JP3722062B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

【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１０４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１０１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１０１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、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。
【０００９】
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、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】
【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。
【００１５】
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２６、駆動部材２８及び係合部材３０から構成されている。
【００１６】
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２４６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。
【００１７】
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２６１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。
【００１８】
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２４２の丸孔２４６と仕切壁２４３の丸孔２４７とを貫通した状態で第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。
【００１９】
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３０３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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、ＭＯＳＦＥＴ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。
【００２２】
また、制御信号出力部１４３は、制御部２２（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，Ｓｃ３，Ｓｃ４がハイレベルのときにＯＮとなる。
【００２３】
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。
【００２４】
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２６１，２６２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２６１，２６２間を充電する第２の駆動回路を構成することになる。
【００２５】
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。
【００２６】
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（Magneto Resistive Effect）素子やＰＳＤ（Position Sensitive Device）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。
【００２７】
制御部２２は、演算処理を行うＣＰＵ（Central 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 Memory）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１４３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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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ｆｄ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３０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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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ｆｒは、次の数式により求めたものである。
【００３６】
【数１】

【００３７】
この数１におけるｆｒ-ｏ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、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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２８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。
【００４１】
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２８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。
【００４２】
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×ｆｒ）、系における電気機械変換素子２６の共振周波数ｆｒ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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１３（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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Ｓｃ２，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Ｑ１，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。
【００５０】
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，ＯＦＦを繰り返すことになる。すなわち、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４がＯＮのときには電気機械変換素子２６は＋Ｖｐよりも大きな電圧が印加され、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３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（２Ｖｐ）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。
【００５１】
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３０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。
【００５２】
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３２μＨの場合、（ｅ）はインダクタンス値が１２０μＨの場合である。
【００５３】
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。
【００５４】
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３４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ｆｄ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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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１４８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。
【００５８】
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。
【００５９】
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＜０．４５）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。
【００６０】
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１４，１４’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。
【００６１】
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。
【００６２】
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６７１，６７２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。
【００６３】
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。
【００６４】
移動体６５は、平板部６５１と、平板部６５１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４２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。
【００６５】
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。
【００６６】
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５０，５２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。
【００６７】
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６９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。
【００６８】
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。
【００６９】
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Ｑ２，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。
【００７０】
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。
【００７１】
【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、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しているので、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【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 (3)

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、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する駆動装置。
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. 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。

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