JP2002112562A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップ部材に所望の運動を確実に行わせて被
駆動体に対する駆動制御の精度を向上させる駆動装置を
提供する。 【解決手段】 圧電アクチュエータ１０をこの圧電アク
チュエータ１０に対してロータＲと反対の位置で保持す
る規制部材５０，５０’を設けるとともに、この規制部
材５０，５０’を、上記圧電アクチュエータ１０からこ
の圧電アクチュエータ１０に発生する振動の振幅以上の
間隙Ｌを介して配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子等の変位
素子を用いた圧電アクチュエータを備える駆動装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の圧電素子に所定の駆動信号
を出力することにより所定の変位を発生させ、各変位素
子の先端部に結合されたチップ部材（合成部）に所定の
運動（例えば、楕円運動）を行わせることにより、この
チップ部材に摩擦接触する所定の部材を回転させたり、
あるいは直線的に移動させたりするように構成された圧
電アクチュエータが広く知られている。

【０００３】この種の圧電アクチュエータを備える駆動
装置として、例えば、図１８に示すように、被駆動体Ｓ
に近接配置された上述の構成を有する圧電アクチュエー
タ８０１と、この圧電アクチュエータ８０１のチップ部
材８０１ａと被駆動体Ｓとの接触部分において所定の摩
擦力が発生するように、被駆動体Ｓと圧電アクチュエー
タ８０１とを圧接させる押圧機構８０２とが備えられた
ものがある。

【０００４】この駆動装置は、上記チップ部材８０１ａ
が弾性的に被駆動体Ｓに圧接した状態で、所定の駆動信
号を圧電素子８０１ｂに出力し、チップ部材８０１ａを
例えば矢印タの方向に運動させることにより、被駆動体
Ｓを回転軸８０３を中心にして矢印チの方向に回転させ
るように構成されている。

【０００５】また、圧電アクチュエータ８０１のベース
部材８０１ｃは、保持部材８０４によって固定されてい
る。このベース部材８０１ｃは、上記押圧機構８０２に
より前後動（図１８の左右方向）可能に保持されている
とともに、押圧機構８０２のバネ部材８０２により前方
に付勢されている。これにより、圧電アクチュエータ８
０１は、被駆動体Ｓに圧接された状態で保持されるよう
になっている。なお、例えば、被駆動体Ｓの偏心などに
より接触位置が変動したとしても、その変動分は上記バ
ネ部材８０２の弾力により吸収されるようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構成において、高出力を得るには、圧電アクチュエー
タ８０１が共振するように駆動すればよい。したがっ
て、通常、この共振状態でチップ部材８０１ａが所望の
楕円運動を行うように、圧電アクチュエータ８０１を構
成する各部の振動をシミュレーションして各部の材質や
質量が設計される。このとき、ベース部材８０１ｃの振
動も考慮されている。

【０００７】しかしながら、上記従来の駆動装置のよう
に、ベース部材８０１ｃが固定されると、ベース部材８
０１ｃの振動が上記保持部材８０４によって阻害され、
設計通りの楕円軌跡が得られなくなるという問題があ
る。

【０００８】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、チップ部材に所望の運動を確実に行わせて被駆動体
に対する駆動制御の精度を向上させる駆動装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の変位素子と、この複数の変位素子の各先端部
に結合され、被駆動部材に圧接される合成部と、上記各
変位素子の基端を支持するベース部材とを有する駆動ユ
ニットと、上記合成部を上記被駆動部材に圧接させるべ
く上記ベース部材に取付けられたバネ部材と、上記合成
部が特定の運動を行うように上記各変位素子に駆動信号
を出力する駆動信号出力部とを備え、上記合成部に上記
駆動信号出力部から出力された駆動信号に応じた特定の
運動を行わせることにより、上記被駆動部材を所定の方
向に駆動する駆動装置において、上記駆動ユニットに対
して上記被駆動部材と反対の位置で、かつ、上記ベース
部材に対向する位置に、上記駆動ユニットの駆動に基づ
く上記駆動ユニット自体の変位を規制する規制部材を、
上記ベース部材との間に所定の間隙を介して配設したこ
とを特徴とする。

【００１０】この発明によれば、駆動ユニットに対して
被駆動部材と反対の位置で、かつ、ベース部材に対向す
る位置に、上記駆動ユニットの駆動に基づく上記駆動ユ
ニット自体の変位を規制する規制部材を、上記ベース部
材との間に所定の間隙を介して配設したから、駆動ユニ
ットと規制部材とは密着しない。これにより、ベース部
材の振動が上記規制部材によって阻害されるのを回避す
ることができ、駆動信号出力部により出力された駆動信
号に従った運動を上記合成部に確実に行わせることがで
きる。

【００１１】その場合に、請求項２に記載の発明のよう
に、上記所定の間隙として、上記圧電素子の変位に起因
して発生する駆動ユニットの振動の振幅以上の間隙とす
るとよい。

【００１２】さらに、請求項３に記載の発明のように、
上記所定の間隙を、上記変位素子の変位に起因して発生
する駆動ユニットの振動の振幅と被駆動部材の接触位置
の変動分の合計以上の間隙とすると一層よい。

【００１３】ところで、駆動ユニットの作動が停止され
ても、被駆動部材に作用する慣性力により、しばらくの
間、被駆動部材は引き続き駆動方向に動き、被駆動部材
に接触する合成部は、その被駆動部材の動きに追随する
ことになる。ここで、上記バネ部材が被駆動部材と合成
部との接触面に対し垂直な方向にのみ被駆動部材を加圧
するように構成されている場合、上記被駆動部材が合成
部を追随させる力（以下、追随力という）によってバネ
部材が上記垂直な方向以外の方向（以下、第２の方向と
いう）に弾性的に変形することになる。そして、この追
随力がバネ部材の第２の方向に働く復元力より小さくな
ったときに、この復元力によって、被駆動部材の動きに
追随していた合成部が、被駆動部材を駆動する前の初期
位置の方向に向かって戻り出し、逆に、被駆動部材がこ
の合成部の動きに追随することになる。その場合に、上
記復元力の大きさによって、合成部が上記初期位置まで
戻ることなく停止したり、あるいは上記初期位置を越え
て停止したりすることがある。すなわち、被駆動部材の
停止位置にばらつきが生じることになる。また、上記の
ような初期位置に向かって戻るという動作は、被駆動部
材を速やかに停止させる上で時間のロスである。

【００１４】そこで、請求項４に記載の発明のように、
バネ部材は、上記合成部と被駆動部材との接触面に垂直
な方向に加圧するとともに、上記駆動ユニットが上記規
制部材により駆動方向側で保持されるように上記駆動ユ
ニットを加圧するように構成すると、被駆動部材が合成
部を追随させる力が加圧部の復元力より小さくなって
も、上記駆動ユニットが、上記規制部材により駆動方向
側で保持された状態となるため、駆動ユニットが初期位
置に向かって戻るという動作が発生しない。したがっ
て、上記のように被駆動部材の停止位置にばらつきが生
じず、被駆動部材の停止制御の精度が向上するととも
に、上記のような時間ロスが解消され、被駆動部材の停
止制御時間を短縮することができる。

【００１５】その場合に、請求項５に記載の発明のよう
に、上記駆動ユニットを、上記規制部材の保持部を中心
として回転可能に支持するとよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る駆動装置について説
明する。

【００１７】図１は、本実施形態に係る駆動装置の構成
を示す図である。

【００１８】図１に示すように、駆動装置１は、圧電ア
クチュエータ１０と、加圧機構４０と、規制部材５０，
５０’とからなり、これらを用いてロータＲを矢印βの
方向に回転駆動する。

【００１９】圧電アクチュエータ１０は、２つの変位素
子（積層型の第１圧電素子及び第２圧電素子）１００，
１００’が略直角に交差させて配置され、それらの交差
側端部にチップ部材（合成部）２００が接着剤により接
合されているとともに、第１圧電素子１００及び第２圧
電素子１００’の他端部がベース部材（支持部材）３０
０に接着剤で接合された構成とされている。なお、第１
圧電素子１００及び第２圧電素子１００’は図２に示す
圧電素子１００と実質的に同一であり、第２圧電素子１
００’の各構成要素を、第１圧電素子１００の各構成要
素の符号にそれぞれ（’）を付して区別する。

【００２０】図２に示すように、変位素子１００は、Ｐ
ＺＴ等の圧電特性を示す複数のセラミック薄板１０１と
電極１０２，１０３を交互に積層したものであり、各セ
ラミック薄板１０１と電極１０２，１０３とは接着剤に
より固定されている。１つおきに配置された各電極群１
０２及び１０３は、それぞれ信号線１０４，１０５を介
して駆動電源１０６に接続されている。信号線１０４と
信号線１０５との間に所定の電圧を印加すると、電極１
０２と電極１０３とに挟まれた各セラミック薄板１０１
には、その積層方向に電解が発生し、その電界は１つお
きに同じ方向である。したがって、各セラミック薄板１
０１は、１つおきに分極の方向が同じになる（隣り合う
２つのセラミック薄板１０１の分極方向は逆となる）よ
うに積層されている。なお、積層型圧電素子１００の両
端部には、保護層１０７が設けられている。

【００２１】駆動電源１０６により直流の駆動電圧を電
極１０２と電極１０３との間に印加すると、全てのセラ
ミック薄板１０１が同方向に伸び又は縮み、圧電素子１
００全体として伸縮する。電界が小さく、かつ変位の履
歴が無視できる領域では、各電極１０２と電極１０３と
の間に発生する電界と圧電素子１００の変位は、図３に
示すように、ほぼ直線的な関係と見なすことができる。

【００２２】駆動電源１０６により交流の駆動電圧（交
流信号）を電極１０２と電極１０３との間に印加する
と、その電界に応じて各セラミック薄板１０１は同方向
に伸縮を繰り返し、圧電素子１００全体として伸縮を繰
り返す。圧電素子１００には、その構造や電気的特性に
より決定される固有の共振周波数が存在する。交流の駆
動電圧の周波数が圧電素子１００の共振周波数と一致す
ると、インピーダンスが低下し、圧電素子１００の変位
が増大する。圧電素子１００は、その外形寸法に対して
変位が小さいため、低い電圧で駆動するためには、この
共振現象を利用することが望ましい。

【００２３】図１に戻り、ベース部材３００の背面側に
は、チップ部材２００をロータＲに圧接させるための加
圧機構４０が設けられている。ロータＲは、中心軸Ａに
より回転可能に保持されている。加圧機構４０は、コイ
ルスプリング４１（バネ部材）と加圧部４２とを備え、
上記コイルスプリング４１の一端が上記ベース部材３０
０の背面中央部に取り付けられていると共に、他端が上
記加圧部４２に連結され、この加圧部４２の加圧力が上
記コイルスプリング４１を介してロータＲに伝達される
ようになっている。これにより、ロータＲが回転したと
きには、ロータＲとチップ部材２００との接触部分にお
いて、駆動方向と反対方向に所定の摩擦力が発生するよ
うになっている。この場合、ロータＲに比べて軽量で小
型な圧電アクチュエータを加圧するように構成したか
ら、圧電アクチュエータを固定し、ロータ側に上記のよ
うな加圧機構を設けて、ロータを圧電アクチュエータに
圧接させる構成に比べて、上記加圧機構が小型のもので
済み、延いては駆動装置１全体の構成がコンパクトにな
る。

【００２４】本実施形態に係る圧電アクチュエータ１０
においては、ベース部材３００の背面側に、圧電アクチ
ュエータ１０を受け止めるための規制部材５０，５０’
が設けられている。この規制部材５０，５０’は、上記
ベース部材３００から、圧電素子１００，１００’の変
位に起因して発生する圧電アクチュエータ１０の振動の
振幅と略同じ長さの間隙Ｌを介して配設され、この位置
で圧電アクチュエータ１０の変位を規制するように構成
されている。なお、ロータＲの偏心などにより、チップ
部材２００とロータＲの接触位置が変動する場合には、
間隙Ｌをその変動分を加えた長さに設定する。これによ
り、圧電アクチュエータ１０は、その接触位置の変動に
追従することができ、常に安定した駆動を行うことがで
きる。

【００２５】ベース部材３００の材料としては、製造が
容易で、かつ強度に優れたステンレス鋼等が好ましい。
チップ部材２００の材料としては、安定して高い摩擦係
数が得られ、かつ耐磨耗性に優れたタングステン等が好
ましい。

【００２６】第１圧電素子１００及び第２圧電素子１０
０’をそれぞれ位相差を有する交流信号で駆動すること
により、チップ部材２００に所定の運動をさせることが
できる。このチップ部材２００をロータＲの円周面に押
し付けると、チップ部材２００の矢印α方向の楕円運動
（円運動を含む）をロータＲの矢印β方向の回転運動に
変換することが可能となる。ロータＲの材料としては、
アルミニウム等の軽量金属が好ましく、チップ部材２０
０との摩擦による磨耗を防止するため、表面にアルマイ
ト等の処理を施すことが好ましい。

【００２７】本実施形態における駆動装置１のブロック
構成を図４に示す。

【００２８】発信器６００は、図６に示す正弦波信号を
発生するものである。

【００２９】位相制御部６０１は、被駆動部材であるロ
ータＲの回転速度、駆動トルク、回転方向等に応じて遅
延回路６０２を制御し、位相のずれた正弦波信号を発生
するものである。

【００３０】振幅制御部６０３は、第１増幅器６０４及
び第２増幅器６０５の増幅度を制御して、互いに位相の
ずれた２つの正弦波信号の振幅を増幅するものである。
第１増幅器６０４及び第２増幅器６０５により増幅され
た正弦波信号は、それぞれ第１圧電素子１００及び第２
圧電素子１００’に印加される。

【００３１】駆動装置１によるロータＲの回転原理につ
いて説明する。

【００３２】図５は、圧電アクチュエータ１０を加圧機
構４０によりロータＲに所定の加圧力Ｆにより押し付け
た状態を示す。また、第１圧電素子１００及び第２圧電
素子１００’に印加する電圧又はそれらの変位を図６に
示す。

【００３３】第１圧電素子１００及び第２圧電素子１０
０’に対してそれぞれ図６に示すような位相の異なる正
弦波電圧を印加すると、それに応じて第１圧電素子１０
０及び第２圧電素子１００’は正弦波的に変位する。そ
の結果、チップ部材２００は、例えば円運動を行う。

【００３４】第１圧電素子１００及び第２圧電素子１０
０’に印加する正弦波電圧の周波数が大きく、チップ部
材２００の回転速度が速い場合、コイルスプリング４１
の付勢力によっては、アクチュエータ自体がチップ部材
２００の変位に追随できず、チップ部材２００がロータ
Ｒの表面から一時的に離反する状態が生じる。したがっ
て、チップ部材２００がロータＲの表面から離反してい
る間にチップ部材２００を所定方向に移動させ、チップ
部材２００がロータＲの表面に接触している間に所定方
向と反対方向に移動させることにより、ロータＲを回転
させることができる。この状態を図７に示す。

【００３５】図７において、（ａ）及び（ｅ）は第１圧
電素子１００及び第２圧電素子１００’が共に伸び、チ
ップ部材２００がロータＲの表面に接触した状態、
（ｂ）は第１圧電素子１００が縮み第２圧電素子１０
０’が伸び、チップ部材２００がロータＲの表面から離
反した状態、（ｃ）は第１圧電素子１００及び第２圧電
素子１００’が共に縮み、チップ部材２００がロータＲ
の表面から離反した状態、（ｄ）は第１圧電素子１００
が伸び第２圧電素子１００’が縮んでいるが、チップ部
材２００がロータＲの動きに追いつき、チップ部材２０
０がロータＲの表面に接触した状態を示す。図７からわ
かるように、チップ部材２００にロータＲの表面に対し
接触する状態と離反する状態とを交互に繰り返させるこ
とにより、ロータＲを回転させることができる。

【００３６】なお、第１圧電素子１００及び第２圧電素
子１００’に印加する正弦波電圧の周波数（圧電素子の
駆動周波数）が小さく、チップ部材２００の回転速度が
遅い場合は、コイルスプリング４１の付勢力により圧電
アクチュエータ１０自体がチップ部材２００の変位に追
随してしまい、チップ部材２００はロータＲの表面から
離反することはなく、ロータＲの表面と接触した状態で
往復駆動される。したがって、この場合、ロータＲを回
転させることはできない。

【００３７】次に、第１圧電素子１００及び第２圧電素
子１００’を駆動するための駆動信号について説明す
る。互いに直交する独立した２つの運動を合成すると、
その交点は、楕円振動の式（Lissajousの式）にしたが
った軌跡を描く。本実施形態の圧電アクチュエータ１０
においても、第１圧電素子１００及び第２圧電素子１０
０’を駆動するための駆動信号の振幅や位相差を変化さ
せることにより、種々の軌跡を得ることができる。各駆
動信号の振幅を等しくした場合において、各駆動信号間
の位相差を０°，４５°，９０°，１３５°及び１８０
°とした場合の軌跡は、基本的には、それぞれ図８の
（ａ）〜（ｅ）に示すようになる。

【００３８】このように、チップ部材２００の軌跡を制
御することにより、ロータＲの回転方向、回転速度、回
転力（トルク）等を制御することができる。具体的に
は、ロータＲに対してその接線方向におけるチップ部材
２００の軌跡の径を大きくすれば回転速度が上昇する。
また、ロータＲに対してその法線方向におけるチップ部
材２００の軌跡の径を大きくすれば回転力が上昇する。
さらに、位相を反転すれば、回転方向を反転させること
ができる。

【００３９】共振状態において、チップ部材２００の移
動軌跡を図８（ａ）〜（ｅ）に示すようにするためには
次の条件がさらに必要となる。すなわち、図９に示すよ
うに、圧電アクチュエータ１０は、複数の固有振動モー
ドを有し、（ａ）に示すように、各圧電素子１００，１
００’が同位相で伸縮する場合（以下、同位相モードと
いう）と、（ｃ）に示すように、各圧電素子１００，１
００’が逆位相で伸縮する場合（以下、逆位相モードと
いう）とが生じる。共振状態において所望の軌跡を得る
ためには、上記同位相モードの共振周波数と逆位相モー
ドの共振周波数を一致させ、その共振周波数で駆動する
必要がある。

【００４０】次に、本実施形態に係る駆動装置１の特徴
部分について説明する。

【００４１】駆動装置１は、上述したように、ベース部
材３００の背面側に、上記ベース部材３００から圧電ア
クチュエータ１０に発生する振動の振幅と略同じ長さの
間隙を介して規制部材５０，５０’を配設したところに
特徴がある。

【００４２】図１０は、この特徴部分による作用を示す
図である。

【００４３】（ａ）は、駆動装置１の作動前の初期状態
を示す。

【００４４】（ｂ）に示すように、駆動装置１によりロ
ータＲを矢印アの方向に駆動すると、圧電アクチュエー
タ１０はロータＲからの駆動反力を受けて矢印イの方向
に移動すると共に、コイルスプリング４１が右側に傾倒
し、ベース部材３００の右側背面が規制部材５０に軽く
当接する。このとき、圧電アクチュエータ１０は、規制
部材５０に軽く当接しながら振動することになる。

【００４５】次に、（ｃ）に示すように、圧電アクチュ
エータ１０によるロータＲの駆動を停止した後、ロータ
Ｒは慣性力により引き続き矢印アの方向に回転し、この
ロータＲの回転にチップ部材２００が追随して圧電アク
チュエータ１０が矢印ウの方向に移動すると共に、コイ
ルスプリング４１が左側に傾倒し、ベース部材３００の
左側背面が規制部材５０’に軽く当接する。

【００４６】そして、（ｄ）に示すように、ロータＲと
チップ部材２００との接触面に作用する摩擦力により、
チップ部材２００を追随させる力がコイルスプリング４
１の復元力（コイルスプリング４１が左側に傾倒した状
態から直立した状態に復元しようとする力）より小さく
なると、この復元力により、圧電アクチュエータ１０は
（ａ）に示す初期位置に向かって矢印エの方向に移動
し、これにより、ロータＲは、上記駆動方向と反対方向
（矢印オの方向）に追随した後、停止する。

【００４７】このように、ベース部材３００と規制部材
５０，５０’との間に、圧電アクチュエータ１０に発生
する振動の振幅と略同じ長さの間隙Ｌを設けたことによ
り、圧電アクチュエータ１０が移動したときに規制部材
５０，５０’に軽く当接するように構成したから、ベー
ス部材３００の振動、延いてはチップ部材３００の運動
軌跡が規制部材５０，５０’に阻害されるのを回避する
ことができる。したがって、チップ部材３００に駆動信
号に応じた所望の運動を行わせることができ、ロータＲ
の回転制御精度を向上させることができる。さらに、チ
ップ部材２００とロータＲの接触位置が変動する場合
に、その変動分を加えた長さに間隙Ｌを設定すれば、圧
電アクチュエータ１０は、その接触位置の変動に追従す
ることができ、常に安定した駆動が行える。

【００４８】次に、本発明の第２の実施形態に係る駆動
装置について説明する。なお、各部材の番号は、上記第
１実施形態の各部材の番号をそのまま使用するものとす
る。

【００４９】本実施形態に係る駆動装置１は、上記第１
実施形態の駆動装置の構成に加えて、さらに、図１１の
（ａ）に示すように、コイルスプリング４１を、点線で
示す第１実施形態における取付位置より右側寄りに取り
付け、ベース部材３００を左側（駆動方向側）の規制部
材５０’に軽く当接させた状態で圧電アクチュエータ１
０を加圧するように構成されているところに特徴があ
る。

【００５０】図１１は、この特徴部分の作用を示す図で
ある。

【００５１】図１１の（ｂ）に示すように、圧電アクチ
ュエータ１０によりロータＲを矢印サの方向に駆動する
と、圧電アクチュエータ１０は、ロータＲから駆動反力
を受ける。このとき、コイルスプリング４１による付勢
力を所定の大きさに調整することで、圧電アクチュエー
タ１０が上記のような駆動反力を受けても、上記第１実
施形態のように右側の規制部材５０’に当接するような
ことはなく、ベース部材３００は、上記コイルスプリン
グ４１の付勢力によって上記駆動前の状態（（ａ）の状
態）が維持される。

【００５２】次に、（ｃ）に示すように、圧電アクチュ
エータ１０によるロータＲの駆動を停止した後、ロータ
Ｒは慣性力により引き続き矢印サの方向に回転し、この
ロータＲの回転にチップ部材２００が追随する。したが
って、（ｄ）に示すように、ロータＲとチップ部材２０
０との接触面に作用する摩擦力とによりロータＲが停止
するまで、圧電アクチュエータ１０が左側の規制部材５
０’に当接した状態が維持される。この場合、ベース部
材３００は、左側の規制部材５０’に上記（ａ），
（ｂ）の状態よりは比較的強く当接することになるが、
圧電アクチュエータ１０は作動停止状態であるから問題
はない。

【００５３】このように、コイルスプリング４１を、ベ
ース部材３００の中央位置より右側（反駆動方向側）に
取り付け、ロータＲの駆動中、常に、圧電アクチュエー
タ１０を、左側（駆動方向側）の規制部材５０’に軽く
当接させるように構成したことにより、上記第１実施形
態に対しさらに次のような利点がある。

【００５４】すなわち、上記第１実施形態においては、
コイルスプリング４１の復元力の大きさに応じて、チッ
プ部材２００が初期位置（図１０（ｄ）の位置）まで戻
ることなく停止したり、あるいは初期位置を越えて停止
したりする場合がある。これにより、ロータＲの停止位
置にばらつきが生じるとともに、圧電アクチュエータ１
０の作動停止後、初期位置に向かって戻る無駄な動作、
すなわち図１１の（ｃ）の状態から（ｄ）の状態に移る
動作が発生する。

【００５５】これに対し、第２実施形態においては、圧
電アクチュエータ１０の作動を停止しても、左側の規制
部材５０’に当接した状態が維持されるから、上記のよ
うな無駄な動きが発生せず、上記ロータＲとチップ部材
２００との接触面に作用する摩擦力で速やかにロータＲ
が停止される。したがって、ロータＲの停止位置のばら
つきの問題が発生するのを回避することができると共
に、ロータＲが停止するまでの時間をその分短縮するこ
とができる。

【００５６】なお、上記のようにコイルスプリング４１
をベース部材３００の左側に取り付ける構成のほかに、
例えば、図１２に示すように、上記第１実施形態の構造
に対し、右側の規制部材５０が取り外され、ベース部材
３００の右端部に、一端が支持部材７０に支持された付
勢部材（例えばコイルスプリング）６０が取り付けられ
た構造としてもよい。すなわち、この付勢部材６０の付
勢力を調整して、圧電アクチュエータ１０を常時保持部
５０’に軽く当接させるようにしてもよい。要は、上記
ロータＲのように円柱状周面を有する部材を当該駆動装
置１で回転駆動する場合には、図１３に示すように、加
圧機構４０が、上記被駆動部材Ｓとチップ部材２００と
の接点における法線方向であって中心向きに付勢する
（ｆ₁）だけでなく、接線方向にも付勢する（ｆ₂）よう
に構成すればよい。なお、この接線方向は駆動方向であ
る方が望ましい。

【００５７】また、コイルスプリング４１を、ベース部
材３００の右側（反駆動方向側）の傾斜面に取り付ける
とともに、ベース部材３００が、その左端部の角部分を
支点として回転可能に支持されるような構成としてもよ
い。このような支持構成としては、例えば、図１４に示
すように、上記角部分の形状に対応する凹部を有する支
持部材８０を設け、上記ベース部材３００の角部分と上
記支持部材８０の凹部とが嵌りこんだ状態で、上記コイ
ルスプリング４１の分力によるモーメントによって、ロ
ータＲの駆動中、常に、圧電アクチュエータ１０を上記
支持部材８０に付勢するように構成するとよい。また、
上記支持部材８０の代わりに、上記ベース部材３００の
角部分に例えばヒンジを取付け、この取付部分を支点と
して圧電アクチュエータ１０を回転可能に支持するよう
にしてもよい。

【００５８】このような構成によっても、圧電アクチュ
エータ１０の位置を一定にすることができ、ロータＲの
停止位置のばらつきの問題が発生するのを回避すること
ができると共に、ロータＲが停止するまでの時間を短縮
することができる。

【００５９】また、本発明は、上記ロータＲのように、
円柱状周面を有する部材を回転させるものに限らず、例
えば棒状部材を所定の直線上を移動させるものにも適用
することができる。

【００６０】また、上記圧電アクチュエータ１０を付勢
する部材として、上記のコイルスプリング４１に限ら
ず、例えば板ばねやねじりコイルスプリング等、上記法
線方向だけでなく、接線方向にも弾性的に変形するもの
であればよい。

【００６１】上記各実施形態においては、ベース部材３
００と規制部材５０，５０’との間に設けた間隙Ｌを、
圧電アクチュエータ１０に発生する振動の振幅の長さと
略同じ長さにしたが、上記間隙がこの振幅より大きくて
も、規制部材５０，５０’がチップ部材２００の運動に
影響を及ぼすのを回避することができる。

【００６２】上記各実施形態に係る駆動装置１を、次の
ような撮像装置に適用することができる。

【００６３】図１５に示すように、本撮像装置７０１
は、原稿（被写体）Ｑを載置する際の基準位置を示すＬ
字型のストッパ部７０２と、このストッパ部７０２の適
所から立設されたアーム部７０３と、このアーム部７０
３の上端部に設けられたヘッド部７０４とを有し、上記
ストッパ部７０２に沿って載置された原稿Ｑの像を、上
記ヘッド部７０４に設けられた後述の結像部７１０、撮
像部７２０、走査部７３０により縦横それぞれ２分割し
て順に撮像し、その後、それらの分割像Ｑ₁〜Ｑ₄を１つ
の全体画像に合成するように構成されている。

【００６４】図１６は、ヘッド部７０４に配設された結
像部７１０、撮像部７２０、走査部７３０の斜視図であ
る。

【００６５】図１６に示すように、結像部７１０は、ズ
ームレンズなどのレンズを含み、被写体像を結像部７１
０の上方位置に配設された撮像部７２０の撮像面上に結
像させるものである。結像部７１０は、上記各レンズが
モータ（図示せず）により駆動されることで、撮影倍率
や焦点位置の変更・調節を行うように構成されている。

【００６６】撮像部７２０は、長方形状の撮像領域を備
えたＣＣＤカラーエリアセンサ（以下、ＣＣＤと略称す
る。）からなり、結像部７１０により結像された被写体
の構造を、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色成分の画
像信号（各画素で受光された画素信号の信号列からなる
信号）に光電変換して出力するものである。なお、上記
撮像部７２０を、長方形状の撮像領域を備えたＣＭＯＳ
型のカラーエリアセンサ等で構成してもよい。

【００６７】図１６に示すように、走査部７３０は、ロ
ータ７３１と、ＭＲ素子７３３と、本発明に係る駆動装
置７３４とを有する。

【００６８】図１６、図１７に示すように、ロータ７３
１は、略円筒形状の部材とされ、軸受７３２を介してヘ
ッド部７０４の内壁部（図示せず）に相対回転自在に支
持されているとともに、上記結像部７１０に外嵌してい
る。その場合に、結像部７１０は、ロータ７３１の軸心
位置から偏心した位置に嵌合されているので、軸心方向
から見たときの結像部７１０の移動軌跡は、ロータ７３
１の軸心を中心として円形状となり、図１７に示すよう
に、撮像部７２０の配設位置を円錐体Ｖの頂点とする
と、結像部１０はその円錐体Ｖの底面Ｖ_a上を移動する
ことになる。

【００６９】そして、結像部７１０をロータ７３１を軸
中心に回転させて所定の位置で停止させて各分割像Ｑ₁
〜Ｑ₄を撮像する。

【００７０】ロータ７３１の表面下部は、周方向にＳ極
とＮ極とが交互に着磁された磁界発生部７３１ｂとされ
ているとともに、下側の軸受７３２の上面適所にＭＲ素
子７３３が取り付けられており、このＭＲ素子７３３と
磁界発生部７３１ｂとを用いてロータ７３１の回転角度
を検出するようになっている。

【００７１】ロータ７３１の側方には、このロータ７３
１を軸Ｌを中心として回転駆動する上記各実施形態に係
る駆動装置７３４が配設されている。この駆動装置７３
４によりロータ７３１が回転駆動されると、磁界発生部
７３１ｂの回転によりＭＲ素子７３３を通過する磁力線
の方向及びその密度が、ＭＲ素子７３３に対向する磁界
発生部７３１ｂの磁極に応じて変化し、ＭＲ素子７３３
の電気抵抗が変化することから、ＭＲ素子７３３に通電
してその両端の電圧の変化を検出し、ＭＲ素子７３３の
近傍を通過した磁極の個数を検出することで、ロータ７
３１の回転角度を算出する。

【００７２】このように、上記のような撮像装置に、本
発明に係る駆動装置を適用することにより、結像部７１
０の停止位置の精度が向上し、延いては撮影精度が向上
するとともに、ロータ７３１を停止させるまでに要する
時間が短縮されるから、撮像装置による撮影時間を短縮
することができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、駆動ユニットに対して
被駆動部材と反対の位置で、かつ、支持部材に対向する
位置に、上記駆動ユニットの駆動に基づく上記駆動ユニ
ット自体の変位を規制する規制部材を、上記支持部材と
の間に所定の間隙を介して配設したから、駆動ユニット
と規制部材とは密着せず、各変位素子の振動が上記規制
部材によって影響を受けるのを回避することができ、駆
動信号出力部により出力された駆動信号に従った運動を
上記合成部に確実に行わせることができる。

【００７４】また、バネ部材は、合成部と被駆動部材と
の接触面に垂直な方向に加圧するとともに、駆動ユニッ
トが規制部材により駆動方向側で保持されるように上記
駆動ユニットを加圧するように構成したので、被駆動部
材が合成部を追随させる力が加圧部の復元力より小さく
なっても、上記駆動ユニットが、上記規制部材により駆
動方向側で規制された状態となり、駆動ユニットが初期
位置に向かって戻るという無駄な動作が発生せず、した
がって、上記のように被駆動部材の停止位置にばらつき
が生じず、被駆動部材の停止制御の精度が向上するとと
もに、無駄な動作の発生による時間ロスが解消され、被
駆動部材の停止制御時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態における駆動装置の構成を示
す図である。

【図２】 本発明の駆動装置における圧電アクチュエー
タの一実施形態において変位素子として用いる積層型圧
電素子の構成を示す図である。

【図３】 積層型圧電素子における各電極の間に発生す
る電界と圧電素子の変位との関係を示す図である。

【図４】 駆動装置のブロック構成図である。

【図５】 圧電アクチュエータを加圧機構によりロータ
に所定の付勢力で押し付けた状態を示す図である。

【図６】 第１圧電素子及び第２圧電素子に印加する電
圧又はそれらの変位を示す図である。

【図７】 第１圧電素子及び第２圧電素子の伸縮状態及
びチップ部材とロータの表面との接触状態を示す図であ
る。

【図８】 各駆動信号間の位相差を０°，４５°，９０
°，１３５°及び１８０°とした場合の軌跡を示す図で
ある。

【図９】 同位相モード及び逆位相モードにおける各圧
電素子の伸縮状態を示す図である。

【図１０】 第１の実施形態における特徴部分の作用を
示す図である。

【図１１】 第２の実施形態における特徴部分の作用を
示す図である

【図１２】 第２の実施形態の変形形態を示す図であ
る。

【図１３】 加圧機構による付勢力を示す図である。

【図１４】 第２の実施形態の変形形態を示す図であ
る。

【図１５】 本発明に係る駆動装置を適用した撮像装置
の全体斜視図である。

【図１６】 結像部及び走査部の斜視図である。

【図１７】 撮像装置による分割撮像動作を示す説明図
である。

【図１８】 従来の駆動装置の概略図である。

【符号の説明】

１ 駆動装置 １０ 圧電アクチュエータ（駆動ユニット） １００ 第１圧電素子（変位素子） １００’ 第２圧電素子（変位素子） １０６ 駆動電源（駆動信号出力部） ２００ チップ部材（合成部） ３００ ベース部材 ４０ 加圧機構 ４１ コイルスプリング（バネ部材） ５０，５０’ 規制部材 ６０ 付勢部材 ８０ 支持部材 Ｌ 間隙

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H680 AA00 BB01 BB15 BB20 CC02 DD01 DD02 DD23 DD27 DD37 DD53 DD55 DD67 DD74 DD95 EE01 EE10 EE22 FF08 FF22 FF23 FF26 FF27 FF33 FF36 GG02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の変位素子と、この複数の変位素子
   の各先端部に結合され、被駆動部材に圧接される合成部
   と、上記各変位素子の基端を支持するベース部材とを有
   する駆動ユニットと、 上記合成部を上記被駆動部材に圧接させるべく上記ベー
   ス部材に取付けられたバネ部材と、 上記合成部が特定の運動を行うように上記各変位素子に
   駆動信号を出力する駆動信号出力部とを備え、 上記合成部に上記駆動信号出力部から出力された駆動信
   号に応じた特定の運動を行わせることにより、上記被駆
   動部材を所定の方向に駆動する駆動装置において、 上記駆動ユニットに対して上記被駆動部材と反対の位置
   で、かつ、上記ベース部材に対向する位置に、上記駆動
   ユニットの駆動に基づく上記駆動ユニット自体の変位を
   規制する規制部材を、上記ベース部材との間に所定の間
   隙を介して配設したことを特徴とする駆動装置。
2. 【請求項２】 上記所定の間隙は、上記変位素子の変位
   に起因して発生する駆動ユニットの振動の振幅以上の間
   隙であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 【請求項３】 上記所定の間隙は、上記変位素子の変位
   に起因して発生する駆動ユニットの振動の振幅と被駆動
   部材の接触位置の変動分の合計以上の間隙であることを
   特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 【請求項４】 上記バネ部材は、上記合成部と被駆動部
   材との接触面に垂直な方向に付勢するとともに、上記駆
   動ユニットが上記規制部材により駆動方向側で保持され
   るように上記駆動ユニットを付勢するように構成されて
   いることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装
   置。
5. 【請求項５】 上記駆動ユニットは、上記規制部材の保
   持部を中心として回転可能に支持されていることを特徴
   とする請求項４に記載の駆動装置。