JPH01315275A

JPH01315275A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH01315275A
Application number: JP63147238A
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太き（−１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
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５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、（ａ）は正面図、（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
電セラミックス板５２が接合され、その弾性板５１と圧
電セラミックス板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。このような振動子二２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もつ定在波が生じる。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が
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、両端が固定された弾性板の両端部近傍
に横効果の圧電セラミック板が接合され、その表裏面の
圧電セラミックス板は同位相の電圧で駆動され、かつそ
の両端の圧電セラミ’７り板がそれぞれ逆位相の電圧で
駆動されて弾性板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
板から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’７り振動子な
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口−夕
が楕円運動の力により回転動作するものである。

本発明では弾性板の長手方向、すなわち縦方向の両端を
固定し、縦方向の励振用としての圧電セラミック板を接
合する。その圧電セラミック板は表裏面に接合されると
共に、弾性板の長手方向に対称となるように両端固定端
近くに接合される。

その表裏面の圧電セラミックス板は同位相で励振され、
またその両端の各々の圧電セラミック板はそれぞれ逆位
相で励振されて、−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板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挟むことにより、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、弾性板１１は両端が固定され
、その弾性板１１の長手方向に対して対称となるように
固定端近傍に圧電セラミックス１２が接合されている。

その圧電セラミックス１２は横効果のあるものが弾性板
１１の表裏面に接合される。このような裏表面の圧電セ
ラミックス１２を一対として、両端の圧電セラミックス
１２を互いに逆位相Ａ、Ｂで共振駆動することにより、
弾性板１１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。そこでこの圧電セラミックスを以降
、第一の圧電セラミックス１２と呼ぶ。この振動に対し
てさらに前記弾性板１１の中央部に第二の圧電セラミッ
クス１３を接続する。その第二の圧電セラミ、クス１３
は弾性板１１の横方向、すなわち曲げ方向に振動を与え
、その駆動は第一の圧電セラミ、クス１２に対して９０
度の位相差をもって駆動される。そのとき弾性板の中央
部には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一つで、前記第
１図に示した振動子上にローラー２１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１２．１３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１３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
１１のあいだに狭まれた紙３１は弾性板１１の運動によ
りガイド３２上で走行する。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１３を弾性板１１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１３
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、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振動子の基本構成
図、第２図はモータとしての実施例を示す図、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・・・弾性板、１２・・・第一の圧電セラミックス
、１３・・・第二の圧電セラミックス、２１・・・ローラー、３１・・・紙、３２・・・ガイド
、５１・・・弾性板、５２・・・圧電セラミックス、５
３・・・縦方向変位分布、５４・・・横方向変位分布。

Claims

【特許請求の範囲】

　両端が固定された弾性板の両端部近傍の表裏面に横効
果の圧電セラミック板が接合され、弾性板の長手方向に
振動する縦振動子と、前記弾性板中央部に接して配置さ
れその振動が前記縦振動に垂直に作用する圧電セラミッ
クとを備えたことを特徴とする超音波モータ。