JPH05206537A - 圧電素子駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １個の圧電素子を繰り返し駆動し、あるい
は、２個の圧電素子を交互に駆動する駆動装置におい
て、圧電素子の駆動エネルギーを繰り返し使用し、電力
消費量を低減させる。 【構成】 サイリスタ４ａ及び７をターンオンすると、
駆動電源１から圧電素子６ａに充電される。つぎに、サ
イリスタ４ｂをターンオンすると、圧電素子６ａに蓄積
されていた電荷は、電流Ｉ₂として圧電素子６ａ→転流
ダイオード３ａ→インダクタ２→サイリスタ４ｂ→圧電
素子６ｂの経路で転流して圧電素子６ｂに充電される。
この後、サイリスタ４ｂ及び７をターンオンすると、駆
動電源１から圧電素子６ｂに不足分の電荷が補充され
る。同様に、サイリスタ４ａをターンオンすると、圧電
素子６ｂに蓄積されていた電荷は、圧電素子６ａへ転流
され、圧電素子６ａが充電される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電素子駆動装置に関す
る。具体的にいうと、１個ないし２個の圧電素子を駆動
するための駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、圧電素子をパルス駆動して極薄
の金属薄板材をプレス加工したり、薄板材の歪を矯正し
たりすることが考えられている。その場合、圧電素子は
伸張と圧縮を連続して交互に繰り返したり、複数の圧電
素子が交互に駆動されたりする。

【０００３】しかしながら、従来より用いられている圧
電素子駆動装置にあっては、圧電素子に電荷を充電して
圧電素子を駆動した後、圧電素子を元の収縮状態に復帰
させるには、圧電素子に蓄積されていた電荷を全て放電
させてしまい、再度圧電素子を駆動する場合には、初め
から駆動電源によって圧電素子に全駆動エネルギーを充
電していた。したがって、圧電素子を駆動する電力は圧
電素子を１回駆動する毎に充放電により浪費されてお
り、特に、圧電素子の駆動の繰り返し周期が短くなるに
つれて電力消費量が急増するという問題があった。ま
た、圧電素子を使ったドットプリンタ等と異なり、プレ
ス加工装置等の大きな推力を要する加工応用分野では、
圧電素子の容量（静電容量）が比較的大きいので、繰返
し周波数がそれほど大きくない場合でも電力消費が大き
い。さらに、このため、駆動電源の負担が大きくなり、
駆動電源の電源容量が大きくなるという問題があった。

【０００４】また、電荷を放出して圧電素子を収縮させ
るためには、駆動電源の出力インピーダンスを小さくし
て圧電素子の電荷を素早く放電させるか、圧電素子と並
列に常時放電抵抗を接続するか、いずれかの必要があっ
た。

【０００５】しかしながら、これらの方法では、放電時
間が駆動電源の出力インピーダンスや放電抵抗の値に依
存するため、高周波駆動に限界があった。また、放電抵
抗を用いる方法では、放電時間を短くするために放電抵
抗の値を小さくすると、駆動電源の定常電流が増加し、
駆動回路が大型化するという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、駆動エネルギーを繰り返し使用して圧電素子を
駆動できるようにして電力利用効率を高め、圧電素子を
駆動するための電力消費量の低減と駆動電源の負担低減
を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による圧電素子駆
動装置は、２以上の圧電素子を備え、駆動電源から対と
なった２つの圧電素子に駆動電圧を印加して当該圧電素
子を交互に駆動する圧電素子駆動装置であって、一方の
圧電素子から他方の圧電素子へ電荷を転流させる転流回
路と、他方の圧電素子から一方の圧電素子へ電荷を転流
させる転流回路とを備えたことを特徴としている。

【０００８】この圧電素子駆動装置は、例えば、第１の
ダイオードを逆並列接続された２組の圧電素子、第２の
ダイオードと第１のサイリスタを逆並列接続した２組の
アーム、および電荷転流用のインダクタンス素子によっ
て閉回路を構成され、前記閉回路において、前記圧電素
子同志が互いに同極側でつながり、前記各圧電素子と各
アームとがそれぞれ第１及び第２のダイオードでアノー
ド＝カソード間接続となるようにつながり、両アーム同
志が同極側でつながり、第２のサイリスタを介して前記
閉回路の圧電素子間と前記アーム間に駆動電源を接続さ
れたものとすることができる。

【０００９】この圧電素子駆動装置においては、逆並列
接続されたそれぞれの前記第１のダイオード及び圧電素
子に、当該ダイオードと逆方向に電流を通電させるスイ
ッチング手段を並列接続してもよい。

【００１０】また、本発明による別な圧電素子駆動装置
は、１もしくは２以上の圧電素子を備え、駆動電源から
圧電素子に駆動電圧を印加して当該圧電素子を駆動する
圧電素子駆動装置であって、いずれかの圧電素子からコ
ンデンサへ電荷を転流させる転流回路と、コンデンサか
らいずれかの圧電素子へ電荷を転流させる転流回路とを
備えたことを特徴としている。

【００１１】この圧電素子駆動装置は、例えば、第１の
ダイオードを逆並列接続された圧電素子、第３のダイオ
ードを並列接続されたコンデンサ、第２のダイオードと
第１のサイリスタを逆並列接続した２組のアーム、およ
び電荷転流用のインダクタンス素子によって閉回路を構
成され、前記閉回路において、前記圧電素子と前記コン
デンサが第１及び第３のダイオードで同極間接続となる
ようにつながり、前記圧電素子と一方のアームとが第１
及び第２のダイオードでアノード＝カソード間接続とな
るようにつながり、前記コンデンサと他方のアームとが
第１及び第３のダイオードでアノード＝カソード間接続
となるようにつながり、両アーム同志が同極側でつなが
り、第２のサイリスタを介して前記閉回路の圧電素子及
びコンデンサ間と前記アーム間に駆動電源を接続された
ものとすることができる。

【００１２】また、この圧電素子駆動装置においては、
逆並列接続された前記第１のダイオード及び圧電素子
に、当該第１のダイオードと逆方向に電流を通電させる
第１のスイッチング手段を並列接続し、逆並列接続され
た前記第３のダイオード及びコンデンサに、当該第３の
ダイオードと逆方向に電流を通電させる第２のスイッチ
ング手段を並列接続してもよい。

【００１３】さらに、前記転流回路は、インダクタを含
み、ＬＣ共振現象を利用して電荷を転流するものである
ことが好ましい。

【００１４】

【作用】本発明の圧電素子駆動装置にあっては、転流回
路の働きにより（例えば、いずれか一方のアームの第１
のサイリスタをターンオンさせることにより）、一方の
圧電素子に蓄積されていた電荷を他方の圧電素子へ転流
させることができ、また、他方の圧電素子に蓄積されて
いた電荷を一方の圧電素子へ転流させることができる。
したがって、交互に圧電素子を駆動する場合には、圧電
素子に保持されている静電エネルギーによって２つの圧
電素子を交互に駆動させることができ、駆動電源からは
回路の転流損失分の電力を補充するだけで済む。この結
果、圧電素子駆動装置の電力損失を大幅に節減すること
ができ、駆動装置を小型化することができる。特に、圧
電素子を高速駆動しても電力消費量を小さくできる。

【００１５】また、一方の圧電素子をコンデンサに置き
換えれば、圧電素子の駆動終了時には当該圧電素子に蓄
えられていた電荷を一旦コンデンサに転流させて保存さ
せておき、圧電素子の駆動時には再びコンデンサの電荷
を圧電素子へ転流させて圧電素子を駆動することがで
き、圧電素子を駆動する度に電荷を充放電することな
く、繰り返し圧電素子を伸張及び収縮させることができ
る。したがって、この場合も、駆動電源から回路の転流
損失分の電力を補充するだけで済み、圧電素子駆動装置
の電力損失を大幅に節減することができ、駆動装置を小
型化することができる。

【００１６】さらに、転流回路がＬＣ共振現象を用いた
ものであれば、放電抵抗を用いた場合のようにＣＲの時
定数に依存せず、転流時間が短くなり、高周波駆動も容
易になる。

【００１７】しかも、転流回路の回路定数の選定や動作
タイミングの設定等により（例えば、第１のサイリスタ
のターンオフ動作と第１のダイオードによる転流経路の
変更により）、一方の圧電素子と他方の圧電素子（ある
いは、コンデンサ）との間の転流動作が最良の転流効率
となるように制御できる。

【００１８】また、圧電素子及び第１のダイオード（も
しくは、コンデンサ及び第３のダイオード）の逆並列接
続体にスイッチング手段を接続した圧電素子駆動装置に
あっては、圧電素子間（もしくは、圧電素子とコンデン
サ間）の電荷の転流時にスイッチング手段をオン、オフ
制御することにより、圧電素子同士（もしくは、圧電素
子とコンデンサ）を互いに切り離して電荷を転流させる
ことができ、圧電素子同士（もしくは、圧電素子とコン
デンサ）の静電容量の大小にかかわらず、同一の転流モ
ードで電荷を完全に転流させることができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例による圧電素子駆動
装置Ａを示す電気回路図である。２個の圧電素子６ａと
６ｂのうち、一方の圧電素子６ａとダイオード５ａとは
逆並列接続（すなわち、圧電素子６ａの正極側と負極側
をそれぞれダイオード５ａのカソードとアノードに接続
する。）している。同様に、圧電素子６ｂとダイオード
５ｂも逆並列接続している。圧電素子６ａ及びダイオー
ド５ａの逆並列接続部と圧電素子６ｂ及びダイオード５
ｂの逆並列接続部は、互いに圧電素子６ａ，６ｂの負極
側（あるいは、ダイオード５ａ，５ｂのアノード側）同
志を接続されており、さらに両圧電素子６ａ，６ｂの負
極側にはサイリスタ７のアノードが接続され、両圧電素
子６ａ，６ｂの負極はサイリスタ７を介して直流の駆動
電源１のマイナス側に接続されている。

【００２０】転流ダイオード３ａとサイリスタ４ａは整
流方向が互いに逆向きとなるようにして逆並列接続され
ており、転流ダイオード３ｂとサイリスタ４ｂも互いに
逆並列接続されている。転流ダイオード３ａとサイリス
タ４ａの逆並列接続部は、サイリスタ４ａのアノード側
を駆動電源１のプラス側に接続され、サイリスタ４ａの
カソード側が圧電素子６ａの正極側に接続されている。
また、転流ダイオード３ｂとサイリスタ４ｂの逆並列接
続部は、サイリスタ４ｂのアノード側をインダクタ２を
介して駆動電源１のプラス側に接続され、サイリスタ４
ｂのカソード側が圧電素子６ｂの正極側に接続されてい
る。

【００２１】また、上記サイリスタ４ａ，４ｂ，７はい
ずれも制御回路８からのトリガー信号によりターンオン
のタイミングを制御されており、圧電素子駆動装置Ａは
サイリスタ４ａ，４ｂ，７のターンオンのタイミングを
制御するだけで動作が可能となっている。

【００２２】図２は同上の圧電素子駆動装置Ａの動作を
説明するタイムチャートであって、（ａ）（ｂ）（ｃ）
はサイリスタ４ａ，４ｂ，７のトリガーパルスＴＰを示
し、（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）はダイオード３ａ，３
ｂ、５ａ，５ｂのオン（順バイアス）、オフ（逆バイア
ス）を示し、（ｈ）（ｉ）は圧電素子６ａ，６ｂの充電
期間を示す。ただし、図２（ｈ）（ｉ）の充電期間にお
いて斜線を施した部分は圧電素子６ａ，６ｂ間の転流期
間を示し、斜線を施していない部分は駆動電源１からの
充電期間を示す。また、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）、図４
（ｄ）（ｅ）（ｆ）及び図５（ｇ）（ｈ）はその動作を
説明する回路図である。以下、図２〜図５に従って、圧
電素子駆動装置Ａの動作を説明する。

【００２３】まず始めに、ｔ＝０にサイリスタ４ａ及び
７をトリガーしてターンオンさせ、サイリスタ４ａ，７
を通して駆動電源１から圧電素子６ａへ電流Ｉ₁を流入
させ圧電素子６ａを充電する〔図３（ａ）〕。これによ
って圧電素子６ａが伸長し、何らかの動作をする。つい
で、駆動電源１から圧電素子６ａに流入する電流Ｉ₁が
０になると、サイリスタ４ａ，７がターンオフし、圧電
素子６ａが駆動電源１から切り離される〔図３
（ｂ）〕。

【００２４】この後、圧電素子６ａの動作が終了する
と、ｔ＝ｔ₁にサイリスタ４ｂのみをトリガーしてター
ンオンさせる。すると、圧電素子６ａに蓄積されていた
電荷Ｑ₁は、電流Ｉ₂として圧電素子６ａ→転流ダイオー
ド３ａ→インダクタ２→サイリスタ４ｂ→圧電素子６ｂ
の経路で転流して圧電素子６ｂを充電し〔図３
（ｃ）〕、圧電素子６ａの静電エネルギーは、インダク
タ２、圧電素子６ａ及び６ｂの共振回路によって共振周
期の１／２の周期で圧電素子６ｂに転送される。転流ダ
イオード３ａがあるため、この時圧電素子６ａに電荷が
帰還されることはない。ついで、サイリスタ４ｂに流れ
る電流Ｉ₂が０になると（ｔ＝ｔ₃）、サイリスタ４ｂが
ターンオフし、圧電素子６ａが初期の状態に収縮すると
共に圧電素子６ｂが伸長した状態で互いに切り離される
〔図４（ｄ）〕。つぎに、ｔ＝ｔ₄にサイリスタ４ｂ及
び７がターンオンされて圧電素子６ｂに不足分の電荷が
補充される。

【００２５】この後、ｔ＝ｔ₅にサイリスタ４ａのみを
トリガーしてターンオンさせると、同様に、圧電素子６
ｂに蓄積されていた電荷は、電流Ｉ₃として圧電素子６
ｂ→転流ダイオード３ｂ→インダクタ２→サイリスタ４
ａ→圧電素子６ａの経路で転流し、圧電素子６ａに電荷
が充電される〔図４（ｅ）〕。ついで、サイリスタ４ａ
に流れる電流Ｉ₃が０になると（ｔ＝ｔ₇）、サイリスタ
４ａがターンオフし、圧電素子６ｂが始めの状態に収縮
すると共に圧電素子６ａが伸長した状態で互いに切り離
される〔図４（ｆ）〕。

【００２６】しかし、回路損失や圧電素子６ａ，６ｂの
なす仕事によって電荷損失が生じているため、図４
（ｆ）の状態においては圧電素子６ａの充電電圧が駆動
電源１から直接に充電された場合の充電電圧よりも低下
し、圧電素子６ａが十分に駆動されない恐れがある。こ
のため、図４（ｆ）のように圧電素子６ｂから圧電素子
６ａに電荷を転流させた後、引き続きｔ＝ｔ₈にサイリ
スタ４ａ及び７をターンオンさせ、駆動電源１から圧電
素子６ａへ不足分の電荷を補充し〔図５（ｇ）〕、駆動
電源１から流入する電流Ｉ₄が０になるとサイリスタ４
ａ，７がターンオフして圧電素子６ａが所定量伸張させ
られる〔図５（ｈ）〕。なお、図４（ｄ）のように圧電
素子６ａから圧電素子６ｂに電荷を転流させた後、駆動
電源１から圧電素子６ｂへ電荷補充を行なった（ｔ＝ｔ
₄）が、場合によってはこの時の電荷補充は省略しても
差し支えない。同様に、図５（ｇ）の電荷補充も、場合
によっては省略しても差し支えない。

【００２７】上記説明においては、図３（ｃ）や図４
（ｅ）の転流動作を簡単に説明したので、以下では、こ
れらの転流動作を詳細に説明する。この転流動作は、圧
電素子６ａ，６ｂの静電容量Ｃ₁，Ｃ₂の大小関係によっ
て異なるので、場合に分けて説明する。

【００２８】（Ｃ₁＝Ｃ₂の場合）まず、圧電素子６ａ，
６ｂの静電容量が等しく、Ｃ₁＝Ｃ₂の場合について説明
する。図６（ａ）（ｂ）及び図７は、転流動作を説明す
るための部分回路図およびタイムチャートである。ここ
で、圧電素子６ａ，６ｂは回路的にはコンデンサと等価
であるので、図６においては、等価な静電容量Ｃ₁，Ｃ₂
を有するコンデンサとして扱い、インダクタ２のインダ
クタンスをＬで表わしている。また、図７（ａ）（ｄ）
は、圧電素子６ａに流れる転流電流Ｉ_C1及び放電（充
電）電圧Ｖ_C1の変化を示し、図７（ｂ）（ｃ）は圧電素
子６ｂに流れる転流電流Ｉ_C2及び充電（放電）電圧Ｖ_C2
の変化を示している。

【００２９】しかして、時間ｔ＝ｔ₁においては、静電
容量がＣ₁の圧電素子６ａに電荷Ｑ₁が充電されており、
圧電素子６ａの両端間の充電電圧がＶ_C1p＝Ｑ₁／Ｃ₁と
なっているとする。この状態において、サイリスタ４ｂ
をトリガすると、圧電素子６ａの電荷Ｑ₁は、図６
（ａ）に示すように、圧電素子６ａ→ダイオード３ａ→
インダクタ２→サイリスタ４ｂ→圧電素子６ｂの経路で
転流を開始する。図６（ａ）の回路はＬＣ₁Ｃ₂共振回路
であるから、この時、圧電素子６ａ，６ｂに流れる転流
電流Ｉ_C1＝Ｉ_C2（＝Ｉ₂）は次の式で表わされる。

【００３０】

【数１】

【００３１】このときの転流電流Ｉ_C1＝Ｉ_C2の周期は、 Ｔ₂＝２π（ＬＣ₀）^1/2 …… であるから、転流電流Ｉ_C1＝Ｉ_C2は、ｔ＝ｔ₂＝ｔ₁＋Ｔ
₂／４にピーク値Ｉ_C1p＝Ｑ₁／（ＬＣ₀）^1/2を越え、ｔ
＝ｔ₃＝ｔ₁＋Ｔ₂／２にＩ_C1＝Ｉ_C2＝０となる（Ｃ₁＝Ｃ
₂の場合には、ダイオード５ａは、図２（ｆ）のように
オンにならず、オフに保たれる）。ｔ＝t₃＝ｔ₁＋Ｔ₂／
２に転流電流がＩ_C1＝Ｉ_C2＝０になると、サイリスタ４
ｂがターンオフし、転流動作が停止する。こうして転流
動作が終了したとき、圧電素子６ａの放電電圧Ｖ_C1は０
となっており、圧電素子６ｂの充電電圧Ｖ_C2は最大電圧
Ｖ_C2p＝Ｖ_C1pとなり、圧電素子６ｂには電荷 Ｑ₂＝Ｃ₂・Ｖ_C2p＝Ｃ₁・Ｖ_C1p＝Ｑ₁ 、つまり圧電素子６ａにあった全電荷Ｑ₁と等しい電荷
Ｑ₂が充電され、圧電素子６ｂが駆動状態となる。

【００３２】逆に、圧電素子６ｂから圧電素子６ａへ転
流させる際の動作も同様であり、ｔ＝ｔ₅にサイリスタ
４ａをトリガすると、圧電素子６ｂの電荷Ｑ₂は、図６
（ｂ）に示すように、圧電素子６ｂ→ダイオード３ｂ→
インダクタ２→サイリスタ４ａ→圧電素子６ａの経路で
転流を開始する。そして、ｔ＝ｔ₇＝ｔ₅＋Ｔ₂／２にな
ると、転流電流Ｉ_C1＝Ｉ_C2（＝Ｉ₃）＝０になってサイ
リスタ４ａがターンオフし（Ｃ₁＝Ｃ₂の場合には、ダイ
オード５ｂは、図２（ｇ）のようにオンにならず、オフ
に保たれる）、圧電素子６ｂの放電電圧Ｖ_C2＝０にな
り、圧電素子６ａの充電電圧Ｖ_C1が最大値Ｖ_C1pに達
し、圧電素子６ａには元の電荷Ｑ₁が再び転流されて駆
動状態となる。

【００３３】上記のように圧電素子６ａ，６ｂの静電容
量Ｃ₁，Ｃ₂が等しい場合には、双方向に完全に電荷を転
流できる理想的な動作状態を実現することができ、圧電
素子６ａから圧電素子６ｂへ、また、圧電素子６ｂから
圧電素子６ａへ損失なく電荷を転流させることができ
る。もっとも、回路の転流損失は考慮していないので、
転流損失が問題になる場合には、前記のように駆動電源
１から圧電素子６ａ，６ｂに電荷を補充すればよい。

【００３４】（Ｃ₁＜Ｃ₂の場合）つぎに、圧電素子６
ａ，６ｂの静電容量が異なり、Ｃ₁＜Ｃ₂の場合について
説明する。図８（ａ）〜（ｃ）及び図９は、この条件下
における転流動作を説明するための部分回路図およびタ
イムチャートである。また、図９（ａ）（ｄ）は、圧電
素子６ａに流れる転流電流Ｉ_C1及び放電（充電）電圧Ｖ
_C1の変化を示し、図９（ｂ）（ｃ）は圧電素子６ｂに流
れる転流電流Ｉ_C2及び充電（放電）電圧Ｖ_C2の変化を示
している。

【００３５】時間ｔ＝ｔ₁に静電容量がＣ₁の圧電素子６
ａに電荷Ｑ₁が充電されており、圧電素子６ａの両端間
の充電電圧がＶ_C1p＝Ｑ₁／Ｃ₁となっているとする。こ
の状態において、サイリスタ４ｂをトリガすると、圧電
素子６ａの電荷Ｑ₁は、図８（ａ）に示すように、圧電
素子６ａ→ダイオード３ａ→インダクタ２→サイリスタ
４ｂ→圧電素子６ｂの経路で転流を開始する。この時、
圧電素子６ａ，６ｂに流れる転流電流Ｉ_C1＝Ｉ_C2（＝Ｉ
₂）は前記式で表わされるから、ｔ＝ｔ₂´＝Ｔ₂／４
（但し、Ｔ₂は式で定義される）のときに転流電流Ｉ
_C1＝Ｉ_C2がピーク値Ｉ_C1p＝Ｑ₁／（ＬＣ₀）^1/2となる。
しかし、充電側の圧電素子６ｂの静電容量Ｃ₂が放電側
の圧電素子６ａの静電容量Ｃ₁よりも大きいため、ｔ＝
Ｔ₂／２よりも早い時期ｔ＝ｔ₂（つまり、ｔ₂´＜ｔ₂＜
Ｔ₂／２）に圧電素子６ａの充電電圧がＶ_C1＝０とな
る。こうしてｔ＝ｔ₂に圧電素子６ａの電圧Ｖ_C1が０に
なり、さらに逆充電されようとすると、ダイオード５ａ
が順バイアスとなり、圧電素子６ａが逆極性に充電され
るのを防止する。ダイオード５ａが順バイアスとなる
と、図８（ｂ）に示すように転流電流Ｉ_C2は、インダク
タ２→サイリスタ４ｂ→圧電素子６ｂ→ダイオード５ａ
→ダイオード３ａの経路に変化し、圧電素子６ａの充電
電圧Ｖ_C1は０に保持されたまま、磁束としてインダクタ
２に蓄えられていた電磁エネルギーが圧電素子６ｂへ転
流される。ｔ＝ｔ₂以降の転流電流Ｉ_C2は、次の式で
表わされる。

【００３６】

【数２】

【００３７】このときの転流電流Ｉ_C2の周期は、 Ｔ₃＝２π（ＬＣ₂）^1/2 …… であるから、ｔ＝ｔ₃＝ｔ₂＋（Ｔ₃／４）に転流電流Ｉ
_C2は０になり、圧電素子６ｂの充電電圧Ｖ_C2が最大値Ｖ
_C2pに達する。転流電流Ｉ_C2が０になると、サイリスタ
４ｂがターンオフするので、圧電素子６ｂにはＱ₂＝Ｃ₂
・Ｖ_C2p＝Ｑ₁の電荷が充電される。したがって、圧電素
子６ａの電荷が圧電素子６ｂへ完全に転流され、圧電素
子６ｂが駆動状態となる。

【００３８】逆に、圧電素子６ｂから圧電素子６ａへ転
流する際には異なる動作となる。ｔ＝ｔ₅にサイリスタ
４ａをトリガすると、圧電素子６ｂの電荷Ｑ₂は、図８
（ｃ）に示すように、圧電素子６ｂ→ダイオード３ｂ→
インダクタ２→サイリスタ４ａ→圧電素子６ａの経路で
転流を開始する。そして、転流電流Ｉ_C1＝Ｉ_C2（＝−Ｉ
₃）は、ｔ＝ｔ₆＝ｔ₅＋Ｔ₂／４（ただし、Ｔ₂は式で
定義される）にピーク値Ｉ_C2p＝−Ｑ₂／（ＬＣ₀）^1/2を
越え、ｔ＝ｔ₇＝ｔ₅＋Ｔ₂／２にＩ_C1＝Ｉ_C2＝０となる
（この場合には、図２（ｇ）のようにダイオード５ｂは
オンにならず、オフに保たれる）。ｔ＝t₇＝ｔ₅＋Ｔ₂／
２に転流電流がＩ_C1＝Ｉ_C2＝０になると、サイリスタ４
ｂがターンオフし、転流動作が停止する。しかし、放電
側の圧電素子６ｂの静電容量Ｃ₂が充電側の圧電素子６
ａの静電容量Ｃ₁よりも大きいため、転流動作が終了し
ても、放電側の圧電素子６ｂの放電電圧Ｖ_C2は０となら
ず（Ｖ_C2＝Ｖ_C2p´＞０）、電荷が残留している。この
ため、電荷の転流が不完全となり、圧電素子６ａには、
一部の電荷 ２Ｑ₁／〔１＋（Ｃ₂／Ｃ₁）〕＜Ｑ₁ しか転流されず、もとの電圧よりも低い電圧Ｖ_C1p´
（＜Ｖ_C1p）となる。この結果、充電側では不足分の電
荷を駆動電源１から充電する必要があり、放電側では、
使用するストロークの下限を超えた伸張量に相当する電
荷が残存している場合には、別途放電回路を設ける必要
がある。

【００３９】（Ｃ₁＞Ｃ₂の場合）図１０（ａ）〜（ｃ）
及び図１１は、圧電素子６ａ，６ｂの静電容量がＣ₁＞
Ｃ₂の条件下における転流動作を説明するための部分回
路図およびタイムチャートである。また、図１１（ａ）
（ｄ）は、圧電素子６ａに流れる転流電流Ｉ_C1及び放電
（充電）電圧Ｖ_C1の変化を示し、図１１（ｂ）（ｃ）は
圧電素子６ｂに流れる転流電流Ｉ_C2及び充電（放電）電
圧Ｖ_C2の変化を示している。

【００４０】Ｃ₁＞Ｃ₂の場合の転流動作は、圧電素子６
ａから圧電素子６ｂへ転流させる際の動作と、圧電素子
６ｂから圧電素子６ａへ転流させる際の動作が、Ｃ₁＜
Ｃ₂の場合と逆になる（したがって、ダイオード５ａに
よる転流経路の変化はなく、ダイオード５ｂによる転流
経路の変化が起こる）点を除けば、Ｃ₁＜Ｃ₂の場合と同
じ動作をするので、図のみを示し、説明は省略する。但
し、ｔ₆´は転流電流Ｉ_{C 2p}がピーク値をとる時の時間、
ｔ₆はダイオード５ｂが順バイアスされる時の時間であ
る。

【００４１】図１２は本発明の別な実施例による圧電素
子駆動装置Ｂを示す回路図であって、２つの圧電素子６
ａ，６ｂの静電容量Ｃ₁，Ｃ₂の大小による転流モードの
違いを解決し、静電容量Ｃ₁，Ｃ₂の大小に係わらず圧電
素子６ａと６ｂの間で双方向に電荷を完全に転流させる
ことができるようにしたものである。図１の実施例で
は、圧電素子６ａ，６ｂの静電容量が等しく、Ｃ₁＝Ｃ₂
の場合には、双方向へ完全に電荷を転流させることがで
きるが、Ｃ₁≠Ｃ₂の場合には、いずれかの方向への転流
時に転流が不完全となり、場合によっては残存した電荷
を放電させる必要がある。また、Ｃ₁＝Ｃ₂として設計し
てあっても、圧電素子６ａ，６ｂのバラツキや温度変化
等によって両静電容量が等しくなくなった場合には、制
御方法を変更する必要がある。そこで、この実施例で
は、２つの圧電素子６ａ，６ｂの静電容量の大小に係わ
らず双方向に電荷を完全に転流させられるように改良を
加えている。

【００４２】図１２に示す圧電素子駆動装置Ｂにあって
は、図１の圧電素子駆動装置Ａの回路構成にスイッチン
グ用トランジスタ５ｃ，５ｄを付加している。すなわ
ち、圧電素子６ａ及びダイオード５ａの逆並列接続部の
両端にスイッチング用トランジスタ５ｃのエミッタ及び
コレクタを接続し、スイッチング用トランジスタ５ｃの
通電方向がダイオード５ａの通電方向と逆方向となるよ
うにしてある。同様に、圧電素子６ｂ及びダイオード５
ｂの逆並列接続部の両端にスイッチング用トランジスタ
５ｄのエミッタ及びコレクタを接続し、スイッチング用
トランジスタ５ｄの通電方向がダイオード５ｂの通電方
向と逆方向となるようにしてある。また、両スイッチン
グ用トランジスタ５ｃ，５ｄのベースは制御回路８に接
続されており、各スイッチング用トランジスタ５ｃ，５
ｄは制御回路８によってオン、オフ制御されている。さ
らに、制御回路８は制御回路アース線８ａによって圧電
素子６ａ，６ｂ間の接続点（スイッチング用トランジス
タ５ｃ，５ｄのエミッタ同志の接続点）に接続されてお
り、制御回路アース線８ａはスイッチング用トランジス
タ５ｃ，５ｄのベース電流を通す役目をしている。ま
た、転流電流はインダクタ２の近傍に配設された計器用
交流器（ＣＴ）等の電流検出器３９によって検出されて
おり、電流検出・比較回路１０は転流電流の通電期間と
ピーク値とを検出している。

【００４３】図１３は同上の圧電素子駆動装置Ｂの動作
を説明するタイムチャートであって、（ａ）（ｂ）
（ｃ）はサイリスタ４ａ，４ｂ，７のトリガーパルスＴ
Ｐを示し、（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）はダイオード３
ａ，３ｂ、５ａ，５ｂのオン（順バイアス）、オフ（逆
バイアス）を示し、（ｈ）（ｉ）は圧電素子６ａ，６ｂ
の充電および放電期間を示し、（ｊ）（ｋ）はスイッチ
ング用トランジスタ５ｃ，５ｄのオン、オフを示す。た
だし、図１３（ｈ）（ｉ）の充電期間において斜線を施
した部分は圧電素子６ａ，６ｂ間の転流期間を示し、斜
線を施していない部分は駆動電源１からの充電期間を示
す。また、図１４（ａ）（ｂ）、図１５（ｃ）（ｄ）、
図１６（ｅ）（ｆ）、図１７（ｇ）（ｈ）は同上の圧電
素子駆動装置Ｂの動作を説明する回路図である。以下、
図１３〜図１７に従って、圧電素子駆動装置Ｂの動作を
説明する。

【００４４】まず始めに、ｔ＝０にサイリスタ４ａ及び
７をトリガーしてターンオンさせ、サイリスタ４ａ，７
を通して駆動電源１から圧電素子６ａへ電流Ｉ₁を流入
させ圧電素子６ａを充電する〔図１４（ａ）〕。これに
よって圧電素子６ａが伸長し、何らかの動作をする。つ
いで、駆動電源１から圧電素子６ａに流入する電流Ｉ₁
が０になると、サイリスタ４ａ，７がターンオフし、圧
電素子６ａが駆動電源１から切り離される〔図１４
（ｂ）〕。

【００４５】この後、圧電素子６ａの動作が終了する
と、ｔ＝ｔ₁にサイリスタ４ｂをトリガーしてターンオ
ンさせると共にスイッチング用トランジスタ５ｄをオン
にする。これによって、圧電素子６ａに蓄積されていた
電荷Ｑ₁が放電され、転流電流Ｉ₂として圧電素子６ａ→
転流ダイオード３ａ→インダクタ２→サイリスタ４ｂ→
スイッチング用トランジスタ５ｄの経路に流れ、圧電素
子６ａの電荷が全て放電されて圧電素子６ａの電圧Ｖ_C1
が０になると、圧電素子６ａが元の状態に収縮する。一
方、電流検出器３９によって転流電流Ｉ₂がピーク値に
達したことが検知され、スイッチング用トランジスタ５
ｄがオフになる（ｔ＝ｔ₂）。このとき、圧電素子６ａ
の充電時の静電エネルギーは全てインダクタ２の電磁エ
ネルギーに変換され、インダクタ２に保持されている。
こうしてインダクタ２に磁束として蓄えられている電磁
エネルギーが放出されると、スイッチング用トランジス
タ５ｄがオフとなっているために圧電素子６ｂに転流電
流Ｉ₂が流れ、さらに、ダイオード５ａが順バイアスと
なるために圧電素子６ａをバイパスしてダイオード５ａ
に転流電流Ｉ₂が流れる。したがって、転流電流Ｉ₂は、
インダクタ２→サイリスタ４ｂ→圧電素子６ｂ→ダイオ
ード５ａ→転流ダイオード３ａの経路に流れ〔図１５
（ｄ）〕、サイリスタ４ｂに流れる電流Ｉ₂が０になる
と、サイリスタ４ｂがターンオフし、圧電素子６ｂが伸
長する。この結果、インダクタ２の電磁エネルギーが全
て圧電素子６ｂの静電エネルギーに変換され、圧電素子
６ｂに圧電素子６ａの電荷Ｑ₁が完全に転流される。

【００４６】ついで、転流損失がある場合には、ｔ＝ｔ
₄にサイリスタ４ｂ，７をターンオンさせ、駆動電源１
から圧電素子６ｂに追加充電する〔図１６（ｅ）〕。

【００４７】この後、ｔ＝ｔ₅にサイリスタ４ａをトリ
ガーしてターンオンさせると共にスイッチング用トラン
ジスタ５ｃをオンにする。これによって、圧電素子６ｂ
に蓄積されていた電荷Ｑ₂は、転流電流Ｉ₃として圧電素
子６ｂ→転流ダイオード３ｂ→インダクタ２→サイリス
タ４ａ→スイッチング用トランジスタ５ｃの経路で転流
し〔図１６（ｆ）〕、圧電素子６ｂの電荷Ｑ₂が全て放
電され、圧電素子６ｂに蓄えられていた静電エネルギー
は完全にインダクタ２の電磁エネルギーに変換され、圧
電素子６ｂが元の状態に収縮する。圧電素子６ｂの電圧
Ｖ_C2が０になると、電流検出器３９によって転流電流Ｉ
₃がピーク値に達したことが検知され、スイッチング用
トランジスタ５ｃがオフになる（ｔ＝ｔ₆）。ついで、
インダクタ２に磁束として蓄えられている電磁エネルギ
ーが放出されると、ダイオード５ｂが順バイアスとなる
ため、転流電流Ｉ₃は、インダクタ２→サイリスタ４ａ
→圧電素子６ａ→ダイオード５ｂ→転流ダイオード３ｂ
の経路に流れ〔図１７（ｇ）〕、サイリスタ４ａに流れ
る電流Ｉ₃が０になると、サイリスタ４ａがターンオフ
し、圧電素子６ａが伸長する。この結果、インダクタ２
の電磁エネルギーが全て圧電素子６ａの静電エネルギー
に変換され、圧電素子６ａに圧電素子６ｂの電荷Ｑ₂が
完全に転流される。

【００４８】ついで、転流損失がある場合には、ｔ＝ｔ
₈にサイリスタ４ａ，７をターンオンさせ、駆動電源１
から圧電素子６ａに追加充電する〔図１７（ｈ）〕。

【００４９】上記説明においては、図１５（ｃ）（ｄ）
や図１６（ｆ）、図１７（ｇ）の転流動作を簡単に説明
したので、以下では、これらの転流動作を詳細に説明す
る。図１８（ａ）〜（ｄ）は、この転流動作を説明する
ためのタイムチャートであって、図１８（ａ）（ｄ）
は、圧電素子６ａに流れる転流電流Ｉ_C1及び放電（充
電）電圧Ｖ_C1の変化を示し、図１８（ｂ）（ｃ）は圧電
素子６ｂに流れる転流電流Ｉ _C2及び充電（放電）電圧Ｖ
_C2の変化を示している。

【００５０】時間ｔ＝ｔ₁においては、静電容量がＣ₁の
圧電素子６ａに電荷Ｑ₁が充電されており、圧電素子６
ａの両端間の充電電圧がＶ_C1p＝Ｑ₁／Ｃ₁となっている
とする。この状態において、サイリスタ４ｂ及びスイッ
チング用トランジスタ５ｄをオンにすると、圧電素子６
ａの電荷Ｑ₁は、図１５（ｃ）に示すように、圧電素子
６ａ→ダイオード３ａ→インダクタ２→サイリスタ４ｂ
→スイッチング用トランジスタ５ｄの経路で転流を開始
する。この経路は１つのインダクタ２と１つの圧電素子
６ａからなるＬＣ共振回路であるから、圧電素子６ａに
流れる転流電流Ｉ_C1（＝Ｉ₂）は次の式で表わされ
る。

【００５１】

【数３】

【００５２】この転流電流Ｉ_C1の周期は、 Ｔ₄＝２π（ＬＣ₁）^1/2 …… である。このとき、転流電流Ｉ_C1の流れる経路は、圧電
素子６ｂを含まないＬＣ共振回路となっているから、ｔ
＝ｔ₂＝ｔ₁＋Ｔ₂／４に転流電流Ｉ_C1はピーク値Ｉ_C1p＝
Ｑ₁／（ＬＣ₁）^1/2に達し、同時に圧電素子６ａの電圧
Ｖ_C1＝０となり、電荷Ｑ₁による静電エネルギーＣ₁・Ｖ
_C1p ²／２は、完全にインダクタ２の電磁エネルギーＬ・
Ｉ_C1p ²／２に変換される。こうしてｔ＝ｔ₂に圧電素子
６ａの電圧Ｖ_C1が０になると、スイッチング用トランジ
スタ５ｄがオフになると共にダイオード５ａが順バイア
スとなるので、図１５（ｄ）に示すように転流電流Ｉ_C2
（＝Ｉ₂）は、インダクタ２→サイリスタ４ｂ→圧電素
子６ｂ→ダイオード５ａ→ダイオード３ａの経路に変化
する。この経路も１つのインダクタ２と１つの圧電素子
６ｂからなるＬＣ共振回路であるから、圧電素子６ｂに
流れる転流電流Ｉ_C2（＝Ｉ₂）は次の式で表わされ
る。

【００５３】

【数４】

【００５４】この転流電流Ｉ_C2の周期は、 Ｔ₃＝２π（ＬＣ₂）^1/2 …… である。このとき、転流電流Ｉ_C2の流れる経路は、圧電
素子６ａを含まないＬＣ共振回路となっているから、ｔ
＝ｔ₃＝ｔ₂＋Ｔ₃／４に転流電流Ｉ_C2は０になり、圧電
素子６ｂの充電電圧Ｖ_C2＝Ｖ_C2p（ピーク値）となり、
インダクタ２の電磁エネルギーＬ・Ｉ_C1p ²／２は完全に
圧電素子６ｂの静電エネルギーＣ₂・Ｖ_C2p ²／２に変換
される。このときサイリスタ４ｂがターンオフするの
で、圧電素子６ｂにはＱ₂＝Ｃ₂・Ｖ_C2p＝Ｑ₁の電荷が充
電され、駆動状態となる。

【００５５】圧電素子６ｂから圧電素子６ａへの転流動
作も同様であり、ｔ＝ｔ₅にサイリスタ４ａをトリガす
ると、圧電素子６ｂの電荷Ｑ₂は、図１６（ｆ）に示す
ように、圧電素子６ｂ→ダイオード３ｂ→インダクタ２
→サイリスタ４ａ→スイッチング用トランジスタ５ｃの
経路で転流を開始する。そして、ｔ＝ｔ₆＝ｔ₅＋Ｔ₃／
４になると、転流電流Ｉ_C2（＝−Ｉ₃）は、ピーク値Ｉ
_C2p＝−Ｑ₂／（ＬＣ₂）^1/2に達し、同時に圧電素子６ｂ
の電圧Ｖ_C2＝０となり、圧電素子６ｂの静電エネルギー
は全てインダクタ２の電磁エネルギー（磁束）に変換さ
れる。

【００５６】ｔ＝ｔ₆に圧電素子６ｂの電圧Ｖ_C2が０に
なると、スイッチング用トランジスタ５ｃがオフになる
と共にダイオード５ｂが順バイアスとなり、図１７
（ｇ）に示すように転流電流Ｉ_C1（＝−Ｉ₃）は、イン
ダクタ２→サイリスタ４ａ→圧電素子６ａ→ダイオード
５ｂ→ダイオード３ｂの経路に変化し、磁束としてイン
ダクタ２に蓄えられていた電磁エネルギーが圧電素子６
ａへ転流し続ける。

【００５７】そして、ｔ＝ｔ₇＝ｔ₆＋（Ｔ₄／４）＝ｔ₅
＋（Ｔ₃／４）＋（Ｔ₄／４）になると、転流電流Ｉ_C1は
０になり、圧電素子６ａの充電電圧Ｖ_C1が最大値Ｖ_C1p
に達する。転流電流Ｉ_C1が０になると、サイリスタ４ａ
がターンオフするので、圧電素子６ａの充電電圧Ｖ_C1は
Ｖ_C1pに維持され、圧電素子６ａに圧電素子６ｂの電荷
Ｑ₂が完全に転流されて駆動状態となる。

【００５８】このように本実施例では、圧電素子６ａ
（もしくは６ｂ）からインダクタ２への転流時には圧電
素子６ｂ（もしくは６ａ）を切り離してあり、インダク
タ２から圧電素子６ｂ（もしくは６ａ）への転流時には
圧電素子６ａ（もしくは６ｂ）を切り離しているので、
圧電素子６ａと６ｂ間で電荷を転流させる際に、１つの
圧電素子６ａ又は６ｂと１つのインダクタ２からなるＬ
Ｃ共振回路として動作させることができ、電荷を完全に
転流させることができる。また、圧電素子６ａと６ｂの
静電容量Ｃ₁，Ｃ₂の大小によって転流モードが変化する
こともなく、安定して転流動作を行なわせることができ
る。

【００５９】図１９に示すものは本発明のさらに別な実
施例による圧電素子駆動装置Ｃを示す回路図である。こ
の圧電素子駆動装置Ｃは、図１２の圧電素子駆動装置Ｂ
をさらに改良したものであって、ダイオード５ａと逆並
列に接続されたスイッチング用トランジスタ５ｃのベー
スをベース電流制限抵抗４１を介して新たに追加したト
ランジスタ４２ｂのコレクタに接続し、このトランジス
タ４２ｂのエミッタを反対側の圧電素子６ｂの正極側に
接続している。また、このトランジスタ４２ｂのベース
を制御回路８に接続し、トランジスタ４２ｂを制御回路
８によって制御するようにしている。同様に、ダイオー
ド５ｂと逆並列に接続されたスイッチング用トランジス
タ５ｄのベースをベース電流制限抵抗４１を介して新た
に追加したトランジスタ４２ａのコレクタに接続し、こ
のトランジスタ４２ａのエミッタを反対側の圧電素子６
ａの正極側に接続し、トランジスタ４２ａのベースを制
御回路８に接続している。一方、圧電素子６ａ，６ｂ間
の接続点は、制御回路アース線８ａによって制御回路８
に接続されている。

【００６０】しかして、この実施例によれば、圧電素子
６ａから圧電素子６ｂへの転流時について説明すれば、
圧電素子６ａに電荷が充電されていてＶ_C1≠０の場合に
は、トランジスタ４２ａのエミッタ及びベースから制御
回路アース線８ａを通って圧電素子６ａの負極側へベー
ス電流が流れるので、トランジスタ４２ａがオンとな
る。トランジスタ４２ａがオンとなってトランジスタ４
２ａにコレクタ電流が流れると、このコレクタ電流はベ
ース電流制限抵抗４１、スイッチング用トランジスタ５
ｄのベース及びエミッタを通って圧電素子６ａの負極側
へ流れるので、スイッチング用トランジスタ５ｄがオン
になっている。したがって、サイリスタ４ｂがターンオ
ンすと、図１５（ｃ）と同様な転流経路となり、転流電
流Ｉ₂は圧電素子６ｂに流れることなくスイッチング用
トランジスタ５ｄに流れる。一方、圧電素子６ａの電圧
がＶ_C1＝０になると、トランジスタ４２ａのベース電流
が流れなくなるのでトランジスタ４２ａがオフとなる。
この結果、スイッチング用トランジスタ５ｄにもベース
電流（＝トランジスタ４２ａのコレクタ電流）が流れな
くなるので、スイッチング用トランジスタ５ｄがオフと
なり、図１５（ｄ）と同様な転流経路に変化し、転流電
流Ｉ₂が圧電素子６ｂに流れる。

【００６１】説明は省略するが、圧電素子６ｂから圧電
素子６ａへの転流時についても、圧電素子６ａから圧電
素子６ｂへの転流時と同様な転流動作を行なう。

【００６２】したがって、この実施例によれば、制御回
路８によってスイッチング用トランジスタ５ｃ，５ｄを
オン、オフ制御する必要がなくなり、制御回路８による
タイミングコントロールが容易になる。

【００６３】図２０は本発明のさらに別な実施例による
圧電素子駆動装置Ｄを示す回路図である。この実施例に
おいては、転流動作用のインダクタとしてインダクタン
スＬの等しい２個のインダクタ２ａ，２ｂを用い、一方
のインダクタ２ａを圧電素子６ａ及びダイオード５ａの
逆並列接続部とサイリスタ４ａ及びダイオード３ａの逆
並列接続部との間に挿入し、他方のインダクタ２ｂを圧
電素子６ｂ及びダイオード５ｂの逆並列接続部とサイリ
スタ４ｂ及びダイオード３ｂの逆並列接続部との間に挿
入している。

【００６４】図１の実施例では、駆動電源１から圧電素
子６ａに充電する際にはインダクタ２を通ることなく充
電されるが、駆動電源１から圧電素子６ｂに充電する際
には、インダクタ２を通って充電される。このため、圧
電素子６ａと圧電素子６ｂとで充電時の立上がり特性
（時定数）が異なり、圧電素子３ｂの立上がり特性が圧
電素子６ａの立上がり特性よりも悪くなる。これに対
し、図２０の実施例では、駆動電源１から圧電素子６
ａ，６ｂに充電する時、いずれの場合もインダクタ２
ａ，２ｂを通って充電されるので、電流の立上り特性
（時定数）を同条件にすることができる。

【００６５】また、圧電素子６ａ、６ｂに関してインダ
クタを対称的に挿入する方法としては、図２１に示す圧
電素子駆動装置Ｅのように、インダクタンスＬの等しい
２個のインダクタ２ａ、２ｂのうち、一方のインダクタ
２ａを圧電素子６ａ及びダイオード５ａの逆並列接続部
とサイリスタ７のアノードとの間に挿入し、他方のイン
ダクタ２ｂを圧電素子６ｂ及びダイオード５ｂの逆並列
接続部とサイリスタ７のアノードとの間に挿入してもよ
い。

【００６６】また、図２２は本発明のさらに別な実施例
を示す圧電素子駆動装置Ｆであって、トランスを用いる
ことによって互いに逆極性に相互誘導で結合された１対
のインダクタ２ａ，２ｂのうち片側のインダクタ２ａを
圧電素子６ａ及びダイオード５ａの逆並列接続部とサイ
リスタ７のアノードとの間に挿入し、他方のインダクタ
２ｂを圧電素子６ｂ及びダイオード５ｂの逆並列接続部
とサイリスタ７のアノードとの間に挿入し、両インダク
タ２ａ，２ｂを逆極性に結合している。

【００６７】式や式などの転流電流の周期を表わす
式から分かるように、転流サイクルを高速化するにはイ
ンダクタのインダクタンスＬを小さくすればよい。その
ため、この実施例のようにインダクタ２ａ，２ｂを相互
結合させることにより、図２２の矢印ループ内のインダ
クタンス成分を減少させ、転流周期を高速化することが
できる。

【００６８】図２３は本発明のさらに別な実施例による
圧電素子駆動装置Ｇを示す電気回路図である。この実施
例においては、充電用のサイリスタを２つに分け、一方
のサイリスタ７ａのアノードを圧電素子６ａ及びダイオ
ード５ａの逆並列接続部とサイリスタ４ａ及びダイオー
ド３ａの逆並列接続部との間に接続し、他方のサイリス
タ７ｂを圧電素子６ｂ及びダイオード５ｂの逆並列接続
部とサイリスタ４ｂ及びダイオード３ｂの逆並列接続部
との間に接続し、両サイリスタ７ａ及び７ｂの各カソー
ドを駆動電源１のマイナス側に接続している。

【００６９】しかして、圧電素子６ａへの充電時には、
サイリスタ４ａ及び７ｂをターンオンさせ、駆動電源１
→サイリスタ４ａ→圧電素子６ａ→ダイオード５ｂ→サ
イリスタ７ｂの経路で圧電素子６ａに充電する。同様
に、圧電素子６ｂへの充電時には、サイリスタ４ｂ及び
７ａをターンオンさせ、駆動電源１→サイリスタ４ｂ→
圧電素子６ｂ→ダイオード５ａ→サイリスタ７ａの経路
で圧電素子６ｂに充電する。

【００７０】また、圧電素子６ａから圧電素子６ｂへ電
荷を転流させる際、サイリスタ４ｂをターンオンさせて
圧電素子６ａから圧電素子６ｂへ電荷を転流させた（図
３（ｃ）参照）後、サイリスタ４ｂのターンオフ前の適
当な時期にサイリスタ７ａをターンオンさせると、駆動
電源１からも駆動電源１→インダクタ２→サイリスタ４
ｂ→圧電素子６ｂ→圧電素子６ａ（ダイオード５ａ）→
サイリスタ７ａの経路で圧電素子６ｂに充電が行なわ
れ、圧電素子６ａ，６ｂ間での電荷の転流と同時に駆動
電源１からの電荷の補充も行なうことができる。同様
に、圧電素子６ｂから圧電素子６ａへの電荷の転流の際
にも同時に駆動電源１から圧電素子６ａに電荷を補充さ
せることができる。

【００７１】なお、図示しないが、上記各実施例で示し
た圧電素子６ａ、６ｂのうち一方の圧電素子をコンデン
サに置き換えてもよい。このときコンデンサが無極性で
あれば、ダイオード５ａ又は５ｂとの接続方向は問わな
い。このように、一方をコンデンサとすれば、圧電素子
の駆動終了後には、圧電素子を駆動していた電荷を一旦
転流させてコンデンサに蓄積させておき、再び圧電素子
を駆動する際には、コンデンサに蓄積されていた電荷を
圧電素子へ転流させて圧電素子を駆動することができ
る。

【００７２】また、図２０又は図２１のような構造にお
いて一方の圧電素子をコンデンサに置き換える場合に
は、圧電素子側のインダクタを省略し（あるいは、両イ
ンダクタのインダクタンスを異ならせることにより）、
圧電素子の駆動立上り特性のみを向上させてもよい。

【００７３】また、圧電素子（コンデンサ）及びダイオ
ードからなるアームを駆動電源のプラス側に配置し、サ
イリスタ及びダイオードからなるアームを駆動電源のマ
イナス側に配置するなど、上記実施例以外にも種々の実
施例が可能である。

【００７４】また、図２０〜図２３の各圧電素子駆動装
置Ｄ〜Ｇにおいても、図１２の実施例と同様にスイッチ
ング用トランジスタ５ｃ，５ｄ及び電流検出器３９を付
加し、転流動作時に圧電素子６ａと圧電素子６ｂを切り
離すようにしてもよい。

【００７５】図２４は本発明のさらに別な実施例による
圧電素子駆動装置Ｈを示す電気回路図である。６は圧電
素子、９は回生コンデンサであって、圧電素子６と回生
コンデンサ９は双方向に転流可能な転流回路１０で接続
されている。また、圧電素子６にはサイリスタ１１を介
して直流電源１の出力が接続されている。

【００７６】転流回路１０は、サイリスタ１２，１３，
１４，１５、インダクタ１６，１７、トランジスタ１
８、フライホイルダイオード１９，２０及びダイオード
２１，２２からなっている。サイリスタ１２，１３のカ
ソード同士、サイリスタ１３，１４のアノード同士、サ
イリスタ１４，１５のカソード同士がそれぞれ接続され
ており、サイリスタ１２のアノードは圧電素子６の正極
に接続され、サイリスタ１５のアノードは回生コンデン
サ９の正極に接続されている。

【００７７】ダイオード２１のアノードとダイオード２
２のアノードの間にはインダクタ１６，１７が直列接続
されており、ダイオード２１のカソードは圧電素子６の
正極に接続され、ダイオード２２のカソードは回生コン
デンサ９の正極に接続されている。

【００７８】サイリスタ１２，１３の中点はダイオード
２１とインダクタ１６の中点に接続されており、サイリ
スタ１３，１４の中点はインダクタ１６，１７の中点に
接続され、サイリスタ１４，１５の中点はインダクタ１
７とダイオード２２の中点に接続されている。

【００７９】また、フライホイルダイオード１９のカソ
ードはダイオード２１とインダクタ１６の中点に接続さ
れ、トランジスタ１８のコレクタはインダクタ１６，１
７の中点に接続され、フライホイルダイオード２０のカ
ソードはインダクタ１７とダイオード２２の中点に接続
されている。また、フライホイルダイオード１９，２０
のアノードとトランジスタ１８のエミッタは、いずれも
圧電素子９ａの負極側及び回生コンデンサ９の負極側に
接続されている。

【００８０】上記サイリスタ１１，１２，１３，１４，
１５は制御回路８によってターンオン制御されており、
また、トランジスタ１８のベースは制御回路８に接続さ
れていて制御回路８によってトランジスタ１８がオン、
オフ制御されている。

【００８１】図２５は図２４に示す実施例の動作を示す
タイムチャートであって、同図（ａ）（ｂ）はサイリス
タ１１，１２のトリガパルス信号（ＴＰ）を示し、同図
（ｃ）はトランジスタ１８のオン、オフ状態を示し、同
図（ｄ）（ｅ）（ｆ）はサイリスタ１４，１５，１３の
トリガパルス信号（ＴＰ）を示し、同図（ｇ）は圧電素
子６の放電電流ｉ₆の変化を示し、同図（ｈ）は圧電素
子６の電圧Ｖ₆の変化を示し、同図（ｉ）（ｊ）はイン
ダクタ１６，１７に流れる電流ｉ₁₆，ｉ₁₇の変化を示
し、同図（ｋ）は回生コンデンサ９の放電電流ｉ₉の変
化を示し、同図（ｌ）は回生コンデンサ９の電圧Ｖ₉の
変化を示している。また、図２６（ａ）（ｂ）（ｃ）は
圧電素子６から回生コンデンサ９への転流動作を示す説
明図、図２７（ａ）（ｂ）（ｃ）は回生コンデンサ９か
ら圧電素子６への転流動作を示す説明図である。

【００８２】各サイリスタ１１，１２，１３，１４，１
５及びトランジスタ１８を駆動した時の動作を図２５〜
図２７に沿って説明する。まず、時間ｔ＝ｔ₁₁に制御回
路８からサイリスタ１１のみにトリガパルスを出力して
ターンオンさせると、図２６（ａ）に示すように、直流
電源１から圧電素子６に急激に充電電流−ｉ₆が流れて
圧電素子６が充電され、充電電流−ｉ₆が０になるとサ
イリスタ１１がターンオフする〔図２５（ａ）（ｇ）
（ｈ）〕。

【００８３】圧電素子６を所定時間動作させた後、時間
ｔ＝ｔ₁₂にサイリスタ１２及びトランジスタ１８をオン
させると〔図２５（ｂ）（ｃ）〕、図２６（ｂ）に示す
ように、圧電素子６→サイリスタ１２→インダクタ１６
→トランジスタ１８の経路で電流ｉ₆＝ｉ₁₆が流れ〔図
２５（ｇ）（ｉ）〕、圧電素子６の電圧Ｖ₆が徐々に低
下する〔図２５（ｈ）〕。このとき、電流ｉ₁₆の増加に
伴い、インダクタ１６に磁気エネルギーが蓄えられる。

【００８４】ついで、圧電素子６の静電エネルギーが全
てインダクタ１６の電磁エネルギーに変換されて圧電素
子６の電圧Ｖ₆が０になると同時（時間ｔ＝ｔ₁₃）に、
制御回路８によってトランジスタ１８をオフさせ、サイ
リスタ１４をオンさせる〔図２５（ｃ）（ｄ）
（ｈ）〕。すると、インダクタ１６に蓄えられていた磁
気エネルギーが放出され、図２６（ｃ）に示すように、
インダクタ１６→サイリスタ１４→ダイオード２２→回
生コンデンサ９→フライホイルダイオード１９の経路で
電流ｉ₁₆＝−ｉ₉が循環する。インダクタ１６の磁気エ
ネルギーが回生コンデンサ９の静電エネルギーに全て変
換されると、循環電流ｉ₁₆＝−ｉ₉は０になって（時間
ｔ＝ｔ₁₄）サイリスタ１４がターンオフし、回生コンデ
ンサ９の電圧Ｖ₉は一定値に飽和する〔図２５（ｉ）
（ｋ）（ｌ）〕。

【００８５】圧電素子６を再度動作させるとき（時間ｔ
＝ｔ₁₅）には、トランジスタ１８及びサイリスタ１５を
オンさせて〔図２５（ｃ）（ｅ）〕、図２７（ａ）に示
すように、回生コンデンサ９→サイリスタ１５→インダ
クタ１７→トランジスタ１８の経路で電流ｉ₉＝ｉ₁₇を
流し、回生コンデンサ９に蓄えられていた静電エネルギ
ーをインダクタ１７の磁気エネルギーに変換させる〔図
２５（ｊ）（ｋ）（ｌ）〕。

【００８６】ついで、回生コンデンサ９の電圧Ｖ₉が０
になると同時（時間ｔ＝ｔ₁₆）にトランジスタ１８をオ
フさせ、サイリスタ１３をオンさせて〔図２５（ｃ）
（ｆ）〕、図２７（ｂ）に示すように、インダクタ１７
→サイリスタ１３→ダイオード２１→圧電素子６→フラ
イホイルダイオード２０の経路で電流ｉ₁₇＝−ｉ₆を流
し、圧電素子６の電圧Ｖ₆を上昇させ〔図２５（ｇ）
（ｈ）（ｊ）〕、圧電素子６を再び動作させる（時間ｔ
＝ｔ₁₇）。なお、転流時のエネルギー損失等により圧電
素子６の電圧Ｖ₆が不足するときは、図２７（ｃ）に示
すように、サイリスタ１１をオンして不足分のエネルギ
ーを駆動電源１から補給する。

【００８７】このように、本実施例においては、圧電素
子６の動作が終了したときに、圧電素子６に蓄積されて
いる静電エネルギーを回生コンデンサ９に転流させて保
存し、次に圧電素子６を動作させるとき、回生コンデン
サ９に保存した静電エネルギーを再び圧電素子６へ転流
させて使用できる。したがって、圧電素子６の動作が終
了する度に圧電素子６に蓄積されている静電エネルギー
を無駄に放出していた従来に比べ、電力損失を大幅に低
減できる。

【００８８】また、転流回路１０の動作は、インダクタ
１６，１７のインダクタンスと圧電素子６もしくは回生
コンデンサ９の静電容量を用いたＬＣ共振回路となって
いるので、転流速度が時定数ＣＲに依存せず、転流動作
が高速化される。さらに、転流後の回生コンデンサ９及
び圧電素子６の電圧は、圧電素子６や回生コンデンサ９
の静電容量やインダクタのインダクタンスの各値、ある
いはトランジスタをターンオフさせるタイミングによっ
て調整することができる。

【００８９】図２８は本発明のさらに別な実施例による
圧電素子駆動装置Ｊを示す電気回路図である。この実施
例においても圧電素子６と回生コンデンサ９は双方向に
転流可能な転流回路２４で接続されている。圧電素子６
にはサイリスタ２５を介して直流電源１の出力が接続さ
れている。

【００９０】転流回路２４は、サイリスタ２７，２８、
インダクタ２９，３０、トランジスタ３１、フライホイ
ルダイオード３２，３３及びダイオード３４，３５，３
６，３７からなっている。サイリスタ２７のカソードと
サイリスタ２８のカソードの間にインダクタ２９，３０
が直列接続されており、サイリスタ２７のアノードは圧
電素子６の正極に接続され、サイリスタ２８のアノード
は回生コンデンサ９の正極に接続されている。

【００９１】ダイオード３４のアノードとダイオード３
５のカソード、ダイオード３５，３６のアノード同士、
ダイオード３６のカソードとダイオード３７のアノード
がそれぞれ接続されており、ダイオード３４のカソード
は圧電素子６の正極に接続され、ダイオード３７のカソ
ードは回生コンデンサ９の正極に接続されている。ま
た、インダクタ２９，３０の中点はダイオード３５，３
６の中点に接続されている。

【００９２】フライホイルダイオード３２のカソードは
ダイオード３４，３５の中点に接続され、トランジスタ
３１のコレクタはダイオード３５，３６の中点に接続さ
れ、フライホイルダイオード３３のカソードはダイオー
ド３６，３７の中点に接続されている。また、フライホ
イルダイオード３２，３３のアノードとトランジスタ３
１のエミッタは、いずれも圧電素子６の負極側及び回生
コンデンサ９の負極側に接続されている。

【００９３】上記サイリスタ２５，２７，２８は制御回
路８によってターンオン制御されており、また、トラン
ジスタ３１のベースは制御回路８に接続されていて制御
回路８によってトランジスタ３１がオン、オフ制御され
ている。

【００９４】図２９（ａ）（ｂ）（ｃ）は上記圧電素子
駆動装置Ｊにおける圧電素子６から回生コンデンサ９へ
の転流動作を示す説明図、図３０（ａ）（ｂ）は回生コ
ンデンサ９から圧電素子６への転流動作を示す説明図で
ある。各サイリスタ２５，２７，２８及びトランジスタ
３１を駆動した時の動作を図２９及び図３０に沿って説
明する。まず、制御回路８からサイリスタ２５のみにト
リガパルスを出力してターンオンさせると、図２９
（ａ）に示すように、直流電源１から圧電素子６に所定
の電圧Ｖ_Aが印加されて圧電素子６が充電され、充電電
流が０になるとサイリスタ２５がターンオフする。

【００９５】圧電素子６を所定時間動作させた後、制御
回路８によってサイリスタ２７及びトランジスタ３１を
オンさせると、図２９（ｂ）に示すように、圧電素子６
→サイリスタ２７→インダクタ２９→トランジスタ３１
の経路で電流ｉ₆＝ｉ₂₉が流れ、インダクタ２９に磁気
エネルギーが蓄えられる。

【００９６】圧電素子６の静電エネルギーが全てインダ
クタ２９の電磁エネルギーに変換されて圧電素子６の電
圧Ｖ₆が０になると同時に、制御回路８によってトラン
ジスタ３１をオフさせ、図２９（ｃ）に示すように、イ
ンダクタ２９→ダイオード３６，３７→回生コンデンサ
９→フライホイルダイオード３２→ダイオード３４→サ
イリスタ２７の経路で電流ｉ₂₉＝−ｉ₉を循環させる。
これにより、インダクタ２９の磁気エネルギーは回生コ
ンデンサ９の静電エネルギーに全て変換される。

【００９７】圧電素子６を再度動作させるときには、サ
イリスタ２８及びトランジスタ３１をオンさせて、図３
０（ａ）に示すように、回生コンデンサ９→サイリスタ
２８→インダクタ３０→トランジスタ３１の経路で電流
ｉ₉＝ｉ₃₀を流し、回生コンデンサ９に蓄えられていた
静電エネルギーをインダクタ３０の磁気エネルギーに変
換させる。

【００９８】回生コンデンサ９の電圧Ｖ₉が０になると
同時にトランジスタ３１をオフさせ、図３０（ｂ）に示
すように、インダクタ３０→ダイオード３５，３４→圧
電素子６→フライホイルダイオード３３→ダイオード３
７→サイリスタ２８の経路で電流ｉ₃₀＝−ｉ₆を流し、
圧電素子６の電圧Ｖ₆を上昇させ、圧電素子６を動作さ
せる。なお、転流時のエネルギー損失等により圧電素子
６の電圧が不足するときは、サイリスタ２５をオンして
不足分のエネルギーを補給する。

【００９９】このように、本実施例においても、圧電素
子６の動作に使用した静電エネルギーを無駄に放出する
ことなく、回生コンデンサ９に移して保存し、圧電素子
６を再度動作させるときに再使用するので、消費電力を
低減することができる。さらに、この実施例によれば、
制御回路８によるサイリスタの制御が図２４の実施例よ
りも簡単にできる。

【０１００】なお、上記図２４及び図２８の実施例にお
いては、圧電素子６と回生コンデンサ９の位置を交換し
て配置しても差し支えない。また、回生コンデンサ９の
代わりに別な圧電素子を用いれば、２つの圧電素子間で
電荷を転流させることによって２つの圧電素子を交互に
動作させることができる。

【０１０１】

【発明の効果】本発明によれば、一方の圧電素子と他方
の圧電素子の間で相互に電荷を転流させることができる
ので、交互に圧電素子を駆動する場合には、圧電素子に
保持されている電磁エネルギーによって２つの圧電素子
を交互に駆動させることができる。また、一方の圧電素
子とコンデンサの間で相互に電荷を転流させることがで
きるので、圧電素子を駆動する度に電荷を充放電するこ
となく、繰り返し圧電素子を伸張及び収縮させることが
できる。

【０１０２】したがって、駆動電源から回路の転流損失
分の電力を補充するだけで済み、圧電素子駆動装置の電
力損失を大幅に節減することができ、駆動装置を小型化
することができる。特に、圧電素子を高速駆動しても電
力消費量を小さくできる。

【０１０３】さらに、転流回路がＬＣ共振現象を用いた
ものであれば、転流時間を短くでき、高周波駆動も容易
になる。

【０１０４】しかも、転流回路の回路定数の選定や動作
タイミングの設定等により、一方の圧電素子と他方の圧
電素子あるいはコンデンサとの間の転流動作が最良の転
流効率となるように制御できる。

【０１０５】また、圧電素子（もしくは、コンデンサ）
及びダイオードの逆並列接続体にスイッチング手段を接
続した圧電素子駆動装置にあっては、圧電素子間（もし
くは、圧電素子とコンデンサ間）の電荷の転流時にスイ
ッチング手段をオン、オフ制御することにより、圧電素
子同士（もしくは、圧電素子とコンデンサ）を互いに切
り離して電荷を転流させることができ、圧電素子同士
（もしくは、圧電素子とコンデンサ）の静電容量の大小
にかかわらず、同一の転流モードで電荷を完全に転流さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による圧電素子駆動装置を示
す電気回路図である。

【図２】同上の実施例による圧電素子駆動装置の動作を
説明するタイムチャートである。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の実施例による圧電
素子駆動装置の動作を示す回路図である。

【図４】（ｄ）（ｅ）（ｆ）は図３の分図である。

【図５】（ｇ）（ｈ）は図３の分図である。

【図６】（ａ）（ｂ）は、Ｃ₁＝Ｃ₂の場合における圧電
素子間における電荷の転流動作を説明するための部分回
路図である。

【図７】圧電素子間の転流動作において、各圧電素子に
流れる転流電流及び充電（放電）電圧の変化を示すタイ
ムチャートである。

【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、Ｃ₁＜Ｃ₂の場合におけ
る圧電素子間における電荷の転流動作を説明するための
部分回路図である。

【図９】圧電素子間の転流動作において、各圧電素子に
流れる転流電流及び充電（放電）電圧の変化を示すタイ
ムチャートである。

【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、Ｃ₁＞Ｃ₂の場合にお
ける圧電素子間における電荷の転流動作を説明するため
の部分回路図である。

【図１１】圧電素子間の転流動作において、各圧電素子
に流れる転流電流及び充電（放電）電圧の変化を示すタ
イムチャートである。

【図１２】本発明の別な実施例による圧電素子駆動装置
の電気回路図である。

【図１３】同上の実施例による圧電素子駆動装置の動作
を説明するタイムチャートである。

【図１４】（ａ）（ｂ）は同上の実施例による圧電素子
駆動装置の動作を示す回路図である。

【図１５】（ｃ）（ｄ）は図１４の分図である。

【図１６】（ｅ）（ｆ）は図１４の分図である。

【図１７】（ｇ）（ｈ）は図１４の分図である。

【図１８】圧電素子間の転流動作において、各圧電素子
に流れる転流電流及び充電（放電）電圧の変化を示すタ
イムチャートである。

【図１９】本発明のさらに別な実施例による圧電素子駆
動装置の電気回路図である。

【図２０】本発明のさらに別な実施例による圧電素子駆
動装置の電気回路図である。

【図２１】本発明のさらに別な実施例による圧電素子駆
動装置の一部省略した電気回路図である。

【図２２】本発明のさらに別な実施例による圧電素子駆
動装置の一部省略した電気回路図である。

【図２３】本発明のさらに別な実施例による圧電素子駆
動装置を示す電気回路図である。

【図２４】本発明のさらに別な実施例による圧電素子駆
動装置を示す回路図である。

【図２５】同上の圧電素子駆動装置の動作を説明するた
めのタイムチャートである。

【図２６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の圧電素子駆動装
置の動作説明図である。

【図２７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の圧電素子駆動装
置の別な動作を示す動作説明図である。

【図２８】本発明のさらに別な実施例による圧電素子駆
動装置を示す回路図である。

【図２９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の圧電素子駆動装
置の動作説明図である。

【図３０】（ａ）（ｂ）は同上の圧電素子駆動装置の別
な動作を示す動作説明図である。

【符号の説明】

１ 駆動電源 ２，２ａ，２ｂ インダクタ ３ａ，３ｂ 転流ダイオード ４ａ，４ｂ サイリスタ ５ａ，５ｂ ダイオード ５ｃ，５ｄ スイッチング用トランジスタ ６ａ，６ｂ 圧電素子 ７，７ａ，７ｂ サイリスタ ８ 制御回路 ８ａ 制御回路アース線 ９ 回生コンデンサ １０，２４ 転流回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２以上の圧電素子を備え、駆動電源から
   対となった２つの圧電素子に駆動電圧を印加して当該圧
   電素子を交互に駆動する圧電素子駆動装置であって、 一方の圧電素子から他方の圧電素子へ電荷を転流させる
   転流回路と、他方の圧電素子から一方の圧電素子へ電荷
   を転流させる転流回路とを備えた圧電素子駆動装置。
2. 【請求項２】 １もしくは２以上の圧電素子を備え、駆
   動電源から圧電素子に駆動電圧を印加して当該圧電素子
   を駆動する圧電素子駆動装置であって、 いずれかの圧電素子からコンデンサへ電荷を転流させる
   転流回路と、コンデンサからいずれかの圧電素子へ電荷
   を転流させる転流回路とを備えた圧電素子駆動装置。
3. 【請求項３】 前記転流回路がインダクタを含み、ＬＣ
   共振現象を利用して電荷を転流するものであることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子駆動装置。
4. 【請求項４】 第１のダイオードを逆並列接続された２
   組の圧電素子、第２のダイオードと第１のサイリスタを
   逆並列接続した２組のアーム、および電荷転流用のイン
   ダクタンス素子によって閉回路を構成され、 前記閉回路において、前記圧電素子同志が互いに同極側
   でつながり、前記各圧電素子と各アームとがそれぞれ第
   １及び第２のダイオードでアノード＝カソード間接続と
   なるようにつながり、両アーム同志が同極側でつなが
   り、 第２のサイリスタを介して前記閉回路の圧電素子間と前
   記アーム間に駆動電源を接続された圧電素子駆動装置。
5. 【請求項５】 逆並列接続されたそれぞれの前記第１の
   ダイオード及び圧電素子に、当該ダイオードと逆方向に
   電流を通電させるスイッチング手段を並列接続したこと
   を特徴とする請求項４に記載の圧電素子駆動装置。
6. 【請求項６】 第１のダイオードを逆並列接続された圧
   電素子、第３のダイオードを並列接続されたコンデン
   サ、第２のダイオードと第１のサイリスタを逆並列接続
   した２組のアーム、および電荷転流用のインダクタンス
   素子によって閉回路を構成され、 前記閉回路において、前記圧電素子と前記コンデンサが
   第１及び第３のダイオードで同極間接続となるようにつ
   ながり、前記圧電素子と一方のアームとが第１及び第２
   のダイオードでアノード＝カソード間接続となるように
   つながり、前記コンデンサと他方のアームとが第１及び
   第３のダイオードでアノード＝カソード間接続となるよ
   うにつながり、両アーム同志が同極側でつながり、 第２のサイリスタを介して前記閉回路の圧電素子及びコ
   ンデンサ間と前記アーム間に駆動電源を接続された圧電
   素子駆動装置。
7. 【請求項７】 逆並列接続された前記第１のダイオード
   及び圧電素子に、当該第１のダイオードと逆方向に電流
   を通電させる第１のスイッチング手段を並列接続し、 逆並列接続された前記第３のダイオード及びコンデンサ
   に、当該第３のダイオードと逆方向に電流を通電させる
   第２のスイッチング手段を並列接続したことを特徴とす
   る請求項６に記載の圧電素子駆動装置。