JPH06217565A

JPH06217565A - 振動波リニアモーターおよびプリンター

Info

Publication number: JPH06217565A
Application number: JP5005689A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Seki; 裕之関; Yoshibumi Nishimoto; 義文西本; Atsushi Kimura; 篤史木村; Toshiaki Harada; 俊明原田; Hideki Tanaka; 秀樹田中; Shinji Yamamoto; 新治山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】振動波リニアモーターのユニットにおける底
板の変形やそりなどの影響を受けずに、振動子の加圧力
の変動および、摺動部の接触状態の不安定を取り除き、
振動子の加圧反力による拘束部の抵抗を小さくできるこ
とを目的とする。【構成】振動子の振動弾性体１が加圧接触するレール
状固定子８を断面略Ｇ形状とし、対向する一方のフラン
ジ部８Ａに弾性体１を当接させ、他方のフランジ部８Ｂ
には振動子が固定されている載置台４に取り付けられた
コロ軸受１４ａ、１４ｂを当接させ、振動弾性体の加圧
反力をこのコロ軸受１４ａ、１４ｂですべて受けるよう
にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動波モーター特に進
行波が形成される弾性体をレール状固定子に圧接し、弾
性体をレール状固定子に沿って移動させる方式の振動波
リニアモーターおよび振動波リニアモータを利用したプ
リンターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の振動波モーターとしては、
図７及び図８に示すものがある。

【０００３】１は摺動面側に設けられた突起１ａを有す
る金属材料からなる長円形状の弾性体で、その上面に圧
電素子２が接合されて振動子を形成している。そして、
圧電素子２への交流電圧の印加により進行性振動波が形
成される。なお、進行性振動波の発生原理及び圧電素子
２の構造は公知なので詳述しないが、圧電素子の位置的
に９０度ずれた２群の駆動用圧電素子に９０度の時間的
位相を有する交流電圧を印加することにより、進行性振
動波は形成される。８は弾性体１と摩擦接触するレール
状固定子で、モーターケースの底板１０に固定されてい
て、振動絶縁材料５（例えばフェルト）を介して加圧バ
ネ３によって弾性体１と接触している。６は弾性体１に
固定された板状の支持板で、その中央をブロック状の支
持体７で固定され、弾性体１を支持している。

【０００４】弾性体１はその支持板６及び支持体７を介
して載置台４に支持されており、載置台４は予定方向Ｂ
_Y方向以外の変位を拘束する拘束部材９によって支持さ
れている。

【０００５】弾性体１に進行性振動波が形成されると、
レール状固定子８と弾性体１との摩擦力により、弾性体
１がレール状固定子８の上を移動し、それに伴って載置
台４及びその他の部材３，５，６，７も拘束部材９に沿
ってＢ_Y方向に移動する。その際、発生する摩擦駆動力
は弾性体１の一部に作用し、それが支持部とずれている
ために弾性体１にモーメントが働き、Ｂ_X，Ｂ_Y方向に
ずれようとする。

【０００６】支持板６は図９に示す様にＸ字の形状をし
ており、４つの先端は弾性体１の内側側面にスポット溶
接などによりしっかりと接合されている。また、支持板
６の中央部は支持体７でしっかりとクランプされ、かつ
支持体７は載置台４に固定されているので、弾性体１に
モーメントが働いても、弾性体１が回転したり、ガタつ
くこともなく、載置台４と共にスムーズに直線運動が可
能となる。

【０００７】このモーターは、間欠的駆動の位置制御を
高精度に行えることから、例えばバブルジェット式のプ
リンターにおける印字ヘッド駆動用として用いることが
提案され、載置台４に取付けられた不図示のキャリッジ
に印字ヘッドが装着され、該印字ヘッドを直線往復移動
させる。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、レール状固定子８と、拘束部材９とが別
体で加工されており、また、これらの部材はＢ_Y方向に
細長い形状をしているため、レール及び拘束部材の変形
が大きく、レール摺動面の平面度及び拘束部材の載置台
の平面度を精度よく加工するのは困難であった。

【０００９】さらに、これらのレール及び拘束部材を取
り付ける底板１０も薄い板であるため、そりなどの変形
が大きく、この底板に前記拘束部材９及びレール８を取
り付けるとさらにこれらの部材の変形がひどくなる。

【００１０】そのため、両側の拘束部材９の載置台４を
ガイドするガイド面の平行度が悪くなり、載置台４がＢ
_Y方向に移動する際に、場所によって載置台４の傾きが
変化するため、レール状固定子８のレール摺動面と載置
台４との間のギャップも変化してしまう。

【００１１】一方、前記のように弾性体１は載置台４に
支持部材６，７を介して取り付けられており、また、加
圧バネ３も載置台４に取り付けられているので、レール
摺動面と載置台４とのギャップがＢ_Y方向の場所によっ
て変化すると、弾性体１に加えられる加圧力が変動して
しまうため、モーターの安定した駆動力を得ることがで
きない。また、載置台４が拘束部材９のガイド面の影響
で、傾きが場所によって変動すると、振動子も連動して
傾くため、レール摺動面と振動子との接触状態が悪くな
り、モーター性能が劣化するという問題があった。

【００１２】さらに、拘束部材９は、振動子の加圧反力
を振動子を支持する支持体７を介して受けるので、図７
の様なすべり軸受のガイド機構では、移動体４が受ける
負荷抵抗が大きく、モーターの出力が減少してしまうと
いう問題点もあった。

【００１３】このため、載置台に装着される印字ヘッド
による印刷は、不鮮明なる傾向があった。

【００１４】本発明の目的は、このような従来の問題を
解決し、安定した直進駆動が得られる振動波リニアモー
ターを提供し、また印字精度の高いプリンターを提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段（及び作用）】本発明の目
的を実現するための具体的な構成は、特許請求の範囲に
おける請求項に記載した通りであり、レール状固定子に
対して加圧接触する振動子と共に一体に移動する移動体
とレール状固定子とに第１、第２の案内手段を設け、第
１の案内手段で移動体の自由度を拘束し、第２の案内手
段で振動子の全加圧反力を受け様に機能分離したことに
より、底板の変形やそり等の影響を受けることなく、振
動子の加圧力の変動及び摺動部の接触状態の不安定を取
り除くとともに、振動子の加圧反力による拘束部の抵抗
を小さくすることができ、モーター性能の劣化を防ぐこ
とができる。

【００１６】

【実施例】図１及び図２は本発明における振動波リニア
モーターの第１の実施例を示す斜視図と断面図である。

【００１７】本実施例に用いられる振動波リニアモータ
ーの振動子は、図７，８に示す従来例と同様に、長円形
状の弾性体１の片面に圧電素子２が接合され、また、圧
電素子２とは反対側の駆動面側には櫛歯形状の突起（不
図示）を進行波の進行方向に沿って多数隔設しており、
その先端にはシート状の耐摩耗材１８がエポキシ系接着
剤などにより接合されている。

【００１８】弾性体１の摺動面側の直線部には、図６に
示す様な平面コ字状の支持板６の一対の先端部がスポッ
ト溶接等の接合手段により接合されており、右側に位置
する載置台４から左方に延出された支持部材７の延出端
部がこの支持板６に取りつけられ、載置台４と振動子と
が一体に組み付けられている。

【００１９】また載置台４と弾性体１との間には、板状
の加圧バネ３が図２の（ｂ）の様に取り付けられ、加圧
バネ３の先端部と弾性体１との間に介装したフェルト等
の振動絶縁体５（巾４ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚さ１ｍ
ｍ）及びステンレス等の加圧板（幅４ｍｍ×長さ２０ｍ
ｍ）１９を介して加圧バネ３のバネ力により、駆動に供
する弾性体１の直線駆動部を後記するレール状固定子８
のレール部をなすフランジ部８Ａに押圧している。

【００２０】本実施例のレール状固定子８は、弾性体１
の直線部が接触する為適度な弾性を有するフランジ部８
Ａと、このフランジ部８Ａと対向し、フランジ部８Ａよ
りも剛性が高くなる様に構成されたフランジ８Ｂとが形
成されている。

【００２１】このレール状固定子８の下面には、軸棒１
１の両端を支持する軸棒支持板１３ａ，１３ｂが基準面
に取り付けられるように不図示の位置決めピン等により
正確な位置に取付けられており、軸棒１１がレール状固
定子８のフランジ８Ｂと平行になる様にしている。ま
た、軸棒１１は、スラスト方向にはずれない様に不図示
の軸棒止め具で軸棒支持板１３ａ，１３ｂに夫々固定し
ている。

【００２２】載置台４からは図中左方に２ケ所突出した
部材が進行方向の前後に設けられ、この各部材に、樹脂
系又は含油メタルなどのすべり軸受部材１２ａ，１２ｂ
（不図示）が取り付けられており、載置台４がＡ方向及
び軸棒１１を中心軸とする回転が自在な様に軸棒１１と
ガタなく係合している。

【００２３】一方、載置台４の進行方向前後部には、２
本の軸棒１５ａ，１５ｂが取りつけられており、これら
軸棒１５ａ，１５ｂの先端には、コロ軸受１４ａ，１４
ｂが回転自在に取りつけられ、バネ３により弾性体１を
押圧した反力を載置台４、コロ軸１５を介してコロ軸受
１４ａ、１４ｂが受ける構造になっている。

【００２４】尚、コロ軸受１４の中心Ｌ（図２ａ）と、
弾性体１の接触部に作用する押圧力の中心が一致する様
な構造にすることにより、弾性体１に付勢する加圧反力
を全て摩擦係数の小さいコロ軸受で受け、すべり軸受に
は、この加圧力のモーメント成分が発生しない様にし
て、載置台の移動抵抗を極力小さくするようにしてい
る。

【００２５】不図示の電源から圧電素子２に高周波電界
を印加すると、弾性体１に進行性振動波が励振され、弾
性体１とレール状固定子８との摩擦力により、弾性体１
と載置台４及び載置台４に取り付けられた部材（３，
５，６，７，１２，１４，１５，１６，１８，１９）
は、レール状固定子８に設けられたフランジ８Ｂ及びレ
ール状固定子８に取り付けられた軸棒１１に沿って、矢
印Ａ方向へ移動する。

【００２６】この時コロ軸受１４は、弾性体１の加圧反
力によりレール状固定子８のフランジ８Ｂに押付けら
れ、フランジ８Ｂ上を転がるので、載置台４の軸棒１１
回りの回転自由度が拘束される為、載置台４は予定移動
方向である矢印Ａ方向以外の移動自由度を拘束されるこ
とになり、矢印Ａ方向へスムーズに移動が可能になる。
載置台４には、不図示の位置検出センサー（フォトイン
タラプター等）が設けられており、軸棒支持板１３ａ，
１３ｂに取り付けられ不図示の板バネ等により適度な張
力を与えられたスリット板１７を介して、載置台４の位
置及び速度を検出し、この信号を不図示の制御回路にフ
ィードバックして載置台４の速度制御及び停止位置の制
御を行っている。

【００２７】図３に本発明の第２の実施例の断面図を示
す。

【００２８】第１の実施例では、レール状固定子８の断
面形状が略Ｇ形をしており、対向するフランジ８Ａ，８
Ｂの内側を弾性体の摺動面及びコロ軸受の軸がり面とし
たが、本実施例では、レール状固定子８の断面形状を一
側部に凹溝を有するコの字形とし、該凹溝を形成する対
向した２つのフランジ８Ａ，８Ｂの外側から弾性体１と
コロ軸受１４とでレール状固定子をはさみ込んだ構造と
した。

【００２９】軸棒支持板１３ａ，１３ｂはレール状固定
子８の他側に取り付けられており、軸棒１１は載置台４
のすべり軸受１２と係合してこの支持板１３ａ，１３ｂ
の両端に取付けられている。

【００３０】レール状固定子８は、その下方のレール支
持板２０にビスなどで固定されており、このモーターユ
ニットを外部の取付台等に取り付ける場合には、このレ
ール支持板２０介して設置する。

【００３１】この構造では、レール状固定子８の外側の
フランジ面を弾性体１との摺動面及びコロ軸受１２の軸
がり面として使うので、これらの面をラップすることが
可能であり、摺動面の面粗度を良く仕上げられる。

【００３２】図４は本発明の第３の実施例を示す。本実
施例は図３における軸棒支持板１３ａ及び１３ｂを図３
のレール支持板２０に相当するレール支持部材として兼
用した実施例である。

【００３３】図５は本発明の第４の実施例を示す。本実
施例ではすべり軸棒１１を断面コ字状のレール状固定子
８の対向する２つのフランジ８ａ，８ｂの内側に配置
し、モーターユニット全体の幅を小さくしている。

【００３４】以上の各実施例における振動波リニアモー
ターは、載置台にキャリッジを設け、このキャリッジに
例えばバブルジェット式のプリンターにおける印字ヘッ
ドが装着されてプリンターとして用いることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば底板
やレールのそりに影響されることなく、振動子の加圧力
が一定に保持でき、かつ移動方向の場所によって振動子
とレール状固定子との接触状態が変化することなく、安
定したモーター出力が得られる効果がある。

【００３６】また、すべり軸受およびこのすべり軸受に
挿通されるすべり軸棒からなる第一の被拘束部材と第一
の拘束部材に振動子の加圧反力がかからない構造にする
ことにより、モーターの軸受損失を減少し、モーターの
性能アップができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による振動波リニアモーターの第１の実
施例を示す斜視図。

【図２】図１の断面図を示し、同図の（ａ）はコロ軸受
を含む断面図、同図の（ｂ）は振動弾性体の加圧機構を
示す断面図。

【図３】第２の実施例を示す断面図。

【図４】第３の実施例を示す断面図。

【図５】第３の実施例を示す断面図。

【図６】第１の実施例における振動子の取り付け構造を
示す図。

【図７】従来の振動波リニアモーターを示す図。

【図８】図７の平面図を示す。

【図９】図７の振動子支持板を示す平面図。

【符号の説明】

１…弾性体２…圧電素子３…加圧バネ４…載置台５…振動絶縁体６…弾性体支持
板７…支持体８…レール状固
定子９…拘束部材１０…底板１１…軸棒１２…すべり軸
受１３…軸棒支持板１４…コロ軸受１５…コロ軸１６…コロ軸受
抜け止め１７…リニアエンコーダスリット板１８…振動子摩
擦材１９…加圧板２０…レール支
持板２１…底板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原田俊明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者田中秀樹東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者山本新治東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ループ形状に形成された振動弾性体に電
気−機械エネルギー変換素子を接合し、該電気−機械エ
ネルギー変換素子に駆動用信号を印加することにより該
振動弾性体の駆動面に進行性振動波を形成する振動子
と、該振動子における振動弾性体の駆動面に接触するレ
ール状固定子と、該振動子に取り付けられて該振動子と
共に該レール状固定子に沿って移動する移動体と、該振
動子を該レール状固定子に押圧する加圧手段と、該移動
体を予定の移動方向に沿って案内する案内手段とを有
し、該振動子の駆動によって該移動体を該レール状固定
子に沿った予定移動方向に移動させる振動波リニアモー
ターにおいて、該案内手段は、該移動体側に設けられ、該移動体の移動
を予定方向以外の少なくとも１つの自由度を拘束する第
一の被拘束部材と、該レール状固定子に設けられ、該第
一の被拘束部材と係合する第一の拘束部材と、該移動体
側に設けられ、該振動弾性体の全加圧反力を受けるよう
に配置され、該移動体の少なくとも１つの自由度を拘束
する第２の被拘束部材と、該レール状固定子に一体的に
設けられ、該第２の被拘束部材と係合する第２の拘束部
材とを有し、該第一、第二の被拘束部材及び拘束部材に
より、該移動体の予定方向以外の全ての自由度を拘束す
ることを特徴とする振動波リニアモーター。
【請求項２】請求項１において、第一の被拘束部材及
び拘束部材は、すべり軸受及びすべり軸棒により構成さ
れていることを特徴とする振動波リニアモーター。
【請求項３】請求項１において、第二の被拘束部材は
転がり軸受であり第二の拘束部材は、前記レール状固定
子において、前記振動子が接触する摺動面と対向した面
であることを特徴とする振動波リニアモーター。
【請求項４】請求項２において、すべり軸棒はレール
状固定子に設けられた基準面に設置された軸棒支持部材
により支持固定されていることを特徴とする振動波リニ
アモーター。
【請求項５】請求項４において、軸棒支持部材は、リ
ニア位置センサー用スリット板の支持部材も兼用してい
ることを特徴とする振動波リニアモーター。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５に記載の振
動波リニアモーターにおける移動体に、印字手段を設け
たことを特徴とするプリンター。