(57)【要約】【課題】  振動体の機械設計が容易であり、不要振動の発生を抑制して安定に駆動することが可能となる振動型駆動装置を提供する。【解決手段】  例えば、振動部を備える弾性体と、前記弾性体に固定された電気−機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、前記振動部の摩擦部と加圧接触する被駆動体と、を備え、前記電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧が印加されることで発生する駆動振動により、前記振動体と前記被駆動体が相対移動し、前記弾性体は、前記振動体を他部材に固定するための固定部と、前記振動部と前記固定部の間の接続部と、を有し、前記接続部が円周方向に複数の剛性不均一成分を有するように構成されている振動型駆動装置に関する。【選択図】  図１
2015029408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部を備える弾性体と、前記弾性体に固定された電気−機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、
前記振動部の摩擦部と加圧接触する被駆動体と、
を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧が印加されることで発生する駆動振動により、前記振動体と前記被駆動体が相対移動し、
前記弾性体は、前記振動体を他部材に固定するための固定部と、前記振動部と前記固定部の間の接続部と、を有し、
前記接続部が円周方向に複数の剛性不均一成分を有するように構成されている振動型駆動装置。
【請求項２】
振動部を備える弾性体と、前記弾性体に固定された電気−機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、
前記振動部の摩擦部と加圧接触する被駆動体と、
を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧が印加されることで発生する駆動振動により、前記振動体と前記被駆動体が相対移動し、
前記弾性体は、前記振動体を他部材に固定するための固定部と、前記振動部と前記固定部の間の接続部と、を有し、
前記接続部が円周方向に剛性不均一成分を有し、
前記剛性不均一成分の次数が、前記交番電圧の駆動周波数域にある不要振動の次数のｉ倍（但し、ｉは０．５、１、または２）の次数を含む振動型駆動装置。
【請求項３】
振動部を備える弾性体と、前記弾性体に固定された電気−機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、
前記振動部の摩擦部と加圧接触する被駆動体と、
を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧が印加されることで発生する駆動振動により、前記振動体と前記被駆動体が相対移動し、
前記弾性体は、前記振動体を他部材に固定するための固定部と、前記振動部と前記固定部の間の接続部と、を有し、
前記接続部が円周方向に剛性不均一成分を有し、
前記剛性不均一成分の次数が、前記交番電圧の駆動周波数域のｎ倍（但し、ｎは２以上の整数）の高調波域にある不要振動の次数のｊ倍（但し、ｊは０．５、１、または２）の次数を含む振動型駆動装置。
【請求項４】
前記剛性不均一成分の次数における前記駆動周波数のｎ倍が、ｎ＝２倍とされていることを特徴とする請求項３に記載の振動型駆動装置。
【請求項５】
振動部を備える弾性体と、前記弾性体に固定された電気−機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、
前記振動部の摩擦部と加圧接触する被駆動体と、
を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧が印加されることで発生する駆動振動により、前記振動体と前記移動体が相対移動し、
前記弾性体は、前記振動体を他部材に固定するための固定部と、前記振動部と前記固定部の間の接続部と、を有し、
前記接続部が円周方向に剛性不均一成分を有し、該剛性不均一成分の次数が前記駆動振動の次数ｍ（但し、ｍは１以上の整数）のｐ倍（但し、ｐは０．５、１、または２）の次数を含む振動型駆動装置。
【請求項６】
前記剛性不均一成分が、前記接続部に設けられた複数の貫通穴により形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項７】
前記接続部に対する前記貫通穴の体積比ｋが０．０２≦ｋ≦０．７である請求項６に記載の振動型駆動装置。
【請求項８】
前記剛性不均一成分が、前記接続部に複数の溝を設けることにより形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項９】
前記接続部の厚さをサイン波状に分布させることにより形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項１０】
前記駆動振動は、前記電気−機械エネルギー変換素子に前記交番電圧が印加されることで前記振動部に発生する、次数ｍの曲げ振動によって励起される、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項１１】
像担持体と、
前記像担持体に対向して設けられた搬送ベルトと、
前記像担持体を回転駆動する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置を有する画像形成装置。
【請求項１２】
少なくとも２つのアーム部と、
前記少なくとも２つのアーム部の間に設けられるアーム関節部を有し、
前記アーム関節部は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置を有するロボット。
【請求項１３】
把持部と、
アーム部と、
前期把持部と前記アーム部と間に設けられたハンド関節部を有し、
前記ハンド関節部は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置を有するロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一様態は、振動体に移動体を接触させ摩擦駆動するいわゆる振動型駆動装置に関し、例えば、振動型駆動装置の駆動性能に悪影響を及ぼす振動体の不要振動の対策技術に関するものである。また、本発明の一様態は、前記振動型駆動装置を有する画像形成装置、またはロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来において、駆動振動が形成される振動体と、振動体に加圧接触する被駆動体とを有し、振動体と被駆動体とを駆動振動により相対的に移動させる振動型駆動装置（例えば超音波モータ）が知られている。
【０００３】
このような振動型駆動装置における、いわゆる円環型の振動型駆動装置の構成について、以下に図１０、図１１を用いて説明する。
【０００４】
図１０に従来例の振動型駆動装置の断面図を示し、図１１（ａ）にその弾性体の断面図を、図１１（ｂ）にその正面図を示す。
【０００５】
従来例における円環型の振動型駆動装置は、電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子１２０が接合された弾性体１１０を有する振動体１００と、振動体１００と摩擦接触する移動体２００と、を備える。
【０００６】
そして、移動体２００を振動体１００に加圧接触させ、移動体２００の回転を出力する加圧機構３００とシャフト４００とを備える。振動体１００、移動体２００、及び加圧機構３００は円環状に形成される。
【０００７】
加圧機構３００は制振ゴム３０１と、加圧ばね受け部材３０２と、加圧ばね３０３と、加圧ばね固定部材３０４とにより構成される。
【０００８】
弾性体１１０の振動部１１１には、放射方向（振動体の径方向）に延びる複数の溝１３１が周方向に形成され、振動変位拡大用の複数の突起１３０を溝１３１の間に形成している。
【０００９】
振動部１１１の内径部には振動部１１１を支持するための接続部１１２が一体的に形成されており、さらに内径部には振動体１００を他部材に固定するための取付部（固定部）１１３が一体的に形成されている。
【００１０】
弾性体１１０は、取付穴１４０を介してベアリング５０２を備えるハウジング５００にビス５０１で固定される。
【００１１】
そして、圧電素子１２０への交流信号の印加により振動体１００に予め設定された次数ｍ（ｍは１以上の整数）の曲げ振動を駆動振動として励起させる。このように励起させた振動によって、振動体１００との接触部に生じる運動（円運動、楕円運動も含む）によって移動体２００を摩擦駆動されるように構成される。
【００１２】
次数ｍの曲げ振動とは、波の数がｍ個である曲げ振動をいう。
【００１３】
ここで、振動体１００と移動体２００が互いに接触する摩擦面の精度の低さ、振動体１００に発生する機械的振動のむら、振動体１００と移動体２００の接触圧力分布の不均一さなどの要因により、予め設定された次数ｍの曲げ振動（駆動振動）以外の振動いわゆる不要振動が発生する場合がある。
【００１４】
この不要振動は、異音の発生、出力の低下などの問題を引き起こす原因になる。  このような課題に対し、特許文献１や特許文献２では、不要振動の励起を抑制する振動型駆動装置の振動体が提案されている。
【００１５】
これらでは、振動体１００の接続部１１２の厚さにより、圧電素子１２０に印加する交流信号の駆動周波数域とその高調波域から振動体１００の不要振動の共振周波数を除外し、不要振動の励起を抑制するように構成されている。
【００１６】
また、特許文献３では、振動体１００の振動部１１１の曲げ剛性を不均一にすることにより、次数ｍの曲げ振動（駆動振動）以外の曲げ振動が不要振動として励起されることを抑制する振動型駆動装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第３８０５２４２号公報
【特許文献２】特許第４９４１４６９号公報
【特許文献３】特許第２６２５５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記特許第３８０５２４２号公報や特許第４９４１４６９号公報のように、振動体１００の不要振動の共振周波数を駆動周波数域とその高調波域から全て除外しようとすると、振動体１００の機械設計に大きな制限が発生してしまうという課題があった。
【００１９】
また、特許第２６２５５５５号公報のように、振動体１００の振動部１１１の曲げ剛性を不均一にしたとしても、ねじり振動などの不要振動を抑制する上で十分でない。また、駆動振動と同じ次数ｍのねじり振動の励起を抑制しようとすると駆動振動である次数ｍの曲げ振動に悪影響を与えてしまうという点に課題を有する。
【００２０】
本発明の一様態は、振動体の機械設計が容易であり、不要振動の発生を抑制して安定に駆動することが可能となる振動型駆動装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の一様態は、
振動部を備える弾性体と、前記弾性体に固定された電気−機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、前記振動部の摩擦部と加圧接触する被駆動体と、を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧が印加されることで発生する駆動振動により、前記振動体と前記被駆動体が相対移動し、
前記弾性体は、前記振動体を他部材に固定するための固定部と、前記振動部と前記固定部の間の接続部と、を有し、
前記接続部が円周方向に複数の次数の剛性不均一成分を有する振動型駆動装置に関する。
【００２２】
また、本発明の一様態は、振動部を備える弾性体と、前記弾性体に固定された電気−機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、前記振動部の摩擦部と加圧接触する被駆動体を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧が印加されることで発生する駆動振動により、前記振動体と前記被駆動体が相対移動し、
前記弾性体は、前記振動体を他部材に固定するための固定部と、前記振動部と前記固定部の間の接続部と、を有し、
前記接続部が円周方向に剛性不均一成分を有し、
前記剛性不均一成分の次数が、前記交番電圧の駆動周波数域にある不要振動の次数のｉ倍（但し、ｉは０．５、１、または２）の次数を含む振動型駆動装置に関する。
【００２３】
また、本発明の一様態は、振動部を備える弾性体と、前記弾性体に固定された電気−機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、前記振動部の摩擦部と加圧接触する被駆動体を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧が印加されることで発生する駆動振動により、前記振動体と前記被駆動体が相対移動し、
前記弾性体は、前記振動体を他部材に固定するための固定部と、前記振動部と前記固定部の間の接続部と、を有し、
前記接続部が円周方向に剛性不均一成分を有し、
前記剛性不均一成分の次数が、前記交番電圧の駆動周波数域のｎ倍（但し、ｎは２以上の整数）の高調波域にある不要振動の次数のｊ倍（但し、ｊは０．５、１、または２）の次数を含む振動型駆動装置に関する。
また、本発明の一様態は、振動部を備える弾性体と、前記弾性体に固定された電気−機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、前記振動部の摩擦部と加圧接触する被駆動体を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧が印加されることで発生する駆動振動により、前記振動体と前記移動体が相対移動し、
前記弾性体は、前記振動体を他部材に固定するための固定部と、前記振動部と前記固定部の間の接続部と、を有し、
前記接続部が円周方向に剛性不均一成分を有し、該剛性不均一成分の次数が前記駆動振動の次数ｍ（但し、ｍは１以上の整数）のｐ倍（但し、ｐは０．５、１、または２）の次数を含む振動型駆動装置に関する。
【００２４】
本明細書において、交番電圧の駆動周波数域とは、振動型駆動装置を駆動する際に電気―機械エネルギー変換素子に印加する、または、振動型駆動装置の特性を考慮して印加可能に設定される、交番電圧の周波数の最小値から最大値までの範囲を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】振動型駆動装置の構成例を説明する図であり、（ａ）は弾性体の断面図、（ｂ）は正面図。
【図２】振動型駆動装置の駆動振動の一例を説明する図。
【図３】振動型駆動装置の駆動振動の一例を説明する図。
【図４】振動型駆動装置の振動モードの周波数の一例について説明する図。
【図５】振動型駆動装置の構成例を説明する図であり、（ａ）は弾性体の断面図、（ｂ）は正面図。
【図６】振動型駆動装置の振動モードの周波数の一例について説明する図。
【図７】振動型駆動装置の構成例を説明する図であり、（ａ）は弾性体の断面図、（ｂ）は正面図。
【図８】振動型駆動装置の振動モードの周波数の一例について説明する図。
【図９】振動型駆動装置の振動モードの周波数変化を示すグラフ。
【図１０】振動型駆動装置の構成例を説明する断面図。
【図１１】振動型駆動装置の構成例を説明する図であり、（ａ）は弾性体の断面図、（ｂ）は正面図。
【図１２】振動型駆動装置の適用例を説明する図。
【図１３】振動型駆動装置の適用例を説明する図。
【図１４】振動型駆動装置の適用例を説明する図。
【図１５】振動型駆動装置の適用例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００２７】
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した振動型駆動装置の構成例について説明する。
【００２８】
本実施例の振動型駆動装は、振動部を備える弾性体に電気−機械エネルギー変換素子を接合した振動体と、前記振動部に設けた摩擦部において加圧接触する移動体を備える。
【００２９】
そして、前記電気−機械エネルギー変換素子に所定の駆動周波数域にある周波数の交番電圧を印加することによって、前記振動部に予め設定された次数ｍ（ｍは１以上の整数）の曲げ振動を駆動振動として励起させる。
【００３０】
これにより前記駆動振動により前記振動体と前記移動体を相対移動させるように構成されている。
【００３１】
本実施例では、その具体例として駆動振動として使用される振動部の曲げ振動（面外振動）として次数ｍ＝６（面外６次振動）と次数ｍ＝７（面外７次振動）を想定し、次数３、次数６、または次数１２の不要振動の励起を抑制する振動体について説明する。ここで、不要振動とは、駆動振動である面外振動とは振動の形態の異なる振動モードである。
【００３２】
まず、本実施例の弾性体について図１を用いて説明する。
【００３３】
図１（ａ）に弾性体の断面図を、図１（ｂ）に正面図を示す。
【００３４】
図１において、１００は振動体、１１０は圧電素子１２０が接合された弾性体である。
【００３５】
弾性体１１０の振動部１１１には、放射方向（振動体の径方向）に延びる複数の溝１３１が周方向に形成され、振動変位拡大用の複数の突起１３０が溝１３１の間に形成されている。
【００３６】
振動部１１１の内径部には振動部１１１を支持するための接続部１１２が一体的に形成されており、さらに内径部には振動体１００を他部材に固定するための取付部（固定部）１１３が一体的に形成されている。
【００３７】
そして、本実施例の弾性体は、駆動振動として使用される曲げ振動（面外振動）の中立面から延出する接続部１１２に、貫通穴である剛性むら用穴１５０が形成されている。剛性むら用穴１５０による、前記弾性体の剛性不均一成分の次数が、前記交番電圧の駆動周波数域にある不要振動の次数のｉ倍（但し、ｉは０．５、１、または２）の次数を含む例について説明する。
【００３８】
例えば、次数３の不要振動を抑制するため、接続部１１２の剛性むら用穴１５０は、次数３の２倍（ｉ＝２またはｊ＝２）である６個が円周方向に等間隔に形成される。そのため、接続部１１２の円周方向の剛性不均一成分は６である。
【００３９】
この場合、剛性むら用穴１５０の剛性不均一成分である６は、次数６の１倍（ｉ＝１またはｊ＝１）でもある。そのため、上記弾性体の構成は、次数６の不要振動を抑制する構成でもある。
【００４０】
また、剛性むら用穴１５０の剛性不均一成分である６は、次数１２の０．５倍（ｉ＝０．５またはｊ＝０．５）でもある。そのため、上記弾性体の構成は、次数１２の不要振動を抑制する構成でもある。
【００４１】
図２（ａ）はｍ＝６（面外６次振動）、図２（ｂ）はｍ＝７（面外７次振動）の例である。
【００４２】
図３は、本実施例の振動体で振動型駆動装置の駆動に悪影響を及ぼす可能性のある次数３の不要振動の例の変形図である。これらの不要振動は駆動振動である面外振動とは振動形態が異なっている。
【００４３】
図３（ａ）はねじり３次振動、図３（ｂ）は面内３次振動、図３（ｃ）は周伸縮３次振動である。不図示の次数６または次数１２の不要振動は波数が次数３と異なるが、同様の振動形態である。本発明の振動体は、６個の剛性むら用穴１５０により、図２に示す駆動振動である面外６次振動と面外７次振動に悪影響を及ぼさずに、図３に示す不要振動である次数３と不図示の次数６と次数１２の不要振動群の励起を抑制することができる。
【００４４】
以下に、その理由を説明する。
【００４５】
接続部１１２は、振動部１１１の面外振動の中立面から延出して形成されるため、接続部１１２に形成された剛性むら用穴１５０は面外振動に影響しない。
【００４６】
また、次数３、次数６、または次数１２の不要振動群はいずれも接続部１１２が変形する振動モードであるため、接続部１１２に形成された剛性むら用穴１５０の影響を大きく受ける。
【００４７】
次数３の不要振動群はいずれも弾性体の周方向に６個の腹と６個の節を持つ振動モードであり、次数６の不要振動群はいずれも弾性体の周方向に１２個の腹と１２個の節を持つ振動モードである。次数１２の不要振動群はいずれも弾性体の周方向に２４個の腹と２４個の節を持つ振動モードである。
【００４８】
そのため、剛性むら用穴１５０を６つ形成することにより、剛性むら用穴１５０を腹とした振動モードと、剛性むら用穴１５０を節とした振動モードの共振周波数に差が生じる。したがって、次数３、次数６、及び次数１２の不要振動群は、進行性振動波とはならず、その発生が抑制される。
【００４９】
図４に、本実施例の振動体の振動モードの例に関して、共振周波数と共振周波数の剛性むらによる周波数差Δｆを示す。
【００５０】
駆動振動として使用される面外６次振動と面外７次振動は、Δｆが小さく、接続部１１２に設けられた剛性むら用穴１５０の影響を受けていない。
【００５１】
また、次数３の不要振動群であるねじり３次振動、面内３次振動、周伸縮３次振動のΔｆは、面外振動のΔｆよりも大きい。これにより、次数３の不要振動は剛性むら用穴１５０により発生が抑制される。
【００５２】
なお、不要振動群が振動型駆動装置の駆動信号の周波数やその高調波域に不要振動群が一致する場合、不要振動群が振動型駆動装置の駆動に悪影響を及ぼす可能性が高い。
【００５３】
従って、弾性体を、剛性不均一成分の次数が、前記交番電圧の駆動周波数域のｎ倍（但し、ｎは２以上の整数）の高調波域の不要振動の次数のｊ倍（但し、ｊは０．５、１、または２）の次数を含む構成とすることで、上記影響を低減することができる。ここで、交番電圧の駆動周波数域のｎ倍の高調波域とは、前記交番電圧の駆動周波数域の下限値のｎ倍から、前記駆動周波数の上限値のｎ倍までの周波数範囲を示す。
【００５４】
例えば、図４に示す面外６次振動を駆動振動として使用する場合、面外６次振動の共振周波数である３２．８ｋＨｚ近傍の周波数を駆動周波数として使用するが、駆動周波数域内の３４．５ｋＨｚにねじり３次振動の共振周波数が位置している。
【００５５】
また、４２．４ｋＨｚに共振周波数を有する面外７次振動を駆動振動として使用する場合、面外７次振動の共振周波数近傍の４３．７ｋＨｚに面内３次振動の共振周波数が位置する。さらに駆動周波数の２倍高調波域内の８４．５ｋＨｚに周伸縮３次振動の共振周波数が位置している。
【００５６】
このように駆動周波数やその高調波域に不要振動群が位置する場合、不要振動は振動型駆動装置の駆動へ悪影響を最も与えやすく、本実施例のように剛性むら用穴１５０により不要振動群の励起を抑制することが効果的である。
【００５７】
また、本実施例では、不要振動の位置を駆動周波数およびその２倍の高調波域を対象としたが、ｎ倍（但し、ｎは２以上の整数）の高調波域における不要振動の次数を含むようにしてもよい。３倍以上の高調波域に不要振動が位置した場合も、倍数が大きくなるにつれて影響は小さくなるが、効果は同様である。
【００５８】
また、本実施例では、振動部１１１に溝１３１と突起１３０を形成した振動体を説明したが、円環型の振動型駆動装置を構成した際の溝１３１と突起１３０を形成していない円環状の振動体でも不要振動に対する効果は同様である。
【００５９】
また、本実施例では、等間隔の貫通穴である剛性むら用穴１５０により接続部１１２に剛性むらを形成したが、等間隔の貫通穴ではなくてもよい。例えば、接続部１１２に等間隔の溝を形成する方法や、接続部１１２の厚さをサイン波状に分布させる方法が挙げられる。
【００６０】
また、図９に本実施例の貫通穴の大きさに関するグラフを示す。
【００６１】
横軸は接続部体積に対する貫通穴総体積の比率ｋ（接続部に対する貫通穴の体積比ｋ）であり、縦軸はΔｆである。
【００６２】
破線は本実施例で意図的に励起を抑制していない振動モードを表し、実線は本実施例で意図的に励起を抑制している振動モードである。
【００６３】
図１に示す本実施例の振動体はｋ＝０．１７である。図９によると、ｋ≧０．０２で励起を抑制する振動モードのΔｆと励起を抑制していない振動モードのΔｆがかい離しはじめている。
【００６４】
また、接続部に対する貫通穴の体積比ｋは接続部の強度を考慮すると、ｋ≦０．７が好ましい。したがって、不要振動の抑制効果と接続部の強度を考慮し、０．０２≦ｋ≦０．７とすることが好ましい。
【００６５】
本実施例の振動体によって、振動型駆動装置を、不要振動の発生を抑制して安定に駆動することが可能となる。よって、振動体の機械設計が容易であり、不要振動の発生を抑制して安定に駆動することが可能となる振動型駆動装置を実現できる。
【００６６】
［実施例２］
実施例２として、剛性不均一成分の次数が、駆動振動の次数ｍ（但し、ｍは１以上の整数）のｐ倍（但し、ｐは０．５、１、または２）の次数を含む場合について説明する。
【００６７】
例えば、駆動振動として使用される振動部の曲げ振動（面外振動）として次数ｍ＝７（面外７次振動）を想定し、次数７の不要振動の励起を抑制する振動体の構成例について説明する。
【００６８】
ここでの不要振動とは、駆動振動である面外振動とは振動の形態の異なる振動モードである。
【００６９】
まず、本実施例の弾性体について図５を用いて説明する。
【００７０】
図５（ａ）に弾性体の断面図を、図５（ｂ）に正面図を示す。
【００７１】
本実施例の弾性体は、駆動振動として使用される曲げ振動（面外振動）の中立面から延出する接続部１１２に、貫通穴である剛性むら用穴１５０が形成される。次数７の不要振動を抑制するため、接続部１１２の剛性むら用穴１５０は、次数７の２倍である１４個が円周方向に等間隔に形成される。そのため、接続部１１２の円周方向の剛性不均一成分は１４（ｐ＝２）である。
【００７２】
本実施例の振動体は、１４個の剛性むら用穴１５０により、駆動振動である面外７次振動に悪影響を及ぼさずに、駆動振動と次数が同じ次数７の不要振動群の励起を抑制することができる。
【００７３】
図６に、本実施例の振動体の振動モードの例に関して、共振周波数と共振周波数の剛性むらによる周波数差Δｆを示す。
【００７４】
駆動振動として使用される面外７次振動は、Δｆが小さく、接続部１１２に設けられた剛性むら用穴１５０の影響を受けていない。
【００７５】
また、次数７の不要振動群であるねじり７次振動、面内７次振動のΔｆは、面外振動のΔｆよりも大きい。図６に不図示だが周伸縮７次振動もΔｆが大きい。これにより、次数７の不要振動は剛性むら用穴１５０により発生が抑制される。
【００７６】
また、本実施例の振動体では、次数７以外の不要振動以外にも次数１４の不要振動の励起が抑制されることは実施例１から明らかである。
【００７７】
また、本実施例では、不要振動の位置を駆動周波数およびその２倍の高調波域を対象としたが、３倍以上の高調波域に不要振動が位置した場合も、倍数が大きくなるにつれて影響は小さくなるが、効果は同様である。
【００７８】
また、本実施例では、振動部１１１に溝１３１と突起１３０を形成した振動体を説明したが、円環型の振動型駆動装置を構成した際の溝１３１と突起１３０を形成していない円環状の振動体でも不要振動に対する効果は同様である。
【００７９】
また、本実施例では、等間隔の貫通穴である剛性むら用穴１５０により接続部１１２に剛性むらを形成したが、等間隔の貫通穴ではなくてもよい。例えば、接続部１１２に等間隔の溝を形成する方法や、接続部１１２の厚さをサイン波状に分布させる方法が挙げられる。
【００８０】
また、本実施例で説明した等間隔の貫通穴の総体積は、接続部の体積に対する割合をｋとした時、０．０２≦ｋ≦０．７とすることが好ましい。これは、実施例１と同様に不要振動の抑制効果と接続部の強度を考慮した結果である。
【００８１】
本実施形態の振動体によって、振動型駆動装置を、不要振動の発生を抑制して安定に駆動することが可能となる。よって、振動体の機械設計が容易であり、不要振動の発生を抑制して安定に駆動することが可能となる振動型駆動装置を実現できる。
【００８２】
［実施例３］
実施例３として、駆動振動として使用される振動部の曲げ振動（面外振動）として次数ｍ＝６（面外６次振動）とｍ＝７（面外７次振動）を想定し、次数３と次数７の不要振動の励起を抑制する振動体の構成例を説明する。
【００８３】
ここでの不要振動とは、駆動振動である面外振動とは振動の形態の異なる振動モードである。
【００８４】
まず、本実施例の弾性体について図７を用いて説明する。
【００８５】
図７（ａ）に弾性体の断面図を、図７（ｂ）に正面図を示す。
【００８６】
本実施例の弾性体は、駆動振動として使用される曲げ振動（面外振動）の中立面から延出する接続部１１２に、貫通穴である３次不要振動の剛性むら用穴１５１と、貫通穴である７次不要振動剛性むら用穴１５２が形成される。
【００８７】
３次不要振動剛性むら用穴１５１は、次数３の不要振動を抑制するために形成されるものであり、次数３の２倍である６個が円周方向に等間隔に形成される。
【００８８】
７次不要振動剛性むら用穴１５２は、次数７の不要振動を抑制するために形成されるものであり、次数７の２倍である１４個が等間隔に形成される。
【００８９】
図７（ｂ）では、図示されている貫通穴は計１８個であるが、これは３次剛性むら用穴１５１と７次剛性むら用穴１５２は２か所で重なっているためである。
【００９０】
本実施例の弾性体の接続部１１２の円周方向の剛性不均一成分は６と１４である。
【００９１】
本発明の振動体は、２種類の剛性むら用穴１５１・１５２により、駆動振動である面外６次振動と面外７次振動に悪影響を及ぼさずに、次数３と次数７の不要振動群の励起を抑制することができる。
【００９２】
図８に、本実施例の振動体の振動モードの例に関して、共振周波数と共振周波数の剛性むらによる周波数差Δｆを示す。
【００９３】
駆動振動として使用される面外６次振動、面外７次振動は、Δｆが小さく、接続部１１２に設けられた２種類の剛性むら用穴１５１・１５２の影響を受けていない。また、次数３と次数７の不要振動群のΔｆは、面外振動のΔｆよりも大きい。これにより、次数３と次数７の不要振動は剛性むら用穴１５１・１５２により発生が抑制される。
【００９４】
また、本実施例の振動体では、次数３と次数７以外の不要振動以外にも次数６と次数１４の不要振動の励起が抑制されることは実施例１から明らかである。
【００９５】
また、本実施例では、不要振動の位置を駆動周波数およびその２倍の高調波域を対象としたが、３倍以上の高調波域に不要振動が位置した場合も、倍数が大きくなるにつれて影響は小さくなるが、効果は同様である。
【００９６】
また、本実施例では、振動部１１１に溝１３１と突起１３０を形成した振動体を説明したが、円環型の振動型駆動装置を構成した際の溝１３１と突起１３０を形成していない円環状の振動体でも不要振動に対する効果は同様である。
【００９７】
また、本実施例では、等間隔の貫通穴である剛性むら用穴１５１・１５２により接続部１１２に剛性むらを形成したが、等間隔の貫通穴ではなくてもよい。例えば、接続部１１２に等間隔の溝を形成する方法や、接続部１１２の厚さをサイン波状に分布させる方法が挙げられる。
【００９８】
また、本実施例で説明した等間隔の貫通穴の総体積は、接続部の体積に対する割合をｋとした時、０．０２≦ｋ≦０．７とすることが好ましい。これは、実施例１と同様に不要振動の抑制効果と接続部の強度を考慮した結果である。
【００９９】
［実施例４］
本実施例では、振動型駆動装置を適用する装置の例について図１２乃至図１５を用いて説明する。以下の図１２乃至図１５を用いて説明する装置において、振動型駆動装置としては、例えば実施例１または２で説明した振動型駆動装置を用いることができる。
【０１００】
図１２は、振動型駆動装置を搭載するロボットの斜視図であって、産業用ロボットの一種である水平多関節ロボット１０を一例として示している。
【０１０１】
振動型駆動装置は、図１２において、アーム関節部１１やハンド部１２に内蔵される。アーム関節部１１は、アーム２０の間に設けられ、前記アームに接続される。ハンド部１２は、把持部２１、及び把持部２１とアーム２０との間に設けられるハンド関節部２２を有し、ハンド関節部２２は、前記把持部２１及びアーム２０に接続される。アーム関節部やハンド関節部に振動型駆動装置を用いることができる。一般に、ロボットのアーム関節部の曲げやハンド部の把持動作には、低回転数かつ高トルクのモータ出力が求められるため振動型駆動装置が好適である。
【０１０２】
図１３は、振動型駆動装置を搭載するカラー画像形成装置の内部構成を示す側断面図であって、４つの画像形成手段Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが設けられる画像処理装置２００を一例として示している。
【０１０３】
各画像形成手段Ｐａ〜Ｐｄは実質的に同一の構成を有し、回転駆動される像担持体である感光体ドラム２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄを有している。
【０１０４】
各感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄの周辺には、各感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄをそれぞれ一様に帯電する帯電器２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄが設けられている。また、感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄの周辺には、感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄ上に形成された静電潜像を現像する現像器２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄ、現像された顕画像を転写材２３０へ転写する転写用の帯電器２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ、感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄ上に残存するトナーを除去するクリーニング器２０５、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄが感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄの回転方向に順次配設されている。また、各感光体ドラム２０１ａ〜２０１ｄの上方には、露光装置２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄが設けられている。
【０１０５】
また、搬送ベルト２２５は、駆動ローラ２２３によって図１に示す矢印Ａ方向に駆動され、給送手段２１０を通じて送給される転写材２３０を担持し、各画像形成手段Ｐａ〜Ｐｄへと順次搬送する搬送手段を構成している。
【０１０６】
振動型駆動装置は、本図において、感光ドラム２０１ａ〜２０１ｄを回転させるための駆動モータとして用いられる。また、搬送ベルト２２５を駆動するための駆動ローラ２２３を回転させるための駆動モータとしても振動型駆動装置が用いられている。
【０１０７】
図１４は、感光ドラム駆動用として振動波駆動装置を搭載するときの構成である。感光体ドラム１５の駆動軸１４に振動型駆動装置１３をダイレクトに接続することができる。これにより、従来必要であったギア等の減速手段を用いなくても済むために、色ずれの低減が実現でき、印刷品位を向上させることができる。
【０１０８】
図１５は、搬送ベルト駆動用として振動型駆動装置を搭載するときの構成である。図１５において、駆動ローラ１７の駆動軸１４に振動型駆動装置１３をダイレクトに接続することができる。これにより、搬送ベルト１６の駆動においても感光ドラムと同じように印刷品位を向上させることが可能となっている。
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図２】
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【図３】
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