JPS61189175A - 超音波パルスモ−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】 イ、発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステップ的に回転・停止するパルスモータ、
特に圧電素子を利用した超音波パルスモータに関する。

〔従来の技術〕

従来のモータは電磁力を利用しており、その性能は使用
する磁性材料や導電材料の特性によって制限される。こ
れはパルスモータについても同じで磁性材料の加工精度
や着磁精度によってその性能は大きく左右される。

これに対して圧電振動子は数＋Ｗ　／　ｃ脂２という高
いエネルギ密度を発生し、この圧電振動子を応用した超
音波パルスモータは従来のモータと同じ出力なら小型・
軽量に構成され、巻線が不要であり、電磁ノイズも発生
しない等積々の長所がある。

しかし欠点として振動片と回転子との摺動摩擦に起因す
る摩耗により耐久性がない、圧電振動子の駆動電圧が高
い、また回転方向が一方に限られるという問題点のため
、研究開発が遅れている。

そこで振動片が摩擦し易いという欠点をカバーする為に
超音波パルスによりその回転φ停止の動作を間歇的に行
わせるパルスモータを構成すれば、後に詳記するように
例えばインクジェットプリンタなどの特定の目的に使用
すると、その特徴が活用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが超音波パルスモータにおいては、１回の駆動パ
ルス波形の印加による回転子の位置変化は数ＩＬｍであ
り、数■進めるには手回程度以上の駆動パルスの繰り返
しが必要である。その為圧電振動子の応答速度は　１０
０ＫＨｚ以上であり、数十ＫＨｚのパルスの繰り返し周
波数で駆動可能なので駆動時間は数十ｍｓと短いが、１
回の数ＪＬｍの進み具合のバラツキが存在し、それが手
回程度繰り返された場合の誤差は無視できない。

本発明は、超音波パルスモータにおいて、上記の誤差を
なくしようとするものである。

口、発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、圧電振動子を一定の時間連続パルス駆動して
、その圧電素子に取り付けた振動片に圧接された回転子
を間欠的に回転させる超音波パルスモータに於て、上記
の回転角度を検出し、その検出信号をフィードバックす
ることによって駆動パルス数を制御することを特徴とす
る超音波パルスモータである。

〔作　用〕

超音波パルスモータの回転角度を検出し、その検出信号
で駆動パルス数を制御し、モータの回転状態を常時モニ
タして自動修正するものである。

〔実施例〕

先ず圧電振動子利用のパルスモータの概念を略述する。

第４図において、■は回転子（ロータ）、２はその出力
軸、３Ａ・３Ｂは回転子の左右の軸受、５は圧電振動子
、７Ａ・７Ｂは電極、４は電極７Ａに取付けられた振動
片、８はケース、６はケース８と電極７Ｂとの間の弾性
体（ゴム・スプリング等）で、その弾性によって振動片
４は回転子１の一面に圧接している。９は電極７Ａ・７
Ｂへのリード線接続端子である。

第５図は回転子ｌと振動片４との関係を第４図の平面で
表わすもので、振動片４の先端は角度θをもって回転子
ｌに圧接し、回転子ｌの回転方向側で尖端４ａが強く当
っている。

振動片４が振動するとａ方向の場合は回転子１を回転方
向Ｃへ押し、ｂ方向振動の場合は尖端４ａが逃げ傾向に
なって戻り、先端は楕円運動をして回転子を一方向Ｃへ
動かす。この動作を振動の１サイクル毎に繰返し結果と
して回転子ｌを一方向へ回転させる。

上記の構成から理解されるように、振動片４と回転子ｌ
の摩擦摺動に起因する摩耗により耐久性がない。一方向
回転に限られる。圧電振動子の駆動電圧が高い等の難点
は免れない。

第１図は上記の圧電振動子パルスモータを超音波パルス
で駆動する本発明回路の一例を示すもので、入力２０か
ら駆動開始信号（第２図タイミングチャートのＡ）を入
力すると、ラッチ２２がセットされて第２図Ｂの出力信
号を出す。そうすると常時１０〜１００ＫＨｚの周波数
で発振している発振器２１の出力Ｃとアンドゲート２３
により、その合成で発振器２１の出力がそのまま例えば
トランジスタ・プッシュプル回路から成るドライバ２４
によって例えば５０Ｖ〜２００ｖの電圧波形（第２図Ｄ
）が超音波パルスモータ１０に付与されモータは回転し
始める。

ここで通常は入力２０からリセット信号を出すものであ
るが、前記問題点の項に記載した不都合があるので、本
発明はモニタを行うものである。

即ちパルスモータ１０の回転角度を検出器１６で検出し
、その検出パルス（第２図Ｅ）がアンプ１７をへてカウ
ンタ１８へ与えられる。その検出パルス数が予め設定さ
れた一定数に達すると規定の回転角度が得られたことに
なり、カウンタ１８の出力（第２図Ｆ）によってラッチ
２２をリセットする。

上記の検出装置１６の一例を第３図に示す。

超音波パルスモータ１０の出力軸２に取り付けられたギ
ヤＩＩＢとかみ合うギヤ１２によって減速された出力は
伝達軸１３から外部へ出力される。軸２上の他のギヤＩ
ＩＡとギヤ１４によって増速された軸１４Ａに円盤状の
スリット１５が取り付けられ、そのスリー／　ト盤の進
み王台を例えばフォトディテクタ１６によって検出して
パルス信号として増幅器１７をへてカウンタ１８に入力
する。

従って前記問題点に挙げた誤差防止が自動的に行われる
。

上記の構成において、１つの駆動波形（Ｄ）で回転子１
は約数ＩＬｍ回転することになる。回転子ｌの直径によ
って異なるが、例えば直線換算で３ｍｍ進めようとすれ
ば、圧電振動子５に対し１０００回のパルスが必要とな
る。これは発振器１１のＣ波形を３０ＫＨｚとすれば、
カウンタ１８からの信号時間Ｂは約３４ｍ５となる。

なお、波形Ａ−Ｂの合成Ｃまではマイクロプロセッサで
作ることも可能である。

このような超音波パルスモータの寿命は凡そ５００時間
程度と考えられるから、頻繁に動作するパルスモータと
しては使用に耐えない。

しかし比較的ライトデユーティの例えばインクジェット
プリンタ装置は、１千万〜５千万回の紙送り回数である
。その１回当り送り時間を３４ｍ５とすれば３４Ｘ　１
０’　　（ｍ　ｓ　）　Ｘ　５　Ｘ　１０”＝１．７Ｘ
　１０６（秒）　−４７２時間となり、前記耐久時間５
００時間以内であるから、充分実用に適することになる
。

上記の作用の間１回の進み置数ＩＬｍのバラツキが除去
されることはその精度向上に極めて有益である。

本発明をインクジェットプリンタ装置の紙送り番インク
ヘッド駆動に応用した場合は、■、駆動電力の大幅な低
下 圧電振動子は３，０００〜１０，０ＯＯＦ　Ｆ程度の容
量を持つキャパシタンスであるから、従来のパルスモー
タの最低４相の巻線に電流を流すものに比へて数百分の
１でよい。

２、配線等のコスト低下 従来のパルスモータに比べて配線は２本で済み、高圧と
は言えドライバは１つで足り、コネクタ・ケーブル等が
要らないので簡単でローコストである。

３、インクジェットプリンタは高圧電源を持っているか
ら、わざわざその電源を作る必要がない。超音波パルス
モータは他のパルスモータに比べて安価であるから、イ
ンクジェットプリンタをより安価に提供できる。

４、超音波モータは非駆動時には、振動片が回転子に圧
接してグリップされた状態にある。

従って通常のパルスモータ使用時の、用紙の微動抑機構
、安定停止まで通電を維持する必要がないので、シーケ
ンスの簡素化自重力の節約となる。

ハ、発明の効果 前記のように超音波パルスモータにおて、ｌ駆動波によ
る回転子の微小回転角送りのバラツキを無くすることに
よって、高精度のパルスモータが得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を例示するもので、第１図は回路図、第２
図はその各部の波形図、第３図は回転角検出装置の構成
図、第４図は圧電振動子パルスモータの概念図、第５図
はその一部の平面図。 １０は圧電振動子パルスモータ、１はその回転子、４は
振動片、５は圧電振動子、２１は超音波発振器、２０は
スタート信号入力、２２はラッチング回路、２３はアン
ドゲート、２４は駆動回路、１６は回転角検出器、１７
はアンプ、１８はカウンタ。 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電振動子を一定の時間連続パルス駆動して、そ
   の圧電素子に取り付けた振動片に圧接された回転子を間
   欠的に回転させる超音波パルスモータに於て、上記の回
   転角度を検出し、その検出信号をフィードバックするこ
   とによって駆動パルス数を制御することを特徴とする超
   音波パルスモータ。