JP2002027767A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過大な逆電圧が生じた場合でも電気機械変換
素子が破損することのない信頼性に優れたものとする。 【解決手段】 駆動電源ＰＳと接地間に、第１の定電流
回路１４１と第１の短絡回路１４２との直列回路及び第
２の定電流回路１４３と第２の短絡回路１４４との直列
回路を接続すると共に、第１の定電流回路１４１及び第
１の短絡回路１４２の接続点ｃと、第２の定電流回路１
４３及び第２の短絡回路１４４の接続点ｄとに電気機械
変換素子２６を正極が接続点ｃに負極が接続点ｄにくる
ように接続し、接続点ｄと接地間にバイポーラトランジ
スタＴｒ３を含むリミット回路からなる保護回路１４６
を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動装置に関し、
特にはＸＹ移動ステージ、カメラの撮影レンズ、オーバ
ヘッドプロジェクタの投影レンズ、双眼鏡のレンズ、走
査型トンネル電子顕微鏡のプローブ等の駆動に適した駆
動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮影レンズ等が取りつけられた係
合部材を棒状の駆動部材に所定の摩擦力を有するように
して結合させ、その駆動部材の一方端に圧電素子からな
る電気機械変換素子を固着して構成したインパクト型圧
電アクチュエータからなる駆動装置が知られている。例
えば、図１５は、カメラの撮影レンズ位置を調節するた
めの駆動装置の概略構成を示す図である。

【０００３】この図１５における駆動装置１００は、圧
電素子からなる駆動用の電気機械変換素子１０１と、こ
の電気機械変換素子１０１により駆動される棒状の駆動
部材１０２と、この駆動部材１０２に所定の摩擦力で結
合された係合部材１０３と、正逆両方向の駆動電圧を印
加することにより電気機械変換素子１０１を駆動する駆
動回路１０４とを備えている。

【０００４】電気機械変換素子１０１は、駆動回路１０
４により印加される駆動電圧に応じて伸縮するものであ
り、その正極及び負極間方向である伸縮方向における一
方端が支持部材１０５に固着されると共に、その他方端
が駆動部材１０２の軸方向における一方端に固着された
ものである。係合部材１０３は、所定箇所に駆動対象物
である撮影レンズＬが固着され、駆動部材１０２上を軸
方向に沿って移動可能とされている。

【０００５】駆動回路１０４は、例えば、緩慢な立ち上
がり部と急峻な立ち下がり部とを有する図１６（ａ）に
示す波形の駆動電圧を電気機械変換素子１０１に印加す
ると共に、緩慢な立ち下がり部と急峻な立ち上がり部と
を有する図１６（ｂ）に示す波形の駆動電圧を電気機械
変換素子１０１に印加するようにしたものである。

【０００６】すなわち、図１６（ａ）に示す駆動電圧の
緩慢な立ち上がり部では電気機械変換素子１０１が緩や
かに伸長することになるため、係合部材１０３は駆動部
材１０２と共に電気機械変換素子１０１から離反する方
向である繰出方向に移動する一方、急峻な立ち下がり部
では電気機械変換素子１０１が急激に縮小することにな
るため、駆動部材１０２が電気機械変換素子１０１に近
接する方向である戻り方向に移動しても係合部材１０３
は駆動部材１０２上をスリップして略同位置に留まるこ
とになる。このため、図１６（ａ）に示す波形の駆動電
圧が電気機械変換素子１０１に印加されると、係合部材
１０３は矢印ａ１方向に間欠的に移動することになる。

【０００７】また、図１６（ｂ）に示す駆動電圧の緩慢
な立ち下がり部では電気機械変換素子１０１が緩やかに
縮小することになるため、係合部材１０３は駆動部材１
０２と共に戻り方向に移動する一方、急峻な立ち上がり
部では電気機械変換素子１０１が急激に伸長することに
なるため、駆動部材１０２が繰出方向に移動しても係合
部材１０３は駆動部材１０２上をスリップして略同位置
に留まることになる。このため、図１６（ｂ）に示す波
形の駆動電圧が圧電素子１０１に印加されると、係合部
材１０３は矢印ａ２方向に間欠的に移動することにな
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気機械変
換素子１０１は、正極及び負極間に印加される電圧とそ
の印加電圧による変位とは、図１７に示すような関係を
有しており、順電圧（正極側が＋電位となる電圧）が印
加される場合では比較的高い電圧が印加されても変位の
方向が変化することはないが、逆電圧（負極側が＋電位
となる電圧）が印加される場合では比較的低い電圧で変
位の方向が変化することになる。すなわち、順電圧の場
合には、規定電圧＋Ｖａまで電圧を印加することが可能
であるが、逆電圧の場合には、規定電圧−Ｖｂ（|Ｖｂ|
＜|Ｖａ|）を超えると変位の方向が変化することにな
る。

【０００９】このような電気機械変換素子１０１では、
通常の使用時には、符号Ａで示す範囲内（使用範囲）で
正逆両方向の電圧が印加されるため、繰り返し使用して
も何ら問題は生じないが、外部機器に過大電流が流れて
接地電位が変動したときや、外部機器から大きなノイズ
が発生したとき等には過大なパルス電圧が駆動電圧に重
畳されることがある。

【００１０】こうした場合、図１８に示すように、順方
向（順電圧方向）では規定電圧までかなりの余裕がある
ため、過大なパルス電圧が重畳されても特に大きな問題
は生じないが、逆方向（逆電圧方向）では規定電圧まで
あまり余裕がないため、過大なパルス電圧（逆電圧）が
重畳されると、規定電圧を超えてしまうことになって駆
動装置が正常に動作しないばかりか、電気機械変換素子
１０１が破損してしまう虞がある。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、過大な逆電圧が生じた場合でも電気機械
変換素子が破損することのない信頼性に優れた駆動装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、駆動用の電気機械変換素子と、
この電気機械変換素子の正極及び負極のいずれか一方に
固着された支持部材と、前記電気機械変換素子の正極及
び負極の残る他方に固着された駆動部材と、この駆動部
材に所定の摩擦力で係合された係合部材と、駆動電源と
接地との間に接続されると共に、前記電気機械変換素子
の正極及び負極間に正逆両方向の駆動電圧を印加するこ
とにより当該電気機械変換素子を伸縮させる駆動回路と
を備え、前記電気機械変換素子を伸長方向と縮小方向と
で異なる速度で伸縮させることにより前記支持部材と前
記係合部材とを相対移動させる駆動装置であって、前記
電気機械変換素子の負極と接地との間に当該負極に過大
な逆電圧が印加されるのを阻止する保護回路を設けたこ
とを特徴としている。

【００１３】この構成によれば、電気機械変換素子の正
極及び負極間に正逆両方向の駆動電圧が印加され、この
電気機械変換素子が伸長方向と縮小方向とで異なる速度
で伸縮することにより、支持部材と係合部材とが一方向
及び他方向に相対移動する一方、電気機械変換素子の負
極側に過大な逆電圧が生じたときには、保護回路により
過大な逆電圧が接地側に吸収されて電気機械変換素子に
印加されないようになる。このため、電気機械変換素子
が過大な逆電圧により破損することのない信頼性に優れ
た駆動装置が実現される。

【００１４】また、請求項２の発明は、請求項１に係る
ものにおいて、前記駆動回路は、一方端が電源に接続さ
れ、他方端が前記電気機械変換素子の正極に接続された
スイッチ素子と定電流源とが直列接続されてなる第１の
定電流回路と、一方端が前記電気機械変換素子の正極に
接続され、他方端が接地された第１の短絡回路と、一方
端が電源に接続され、他方端が前記電気機械変換素子の
負極に接続されたスイッチ素子と定電流源とが直列接続
されてなる第２の定電流回路と、一方端が前記電気機械
変換素子の負極に接続され、他方端が接地された第２の
短絡回路とを備えたことを特徴としている。

【００１５】この構成によれば、第２の短絡回路が導通
した状態で、第１の定電流回路のスイッチ素子と第１の
短絡回路とが交互に導通されることにより電気機械変換
素子への順方向の緩慢な充電と急激な放電とが繰り返さ
れることで支持部材と係合部材とが一方向に相対移動す
る一方、第１の短絡回路が導通した状態で、第２の定電
流回路のスイッチ素子と第２の短絡回路とが交互に導通
されることにより電気機械変換素子への逆方向の緩慢な
充電と急激な放電とが繰り返されることで支持部材と係
合部材とが逆方向に相対移動する。この場合でも、電気
機械変換素子の負極側に過大な逆電圧が生じたとき、保
護回路により過大な逆電圧が電気機械変換素子に印加さ
れないようになり、信頼性に優れた駆動装置が実現され
る。

【００１６】また、請求項３の発明は、請求項１に係る
ものにおいて、前記駆動回路は、一方端が電源に接続さ
れ、他方端が前記電気機械変換素子の正極に接続された
第１の短絡回路と、一方端が前記電気機械変換素子の正
極に接続され、他方端が接地された第２の短絡回路と、
一方端が電源に接続され、他方端が前記電気機械変換素
子の負極に接続された第３の短絡回路と、一方端が前記
電気機械変換素子の負極に接続され、他方端が接地され
た第４の短絡回路とを備えたことを特徴としている。

【００１７】この構成によれば、第１の短絡回路及び第
４の短絡回路が導通状態にされることによる電気機械変
換素子に対する順方向への充電と、第２の短絡回路及び
第３の短絡回路が導通状態にされることによる電気機械
変換素子に対する逆方向への充電とを交互に行わせる一
方、例えば、駆動電圧の駆動周波数を支持部材及び駆動
部材が固着された状態での電気機械変換素子の共振周波
数の０．３倍乃至１．５倍の範囲内に設定すると共に、
デューティ比Ｄを０．０５乃至０．４５及び０．５５乃
至０．９５の範囲内に設定することで支持部材と係合部
材とが一方向及び他方向に相対移動する。この場合で
も、電気機械変換素子の負極側に過大な逆電圧が生じた
とき、保護回路により過大な逆電圧が電気機械変換素子
に印加されないようになる。このため、電気機械変換素
子が過大な逆電圧により破損することのない信頼性に優
れた駆動装置が実現される。

【００１８】また、請求項４の発明は、請求項１乃至３
のいずれかに係るものにおいて、前記保護回路は、過大
な逆電圧が生じたときに導通されるバイポーラトランジ
スタを含むリミット回路からなることを特徴としてい
る。

【００１９】この構成によれば、電気機械変換素子の負
極側に過大な逆電圧が生じたとき、バイポーラトランジ
スタが導通状態になることで過大な逆電圧が接地側に吸
収され、電気機械変換素子に過大な逆電圧が印加される
ことが効果的に阻止される。このため、電気機械変換素
子が過大な逆電圧により破損することのない信頼性に優
れた駆動装置が実現される。

【００２０】また、請求項５の発明は、請求項１乃至３
のいずれかに係るものにおいて、前記保護回路は、過大
な逆電圧が生じたときに導通される電界効果トランジス
タを含むリミット回路からなることを特徴としている。

【００２１】この構成によれば、電気機械変換素子の負
極側に過大な逆電圧が生じたとき、電界効果トランジス
タが導通状態になることで過大な逆電圧が接地側に吸収
され、電気機械変換素子に過大な逆電圧が印加されるこ
とが効果的に阻止され、信頼性に優れた駆動装置が実現
される。

【００２２】また、請求項６の発明は、請求項１乃至３
のいずれかに係るものにおいて、前記保護回路は、過大
な逆電圧が生じたときにブレークダウンするツェナーダ
イオードで構成されたリミット回路からなることを特徴
としている。

【００２３】この構成によれば、電気機械変換素子の負
極側に過大な逆電圧が生じたとき、ツェナーダイオード
がブレークダウンして導通状態になることで過大な逆電
圧が接地側に吸収され、電気機械変換素子に過大な逆電
圧が印加されることが効果的に阻止され、信頼性に優れ
た駆動装置が実現される。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
るインパクト型圧電アクチュエータからなる駆動装置の
基本構成を概略的に示すブロック図である。この図にお
いて、駆動装置１０は、駆動部１２と、駆動部１２を駆
動する駆動回路１４と、駆動部１２に取り付けられてい
る係合部材の位置を検出する部材センサ１６と、駆動部
１２の基端に配設された基端センサ１８と、駆動部１２
の先端に配設された先端センサ２０と、全体の動作を制
御する制御部２２とを備えている。

【００２５】図２は、駆動部１２の構成例を示す斜視図
である。この図において、駆動部１２は、素子固定式構
造のものであり、支持部材２４、電気機械変換素子２
６、駆動部材２８及び係合部材３０から構成されてい
る。

【００２６】支持部材２４は、電気機械変換素子２６及
び駆動部材２８を保持するものであり、円柱体の軸方向
両端部２４１，２４２及び略中央の仕切壁２４３を残し
て内部を刳り貫くことにより形成された第１の収容空間
２４４及び第２の収容空間２４５を有している。この第
１の収容空間２４４には、電気機械変換素子２６がその
分極方向である伸縮方向を支持部材２４の軸方向と一致
させて収容されている。また、第２の収容空間２４５に
は、駆動部材２８と係合部材３０の一部とが収容されて
いる。

【００２７】電気機械変換素子２６は、例えば、所定の
厚みを有する複数枚の圧電基板を各圧電基板間に図略の
電極を介して積層することにより構成したものであり、
その正極及び負極間方向である伸縮方向の一方端面（正
極側又は負極側）が第１の収容空間２４４の一方端部２
４１側端面に固着されている。支持部材２４の他方端部
２４２及び仕切壁２４３には中心位置に丸孔が穿設され
ると共に、この両丸孔を貫通して断面丸形状の棒状の駆
動部材２８が第２収容空間２４５に軸方向に沿って移動
可能に収容されている。

【００２８】駆動部材２８の第１の収容空間２４４内に
突出した端部は電気機械変換素子２６の他方端面（負極
側又は正極側）に固着され、駆動部材２８の第２の収容
空間２４５の外部に突出した端部は板ばね３２により所
定のばね圧で電気機械変換素子２６側に付勢されてい
る。この板ばね３２による駆動部材２８への付勢は、電
気機械変換素子２６の伸縮動作に基づく駆動部材２８の
軸方向変位を安定化させるためである。

【００２９】係合部材３０は、駆動部材２８の軸方向両
側に取付部３０１を有する基部３０２と、両取付部３０
１の間に装着される挟み込み部材３０３とを備えてお
り、基部３０２が駆動部材２８に遊嵌されると共に、挟
み込み部材３０３が板ばね３０４により押圧されること
により駆動部材２８に接触することで係合部材３０が所
定の摩擦力で駆動部材２８に結合され、これにより係合
部材３０に対してその摩擦力よりも大きな駆動力が作用
したときに駆動部材２８の軸方向に沿って移動可能とさ
れている。なお、係合部材３０には駆動対象物であるレ
ンズＬ（図１）が取り付けられるようになっている。

【００３０】図３は、駆動回路１４の構成例を示す図で
ある。この図において、駆動回路１４は，一端が接地さ
れた駆動電源ＰＳから駆動電圧＋Ｖｐが供給される接続
点ａと、接地された接続点ｂとの間に、第１の定電流回
路１４１と第１の短絡回路１４２とが直列接続されると
共に、第２の定電流回路１４３と第２の短絡回路１４４
とが直列接続されて構成されている。

【００３１】第１の定電流回路１４１は、スイッチ素子
１４１ａと定電流源１４１ｂとが互いに直列接続されて
構成され、第１の短絡回路１４２は、スイッチ素子１４
２ａから構成されている。また、第２の定電流回路１４
３は、スイッチ素子１４３ａと定電流源１４３ｂとが互
いに直列接続されて構成され、第２の短絡回路１４４
は、スイッチ素子１４４ａから構成されている。

【００３２】第１，第２の定電流回路１４１，１４３
は、例えば図４に示すように、ｎｐｎ型トランジスタＴ
ｒ１と、バイアス抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ベース抵抗Ｒ３
と、バイアス抵抗Ｒ２に並列接続されたツェナーダイオ
ードＺＤ１とで構成されている。ここで、トランジスタ
Ｔｒ１は、スイッチ素子１４１ａ，１４３ａを構成す
る。この回路構成によれば、ベース回路に所定の制御信
号が入力されることでトランジスタＴｒ１が導通され、
ツェナーダイオードＺＤ１によりトランジスタＴｒ１の
ベース電圧が一定値に保持されることでバイアス抵抗Ｒ
１の電圧降下が所定値に安定化され、これによりコレク
タ電流が所定値に抑制されることになる。

【００３３】また、第１，第２の短絡回路１４２，１４
４は、例えば図５に示すように、ｎｐｎ型トランジスタ
Ｔｒ２と、エミッタ抵抗Ｒ４と、ベース抵抗Ｒ５とで構
成されている。この回路構成によれば、ベース回路に所
定の制御信号が入力されることでトランジスタＴｒ２が
導通され、これによりトランジスタＴｒ２はスイッチ素
子１４２ａ，１４４ａとして機能することになる。

【００３４】電気機械変換素子２６は、第１の定電流回
路１４１と第１の短絡回路１４２との接続点ｃに正極側
が接続され、第２の定電流回路１４３と第２の短絡回路
１４４との接続点ｄに負極側が接続され、これにより正
極に順電圧＋Ｖｐが印加され、負極に逆電圧−Ｖｐが印
加されるようになっている。

【００３５】また、各スイッチ素子１４１ａ，１４２
ａ，１４３ａ，１４４ａには、制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ
２，Ｓｃ３，Ｓｃ４を供給する制御信号供給手段として
の制御回路１４５が接続されている。すなわち、スイッ
チ素子１４１ａ（図４に示すトランジスタＴｒ１のベー
ス回路）に制御信号Ｓｃ１が、スイッチ素子１４３ａ
（図４に示すトランジスタＴｒ１のベース回路）には制
御信号Ｓｃ２が、スイッチ素子１４２ａ（図５に示すト
ランジスタＴｒ２のベース回路）には制御信号Ｓｃ３
が、スイッチ素子１４４ａ（図５に示すトランジスタＴ
ｒ２のベース回路）には制御信号Ｓｃ４がそれぞれ供給
されるようになっている。

【００３６】また、電気機械変換素子２６の負極側が接
続される接続点ｄと接地と間には、逆電圧に対する保護
回路１４６が接続されている。この保護回路１４６は、
ｎｐｎ型トランジスタＴｒ３と、コレクタ抵抗Ｒ６と、
ベース抵抗Ｒ７，Ｒ８とで構成されている。すなわち、
トランジスタＴｒ３のコレクタＣがコレクタ抵抗Ｒ６を
介して接続点ｄ側に接続されると共に、エミッタＥが接
地され、ベースＢが接続点ｄと接地間に直列接続されて
なるベース抵抗Ｒ７，Ｒ８に接続されて構成されてい
る。これにより、接続点ｄと接地間に所定値を超える過
大な逆電圧が生じたとき、ベース抵抗Ｒ７，Ｒ８で分圧
された電圧によりトランジスタＴｒ３が導通状態となる
ため、過大な逆電圧は接地側に吸収されて電気機械変換
素子２６には印加されないことになる。

【００３７】図１に戻り、部材センサ１６は、係合部材
３０の移動可能範囲内に配設されており、ＭＲＥ（Magn
eto Resistive Effect）素子やＰＳＤ（Position Sensi
tiveDevice）素子等のセンサにより構成されている。ま
た、基端センサ１８及び先端センサ２０は、フォトイン
タラプタ等のセンサにより構成されている。これによ
り、係合部材３０の位置が部材センサ１６により検出さ
れることで係合部材３０の所定位置への移動制御が可能
となる一方、係合部材３０の位置が基端センサ１８及び
先端センサ２０で検出されることで係合部材３０のそれ
以上の移動が禁止される。

【００３８】制御部２２は、演算処理を行うＣＰＵ（Ce
ntral Processing Unit）、処理プログラムとデータと
が記憶されたＲＯＭ（Read-Only Memory）、及び、デー
タを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）
から構成されており、各センサ１６，１８，２０や図略
の操作部等から入力される信号に基づいて制御回路１４
５から所定の制御信号（駆動パルス）を出力させる。す
なわち、制御部２２は、駆動回路１４と共に、第１，第
２の定電流回路１４１，１４３及び第１，第２の短絡回
路１４２，１４４を駆動する駆動制御手段を構成する。

【００３９】図６は、図３に示す駆動回路１４の動作説
明を行うための図で、駆動回路１４を制御する制御回路
１４５から出力されて各スイッチ素子１４１ａ〜１４４
ａに印加される制御信号（駆動パルス）Ｓｃ１〜Ｓｃ４
と、電気機械変換素子２６に印加される駆動電圧の波形
とを示す図である。

【００４０】この図６に示すように、制御回路１４５か
らハイレベルの制御信号Ｓｃ４がスイッチ素子１４４ａ
に入力された状態で、ハイレベルの制御信号Ｓｃ１が第
１の定電流回路１４１のスイッチ素子１４１ａ（図４に
示すトランジスタＴｒ１のベース回路）に所定の時間間
隔で繰り返し入力される一方、制御信号Ｓｃ１がハイレ
ベルからローレベルに切り替わって一定時間が経過した
後にハイレベルの制御信号Ｓｃ３が第１の短絡回路１４
２（図５に示すトランジスタＴｒ２のベース回路）に入
力されるようになっている。これにより、電気機械変換
素子２６には緩慢な立ち上がり部と急峻な立ち下がり部
とを有する鋸歯形状の駆動電圧が印加されることにな
り、係合部材３０は繰出方向（電気機械変換素子２６か
ら離反する方向）である矢印ａ１方向に移動することに
なる。

【００４１】すなわち、制御回路１４５から制御信号Ｓ
ｃ４が出力されると、第２の短絡回路１４４がオンにさ
れる。この状態で、制御回路１４５から制御信号Ｓｃ１
が出力されて第１の定電流回路１４１のスイッチ素子１
４１ａがオンにされると、電気機械変換素子２６は順方
向の電圧＋Ｖｐが印加（電流は所定値に抑制）されて緩
やかに充電（緩速充電）される。そして、一定時間が経
過した後に制御信号Ｓｃ１の出力が停止されてスイッチ
素子１４１ａがオフにされても、電気機械変換素子２６
は充電電荷により＋Ｖｐに保持された状態となる。この
状態で、制御回路１４５から制御信号Ｓｃ３が出力され
て第１の短絡回路１４２がオンにされると、電気機械変
換素子２６の充電電荷が急激に放電（急速放電）され
る。

【００４２】この緩速充電と急速放電とが繰り返し実行
されることにより、緩慢な立ち上がり部と急峻な立ち下
がり部とを有する図１６（ａ）に示すものと同様な波形
の駆動電圧が電気機械変換素子２６に繰り返し印加さ
れ、電気機械変換素子２６の伸長方向と縮小方向とで速
度が異なる伸縮動作の繰り返しにより係合部材１０３は
繰出方向である矢印ａ１方向に間欠的に移動する。

【００４３】一方、制御回路１４５からハイレベルの制
御信号Ｓｃ３がスイッチ素子１４２ａに入力された状態
で、ハイレベルの制御信号Ｓｃ２が第２の定電流回路１
４３のスイッチ素子１４３ａ（図４に示すトランジスタ
Ｔｒ１のベース回路）に所定の時間間隔で繰り返し入力
される一方、制御信号Ｓｃ２がハイレベルからローレベ
ルに切り替わって一定時間が経過した後にハイレベルの
制御信号Ｓｃ４が第２の短絡回路１４４（図５に示すト
ランジスタＴｒ２のベース回路）に入力されるようにな
っている。これにより、電気機械変換素子２６には緩慢
な立ち下がり部と急峻な立ち上がり部とを有する鋸歯形
状の駆動電圧が印加されることになり、係合部材３０は
戻り方向（電気機械変換素子２６に近接する方向）であ
る矢印ａ２方向に移動することになる。

【００４４】すなわち、制御回路１４５から制御信号Ｓ
ｃ３が出力されると、第１の短絡回路１４２がオンにさ
れる。この状態で、制御回路１４５から制御信号Ｓｃ２
が出力されて第２の定電流回路１４３のスイッチ素子１
４３ａがオンにされると、電気機械変換素子２６は逆方
向の電圧−Ｖｐが印加（電流は所定値に抑制）されて緩
やかに充電（緩速充電）される。そして、一定時間が経
過した後に制御信号Ｓｃ２の出力が停止されてスイッチ
素子１４３ａがオフにされても、電気機械変換素子２６
は充電電荷により−Ｖｐに保持された状態となる。この
状態で、制御回路１４５から制御信号Ｓｃ４が出力され
て第２の短絡回路１４４がオンにされると、電気機械変
換素子２６の充電電荷が急激に放電（急速放電）され
る。

【００４５】この緩速充電と急速放電とが繰り返し実行
されることにより、緩慢な立ち下がり部と急峻な立ち上
がり部とを有する図１６（ｂ）に示すものと同様な波形
の駆動電圧が電気機械変換素子２６に繰り返し印加さ
れ、電気機械変換素子２６の伸長方向と縮小方向とで速
度が異なる伸縮動作の繰り返しにより係合部材１０３は
戻り方向である矢印ａ２方向に間欠的に移動する。な
お、この戻り方向への動作時に過大な逆電圧が発生した
としても、保護回路１４６が動作してその過大な逆電圧
が接地側に吸収され、電気機械変換素子２６に印加され
るのが効果的に阻止される。

【００４６】図７は、駆動回路１４の別の構成例を示す
図である。この図において、駆動回路１４’は、一端が
接地された駆動電源ＰＳから駆動電圧＋Ｖｐが供給され
る接続点ａと、接地された接続点ｂとの間に、第１の短
絡回路１４１’と第２の短絡回路１４２’とが直列接続
されると共に、第３の短絡回路１４３’と第４の短絡回
路１４４’とが直列接続されて構成されている。

【００４７】第１の短絡回路１４１は、スイッチ素子１
４１ａ’から構成され、第２の短絡回路１４２は、スイ
ッチ素子１４２ａ’から構成されている。また、第２の
短絡回路１４３は、スイッチ素子１４３ａ’から構成さ
れ、第４の短絡回路１４４は、スイッチ素子１４４ａ’
から構成されている。

【００４８】第１，第３の短絡回路１４１’，１４３’
は、例えば図８に示すように、ＰチャネルのＭＯＳ型Ｆ
ＥＴＱ１で構成される。この回路構成によれば、ゲート
Ｇに入力される制御信号がローレベルのときにオンとな
ってソースＳ−ドレインＤ間が導通状態となり、ＦＥＴ
Ｑ１がスイッチ素子１４１ａ’，１４３ａ’として機能
することになる。

【００４９】また、第２，第４の短絡回路１４２’，１
４４’は、例えば図９に示すように、ＮチャネルのＭＯ
Ｓ型ＦＥＴＱ２で構成される。この回路構成によれば、
ゲートＧに入力される制御信号がハイレベルのときにオ
ンとなってドレインＤ−ソースＳ間が導通状態となり、
ＦＥＴＱ２がスイッチ素子１４２ａ’，１４４ａ’とし
て機能することになる。

【００５０】電気機械変換素子２６は、第１の短絡回路
１４１’と第２の短絡回路１４２’との接続点ｃに正極
側が接続され、第３の短絡回路１４３’と第４の短絡回
路１４４’との接続点ｄに負極側が接続され、これによ
り正極に順電圧＋Ｖｐが印加され、負極に逆電圧−Ｖｐ
が印加されるようになっている。

【００５１】また、各スイッチ素子１４１ａ’，１４２
ａ’，１４３ａ’，１４４ａ’には、制御信号Ｓｃ１，
Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｃ４を供給する制御信号供給手段と
しての制御回路１４５’が接続されている。すなわち、
スイッチ素子１４１ａ’（図８に示すＦＥＴＱ１のゲー
ト回路）に制御信号Ｓｃ１が、スイッチ素子１４２ａ’
（図９に示すＦＥＴＱ２のゲート回路）に制御信号Ｓｃ
２が、スイッチ素子１４３ａ’（図８に示すＦＥＴＱ１
のゲート回路）には制御信号Ｓｃ３が、スイッチ素子１
４４ａ’（図９に示すＦＥＴＱ２のゲート回路）には制
御信号Ｓｃ４がそれぞれ供給されるようになっている。

【００５２】また、電気機械変換素子２６の負極側が接
続される接続点ｄと接地と間には、逆電圧に対する保護
回路１４６が接続されている。この保護回路１４６は、
図３に示すものと同一の回路構成を有するもので、接続
点ｄと接地間に所定値を超える過大な逆電圧が生じたと
き、図３に示すベース抵抗Ｒ７，Ｒ８で分圧された電圧
によりトランジスタＴｒ３が導通状態となるため、過大
な逆電圧は接地側に吸収されて電気機械変換素子２６に
は印加されないことになる。

【００５３】図１０は、図７に示す駆動回路１４’の動
作説明を行うための図で、駆動回路１４’を制御する制
御回路１４５’から出力されて各スイッチ素子１４１
ａ’〜１４４ａ’に印加される制御信号（駆動パルス）
Ｓｃ１〜Ｓｃ４と、電気機械変換素子２６に印加される
駆動電圧の波形とを示す図である。

【００５４】この図１０に示すように、制御回路１４
５’からハイレベルの制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ２がスイッ
チ素子１４１ａ’，１４２ａ’に入力されるときには、
ローレベルの制御信号Ｓｃ３，Ｓｃ４がスイッチ素子１
４３ａ’，１４４ａ’に入力され、ローレベルの制御信
号Ｓｃ１，Ｓｃ２がスイッチ素子１４１ａ’，１４２
ａ’に入力されるときには、ハイレベルの制御信号Ｓｃ
３，Ｓｃ４がスイッチ素子１４３ａ’，１４４ａ’に入
力されるようになっている。

【００５５】制御回路１４５’から上記のような制御信
号が繰り返し出力されることにより、スイッチ素子１４
１ａ’，１４２ａ’及びスイッチ素子１４３ａ’，１４
４ａ’が所定の周期で交互にオン、オフを繰り返すこと
になる。すなわち、スイッチ素子１４１ａ’，１４４
ａ’がオンのときにはスイッチ素子１４２ａ’，１４３
ａ’がオフとなって電気機械変換素子２６は＋Ｖｐに急
速充電され、スイッチ素子１４２ａ’，１４３ａ’がオ
ンのときにはスイッチ素子１４１ａ’，１４４ａ’がオ
フとなって電気機械変換素子２６は−Ｖｐに急速充電さ
れることになる。このため、電気機械変換素子２６には
図示のような矩形波の駆動電圧が印加されることにな
る。

【００５６】ここで、この駆動電圧の駆動周波数ｆｄが
図２に示す支持部材２４及び駆動部材２８の固着された
状態での電気機械変換素子２６の共振周波数ｆｒに対
し、０．７倍（ｆｄ＝０．７×ｆｒ）に設定されると共
に、波形のデューティ比Ｄ（Ｄ＝Ｂ／Ａ）が略０．３と
略０．７とに設定されるようになっている。このデュー
ティ比Ｄが略０．３に設定されたときは係合部材３０が
繰出方向に移動し、略０．７に設定されたときは係合部
材３０が戻り方向に移動することになる。

【００５７】なお、ここでは、駆動電圧の駆動周波数ｆ
ｄを支持部材２４及び駆動部材２８の固着された状態で
の電気機械変換素子２６の共振周波数ｆｒに対し０．７
倍（ｆｄ／ｆｒ＝０．７）に設定しているが、このｆｄ
／ｆｒの値を０．３乃至１．５の範囲内に設定するよう
にすれば係合部材３０が移動可能となる。また、繰出方
向についてデューティ比Ｄを略０．３に設定し、戻り方
向についてデューティ比Ｄを略０．７に設定しているい
るが、デューティ比Ｄを０．０５乃至０．４５の範囲内
に設定するようにすれば係合部材３０は繰出方向に移動
可能となり、０．５５乃至０．９５の範囲内に設定する
ようにすれば係合部材３０は戻り方向に移動可能とな
る。

【００５８】このように、ｆｄ／ｆｒの値を０．３乃至
１．５の範囲内に設定し、デューティ比Ｄを０．０５乃
至０．４５及び０．５５乃至０．９５の範囲内に設定す
るようにした場合、電気機械変換素子２６に印加される
駆動電圧が矩形波からなるものであっても係合部材３０
が移動するのは次のような理由による。

【００５９】すなわち、矩形波は基本波である正弦波と
複数次の高調波とからなるものであるが、駆動電圧の駆
動周波数ｆｄが電気機械変換素子２６の共振周波数ｆｒ
に対して０．３倍よりも大きく１．５倍よりも小さいと
き、共振系における電気機械変換素子２６の共振周波数
の影響を受けて矩形波を形成している高調波成分のうち
３次以上の高次の高調波のゲインが大きく減衰し、電気
機械変換素子２６に印加された駆動電圧が実質的に基本
波と２次高調波とからなる波形（すなわち、略鋸歯形状
の波形）を有するものとなるからである。

【００６０】また、駆動電圧のデューティ比Ｄがある値
を境にして係合部材３０の移動方向が繰出方向と戻り方
向間で反転するのは、そのデューティ比に対応して基本
波に対する２次高調波の位相がずれ、基本波と２次高調
波とからなる鋸歯波形における立ち上がり部と立ち下が
り部の各傾斜が変化することになるからである。すなわ
ち、デューティ比Ｄが０．０５乃至０．４５の範囲内に
あるときには、２次高調波の位相のずれが大きくなって
緩慢な立ち上がり部と急峻な立ち下がり部を有する鋸歯
波形となることから係合部材３０は繰出方向に移動し、
デューティ比Ｄが０．５５乃至０．９５の範囲内にある
ときには、２次高調波の位相のずれが小さくなって急峻
な立ち上がり部と緩慢な立ち下がり部を有する鋸歯波形
となることから係合部材３０は繰出方向に移動すること
になる。

【００６１】なお、支持部材２４及び駆動部材２８の固
着された状態での電気機械変換素子２６の共振周波数ｆ
ｒは、数１の式に基づいて算出したものである。

【００６２】

【数１】 この数１の式におけるｆｒｏは電気機械変換素子２６の
両電極間におけるフリー共振周波数（電気機械変換素子
２６自体の電極間方向における共振周波数）、ｍｐは電
気機械変換素子２６の質量、ｍｆは駆動部材２８の質量
をそれぞれ表わしている。なお、支持部材２４の質量
は、共振系における電気機械変換素子２６の共振周波数
ｆｒに関係するが、支持部材２４の質量は電気機械変換
素子２６及び駆動部材２８の各質量を加算したものに比
べて十分大きな値を有しており、共振周波数ｆｒに与え
る影響は小さいので演算パラメータとして考慮する必要
はない。また、係合部材３０は、電気機械変換素子２６
の共振時には駆動部材２８に対して滑りを生じて実質的
に共振系の要素として考慮する必要はないので、数１の
演算パラメータとしては含まれていない。

【００６３】図１１は、駆動部１２の別の構造例を示す
図である。この図１１に示す駆動部１２’は、自走式構
造のものであり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は正面図
である。このように、図１に示す素子固定式構造の駆動
部１２に代えて図１１に示す自走式構造とした場合でも
上記の駆動回路１４，１４’により駆動可能である。

【００６４】すなわち、この図１１に示す駆動部１２’
は、位置固定される係合部材（ベース部材）４０と移動
部材４２とから構成されている。係合部材４０は、基板
４４と、基板４４の略中央位置に所定の間隔をおいて対
向配置され、板ばね等の弾性部材４６，４８により取り
付けられた一対の狭持部材５０，５２と、基板４４の左
右両端部に取り付けられた一対のガイド部材５４，５６
とを備えている。各ガイド部材５４，５６の外側面に
は、回転自在の複数のボール部材５８，６０が取り付け
られている。

【００６５】移動部材４２は、駆動体６３と、この駆動
体６３に一体に取り付けられた移動体６５とから構成さ
れている。駆動体６３は、支持部材６７、電気機械変換
素子６９及び駆動部材７１から構成されている。支持部
材６７は、電気機械変換素子６９及び駆動部材７１を保
持するものであり、直方体の軸方向両端部６７１，６７
２及び略中央の仕切壁６７３を残して刳り貫くことによ
り形成された第１の収容空間６７４及び第２の収容空間
６７５を有している。この第１の収容空間６７４には、
電気機械変換素子６９がその正極及び負極の電極間方向
（伸縮方向）を支持部材６７の軸方向と一致させて収容
されている。また、第２の収容空間６７５には、駆動部
材７１が軸方向に移動可能に収容されている。

【００６６】電気機械変換素子６９は、図２に示す電気
機械変換素子２６と同様に構成されたものであり、その
正極及び負極間方向である伸縮方向の一方端面（正極側
又は負極側）が第１の収容空間６７４の一方端部６７１
側端面に固着されている。駆動部材７１は、支持部材６
７の左右両側に膨出する膨出部７１１が中央部に一体形
成され、この膨出部７１１が第２の収容空間６７５に位
置すると共に、仕切壁６７３に形成された貫通孔を介し
て第１の収容空間６７４内に突出した端部は電気機械変
換素子６９の他方端面（負極側又は正極側）に固着さ
れ、支持部材６７の他方端部６７２に形成された貫通孔
を介して第２の収容空間６７５の外部に突出した端部は
自由端とされている。

【００６７】移動体６５は、平板部６５１と、平板部６
５１の左右両側に下方に伸びる側壁部６５２，６５３が
形成されると共に、各側壁部６５２，６５３の内側に摺
動部材６５４，６５５が形成されたもので、移動部材４
２における支持部材６７の上面にねじ部材６５６により
固定されている。

【００６８】このように構成された移動部材４２は、駆
動部材７１の膨出部７１１が係合部材４０の一対の挟持
部材５０，５２間に移動可能に挟持されることで係合部
材４０に組み付けられることになる。すなわち、係合部
材４０が図２の係合部材３０に対応するものであり、こ
の係合部材４０が駆動部材７１に対して所定の摩擦力で
結合され、駆動部１２’が構成されることになる。

【００６９】この駆動部１２’では、駆動回路１４，１
４’から順電圧である所定の駆動電圧＋Ｖｐが印加され
て電気機械変換素子６９が緩速充電により緩やかに伸長
すると、駆動部材７１が静止した状態で支持部材６７が
係合部材４０の一方側に移動し、その後に電気機械変換
素子６９が急速放電により急激に縮小すると、支持部材
６７が静止した状態で駆動部材７１が狭持部材５０，５
２による摩擦力に打ち勝って係合部材４０の一方側に移
動する。この繰り返し動作により支持部材６７が移動体
６５と共に、係合部材４０の一方側に間欠的に移動する
ことになる。

【００７０】また、駆動回路１４，１４’から逆電圧で
ある所定の駆動電圧−Ｖｐが印加されて電気機械変換素
子６９が緩速充電により緩やかに縮小すると、駆動部材
７１が静止した状態で支持部材６７が係合部材４０の他
方側に移動し、その後に電気機械変換素子６９が急速放
電により急激に伸長すると、支持部材６７が静止した状
態で駆動部材７１が狭持部材５０，５２による摩擦力に
打ち勝って係合部材４０の他方側に移動する。この繰り
返し動作により支持部材６７が移動体６５と共に、係合
部材４０の他方側に間欠的に移動することになる。

【００７１】本発明の実施形態に係る駆動装置１０は、
上記のように駆動用の電気機械変換素子２６，６９の正
極及び負極間に正逆両方向の駆動電圧Ｖｐを印加するこ
とにより電気機械変換素子２６，６９を伸長方向と縮小
方向とで異なる速度で伸縮させることにより支持部材２
４，６７と係合部材３０，４０とを相対移動させるよう
にしたものであって、電気機械変換素子２６，６９の負
極と接地との間に当該負極に過大な逆電圧が印加される
のを阻止する保護回路１４６を設けるようにしたもので
ある。このため、駆動回路１４，１４’に所定値を超え
る過大な逆電圧が発生したとしても、保護回路１４６が
動作してその過大な逆電圧が接地側に吸収され、電気機
械変換素子２６，６９に印加されるのが効果的に阻止さ
れることになる結果、信頼性に優れた駆動装置を実現す
ることができる。

【００７２】なお、本発明は、上記実施形態のものに限
定されるものではなく、以下に述べるような種々の変形
態様を採用することが可能である。

【００７３】（１）上記実施形態では、電気機械変換素
子２６の負極と接地との間に接続される保護回路１４６
はバイポーラトランジスタを含むリミット回路により構
成したものであるが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
を含むリミット回路により構成することもできる。例え
ば、図１２に示すように、Ｎチャネルの電界効果トラン
ジスタＱ３と、ドレイン抵抗Ｒ９と、ゲート抵抗Ｒ１
０，Ｒ１１とで構成するようにすればよい。すなわち、
電界効果トランジスタＱ３のドレインＤをドレイン抵抗
Ｒ９を介して接続点ｄに接続すると共に、ソースＳを接
地し、接続点ｄと接地間に直列接続されたゲート抵抗Ｒ
１０，Ｒ１１の中間点をゲートＧに接続するようにすれ
ばよい。

【００７４】この回路構成によれば、電気機械変換素子
２６の負極側に所定値を超える過大な逆電圧が生じた場
合、ゲート抵抗Ｒ１０，Ｒ１１で分圧された電圧がゲー
トＧに印加されることでドレインＤ−ソースＳ間が導通
状態となり過大な逆電圧は接地側に吸収されて電気機械
変換素子２６に印加されないようになる。このように構
成された保護回路１４６は、図１１に示すように構成さ
れた駆動部１２’の場合にも適用可能である。

【００７５】（２）また、保護回路１４６をツェナーダ
イオードで構成されたリミット回路により構成すること
もできる。例えば、図１３に示すように、所定のブレー
クダウン電圧を有するツェナーダイオードＺＤ２を用
い、そのアノードＡを電気機械変換素子２６の接続点ｄ
に接続し、カソードＣを接地するようにすればよい。

【００７６】この回路構成によれば、電気機械変換素子
２６の負極側に所定値を超える過大な逆電圧が生じた場
合、ツェナーダイオードＺＤ２がブレークダウンするこ
とで過大な逆電圧は接地側に吸収されて電気機械変換素
子２６に印加されないようになる。このように構成され
た保護回路１４６は、図１１に示すように構成された駆
動部１２’の場合にも適用可能である。

【００７７】（３）さらに、保護回路１４６を上記のよ
うなバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、
ツェナーダイオード等のスイッチ素子以外の他のスイッ
チ素子、例えば、サイリスタ、ダイアック、トライアッ
ク等を用いて構成することも可能である。要は、電気機
械変換素子２６の負極側と接地間にスイッチ素子を介在
させておき、所定値を超える過大な逆電圧が生じたとき
にそのスイッチ素子が導通状態となるような回路構成と
しておけばよい。

【００７８】（４）上記実施形態では、図３に示す駆動
回路１４における第１，第２の定電流回路１４１，１４
３として図４に示す構成のものを採用しているが、この
回路構成のものに限定されるものではない。例えば、図
１４に示す構成のものを採用することも可能である。こ
の図１４に示すものは、図４に示す抵抗Ｒ２とツェナー
ダイオードＺＤ１との並列回路をｐｎｐ型トランジスタ
Ｔｒ３に置き換えて構成したものである。

【００７９】この回路構成によれば、トランジスタＴｒ
３によってトランジスタＴｒ１のベース電圧が一定値に
保持されることで抵抗Ｒ１の電圧降下が所定の値に安定
化され、これによりコレクタ電流が所定値に抑制され
る。さらには、図４や図１４に示すもの以外の他の回路
構成からなるものを採用することも可能である。勿論、
バイポーラトランジスタに限るものではなく、電界効果
トランジスタ等を用いて構成することもできる。

【００８０】（５）上記実施形態では、図３に示す駆動
回路１４における第１，第２の短絡回路１４２，１４４
として図５に示す構成のものを採用しているが、この回
路構成のものに限定されるものではなく、他の回路構成
からなるものを採用することも可能である。勿論、バイ
ポーラトランジスタに限らず、電界効果トランジスタ等
を用いて構成することもできる。。

【００８１】（６）上記実施形態では、図３に示す駆動
回路１４において、電気機械変換素子２６，６９に対す
る順方向への充電動作及び放電動作を繰り返し行わせる
ときには第２の短絡回路１４４を導通状態に保持したま
まにし、電気機械変換素子２６，６９に対する逆方向へ
の充電動作及び放電動作を繰り返し行わせるときには第
１の短絡回路１４２を導通状態に保持したままにしてい
るが、順方向への充電動作時及び放電動作時にのみ第２
の短絡回路１４４を導通状態にし、逆方向への充電動作
時及び放電動作時にのみ第１の短絡回路１４４を導通状
態にするようにしてもよい。

【００８２】（７）上記実施形態では、図７に示す駆動
回路１４’は各短絡回路１４１’〜１４４’を電界効果
トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）からなるスイッチ素子の
みで構成しているが、短絡回路１４２’，１４４’を構
成するＭＯＳＦＥＴと接地との間に所定の抵抗値を有す
る抵抗素子を接続するようにしたり、例えば短絡回路１
４２’，１４４’について抵抗とＭＯＳＦＥＴとの直列
回路を付加する等した変形回路を採用することも可能で
ある。このような場合でも、電気機械変換素子２６に印
加する駆動電圧が矩形波であっても、ｆｄ／ｆｒの値を
０．３乃至１．５の範囲内に設定し、デューティ比Ｄを
０．０５乃至０．４５及び０．５５乃至０．９５の範囲
内に設定することで駆動可能となる。

【００８３】（８）上記実施形態では、図７に示す駆動
回路１４’において、電気機械変換素子２６，６９に印
加する駆動電圧を矩形波とし、その駆動電圧のｆｄ／ｆ
ｒの値を０．３乃至１．５の範囲内に設定し、デューテ
ィ比Ｄを０．０５乃至０．４５及び０．５５乃至０．９
５の範囲内に設定するようにしているが、必ずしも上記
条件を満足させることで駆動させるものに限定されるも
のではなく、電気機械変換素子２６，６９に印加する駆
動電圧が矩形波であっても他の条件を満足させることで
駆動させるようにすることも可能である。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１乃至３の
発明によれば、電気機械変換素子の負極と接地との間に
当該負極に過大な逆電圧が印加されるのを阻止する保護
回路を設けるようにしたので、電気機械変換素子の負極
側に過大な逆電圧が生じたときでも保護回路により過大
な逆電圧が電気機械変換素子に印加されないようにな
り、電気機械変換素子が過大な逆電圧により破損するこ
とのない信頼性に優れた駆動装置を実現することができ
る。

【００８５】また、請求項４の発明によれば、保護回路
が過大な逆電圧が生じたときに導通されるバイポーラト
ランジスタを含むリミット回路から構成されているの
で、電気機械変換素子に過大な逆電圧が印加されること
が効果的に阻止され、電気機械変換素子が過大な逆電圧
により破損することのない信頼性に優れた駆動装置を実
現することができる。

【００８６】また、請求項５の発明によれば、保護回路
が過大な逆電圧が生じたときに導通される電界効果トラ
ンジスタを含むリミット回路から構成されているので、
電気機械変換素子に過大な逆電圧が印加されることが効
果的に阻止され、電気機械変換素子が過大な逆電圧によ
り破損することのない信頼性に優れた駆動装置を実現す
ることができる。

【００８７】また、請求項６の発明は、保護回路が過大
な逆電圧が生じたときにブレークダウンするツェナーダ
イオードで構成されたリミット回路から構成されている
ので、電気機械変換素子に過大な逆電圧が印加されるこ
とが効果的に阻止され、電気機械変換素子が過大な逆電
圧により破損することのない信頼性に優れた駆動装置を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る駆動装置の構成を概
略的に示す図である。

【図２】図１に示す駆動装置の駆動部の構成例を示す斜
視図である。

【図３】図１に示す駆動装置における駆動回路の構成例
を示す図である。

【図４】図３に示す駆動回路に適用される定電流回路の
構成例を示す図である。

【図５】図３に示す駆動回路に適用される短絡回路の構
成例を示す図である。

【図６】図３に示す駆動回路を制御する制御回路から出
力されて各スイッチ素子に印加される制御信号と、電気
機械変換素子に印加される駆動電圧の波形とを示す図で
ある。

【図７】図１に示す駆動装置における駆動回路の別の構
成例を示す図である。

【図８】図７に示す駆動回路に適用される短絡回路の構
成例を示す図である。

【図９】図７に示す駆動回路に適用される短絡回路の構
成例を示す図である。

【図１０】図７に示す駆動回路を制御する制御回路から
出力されて各スイッチ素子に印加される制御信号と、電
気機械変換素子に印加する駆動電圧の波形とを示す図で
ある。

【図１１】図１に示す駆動部の別の構成例を示す図で、
（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図１２】図３に示す駆動回路における保護回路の別の
構成例を示す図である。

【図１３】図３に示す駆動回路における保護回路の別の
構成例を示す図である。

【図１４】図３に示す駆動回路における定電流回路の別
の構成例を示す図である。

【図１５】従来例の駆動装置の構成を概略的に示す図で
ある。

【図１６】図１５に示す駆動装置の電気機械変換素子に
印加される駆動電圧の波形を示す図で、（ａ）は繰出波
形、（ｂ）は戻り波形である。

【図１７】電気機械変換素子に印加される電圧と変位と
の関係を示す図である。

【図１８】過大な逆電圧が生じた場合の駆動電圧の状態
を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 駆動装置 １２，１２’ 駆動部 １４，１４’ 駆動回路 ２２ 制御部 ２４，６７ 支持部材 ２６，６９ 電気機械変換素子 ２８，７１ 駆動部材 ３０，４０ 係合部材 １４１ 第１の定電流回路 １４２ 第１の短絡回路 １４３ 第２の定電流回路 １４４ 第２の短絡回路 １４６ 保護回路 １４１ａ〜１４４ａ，１４１ａ’〜１４４ａ’ スイッ
チ素子 １４１’ 第１の短絡回路 １４２’ 第２の短絡回路 １４３’ 第３の定電流回路 １４４’ 第４の短絡回路 １４６ 保護回路 ＰＳ 駆動電源

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用の電気機械変換素子と、この電気
   機械変換素子の正極及び負極のいずれか一方に固着され
   た支持部材と、前記電気機械変換素子の正極及び負極の
   残る他方に固着された駆動部材と、この駆動部材に所定
   の摩擦力で係合された係合部材と、駆動電源と接地との
   間に接続されると共に、前記電気機械変換素子の正極及
   び負極間に正逆両方向の駆動電圧を印加することにより
   当該電気機械変換素子を伸縮させる駆動回路とを備え、
   前記電気機械変換素子を伸長方向と縮小方向とで異なる
   速度で伸縮させることにより前記支持部材と前記係合部
   材とを相対移動させる駆動装置であって、前記電気機械
   変換素子の負極と接地との間に当該負極に過大な逆電圧
   が印加されるのを阻止する保護回路を設けたことを特徴
   とする駆動装置。
2. 【請求項２】 前記駆動回路は、一方端が電源に接続さ
   れ、他方端が前記電気機械変換素子の正極に接続された
   スイッチ素子と定電流源とが直列接続されてなる第１の
   定電流回路と、一方端が前記電気機械変換素子の正極に
   接続され、他方端が接地された第１の短絡回路と、一方
   端が電源に接続され、他方端が前記電気機械変換素子の
   負極に接続されたスイッチ素子と定電流源とが直列接続
   されてなる第２の定電流回路と、一方端が前記電気機械
   変換素子の負極に接続され、他方端が接地された第２の
   短絡回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の駆
   動装置。
3. 【請求項３】 前記駆動回路は、一方端が電源に接続さ
   れ、他方端が前記電気機械変換素子の正極に接続された
   第１の短絡回路と、一方端が前記電気機械変換素子の正
   極に接続され、他方端が接地された第２の短絡回路と、
   一方端が電源に接続され、他方端が前記電気機械変換素
   子の負極に接続された第３の短絡回路と、一方端が前記
   電気機械変換素子の負極に接続され、他方端が接地され
   た第４の短絡回路とを備えたことを特徴とする請求項１
   記載の駆動装置。
4. 【請求項４】 前記保護回路は、過大な逆電圧が生じた
   ときに導通されるバイポーラトランジスタを含むリミッ
   ト回路からなることを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れかに記載の駆動装置。
5. 【請求項５】 前記保護回路は、過大な逆電圧が生じた
   ときに導通される電界効果トランジスタを含むリミット
   回路からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   かに記載の駆動装置。
6. 【請求項６】 前記保護回路は、過大な逆電圧が生じた
   ときにブレークダウンするツェナーダイオードで構成さ
   れたリミット回路からなることを特徴とする請求項１乃
   至３のいずれかに記載の駆動装置。