JPH02193835A - シート送り装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、計算機、複写機、プリンターファクシミリ、
ワードプロセッサー、タイプライタ−等に装備されるシ
ート送り装置に係り、詳しくは進行性振動波を利用して
シートを送るシート送り装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、進行性振動波を利用したシート送り装置としては
、例えば特開昭５９−１７７２４３号がある。このシー
ト送り装置は、適度な押圧力で接する１組の弾性材料か
らなる振動体間にシートを挟持し、該各振動体に進行性
振動波を発生させることにより挟持したシートを搬送す
るようにしたものである。両振動体には、２群の圧電素
子等の電気−機械エネルギー変換素子が接着又は圧接さ
れ、各群間にはλ／４の奇数倍のづれがあるように圧電
素子が配置され、また各群内では圧電素子がλ／２のピ
ッチで且交互に逆の伸縮極性となるように配列されてい
る。そして、両振動体の各一方の圧電素子群に両振動体
の固有振動数近傍の周波数（実際には一方の振動体の固
有振動数）の交流電界を印加すると供に、両振動体の各
他方の圧電素子群にはπ／２位相器を通してπ／２だけ
位相のづれた交流電界を印加することにより、各振動体
にシートの搬送面に対して対称に進行性振動波を発生さ
せる。すなわち、振動体に進行性振動波が発生すると、
圧電素子が設けられる面と反対側の面の各点が一種の楕
円運動を行ない、両振動体の対向する面の各点がシート
搬送面に対し対称に楕円運動することにより、シートを
搬送するようになっている。

第４図はこのような進行性振動波によるシート搬送力の
発生原理を説明する概略図で、振動体ｌ及び５によりシ
ート９を適度な押圧力で挟持し、振動体１及び５には図
に示すように進行性の曲げ振動が形成されている。この
とき、両振動体ｌ、５０表面のある質点に注目すると、
質点は一般には楕円軌道を描く運動をする。そして、振
動体１について言えば、進行性曲げ振動が図中時で示す
右方向に進む場合、表面の質点は時計回りの楕円軌跡を
描（ことになる。ここで、振動体ｌ及び５に形成される
進行性の曲げ振動の位相差は空間的に１８０°になるよ
うに構成されているので、各振動体の曲げ振動はシート
側に凸の部分が常に対向するように進行する。凸部の質
点の移動方向は振動体ｌ及び５いずれも振動の進行方向
逆方向であるので、この場合は矢印一方向にシート搬送
力が発生する。一方、凹部においては、進行方向と同方
向にシート搬送力が働（が凸部に比較して圧力が小さい
ので、シートと振動体の摩擦力は小さく、シート搬送力
も小さくなるので、シート搬送力の総和としては、曲げ
振動の進行方向とは逆方向に働くことになる。

また、特開昭６２−８５６８４号においては、このよう
な進行性振動波を利用したモータが示されていて、振動
体に上記した２群の圧電素子群の他に、振動検出用圧電
素子を設け、振動検出用圧電素子の出力信号と、一方の
圧電素子群に印加する交流電圧との間の位相差が、該振
動体の共振振動時における位相差を保つように印加電圧
の周波数を制御することで、振動体を効率よ（安定に振
動させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このようなシート搬送装置において、駆動用
の圧電素子群に印加する交流電圧の周波数は、２つの振
動体の固有振動数のいづれか一方の固有振動数の周波数
で駆動するようにしていたので、２つの振動体の固体差
、及び温度等の環境の違い等によって、両振動体の固有
振動数が個々に独立して変化し、振動体の非線形な振動
特性の影響で、他方の振動体に対して高い固有振動数を
持つ方の振動体の振動振幅が極端に小さくなってしまう
ことがあり、効率が非常に落ちてしまう虞れがあった。

本発明の目的は、上記した従来の問題を解消し、２つの
振動体の固体差や温度等の環境の違いが生じても、安定
にシートの搬送を可能とするシート搬送装置を提供する
ものでる。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を達成するための要旨とするところは、弾
性材料製の一対の振動体間に被搬送体のシートを挟持し
、該一対の振動体には夫々２群の電気−機械エネルギー
変換素子区画を、群内では等ピッチλ／２にて且つ電圧
印加時の伸縮の極性が交互に逆であるように、而して群
間にはλ／４の奇数倍のずれがあるように配列固着し、
該電気−機械エネルギー変換素子区画の２群間、及び双
方の振動体の各一方の電気−機械エネルギー変換素子区
画間に互いに９０”の両開的位相差を有する交流電圧を
夫々印加することによって、該各振動体に上記夫々の群
によって発生された互いにλ八だけずれた２つの定在波
（波長λ）の合成として波長先の進行波をシート搬送面
に対し対称で同方向に生ぜじめ、以て双方の振動体に挟
持されるシートを進行性振動波の進行方向と逆方向に搬
送するシート送り装置において、該２つの振動体の共振
状態を夫々検出する共振状態検出手段と、該各共振状態
検出手段からの検出情報に基づき２つの該振動体の内置
有振動数の高い方の振動体の固有振動数を選択し、選択
した固有振動数又はそれ以上の周波数となるように、該
各振動体の電気−機械エネルギー変換素子区画へ上記し
た時間的位相差を有して交流電圧を印加制御する印加電
圧制御手段とを備えたことを特徴とするシート送り装置
にある。

［作　用］ 上記の如く構成したシート送り装置は、常に両派動体の
うち、高い固有振動数を有する方の振動体を基準として
周波数が該基準の周波数となる振動体の固有振動数、又
はそれ以上の周波数となるように印加電圧の周波数を制
御し、振動体の振動振幅が極端に小さくなってしまう周
波数（固有振動数より低い周波数）にならないようにし
ている。

［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図は本発明によるシート搬送装置の実施例１を示す
概略ブロック図である。

１及び５は長円形状に形成された厚みのある振動体（以
下第１振動体、第２振動体と称す）で、適度な圧力にて
シート９を挟持しており、対向面と反対面には、位置的
にλ／４（えは波長）及び時間的に９０°の位相がずれ
た２つの定在波を形成し、その合成によって進行性振動
波を形成するための２群の圧電素子区画３及び４．７及
び８が夫々設けられ、また振動体１及び５上に形成され
た進行性振動波の振動状態を検出するための検出用圧電
素子２及び６が夫々設けられている。なお、第１振動体
ｌ及び第２振動体５は電気的にはグランド電位にしであ
る。

ｌＯは第１位相差検出器で、第１検出用圧電素子２から
の信号と、第１振動体１の一方の圧電素子区画４に印加
する交流電圧の駆動信号とが入力されてその位相差を検
出する。１１は第２位相差検出器で、第２検出用圧電素
子６からの信号と、第２振動体５の一方の圧電素子区画
８に印加する交流電圧の駆動信号が入力されてその位相
差を検出する。１２は第１位相差検出器１０で検出した
位相差信号と、第２位相差検出器１１で検出した位相差
信号とが入力される小信号セレクタで、入力される位相
差の絶対値を比較して、小さい方の位相差信号を出力す
る。１３は小信号セレクタ１２から出力される位相差信
号と、駆動周波数設定回路（不図示）からの駆動周波数
設定信号との差を出力する差動増幅器、１４は差動増幅
器１３の出力信号を増幅及び積分するためのローパスフ
ィルタ（Ｌ、Ｐ、Ｆ　）　、１５は圧電素子区画３．４
及び７．８に印加する交流電圧の周波数をローパスフィ
ルタ１４の出力信号に応じて変化させるための電圧制御
発振器（Ｖ、Ｃ，Ｏ）である。１６及び１７は圧電素子
区画３と４に印加する交流電圧間の位相差及び、圧電素
子区画７と８に印加する交流電圧間の位相差を、移送方
向切換手段（不図示）からの移送方向切換信号がロー（
Ｌｏｗ　）の時には９０°、またハイ（Ｈｉｇｈ）の時
には一９０°夫々電圧制御発振器１５の出力信号の位相
に対してずらした信号を発生させるための第１の９０”
移相器及び第２の９０°移相器である。　１ｇ及び１９
は、電圧制御発振器１５の出力信号を増幅して圧電素子
区画４及び８に、また第１．第２の９０°移相器１６．
１７の出力信号を増幅して夫々圧電素子区画３及び７に
印加するだめのパワーアンプである。

以上が本実施例の構造であるが、その動作を第２図に示
す図表を参照して説明する。

第２図は圧電素子区画３．４及び７．８に印加する交流
電圧の周波数と、振動検出用圧電素子２と６によって検
出される振動体１と５の振動振幅、及び圧電素子区画４
，８に印加する交流電圧と圧電素子区画４，８に交流電
圧を印加することによって発生する定在波の腹の位置で
、且つ圧電素子区画３．７によって発生する定在波の節
の位置となる位置を中心にして夫々設けられた振動検出
用圧電素子２．６によって検出される振動体１ど５の振
動検出信号との間の位相差の関係で、Ｆｒｏ及びＦ２゜
は振動体１及び５の固有振動数である。

このように構成されたシート搬送装置における振動体１
及び５の振動特性には、一般に軟性バネの振動特性にお
いてみられる振動の跳躍現象が現われる。

振動体ｌの振動特性を例として跳躍現象を説明すると、
圧電素子区画４に印加する交流電圧の振幅を一定とした
場合、該交流電圧の周波数を低い方から徐々に高くして
いくと、Ｆ　１０付近の周波数においては、Ａ点からＢ
点へと振動振幅が大きくなり、この時該交流電圧に対す
る振動検出用圧電素子２の出力信号の位相差は１点から
５点に移り、更に該周波数を高くすると、振動振幅はＢ
点から０点へと跳躍し、該位相差も５点からに点へ跳躍
する。また、交流電圧の周波数を高い方から低い方へ徐
々に下げてい（と、Ｆｌｉｌ付近の周波数においては、
０点からＤ点へと振動振幅が小さ（なり、位相差はに点
からＬ点へ移り、更に周波数を下げると、振動振幅はＤ
点からＡ点へと跳躍し、位相差もＬ点から１点へ跳躍す
る。

ここで、圧電素子区画３．４及び７，８（こ印加してい
る周波数が初期状態においてＦｌ。であったとすると、
第２図より振動体ｌの振動状態は大きく、振動体５の振
動状態は非常に小さい。このとき、第１位相差検出器１
ｏと第２位相差検出器１１の出力信号の大きさを比較す
ると、第２図の位相差の特性より、振動体５の位相遅れ
量の方が小さいので、第２位相差検出器１１の出力信号
の大きさの方が小さくなり、小信号セレクタ１３の出力
は、第２位相差検出器１１の出力信号となる。ここで、
駆動周波数設定信号を共振時における第１位相差検出器
１０及び第２位相差検出器１１の出力信号、すなわち位
相遅れが９０°の時の第１位相差検出器１０及び第２位
相差検出器１１の出力信号と同じ値の信号とすると、差
動増幅器１３によって第２位相検出器１１の出力信号か
ら位相差−９０°を示す信号を引いた差信号を出力する
。この差信号は正の信号となるので、ローパスフィルタ
１４の出力信号は徐々に増加し、電圧制御発振器１５を
介して第１の９０゛移送器１６及び第２の９０９移送器
１７から出力される出力信号の周波数は高い方へ移って
行き、第２図より振動体５の位相差は、Ｍ点、Ｎ点を通
って０点に達する。ここで、０点は固有振動数Ｆａｎよ
り高い周波数であるので、さらに駆動回路は、以下に述
べる動作を行なう。

第２図より０点の周波数においても０点までの動作と同
様に、小信号セレクタ１２の出力信号は、第２位相差検
出器１１の出力信号である０点での位相差を示す信号と
なり、差動増幅器１３からは０点の位相差を示す信号か
ら位相差−９０゜を示す信号を引いた差信号が出力され
る。この差信号は負となるので、ローパスフィルタ１４
の出力信号は徐々に減少し、電圧制御発振器１５を介し
て第１の９０°移相器１６及び第２の９０°移相器１７
から出力される出力信号の周波数は低くなって行き、印
加電圧の周波数がＦ２゜どなるように制御される。

また、駆動中に振動体１と振動体５の振動特性が環境の
変化等の影響で入れかわっても、同様の動作によって、
振動体１及び５の固有振動数のうち高い方の固有振動数
となるように第１の９０°移相器１６及び第２の９０゛
移相器１７がら出力される出力信号の周波数が制御され
る。

なお本実施例は、振動検出用圧電素子を設けて振動体の
振動状態を検出するようにしているが、圧電素子区画４
．８に印加する電圧と流入する電流との位相差や、電流
量等と周波数との関係を予め測定しておけば、同様にし
て高い共振周波数を有する方の振動体の共振周波数以上
の周波数に制御できる。

実施例２ 上記した実施例１は駆動用圧電素子区画に印加する電圧
に対する振動体の振動の移送遅れ量に注目して、該振動
体の固有振動数を検知して制御するようにしたが、本実
施例は振動体の振動振幅に着目して、２つの振動体１及
び５の振動振幅のうち大きい方の振幅が規定の振幅とな
るように印加電圧の周波数を変化させるようにしたもの
で、第３図に本実施例による駆動回路を示す。

実施例１と異なるところは１位相差検出器に代えて、振
動検出用圧電素子２．６の出力電圧の振幅を検出するた
めの第１　ＡＣ−ＤＣ変換器（ＡＣ／ＤＣ）　２０、第
２　ＡＣ−ＤＣ変換器（ＡＣ／ＤＣ）　２１を設け、ま
た小信号セレクタに代えて、第１゜第２　ＡＣ−ＤＣ変
換器２０．２１の出力電圧のうち大きい方の信号を出力
する大信号セレクタ２２を設けた点で、他は同じ構成と
している。

本実施例の動作を第２図を参照しながら以下に説明する
。

電圧制御発振器１５の出力信号の周波数を高い方から下
げてい（と、振動体１及び５の振動振幅は増加して行（
。このとき、振動体ｌの振動振幅に対して振動体５の振
動振幅が大きいので、大信号セレクタ２２の出力は、振
動体５の振動振幅に対する電圧となり、駆動周波数設定
信号に対応する振動振幅となるように、電圧制御発振器
１５の出力信号の周波数が制御される。

ここで、もし振動体５の振幅が駆動周波数設定信号に対
応する振幅より小さくなったとすると、差動増幅器１３
の出力は負となり、ローパスフィルタ１４の出力電圧が
減少して行き、電圧制御発振器１５の出力信号の周波数
が下がり、その結果振動体５の振幅が増加して行き、駆
動周波数設定信号に対応する振幅となる。すなわち、高
い共振周波数を有する方の振動体の共振周波数以上の周
波数に制御されることになる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、シートを挟
持して送る２つの振動体の固有振動数のうち、高い方の
周波数又はそれ以上の周波数で駆動するので、振動振幅
が極端に小さくなることがなくなり、環境温度の変化が
生じても常に安定してシートを送ることができる。

また、両派動体の振動振幅が比較的大きくとれる、すな
わち片方の振動振幅が極端に小さ（ならないので、駆動
用圧電素子等の電気−機械エネルギー変換素子に印加す
る交流電圧を小さくできるため、電源や圧電素子等のコ
ストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシート送り装置の実施例１の概略
ブロック図、第２図は振動体の振動特性図、第３図は実
施例２の概略ブロック図、第４図はシート送り装置の動
作原理を説明するための図である。 ｌ　。 ２゜ ３゜ ９　： １０゜ １２： １３： １４： １５： １６゜ ２０゜ ２２＝ ５：振動体 ６：振動検出用圧電素子 ４．７．８：圧電素子区画 シート １１：位相検出器 小信号セレクタ 差動増幅器 ローパスフィルタ 電圧制御発振器 １７：９０″移相器 ２１　：　ＡＣ−ＤＣ変換器 大信号変換器 第２図 周 波 数 錦４図 ＝）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 弾性材料製の一対の振動体間に被搬送体の シートを挾持し、該一対の振動体には夫々２群の電気−
   機械エネルギー変換素子区画を、群内では等ピッチλ／
   ２にて且つ電圧印加時の伸縮の極性が交互に逆であるよ
   うに、而して群間にはλ／４の奇数倍のずれがあるよう
   に配列固着し、該電気−機械エネルギー変換素子区画の
   ２群間、及び双方の振動体の各一方の電気−機械エネル
   ギー変換素子区画間に互いに９０゜の時間的位相差を有
   する交流電圧を夫々印加することによって、該各振動体
   に上記夫々の群によって発生された互いにλ／４だけず
   れた２つの定在波（波長λ）の合成として波長λの進行
   波をシート搬送面に対し対称で同方向に生ぜじめ、以て
   双方の振動体に挟持されるシートを進行性振動波の進行
   方向と逆方向に搬送するシート送り装置において、 該２つの振動体の共振状態を夫々検出する共振状態検出
   手段と、該各共振状態検出手段からの検出情報に基づき
   ２つの該振動体の内固有振動数の高い方の振動体の固有
   振動数を選択し、選択した固有振動数又はそれ以上の周
   波数となるように、該各振動体の電気−機械エネルギー
   変換素子区画へ上記した時間的位相差を有して交流電圧
   を印加制御する印加電圧制御手段とを備えたことを特徴
   とするシート送り装置。