JPH01315276A

JPH01315276A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH01315276A
Application number: JP63147239A
Authority: JP
Inventors: Tadayasu Uchikawa; 内川　忠保; Osamu Myoga; 修冥加; Osamu Onishi; 修大西; Takeshi Inoue; 武志井上; Sadayuki Takahashi; 高橋　貞行
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1989-12-20

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）本発明は超音波振動を利用した超音波モータに関し、詳
しくは紙などの可とう性を有するシートを動かす機能を
有するモータに関するものである。

（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、印刷装置では記録用紙の給紙、走行手段として電
磁型のモータを駆動源にしてその運動をローラーに伝達
し、ローラーと紙の摩擦を利用して紙送りを行っている
。しかしながら、このような方式は走行される紙の厚み
に比べ、モータやローラーの形状が大きく、かつギヤー
等の減速手段等の部品の数も多く複雑な構成となり、装
置が大型となっていた。そこで、最近では小型、薄型化
のできる紙送り用モータとして、第５図に示す超音波モ
ータが提案されている。第Ｓ図は長さ方向の一次の縦振
動と幅方向の一次の屈曲振動を縮退状態で励振する振動
子であり、第５図（ａ）は正面図、第５図（Ｃ）は側面
図である。

第５図において、弾性板５１の底面には振動源としての
圧電セラミック板５２が接合され、その弾性板５１と圧
電セラミック板５２は長さ方向の縦振動モードと幅方向
の屈曲振動モードの共振周波数が一致するような寸法と
なっている。このような振動子に２つの振動モードの共
振周波数で励振することにより第５図（ｂ）、（ｄ）で
表される振幅変位分布を持つ定在波が生じる。ここで第
５図（ｂ）は長さ方向の一次の縦振動の変位分布５３、
（ｄ）は幅方向の一次の屈曲振動の変位分布５４を示す
。このように圧電セラミック板５２の縦横の共振により
弾性板５１表面に質点の運動として楕円運動を起こす方
式が用いられていた。

（発明が解決しようとする問題点）上記の超音波モータは単純な構造のため低コストのモー
タが得られる特長があるが、長さ方向の縦振動と幅方向
の屈曲振動の複数のモードの共振周波数を一致させる必
要があるため、形状設計が困難であり、また実際の駆動
においても複数の高次の振動が含まれやすいため制御か
困難であった。

（問題点を解決するための手段）本発明の構成は、２つの圧電セラミックスが静的圧縮応
力バイアスを与えられた状態で弾性板を挾むように設置
されたその圧電セラミックスが逆位相の電圧で駆動され
て弾性体の長手方向に振動する縦振動子と、その縦振動
子と９０度の位相差で振動し、その振動が前記縦振動の
中央部に垂直に作用するための圧電セラミックスとから
構成され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
により弾性体表面に質点の運動として楕円運動を起こし
、その弾性体に対向するように押し付けられたロータが
楕円運動の力により回転動作するものである。

本発明では二つの圧電セラミックスは弾性板を挾むよう
にその両端が固定される。その固定はねじ等の手段によ
り静的に圧縮応力バイアスが与えられている。その両端
の各々の圧電セラミックスはそれぞれ逆位相で励振され
、弾性板の長手方向の一次の振動、すなわち−次の縦振
動モードを生成している。さらに、その弾性板の縦振動
に対して、９０度の位相差をもって弾性板の横方向、す
なわち曲げ方向に振動を与える曲げ振動用の圧電セラミ
ックスを弾性板中央部に設ける。このように構成された
振動子は弾性板上で縦と曲げの振動の合成により楕円運
動が生じ、弾性板上にローラーを圧接することにより、
ローラーは回転運動する。さらにこの構成において、ロ
ーラーと弾性板の間に紙のような可とう性のシートを挾
むことにより、ローラーを回転して紙送り動作が可能で
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上面図、第１図（ｂ）は正面図
である。第１図において、縦効果のある圧電セラミック
ス１１は、ねじ１２等の手段により静的圧縮応力バイア
スが与えられて、弾性板１３を挾むように固定される。

その圧電セラミックスを以降第一の圧電セラミックス１
１と呼び、その各々の第一の圧電セラミックス１１が互
いに逆位相差Ａ、Ｂで駆動することにより、弾性板１３
の長手方向、すなわち縦方向に一次の共振モードが形成
される。この振動にたいして弾性板１３の中央部に垂直
（Ｃ方向）に作用する第二の圧電セラミックス１４を接
続し、その第二の圧電セラミックス１４は第一の圧電セ
ラミックス１１に対して９０度の位相差をもって駆動す
る。そのとき弾性板１３には縦と横の振動が合成された
楕円運動が形成される。

第２図は回転用モータとしての実施例の−っで、前記第
１図に示した振動子上にローラーをばね等の手段（図示
せず）により圧接して回転させるものである。ローラー
２１は第一、第二の圧電セラミックスＩＬ１４により生
じる楕円運動により回転動作する。第二の圧電セラミッ
クス１４は従来に比べて剛性が大きくできるため、ロー
ラー２１の圧接力を大きくでき大きな回転トルクが得ら
れる。

第３図は紙等の可とう性のシートの走行機構としての実
施例の一つで、前記２図に示したローラー２１と弾性板
１３のあいだに狭まれた紙３１は弾性板１３の運動によ
り走行される。本発明は高い回転トルクが得られるため
紙送りにおいても高推進力走行機構が得られる。本発明
では弾性板の縦振動と曲げ振動を別々に駆動しているた
め、第二の圧電セラミックスの動作の制御により正逆回
転、回転のスタート・ストップなどの制御が容易に出来
る効果がある。また、本発明は平板上の弾性板を用いた
振動子であるため、小型特に薄型のモータが得られ、薄
型のプリンタ、ファクシミリ装置が得られる効果がある
。

第４図は本発明の第二の実施例であり、第二の圧電セラ
ミックス１４を弾性板１３の中央部上に配置したもので
ある。本実施例においても第二の圧電セラミックス１４
上に縦、横の振動の合成により楕円運動が生じ、モータ
としての動作ができる。

（発明の効果）本発明においては、両端が固定された弾性板の一次の縦
振動を用いているため弾性板の幅方向の振動成分の影響
が少なく、動作が安定している。

また、縦振動に対して横振動は独立して駆動するため振
動子の設計が容易であり、信頼性のあるモータ用振動子
が得られる。また、縦、横振動用の圧電セラミックスの
剛性を大きくできるため出力端としてローラーの圧接力
も大きくでき、大きな回転トルクが得られる。このため
本発明によると超音波エネルギーを利用した薄型高駆動
のモータが得られ、プリンタ、ファクシミリなどの紙送
り機構の薄型化が図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例である超音波モータの基
本構成図、第２図はモータの実施例、第３図はシート等
の走行機構の実施例を示す図、第４図は本発明の第二の
振動子の基本構成図、第５図（ａ）〜（ｄ）は従来例を
示す図である。図中各記号はそれぞれ次の内容を示す。１１・・・第一の圧電セラミックス、１２・・・ねじ、
１３・・・弾性板、１４・・・第二の圧電セラミックス、２１・・・ローラー、３１・・・紙、５１・・・弾性板
、５２・・・圧電セラミックス、５３・・・縦方向変位分布、５４・・・横方向変位分布
。

Claims

【特許請求の範囲】

　２つの圧電セラミックスが静的圧縮応力バイアスを与
えられた状態で弾性板を挾んで設置された縦振動子と、
前記弾性板の中央部に接して設置され該弾性板の振動に
対して垂直方向に振動する圧電セラミックスとから構成
されてなることを特徴とする超音波モータ。