JP2000060162A

JP2000060162A - 超音波モータ駆動装置及び超音波モータ付電子機器

Info

Publication number: JP2000060162A
Application number: JP10231412A
Authority: JP
Inventors: Masao Kasuga; 政雄春日; Akihiro Iino; 朗弘飯野
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の超音波モータのうちから駆動するモー
タを選択する回路構成を簡易化して装置構成を小型化さ
せるとともに、駆動周波数の異なる各モータを適切な駆
動条件で駆動させる。【解決手段】超音波モータを励振させた励振信号の増
幅と、この増幅した励振信号の前記超音波モータへの帰
還とを、順次繰り返し、駆動信号を生成させる自励発振
回路を備え、前記駆動信号により前記超音波モータを駆
動させる超音波モータ駆動装置において、前記自励発振
回路に前記超音波モータを複数接続し、前記複数の超音
波モータのうちから駆動させる任意数の超音波モータを
選択する選択信号を発生する選択信号発生手段と、前記
選択信号に基づいて、前記駆動させる任意数の超音波モ
ータを選択する選択回路と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自励発振回路によ
り超音波モータを駆動する超音波モータ駆動装置に係わ
り、特に、複数の超音波モータを選択的に駆動させる超
音波モータ駆動装置及び超音波モータ付電子機器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、マイクロモータの分野で、圧電素
子を利用した超音波モータは、電気的エネルギーから機
械的エネルギーへ高い効率で変換させる又は装置を小型
化させるという利点から、注目されている。図１０は、
第１の従来技術に係わる超音波モータの駆動回路を示
す。この駆動回路は、発振器１０１と、発振器１０１に
並列に接続された位相可変回路としてのＸ波形電圧発生
回路１０２、ＮＯＴＸ波形電圧発生回路１０３、Ｙ波形
電圧発生回路１０４、ＮＯＴＹ波形電圧発生回路１０５
と、各発生回路１０２…１０５を接続し、複数の増幅素
子を有するアナログマルチプレクサ１０６を備え、さら
に、複数のモータの各々に接続されている（例えば、特
開平６−３１９２８１号公報参照）。そして、モータ制
御信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈの何れかがアナログ
マルチプレクサ１０６に入力されると、駆動すべきモー
タ、モータの正逆回転、モータの停止が選択される。

【０００３】図１１は、第２の従来技術に係わる超音波
モータの駆動回路のブロック図である。この駆動回路
は、駆動信号発生手段２０１と、この駆動信号発生手段
２０１と複数の超音波モータの接続を切り換える切換手
段２０２と、切換手段２０２の切り換えを制御する切換
制御手段２０３と、駆動信号発生手段２０１の周波数を
記憶する周波数記憶手段２０４と、周波数記憶手段２０
４の記憶した周波数に駆動信号の周波数を制御する周波
数制御手段２０５からなる（例えば、特開平１−２６４
５７８号公報参照）。そして、切換手段２０２は、切換
制御手段２０３によって、予め定められた優先順位に従
って複数のモータを切り換えるように制御される。ま
た、周波数記憶手段２０４は、前回駆動時の周波数を記
憶するとともに、周波数制御手段２０５は、記憶された
前回駆動時の周波数を掃引するので、共振周波数に近づ
けて行く際、上限又は下限周波数から掃引する無駄がな
くなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来技術では、進行波を得るため、発振器１０１の出力
した駆動信号の位相を可変する位相可変回路を必要とす
るともに、複数の増幅素子を制御することにより、モー
タを選択的に駆動させるため、回路が複雑になり、装置
構成は大型になる。また、モータ個々の駆動周波数はば
らつき、この駆動周波数のばらつきは単一の発振器１０
１によって調整困難である。特に、モータの大きさや種
類が異なるとき、モータ個々の駆動周波数は大きく異な
るため、単一の発振器は適切な駆動条件で個々のモータ
を駆動できない。

【０００５】第２の従来技術では、駆動周波数が駆動信
号発生手段から掃引され、共振状態が検知されるととも
に動作状態が決定され、且つモータ出力終了時の駆動信
号が周波数記憶手段により記憶されるため、回路の複雑
化は避けられない。一方、複数の超音波モータが、各々
の自励発振回路により駆動されると、回路構成が複雑に
なり、装置構成が大型になる。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためなされ
たものであって、その目的は、複数の超音波モータのう
ちから駆動するモータを選択する回路構成を簡易化して
装置構成を小型化させるとともに、駆動周波数の異なる
各モータを適切な駆動条件で駆動させる超音波モータ駆
動装置及び超音波モータ付電子機器を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、以上の課題を解決
する手段は、請求項１に記載するように、超音波モータ
を励振させた励振信号の増幅と、この増幅した励振信号
の前記超音波モータへの帰還とを、順次繰り返し、駆動
信号を生成させる自励発振回路を備え、前記駆動信号に
より前記超音波モータを駆動させる超音波モータ駆動装
置において、前記自励発振回路に前記超音波モータを複
数接続し、前記複数の超音波モータのうちから駆動させ
る任意数の超音波モータを選択する選択信号を発生する
選択信号発生手段と、前記選択信号に基づいて、前記駆
動させる任意数の超音波モータを選択する選択回路と、
を備えたことを特徴とする。

【０００８】ここで、選択回路には、トランジスタ、リ
レー、又はトライ・ステート・バッファより構成される
回路を含む。

【０００９】この手段によれば、選択信号発生手段は、
自励発振回路に接続された複数の超音波モータのうちか
ら駆動させる任意数の超音波モータを選択する選択信号
を発生し、選択回路は、選択信号に基づいて、駆動させ
る任意数の超音波モータを選択し、単一の自励発振回路
で複数の超音波モータを選択的に駆動させるので、回路
構成は簡易になる。また、自励発振回路を用いて自励発
振させ、駆動信号を発生させる手段を必要としないの
で、回路構成は簡易となる。したがって、超音波モータ
駆動装置の装置構成は小型化される。

【００１０】また、請求項２に記載するように、請求項
１記載の超音波モータ駆動装置において、前記選択信号
発生手段の発生する選択信号は、前記選択された超音波
モータの駆動条件を兼ねており、前記選択回路は、前記
選択信号に基づいて、前記選択された超音波モータの駆
動条件を調整することを特徴とする。これによれば、選
択された超音波モータは、選択信号により駆動条件を調
整されるようにしたので、適切な駆動状態で駆動され
る。

【００１１】また、請求項３に記載するように、請求項
２記載の超音波モータ駆動装置において、前記駆動条件
は、前記選択された超音波モータの駆動力であることを
特徴とする。これによれば、選択された超音波モータ
は、必要に応じて駆動力を調整される。

【００１２】また、請求項４に記載するように、請求項
２記載の超音波モータ駆動装置において、前記駆動条件
は、前記選択された超音波モータの駆動力の出力方向で
あることを特徴とする。これによれば、選択された超音
波モータは、必要に応じて駆動力の出力方向を変更され
る。

【００１３】また、請求項５に記載するように、請求項
１に記載の超音波モータ駆動装置において、前記自励発
振回路の容量を変更する複数の容量性素子と、前記複数
の容量性素子を切り換える切換回路と、前記選択信号に
より選択された超音波モータに応じて、前記切換回路に
より前記複数の容量性素子を切り換えて容量を変更し、
前記駆動信号の周波数を調整する周波数調整手段と、を
備えたことを特徴とする。これによれば、切換回路は、
選択された超音波モータに応じて、複数の容量性素子を
切り換えて容量を変更し、この容量の変更により、駆動
信号の周波数の周波数は調整される。したがって、超音
波モータは最適な状態で駆動される。

【００１４】また、請求項６に記載するように、請求項
１記載の超音波モータ駆動装置において、前記自励発振
回路の容量を変更する可変容量性素子と、前記選択信号
により選択された超音波モータに応じて、前記可変容量
性素子の容量を変更して前記駆動信号の周波数を調整す
る周波数調整手段と、を備えたことを特徴とする。これ
によれば、選択された超音波モータに応じて、可変容量
素子の容量は変更され、この容量の変更により、駆動信
号の周波数は調整される。したがって、超音波モータは
最適な状態で駆動される。

【００１５】また、請求項７に記載するように、請求項
１記載の超音波モータ駆動装置において、前記自励発振
回路の抵抗を変更する可変抵抗性素子と、前記選択信号
により選択された超音波モータに応じて、前記可変抵抗
性素子の抵抗を変更して前記駆動信号の周波数を調整す
る周波数調整手段と、を備えたことを特徴とする。これ
によれば、選択された超音波モータに応じて、可変抵抗
性素子の抵抗は変更され、この抵抗の変更により、駆動
信号の周波数は調整される。したがって、超音波モータ
は最適な状態で駆動される。

【００１６】また、請求項８に記載するように、請求項
１から請求項７の何れかに記載の超音波モータ駆動装置
におて、前記自励発振回路は、前記超音波モータを構成
する圧電振動子の一の面で前記励振信号を検出し、前記
圧電振動子の一の面に増幅した励振信号を帰還させるこ
とにより、駆動信号を生成することを特徴とする。これ
によれば、圧電振動子の一の面での励振信号の検出と、
圧電振動子の一の面への増幅した励振信号の帰還と、を
順次繰り返し、駆動信号を生成する。

【００１７】また、請求項９に記載するように、超音波
モータ付電子機器に、請求項１から請求項８の何れかに
記載の超音波モータ駆動装置を備えたことを特徴とす
る。ここで、超音波モータ付電子機器には、時計、医療
機器、測定器、加工装置、磁気記録装置等が含まれる。
これによれば、本発明の超音波モータ駆動装置を適用し
た超音波モータ付電子機器が実現される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図９を参照して本発
明を適用した実施の形態を詳細に説明する。《実施の形態１》図１は、本発明を適用した実施の形態
１に係わる超音波モータ駆動装置のブロック図を示す。
この超音波モータ駆動装置１０は、第１の超音波モータ
１１と、第１の超音波モータ１１に並列させた第２の超
音波モータ１２と、第１の超音波モータ１１からから出
力された駆動信号を帰還させる帰還回路１３と、帰還回
路１３により帰還された駆動信号を増幅する増幅回路１
４と、増幅回路１４により増幅した駆動信号を第１の超
音波モータ１１へ入力させるとともに、第１の超音波モ
ータ１１を正方向へ駆動させる選択回路ａ１５と、増幅
回路１４により増幅した駆動信号を第１の超音波モータ
１１へ入力させるとともに、第１の超音波モータ１１を
逆方向へ駆動させる選択回路ｂ１６と、増幅回路１４に
より増幅した駆動信号を第２の超音波モータ１２へ入力
させるとともに第２の超音波モータ１２を正方向へ駆動
させる選択回路ｃ１７と、増幅回路１４により増幅した
駆動信号を第２の超音波モータ１２へ入力させるととも
に第２の超音波モータ１２を逆方向へ駆動させる選択回
路ｄ１８とからなる自励発振回路２０と、選択回路ａ１
５、選択回路ｂ１６、選択回路ｃ１７、選択回路ｄ１８
に選択信号を出力する超音波モータ選択信号発生手段１
９から概略構成されている。なお、選択回路ａ１５、選
択回路ｂ１６、選択回路ｃ１７、選択回路ｄ１８は本発
明の選択回路を構成し、超音波モータ選択信号発生手段
１９は本発明の選択信号発生手段である。

【００１９】図２は、第１の超音波モータの構成を示す
ブロック図である。第１の超音波モータ１１は、第１の
圧電振動子１１１と、第１の圧電振動子１１１を接合し
た振動体１１２と、振動体１１２に圧接させた移動体１
１３と、移動体１１３と振動体１１２とを加圧する加圧
手段１１４と、振動体１１２を支持する支持手段１１５
から構成される。ここで、第１の圧電振動子１１１は、
例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、チ
タン酸鉛等を用いて円盤状に作製している。また、円周
方向に３波長の定在波を生じさせたときの１／４波長づ
つ扇形状に１２分割する。この１２分割部は、連続する
２つの分割部に対する厚み方向への同極性の分極と、つ
づく２つの分割部に対する逆極性の分極とを繰り返し
て、分極処理される。また、一方の面の１つおきの分割
部に、図３に示す第１の駆動電極１１１ｂを形成し、同
じ面の他の１つおきの分割部に、第２の駆動電極１１１
ｃを形成する。また、第１の圧電振動子１１１の他方の
全面には、検出電極１１１ａを形成する。

【００２０】振動体１１２は、例えば、第１の圧電振動
子１１１に対応した金属製の円盤体であり、移動体１１
３と対向する面に、複数の突起を設ける。この複数の突
起は、定在波の節と腹の中間位置に相当する第１の圧電
振動子１１１の分割部の境界について１つおきに配設さ
れている。移動体１１３は、例えば、振動体１１２に対
応した円盤状に形成され、振動体１２の突起に、加圧手
段１１４により圧接されている。

【００２１】そして、例えば、第１の駆動電極１１１ｂ
に駆動信号が入力されると、第１の圧電振動子１１１の
１つおきの分割部は励振し、振動体１１２に屈曲定在波
が生じる。屈曲定在波の節と腹の中間位置に設けた突起
は、楕円運動を行い、移動体１１３に周方向への摩擦力
を加え、移動体１１３は一の方向へ回転される。一方、
第２の駆動電極１１１ｃに駆動電極が入力されると、振
動体１１２に前述の屈曲定在波と９０度位相のずれた屈
曲定在波が生じる。突起は、前述の楕円運動と逆の楕円
運動を行い、移動体１１３は他の方向へ回転される。
尚、ここでは円盤状の圧電振動子および振動体からなる
回転型の超音波モータの場合について述べたが、矩形板
形状の圧電振動子および振動体からなる回転型および直
動型の超音波モータについても同様な構成が可能であ
り、本発明の対象とするところである。

【００２２】また、第２の超音波モータ１２の第２の圧
電振動子１２１も第１の圧電振動子１１１と同様の構成
であり、同じ共振周波数を有する。また、図３に示す第
１の駆動電極１２１ｂ、第２の駆動電極１２１ｃが円盤
体の一方の面に形成され、検出電極１２１ａが他方の面
に形成される。なお、ここでは円盤状の圧電振動子およ
び振動体からなる回転型の超音波モ−タについて述べた
が、矩形板形状の圧電振動子および振動体からなる回転
型および直動型の超音波モ−タについても同様な構成が
可能であり、本発明に該当するものである。

【００２３】図３は、実施の形態１に係わる超音波モー
タ駆動装置の自励発振回路の構成を示す。この自励発振
回路は、第１超音波モータ１１の第１の圧電振動子１１
１と、この第１の圧電振動子１１１と並列に接続された
第２の超音波モータ１２の第２の圧電振動子１２１と、
一端を第１の圧電振動子１１１と第２の圧電振動子１２
１との検出電極１１１ａ、１２１ａに接続し、他端を接
地した第１のコンデンサ２１１と、入力端を第１の圧電
振動子１１１と第２の圧電振動子１２１との検出電極１
１１ａ、１２１ａに接続した増幅回路１４としてのイン
バータ１４１と、インバータ１４１に並列に接続された
増幅回路１４としての第１の抵抗１４２と、一端をイン
バータ１４１の出力端に接続した第２の抵抗２２１と、
入力端を第２の抵抗２２１に接続し出力端を第１の圧電
振動子１１１の第１の駆動電極１１１ｂに接続した選択
回路ａ１５としての第１のトライ・ステート・バッファ
（以下、バッファという。）１５１と、入力端を第２の
抵抗２２１に接続し出力端を第１の圧電振動子１１１の
第２の駆動電極１１１ｃに接続した選択回路ｂ１６とし
ての第２のバッファ１６１と、入力端を第２の抵抗２２
１に接続し出力端を第２の圧電振動子１２１の第１の駆
動電極１２１ｂに接続した選択回路ｃ１７としての第１
のバッファ１７１と、入力端を第２の抵抗２２１に接続
し、出力端を第２の圧電振動子１２１の第２の駆動電極
１２１ｃに接続した選択回路ｄ１８としての第２のバッ
ファ１８１と、一端を各バッファ１５１、１６１、１７
１、１８１の入力端に接続し、他端を接地した第２のコ
ンデンサー２１２からなる。なお、インバータ１４１、
第１の抵抗１４２、第２の抵抗２２１、各コンデンサ２
１１、２１２は図１の帰還回路１３を構成する。

【００２４】ここで、各圧電振動子１１１、１２１は、
第１の駆動電極１１１ｂ、１２１ｂ又は第２の駆動電極
１１１ｃ、１２１ｃに駆動信号を入力されて励振し、検
出電極１１１ａ、１２１ａから励振信号を出力する。

【００２５】インバータ１４１は、図示しない制御端に
制御信号を入力すると動作し、非反転入力端に入力され
た駆動信号を反転増幅して出力する。第１の抵抗１４２
は、インバータ１４１により反転増幅された駆動信号を
インバータ１４１の非反転入力端に帰還させる。

【００２６】各バッファ１５１、１６１、１７１、１８
１は、制御端にＬｏｗ信号を反転して入力すると動作可
能状態となり、入力端に入力された駆動信号を増幅し
て、増幅した駆動信号を各圧電振動子１１１、１２１の
各駆動電極１１１ｂ、１１１ｃ、１２１ｂ、１２１ｃへ
出力する。一方、制御端にＨｉｇｈ信号を反転して入力
すると、動作禁止状態ディセーブルになる。なお、各バ
ッファ１５１…１８１の増幅率は、自由に設定できる。

【００２７】第２の抵抗２２１は、インバータ１４１と
コンデンサ２１２との間で異常発振した高周波の駆動信
号を抑制する。第１のコンデンサ２１１、第２のコンデ
ンサ２１２は、増幅された駆動信号のうち、不要周波数
成分を取り除き、駆動信号を所定の周波数に設定する。

【００２８】また、図１に示す超音波モータ選択信号発
生手段１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、
ＲＡＭ（Ramdom Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only
Memory）、記憶装置等からなる。ＣＰＵは、ＲＡＭ上に
展開されたプログラムにより、選択信号を生成する。こ
の選択信号は、選択回路ａ１５、選択回路ｂ１６、選択
回路ｃ１７、選択回路ｄ１８に対する動作信号又は停止
信号であり、詳しくは、各バッファ１５１、…１８１の
制御端へ出力されるＬｏｗ信号又はＨｉｇｈ信号からな
る。そして、選択信号は、超音波モータ１１、１２の駆
動又は停止を選択するとともに、駆動させる超音波モー
タの駆動力の出力方向を選択する。

【００２９】次に、図１〜図３に基づいて、超音波モー
タ駆動装置１０の使用方法について説明する。先ず、第
１のケースとして、図１に示す超音波モータ選択信号発
生手段１９が、選択信号として選択回路ａ１５に動作信
号、選択回路ｂ１６に停止信号、選択回路ｃ１７に停止
信号、選択回路ｄ１８に停止信号を出力した場合につい
て説明する。このとき、第１の超音波モータ１１は、正
方向へ駆動力を出力し、第２の超音波モータ１２は駆動
停止状態になる。

【００３０】詳細には、図３において、動作信号として
Ｌｏｗ信号が第１のバッファ１５１の制御端に入力さ
れ、停止信号としてＨｉｇｈ信号が第２のバッファ１６
１、第１のバッファ１７１、第２のバッファ１８１に入
力される。第１のバッファ１５１は動作可能状態、第２
のバッファ１６１は動作禁止状態、第１のバッファ１７
１は動作禁止状態、第２のバッファ１８１は動作禁止状
態になる。このとき、図示しない電源によりインバータ
１４１は初期信号を出力し、出力された信号はバッファ
１５１で増幅されて、第１の圧電振動子１１１の第１の
駆動電極１１１ｂに入力する。入力された信号は、第１
の圧電振動子１１１を励振させ、励振信号を生成する。
励振信号は、検出電極１１１ａから出力され、インバー
タ１４１の非反転入力端に入力し、反転増幅される。反
転増幅された励振信号は、再び第１のバッファ１５１を
経由して、第１の駆動電極１１１ｂに帰還する。以上の
ような、励振信号の反転増幅と、帰還とを繰り返すこと
により、駆動信号が生成される。この駆動信号は、第２
の抵抗２２１により異常高周波成分を取り除かれ、第１
のコンデンサ２１１と第２のコンデンサ２１２により、
移相ならびに不要な周波数成分を取り除かれ、所定の周
波数に設定される。そして、図２において、振動体１１
２は屈曲定在波を生じ、振動体１１２の突起は移動体１
１３に正方向の摩擦力を加え、移動体１１３は正方向へ
回転される。

【００３１】一方、第２のケースとして、超音波モータ
選択信号発生手段１９が、選択回路ｃ１７に動作信号、
その他の選択回路ａ１５、選択回路ｂ１６、選択回路ｄ
１７に停止信号を出力した場合について説明する。この
とき、第１の超音波モータ１１は停止状態になり、第２
の超音波モータ１２は正方向へ駆動力を出力する。この
ように、選択信号は、単一の自励発振回路に接続された
複数の超音波モータ１１、１２を選択的に駆動させるの
で、回路構成は簡易になり、装置構成は小型化される。

【００３２】次に、第３のケースとして、超音波モータ
選択信号発生手段１９が、選択信号として、選択回路ａ
１５に停止信号、選択回路ｂ１６に動作信号、選択回路
ｃ１７及び選択回路ｄ１８に停止信号を出力した場合に
ついて説明する。このとき、第１の超音波モータ１１
は、逆方向へ駆動力を出力し、第２の超音波モータ１２
は駆動停止状態になる。詳細には、図３において、第２
のバッファ１６１のみが動作可能状態になり、他のバッ
ファ１５１、１７１、１８１は動作禁止状態になる。第
１の超音波モータ１１の移動体１１３は逆方向へ回転さ
せる。このように、選択信号は、各超音波モータ１１、
１２の正方向又は逆方向への駆動力の出力を選択するの
で、各超音波モータ１１、１２は必要に応じた駆動条件
で駆動される。

【００３３】また、第４のケースとして、超音波モータ
選択信号発生手段１９が、選択信号として、選択回路ｂ
１６、選択回路ｄ１８に動作信号、選択回路ａ１５、選
択回路ｃ１７に停止信号を出力した場合、第１の超音波
モータ１１は逆方向へ駆動力を出力し、第２の超音波モ
ータ１２は、逆方向へ駆動力を出力する。

【００３４】また、第５のケースとして、超音波モータ
選択信号発生手段１９が、選択信号として、選択回路ａ
１５、選択回路ｂ１６、選択回路ｃ１７、選択回路ｄ１
８に停止信号を出力した場合、第１の超音波モータ１１
及び第２の超音波モータ１２は共に駆動停止状態にな
る。

【００３５】以上より、本実施の形態によれば、単一の
自励発振回路で、第１の超音波モータ１１、第２の超音
波モータ１２を選択的に駆動させるので、回路構成は簡
易になる。また、自励発振回路を用いて自励発振により
駆動信号を生成し、駆動信号発生手段を必要としないの
で、回路構成は簡易となる。したがって、装置構成は小
型化される。さらに、各超音波モータ１１、１２の移動
体は、選択信号により選択的に正方向、逆方向へ回転さ
れるようにしたので、各超音波モータ１１、１２は適切
な駆動状態で駆動される。

【００３６】《実施の形態２》図４は、本発明を適用し
た実施の形態２に係わる超音波モータ駆動装置の自励発
振回路の構成を示す。この自励発振回路は、実施の形態
１と略同様の構成であるが、第１のバッファ１５１と並
列に第３のバッファ１５２を接続し、第２のバッファ１
６１と並列に第４のバッファ１６２を接続した点を特徴
とする。なお、実施の形態１と同じ回路構成要素は、同
一符号を付して説明を省略する。

【００３７】ここで、第３のバッファ１５２は、第１の
バッファ１５１より増幅率を大きく設定している。ま
た、第４のバッファ１６２は、第２のバッファ１６１よ
り増幅率を小さく設定している。

【００３８】次に、図４に基づいて、この超音波モータ
駆動装置の使用方法について説明する。第１のケースと
して、超音波モータ選択信号発生手段１９が、選択信号
を出力し、第１のバッファ１５１と第３のバッファ１５
２とにＬｏｗ信号、第２のバッファ１６１、第４のバッ
ファ１６２にＨｉｇｈ信号、第２の超音波モータ１２の
第１のバッファ１７１及び第２のバッファ１８１にＨｉ
ｇｈ信号を出力した場合について説明する。このとき、
第１のバッファ１５１、第３のバッファ１５２は、動作
可能状態になり、他のバッファ１６１、１６２、１７
１、１８１は動作禁止状態になり、第１の超音波モータ
１１は正方向へ駆動力を出力し、第２の超音波モータ１
２は駆動停止状態になる。

【００３９】ここで、第１のバッファ１５１は、所定の
増幅率で、駆動信号を増幅し、第３のバッファ１５２
は、第１のバッファ１５１より大きい増幅率で駆動信号
を増幅するので、第１のバッファ１５１単独のときより
大きな駆動信号が、第１の駆動電極１１１ｂに、入力さ
れる。そして、第１の圧電振動子１１１は、大きな変位
で励振され、大きな変位の屈曲定在波が振動体１１２に
生じ、移動体１１３は正方向へ高速で回転される。した
がって、第１の超音波モータ１１の駆動力は、実施の形
態１と比較して、大きくなる。

【００４０】また、第２のケースとして、第１のバッフ
ァ１５１が動作禁止状態にされ、第３のバッファ１５２
が動作可能状態にされた場合、第３のバッファ１５２の
増幅率は第１のバッファ１５１より大きいので、移動体
１１３の正方向への回転数は、大きくなり、第１の超音
波モータ１１の正方向への駆動力も大きくなる。また、
第３のケースとして、第２のバッファ１６１が動作禁止
状態にされ、第４のバッファ１６２が動作可能状態にさ
れた場合、第４のバッファ１６２の増幅率は第２のバッ
ファ１６１より小さいので、移動体１１３の逆方向への
回転数は小さくなり、第１の超音波モータ１１の逆方向
への駆動力も小さくなる。

【００４１】以上より、本実施の形態によれば、選択信
号により、第１の超音波モータ１１と接続した各バッフ
ァ１５１、１５２、１６１、１６２のうち並列に接続し
た第１のバッファ１５１及び第３のバッファ１５２又は
第２のバッファ１６１及び第４のバッファ１６２を同時
に動作可能状態するようにしたので、第１の超音波モー
タ１１は高出力化を図られ、第１の超音波モータ１１は
最適な状態で駆動される。また、第１のバッファ１５１
又は第３のバッファ１５２を動作可能状態にすること
で、第１の超音波モータ１１の移動体１１３の正方向の
回転速度は調整され、また、第２のバッファ１６１又は
第４のバッファ１６２を動作可能状態にすることで、移
動体１１３の逆方向の回転速度は調整されるので、第１
の超音波モータ１１は最適な状態で駆動される。

【００４２】《実施の形態３》図５は、本発明を適用し
た実施の形態３に係わる超音波モータ駆動装置の回路構
成を示す。この超音波モータ駆動装置は、実施の形態１
と略同様の構成であり、第１の超音波モータ１１に係わ
る第１の圧電振動子１１１に対して第３の超音波モータ
に係わる第３の圧電振動子３１１を並列に接続し、さら
に、容量調整回路２３を接続した点に特徴を有する。

【００４３】ここで、第３の超音波モータは、第１の超
音波モータ１１と略同じ構成であり、さらに高出力化を
図っている。即ち、第３の圧電振動子３１１は第１の圧
電振動子１１１より大きな径の円盤状に作成され、ま
た、第１の圧電振動子１１１と異なる共振周波数に設計
されている。また、第３の圧電振動子３１１は、第１の
圧電振動子１１１と同様に、一方の全面に検出電極３１
１ａを形成し、他方の面に第１の駆動電極３１１ｂ、第
２の駆動電極３１１ｃを形成している。また、第３の圧
電振動子３１１の第１の駆動電極３１１ｂには第１のバ
ッファ１７２を接続し、第２の駆動電極３１１ｃには第
２のバッファ１８２を接続している。

【００４４】容量調整回路２３は、第１のスイッチ２３
３に接続した第２のコンデンサ２３１と、第２のスイッ
チ２３４に接続した第３のコンデンサ２３２とを並列に
接続している。第２のコンデンサ２３１と第３のコンデ
ンサ２３２とは異なる容量であり、第２のコンデンサ２
３１は第１の圧電振動子１１１に対して駆動信号の周波
数を設定し、第３のコンデンサ２３２は、第３の圧電振
動子３１１対して駆動信号の周波数を設定する。

【００４５】超音波モータ選択信号発生手段１９は、本
発明の周波数調整手段でもあり、選択信号を出力すると
ともに、選択された超音波モータに応じて、容量調整回
路２３の第１のスイッチ２３３と第２のスイッチ２３４
にオン信号又はオフ信号を出力し、これらを切り換え
る。

【００４６】次に、超音波モータ駆動装置の使用方法に
ついて説明する。第１のケースとして、超音波モータ選
択信号発生手段１９が、選択信号として、第１のバッフ
ァ１５１、第２のバッファ１６１に対してＨｉｇｈ信
号、第１のバッファ１７２にＬｏｗ信号、第２のバッフ
ァ１８２にＨｉｇｈ信号を出力し、さらに、第１のスイ
ッチ２３３に対してオフ信号、第２のスイッチ２３４に
対してオン信号を出力した場合について説明する。この
とき、第３の圧電振動子３１１は励振され、第２のコン
デンサ２３２は、不要周波数成分を取り除き、第３の圧
電振動子３１１に対して駆動信号の周波数を設定する。
したがって、第３の超音波モータは最適な状態で駆動さ
れる。

【００４７】一方、第２のケースとして、超音波モータ
選択信号発生手段１９が、選択信号として、第１のバッ
ファ１５１又は第２のバッファ１６１にＬｏｗ信号を、
第１のバッファ１７２及び第２のバッファ１８２にＨｉ
ｇｈ信号を出力し、さらに、第１のスイッチ２３３にオ
ン信号、第２のスイッチ２３４にオフ信号を出力した場
合について説明する。このとき、第１の圧電振動子１１
１は励振され、第２のコンデンサ２３１は第１の圧電振
動子１１１に対して駆動信号を周波数を設定する。した
がって、第１の超音波モータ１１は最適な状態で駆動さ
れる。

【００４８】以上より、本実施の形態によれば、種類の
異なる第１の超音波モータ１１、第３の超音波モータの
うちから、選択した超音波モータに応じて、容量調整回
路２３により駆動信号の周波数を設定するようにしたの
で、第１の超音波モータ１１、第３の超音波モータは、
最適な状態で駆動される。

【００４９】《実施の形態４》図６は、本発明を適用し
た実施の形態４に係わる超音波モータ駆動装置の回路構
成を示す。この超音波モータ駆動装置は、実施の形態１
と略同様の構成であり、第１の超音波モータ１１の第１
の圧電振動子１１１、第２の超音波モータ１２の第２の
圧電振動子１２１に対して、第４の超音波モータの第４
の圧電振動子３１２を並列に接続し、また、自励発振回
路に第１の可変コンデンサ２４１、第２の可変コンデン
サ２４２、可変抵抗２５１を接続した点を特徴とする。

【００５０】第４の超音波モータは、第１の超音波モー
タ１１と同一の構成であり、第４の圧電振動子３１２
は、一方の面に検出電極３１２ａを形成し、他方の面に
第１の駆動電極３１２ｂ、第２の駆動電極３１２ｃを形
成している。また、第１の駆動電極３１２ｂには第１の
バッファ２６１を接続し、第２の駆動電極３１２ｃには
第２のバッファ２７１を接続している。

【００５１】第１の可変コンデンサ２４１、第２の可変
コンデンサ２４２は、選択信号により選択された超音波
モータに応じて、容量を変更し、駆動信号の周波数を調
整する。また、可変抵抗２５１は、選択信号により選択
された超音波モータに応じて、抵抗を変更し、駆動信号
の周波数を調整する。

【００５２】超音波モータ選択信号発生手段１９は、本
発明の周波数調整手段でもあり、選択信号を出力すると
ともに、選択された超音波モータに応じて、各可変コン
デンサ２４１、２４２の容量を変更し、また、可変抵抗
２５１の抵抗を変更する。即ち、可変コンデンサ２４
１、２４２、可変抵抗２５１は、第１の超音波モータ１
１、第２の超音波モータ１２に対して、駆動信号の周波
数を高くするように変更され、第４の超音波モータに対
して、駆動信号の周波数を低くするように変更される。

【００５３】次に、この超音波モータ駆動装置の使用方
法について説明する。先ず、第１のケースとして、超音
波モータ選択信号発生手段１９が、選択信号を出力し
て、第１の超音波モータ１１の第１のバッファ１５１を
動作可能状態とし、第２のバッファ１６１、第２の超音
波モータ１２の第１のバッファ１７１、第２のバッファ
１８１、第４の超音波モータの第１のバッファ２６１、
第２のバッファ２７１を動作禁止状態とした場合につい
て説明する。このとき、第１の可変コンデンサ２４１、
第２の可変コンデンサ２４２、可変抵抗２５１は、超音
波モータ選択信号発生手段１９の出力する制御信号によ
り、予め設定された容量、抵抗を変更され、駆動信号の
周波数は高くなる方へシフトする。そして、移動体１１
３の正方向への回転数は上昇し、第１の超音波モータ１
１の駆動力は、実施の形態１より、大きくなる。

【００５４】一方、第２のケースとして、超音波モータ
選択信号発生手段１９が、選択信号を出力して、第４の
超音波モータの第１のバッファ２６１のみを動作可能状
態とした場合について説明する。このとき、第１の可変
コンデンサ２４１、第２の可変コンデンサ２４２、可変
抵抗２５１は、超音波モータ選択信号発生手段１９の出
力する制御信号により、容量、抵抗を変更され、駆動信
号の周波数は低い方へシフトする。そして、移動体の正
方向への回転数は低下し、第４の超音波モータの駆動力
は、小さくなる。

【００５５】以上より、本実施の形態によれば、選択し
た超音波モータに応じて、駆動信号の周波数を高い方若
しくは低い方へシフトさせ、駆動力を調整するようにし
たので、各超音波モータは最適な状態で駆動される。

【００５６】《実施の形態５》この超音波モータ駆動装
置は、第１の超音波モータ１１の第１の圧電振動子１１
１、第２の超音波モータ１２の第２の圧電振動子１２１
は、円盤体の一の面に、第１の駆動電極１１１ｂ、１２
１ｂを形成するとともに、この一の面の一部に検出電極
１１１ｅ、１２１ｅを形成し、一の面に対向する面に対
極１１１ｄ、１２１ｄを形成している。

【００５７】図７は、本発明を適用した実施の形態５に
係わる超音波モータ駆動装置の回路構成を示す。各対極
１１１ｄ、１２１ｄを接地するとともに、並列に接続し
た第１の圧電振動子１１１、第２の圧電振動子１２１
と、各圧電振動子１１１、１２１の検出電極１１１ｅ、
１２１ｅに非反転入力端を接続した第１のインバータ１
４３と、第１のインバータ１４３に並列に接続された第
１の抵抗１４４と、第１のインバータ１４３の反転出力
端に接続された第２の抵抗２２２と、一端を第２の抵抗
２２２の他端に接続し、他端を接地したコンデンサ２１
３と、第２の抵抗２２２の他端に非反転入力端１４５を
接続した第２のインバータ１４５と、第２のインバータ
１４５に並列に接続された第３の抵抗１４６と、一端を
第３の抵抗１４６の他端と接続し、他端を第１の圧電振
動子１１１の第１の駆動電極１１１ｂに接続したバッフ
ァ１５１と、一端を第３の抵抗１４６の他端と接続し、
他端を第２の圧電振動子１２１の第１の駆動電極１２１
ｂに接続したバッファ１７１と、からなる。なお、図中
点線で示す、帰還回路および増幅回路２２４で、第１の
インバータ１４３、第１の抵抗１４４、第２の抵抗２２
２、コンデンサ２１３、第２のインバータ１４５、第３
の抵抗１４６、第４の抵抗２２３は帰還回路を構成し、
第１のインバータ１４３、第１の抵抗１４４、第２のイ
ンバータ１４５、第３の抵抗１４６は、増幅回路を構成
する。

【００５８】次に、この超音波モータ駆動装置の使用方
法について説明する。第１のケースとして、超音波モー
タ選択信号発生手段１９が、選択信号を出力し、第１の
圧電振動子１１１のバッファ１５１を動作可能状態と
し、第２の圧電振動子１２１のバッファ１７１を動作禁
止状態とした場合について説明する。このとき、図示し
ない電源により第１のインバータ１４３、第２のインバ
ータ１４５は初期信号を出力し、出力された信号はバッ
ファ１５１で増幅されて、第１の圧電振動子１１１の第
１の駆動電極１１１ｂに入力する。入力された信号は、
第１の圧電振動子１１１を励振させ、励振信号を生成す
る。励振信号は、検出電極１１１ｅから出力され、第１
のインバータ１４３の非反転入力端に入力し、反転増幅
されて出力される。反転増幅された励振信号は、第２の
インバータ１４５の非反転出力端に入力し、第２のイン
バータ１４５により、反転増幅されて出力される。再び
バッファ１５１を経由して、第１の駆動電極１１１ｂに
帰還する。以上のような、励振信号の反転増幅と、帰
還とを繰り返すことにより、駆動信号が生成される。こ
の駆動信号は、第２の抵抗２２２、第４の抵抗２２３に
より異常高周波成分を取り除かれ、コンデンサ２１３に
より、不要な周波数成分を取り除かれ、所定の周波数に
設定される。そして、移動体１１３は正方向へ回転さ
れ、第１の超音波モータ１１は正方向への駆動力を出力
する。

【００５９】一方、第２のケースとして、超音波モータ
選択信号発生手段１９が選択信号を出力し、バッファ１
７１を動作可能状態とし、バッファ１５１を動作禁止状
態とした場合、第２の超音波モータ１２は正方向へ駆動
力を出力する。また、第３のケースとして、選択信号に
より、バッファ１７１とバッファ１５１とが同時に動作
可能状態にされた場合、第１の超音波モータ１１と第２
の超音波モータ１２は、正方向へ駆動力を出力する。ま
た、第４のケースとして、選択信号により、バッファ１
５１とバッファ１７１とが同時に動作禁止状態にされた
場合、第１の超音波モータ１１と第２の超音波モータ１
２は駆動停止状態になる。

【００６０】以上より、本実施の形態によれば、実施形
態１と同様に、単一の自励発振回路で選択的に、第１の
超音波モータ１１又は第２の超音波モータ１２を駆動す
るので、回路構成は簡易になり、装置構成は小型化され
る。

【００６１】《実施の形態６》図８は、本発明の超音波
モータ駆動装置を適用した実施の形態６に係わる超音波
モータ付電子機器のブロック図を示す。超音波モータ付
電子機器５０は、前述の超音波モータ駆動装置５１と、
超音波モータ駆動装置５１を構成する移動体と連動して
可動する伝達機構５２と、伝達機構５２の動作に基づい
て運動する出力機構５３を備えることにより実現する。
ここで、伝達機構５２には、例えば、歯車、摩擦車等の
伝達車を用いる。出力機構５３には、例えば、カメラに
おいてはシャッタ駆動機構、レンズ駆動機構を、電子時
計においては指針駆動機構、カレンダ駆動機構を、工作
機械においては刃具送り機構、加工部材送り機構等を用
いる。超音波モータ付電子機器５０の例としては、電子
時計、医療機器、計測器、カメラ、プリンタ、印刷機、
工作機械、ロボット、移動装置等である。この実施の形
態によれば、単一の自励発振回路で複数の超音波モータ
を選択して駆動するので、回路構成を簡易とした超音波
モータ付電子機器が得られる。なお、移動体に出力軸を
取り付け、出力軸からトルクを伝達するための動力伝達
機構を有する構成にすれば、超音波モータ単体で駆動機
構が実現される。

【００６２】《実施の形態７》図９は、実施の形態１に
係わる超音波モータ選択信号発生手段を単数の超音波モ
ータに適用した超音波モータ駆動装置の回路構成を示
す。この超音波モータ駆動装置の回路は、単一の自励発
振回路に第１の超音波モータ１１を接続している。そし
て、超音波モータ選択信号発生手段１９が、選択信号を
出力して、第１のバッファ１５１を動作可能状態とし、
第２のバッファ１６１を動作禁止状態とした場合、第１
の圧電振動子１１１に圧接された移動体１１３は正方向
へ回転され、第１の超音波モータ１１は、正方向へ駆動
力を出力する。一方、選択信号により、第１のバッファ
１５１を動作禁止状態とし、第２のバッファ１６１を動
作可能状態とした場合、移動体１１３は逆方向へ回転さ
れ、第１の超音波モータ１１は、逆方向へ駆動力を出力
する。以上より、本実施の形態によれば、単数の超音波
モータ１１の駆動力の出力方向を適宜選択できる。

【００６３】

【発明の効果】以上より、本発明によれば、単一の自励
発振回路で、複数の超音波モータを選択的に駆動させる
ので、回路構成は簡易になり、また、自励発振回路を用
いて自励発振させ、駆動信号を発生させる手段を必要と
し、回路構成は簡易となるので、装置構成は小型化され
る。また、選択された超音波モータに対して、さらに、
駆動条件を調整するようにしたので、超音波モータは適
切な状態で駆動される。また、選択された超音波モータ
に応じて、駆動信号の周波数を調整するようにしたの
で、超音波モータは最適な状態で駆動される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施の形態１に係わる超音波
モータ駆動装置のブロック図である。

【図２】図１に係わる第１の超音波モータの構成のブロ
ック図である。

【図３】図１に係わる超音波モータ駆動装置の自励発振
回路の構成を示す説明図である。

【図４】本発明を適用した実施の形態２に係わる超音波
モータ駆動装置の自励発振回路の構成を示す説明図であ
る。

【図５】本発明を適用した実施の形態３に係わる超音波
モータ駆動装置の回路構成を示す説明図である。

【図６】本発明を適用した実施の形態４に係わる超音波
モータ駆動装置の回路構成を示す説明図である。

【図７】本発明を適用した実施の形態５に係わる超音波
モータ駆動装置の回路構成を示す説明図である。

【図８】本発明の超音波モータ駆動装置を適用した実施
の形態６に係わる超音波モータ付電子機器のブロック図
を示す。

【図９】図１に係わる超音波モータ選択信号発生手段を
単数の超音波モータに適用した超音波モータ駆動装置の
回路構成を示す説明図である。

【図１０】第１の従来技術に係わる超音波モータの駆動
回路を示す。

【図１１】第２の従来技術に係わる超音波モータの駆動
回路のブロック図である。

【符号の説明】

１０超音波モータ駆動装置１１第１の超音波モータ１２第２の超音波モータ１３帰還回路１４増幅回路１５選択回路ａ（選択回路）１６選択回路ｂ（選択回路）１７選択回路ｃ（選択回路）１８選択回路ｄ（選択回路）１９超音波モータ選択信号発生手段（選択信号発生
手段、周波数調整手段）１１１第１の圧電振動子１２１第２の圧電振動子１４１インバータ１５１第１のバッファ（選択回路）１５２第３のバッファ（選択回路）１６１第２のバッファ（選択回路）１６２第４のバッファ（選択回路）１７１第１のバッファ（選択回路）１７２第２のバッファ（選択回路）

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波モータを励振させた励振信号の増幅
と、この増幅した励振信号の前記超音波モータへの帰還
とを、順次繰り返し、駆動信号を生成させる自励発振回
路を備え、前記駆動信号により前記超音波モータを駆動
させる超音波モータ駆動装置において、前記自励発振回路に前記超音波モータを複数接続し、前記複数の超音波モータのうちから駆動させる任意数の
超音波モータを選択する選択信号を発生する選択信号発
生手段と、前記選択信号に基づいて、前記駆動させる任意数の超音
波モータを選択する選択回路と、を備えたことを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【請求項２】前記選択信号発生手段の発生する選択信号
は、前記選択された超音波モータの駆動条件を兼ねてお
り、前記選択回路は、前記選択信号に基づいて、前記選択さ
れた超音波モータの駆動条件を調整することを特徴とす
る請求項１記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項３】前記駆動条件は、前記選択された超音波モ
ータの駆動力であることを特徴とする請求項２記載の超
音波モータ駆動装置。
【請求項４】前記駆動条件は、前記選択された超音波モ
ータの駆動力の出力方向であることを特徴とする請求項
２記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項５】前記自励発振回路の容量を変更する複数の
容量性素子と、前記複数の容量性素子を切り換える切換回路と、前記選択信号により選択された超音波モータに応じて、
前記切換回路により前記複数の容量性素子を切り換えて
容量を変更し、前記駆動信号の周波数を調整する周波数
調整手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ
駆動装置。
【請求項６】前記自励発振回路の容量を変更する可変容
量性素子と、前記選択信号により選択された超音波モータに応じて、
前記可変容量性素子の容量を変更して前記駆動信号の周
波数を調整する周波数調整手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ
駆動装置。
【請求項７】前記自励発振回路の抵抗を変更する可変抵
抗性素子と、前記選択信号により選択された超音波モータに応じて、
前記可変抵抗性素子の抵抗を変更して前記駆動信号の周
波数を調整する周波数調整手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ
駆動装置。
【請求項８】前記自励発振回路は、前記超音波モータを
構成する圧電振動子の一の面で前記励振信号を検出し、
前記圧電振動子の一の面に増幅した励振信号を帰還させ
ることにより、駆動信号を生成することを特徴とする請
求項１から請求項７の何れかに記載の超音波モータ駆動
装置。
【請求項９】請求項１から請求項８の何れかに記載の超
音波モータ駆動装置を備えたことを特徴とする超音波モ
ータ付電子機器。