JPH028127A

JPH028127A - 紙送り装置

Info

Publication number: JPH028127A
Application number: JP63157712A
Authority: JP
Inventors: Koji Toda; 耕司戸田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-25
Filing date: 1988-06-25
Publication date: 1990-01-11
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JP2615143B2

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！ｐ１　）本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等で用いて
好適な紙送り装置に関する。

（従来の技術とその課題）複写機、ファクシミリ、プリンタ等で紙を所定の位置に
円滑に送る紙送り装置が広く用いられている。従来のこ
の柿の紙送り装置は、２つのローラーと、電磁力で回転
し、これらローラーのうちの少なくとも一方にトルクを
与えるモータとを備えてなり、２つのローラーで紙を挟
持して、該ローラーを回転させることにより紙を送る方
式このように、従来の紙送り装置は電磁モータを有して
いる。ところが、電磁モータはそれ自体栢造が複雑であ
り、また低速回転ではトルクが極めて小さいことから減
速機構を必要とする。そこで、従来の紙送り装置は複雑
で、大形で、高価であつた。従来の紙送り装置にはこの
ような解決すべき課題があった４本発明の目的は、その
従来技術の課題を解決し、構造が簡単で、小形化および
低価格化が容易な紙送り装置の提供にある。

（課題を解決するための手段）前述の課題を解決するために本発明が提供する手段は、
セラミック圧電体に一対の電極を固着してなる圧電振動
子と、該圧電振動子から円周方向に力を受けて回転する
第１のローラーと、該第１のローラーの回転軸と前記圧
電振動子との距離を所定範囲に保持して前記第１のロー
ラーを前記圧電振動子に安定に接触させる保持ａ構と、
前記第１のローラーに紙を押し付ける手段とからなるこ
とをＵ徴とする紙送り装置である。

（作用）本発明の紙送り装置の１、＋ｉ徴は、紙を送る駆動力を
圧ＳＦＡ動子の表面の振動変位から得るところにある。

本発明では、セラミック圧電体に一対の電極を固着して
なる圧電振動子を電気機械変換素子として用い、該Ｔｈ
　Ｍに交流電圧を印加したときに、該圧電体の表面に生
じる振動変位を第１のローラーに伝達し、押付は手段で
第１のローラーに紙を押し付けることにより紙を送る。

次に、本発明で用いる圧電振動子の作用について、円柱
型圧電振動子を例に挙げて述べる。

円柱型振動子の振動は、長さ方向の振動と断面の拡がり
振動の二次元結合と考えてよいことが既に報告されてい
る０円柱型振動子の長さをρ、密度をρ、ヤング率をＥ
とすると、その方向の縦振動の共振角周波数ω、は −−”＝−ｍ ω１−　Ωρ 円柱型振動子の半径をｒ、ポアソン比をσとすると、径
方向の共振角周波数ω、は、 ω、−−ρ先Ｆ７コー””−（２） ρ で与えられる。ただしζは次のベッセル関数Ｊの根であ
る。

ζＪ、（ζ）＝（１−σ）Ｊｌ　（ζ）＝Ｏｆ３）一般
に等方性の振動体の場合における共振角周波数を４える
式は次式で与えられる。

ω’　　（１−３μ２−２μ３） ω４　〈１−μ２　）〈ω、′　＋ωｂ　２　＋ω・　
２　）＋ω２　（ω１′ωｂ２＋ωｂ２ω。

＋ωｃ　２　ω＆　２　）−ωａ　２　ωｂ　２　ω。

−Ｑ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（４）円柱の３次元結合振動の基本式は（４）式におい
て ω畠＝ω１．　　ωｂ−ω、。

ω。＝ω１　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５
）とおいて得られる。

ω２　（ωＪ　２　＋ω　ｘ＞　＋ωｊ　２　ω１　′
　）Ｏ（６）（６）式において第二項は、なる関係式を用いると、 ω４　（１−η２）−ω２　（ω１２＋ω　２）±ωノ
２ω、′＝ｏ　　　　　　　　　（７）となり、見かけ
上結合係数がηであるようなω。

とω、の２次元結合の式と一致する。長さ方向に分極し
た圧７：１　＆ｉＬ器を駆動する時には第一項から得ら
れる１−」−σ ω　−１−６ω１（８）なる振動は観測されない。

（１）式を用いて、同一材７１でρを変えた場き、およ
び定数の違う材料を用いて第一共振角周波数ｆｌ、第二
共振角周波数ｆｌを算出した結果が第２図である。本図
かられかるように、円柱型振動子の結合共振角周波数に
ついては実験値と理論値が、多少の誤差を含むものの比
較的よく一致する。

長さ方向に分極された円柱型振動子に上述の結合共振角
周波数の交流電圧を印加すると、その振動子に振動変位
が生ずる。第３図は、直径Ｄ（Ｄ＝２ｒ）が１０Ｉｌｌ
で、長さｇが１０＋ｏｎの円柱型セラミック圧電体（Ｔ
ＤＫ製９１Ｃ材）ｌａに電極１ｂ、ＩＣを取り付けてな
る円柱型圧電振動子１と、この振動子に第一共振角周波
数ｆｌの交流電圧を印加したときに該振動子１の円柱状
側面で観測される振動変位の状況を示す図である。（但
し、図では電極１ｂ、１ｃはある程度の厚みに描いであ
るが、実際には電極は圧電体の長さに比べて無視し得る
程に薄い。他の図においても同様である。）第３図（ａ
）は円柱型振動子１の側面図、第３図（ｂ）はその振動
子１の斜視図、第３図（Ｃ）は同図（ａ）の矢印Ａの方
向から振動子１を見たときにおける振動変位を示す図、
第３図（ｄ）は同図（ａ）の矢印Ｂの方向から振動子１
を見たときにおける振動変位を示す図である。

これら図において圧電体１ａの表面またはその近傍に記
された矢印の方向は第２図の周波数で１で励振されたと
きの振動変位の方向を示し、矢印の長さはそのときの振
動変位の大きさを示す（第４図、第５図、第６図におい
ても同様である。）第４図（ａ）はＤ　”　１０ｎｍ、ｕ＝７．３１ｍｎの
円柱型圧電体２１ａに電極２１ｂ　、　２１ｃを付けた
円柱型圧電振動子２１の側面図、同図ｆｂ）はその振動
子２１の斜視図、同図（Ｃ）はその振動子２１の円柱状
側面における振動変位を示す図で／）る。また、第５図
（ａ）は１）　＝　１０ｎｍ、Ｄ　＝　５１１Ｉ＋の円
柱型圧電体２２ａにｔ　％２２ｂ　、　２２ｃを付けて
なる円柱型振動子２２の側面図、同図（ｂ）はその振動
子２２の斜視図、同図（Ｃ）はその振動子２２の円柱状
ｆＴｌｌ１面における振動変位を示す図である。第４図
、第５図の圧電体２１ａ、２２ａの材料は第３図の１ａ
と同じである。

第３図から分かるように、直径りと長さρが等しい振動
子では強い一方向変位が生じている。また、長さ方向の
変位が大きい部分では周方向の変位が小さく、逆に長さ
方向の変位が小さい部分では周方向の変位が大きい。

本発明では、圧電振動子において振動の変位が大きい表
面をローラーに接触させ、振動変位が小さい表面を固定
部で支持することにより、効率のよいローラー駆動部を
実現している。

第６図ｆａ）は、円柱状側面の一部が長手軸に平行な平
面で切り取られて平担面をなしている円柱型振動子２３
を示す側面図、同図（１））はその振動子２３の斜視図
である。また、第６図（ｃ）　、　ｆｄ）及び（Ｑ）は
同図（ａ）における矢印Ａ、Ｄ及びＣの方向から見た振
動子２３の振動変位を示す図である。

第６図（ａ）、　（ｂ）から明らかなように、本図の圧
電体２３ａでは端面の輪郭の主要部が円弧であり、円弧
が欠けている部分の輪郭が直線でなっている。

別の見方をずれば、振動子２３は、第３図の振動子１の
円柱状側面の一部を切り欠いたものである。

そして、振動子２３において、寸法および材料は第３図
の振動子１と同じである。第６図（ｅ）から明らかなよ
うに、円柱型振動子の円柱状側面の一部を平担面にする
と、その平（１面では長手方向の変位は小さい、そこで
、振動子を筐体に保持するには、振動子の円柱状側面に
平担面を形成し、その平担面を筐体に接触させればよい
。

第６図には平担面が１箇所に形成された振動子を示した
が長手軸に対称に２箇所に平担面が形成された振動子で
も同様な変位が観側される。

なお、第３図から第６図に示した振動子の分極方向は各
振動子の長さ方向く円柱型圧電体の母線方向）に一致し
ている。

本発明では、以上に例示した如き圧電振動子の表面のう
ちで変位が大きい部分にローラーを接触させることによ
り、ローラーを駆動する。そのローラーの回転速疫は振
動子に印加する電圧により広範囲に制御できる。また、
ローラーの回転方向は、振動子の一対の電極のうちの片
方を２つに分割しておいて、電圧を印加する電極を切り
替えることにより制御できる。

（実施例）次に実施例を挙げ本発明を一層評しく説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図である。

図において、１１．１２は円柱型圧電振動子、３０はア
ルミ製の台、３１．３２．３３．３４は金属製のローラ
ー３５、３６．３７．３８はローラーの軸、４１．４２
は支柱、４３、４４は振動子保持枠であり、本実施例は
これらの部材から構成されている。そして、円柱型圧電
振動子１１．１２の径は１０＋＋ｍ、ローラー３１．３
２の径は１９關、ローラー３３．３４の径は２３薗であ
る。

第７図は第１図の振動子１１及びこの振動子１１の電圧
供給系を示す概念図である。この振動子１１は、第３図
の振動子１と同じ寸法および材イ１の圧電体に一対の電
極を設けてなる。ただし、第７図の振動子１１では、一
対の電極のうちの片方の電極が電＄１１ｂＡ及び１１ｂ
、の２つに分割されている。

そして、交流電源１９の一方の端子は電極１１ｃに接続
され、その交流型′ＪＦｆ１１９の他方の端子はスイッ
チ１８を介して電極１１ｂＡ又は１１ｂ８に切替えて接
続される。スイッチ１８を端子ＰからＱへ又はＱからＰ
へ切替えることにより、振動子１１における振動変位の
向きが反転する。振動子１２も振動子１１と全く同じ構
成であり、これら両振動子１１．１２におけるスイッチ
１８は互いに同期して制御される。

台３０には、支柱４１．４２及び振動子枠４３．４４が
固定されている。振動子保持枠４３．４４は、振動子１
１゜１２における変位が最も小さい面を挟んで、振動子
１１、１２を保持している。支柱４１には軸３５．３７
が固定され、支柱４２には軸３６．３８が固定されてい
る。

軸３５及び３７にはローラー３１及び３３が、ベアリン
グ軸受けを介して、回転自在にそれぞれ取付である。

また、軸３６及び３８にはローラー３２及び３４が、ベ
アリング軸受けを介して、回転自在にそれぞれ取付けで
ある。

ローラー３１及び３２は、振動子１１及び１２の表面の
較も変位の大きい部分に所定の静圧でそれぞれ接触させ
である。そこで、ローラー３１及び３２は、振動子１１
及び１２に交ＷＥ　’Ｓ圧が印加されると、振動子１１
及び１２から円周方向の力すなわち回転力を受けて回転
する。

ローラー３１と３３の間隙およびローラー３２と３４と
の間隙は紙４５の７７さよりやや小さく両ローラーがほ
とんど接触する程度に保持されていて、ローラー３１及
び３２が矢印方向に回転しているときに紙４５の前縁４
５ａがその間隙部分に押し当てられると、祇４５はロー
ラー３１及び３３並びにローラー３２及び３４に挟まれ
て→方向に送り出される。

いまスイッチ１８において、接片を端子Ｆ）に接触させ
て交流電圧を電１１１ｂＡに供給して紙４５を送ってい
る途中に接片を中立端子Ｎに位置させると紙４５は急停
止し、また接片を端子Ｑに接触させて電極１１ｂ８に交
流電圧を供給すると紙４５は→とは逆の方向に送られる
。

第８図は第１図実施例における紙送り特性を示ず図であ
る。本図から明らかなように本実施例では振動子に加え
る電圧を変えるだけで紙送り速度を広範囲に制御できる
。

以上に構成および作用を説明したように、第１図の実施
例によれば、電磁モーターを用いることなく、圧電振動
子１１及び１２を駆動手段として、紙を前後自在に送る
ことができる。この実施例は、圧電振動子を駆動手段と
するから、電磁モーターを用いる従来の紙送り装置に比
べて、構造が簡単であり、ひいては小形化および低価格
化の容易性に優れている。

第１図実施例ではローラー３１及び３２で振動子の変位
による回転力を受けているが、両ローラーは同軸である
から１本の長い円柱形にまとめても差し支えない。すな
わち、紙４５を挟持して紙を移動させる２つのローラー
の組（実施例では３１．３３の組と３２．３４の組）は
、実施例では２組であったが、上述のようにローラーが
長ければ１組でもよいし、３組又はそれ以上であっても
よい。それらの各ローラーの紐には個別の圧電振動子に
よりそれぞれ回転力を与えればよい。

なお、実施例では第３図の振動子（但し、片方のＳ極が
２分割されたもの）を用いた。しかし、本発明では圧電
振動子を第１のローラー（実施例の３１．３２に相当）
にほぼ点または線に近い狭い面で接触させ、その第１の
ｐ−ラーを介して紙に変位を伝達するから、第４図や第
５図の振動子の如くに振動変位の方向が部分によって逆
になっている振動子でも、所要の方向の変位を取り出せ
る。

従って、本発明では、寸法の小さい振動子を用いること
かできる。

また、実施例では円柱型圧電振動子を用いたが、振動子
は必ずしも円柱型でなくても、例えば四角柱型でもよい
。

さらに、実施例では第１のローラー（３１，３２）は振
動子（１１，１２）の圧電体に直接に接触させたが、圧
電体の表面のうちで第１のローラーに接触する部分に金
属の薄板を固着しておいて、その薄板を介して第１のロ
ーラーに変位を伝達することにより、圧電体の摩耗を避
ける！′：４造を採用してもよい。

なお、振動子に供給する交流電圧は、連続したものでも
よいし、第９図に波形図で示すようなバースト的なもの
でもよい。バースト交流電圧を用いれば第９図のＴ１を
調整することにより、１回のバーストで送る紙の移動距
離を任意に制御できる。

（発明の効果）以」二に詳しく説明したように、本発明によれば構造か
簡ｍで、小形で安価な紙送り装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は円柱
型振動子における結合共振角周波数の理論値及び実Ｆ＃
１．値を示す図、第３図〜第６図は円柱型圧電振動子の
例とこれら円柱型圧電振動子の円柱状側面における振動
変位の状況を示す図、第７図は第１図実施例における円
柱型振動子と交流電圧供給系を示す模式図、第８図は第
１図実施例における紙送り速度特性を示す図、第９Ｅ４
はバースト交流電圧の例を示す波形図である。１　、１１．１２．２１．２２．２３・・・円柱型圧電
振動子、１　ａ、１１ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ・・
・円柱形圧電体、１　ｂ、　１　ｃ、　１１ｂＡ、　１
１ｂ、　、　１１ｃ、　２１ｂ、　２１ｃ。２２ｂ　、　２２ｃ　、　２３ｂ　、　２３ｃｍ”Ｘｋ
、１８−・・スイッチ、１９・・・交流電源、３０・・
・アルミ製台、３１〜３４・・・１７−ラ、３５＼３８
・・・ローラーの軸、４１．４２・・・支柱、４３゜４
４・・・振動子保子枠、４５・・・紙。

Claims

【特許請求の範囲】１、セラミック圧電体に一対の電極を固着してなる圧電
振動子と、該圧電振動子から円周方向に力を受けて回転
する第１のローラーと、該第１のローラーの回転軸と前
記圧電振動子との距離を所定範囲に保持して前記第１の
ローラーを前記圧電振動子に安定に接触させる保持機構
と、前記第１のローラーに紙を押し付ける手段とからな
ることを特徴とする紙送り装置。２、前記一対の電極は前記圧電体の分極方向に直交する
該圧電体表面に固着してあり、前記ローラーの回転軸に
直交する平面は前記分極方向に平行であることを特徴と
する請求項１記載の紙送り装置。３、前記押付け手段が、前記第１のローラーの回転軸に
平行な軸の回りに回転する第２のローラーと、前記第１
及び第２のローラーの回転軸相互の間隔を所定範囲に保
持して該第１及び第２のローラーで前記紙を所定範囲の
圧力で挟む挟圧手段とからなることを特徴とする請求項
１又は２記載の紙送り装置。４、前記一対の電極のうちの一方の電極が電気的に互い
に分離された電極Ａ及び電極Ｂからなり、前記一対の電
極に加えられる電圧源の一方の端子を前記電極Ａ又は電
極Ｂのうちのいずれか一方に切替えて接続するスイッチ
が備えてあることを特徴とする請求項１、２又は３記載
の紙送り装置。５、前記圧電体が柱状の形をなし、該柱状形の圧電体が
該柱状形の母線に垂直な２つの端面を有し、前記一対の
電極は前記端面にそれぞれ設けてあることを特徴とする
請求項１、２、３又は４記載の紙送り装置。６、前記柱状形が円柱形または角柱形であることを特徴
とする請求項５記載の紙送り装置。７、前記端面の輪郭のうちの主要部が円弧でなり、前記
円弧が欠けている部分の前記輪郭が直線でなることを特
徴とする請求項５記載の紙送り装置。８、前記輪郭のうち直線でなる部分が２箇所以上にある
ことを特徴とする請求項７記載の紙送り装置。９、前記直線部分のうちの２つの部分が前記円弧の中心
から見て互いに約９０度の位置にあり、一方の該直線部
分に対応する平面の前記圧電振動子表面に前記保持機構
が接触しており、他方の該直線部分に対応する平面の前
記圧電振動子表面に前記第１のローラーが接触している
ことを特徴とする請求項８記載の紙送り装置。１０、前記圧電体の表面の一部に金属薄板が固着してあ
り、前記圧電振動子は前記金属薄板の部分で前記第１の
ローラーに接触することを特徴とする請求項１、２、３
、４、５、６、７、８又は９記載の紙送り装置。