JPS60219971A

JPS60219971A - 電歪振動装置駆動回路

Info

Publication number: JPS60219971A
Application number: JP59075623A
Authority: JP
Inventors: Akira Tomono; 明伴野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1984-04-14
Filing date: 1984-04-14
Publication date: 1985-11-02
Also published as: JPH0561873B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、論理制御電圧よシ高い電源電圧の極性を切替
えて、電歪振動装置を両方向に低電力で大きく変位させ
る駆動回路に関するものである。

〔従来技術〕

ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）など、電圧を印加する
と形状が変形する圧電材料は、薄い板状にして、これに
電極を設は何枚か張ル合せ、これに電圧を印加すること
によって駆動部品（アクチュエータ）として用いること
ができる。

第１図（ａ）〜（ｃ）は、２枚張シ合せたバイモルフ形
電歪振動子の従来構成を示す概略図である。第１図（ム
）は、両側に電極を施した１対の電歪板１，２が分極方
向Ａが同じになるように中央電極４を介して接合した分
極同方向構造のバイモルフ形電歪振動子３０とその駆動
回路５０を含み、第１図（ｂ）。

第１図（ｅ）は分極方向ＢおよびＣが対向するように接
合した分極対向構造のバイモルフ形電歪振動子３１とそ
の駆動回路を含む。同図において、３゜５は電極、４は
中央電極、６は電歪振動子支持部、Ｅは電源である。６
０．６１．６２は、電歪振動子の各電歪板に電圧を印加
するための２端子入力となるように電極を集束する回路
であシ、駆動入力回路と呼ぶ。また、電歪振動子３０．
３１と駆動入力回路６０．６１又は６２とから成る装置
を電歪振動装置１００，１０１又は１０２と呼ぶ。

まず、第１図（、）の動作を説明する。電源Ｅによって
、電極３，５及び中央電極４に電圧が加えられると、電
界は電極３から５中央電極４へ、電極５から中央電極４
へと発生する。このため電歪板１では電界が分極方向Ａ
と同方向に加えられ、電歪板１の内部には矢印りのよう
に縮もうとする応力が発生する。一方電歪板２では電界
が分極方向Ａと逆の方向に加えられるため、電歪板２の
内部には矢印Ｅのように伸びようとする応力が発生する
。電歪板１，２の内部に発生するそれぞれの応力によっ
て電歪振動子３０の先端は、支持部６を支点として矢印
Ｆのように上に変位する。次に、スイッチＳＷを逆に投
入し回路を短絡すると電荷は放電するため３０は復旧す
る。

第１図（ｂ）の動作も同様に説明される。すなわち、図
のように電圧を印加すると、電歪板１は縮み、電歪板２
′は伸びるため電歪振動子３１の先端は矢印Ｇのように
上に変位する。

第１図（Ａ）（ｂ）とも、１つの電源で、１対の電歪板
のそれぞれに電界を加え応力を発生させる点で効率的な
回路と言えるが、動作変位量を増すために電圧を上昇さ
せる場合に大きな欠点がある。すなわち、電歪板１．２
および２′は、分極方向と同じ方向に電圧を印加した場
合には、電圧を上げても絶縁破壊を生じない限シ、分極
特性が劣化することはないが、分極方向と逆の方向に電
圧を印加した場合には、絶縁破壊電圧よシ低い所定の電
圧で分極特性が劣化し減極する（このときの電圧を分極
劣化電圧と呼ぶ）。さらに、電圧を上げると分極は破壊
し、電歪効果は失なわれる欠点がある。

従って、電源Ｅの電圧Ｖは逆バイアスされた電歪板の分
極特性が劣化しない条件で上限が制限されるため、第１
図（ａ）（ｂ）の構成では変位量を大きくすることが困
難であった。

第１図（ｃ）は、高い電圧が印加できるように改良され
た回路構成である。この回路は１対のダイオードＤＩ　
、Ｄ２のアノード同志を結合し、この結合点を中央電極
４に接続し、各カソードを電極３゜５にそれぞれ接続し
たものである。動作を説明する。充電電流は矢印工１の
ように流れ、電歪板１は図のように帯電する。この帯電
によって生ずる電界の方向は分極方向Ｈと同じである。

一方、電流は電歪板２′には流れないため、との電歪板
２′は帯電せず、従って電界は加わらない。このため、
この電歪振動装置１０２には電歪板１が絶縁破壊を起さ
ない範囲で高電圧を印加でき、従って大きな変位量が得
られるというものである。しかし、この構成では、電歪
板１は変位に全く寄与しないばかシでなく、バネ性のた
め電歪板１の変位力を防げる欠点があった。

次に、電歪振動子には一般にヒステリシス特性があるた
めに、第１図（、）〜（ｃ）に示す従来例のように１方
向のみの電圧を印加した場合には、復旧の際、電荷を放
電しても、変位が完全に戻らＡいことがらシ、このため
実質的な変位量が減る欠点もあった。これを解決し、逆
に変位させることで大きな変位を樽るために、第２図に
示すように電源回路と電歪振動装置１００との間に極性
切替スイッチ７０を設け、電源電圧を切替る方式が考え
られている。

極性を切替えるための回路部品としては、電圧が高い場
合、従来、電磁リレー、トランジスタなどが考えられる
が、これらはいずれも電流によって制御され消費電力が
増大するため、電歪振動装置の駆動には適さ々い欠点が
あった。す女わち、電歪振動装置そのものは極めて低電
力で動作するにもかかわらず、従来の切替回路では、そ
の状態を保持するために大きな電力を消費するため、結
局、低電力駆動が困難となっていた。

また、第２図の回路では、極性切替の際、充電されてい
た電荷を電源を用いてキャンセルする必要があるため、
無駄な電力が消費される欠点がある。すなわち、第２図
において電歪振動装置１００の静電容量を０１変位させ
るときの電圧を■とすると電歪振動装置１０ｏに蓄えら
れるエネルギーはｈｃｖである。この状態から極性切替
スイッチ７゜を切替えて逆に変位させる場合、電源Ｅは
電歪振動装置１００に帯電した電荷を打ち消すように逆
の電荷を供給し、さらに逆に帯電させる必要があるため
、必要なエネルギーはｃｖである。従って繰シ返しの動
作では１周期当ｊ）２ＣＶ２のエネルギーが必要である
。このように、従来の駆動回路では、帯電した電荷を電
源Ｅの電荷でキャンセルする必要があるため消費電力が
増大し、また動作毎に放電と充電を電源から行うため時
定数が長くなシ動作が遅くなる欠点があった。

第３図は、数１０〜数１００枚の電歪板８ａを、分極方
向が交互になるように接合した積層形電歪振動子３２を
利用した積層形電歪振ｗＪ装置１０３の概略構成図であ
る。駆動端子８１に正、駆動端子８２に負の電圧を印加
すると各電歪板８０には分極方向に電圧が加わシ厚さ方
向に膨張する。１枚の電歪板の厚さの増加は僅かである
が、積層形にすることによって、数１０〜１００μｍ程
度の変、位が得られる。

積層形では、各電歪板８０には同じ方向に電圧が印加さ
れるため、分極方向と同方向（矢印（Ｉ）の方向）には
高電圧を印加し、変位を大きくすることが多い。しかし
、高電圧を印加すると、バイモルフ形の場合と同様、ヒ
ステリシスの影響も大きくなる。

第４図は、印加電圧変位量特性例を示す図である。１方
向のみの電圧を印加するとヒステリシスのため変位量は
減少する。これを防止するためには、電源の極性を切替
え、第４図の太い実線のように、逆に変位させればよい
。しかし、高電圧をそのまま切替えた場合、各電極板に
は分極方向と逆の方向に高電圧が印加されることになシ
、分極が破壊することになる。従って、逆方向に電圧を
切替える場合には、電源電圧を分極劣化電圧以下に下げ
る必要があるが、従来このような回路は明らかではなか
った。

以上、まとめると ■　従来、電歪振動子を大きく変化させるために必要な
高電圧を印加できる効率の良い駆動入力回路が実現され
ていない。

■　高電圧を低電力で切替えることができ、また、必要
に応じて極性によって電圧を変化させることができ切替
えた状態を低電力で保持できる容量性負荷電圧切替回路
が実現されていない。

などの問題があった。このため、従来の電歪振動子は単
位長さ当シの変位量が小さく、これを補おうとする場合
形状が大きくなる欠点があった。また、形状が大きくな
ると動作が遅く、高価になり、さらに壊れやすくなる欠
点がある。電歪振動子は小形、低電力なアクチュエータ
として期待されながらも、上記の欠点などのために普及
が阻まれてきた。特に、貨幣処理装置、リレー、光スィ
ッチなどには変位量が十分でなかったため実用は困難と
されてきた。

〔発明の概要〕

本発明は上記欠点に鑑みてなされたものであシ、その目
的は、電歪振動子を低電力で大きく変位させることので
きる電歪振動装置駆動回路を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明は両側に電極を設
けた強誘電体電歪板を２つ以上重ねて形成し九電歪振動
子と、２つの駆動端子をもつ駆動入力回路とから成る電
歪振動装置に、電源回路から極性を切替えて電圧を印加
し、　との電歪振動装置に充電されていた電荷を放電し
た後、逆に充電することによって前記電歪振動子を前の
状態とは逆に変位させる駆動回路において、極性を切替
えるために、論理制御電圧よシ高い電源電圧をオンオフ
でき、制御電流のパルス通電又は制御電圧の印加によっ
てスイッチのオン状態を電力をほとんど消費することな
く保持できるＰＮＰＮ素子構造又はＦＥＴ素子構造の半
導体スイッチ４つをブリッジ形に接続し、ブリッジの中
の平行スイッチ２つと斜スイッチ２つの駆動論理を反転
させて駆動することによって、平行又は斜のスイッチ回
路の一方がオンの際、他方はオフとなるように制御する
ものである０以下、実施例とともに本発明の詳細な説明する。

〔実施例〕

第５図は、本発明の一実施例を示す回路図であｊ５、Ｐ
ＮＰＮスイッチ（サイリスタ）ホトカプラを用いた極性
切替スイッチ回路を含む。同図において、ＰＮ１〜ＰＮ
４はＰＮＰＮスイッチであシ、ブリッジ回路７１を形成
している。すなわち、アノード同志が共通に接続された
１組のＰＮＰＮスイッチＰＮｌ、ＰＨ３の共通接続端子
Ｋｌを直流電源回路の陽極に、カソード同志が共通に接
続された１組のＰＮＰＮスイッチＰＮ２．ＰＨ１の共通
接続端子に２を直流電源回路の陰極に接続し、ＰＮＰＮ
スイッチＰＮ１　のカソードとＰＮＰＮスイッチＰＮ４
のアノードとを接続し、電歪振動装置１００の一方の駆
動端子に、ＰＮＰＮスイッチＰＮ３のカソードとＰＮＰ
ＮスイッチＰＮ２のアノードとを接続し、電歪振動装置
の他方の駆動端子に接続しである。ＺＤ５は定電圧ダイ
オードで、直流電源Ｅの電圧Ｖよシわずかに高い電圧で
動作する特性のものである。ＣＲＤｌ　、　ＣＲＤ２は
定電流ダイオード、Ｃ１，ＣＡはコンデンサ、　ａｌｌ
、　Ｒ１２は抵抗である。また、電歪振動装置１００は
第１図（、）で示したものと同じものであるが、その他
第１図（ｂ）（ｅ）あるいは第３図に示したものや、後
述する電歪振動装置であってもよい。

ＬＥＤＩ〜ＬＥＤ４は、それぞれＰＮＰＮスイッチＰＮ
１〜ＰＮ４を照射し点弧させるための発光ダイオード、
５Ｗ１２，５Ｗ３４はそれぞれＦＥＴ　、　ＭＯＢ　、
　ＣＭＯ８などの素子構造をもつ制御電力を必要としな
いスイッチ、　工Ｎ■は論理入力レベルを反転するイン
バータ、ＲＨは高抵抗、　ＳＷ５は切替制御スイッチ、
　ＰＵＬは第６図の波形図に示すように、論理制御電圧
Ｅりの電圧をオン、オフし、間欠的なパルス電圧を繰シ
返して発生するパルス発振回路であシ、これらによって
論理制御回路１２が構成されている。

次に、動作を説明する。電源スィッチＳＷの投入によっ
てコンデンサＣ１には、定電流ダイオードＣＲＤＩを介
して定電流が供給され充電される。

また、パルス発振回路ＰＵＬは発振を開始する。

切替制御スイッチＳＷ５が図のような場合、スイッチ５
Ｗ１２はオン状態、一方スイッチＳＷ３４はオフ状態と
な）、発光ダイオードＬＥＤＩ及びＬＥＤ２のみが、パ
ルス発振回路ＰＵＬの発生するパルス間欠電圧によって
駆動され発光する。ＰＮＰＮスイッチＰＮＩ及びＰＮ２
は最初のパルス光を受光するとオンするため、電歪振動
装置１００には、定電流ダイオードＣＲＤ２を介して定
電流が流れる。電流が流れ始めると、ＰＮＰＮ素子構造
のスイッチＰＮＩ　、及びＰＮ２は、自己保持機能のだ
めのパルス光が去った後でも、電歪振動装置１００が充
電されるまで通電を継続する。電歪振動装置１００が充
電され電流が流れなくなるとＰＮＰＮスイッチＰＮＩ及
びＰＮ２は復旧する。このように、本来１つのパルスで
電歪振動装置１００を駆動することも可能であるが、以
下の理由で連続パルス駆動が望ましい。すなわち、電歪
振動子にはヒステリシス特性があるため、静電容量が動
作中に変化することがある。このため１回のパルスで電
歪振動装置１００に十分な電荷を供給できず電源電圧に
見合った変位が得られない場合がある。また、電歪振動
子の電極端部にはわずかながらリークが存在するため、
十分に充電しても、長い間には放電し、変位が戻ってし
まうことがある。特に、電極端部の絶縁処理が製造時に
十分なされていない振動子では湿度が高くなるとこの影
響が大きくなる。これを解決するため本実施例では、パ
ルス発振回路ＰＵＬによシバルス電流を連続的に通電す
るようにしている。

パルスの間隔Ｔ２については、制御電力を小さくするた
めには、長い方が望ましいが、長くなシ過ぎると前記の
理由で、変位の微少な戻シが生じるため、変位した側で
パルス間隔に同期した微少な振動が発生する。これを防
止するためには１００ｍ５以下が望ましい。

一方、パルス幅を短かくすると、微少振動もなくなシ高
速の繰シ返し動作にも適するが、充電の時定数よシ短か
い場合、スイッチｓｗ５を高速で切替えると、平行に接
続されたＰＮＰＮスイッチＰＮＩ　。

ＰＮ２が充電電流によってオン状態に保持されている間
に、斜に接続されたＰＮＰＮスイッチＰＮ３．ＰＮ４が
駆動されることが起きるためブリッジ回路は短絡するこ
とがある。これを防止するためには０゜５ｍｇ以上が望
ましい。このように、パルス幅としては結局０．５ｍａ
〜１００ｍ：ｓが望ましい。

パルス幅についてはＰＮＰＮスイッチの感度によって決
めるが、数１０　μｓで十分である。従ってデユーティ
は１１５０〜１／１００００　とカシ、電歪振動子を保
持するだめの制御電力は極めて小さくできる。

次に、一点鎖線で囲まれた平滑回路について説明する。

パルス幅を長くすると振動子が変位側で微少に変位し、
これを防止するためには、パルス幅を許容値以下に短か
くする必要があることを述べたが、微少振動を防止する
他の手段として、電歪振動装置１００とブリッジ回路７
１との間に平滑回路を設ける方法が考えられる。平滑回
路はコンデンサＣｈと抵抗８人又はコンデンサＣＡと双
方内定電流ダイオードＣＨＤ−Ａで構成できる。この原
理は、電歪振動装置１００に充電する際、コンデンサＣ
Ａにも同時に充電し、電歪振動装置１００の静電容量の
変化、リークなどによって低下した充電電圧をコンデン
サＣＡから電荷を供給して補なうものである。

次に、定電流ダイオードＣＲＤ１及びＣＲＤ　２の作用
について述べる。定電流ダイオードＣＲＤＩはコンデン
サＣ１の充電回路に、定電流ダイオードＣＲＤ２は電歪
振動装置の充電回路にそれぞれ用いられた定電流回路で
ある。これらは、いずれも抵抗Ｒ３，Ｒ４に置き換える
ことができるが抵抗よシ良い点について述べる。第７図
（、）ないしくｆ）はこれを説明する図である。第７図
（、）に示すように抵抗を介して充電した場合には、最
初は大きな電流が流れ（同図（ｂ））、電圧の立上シも
速い（同図（Ｃ））。

従って、振動子の動作も速いが、充電とともに、電流値
は指数関数的に急速に低下するため電圧の上昇も遅くな
シ、振動子は変位の大きな最も重要々ところで動作が遅
くなる欠点がある０一方、第７図（ｄ）に示すように定
電流ダイオードＣＲＤを用いて充電した場合には、容量
Ｃで示した電歪振動装置には充電が進んでも最初とほぼ
同じ電流が流れ続け（同図（６））、電圧は最初とほぼ
同じ勾配で上昇するため（同図（ｆ））、振動子は動作
の際、速度の変化が少なくかつ速い特徴がある０以上充
電と保持の動作について述べたが、次にスイッチの切替
動作と、定電圧ダイオードＺＤ５の作用について説明す
る。スイッチＳＷ５を接地レベル（ＧＮＤ）に切替える
とスイッチ５Ｗ３４はオンし、スイッチ５Ｗ１２はオフ
に切替わるため、発光ダイオードＩＪＤＩ及びＩ、ＥＤ
２は発光を停止し、発光ダイオードＬＥＤ３及びＬＥＤ
４はパルス発振回路ＰＵＬから供給される次のパルス電
流によって発光する０このためＰＮＰＮスイッチＰＮ３
．ＰＮ４は点弧する。

なお、ＰＮＰＮスイッチＰＮＩ、ＰＮ２はパルス発振回
路ＰＵＬのパルス周期が電歪振動装置１００の充電時定
数よシ長い場合、前述のようにＰＮＰＮスイッチＰＮ３
及びＰＮ　４が点弧される時にはオフ状態となっている
。ＰＮＰＮスイッチＰＮ３．ＰＮ４が点弧されると、電
歪振動装置１００に充電されていた電荷は、ＰＮＰＮス
イッチＰＮ４　、定電圧ダイオードＺＤ５（順方向）、
ＰＮＰＮスイッチＰＮ３の経路で放電され、続いてコン
デンサＣ１および電源Ｅから充電電流が定電流ダイオー
ドＣＲＤ２．ＰＮＰＮスイッチＰＮ３゜電歪振動装置１
００、ＰＮＰＮスイッチＰＮ４の経路で流れ電歪振動装
置は充電される。このように、切替えの際、電歪振動装
置に充電されていた電荷を打ち消すために、定電圧ダイ
オードＺＤ５の順方向特性を用いることによって無駄な
電力の消費を少なくすることができる。第８図は、これ
を詳細に示すため、第５図の電源回路から流れる電流を
図示したものである。なお簡単のためここでは一点鎖線
の平滑回路は省略しである。定電圧ダイオードＺＤ５が
ない場合を第８図（ａ）　ｒ　（ｂ）、定電圧ダイオー
ドＺＤ５をつけた場合を第８図（ＱＸｄ）に示す０この
ように、定電圧ダイオードＺＤ５をつけだ場合、第８図
（ｂ）の斜線で示す放電のため電流が不要になるため無
駄な電力は省略される。また、定電圧ダイオードＺＤ５
をつけることによって充電時間がＴｌからＴｌに短かく
な）、従って動作が速くなる利点もある。

以上の説明では、定電圧ダイオードＺＤ５は順方向特性
のみが必要である。従って、この替シにダイオードを用
いてもよい。なお、ここで定電圧ダイオードとした理由
は、電源電圧を越えたサージ電圧が侵入したときこれを
吸収できる利点があるためである０なお、第５図において、Ｋｌ、に２端子に並列にブリッ
ジ回路７１と同じ回路を接続することによって、１つの
電源を用いて複数の電歪振動装置を動作させることがで
きる。

第９図はホトカプラＰＮＰＮスイッチブリッジ回路Ｔ１
を用いた２×２マトリックス駆動回路の実施例を示す回
路図である。なお、ノくルス発振回路ＰＵＬのデユーテ
ィを電歪振動子が微少振動しない範囲にすることを前提
に、同図では微少振動防止回路は省略しである。交叉点
１１を動作する場合を例にとシ簡単に説明するＯ入力端
子ＩＮ１１に論理制御電圧を印加すると、発光ダイオー
ドＬＥＤＩとＬＥＤ２又は発光ダイオードＬＥＤ３とＬ
ＥＤ４のいずれかにパルス電流が流れるため、対応する
ＰＮＰＮスイッチが点弧し、電歪振動装置１００Ａが動
作する。他の交叉点についても同様である。

次に、本発明の他の実施例を説明する。第５図では、ホ
トカプラを用いてＰＮＰＮスイッチのゲートと論理制御
回路とを分離する方法を説明したが、ＰＮ逆接合を用い
て分離することもできる。第１０図は、電流駆動形のＰ
ＮＰＮスイッチを用い、ゲート回路と論理制御回路をト
ランジスタのＰＮ逆接合を用いて分離する実施例を示す
回路図である。

同図において、ＰＮＩ’　、ＰＮ３’はＮゲートＰＮＰ
Ｎスイッチ（サイリスタ）、ＰＮ２．ＰＮ４はＰゲート
ＰＮＰＮスイッチ（サイリスタ）　、　ＲＧＡ、ＲＧＫ
はそれぞれゲート・アノード抵抗、ゲート・カソード抵
抗である。また、Ｔｒ１２．Ｔｒ３４はＮＰＮ　）ラン
ジスタである。なお、本実施例は、第５図に示す実施例
と基本的構成については同じであるので、その相違点を
中心に説明する。

ＰＮＰＮスイッチＰＮＩ’はＮゲートにゲート電流ＩＧ
ｔを通電することによって点弧する。このゲート電流は
、論理制御電圧ＥＶで動作する論理制御回路Ｔ３で制御
するが、ＰＮＰＮスイッチＰＮＩ’のアノード、ゲート
には電源Ｅの電圧マが印加されているため、ゲート回路
を論理制御回路７３から分離して、ゲート電流だけを流
せるようにする必要がある。本実施例ではＮＰＮ　）ラ
ンジスタのＰＮ逆接合で分離されている。ＰＮＰＮスイ
ッチＰＮ３’についても同様である。

動作を説明する。スイッチＳＷ５が図の状態にな）スイ
ッチＳＷＩ　２がオンするとトランジスタＴｒ１２　に
はパルス発振回路ＰＵＬからペース電流ＩＢＩが流れる
ため、コレクタ（ｅ）には増幅された電流ＩＧｔが流れ
る。　この電流は、ＰＮＰＮスイッチＰＮ　１’のＮゲ
ートを介して流れるためＰＮＰＮスイッチｐＮｒは点弧
する。なお抵抗Ｒ８は電源ｌａｘを適当な値に制御する
抵抗である。また、ＰＮＰＮスイッチＰＮ２のＰゲート
にはパルス発振回路ＰＵＬから直接ゲート電流ＩＧ２が
図のように流れるため、ＰＮＰＮスイッチＰＮ２も点弧
する。一方、スイッチ５Ｗ３４はオフ状態のため、トラ
ンジスタＴｒ３４にはベース電流は流れず従って、電源
Ｅの電圧ＶはトランジスタＴｒ３４のＰＮ逆接合で阻止
されている。ｆｉた、ＰＮＰＮスイッチＰＮ４のＰゲー
トにも電流は流れないため、電源Ｅの電圧ＶはＰＮＰＮ
スイッチＰＮ４のＰＮ逆接合（ゲート接合）で阻止され
ている０スイツチＳＷ５を切り替えるとＰＮＰＮスイッ
チＰＮＩ’、ＰＮ２　はオフとなシ、ＰＮＰＮスイッチ
ＰＮ３’、ＰＮ４が点弧する。その後の動作は第５次ニ
、スイッチの誤動作防止につイテ説明スル。

ＰＮＰＮスイッチには立上シの速い電圧７！ｌＸ１アノ
ード・カソード間に印加されると、ゲート接合には接合
容量を介してサージ電流が流れるため、誤点弧する特性
がおる（これをｄｖ／ｄｔ％性と呼ぶ）。

立上ｐの速い電圧は、主として極性切替時に電力０され
るが、これによって誤点弧すると、プ１ノツジ回路７４
は短絡するため障害となる。これを防止するためには、
ゲート抵抗ＲＧＫ又はＲ（１ムを低くすればよいが、低
くし過ぎるとゲート感度〃工低下するため駆動電力は太
きくなシ省電力化に反する。

そこで、ここでは、小さな静電容量をゲート抵抗に並列
に入れる方法を第１１図（ａ）、第１１図（ｂ）に示す
。２００ＰＦ程度のコンデンサを用いる場合を例にとる
と、立上シがＩ　Ｍ）Ｉｚ程度の周波数成分に対しては
約８００Ωのインピーダンスになる。ゲーやト抵抗Ｒｏ
ｗ、ＲｏＡを５〜５０にΩ程度とすると、インピーダン
スは／１０以下に、なるためｄｖ／ｄｔ耐量は向上する
。またパルス幅５０μＳ程度で動作する場合、２００Ｐ
Ｆは８にΩのインピーダンスに相当するため、ゲート感
度特性への影響は少ない。コンデンサＣｏｗ、ＣｏＡは
ＰＮＰＮスイッチのゲート特性から決めるが、５０〜５
００ＰＦ程度が適している。

また、電源電圧の立上シを鈍らせるための他の方法とし
て、アノード、ゲート間に容量の小さなコンデンサＣ＆
Ｗを挿入してもよい。その他、素子構造レベルで過度電
流をバイパスさせる回路を設けｄｖ／ｄｔ耐量を上げて
もよい。

なお、本実施例の回路部品のうち、ＰＮＰＮスイッチ、
トランジスタ、ダイオード、定電流ダイオードはバイポ
ーラ製造工程で作れるためＩＣ化が可能である。またパ
ルス発振回路ＰＵＬ、インバータエＮｖ、スイツｙ−８
Ｗ１２　、５Ｗ３４はＣＭＯＳプロセスでＩＣ化ができ
る。従って、本実施例は２つのＩＣで構成できる。

第１２図は、第３実施例を示す回路図である。

ブリッジ回路はＮチャネルＦＥＴで構成され、ゲート回
路７５と論理制御回路Ｔ６とはＮチャネルエンハンスメ
ント形ＭＯ８ＦＥＴで分離されている。

ＦＥＴはノーマリオン形スイッチでラシ、ゲートに電圧
を印加しない場合には数ｍＡの定電流が流れ、ソース電
極に対して、ゲートに負の電圧を印加するとドレイン電
流は次第に制御され、数Ｖの電圧・でピンチオフ状態と
なる。ＦＩＴはゲートに電圧を印加しない場合の定電流
が数ｍＡであることから、アクチュエータの駆動用とし
ては、従来′ｌ）まシ用いられていないが、本発明では
電歪振動装置が小さな容量性負荷でおるため、数ｍＡで
も十分に使用が可能である。

動作を説明する。ＮチャネルＦＥＴは、ゲートとソース
間を数１００に〜ＩＭΩ程度の抵抗で短絡するものとす
る。スイッチＳＷ５が同図の状態にあると、Ｎチャネル
エンハンスメｙ）形ＭＯ８ＦＥＴスイッチ１１１．１１
２のゲートには電圧Ｅｇが加わるため、上記スイッチは
導通状態となる。これによって、ＮチャネルＦＥＴ１２
１．１２２のゲートは、接地レベル、すなわちドレイン
、ソースに対しては負のレベルになるため、これらのＮ
チャネルＦＥＴはピンチオフ状態となる。一方、ＦＥＴ
スイッチ１１３，１１４のゲートは接地レベルゆえオフ
状態である。従って、ＮチャネルＦＥＴ１２３，１２４
には上記の数ｍＡの定電流■１が図のように流れ、電歪
振動装置１００は動作する。

スイッチＳＷ５を逆に投入すると、ＦＥＴスイッチ１１
１，１１２はオフ状態となるため、ＮチャネルＦＥＴ　
１２１　、１２２には定電流が流れ、一方、ＦＥＴスイ
ッチ１１３，１１４はオン状態となるため、Ｎチャネル
ＦＥＴ１２３，１２４はピンチオフとなる。これによっ
て１１とは逆方向の充電電流が流れ、電歪振動装置は逆
に変位する。

次に、制御消費電力について述べる。同図のよ・うに電
歪振動装置１００に充電する際に、ＮチャネルＦＥＴ１
２１　、１２４のゲート抵抗Ｒｈを介してＩ２゜工３の
ようなゲート電流が流れるが、この電流値はＲｈが５０
０に〜ＩＭΩの高抵抗のため極めて小さい。

また電歪振動装置１００が充電された後には流れない。

従って、電歪振動装置が動作した後、その状態を保持す
るために必要な制御電力は零に近い。

ＮチャネルＦＥＴ１２１ないし１２４は、同様の特性の
Ｎチャネルデプレッション形ＭＯ８ＦＥＴに置き換える
こともできる。いずれもＦＥＴプロセスを用いてＩＣ化
することができる。

第１３図は第１２図のＮチャネルＦＥＴ１２１ないし１
２４．　ＦＥＴスイッチ１１１ないし１１４をＰチャネ
ルＦＥＴに置き換えた実施例である。なお、動作は第１
２図の実施例と同様ゆえ説明は省略する。

同様に、第１４図は静電誘導形トランジスタＳＩＴを用
いた実施例、第１５図は高耐圧ＣＭＯＳアナログスイッ
チを用いた実施例である。同図においてＳＷＡ、ＤはＣ
ＭＯＳスイッチ、ＣＯ，。

はゲート回路である。

次に本発明の駆動回路によ）駆動される電歪振動装置の
実施例を説明する。

第１６図は、電歪振動子３０を、両側に電極を施した１
対の電歪板１，２を中央電極４を介して接合して形成し
、駆動入力回路６３を、電歪振動子３０の外側に形成さ
れた電極のうち、十分極と接している電極３に定電圧ダ
イオードｚＤｌのカソードを接続し、−分極と接してい
る電極５に定電圧ダイオードＺＤ２のアノードを接続し
、定電圧ダイオードＺＤＩの７ノ〜ドと、定電圧ダイオ
ードＺＤ２のカソードを共通にして駆動端子９１とし、
中央電極を駆動端子９２とすることによって構成した電
歪振動装置１０４の概略構成図でおる。動作を説明する
。駆動端子９１と９２との間に電圧Ｅが印加されると、
充電電流工２が同図のように流れ、電歪板１には、分極
方向Ｋに電圧Ｅが、電歪板２には分極方向りとは逆に電
圧（Ｅ　−ＶｚＤ２　）が印加される。ここで、ＶＩＤ
２は定電圧ダイオードＺＤ２の逆方向動作電圧である。

このため、電歪板１，２はそれぞれ矢印Ｍ、Ｎのように
歪み、電歪振動子３０は矢印０のように上に変位する。

一方、逆の極性、すなわち、駆動端子９２が正、駆動端
子９１が負となるように電圧Ｅを印加すると、電歪板２
には、分極方向りに電圧Ｅが、電歪板１には、分極方向
にと逆に電圧（Ｆ、−ｖＺＤｌ）が印加される。このた
め、電歪振動子３０は矢印０と逆の方向すなわち下に変
位する。

本電歪振動装置１１０４テは、（Ｅ−ＶＺＤ２）＜　（
電歪板２の分極劣化電圧）　（Ｅ−Ｖｚｎｔ）＜　（電
歪板１０分極劣化電圧）の条件を満たせは、電圧Ｅは、
電歪板１又は２が絶縁破壊しない範囲で高電圧にできる
。例えば、Ｅを第４図（、）に対して２倍にした場合、
電歪板１には２倍以上の縮み応力が生じ、電歪板２には
、第１図（＆）の場合と同等の伸び応力が生ずるため、
電歪板３０は、第１図（、）の場合に比べ約１．５倍以
上変位する。また、電圧Ｅを３倍にすれば、同様にして
、電歪板３０は第１図（、）に比べ約２倍〜３倍変位す
る。

次に、この電歪振動装置の具体例について述べる。ジル
コン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）系のおる種の電歪材で構成
した電歪振動装置１０４に電源電圧を切替えて印加した
ときの動作変位量δを第１図（、）に示す電歪振動装置
１００の動作変位量と比較して第１７図に示す。同図に
おいて、（回イ）は本実施例装置１０４の動作変位量特
性、（回ｐ）は第１図（、）に示す装置１０Ｇの１？Ｐ
性である。ともに低い電圧では変位量δは単調に増加す
るが、６０Ｖ程度になると、電歪振動装置１００では電
歪振動子を構成する電歪板の分極が破壊し変位量δは急
激に減少する。分極の劣化は分極破壊電圧の１／２程度
から始まるためこの電歪振動装置では電歪板に逆分極方
向に印加できる定格電圧は３０　Ｖ程度である。

従って変位量はｉ　ｉｉ＋程度でおる。しかし、電歪振
動装置１０４では、逆分極方向には定格の電圧ｖＭを、
順分極方向には絶縁破壊が起きない範囲で高電圧を印加
できるため１００ｖ以上の電源電圧を用いることも可能
である。実鹸では６０ｖで約２、　、１００”ｉ’で約
３Ｈの変位が得られ、かつ劣化もなかった。６０Ｖは、
前述のＣＭＯＳスイッチで、また、１００ｖは前述のＰ
ＮＰＮスイッチなどで切換え可能ゆえ、現実的に使用が
容易な電圧である。

このように、従来の電歪振動装置１００に比べ２倍〜３
倍以上の変位が得られることを確認した。

逆分極方向に電圧を印加した場合、電歪板によっては、
分極劣化電圧以下でもわずかずつ分極が劣化してゆくこ
とがある。この劣化は、分極劣化電圧以上を印加した場
合よりはるかにφさいが、長時間には数チル１０１程度
減少することがある。

一方、電歪板には、分極方向に高電圧を印加すると、劣
化した分極が回復する性質がある。このような特性を利
用すると、この駆動入力回路６３を用いた電歪振動装置
１０４を本発明の駆動回路を用いて振動させた場合には
、以下のように分極の劣化を防止できる利点もおる。す
なわち、第１６図において、長時間放置すると、電歪板
２には、逆分極方向に電圧が印加されるため、劣化もラ
シえる。しかし、印加電圧の極性が逆になると、電歪板
２には分極方向りに高電圧が印加されるため分極の劣化
は回復する。このようにして、交互に変位（振動）させ
ることによって分極の劣化は防止できる。電歪板１につ
いても同様である。

なお、第１６図において、定電圧ダイオードＺＤＩの動
作電圧Ｖｚｏｌと、定電圧ダイオードＺＤ２の動作電圧
Ｖｚ＋ｏ２とを変えてもよい。この場合、各電歪板に加
わる電圧を極性に応じて制御することができるため、変
位の方向によって変位量を変えることができる。

電歪振動子３０は、高温、多湿中で高電圧が加わると、
近接した電極エツジ部で放電することがある。これによ
って前述のように変位した側で微少振動することがある
。これを防止するため電極エツジ部又は電極全面に絶縁
性樹脂をコーティングしてもよい。コーテイング材とし
てはポリウレタン、テフロンなどが適している。このう
ち、ポリウレタンは室温で塗布できるが、テフロンは加
熱処理が必要である。しかし、キュリ一温度以上加熱す
ると電歪板の分極は破壊する。これを解決するために以
下の方法が有効である。まず、電歪振動子３０を形成し
、テフロンを塗布し、加熱処理した後に分極を形成する
ための高電圧を印加するものである。この方法は、絶縁
処理の後に分極形成高電圧を印加するため、通常の方法
よシ高い電圧を印加して分極を形成できるため歩留シも
よい。

また、駆動端子１，２間には、サージを吸収するため、
双方向定電圧制限素子ＶＲを接続してもよい。

第１８図は、第１６図の電歪振動装置と同様な原理の他
の構成例を示したものである。同図において、中央電極
４−１．４−２は絶縁板１４を介して接合され、中央電
極４−１には定電圧ダイオードＺＤ２のアノードが、中
央電極４−２には定電圧ダイオードＺＤＩのアノードが
それぞれ接続され、定電圧ダ・ｆオードＺＤＩのカソー
ドは電極３に、定電圧ダイオードＺＤ２のカソードは電
極５にそれぞれ接続され、電極３，５がそれぞれ駆動端
子９１゜９２に接続されている。端子９１．９２に電圧
Ｅを印加すると電歪板１には分極方向にＥが、電歪板２
には通分極方向（Ｅ’Ｔ’ＺＤＩ）が印加される。

極性を逆にすると、電歪板２には分極方向にＥが、電歪
板１には通分極方向に（Ｅ　ＶＺＤ２）が印加される。

基本的動作については、第１６図と同様ゆえ省略する。

第１９図（ａ）〜（ｃ）は、第１６図において電歪板１
゜２を多層にした場合の電歪振動装置の実施例である。

電歪板の分極劣化電圧が３０Ｖ、電源電圧が６０ｖ、定
電圧ダイオードの動作電圧が６０ｖ−３０Ｖ＝３０　Ｖ
の場合を示しである。なお、電源電圧−分極劣化電圧〈
定電圧ダイオードの動作電圧ｖｚＤＸを満たす範囲にお
いて、動作電圧ＶｚＤ１とＶｚｎ２は異ってもよい。多
層にする利点は、同じ電圧を印加しても大きな力を得る
ことができる点にある。

第２０図は、分極対向構造の電歪振動子３１を用い九電
歪振動装置の構成例を示した概略構成図である。すなわ
ち、電歪振動装置１０５は、外側の電極３，５を駆動端
子９１．９２とし、電極３゜５にそれぞれ定電圧ダイオ
ードＺＤ３．ＺＤ４のアノードを接続し、当該定電圧ダ
イオードＺＤ３．ＺＤ４のカソードに、それぞれダイオ
ードのカソードを接続し、当該ダイオードのアノード同
志を共通にして中央電極４に接続することによって構成
されるものである。

動作を説明する。駆動端子９１．９２間に電庇が印加さ
れると、充電電流１５が流れ、電歪板１には、分極方向
に（Ｅ　Ｖｚｏ４）＋電歪板２′には通分極方向にＶＺ
０４の電圧が印加される。これによシ、電歪板１は縮み
、電歪板２′は伸びるため、電歪振動子３１の先端は第
１６図と同様上に変位する。印加電圧の極性を逆にする
と、電歪板２′には分極方向Ｐに（Ｅ　’Ｉ’ＺＤ３）
ｌ電歪板１には分極方向Ｑと逆にＶｚｐ３の電圧が印加
され、電歪板１は伸び、電歪板２′は縮むため先端は下
に変位する。

この駆動入力回路６４では、ｖｚＤ４〈（電歪板２′の
分極劣化電圧）（Ｅ　ＶＺ０４）＜（電歪板１の絶縁破壊電圧）。

ｖｚｐｓ＜（電歪板１０分極劣化電圧）。

（Ｅ　−ＶＺＤ３）＜（電歪板２′の絶縁破壊電圧）の
条件を満たす限シ、Ｅの電圧を上げることができ、従っ
て大きな変位を得ることができる。具体例をあげて従来
と比較すると、例えば、Ｅ＝９０Ｖ　、　ＶＺＤ３＝Ｖ
ＺＤ４　＝　（分極劣化電圧）　＝ａ　ＯＶ（７）場合
、電歪板１には６０ｖ、電歪板２には３０Ｖの電圧が印
加されるため、電歪振動子３１は、第１図（ｂ）におい
てＥ＝６０　Ｖすなわち電歪板１．２に印加される電圧
を３０Ｖとした場合に比較し、１．５倍以上変位する。

なお、上下に変位すなわち振動させることによって分極
の劣化を防止できるのは第１６図の電歪振動装置と同じ
である。

第２１図は、第２０図の分極を逆にした構成例でらる。

動作原理は、第２０図と同様ゆえ省略する。

第２２図は第２０図において電歪板１，２′を多層にし
た場合の電歪振動装置の実施例である。

第２３図は積層構造の電歪振動子３２を用いた電歪振動
装置の実施例を示した概略構成図である。

すなわち、積層形電歪振動装置１０６の駆動入力回路６
５は、十分極と接する電極８に定電圧ダイオードＺＤ６
のカソードを接続し、当該定電圧ダイオードＺＤ６の７
ノードを駆動端子９１とし、−分極と接する電極９を駆
動端子９２として構成される。

動作を説明する。（１）の方向に電圧Ｅを印加すると、
各電歪板８２には、分極方向Ｒに電圧Ｅが印加されるた
め、電歪振動子３２の先端は伸びる。

次に極性を逆にし、■）の方向に電圧を印加すると、各
電歪板８２には選分極方向に電圧（Ｅ　−ｖＢｓ）が印
加でれるため、第４図太実線のように変位する。この電
歪振動装ｆｉ１１０６では、Ｅ〈（各電歪板の絶縁破壊
電圧）、（Ｅ−ｖｚＤｓ）＜（各電歪板の分極劣化電圧
）の条件を満たす限Ｃ１Ｅの電圧を上げることができる
。

電歪板８２に選分極方向に印加できる電圧は、分極方向
に比へかなシ小さいが、第４図でわかるように、印加電
圧の低い部分で変位量の変化率が高いため、選分極方向
に印加する電圧が、劣化電圧以下の低い電圧でもヒステ
リシスの影響を十分に防止することができる。このため
、逆に電圧を印加しない第３図の電歪振動装置１０３に
比べ、同じ電圧Ｅでも３０％程度変位量を大きくするこ
とができる。

次に、本発明の駆動回路にょシ、駆動される電歪振動装
置の電歪振動子の構成例について説明する。本発明の駆
動回路は、高電圧の直流電源の極性を切替えて、電歪振
動装置に印加し、当該装置を大きく振動させるものであ
るが、装置の先端に発生する力を利用する場合には、単
に変位量が大きいだけでは不十分で、変位・力特性を考
慮する必要がある。第２４図はこれを説明するための構
成図で、初め電歪振動子３０が■の状態になるように電
圧を印加しておき、この電圧の極性を逆にして■の状態
に変化させたときの変位・力特性は第２５図のようにな
る。この特性かられかるように、逆に変位した始めの部
分では大きな力が発生するが、変位とともに力は弱くな
シ■の状態で零となる。すなわち■の状態近傍で圧力を
得ることは困難である。このため、電歪振動装置を、継
電器、光スィッチなどに使用する場合、変位量を犠牲に
して圧力を得ることによって、切替時の接触信頼性を確
保しなければならない。

第２６図は、電歪振動装置の変位・力特性を改良するた
めの構成例を示す概略図である。同図において、１０は
電歪振動子３０の先端付近に設けられた磁性片１１．１
２は電歪振動子３ｏが極性の切替えられた印加電圧によ
って振動する際２両側に変位する到達点の近傍に、磁性
片１ｏに対向するように設けられた固定永久磁石である
。なお、磁性片１０．固定永久磁石１１．１２から成る
機構は、磁性片１０と固定永久磁石１１が接する。

磁性片１０と固定永久磁石１２が接するのいずれかに力
学的安定点がある７リツグフロツプ機構である。また、
第２７図は■の状態から■の状態への力を正として、電
歪振動子３０の先端の力を示した図である。動作を説明
する。■の状態において、電歪振動子３０には、磁性片
１ｏと固定永久磁石１１との吸引力によって破線のよう
な力が働いている。ここで、印加電圧の特性を逆にする
と一点鎖線のような力が加わるため、実線のような力と
なシミ歪振動子３０はＡの方向に動く。電歪振動子３０
が■の状態に近ずくと一点鎖線の力は弱まるが、磁性片
１０と固定永久磁石１２との吸引力力５増すための力の
減少はない。このようにし、て、■の状態でも機械的に
安定な作用力を得ることが可能である。

第２８図は、フリップフロッグ機構による振動子の変位
時間短縮効果を示したものである。電歪振動子３０には
、前述のように分極のヒステリシス特性がわるため、振
動動作をする際最終変位点付近で動作が急に遅くなる現
象がある。第２８図の破線に示すように速度が遅くなる
と、当然のことながら最終変位点までの動作時間Ｔは長
くなる。

ここで、７リツプフロツプ機構を用いると、最終変位点
付近で電歪振動子３０の先端に力が働くため実線に示す
ように動作は速くなシ、従って動作時間は短かくなる。

第２９図は、磁石を用いる替υにバネを用いてフリップ
フロップ機構を実現したものである。同図において、１
３は、電歪振動子３０の先端に取シ付けられ、■の状態
ではＦｌの方向へ、■の状態ではＦ２の方向へ力を発生
するフリップフロップバネである。第３０図に電歪振動
子３０の先端の変位・力特性を示す。動作については、
第２６図の電歪振動子３０と同様ゆえ省略する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、両側に電極を設けた強
誘電体電歪板を２つ以上重ねて形成した電歪振動子と、
２つの駆動端子をもつ駆動入力回路とから成る電歪振動
装置に、電源回路から極性を切替えて電圧を印加し、こ
の電歪振動装置に充電されていた電荷を放電した後、逆
に充電することによって前記電歪振動子を前の状態とは
逆に変位させる駆動回路において、極性を切替えるため
に、論理制御電圧よシ高い電源電圧をオンオフでき、制
御電流のパルス通電又は制御電圧の印加によってスイッ
チのオン状態を電力をほとんど消費７することなく保持
できるＰＮＰＮ素子構造又はＦＥＴ素子構造の半導体ス
イッチ４つをブリッジ形に接続し、ブリッジの中の平行
スイッチ２つと斜スイッチ２つの駆動論理を反転させて
駆動することによって、平行又は斜のスイッチ回路の一
方がオンの際、他方性オフとなるように制御するもので
あるので、電歪振動子を低電力で大きく変位させること
ができる。

また、スイッチ切替時に、電歪振動装置にそれまで充電
されていた電荷を放電促進回路によって放電させたり、
定電流回路を用いたシ、スイッチに定電流特性を持たせ
たシすれば、放電、充電動作を速くするため、電歪振動
装置の動作を速くでき、かつ駆動時の消費電力を低減で
きる。

さらし、スイッチ切替時に、電歪振動子の分極方向には
高電圧を、逆分極方向には分極劣化電圧以下の電圧を印
加するための駆動入力回路を用いることによって、電歪
振動装置に印加できる電圧を従来よシはるかに高くでき
、変位量を従来に比べ２〜３倍に増加できる利点がある
。また、この駆動入力回路では、分極方向には必ず分極
劣化電圧以上の電圧が印加されるため、逆分極方向に加
えられた電圧によって劣化した分極は、振動動作によっ
て、分極方向に電圧が印加される際回復する利点がある
。従って信頼性が高い。また、振動動作する際、両側に
変位する到達点付近に機械的安定点をもつ磁石又はバネ
で構成されるクリップフロップ機構を用いることによっ
て、変位到達点における作用力を増すことができ、かつ
動作速度を速めることもできる利点がある。

以上のような効果を有するので、本発明は、電歪振動子
をアクチュエータとして使用するあらゆる分野に適用で
きるが、特に、■光導波路切替用スイッチの導波路駆動
部品、■硬貨処理装置、■磁気カード搬送装置のカード
チャック機構、■ビデオのヘッド駆動部品、■継電器の
接点駆動部品。

■カードバンチａ構のパンチビン駆動部品、■インクジ
ェットプリンターのインクポンプ駆動機構。

■ワイヤドツトプリンターのワイヤ駆動機構などに応用
した場合きわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電歪振動装置駆動回路の概略構成図、第
２図は他の従来技術の概略構成図、第３図はさらに別の
従来技術の概略構成図、第４図は、第３図その印加電圧
と変位量の関係を示す図、第５図は本発明の一実施例を
示す回路図、第６図は、パルス発振回路の出力波形図、
第７図は定電流ダイオードの作用を説明するだめの図、
第８図は駆動端子に現われる電圧及び電源回路から流れ
る電流を示した図、第９図は２×２マトリックス駆動回
路の実施例を示す回路図、第１０図は本発明の他の実施
例を示す回路図、第１１図はそのスイッテ誤動作を防止
するための回路図、第１２図は第３の実施例を示す回路
図、第１３図は第４の実施例を示す回路図、第１４図は
第５の実施例を示す回路図、第１５図は第６の実施例を
示す回路図、第１６図は電歪振動装置の構成例を示す概
略構成図、第１７図は印加電圧と変位量の関係を示すグ
ラフ、第１８図ないし第２３図はそれぞれ電歪振動装置
の他の構成例を示す概略構成図、第２４図は電歪振動子
の構成例を示す概略構成図、第２５図はその変位・力・
特性を示すグラフ、第２６図はその電歪振動子の構成例
を示す概略構成図、第２７図はその変位・力・特性を示
すグラフ、第２８図は変位時間短縮効果を示すグラフ、
第２９図はさらに別の電歪振動子の構成例を示す概略構
成図、第３０図はその変位・力・特性を示すグラフでお
る。１　、２　、２’・拳・・電歪板、３，５・・・・電極
、４・ψ・・中央電極、３０．３１・・・・電歪振動子
、５０・・・嗜駆動回路、７１・・・・ブリッジ回路、
Ｔ２・・嗜・論理制御回路、１００〜１０６・ｅｅ・電
歪振動装置、１２１〜１２４　・・・・ＮチャネルＦＥ
Ｔ、ＰＮＩ〜ＰＮ４　・・ＩＩ拳ＰＮＰＮスイッチ、５
ＩＴＩ〜５ＩＴ４＠拳・−静電誘導形トランジスタ、Ｓ
Ｗム〜８ＷＤ　幸１・・高ｉ１１を圧ＣＭＯＳアナログ
スイッチ。特許出願人　日本電信電話公社代理人　山川政樹（ほか１名）第３図第７図第４図ＲＤ第１７図第１８図第１９図第２０図第２１図第２２図２′−２第２３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）両側に電極を設けた強誘電体電歪板を２つ以上重
ねて形成し九電歪振動子と２つの駆動端子をもつ駆動入
力回路とから成る電歪振動装置に、電源回路から極性を
切替えて電圧を印加し、との電歪振動装置に充電されて
いた電荷を放電した後、逆に充電するととによって前記
電歪振動子を前の状態とは逆に変位させる駆動回路にお
いて、極性を切替えるために、動作状態および不動作状
態を電力をほとんど消費することなく保持する機能をも
ち、論理制御電圧よシ高い前記電源電圧をオン・オフで
きる高耐圧半導体スィッチ４つをブリッジ形に接続し、
当該ブリッジの中の平行スイッチ２つと斜スイッチ２つ
の駆動論理を反転させて駆動することによって平行又は
斜のスイッチ回路のいずれか一方がオンの際、他方はオ
フとなるように制御することを特徴とする電歪振動装置
駆動回路。
（２）各高耐圧半導体スィッチを一旦オンすると保持電
流が流れている限ジオン動作を保持する特性をもつＰＮ
ＰＮ素子構造のスイッチで構成し、アノード同志が共通
に接続された１組のＰＮＰＮスイッチの共通接続端子を
電源回路の陽極に、カソード同志が共通に接続された１
組のＰＮＰＮスイッチの共通接続端子を電源回路の陰極
にそれぞれ接続し、前記各１組のＰＮＰＮスイッチのカ
ソードとアノードとをそれぞれ別々に接続し、当該２つ
の接続端子を電歪振動装置の駆動端子に接続することに
よってＰＮＰＮスイッチのブリッジ回路を形成し、各Ｐ
ＮＰＮスイッチのゲートと論理制御回路とをＰＮ逆接合
又はホトカプラによって分離し、ゲート回路をパルス電
圧で駆動することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の電歪振動装置駆動回路。
（３）各高耐圧半導体スィッチをＦＥＴスイッチで構成
し、このスイッチの入力端子同志が共通に接続された１
組のＦＥＴスイッチ回路の共通接続端子を直流電源回路
の陽極に接続し、出力端子同志が共通に接続された１組
のＦＥＴスイッチ回路の共通接続端子を直流電源回路の
陰極に接続し、前記陽極に接続された１組の　ＦＥＴス
イッチ回路の２つの出力端子と前記陰極に接続された１
組のＦＥＴスイッチ回路の２つの入力端子とをそれぞれ
別々に接続し、当該２つの接続端子を電歪振動装置の駆
動端子に接続することによってＦＥＴスイッチのブリッ
ジ回路を形成し、前記各ＦＥＴスイッチのゲート回路と
、論理制御回路とをＦＥＴスイッチによって分離するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電歪振動装
置駆動回路。
（４）電源回路と切替スイッチとを結ぶ回路には、整流
器から成る放電促進回路が並列接続されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の電歪振動装置駆動
回路。
（５）電源回路と電歪振動装置との間に定電流回路が直
列に挿入されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の電歪振動装置駆動回路。
（６）電歪振動子が両側に電極を施した１対の電歪板を
中央電極を介して接合して形成され、駆動入力回路が、
前記電歪振動子の一方の電歪板には分極方向と同じ方向
に電源電圧を印加し、他方の電歪板には分極方向とは逆
の方向に電源電圧を定電圧ダイオードによって分極劣化
電圧以下に低減して印加するように構成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電歪振動装置
駆動回路。
（７）電歪振動子を、両側に電極を施した１対の電歪板
を中央電極を介し接合して形成し、前記電歪振動子の先
端付近に磁性片を設け、前記電歪振動子が極性が切替え
られた印加電圧によって振動する際、両側に変位する到
達点のうち少なくとも１つの到達点付近に前記磁性片に
対向するように固９定磁性体を設け、前記磁性片と前記
固定磁性体のうち少なくとも一方を磁化することによっ
て、これらに吸引力特性を生じせしめたフリップフロッ
プアクション機構を用いることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の電歪振動装置駆動回路。
（８）電歪振動子を、両側に電極を施した１対の電歪板
を中央電極を介し、接合して形成し、前記電歪振動子の
先端付近に７リツプフロツプアクシヨンバネ機構を設け
、当該バネ機構によって、前記振動子が変位した側にお
いて、当該方向に力を与えることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の電歪振動装置駆動回路。