JP2003189644A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動速度を低下させることなく小型化とコス
トダウンとを可能にする。 【解決手段】 電気機械変換素子２６とインダクタンス
素子３４とを直列接続し、この電気機械変換素子２６と
インダクタンス素子３４との直列回路に矩形波からなる
駆動電圧を印加し、この駆動電圧のデューティ比を変化
させて電気機械変換素子２６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で支持部材と係合部材とを
相対移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】近年、撮影レンズ等が取り付けられた係
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１８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１８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を介して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
一方端が位置固定された支持部材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、電気機械変換素子１０
１に矩形波からなる駆動電圧を供給するもので、そのデ
ューティ比を変更することにより係合部材１０３が位置
固定された支持部材１０５に対し駆動部材１０２に沿っ
て繰出し方向（電気機械変換素子１０１から離反する方
向）である矢印ａ１方向と戻り方向（電気機械変換素子
１０１に近接する方向）である矢印ａ２方向とに移動さ
せるようにしたものである。なお、電気機械変換素子１
０１に印加される駆動電圧は、例えばＤＣ-ＤＣコンバ
ータ等の駆動電源から供給されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成された駆動装置１００において、係合部材１０３
の駆動部材１０２上における駆動速度を増大させるに
は、電気機械変換素子１０１に印加される駆動電圧の値
を大きくして電気機械変換素子１０１の伸縮量を増大さ
せるようにすればよい。しかしながら、駆動電圧の値を
大きくするには、ＤＣ-ＤＣコンバータ等の駆動電源が
大型化し、駆動装置の小型化に制約を受けることになる
と共に、コストアップの要因にもなる。このため、小型
化とコストダウンとを図るには、駆動電圧の値を小さく
すればよいが、こうした場合は電気機械変換素子１０１
の伸縮量が減少して係合部材１０３の駆動速度が低下
し、さらには駆動電圧の値を小さくし過ぎた場合は駆動
不能となる場合も生じ得る。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、駆動速度を低下させることなく小型化と
コストダウンとを可能にした駆動装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【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、対向電極を有する電気機械変換
素子と、この電気機械変換素子の一方の電極側に固着さ
れた支持部材と、前記電気機械変換素子の他方の電極側
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、前記電気機械変換素子に直列
接続されたインダクタンス素子と、この電気機械変換素
子及びインダクタンス素子の直列回路に矩形波からなる
駆動電圧を印加する駆動回路部と、この駆動回路部を駆
動制御することにより前記駆動電圧のデューティ比を変
化させて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で前記支持部材と前記係
合部材とを相対移動させる駆動回路部とを備えたことを
特徴としている。

【０００９】この構成によれば、電気機械変換素子に印
加される駆動電圧は、インダクタンス素子により昇圧さ
れることから電気機械変換素子及びインダクタンス素子
の直列回路に印加される駆動電圧の値よりも大きなもの
となる。このため、駆動回路部により電気機械変換素子
及びインダクタンス素子の直列回路に供給される駆動電
圧を必要以上に高くしなくても所定の駆動速度を確保す
ることができるようになる結果、駆動装置の小型化とコ
ストダウンとが可能となる。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１に係る
ものにおいて、前記駆動回路部が、直流電圧が出力され
る駆動電源と、この駆動電源と接地との間に接続される
スイッチ回路と、このスイッチ回路を駆動制御すること
により前記駆動電源から出力される直流電圧を矩形波の
駆動電圧にして前記直列回路に印加するようにする制御
信号出力部とを備えたことを特徴としている。

【００１１】この構成によれば、駆動電源から出力され
る直流電圧がスイッチ回路により矩形波にされて電気機
械変換素子とインダクタンス素子との直列回路に印加さ
れる。このため、回路構成が複雑化しないことから駆動
装置の小型化とコストダウンとが可能となる。

【００１２】また、請求項３の発明は、請求項２に係る
ものにおいて、前記スイッチ回路が、一方端が前記駆動
電源に接続され、他方端が前記直列回路の一方端に接続
された第１のスイッチング素子と、一方端が前記直列回
路の一方端に接続され、他方端が接地された第２のスイ
ッチング素子と、一方端が前記駆動電源に接続され、他
方端が前記直列回路の他方端に接続された第３のスイッ
チング素子と、一方端が前記直列回路の他方端に接続さ
れ、他方端が接地された第４のスイッチング素子とを備
え、前記駆動制御手段が、前記制御信号出力部を駆動制
御することにより前記第１のスイッチング素子及び前記
第４のスイッチング素子を導通状態にするときに前記第
２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子
を非導通状態にする一方、前記第２のスイッチング素子
及び前記第３のスイッチング素子を導通状態にするとき
に前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチ
ング素子を非導通状態にするものであることを特徴とし
ている。

【００１３】この構成によれば、第１，第４のスイッチ
ング素子が導通状態とされ、第２，第３のスイッチング
素子が非導通状態とされたとき、駆動電源から電気機械
変換素子とインダクタンス素子との直列回路の一方端に
正電圧が印加されると共に他方端に負電圧が印加され、
第２，第３のスイッチング素子が導通状態とされ、第
１，第４のスイッチング素子が非導通状態とされたと
き、駆動電源から電気機械変換素子とインダクタンス素
子との直列回路の他方端に正の電圧が印加されると共に
一方端に負の電圧が印加される。このため、簡単な回路
構成で駆動電源の略２倍の駆動電圧が電気機械変換素子
とインダクタンス素子との直列回路に印加される結果、
駆動装置のより一層の小型化とコストダウンとが可能と
なる。

【００１４】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、前記インダクタンス素
子のインダクタンス値と前記電気機械変換素子の対向電
極間に形成される静電容量値とによって定まる電気的共
振周波数ｆｅが、前記電気機械変換素子に印加される駆
動電圧の周波数ｆｄに対し、ｆｅ≧（３/４）ｆｄの関
係を有することを特徴としている。

【００１５】この構成によれば、インダクタンス素子の
インダクタンス値と電気機械変換素子の対向電極間に形
成される静電容量値とによって定まる電気的共振周波数
ｆｅが、電気機械変換素子に印加される駆動電圧の周波
数ｆｄに対してｆｅ≧（３/４）ｆｄの条件を満足する
ように設定される。このため、確実に駆動される駆動装
置が実現可能となる。

【００１６】

【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
動する駆動回路部１４と、駆動部１２に取り付けられて
いる後述する係合部材３０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。

【００１７】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。

【００１８】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。また、
この支持部材２４の他方端部２４２の中心位置に丸孔２
４６が穿設されると共に、仕切壁２４３の中心位置に丸
孔２４７が穿設されている。

【００１９】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、外
面に対向電極である正極（一方の電極）２６１及び負極
（他方の電極）２６２が設けられたものである。この電
気機械変換素子２６は、その対向電極間方向である伸縮
方向を支持部材２４の軸方向と一致させた状態で第１の
収容空間２４４に収納され、一方端面（例えば、正極２
６１側）が第１の収容空間２４４の一方端部２４１側端
面に固着されている。

【００２０】駆動部材２８は、断面丸形状の棒状に形成
されたもので、その両端部が支持部材２４の他方端部２
４２の丸孔２４６と仕切壁２４３の丸孔２４７とを貫通
した状態て第２の収容空間２４５に軸方向に沿って移動
可能に収容されている。また、この駆動部材２８は、第
１の収容空間２４４内に突出した端部が電気機械変換素
子２６の他方端面（例えば、負極２６２側）に固着され
ると共に、支持部材２４の他方端部２４２の外部に突出
した端部が板ばね３２により所定のばね圧で押圧され、
電気機械変換素子２６側に付勢された状態とされてい
る。このように板ばね３２により駆動部材２８を付勢す
るのは、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。

【００２１】係合部材３０は、駆動部材２８の軸方向両
側に取付部３０１，３０１を有する基部３０２と、両取
付部３０１，３０１の間に装着される挟み込み部材３０
３とを備えており、基部３０２が第２の収容空間２４５
内において駆動部材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の周面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に結合されている。これによ
り、この係合部材３０は、その摩擦力よりも大きな駆動
力が係合部材３０に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なる。なお、この係合部材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。

【００２２】図３は、駆動回路部１４の構成例を示す図
である。この図において、駆動回路部１４は、直流電圧
を出力する駆動電源１４１と、この駆動電源１４１と接
地との間に接続されたスイッチ回路（駆動回路）１４２
と、このスイッチ回路１４２を駆動制御することにより
駆動電源１４１から出力される直流電圧を矩形波の駆動
電圧にして後述する電気機械変換素子２６及びインダク
タンス素子３４の直列回路３８に印加するようにする制
御信号出力部（ドライバ）１４３とから構成されてい
る。

【００２３】この駆動電源１４１は、一端が接地された
ＤＣ-ＤＣコンバータ等により構成されている。また、
スイッチ回路１４２は、駆動電源１４１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、ＭＯＳＦＥＴである第１のスイッチング素子Ｑ１を
有する第１のスイッチ回路１４４及びＭＯＳＦＥＴであ
る第２のスイッチング素子Ｑ２を有する第２のスイッチ
回路１４５の直列回路が接続されると共に、ＭＯＳＦＥ
Ｔである第３のスイッチング素子Ｑ３を有する第３のス
イッチ回路１４６及びＭＯＳＦＥＴである第４のスイッ
チング素子Ｑ４を有する第４のスイッチ回路１４７の直
列回路が接続されて構成されている。

【００２４】また、制御信号出力部１４３は、制御部２
２（図１）から出力される制御信号に応じて第１乃至第
４のスイッチ回路１４４乃至１４７に供給する駆動パル
スである駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｃ４
を出力するように構成されたものである。本実施形態で
は、第１乃至第４のスイッチ回路１４４乃至１４７を構
成する第１乃至第４のスイッチ素子Ｑ１乃至Ｑ４は、そ
れぞれＮチャネルＦＥＴから構成されており、それぞれ
のゲートに供給される駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓ
ｃ３，Ｓｃ４がハイレベルのときにＯＮとなる。

【００２５】このように構成された駆動回路部１４にお
ける第１のスイッチ回路１４４及び第２のスイッチ回路
１４５の接続点ｃと、第３のスイッチ回路１４６及び第
４のスイッチ回路１４７の接続点ｄとの間に、圧電素子
等からなる電気機械変換素子２６及びコイル等からなる
インダクタンス素子３４が互いに直列接続されてなる直
列回路３８が接続されてブリッジ回路が構成されてい
る。

【００２６】このように構成された駆動回路部１４にお
いて、第１のスイッチ回路１４４及び第４のスイッチ回
路１４７は、電気機械変換素子２６及びインダクタンス
素子３４の直列回路３８に対し、その一方側から駆動電
圧＋Ｖｐを印加して電気機械変換素子２６の対向電極２
６１，２６２間を充電する第１の駆動回路を構成し、第
２のスイッチ回路１４５及び第３のスイッチ回路１４６
は、電気機械変換素子２６及びインダクタンス素子３４
の直列回路３８に対し、その他方側から駆動電圧＋Ｖｐ
を印加して電気機械変換素子２６の対向電極２６１，２
６２間を充電する第２の駆動回路を構成することにな
る。

【００２７】このように、スイッチ回路１４２と電気機
械変換素子２６及びインダクタンス素子３４の直列回路
３８とでブリッジ回路を構成した場合、電気機械変換素
子２６及びインダクタンス素子３４の直列回路３８には
駆動電源１４１から−Ｖｐ〜＋Ｖｐの電圧（すなわち、
２Ｖｐの電圧）が印加されることになるので、駆動電源
１４１から出力される駆動電圧＋Ｖｐは低電圧であって
も変位量の大きい駆動装置１０を得ることができるとい
う利点がある。

【００２８】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。

【００２９】制御部２２は、演算処理を行うＣＰＵ（Ce
ntral Processing Unit）、処理プログラムや各種デー
タ等が記憶されたＲＯＭ（Read-Only Memory）、及び、
データを一時的に保存するＲＡＭ（Random Access Memo
ry）から構成されており、部材センサ１６等から入力さ
れる信号に基づいて制御信号出力部１４３に対し所定の
制御信号を供給して当該制御信号出力部１４３から所定
のデューティ比の駆動パルスを出力させ、この駆動パル
スにより第１の駆動回路と第２の駆動回路とを交互に駆
動する。すなわち、制御部２２は、制御信号出力部１４
３を駆動制御することにより第１のスイッチ回路１４４
及び第４のスイッチ回路１４７からなる第１の駆動回路
と、第２のスイッチ回路１４５及び第３のスイッチ回路
１４６からなる第２の駆動回路とを駆動制御する駆動制
御手段を構成する。

【００３０】次に、本発明の駆動装置１０に適用される
駆動回路部１４の駆動動作の説明を行うに先立ち、図４
乃至図１３を参照して電気機械変換素子２６に直列接続
するインダクタンス素子３４を用いない場合の駆動回路
部１４の原理的な動作説明を行う。すなわち、図４は、
駆動回路部１４により電気機械変換素子２６に印加され
る駆動電圧であって、電気機械変換素子２６の伸縮時の
変位波形を鋸歯形状にすることにより支持部材２４と係
合部材３０とを相対移動させることのできるパルス波形
の一例を示すものである。ここで、同図（ａ）は、係合
部材３０を繰出し方向（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（図１）に移動させるた
めの電気機械変換素子２６に印加する駆動電圧のパルス
波形であり、その駆動電圧の駆動周波数ｆｄが支持部材
２４及び駆動部材２８が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（例えば、６０ＫＨｚ）の
０．７倍（ｆｄ＝０．７×ｆｒ）となるように設定さ
れ、デューティ比Ｄ（Ｄ＝Ｂ／Ａ）が０．３になるよう
に設定されたものである。

【００３１】また、同図（ｂ）は、係合部材３０が戻り
方向（電気機械変換素子２６に接近する方向）である矢
印ａ２（図１）方向に移動させるための電気機械変換素
子２６に印加する駆動電圧のパルス波形であり、その駆
動電圧の駆動周波数ｆｄが支持部材２４及び駆動部材２
８が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の０．７倍（ｆｄ＝０．７×ｆｒ）となるよう
に設定され、デューティ比Ｄ（Ｄ＝Ｂ／Ａ）が０．７に
なるように設定されたものである。

【００３２】駆動電圧の駆動周波数ｆｄ及びデューティ
比Ｄを上記のように設定しているのは、支持部材２４及
び駆動部材２８が固着されている状態での電気機械変換
素子２６の共振周波数ｆｒに対する駆動電圧の周波数ｆ
ｄの比（ｆｄ／ｆｒ）と係合部材３０の移動速度とが図
５の特性図に示すような関係を有していること、及び、
矩形波からなる駆動電圧のデューティ比Ｄと係合部材３
０の移動方向（繰出し方向及び戻り方向）とが図６の特
性図に示すような関係を有していることに基づくもので
ある。

【００３３】この図５に示す特性図は、支持部材２４及
び駆動部材２８が固着されている状態での電気機械変換
素子２６の共振周波数ｆｒを異ならせたり、形態（構
造）を異ならせたりした４種類（第１乃至第４）の駆動
装置１０を構成し、これら各駆動装置１０について電気
機械変換素子２６の共振周波数ｆｒに対する駆動電圧の
周波数ｆｄの比（ｆｄ／ｆｒ）と係合部材３０の移動速
度との対応関係を計測したものである。

【００３４】なお、この特性図は、矩形波からなる駆動
電圧のデューティ比Ｄが０．３の場合（係合部材３０が
繰出し方向に移動する場合）のものであるが、そのデュ
ーティ比Ｄが０．７の場合（係合部材３０が戻り方向に
移動する場合）は勿論のこと、そのデューティ比Ｄが
０．０５〜０．９５の範囲内にある場合に略同様の関係
を有することが確認されている。

【００３５】この図５に示す特性図からも明らかなよう
に、ｆｄ／ｆｒの値が０．３乃至１．５の範囲内にある
場合には、一部領域で移動速度の落ち込みがあるとはい
うものの係合部材３０が実質的に移動可能となる一方、
ｆｄ／ｆｒの値が０．３に満たない場合及び１．５を超
える場合には係合部材３０が移動不能となる。従って、
電気機械変換素子２６の共振周波数ｆｒに対する駆動電
圧の周波数ｆｄは、図４に示すものだけではなく必要に
応じて０．３×ｆｒ＜ｆｄ＜１．５×ｆｒの範囲内で適
宜設定することができる。なお、ｆｄ／ｆｒの値が０．
６乃至１．２の範囲内にある場合には、第１乃至第４の
すべての駆動装置１０について十分動作可能となる。

【００３６】また、図６に示す特性図は、矩形波からな
る駆動電圧のデューティ比Ｄと係合部材３０の移動方向
（繰出し方向及び戻り方向）との対応関係を計測したも
のである。この図から明らかなように、デューティ比Ｄ
が０．０５乃至０．４５の範囲内（０．０５＜Ｄ＜０．
４５）にあるときには、係合部材３０は繰出し方向に移
動し、デューティ比Ｄが０．５５乃至０．９５の範囲内
（０．５５＜Ｄ＜０．９５）にあるときには、係合部材
３０は戻り方向に移動する。従って、デューティ比Ｄ
は、図４に示すものだけではなく必要に応じて０．０５
＜Ｄ＜０．４５又は０．５５＜Ｄ＜０．９５の範囲内で
適宜設定することができる。

【００３７】なお、支持部材２４及び駆動部材２８が固
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、次の数式により求めたものである。

【００３８】

【数１】

【００３９】この数１におけるｆｒｏは電気機械変換素
子２６の両電極２６１，２６２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、ｍ
ｆ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２
４の質量は電気機械変換素子２６及び駆動部材２８の各
質量ｍｐ，ｍｆ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、上記数１の演算パラメータ
としては含まれていない。

【００４０】図７は、電気機械変換素子２６に印加され
る駆動回路部１４からの駆動電圧のパルス波形と、電気
機械変換素子２６の伸縮による変位との対応関係を示す
図で、同図（ａ）は図４（ａ）に示す駆動電圧が印加さ
れた場合であり、同図（ｂ）は図４（ｂ）に示す駆動電
圧が印加された場合をそれぞれ示している。なお、電気
機械変換素子２６の伸縮による変位波形は、レーザード
ップラー振動計により測定したものを概略的に示したも
のである。

【００４１】このように、電気機械変換素子２６に図４
（ａ）に示す駆動電圧が印加された場合は電気機械変換
素子２６の変位波形が緩慢な立ち上がり部Ｃと急峻な立
ち下がり部Ｄとを有する鋸歯形状となり、電気機械変換
素子２６に図４（ｂ）に示す駆動電圧が印加された場合
は電気機械変換素子２６の変位波形が急峻な立ち上がり
部Ｅと緩慢な立ち下がり部Ｆとを有する鋸歯形状となっ
ていることが確認された。

【００４２】すなわち、電気機械変換素子２６の変位が
図７（ａ）に示すような緩慢な立ち上がり部Ｃを有する
波形を呈するとき（すなわち、電気機械変換素子２６が
緩やかに伸長するとき）は、係合部材３０が駆動部材２
８と共に繰出し方向に移動し、電気機械変換素子２６の
変位が図７（ａ）に示すような急峻な立下り部Ｄを有す
る波形を呈するとき（すなわち、電気機械変換素子２６
が急激に縮小するとき）は、駆動部材２８が戻り方向に
移動しても係合部材３０は駆動部材２８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７（ａ）
に示す駆動電圧が電気機械変換素子２６に繰り返し印加
されることで、係合部材３０は繰出し方向に間欠的に移
動することになる。

【００４３】また、電気機械変換素子２６の変位が図７
（ｂ）に示すような急峻な立ち上がり部Ｅを有する波形
を呈するとき（すなわち、電気機械変換素子２６が急激
に伸長するとき）は、駆動部材２８が繰出し方向に移動
しても係合部材３０は駆動部材２８上をスリップして略
同位置に留まることになり、電気機械変換素子２６の変
位が図７（ｂ）に示すような緩慢な立下り部Ｆを有する
波形を呈するとき（すなわち、電気機械変換素子２６が
緩やかに縮小するとき）は、係合部材３０が駆動部材２
８と共に戻り方向に移動することになる。このため、図
７（ｂ）に示す駆動電圧が電気機械変換素子２６に繰り
返し印加されることで、係合部材３０は戻り方向に間欠
的に移動することになる。

【００４４】このように、例えば図４（ａ），（ｂ）に
示す駆動電圧が電気機械変換素子２６に印加された場
合、電気機械変換素子２６の変位波形が鋸歯形状となる
のは次のような理由による。つまり、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（０．３×ｆｒ＜ｆｄ＜１．５×ｆ
ｒ）、系における電気機械変換素子２６の共振周波数ｆ
ｒ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に印加される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（鋸歯形状の波形）を
有するものとなるからである。

【００４５】すなわち、図８に示すような矩形波の駆動
電圧（例えば、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
倍よりも小さいもの）の１パルス分の成分は、フーリエ
変換することにより図９に示すような基本波ｆ１に対し
てｆ２，ｆ３，…，ｆｎの複数次の高調波を有するもの
として表わすことができる。一方、支持部材２４及び駆
動部材２８が固着された状態での電気機械変換素子２６
の共振特性は、図１０に示すように、図９の３次高調波
ｆ３以上の周波数領域ではゲインが大きく減衰したもの
となる。

【００４６】このため、電気機械変換素子２６に図８に
示す矩形波の駆動電圧を印加すると、電気機械変換素子
２６の変位波形（振動波形）は３次以上の高調波ｆ３，
…，ｆｎ成分が大きく減衰されたものとなり、図１１に
示すように実質的に基本波ｆ１及び第２高調波ｆ２成分
のみを有するものとなる。この図１１に示す成分を有す
る電気機械変換素子２６の変位波形はフーリエ逆変換す
ることにより求めることができ、図１２に示すような鋸
歯形状を呈するものとなる。

【００４７】また、駆動電圧のデューティ比のある値を
境にして係合部材３０の移動方向が繰出し方向と戻り方
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＜Ｄ＜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は繰出し方向に移動
し、デューティ比Ｄが０．５５＜Ｄ＜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は繰出し方向に移動
する。

【００４８】因みに、図１３（ａ）に示すように、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の０．１倍（ｆｄ＝０．１×ｆｒ）となるよう
に設定し、駆動電圧のデューティ比が０．３になるよう
に設定した場合、電気機械変換素子２６の変位は矩形波
における立ち上がり部の後の平坦部と立ち下がり部の後
の平坦部にリンギングが生じるのみで鋸歯波形とはなら
ず、係合部材３０は停止したままであった。また、図１
３（ｂ）に示すように、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の０．１倍（ｆｄ
＝０．１×ｆｒ）となるように設定し、駆動電圧のデュ
ーティ比が０．７になるように設定した場合、電気機械
変換素子２６の変位は図１３（ａ）の場合と同様に矩形
波における立ち上がり部の後の平坦部と立ち下がり部の
後の平坦部にリンギングが生じるのみで鋸歯波形とはな
らず、係合部材３０は停止したままであった。

【００４９】次に、図１４を参照して電気機械変換素子
２６にインダクタンス素子３４を直列接続した本発明の
駆動装置１０の動作説明を行う。すなわち、この図１４
は、図３に示す駆動回路部１４の制御信号出力部１４３
から出力されて各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に印加される
駆動パルス（駆動制御信号）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。この図
１４に示す電気機械変換素子２６に印加される駆動電圧
は、直列接続されたインダクタンス素子３４により矩形
波が変形されたものであり（すなわち、インダクタンス
素子３４が存在しない場合は矩形波となる。）、その駆
動周波数ｆｄが支持部材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倍に設定されると共に、繰出し方向におけ
る波形についてはデューティ比Ｄが０．３に設定され、
戻り方向の波形についてはデューティ比Ｄが０．７に設
定されたものである。この駆動電圧が電気機械変換素子
２６に印加されることで係合部材３０は繰出し方向と戻
り方向とに移動することになる。

【００５０】なお、本実施形態では、電気機械変換素子
２６として対向電極間の静電容量Ｃが約１００ｎＦのも
のを用いると共に、インダクタンス素子３４としてイン
ダクタンス値Ｌが約８μＨのものを用いたものである。

【００５１】この図１４に示すように、駆動装置１０の
駆動時には、制御信号出力部１４３からハイレベルの駆
動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ４がスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に
入力されるときには、ローレベルの駆動制御信号Ｓｃ
２，Ｓｃ３がスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３に入力され、ロー
レベルの駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ４がスイッチ素子Ｑ
１，Ｑ４に入力されるときには、ハイレベルの駆動制御
信号Ｓｃ２，Ｓｃ３がスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３に入力さ
れる。

【００５２】制御信号出力部１４３から上記のような駆
動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ４及びＳｃ２，Ｓｃ３が繰り返
し出力されることにより、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４及び
スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３が所定の周期で交互にＯＮ，Ｏ
ＦＦを繰り返すことになる。すなわち、スイッチ素子Ｑ
１，Ｑ４がＯＮのときには電気機械変換素子２６は＋Ｖ
ｐよりも大きな電圧が印加され、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ
３がＯＮのときには電気機械変換素子２６は−Ｖｐより
も小さな電圧が印加されることになる結果、電気機械変
換素子２６には見掛け上、電源電圧Ｖｐの２倍（２Ｖ
ｐ）以上の電圧が印加されたことになり、係合部材３０
の移動速度を速くすることができて駆動装置１０を効果
的に動作させることができる。なお、駆動電圧のデュー
ティ比Ｄが０．３に設定された駆動パルスでは係合部材
３０は繰出し方向に移動し、駆動電圧のデューティ比Ｄ
が０．７に設定された駆動パルスでは係合部材３０は戻
り方向に移動する。

【００５３】このように、電気機械変換素子２６に電源
電圧Ｖｐの２倍（２Ｖｐ）以上の電圧が印加されるの
は、電源電圧がインダクタンス素子３４の電磁誘導作用
により昇圧されるためである。但し、電源電圧が昇圧さ
れる割合はインダクタンス素子３４のインダクタンス値
が大きくなるのに応じて大きくなるが、本発明では電気
機械変換素子２６の変位波形が鋸歯形状あるいは鋸歯形
状に近似した形状になる必要があるため、単に駆動電圧
が大きくなっただけでは電気機械変換素子２６が正常に
駆動しない場合も生じる。電気機械変換素子２６の変位
波形が鋸歯形状あるいは鋸歯形状に近似した形状になる
ようにするには、電気機械変換素子２６に印加される駆
動電圧の波形が重要な要素となることから、係合部材３
０の移動速度を速くするための最適のインダクタンス値
が存在することになる。

【００５４】図１５は、このインダクタンス素子３４の
インダクタンス値と、電気機械変換素子２６に印加され
る駆動電圧の波形との関係を示す図である。ここでは、
駆動電圧のデューティ比Ｄが０．３に設定された場合
（すなわち、繰出し方向の場合）のみを示しており、
（ａ）はインダクタンス値が０μＨの場合（すなわち、
インダクタンス素子３４が存在しない場合）、（ｂ）は
インダクタンス値が２μＨの場合、（ｃ）はインダクタ
ンス値が８μＨの場合、（ｄ）はインダクタンス値が３
２μＨの場合、（ｅ）はインダクタンス値が１２０μＨ
の場合である。

【００５５】この図から明らかなように、電気機械変換
素子２６に印加される駆動電圧の値はインダクタンス素
子３４のインダクタンス値が大きくなるのに応じて大き
くなるが、係合部材３０の移動速度が最も速くなるのは
図１５（ｃ）のインダクタンス値が８μＨの場合である
ことが確認された。

【００５６】この事実に基づき種々確認した結果、電気
機械変換素子２６の静電容量Ｃとインダクタンス素子３
４のインダクタンス値Ｌとにより決定される電気的共振
周波数ｆｅ（ｆｅ＝１/（２π√（ＬＣ）））が電気機
械変換素子２６に印加される駆動電圧の周波数ｆｄの略
３/４以上（ｆｅ≧（３/４）ｆｄ）のときにアクチュエ
ータとして確実に動作し、この電気的共振周波数ｆｅが
電気機械変換素子２６に印加される駆動電圧の周波数ｆ
ｄの略３倍（ｆｅ＝３ｆｄ）のときに係合部材３０の移
動速度が最大となることが明らかとなった。

【００５７】図１６は、駆動回路部１４の別の構成例を
示す図である。この図において、図３に示す駆動回路部
１４の構成要素と同一の構成要素については同一の参照
符号を付与することで詳細な説明を省略する。すなわ
ち、図１６に示す駆動回路部１４’は、駆動電源１４１
に対して第１のスイッチ回路１４８と第２のスイッチ回
路１４９とが直列に接続され、電気機械変換素子２６及
びインダクタンス素子３４の直列回路３８が第２のスイ
ッチ回路１４９に対して並列に接続されて構成されたも
のである。

【００５８】すなわち、第１のスイッチ回路１４８は、
ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴである第１のスイッチング素
子Ｑ１１と、この第１のスイッチング素子Ｑ１１をＯＮ
／ＯＦＦ制御するバイポーラトランジスタである第２の
スイッチング素子Ｑ１２とを含んで構成される一方、第
２のスイッチ回路１４９がＮチャネルのＭＯＳＦＥＴで
ある第３のスイッチング素子Ｑ１３を含んで構成された
もので、制御部２２（図１）から出力される制御信号に
基づいて制御信号出力部１５０から出力される駆動制御
信号Ｓｃ１２が第１のスイッチ回路１４８の第２のスイ
ッチング素子Ｑ１２に供給されると共に、駆動制御信号
Ｓｃ１３が第２のスイッチ回路１４９の第３のスイッチ
ング素子Ｑ１３に供給されることで第１，第２のスイッ
チ回路１４８，１４９を駆動制御するようにしたもので
ある。

【００５９】この駆動回路部１４’では、駆動制御信号
Ｓｃ１２が短時間だけ出力されて第１のスイッチ回路１
４８が短時間だけ閉じられると（すなわち、第１のスイ
ッチング素子Ｑ１１がＯＮされると）、その間に第１の
スイッチ回路１４８を介して電気機械変換素子２６の対
向電極２６１，２６２間が急速に充電される一方、駆動
制御信号Ｓｃ１２の出力が停止されることで第１のスイ
ッチ回路１４８が開かれて（すなわち、第１のスイッチ
ング素子Ｑ１１がＯＦＦされて）一定時間が経過した後
に駆動制御信号Ｓｃ１３が短時間だけ出力されて第２の
スイッチ回路１４９が短時間だけ閉じられると（すなわ
ち、第３のスイッチング素子Ｑ１３がＯＮされると）、
電気機械変換素子２６の対向電極２６１，２６２間に充
電されていた電荷が急激に放電される。

【００６０】すなわち、電気機械変換素子２６は、第１
のスイッチ回路１４８がＯＮされてから第２のスイッチ
回路１４９がＯＮされるまでの間に駆動電圧が印加され
たのと実質的に同様の状態となる。このため、第１のス
イッチ回路１４８が一定の周期でＯＮ／ＯＦＦされ、第
２のスイッチ回路１４９が第１のスイッチ回路１４８に
対して一定の遅れ時間でＯＮ／ＯＦＦされることで、電
気機械変換素子２６の対向電極２６１，２６２間にはイ
ンダクタンス素子３４により昇圧された駆動電源１４１
の駆動電圧＋Ｖｐよりも大きな値を有する矩形波に近似
した波形の駆動電圧が所定の周期で繰り返し印加された
状態となる。

【００６１】この場合、電気機械変換素子２６に印加さ
れる駆動電圧のデューティ比Ｄが０．０５よりも大きく
０．４５よりも小さな範囲内（０．０５＜Ｄ＜０．４
５）にあるときには駆動パルスは係合部材３０が電気機
械変換素子２６から離反する方向に移動する繰出し波形
となり、駆動電圧のデューティ比Ｄが０．５５よりも大
きく０．９５よりも小さな範囲内（０．５５＜Ｄ＜０．
９５）にあるときには駆動パルスは係合部材３０が電気
機械変換素子２６に接近する方向に移動する戻り波形と
なる。このように駆動回路部１４’を構成した場合で
も、図３に示す駆動回路部１４の場合と同様に電気機械
変換素子２６を駆動することができる。

【００６２】なお、駆動部１２は、図２に示すような素
子固定式構造のものではなく、例えば、図１７に示すよ
うな自走式構造のものであっても上記の駆動回路部１
４，１４’により駆動することができる。図１７（ａ）
は自走式構造の駆動部１２の分解斜視図であり、図１７
（ｂ）はその正面図である。

【００６３】すなわち、この図１７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。

【００６４】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。

【００６５】電気機械変換素子６９は、図２に示すもの
と同様に構成されたものであり、その伸縮方向（積層方
向）である一方端面（例えば、正極側）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６７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（例え
ば、負極側）に固着され、支持部材６７の他方端部６７
２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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】この駆動部１２’では、駆動回路部１４，
１４’から例えば図４（ａ）に示す波形を有する駆動電
圧が電気機械変換素子６９及びインダクタンス素子３４
の直列回路３４（図３）に印加されて電気機械変換素子
６９が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５
０，５２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。

【００６９】また、駆動回路部１４，１４’から例えば
図４（ｂ）に示す波形を有する駆動電圧が電気機械変換
素子６９及びインダクタンス素子３４の直列回路３４
（図３）に印加されて電気機械変換素子６９が急激に伸
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の他方側に移動し、その後に電気機械変換素子６
９が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。

【００７０】本発明の実施形態に係る駆動装置は、上記
のように、電気機械変換素子及びインダクタンス素子の
直列回路に矩形波からなる駆動電圧を印加するようにし
ているので、電気機械変換素子に印加される駆動電圧は
インダクタンス素子により昇圧されることから電気機械
変換素子及びインダクタンス素子の直列回路に印加され
る駆動電圧の値よりも大きなものとなる。このため、電
気機械変換素子及びインダクタンス素子の直列回路に供
給される駆動電圧を必要以上に高くしなくても所定の駆
動速度を確保することができるようになる結果、駆動装
置の小型化とコストダウンとを図ることができるように
なる。

【００７１】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、種々の変形態様を必要に応じて
採用することが可能である。例えば、図３に示す駆動回
路部１４の場合では、第２，第４のスイッチング素子Ｑ
２，Ｑ４と接地との間に所定の抵抗値を有する抵抗素子
を接続する回路構成とすることができる。また、スイッ
チング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いるようにしている
が、バイポーラトランジスタを用いたりすることも可能
である。

【００７２】また、インダクタンス素子３４は、電気機
械変換素子２６，６９とは独立して形成したものに限ら
ず、例えば電気機械変換素子２６，６９の対向電極の何
れか一方の電極面あるいは両方の電極面に線状導体を印
刷して形成することにより電気機械変換素子２６，６９
と一体に構成したものであってもよい。さらに、インダ
クタンス素子３４は、上記実施形態のような８μＨのも
のに限るものではなく、電気機械変換素子２６，６９の
電気特性等に対応して最適の値のものを選択するように
すればよい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、対向電極を有する電気機械変換素子と、電気機
械変換素子の一方の電極側に固着された支持部材と、電
気機械変換素子の他方の電極側に固着された駆動部材
と、駆動部材に所定の摩擦力で係合された係合部材と、
電気機械変換素子に直列接続されたインダクタンス素子
と、電気機械変換素子及びインダクタンス素子の直列回
路に矩形波からなる駆動電圧を印加する駆動回路部と、
駆動回路部を駆動制御することにより駆動電圧のデュー
ティ比を変化させて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で支持部材と係合
部材とを相対移動させる駆動制御手段とを備えているの
で、駆動速度を低下させることなく小型化とコストダウ
ンとを図ることができる駆動装置が実現可能となる。

【００７４】また、請求項２の発明によれば、駆動回路
部は、直流電圧が出力される駆動電源と、駆動電源と接
地との間に接続されるスイッチ回路と、スイッチ回路を
駆動制御することにより駆動電源から出力される直流電
圧を矩形波の駆動電圧にして直列回路に印加するように
する制御信号出力部とを備えているので、簡単な回路構
成で矩形波の駆動電圧を電気機械変換素子とインダクタ
ンス素子との直列回路に供給することができる駆動装置
が実現可能となる。

【００７５】また、請求項３の発明によれば、スイッチ
回路は、一方端が駆動電源に接続され、他方端が直列回
路の一方端に接続された第１のスイッチング素子と、一
方端が直列回路の一方端に接続され、他方端が接地され
た第２のスイッチング素子と、一方端が駆動電源に接続
され、他方端が直列回路の他方端に接続された第３のス
イッチング素子と、一方端が直列回路の他方端に接続さ
れ、他方端が接地された第４のスイッチング素子とを備
え、駆動制御手段は、制御信号出力部を駆動制御するこ
とにより第１のスイッチング素子及び第４のスイッチン
グ素子を導通状態にするときに第２のスイッチング素子
及び第３のスイッチング素子を非導通状態にする一方、
第２のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子を
導通状態にするときに第１のスイッチング素子及び第４
のスイッチング素子を非導通状態にするものであるの
で、簡単な回路構成で駆動電源の略２倍の駆動電圧が電
気機械変換素子とインダクタンス素子との直列回路に印
加されるようになる結果、一層の小型化とコストダウン
とを図ることができる駆動装置が実現可能となる。

【００７６】また、請求項４の発明によれば、インダク
タンス素子のインダクタンス値と電気機械変換素子の対
向電極間に形成される静電容量値とによって定まる電気
的共振周波数ｆｅが、電気機械変換素子に印加される駆
動電圧の周波数ｆｄに対し、ｆｅ≧（３/４）ｆｄの関
係を有するように設定されることから確実に駆動される
駆動装置が実現可能となる。

【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全体構成
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に示す駆動装置の駆動回路部の構成例を示
すブロック図である。

【図４】図３に示す駆動回路部により形成される駆動パ
ルスの波形を示す図で、（ａ）はデューティ比が０．３
になるように設定されたもの、（ｂ）はデューティ比が
０．７になるように設定されたものである。

【図５】図１に示す駆動装置におけるｆｄ／ｆｒと係合
部材の移動速度との関係を示す図である。

【図６】図１に示す駆動装置における駆動電圧のデュー
ティ比と係合部材の移動速度との関係を示す図である。

【図７】図１に示す駆動装置の電気機械変換素子に印加
される駆動電圧と、電気機械変換素子の伸縮による変位
波形との関係を示す図で、（ａ）は駆動電圧のデューテ
ィ比が０．３になるように設定された場合のもの、
（ｂ）は駆動電圧のデューティ比が０．７になるように
設定された場合のものである。

【図８】電気機械変換素子に印加する矩形波からなる駆
動電圧を示す図である。

【図９】図８に示す駆動電圧をフーリエ変換することに
より求めた基本波及び高調波成分を示す図である。

【図１０】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特性を示す図である。

【図１１】図１０に示す共振特性を有する電気機械変換
素子に図８に示す駆動電圧を印加した場合の基本波及び
高調波成分を示す図である。

【図１２】図１１に示す基本波及び高調波成分をフーリ
エ逆変換することにより求めた電気機械変換素子の変位
波形を示す図である。

【図１３】本発明の範囲外の駆動周波数を有する駆動電
圧と電気機械変換素子の伸縮による変位波形との関係を
示す図で、（ａ）は駆動電圧のデューティ比が０．３に
なるように設定したもの、（ｂ）は駆動電圧のデューテ
ィ比が０．７になるように設定したものである。

【図１４】図３に示す駆動回路部の動作説明をするため
のタイミングチャートである。

【図１５】図３に示す駆動回路の電気機械変換素子に直
列接続されるインダクタンス素子のインダクタンス値を
変更したときの駆動電圧の波形を示す図で、（ａ）はイ
ンダクタンス素子を用いないときの波形、（ｂ）はイン
ダクタンス値が２μＨのときの波形、（ｃ）はインダク
タンス値が８μＨのときの波形、（ｄ）はインダクタン
ス値が３２μＨのときの波形、（ｅ）はインダクタンス
値が１２０μＨのときの波形をそれぞれ示すものであ
る。

【図１６】図１に示す駆動装置における駆動回路部の別
の構成例を示すブロック図である。

【図１７】図１に示す駆動装置における駆動部の別の構
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１８】従来例の駆動装置の構成を概略的に示す図で
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（駆動制御手段） 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 ３４ インダクタンス素子 ３６ 駆動電源 ３８ 直列回路 １４１ 駆動電源 １４２ スイッチ回路 １４３ 制御信号出力部 １４４，１４８ 第１のスイッチ回路 １４５，１４９ 第２のスイッチ回路 １４６ 第３のスイッチ回路 １４７ 第４のスイッチ回路 Ｑ１，Ｑ１１ 第１のスイッチング素子 Ｑ２，Ｑ１２ 第２のスイッチング素子 Ｑ３，Ｑ１３ 第３のスイッチング素子 Ｑ４ 第４のスイッチング素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向電極を有する電気機械変換素子と、
   この電気機械変換素子の一方の電極側に固着された支持
   部材と、前記電気機械変換素子の他方の電極側に固着さ
   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、前記電気機械変換素子に直列接続され
   たインダクタンス素子と、この電気機械変換素子及びイ
   ンダクタンス素子の直列回路に矩形波からなる駆動電圧
   を印加する駆動回路部と、この駆動回路部を駆動制御す
   ることにより前記駆動電圧のデューティ比を変化させて
   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で前記支持部材と前記係合部材と
   を相対移動させる駆動制御手段とを備えたことを特徴と
   する駆動装置。
2. 【請求項２】 前記駆動回路部は、直流電圧が出力され
   る駆動電源と、この駆動電源と接地との間に接続される
   スイッチ回路と、このスイッチ回路を駆動制御すること
   により前記駆動電源から出力される直流電圧を矩形波の
   駆動電圧にして前記直列回路に印加するようにする制御
   信号出力部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】 前記スイッチ回路は、一方端が前記駆動
   電源に接続され、他方端が前記直列回路の一方端に接続
   された第１のスイッチング素子と、一方端が前記直列回
   路の一方端に接続され、他方端が接地された第２のスイ
   ッチング素子と、一方端が前記駆動電源に接続され、他
   方端が前記直列回路の他方端に接続された第３のスイッ
   チング素子と、一方端が前記直列回路の他方端に接続さ
   れ、他方端が接地された第４のスイッチング素子とを備
   え、前記駆動制御手段は、前記制御信号出力部を駆動制
   御することにより前記第１のスイッチング素子及び前記
   第４のスイッチング素子を導通状態にするときに前記第
   ２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子
   を非導通状態にする一方、前記第２のスイッチング素子
   及び前記第３のスイッチング素子を導通状態にするとき
   に前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチ
   ング素子を非導通状態にするものであることを特徴とす
   る請求項２記載の駆動装置。
4. 【請求項４】 前記インダクタンス素子のインダクタン
   ス値と前記電気機械変換素子の対向電極間に形成される
   静電容量値とによって定まる電気的共振周波数ｆｅは、
   前記電気機械変換素子に印加される駆動電圧の周波数ｆ
   ｄに対し、ｆｅ≧（３/４）ｆｄの関係を有することを
   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。