JPH01281235A - 振動型シート搬送装置 - 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、振動を利用して複写機や記録装置などに用い
られるシート状部材の搬送を行う振動型シート搬送装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、振動を利用してシート状部材を搬送する装置とし
て、 （１）　　弾性体上の表面波を利用するもの、特開昭６
１−２，６３５号、　　特開昭６１−２，６３６号特開
昭６１−８６，３３１号、　　特開昭６１−８６，３３
３号（モーターの形態としては、特開昭５８−１４８６
８２号）（２）振動片によるもの 特開昭６１−５１，４３５号 （モーターの形態としては、特開昭５５−１２５０５２
号）等が知られている。

Ｃ発明が解決しようとしている問題点〕上記従来例のう
ち、（１）弾性体上の表面波を利用するものは、（ｉ）
構造の複雑さ、（ｉｉ　）効率よく表面波を発生させる
ことの困難さ、（ｉｉｉ　）大きな表面波を発生するこ
とのむずかしさ、等から簡単で効率の良い搬送を行うこ
とが困難であった。

また（２）振動片によるものは、例えば特開昭６１−５
１，４３５号のように、バイモルフ構造の圧電素子によ
る屈曲変位を利用したものと思われ、これは（ｉ）振部
の変位は太き（とれるが力が小さい、（ｉｉ　）速い振
部が困難、等の欠点があり、なめらかな搬送がむずかし
い。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、振動素子により得られる振動を縦型振動とし
て増巾しシートに伝達する増巾伝達部材を有し、一方の
面を支持部材により支持されたシートの他方の面に増巾
伝達部材を接触させ、シートを縦型振動により搬送する
構成とした。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す。１は振動搬送部を示し
、基本的にランジュバン形の縦振動子の構成をなしてい
る。１１．　１２は振動素子としての圧電素子、１３．
　１４は金属ブロック、１５．１６．１７は電極、１８
は振動片をそれぞれ表わす。２は電源、３は搬送すべき
シート状部材、４は支持体を示す。

本実施例の縦振動子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ
）、チタン酸バリウム（ＢＴＯ）等のセラミックで作ら
れる圧電素子１１．　１２を、アルミニウム、ジュラル
ミン、黄銅、鋼鉄等の金属ブロック１３゜１４を接着、
あるいはボルトで一体化することにより構成され、圧電
素子に電界を与えて生じる厚み方向の微少振動は金属ブ
ロック端面で大巾に増大させられる。振動増大の原理は
、圧電素子と金属ブロックを含めた系の構造を縦振動の
共振状態に設定することで行われる。

圧電素子と金属ブロックを含めた系の縦波の伝達速度（
音速）を０１系の長さをＬ１共振周波数をｆｌとすると
、 ＰＺＴ、金属ブロックをアルミニウムとした場合、音速
はほぼ５，０００　［ｍ／ｓｅｅ］であるから、系の長
さを５０　［ｍｍ］とした場合約５０　［ＫＨｚ］で共
振する。

第１図のように圧電素子を金属ブロックで挟み込んだ構
成では、系の中心が振動の節、両端面が振動の腹となる
。共振状態をつくることによって圧電素子の振動振巾が
、両端面では数百倍に増巾される。又、端面の振動速度
は数百［ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ　］、加速度は数百Ｃ
ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ２］、振動の出力密度は数百［ＫＷ
／ｒｄ］　（これは電磁機器の５〜ｌＯ倍である）等大
きな出力が期待できるものである。

又、このような構成では、電気、機械変換効率が高（、
構成が簡単で堅牢である。

振動片１８は振動搬送部ｌの端面に金属ブロック１４と
一体に構成され、板状の片持梁状の形状をなし、縦振動
子の共振周波数に同じかその近辺の周波数で共振状態が
生ずる様に設計される。別言すれば、振動片１８は、金
属ブロック１４に軸ａに対して直交する溝２０を形成す
ることにより構成される。振動片を伝わる音速をＣ′、
振動片の長さを１１振動片の厚さをｔとすると、共振周
波数（１次）ｒｚは、 ｆ２＝　０．１６１６・−・σ で表わされる。

振動素子の金属ブロックと振動片が同一材料で構成され
ている場合は、ｃ＝ｃ’　であるから、縦振動素子と振
動片の関係は、 となり、これによって振動伝達部の構成条件を決定する
（実際には多少の修正を必要とする。）。

この構成条件によって振動素子端面の振動は数〜数十倍
になって振動片先端にたわみ振動があられれる。

この振動搬送部を支持体４上の搬送すべきシート状部材
３に接触加圧して、振動片１８の振動をシート状部材３
に作用させることによって、搬送が行われるものである
。搬送原理は振動片１８の振動の部材に対する突つき作
用によって行われる。

振動片１８の振動状態は、第１図の場合、振動搬送部の
中心軸ａに対して振動片１８が９００（直交する様）に
設定されているため、振動素子の縦振動と振動片１８の
たわみ振動の合成された往復振動をなる。

第２図は本発明ｐ別の実施例を示し、構成はほぼ第１図
と同じで、同一のものは同一の番号を付しである。振動
片１８′　は振動搬送部の軸ａに対して９０°より小さ
い角度βで傾斜する。即ち、本実施例は第１図実施例に
おいて振動片１８を折曲したものに等しい。これによっ
て振動片１８’　の先端は縦振動子の縦振動と振動片１
８’　　のたわみ振動の合成されたものとなり、楕円状
の軌跡をえかきながら振動する。

振動搬送部１の支持体４に対する角度をα、振動片の振
動装置ｌの軸ａに対する角度をβ；縦振動子の振動をｐ
−Ｃ０８−Ｗｔ１振動片１８．　１８’　　の振動をｑ
−ｓｉｎ　ｅ　ｗｔとすると、Ｘ方向成分とＸ方向成分
は、 ｘ＝−ｐ＠ｃｏｓｌＩｗｔＩＩｃｏｓａ　−ｑ　１１ｓ
ｉｎ＊ｗｔ＊ｓｉｎ　（α＋β）ｙ＝−ｐ＊ｃｏｓ＊ｗ
ｔ＊ｓｉｎα＋ｑ　＊ｓｉｎｓｗｔ＊ｃｏｓ　（α＋β
）で表わされ、この軌跡をえかくと楕円となることがわ
かる。

この楕円振動によってより効率の良い搬送が行われるも
のである。

第３図は振動片の自由端形状例を示し、（Ａ）は単純な
円弧状のもの、（Ｂ）は波状のものを示す。

前述した振動片の共振周波数ｆ２の式にみられるように
、共振周波数は振動片の長さｌの２乗に反比例する。従
って振動片の長さ１８．　１８’　　に製造上のバラツ
キがある場合、共振周波数は太き（バラつく。これを防
ぐため振動片の長さｌにｊ７１〜１２の分布をもたせる
ことによてこの影響を軽減しようとするものである。設
定に際しては、振動片の長さＩ！（実効的な長さ）を円
弧の中間点あるいは波状の中間点に設定する。

第４図は振動片１８の先端に摩擦係数の大きい部材１９
を付加した例を示す。部材１９は天然ゴム、スチレンゴ
ム、ブタジェンゴム、クロロプレンゴム等のゴムの数百
ミクロンの厚さのシート状のもので、これを振動片１８
に圧接固着したものである。

振動片１８の先端とシート状部材３との摩擦係数をμ６
、シート状部材３と支持体４との摩擦係数をμ２とし、
シート状部材３と支持体４に作用する力をＮとすると、
搬送に寄与する力Ｆ、と搬送の阻害となる力Ｆ２は、 Ｆ、＝μｍＮ、　　　Ｆ２＝μ２Ｎ　　となり、これか
らμｍ〉μ２の条件がシートを有効に搬送するに必要な
ことがわかる。よって支持体４の表面はテフロン（商品
名）等の摩擦係数の小さい部材で構成されることが望ま
しい。

尚、本発明は上記実施例に限定するものではなく、例え
ば部材１９は振動片１８’　　に固定しても良い。

またシート状部材としてはコピー紙や、記録紙だけでな
くプラスチック材であるとか、種々様々な材質が可能で
ある。

（実験例） 振動装置として日本特殊陶業型のボルト締めランジュバ
ン振動子（ＤＡ２１５６０）の先端に、厚さ１［ｍｍ］
、長さ３［ｍｍ］の片持梁状の振動片を構成し、支持体
４に対してαを６０°の角度で設定し、１００ｇの荷重
で、シート状部材ｌ（〜６０　［ｇ／イ］のコピー用紙
）に当接させて、圧電素子を〜６０　［ＫＨｚ］で駆動
することで〜３００　［ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ　］の
搬送スピード、〜３０　［ｇ］の搬送力が得られた。（
支持体４の表面はテフロンシートで構成した。） 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、■簡単な構成で
安価に装置を構成でき、■振動素子の振動を増巾伝達部
材により増巾しシートに直接伝達するので、効率が良（
搬送力が大きく取れ、 ■可動要素が少な（振動数を可聴領域外に設定できるの
で騒音が低く、 ■振動数を高く設定できることから、滑らかな搬送が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、 第２ｒ！！Ｊは他の実施例の説明図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ振動片先端の説明図、 第４図は更に他の実施例の説明図。 １・・・振動搬送部、　　　２・・・電源、３・・・シ
ート状部材、　　４・・・支持体、１１、　１２・・・
圧電素子、　　１３．１４・・・金属ブロック、１８、
　１８’・・・振動片、１９・・・部材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動を発生する振動素子と、前記振動素子により
   得られる振動を縦型振動として増巾しシートに伝達する
   増巾伝達部材とを有し、一方の面を支持部材により支持
   されたシートの他方の面に前記増巾伝達部材を接触させ
   シートを縦型振動により一方向に搬送することを特徴と
   する振動型シート搬送装置。
2. （２）前記増巾伝達部材は、前記振動素子と結合した本
   体と、該本体に片持梁状に一体に形成され前記振動素子
   の振動を増巾する振動片とを含み、前記振動片の先端を
   シートに接触させてシートを搬送することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の振動型シート搬送装置。
3. （３）前記振動片の先端の軌跡が楕円状であることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の振動型シート搬送
   装置。
4. （４）前記振動片とシートとの間に存在する摩擦係数を
   μ１、シートと前記支持部材の間に存在する摩擦係数を
   μ２とした時に、μ１＞μ２の関係を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の振動型シート搬送装
   置。
5. （５）前記振動片はその長さがその巾方向において変化
   する様先端が非直線状に形成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の記録装置。