、また押イ１部
材１５の後部には復帰用ばね１７が設けられる。また弾
性体１２のセンタと外側リングにおいては紙１４に対し
て進行波の進行方向、すなわち楕円運動の方向が逆とな
るため、押付部材１５はセンタ部で紙１４を圧接しない
ように切り欠いている。すなわち押付部材１５は弾性体
１２のリング外側の２箇所で紙１４を圧接している。こ
れはリング外側において、紙１４に作用する楕円運動の
方向を同一にするためのものであり、この他弾性体１２
のセンタ部のみを圧接するように押付部材を設けた構成
でも良い０以上の構成により単純な構成で小型、薄型の
超音波モータが得られる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す。第２図において
圧電セラミック素子１１の接合された弾性体１２上に紙
１４を挾むようにビン２１などにより回転支持され、か
つ復帰ばね１７に支持された押付部材２２を設ける。そ
の押付部材２２の圧接面には回転方向で摩擦係数が異な
る面を形成する。このような構成において弾性体１２に
おける楕円運動１３により紙１４は矢印Ａ方向に移動さ
れる。また押付部材２２は紙１４の送りを助長して紙１
４の移動方向に動作し、また楕円運動周期において紙１
４への力の作用が負のときに元の位置に戻るような矢印
Ｂ方向の運動を行なう。このような構成においても本発
明の効果は発揮できる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す。第３図において
圧電セラミック素子１１の接合された弾性体１２上に紙
１４を挾むように支持された押付部材３１を置く。その
押付部材３１は剛性のある基板３２にくびれ部３３を有
した一体のものであり、そのくびれ部３３は弾性体であ
りばね力を有する。そのため押付部材３１はくびれ部３
３を中心としてくびれ部３３の弾性範囲内で矢印Ｂのよ
うに往復運動に近い回転動作ができる。また押付部材３
１の圧接面にはその回転の方向において摩擦係数が異な
る面を形成する。このような構成において、弾性体１２
表面上の楕円運動１３により紙１４は矢印Ａ方向に移動
される。一方押付部材３１は紙１４を圧接し、紙１４の
移動を助長するように紙１４とともに移動するが、楕円
運動周期において紙１４への力の作用が負となったとき
にくびれ部３３のばね力により元の位置に戻る。

このような構成においても本発明の効果は発揮できる。

第４図は本発明の第４の実施例を示す。第４図において
振動子としての弾性体１２上に紙１４を挾むように支持
された押付部材４１を置く。その押付部材４１は基板４
２より横に延長された板ばね４３に支持されている。そ
の板ばね４３は押付、部材４１を紙１４に対し圧接でき
るような力を作用するとともに、ねじれによるばね力に
より押付部材４１を矢印Ｂのような往復運動に近い回転
動作を可能とする。また押付部材４１の圧接面にはその
回転方向において、それぞれ摩擦係数が異なる面を形成
する。このような構成において、弾性体１２表面上の楕
円運動により紙１４は矢印Ａ方向に移動される。一方押
付部材４１はその圧接面の摩擦力の差により紙１４の移
動を助長し、また板ばね４３の復帰力により元の位置に
戻る運動を行なう。このような構成においても本発明の
効果は発揮できる。

第５図は本発明の第５の実施例を示し、押付部材の模式
的な断面図を示す。第５図において、押付部材５１はカ
ーボンなどにガラスファイバーなどを混入した複合材料
で成形される。このとき、ガミラスファイバーなどの繊
維物質５２の混入に方向性をもたせることにより押付部
材５１の圧接面は矢印ＣとＤ方向で摩擦係数に差をもた
せることができるこのような押付部材５１を用いて振動
子としての弾性体上の紙を圧接することにより紙を移動
することができる。またこの押付部材５１は射出成形な
どにより量産も可能で製作も容易である。

本発明においては表面の質点が楕円運動する弾性体とそ
の表面上に紙を圧接する押付部材を設け、その押付部材
の圧接面に摩擦係数に差をつけるように形成したことに
より小型、薄型の超音波モータが得られる。本発明にお
いて、振動子としての弾性体としては進行波、定在波い
づれの方式でも可能である。

〈発明の効果） 以上のように本発明によれば単純で小型、薄型であり、
かつ低コストの超音波モータが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明り第１実施例を示す図で
（ａ）は原理、動作を説明するための模式的す断２の実
施例を示す模式的断面図、第３図は本発明の第３の実施
例を示す模式的断面図、第４図は本発明の第４の実施例
を示す模式的な斜視図、第５図は本発明の第５の実施例
を示す押付部材の模式的な断面図を示す。 図中各記号はそれぞれ次の内容を示す。 １１・・・圧電セラミック素子、１２・・・弾性体、１
３・・・楕円運動、１４・・・紙、１５．２２．３１．
４１．５１・・・押付部材、１６・・・押付用ばね、１
７・・・復帰ばね、２１・・・ピン、３２．４２・・・
基板、３３・・・くびれ部、４３・・・板ばね、５２・
・・繊維物質。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　縦振動と横振動を合成し弾性進行波又は定在波により
   楕円運動が励起される弾性体と、前記弾性体表面に対し
   て移動体を圧接しかつ前記楕円運動の運動方向に往復動
   作できるように支持された押付部材とを備えた超音波モ
   ータにおいて、前記押付部材の圧接面には前記往復運動
   の往復各方向に対してそれぞれ摩擦係数の異なる面を形
   成してなることを特徴とする超音波モータ。