(57)【要約】【課題】低速でも安定して駆動用圧電素子を駆動する圧電駆動装置の制御方法を提供する。【解決手段】圧電駆動装置の制御方法は第１圧電素子２３を備え、駆動用圧電素子である第１圧電素子２３及び第５圧電素子２７に駆動信号を印加することにより振動する振動体１７と、振動体１７の振動により移動するローター２と、第１目標デューティー比信号８７に基づいて生成される第１パルス信号９１を用いて第１駆動信号４８を生成する第１駆動回路７２と、を有する圧電駆動装置の制御方法であって、第１目標デューティー比信号８７に応じて第１駆動回路７２に供給する電圧値を切り替える。【選択図】図１２
2020137276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用圧電素子に駆動信号を印加することにより振動する振動体と、
前記振動体の振動により移動する被駆動部と、
目標デューティー比信号に基づいて生成されるパルス信号を用いて前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を有する圧電駆動装置の制御方法であって、
前記目標デューティー比信号に応じて前記駆動信号生成部に供給する電圧値を切り替えることを特徴とする圧電駆動装置の制御方法。
【請求項２】
前記目標デューティー比信号が示すデューティー比を所定値と比較して前記電圧値を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の圧電駆動装置の制御方法。
【請求項３】
前記所定値は第１所定値と前記第１所定値より大きい第２所定値とを含み、
前記駆動信号生成部は前記第１所定値より大きい前記目標デューティー比信号が前記第１所定値より小さくなるときに前記電圧値を切り替えて、
前記第２所定値より小さい前記目標デューティー比信号が前記第２所定値より大きくなるときに前記電圧値を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の圧電駆動装置の制御方法。
【請求項４】
前記振動体は前記被駆動部に当接する凸部を有し、
前記振動体から前記凸部が突出する方向を第１方向としたとき、前記振動体は前記第１方向に伸縮する伸縮振動と、前記第１方向と直交する第２方向に屈曲する屈曲振動と、を行い、
前記駆動信号生成部は前記振動体に前記伸縮振動をさせる前記駆動信号と、前記振動体に前記屈曲振動をさせる前記駆動信号と、を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電駆動装置の制御方法。
【請求項５】
前記電圧値が切り替わるとき、前記駆動信号が変化し、
変化した前記駆動信号の電圧振幅に対応して前記目標デューティー比信号が変更されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電駆動装置の制御方法。
【請求項６】
駆動用圧電素子に駆動信号を印加することにより振動する振動体と、
前記振動体の振動により移動する被駆動部と、
前記駆動用圧電素子に前記駆動信号を印加する電圧制御部と、を有し、
前記電圧制御部は、
入力される目標駆動信号に基づいて目標デューティー比信号を生成するデューティー比信号生成部と、
前記目標デューティー比信号が示す目標デューティー比のパルス信号を生成するパルス信号生成部と、
前記パルス信号に基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
電圧値の異なる複数の電圧を供給する電源部と、
前記目標デューティー比の値を所定値と比較する比較部と、
複数の前記電圧を入力し前記比較部が比較した結果に基づき前記駆動信号生成部に供給する前記電圧値を切り替える電圧切替部と、
前記駆動信号を前記デューティー比信号生成部に入力するフィードバック回路と、を備えることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項７】
前記比較部は、前記目標デューティー比信号が示すデューティー比を所定値と比較して前記電圧値を切り替えることを特徴とする請求項６に記載の圧電駆動装置。
【請求項８】
前記所定値は第１所定値と前記第１所定値より大きい第２所定値とを含み、
前記駆動信号生成部は前記第１所定値より大きい前記目標デューティー比信号が前記第１所定値より小さくなるときに前記電圧値を切り替えて、
前記第２所定値より小さい前記目標デューティー比信号が前記第２所定値より大きくなるときに前記電圧値を切り替えることを特徴とする請求項７に記載の圧電駆動装置。
【請求項９】
前記振動体は前記被駆動部に当接する凸部を有し、
前記振動体から前記凸部が突出する方向を第１方向としたとき、前記振動体は前記第１方向に伸縮する伸縮振動と、前記第１方向と直交する第２方向に屈曲する屈曲振動と、を行い、
前記駆動信号生成部は前記振動体に前記伸縮振動をさせる前記駆動信号と、前記振動体に前記屈曲振動をさせる前記駆動信号と、を生成することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の圧電駆動装置。
【請求項１０】
前記電圧値が切り替わるとき、前記駆動信号が変化し、
前記デューティー比信号生成部は、変化した前記駆動信号の電圧振幅に対応して前記目標デューティー比信号を変更することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の圧電駆動装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか一項に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電駆動装置の制御方法、圧電駆動装置およびロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されている超音波モーターシステムは、振動体としての超音波振動子と、超音波振動子により駆動されるローターとしての被駆動体と、超音波振動子に駆動電圧を印加する制御装置としての駆動装置と、を有する。また、駆動装置は、パルス信号を出力する第１ＰＷＭ波形生成部としての信号生成回路と、信号生成回路から出力されたパルス信号から正弦波に近い波形の駆動信号を生成する第１駆動回路としてのドライブ回路と、を有し、ドライブ回路から出力された駆動信号が超音波振動子に印加される。
【０００３】
また、超音波モーターシステムは、信号生成回路から出力される目標デューティー比信号のデューティー比を０％〜５０％の範囲内で変更することにより駆動信号の振幅を調整し、被駆動部としての被駆動体の駆動速度を制御する。具体的には、目標デューティー比信号のデューティー比を０％側に変化させることにより被駆動体が減速し、反対に、目標デューティー比信号のデューティー比を５０％側に変化させることにより被駆動体が加速する。
【０００４】
また、超音波モーターシステムは、被駆動体を減速させる場合、目標デューティー比信号のデューティー比を０％側に変化させると共に、駆動信号の周波数を超音波振動子の共振周波数側へ変化させていた。反対に、被駆動体を加速させる場合、目標デューティー比信号のデューティー比を５０％側に変化させると共に、駆動信号の周波数を超音波振動子の共振周波数から遠ざかる側へ変化させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８３８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の超音波モーターシステムのような構成の場合、パルス信号から生成した駆動信号により超音波振動子としての駆動用圧電素子を駆動させるため、低速ではパルス信号の波形が崩れてしまい駆動用圧電素子の駆動が不安定となる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の圧電駆動装置の制御方法は、駆動用圧電素子に駆動信号を印加することにより振動する振動体と、前記振動体の振動により移動する被駆動部と、目標デューティー比信号に基づいて生成されるパルス信号を用いて前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を有する圧電駆動装置の制御方法であって、前記目標デューティー比信号に応じて前記駆動信号生成部に供給する電圧値を切り替えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態にかかわる圧電モーターの構成を示す模式平面図。
【図２】圧電アクチュエーターを示す模式平面図。
【図３】圧電アクチュエーターの構成を示す模式側断面図。
【図４】圧電アクチュエーターの構成を示す模式側断面図。
【図５】圧電アクチュエーターの構成を示す模式側断面図。
【図６】圧電アクチュエーターの構成を示す模式側断面図。
【図７】駆動信号を説明するための図。
【図８】圧電アクチュエーターの駆動状態を説明するための模式平面図。
【図９】圧電アクチュエーターの駆動状態を説明するための模式平面図。
【図１０】圧電モーターの電気回路図。
【図１１】パルス信号のデューティー比を説明するための図。
【図１２】第１駆動回路を示す回路図。
【図１３】デューティー比が小さ過ぎる場合のパルス信号を示す図。
【図１４】第１パルス信号のデューティー比と第１駆動信号の電圧振幅との関係を示す図。
【図１５】２つの供給電圧における第１パルス信号のデューティー比と第１駆動信号の電圧振幅との関係を示す図。
【図１６】第１駆動信号の電圧振幅とローターの回転速度との関係を示す図。
【図１７】圧電モーターの制御方法のフローチャート。
【図１８】圧電モーターの制御方法を説明するための図。
【図１９】圧電モーターの制御方法を説明するための図。
【図２０】第２の実施形態にかかわる第１駆動回路を示す回路図。
【図２１】３つの供給電圧における第１パルス信号のデューティー比と第１駆動信号の電圧振幅との関係を示す図。
【図２２】圧電モーターの制御方法のフローチャート。
【図２３】圧電モーターの制御方法を説明するための図。
【図２４】圧電モーターの制御方法を説明するための図。
【図２５】第３の実施形態にかかわる圧電モーターが設置されたロボットの構成を示す概略斜視図。
【図２６】第４の実施形態にかかわる圧電モーターが設置されたプリンターの構成を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００１０】
（第１の実施形態）
本実施形態では、圧電駆動装置と、この圧電駆動装置を制御する圧電駆動装置の制御方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第１の実施形態にかかわる圧電駆動装置について図１〜図１９に従って説明する。図１は、圧電モーターの構成を示す模式平面図である。
【００１１】
尚、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸とし、Ｘ軸に沿う方向をＸ軸方向、Ｙ軸に沿う方向をＹ軸方向、Ｚ軸に沿う方向をＺ軸方向とする。また、各軸の矢印側を「プラス側」とし、矢印と反対側を「マイナス側」とする。また、Ｘ軸方向プラス側を「上」または「上側」とし、Ｘ軸方向マイナス側を「下」または「下側」とする。Ｙ軸方向を第１方向とし、Ｚ軸方向を第２方向とする。
【００１２】
図１に示すように圧電駆動装置としての圧電モーター１は、被駆動部としてのローター２及び駆動部３を有する。ローター２は円盤状をなしその中心軸４まわりに回転可能になっている。駆動部３はローター２の外周面５に当接し、ローター２を中心軸４まわりに回転させる。
【００１３】
駆動部３は、圧電アクチュエーター６、付勢部材７及び制御装置８を有する。付勢部材７は圧電アクチュエーター６をローター２に向けて付勢する。制御装置８は圧電アクチュエーター６の駆動を制御する。このような圧電モーター１では圧電アクチュエーター６が屈曲振動する。その屈曲振動がローター２に伝わり、ローター２が中心軸４まわりに回転する。
【００１４】
尚、圧電モーター１の構成は、本実施形態の構成に限定されない。例えば、ローター２の周方向に沿って複数の駆動部３を配置し、複数の駆動部３の駆動によってローター２を回転させてもよい。また、駆動部３は、ローター２の外周面５ではなく、ローター２の主面１１に当接していてもよい。主面１１は中心軸４の軸方向を向く面である。また、被駆動部はローター２のような回転体に限定されず、例えば、直線移動するスライダーであってもよい。
【００１５】
ローター２にはエンコーダー１２が設けられており、エンコーダー１２によって、ローター２の回転角度及び角速度が検出できる。エンコーダー１２の種類は特に限定されず、例えば、ローター２の回転時にその回転角度を検出するインクリメンタル型のエンコーダーであってもよいし、ローター２の回転の有無に関わらず、ローター２の原点からの絶対位置を検出するアブソリュート型のエンコーダーであってもよい。
【００１６】
エンコーダー１２は、ローター２の上面に固定されたスケール１３と、スケール１３の上側に設けられた光学素子１４と、を有する。スケール１３は円板状をなし、上面に図示しないパターンが設けられている。一方、光学素子１４は、スケール１３のパターンに向けて光を照射する発光素子１５と、スケール１３のパターンを撮像する撮像素子１６と、を有する。このような構成のエンコーダー１２は撮像素子１６により取得されるパターンの画像をテンプレートマッチングすることにより、ローター２の回転角度、角速度、絶対位置等を検出することができる。ただし、エンコーダー１２の構成としては、上記の構成に限定されない。例えば、撮像素子１６に代えて、スケール１３からの反射光または透過光を受光する受光素子を備えた構成であってもよい。
【００１７】
図２は、圧電アクチュエーターを示す模式平面図である。図１及び図２に示すように、圧電アクチュエーター６は、振動体１７、支持部１８、接続部２１を有する。支持部１８は振動体１７を支持する。接続部２１は振動体１７と支持部１８とを接続する。振動体１７はローター２と当接する凸部２２を有する。凸部２２は振動体１７の振動をローター２に伝達する。振動体１７から凸部２２が突出する方向が第１方向１９である。第２方向２０は第１方向１９と直交する方向である。
【００１８】
振動体１７はＸ軸方向を厚さ方向とする。振動体１７はＹ軸及びＺ軸を含むＹ−Ｚ平面に広がる板状をなす。振動体１７はＹ軸方向に伸縮しながらＺ軸方向に屈曲することによりＳ字状に屈曲振動する。また、Ｘ軸方向からの平面視で振動体１７はＹ軸方向を長手とする長手形状となっている。振動体１７はＹ軸方向に伸縮振動する。つまり、振動体１７は第１方向１９に伸縮する伸縮振動と、第２方向２０に屈曲する屈曲振動とを行う。ただし、振動体１７の形状としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
【００１９】
振動体１７は、振動体１７を屈曲振動させるための駆動用の駆動用圧電素子としての第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７と、振動体１７の振動を検出するための検出用の第６圧電素子２８及び第７圧電素子３１を有する。
【００２０】
第３圧電素子２５は振動体１７のＺ方向の中央部に配置され、振動体１７の長手方向であるＹ軸方向に沿って配置されている。第３圧電素子２５のＺ軸方向プラス側には第１圧電素子２３及び第２圧電素子２４が振動体１７の長手方向に並んで配置されている。第３圧電素子２５のＺ軸方向マイナス側には第４圧電素子２６及び第５圧電素子２７が振動体１７の長手方向に並んで配置されている。また、これら第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７は、それぞれ、通電によって振動体１７の長手方向であるＹ軸方向に伸縮する。また、第１圧電素子２３と第５圧電素子２７が互いに電気的に接続されており、第２圧電素子２４と第４圧電素子２６が互いに電気的に接続されている。
【００２１】
第３圧電素子２５、第１圧電素子２３及び第５圧電素子２７、第２圧電素子２４及び第４圧電素子２６、にそれぞれ位相の異なる同周波数の駆動信号を印加し、各圧電素子の伸縮タイミングをずらすことにより、振動体１７をＹＺ平面においてＳ字状に屈曲振動させることができる。尚、駆動信号は交番電圧である。
【００２２】
第６圧電素子２８は第３圧電素子２５のＹ軸方向プラス側に位置している。第７圧電素子３１は第３圧電素子２５のＹ軸方向マイナス側に位置している。また、第６圧電素子２８と第７圧電素子３１とは互いに電気的に接続されている。第６圧電素子２８及び第７圧電素子３１は第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７の駆動に伴う振動体１７の振動に応じた外力を受け、受けた外力に応じた信号を出力する。そのため、第６圧電素子２８及び第７圧電素子３１から出力される信号に基づいて、振動体１７の振動状態を検知することができる。
【００２３】
接続部２１は振動体１７の屈曲振動の節となる部分と支持部１８とを接続している。具体的には接続部２１はＹ軸方向の中央部と支持部１８とを接続している。また、接続部２１は振動体１７に対してＺ軸方向マイナス側に位置する第１接続部２１ａと、Ｚ軸方向プラス側に位置する第２接続部２１ｂと、を有する。このように、接続部２１は振動体１７と支持部１８とを接続する。
【００２４】
図３〜図６は圧電アクチュエーターの構成を示す模式側断面図である。図３は図２中のＡ−Ａ線断面図である。図４は図２中のＢ−Ｂ線断面図である。図５は図２中のＣ−Ｃ線断面図である。図６は図２中のＤ−Ｄ線断面図である。図３〜図６に示すように、振動体１７、支持部１８及び接続部２１は２つの圧電素子ユニット３２を互いに向かい合わせて貼り合せた構成となっている。各圧電素子ユニット３２は、基板３３と、基板３３上に配置された駆動用の第１１圧電素子３４〜第１５圧電素子３８、検出用の第１６圧電素子４１及び第１７圧電素子４２、第１１圧電素子３４〜第１７圧電素子４２を覆う保護層４３と、を有する。
【００２５】
第１１圧電素子３４〜第１７圧電素子４２は、それぞれ、第１電極４４、圧電体４５及び第２電極４６を有する。第１電極４４は基板３３上に配置され、第１１圧電素子３４〜第１７圧電素子４２に共通して設けられている。圧電体４５は第１電極４４上に配置され、第１１圧電素子３４〜第１７圧電素子４２に個別に設けられている。第２電極４６は圧電体４５上に配置され、第１１圧電素子３４〜第１７圧電素子４２に個別に設けられている。
【００２６】
２つの圧電素子ユニット３２は、第１１圧電素子３４〜第１７圧電素子４２が配置されている側の面を対向させた状態で接着剤４７を介して接合されている。また、各圧電素子ユニット３２の第１電極４４同士は図示しない配線等を介して電気的に接続されている。各圧電素子ユニット３２の第２電極４６同士は図示しない配線等を介して電気的に接続されている。対向配置された２つの第１１圧電素子３４から１つの第１圧電素子２３が構成されている。
【００２７】
他の第１２圧電素子３５〜第１７圧電素子４２についても同様である。２つの第１２圧電素子３５から第２圧電素子２４が構成されている。２つの第１３圧電素子３６から第３圧電素子２５が構成されている。２つの第１４圧電素子３７から第４圧電素子２６が構成されている。２つの第１５圧電素子３８から第５圧電素子２７が構成されている。２つの第１６圧電素子４１から第６圧電素子２８が構成されている。２つの第１７圧電素子４２から第７圧電素子３１が構成されている。
【００２８】
圧電体４５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムストロンチウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス、メタニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電セラミックスを用いることができる。また、圧電体４５としては、上述した圧電セラミックスの他にも、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いてもよい。尚、チタン酸ジルコン酸鉛の略称は“ＰＺＴ”である。チタン酸バリウムストロンチウムの略称は“ＢＳＴ”である。タンタル酸ストロンチウムビスマスの略称は“ＳＢＴ”である。
【００２９】
圧電体４５の形成方法としては、特に限定されず、バルク材料から形成してもよいし、ゾル−ゲル法やスパッタリング法を用いて形成してもよい。本実施形態では、圧電体４５をゾル−ゲル法を用いて形成している。これにより、例えば、バルク材料から形成する場合と比べて薄い圧電体４５が得られ、駆動部３の薄型化を図ることができる。
【００３０】
凸部２２は振動体１７の先端部に設けられ、振動体１７からＹ軸方向プラス側へ突出している。そして、凸部２２の先端部はローター２の外周面５と接触している。そのため、振動体１７の振動は凸部２２を介してローター２に伝達される。
【００３１】
図７は、駆動信号を説明するための図である。横軸は時間の推移を示し、時間は図中左側から右側へ推移する。縦軸は、電圧を示し、電圧は図中上側が下側より高い電圧になっている。駆動信号としての第１駆動信号４８、駆動信号としての第２駆動信号５０、駆動信号としての第３駆動信号５１は制御装置８が振動体１７の圧電素子に印加する駆動信号を示している。第１駆動信号４８、第２駆動信号５０、第３駆動信号５１は周波数及び振幅が同じであり、位相が異なる波形になっている。ピックアップ信号５２は第６圧電素子２８、第７圧電素子３１から出力される電圧信号である。
【００３２】
図８及び図９は、圧電アクチュエーターの駆動状態を説明するための模式平面図である。第１駆動信号４８を第１圧電素子２３及び第５圧電素子２７に印加する。第２駆動信号５０を第３圧電素子２５に印加する。第３駆動信号５１を第２圧電素子２４及び第４圧電素子２６に印加する。このとき、図８に示すように、振動体１７がＹ軸方向に伸縮振動しつつＺ軸方向にＳ字状に屈曲振動する。伸縮振動と屈曲振動とが合成されて、凸部２２の先端が第１矢印５３で示すように反時計回りに楕円軌道を描く楕円運動をする。このような凸部２２の楕円運動によってローター２の外周面５が移動し、ローター２が第２矢印５４で示すように時計回りに回転する。また、このような振動体１７の振動に対応して、第６圧電素子２８及び第７圧電素子３１からピックアップ信号５２が出力される。
【００３３】
第１駆動信号４８と第３駆動信号５１とを切り替える。すなわち第１駆動信号４８を第２圧電素子２４及び第４圧電素子２６に印加する。第２駆動信号５０を第３圧電素子２５に印加する。第３駆動信号５１を第１圧電素子２３及び第５圧電素子２７に印加する。このとき、図９に示すように、振動体１７がＹ軸方向に伸縮振動しつつＺ軸方向にＳ字状に屈曲振動する。伸縮振動と屈曲振動とが合成されて、凸部２２が第３矢印５５で示すように時計回りに楕円運動する。このような凸部２２の楕円運動によってローター２が送り出され、ローター２が第４矢印５６で示すように反時計回りに回転する。また、このような振動体１７の振動に対応して、第６圧電素子２８及び第７圧電素子３１からピックアップ信号５２が出力される。
【００３４】
上述のように、第１圧電素子２３、第２圧電素子２４、第４圧電素子２６及び第５圧電素子２７の伸縮によって凸部２２がＺ軸方向に屈曲振動し、ローター２を第２矢印５４または第４矢印５６の方向に送り出す。第１圧電素子２３、第２圧電素子２４、第４圧電素子２６及び第５圧電素子２７に印加する第１駆動信号４８、第３駆動信号５１の振幅を制御し、凸部２２のＺ軸方向への振幅を制御する。この制御により、ローター２の角速度を制御することができる。
【００３５】
具体的には、第１駆動信号４８、第３駆動信号５１の振幅を大きくすれば、凸部２２のＺ軸方向の振幅が大きくなってローター２の駆動速度が増加し、反対に、第１駆動信号４８、第３駆動信号５１の振幅を小さくすれば、凸部２２のＺ軸方向の振幅が小さくなってローター２の駆動速度が減少する。このように、振動体１７の振動によりローター２が移動する。
【００３６】
尚、ローター２を少なくとも一方向に回転させることができれば、第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７に印加する駆動信号のパターンは、特に限定されない。また、第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７に印加する駆動信号は交番電圧でなく、例えば、間欠的に印加するパルス波の電圧でもよい。
【００３７】
制御装置８は、第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７に交番電圧である第１駆動信号４８、第２駆動信号５０、第３駆動信号５１のいずれかの信号を印加することにより、駆動部３の駆動を制御する。尚、以下では、説明の便宜上、図８に示すように、ローター２を第２矢印５４の方向に回転させる場合について代表して説明する。図９に示すように、ローター２を第４矢印５６の方向に回転させる場合については、ローター２を第２矢印５４の方向に回転させる場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００３８】
図１０は圧電モーターの電気回路図である。図１０に示すように、制御装置８は電圧制御部５７を有する。電圧制御部５７は第１駆動信号４８、第２駆動信号５０、第３駆動信号５１を生成する。そして、生成した第１駆動信号４８、第２駆動信号５０、第３駆動信号５１を電圧制御部５７は第１圧電素子２３、第２圧電素子２４、第３圧電素子２５、第４圧電素子２６、第５圧電素子２７に印加する。
【００３９】
電圧制御部５７は第１電圧制御部５８、第２電圧制御部６１及び周波数制御部６２を有する。第１電圧制御部５８は第１圧電素子２３及び第５圧電素子２７に第１駆動信号４８を印加する。さらに、第１電圧制御部５８は第２圧電素子２４及び第４圧電素子２６に第３駆動信号５１を印加して振動体１７をＺ軸方向へ屈曲振動させる。第２電圧制御部６１は第３圧電素子２５に第２駆動信号５０を印加して振動体１７をＹ軸方向へ伸縮振動させる。周波数制御部６２は第１駆動信号４８、第２駆動信号５０、第３駆動信号５１の周波数を制御する。
【００４０】
ローター２が各時刻において目標位置となるように、電圧制御部５７はローター２の駆動速度を第１駆動信号４８、第３駆動信号５１の振幅を変化させて制御する。これにより、圧電モーター１は各時刻におけるローター２の目標位置に対する位置ずれを抑制することができる為、優れた駆動特性を有することができる。
【００４１】
第１電圧制御部５８は位置指令制御部６３、位置制御部６４、速度制御部６５、第１駆動信号生成部６６及び第２駆動信号生成部６７を有する。第１駆動信号生成部６６は第１駆動信号４８を生成する回路であり、第２駆動信号生成部６７は第３駆動信号５１を生成する回路である。位置指令制御部６３、位置制御部６４、速度制御部６５がこの順に接続されている。そして、速度制御部６５には第１駆動信号生成部６６及び第２駆動信号生成部６７が電気的に接続されている。
【００４２】
また、第１駆動信号生成部６６はデューティー比信号生成部としての第１駆動電圧制御部６８、パルス信号生成部としての第１ＰＷＭ波形生成部７１（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、駆動信号生成部としての第１駆動回路７２、比較部としての第１電圧指令制御部７３及び第１電圧供給部７４を有する。第１駆動電圧制御部６８は速度制御部６５と電気的に接続されている。
【００４３】
速度制御部６５の出力が第１駆動電圧制御部６８に入力される。第１駆動電圧制御部６８が出力する信号は第１ＰＷＭ波形生成部７１及び第１電圧指令制御部７３に出力される。第１ＰＷＭ波形生成部７１が出力する信号は第１駆動回路７２に出力される。第１電圧指令制御部７３が出力する信号は第１電圧供給部７４に出力される。第１電圧供給部７４が出力する電力は第１駆動回路７２に出力される。第１駆動回路７２が出力する信号は第１圧電素子２３、第５圧電素子２７及び第１駆動電圧制御部６８に出力される。第１駆動回路７２から第１駆動電圧制御部６８に出力される回路をフィードバック回路としての第１フィードバック回路７５とする。第１フィードバック回路７５は第１駆動信号４８を第１駆動電圧制御部６８に入力する。
【００４４】
第２駆動信号生成部６７はデューティー比信号生成部としての第２駆動電圧制御部７６、パルス信号生成部としての第２ＰＷＭ波形生成部７７、駆動信号生成部としての第２駆動回路７８、比較部としての第２電圧指令制御部８１及び第２電圧供給部８２を有する。第２駆動電圧制御部７６は速度制御部６５と電気的に接続されている。
【００４５】
速度制御部６５の出力が第２駆動電圧制御部７６に入力される。第２駆動電圧制御部７６が出力する信号は第２ＰＷＭ波形生成部７７及び第２電圧指令制御部８１に出力される。第２ＰＷＭ波形生成部７７が出力する信号は第２駆動回路７８に出力される。第２電圧指令制御部８１が出力する信号は第２電圧供給部８２に出力される。第２電圧供給部８２が出力する電力は第２駆動回路７８に出力される。第２駆動回路７８が出力する信号は第２圧電素子２４、第４圧電素子２６及び第２駆動電圧制御部７６に出力される。第２駆動回路７８から第２駆動電圧制御部７６に出力される回路をフィードバック回路としての第２フィードバック回路８３とする。そして、周波数制御部６２は第１ＰＷＭ波形生成部７１及び第２ＰＷＭ波形生成部７７と電気的に接続されている。周波数制御部６２が出力する信号は第１ＰＷＭ波形生成部７１、第２ＰＷＭ波形生成部７７及び第３ＰＷＭ波形生成部１１７に入力される。
【００４６】
第１電圧制御部５８は、エンコーダー１２から出力される信号を位置制御部６４及び速度制御部６５へ入力してフィードバックしている。そして、各時刻においてローター２の位置が目標位置となるように第１駆動信号４８、第３駆動信号５１を制御する。
【００４７】
位置指令制御部６３は図示しないホストコンピューター等の指令に基づいて、ローター２の目標位置を示した位置指令８４を生成して位置制御部６４に出力する。位置制御部６４は、この位置指令８４とエンコーダー１２が検出したローター２の現在位置との偏差に対して比例ゲインを調整する比例制御を行うＰ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）を実施し、位置指令８４に基づく位置となるローター２の目標速度を示した速度指令８５を生成する。位置制御部６４は生成した速度指令８５を速度制御部６５に出力する。速度制御部６５は、位置制御部６４が生成した速度指令８５とエンコーダー１２が検出した現在のローター２の駆動速度との偏差に対して比例ゲインを調整する比例制御と、積分ゲインを調整する積分制御と、を行うＰＩ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）を実施し、速度指令８５に基づく駆動速度となる目標駆動電圧を示した目標駆動信号８６を生成する。速度制御部６５は生成した目標駆動信号８６を第１駆動電圧制御部６８及び第２駆動電圧制御部７６に出力する。
【００４８】
第１駆動電圧制御部６８は、この目標駆動信号８６と第１駆動回路７２が生成した第１駆動信号４８との偏差に対して比例ゲインを調整する比例制御と、積分ゲインを調整する積分制御と、を行うＰＩ制御を実施し、目標駆動信号８６に基づく振幅の電圧となる目標デューティー比を示した目標デューティー比信号としての第１目標デューティー比信号８７を生成する。つまり、第１駆動電圧制御部６８は入力される目標駆動信号８６に基づいて第１目標デューティー比信号８７を生成する。
【００４９】
第１ＰＷＭ波形生成部７１は、この第１目標デューティー比信号８７に基づくデューティー比を有し、周波数が周波数制御部６２で生成された周波数指令８８に基づく周波数となるパルス信号としての第１パルス信号９１を生成する。つまり、第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１目標デューティー比信号８７が示す目標デューティー比の第１パルス信号９１を生成する。そして、第１駆動回路７２は第１パルス信号９１に基づいて第１駆動信号４８を生成する。換言すれば、第１駆動回路７２は第１目標デューティー比信号８７に基づいて生成される第１パルス信号９１を用いて第１駆動信号４８を生成する。そして、第１駆動回路７２は第１駆動信号４８を第１圧電素子２３及び第５圧電素子２７に印加する。
【００５０】
図１１は、パルス信号のデューティー比を説明するための図である。図１１において、横軸は時間の推移を示し、時間は図中左側から右側へ推移する。縦軸は電圧を示し、図中上側は下側より高い電圧になっている。第１パルス信号９１はパルス波であり、電圧が第１パルス電圧９２と第２パルス電圧９３との間で変化する。第１パルス信号９１のデューティー比とは、パルス幅９４をパルス期間９５で割ったものである。デューティー比は０％〜５０％の範囲で変更可能である。第１パルス信号９１のデューティー比が０％に近い程、第１駆動回路７２で生成される第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなり、反対に、第１パルス信号９１のデューティー比が５０％に近い程、第１駆動回路７２で生成される第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなる。そのため、第１パルス信号９１のデューティー比を０％に近づける程、ローター２の駆動速度が遅くなり、反対に、第１パルス信号９１のデューティー比を５０％に近づける程、ローター２の駆動速度が速くなる。
【００５１】
第１パルス信号９１のデューティー比が小さくなると、第１駆動回路７２で生成される第１駆動信号４８の波形が正弦波から崩れる。特に、第１パルス信号９１のデューティー比が０％に近い領域では、その問題が顕著なものとなる。この一因について、簡単に説明する。
【００５２】
図１２は第１駆動回路を示す回路図である。図１２に示すように、第１駆動回路７２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等で構成された第１スイッチング素子７２ａ、第２スイッチング素子７２ｂ及びＬＣ共振回路７２ｃを有する。ＬＣ共振回路７２ｃはコイル７２ｄ及びコンデンサー７２ｅを含む。そして、第１スイッチング素子７２ａには第１パルス信号９１が入力される。第２スイッチング素子７２ｂには第１パルス信号９１が反転した反転パルス信号９６が入力される。第１パルス信号９１が第２パルス電圧９３のときに第１スイッチング素子７２ａがＯＮとなり、第１パルス信号９１が第１パルス電圧９２のときに第１スイッチング素子７２ａがＯＦＦとなる。反転パルス信号９６が第２パルス電圧９３のときに第２スイッチング素子７２ｂがＯＮとなり、反転パルス信号９６が第１パルス電圧９２のときに第２スイッチング素子７２ｂがＯＦＦとなる。
【００５３】
図１３はデューティー比が小さ過ぎる場合のパルス信号を示す図である。第１ＰＷＭ波形生成部７１と第１駆動回路７２との間の配線には抵抗成分、容量成分、誘導成分が含まれる。このため、図１３に示すように、第１パルス信号９１のデューティー比が０％に近い場合、第１パルス信号９１の波形が破線で示す理想的なパルス波から崩れる。そして、第２パルス電圧９３のときの電圧値が第１スイッチング素子７２ａ、第２スイッチング素子７２ｂのＯＮ／ＯＦＦを切り替える切替電圧９７を超えることができない場合が生じる。このような波形崩れが生じると、第１スイッチング素子７２ａ、第２スイッチング素子７２ｂを適正なタイミングでＯＮ／ＯＦＦすることができず、その結果として、第１パルス信号９１の波形が正弦波から崩れた波形になる。この正弦波から崩れた波を三角波とする。
【００５４】
そこで、第１ＰＷＭ波形生成部７１にはデューティー比下限判定値が所定値として設定され、第１ＰＷＭ波形生成部７１は、第１目標デューティー比信号８７に示された目標デューティー比に関わらず、デューティー比下限判定値未満のデューティー比を有する第１パルス信号９１を生成しない。具体的には、第１ＰＷＭ波形生成部７１は、目標デューティー比がデューティー比下限判定値以上であれば、目標デューティー比と等しいデューティー比の第１パルス信号９１を生成する。一方、第１ＰＷＭ波形生成部７１は、目標デューティー比がデューティー比下限判定値未満であれば、デューティー比下限判定値と等しいデューティー比の第１パルス信号９１を生成する。このように、第１ＰＷＭ波形生成部７１がデューティー比下限判定値未満のデューティー比を有する第１パルス信号９１を生成しないことにより、デューティー比が０％に近い第１パルス信号９１の生成が抑制される。このため、第１駆動信号生成部６６は第１パルス信号９１の波形が崩れることを抑制することができる。
【００５５】
デューティー比下限判定値としては、特に限定されないが、例えば、１０％とすることができる。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。また、目標デューティー比がデューティー比下限判定値未満の場合、第１ＰＷＭ波形生成部７１は、デューティー比下限判定値と等しいデューティー比の第１パルス信号９１を生成しているが、この方法に限定されない。第１ＰＷＭ波形生成部７１はデューティー比下限判定値よりも大きいデューティー比の第１パルス信号９１、例えば、デューティー比下限判定値が１０％であれば１１％〜１５％程度のデューティー比の第１パルス信号９１を生成してもよい。
【００５６】
図１４は第１パルス信号のデューティー比と第１駆動信号の電圧振幅との関係を示す図である。図１４において、横軸は第１パルス信号９１及び第１目標デューティー比信号８７のデューティー比を示す。尚、第１パルス信号９１のデューティー比は第１目標デューティー比信号８７のデューティー比と略同じであるとする。従って、横軸の単位はパーセントである。縦軸は第１駆動信号４８の電圧振幅を示している。図中上側が下側より高い電圧になっている。そして、第１相関線１０３は第１パルス信号９１のデューティー比と第１駆動信号４８の電圧振幅との関係を示している。デューティー比が１０％のところに所定値及び第１所定値としてのデューティー比下限判定値１０４が設定されている。デューティー比が４０％のところに所定値及び第２所定値としてのデューティー比上限判定値１０５が設定されている。
【００５７】
第１相関線１０３が示すように、第１パルス信号９１のデューティー比が大きくなると第１駆動信号４８の振幅が大きくなる。つまり、第１パルス信号９１のデューティー比が変化することによって第１駆動信号４８の振幅が変化する。目標デューティー比がデューティー比下限判定値１０４未満であり、第１ＰＷＭ波形生成部７１が目標デューティー比よりも大きいデューティー比の第１パルス信号９１を生成した場合、第１駆動信号４８の振幅は、目標値に対して大きくなる。
【００５８】
図１２に戻って、第１駆動信号４８の振幅のずれを抑制するために、第１駆動信号生成部６６は、第１電圧指令制御部７３と、第１電圧供給部７４と、を有する。第１駆動信号生成部６６では、第１電圧指令制御部７３及び第１電圧供給部７４によって、第１駆動回路７２に供給される電圧の大きさを切り替えることにより、第１駆動信号４８の振幅の目標値からずれを抑制する。ここで、前記「目標値」とは、目標デューティー比と等しいデューティー比の第１パルス信号９１から生成された第１駆動信号４８の振幅を意味する。
【００５９】
第１電圧指令制御部７３は、第１目標デューティー比信号８７が示す目標デューティー比を所定値としてのデューティー比下限判定値と比較して比較結果を示す第１供給電圧指令９８を生成する。つまり、第１電圧指令制御部７３は目標デューティー比の値をデューティー比下限判定値と比較する。そして、第１電圧指令制御部７３は第１供給電圧指令９８を第１電圧供給部７４に送信する。
【００６０】
第１電圧供給部７４は、第１供給電圧指令９８に基づいて、第１駆動回路７２に供給する電圧の大きさを制御する。尚、第１電圧供給部７４は、電源部７４ａ及び電圧切替部７４ｂを備える。電源部７４ａは固定電圧である第１供給電圧１０１及び第２供給電圧１０２を供給する。つまり、第１電圧供給部７４の電源部７４ａは電圧値の異なる複数の電圧を備えて供給する。第２供給電圧１０２は第１供給電圧１０１より高い電圧とする。第１供給電圧１０１及び第２供給電圧１０２の電圧値は特に限定されないが本実施形態では、例えば、第１供給電圧１０１を３ボルトとし、第２供給電圧１０２を１２ボルトとする。
【００６１】
電圧切替部７４ｂは複数の電圧を入力し第１電圧指令制御部７３が比較した結果に基づき第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替える。電圧切替部７４ｂは第１供給電圧１０１と第２供給電圧１０２とのうち一方の電圧を第１駆動回路７２に供給する。詳しくは、第２供給電圧１０２を供給しているときに、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値より小さいときに電圧切替部７４ｂは第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第１供給電圧１０１に切り替える。
【００６２】
図１４に示すように、第１相関線１０３はデューティー比が０％〜３０％までは略直線になっている。従って、この区間ではデューティー比と電圧振幅とが正比例する。従って、デューティー比を用いて電圧振幅を制御しやすい。そして、デューティー比が３０％〜５０％の間では第１相関線１０３が曲線になっている。特に、デューティー比が４０％〜５０％の間ではデューティー比を変化させても電圧振幅が変化し難い区間になっている。従って、デューティー比が４０％〜５０％の間ではデューティー比を変化させても電圧振幅を応答性良く制御できないので、使用しないのが好ましい。
【００６３】
目標デューティー比がデューティー比上限判定値１０５を越える場合、第１ＰＷＭ波形生成部７１は、デューティー比上限判定値１０５と等しいデューティー比の第１パルス信号９１を生成しているが、この方法に限定されない。第１ＰＷＭ波形生成部７１はデューティー比上限判定値１０５よりも小さいデューティー比の第１パルス信号９１、例えば、デューティー比上限判定値１０５が４０％であれば３９％〜３５％程度のデューティー比の第１パルス信号９１を生成してもよい。
【００６４】
図１２に戻って、第１電圧供給部７４が第１供給電圧１０１を第１駆動回路７２に供給しているときに、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５を超える場合の制御方法について述べる。このとき、第１電圧指令制御部７３は第１供給電圧１０１から第２供給電圧１０２に替える第１供給電圧指令９８を第１電圧供給部７４に伝達する。その結果、第１駆動回路７２に第２供給電圧１０２が供給されるので、第１パルス信号９１のデューティー比を下げることができる。
【００６５】
図１５は２つの供給電圧における第１パルス信号のデューティー比と第１駆動信号の電圧振幅との関係を示す図である。図１５において、縦軸と横軸は図１４と同じある。第２相関線１０６は第１供給電圧１０１における第１パルス信号９１のデューティー比と第１駆動信号４８の電圧振幅との関係を示している。第３相関線１０７は第２供給電圧１０２における第１パルス信号９１のデューティー比と第１駆動信号４８の電圧振幅との関係を示している。第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧が高い方が低いときに比べて第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなる。従って、第３相関線１０７は第２相関線１０６より電圧振幅が大きい線になっている。
【００６６】
第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に第１供給電圧１０１が供給されているとき、デューティー比に対する電圧振幅は第２相関線１０６に沿って推移する。デューティー比が３０％から上昇して４０％まで上昇するとき、第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値が第１供給電圧１０１から第２供給電圧１０２に切り替えられる。そのとき、第１駆動信号４８の電圧振幅を変えないで、デューティー比を約１５％に下げることができる。従って、デューティー比をデューティー比下限判定値１０４からデューティー比上限判定値１０５の間にすることができる。
【００６７】
第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に第２供給電圧１０２が供給されているとき、デューティー比に対する電圧振幅は第３相関線１０７に沿って推移する。デューティー比が２０％から下降して１０％まで下降するとき、第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値が第２供給電圧１０２から第１供給電圧１０１に切り替えられる。そのとき、第１駆動信号４８の電圧振幅を変えないで、デューティー比を約３５％に上げることができる。従って、デューティー比をデューティー比下限判定値１０４からデューティー比上限判定値１０５の間にすることができる。このように、第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えることにより、第１パルス信号９１のデューティー比をデューティー比下限判定値１０４からデューティー比上限判定値１０５の間にすることができる。
【００６８】
図１６は第１駆動信号の電圧振幅とローターの回転速度との関係を示す図である。図１６における横軸は第１駆動信号４８の電圧振幅を示し図中右側が左側より大きな電圧になっている。縦軸はローター２の回転速度を示し、図中上側は下側より大きな速度になっている。そして、第４相関線１０８は第１駆動信号４８の電圧振幅とローター２の回転速度との関係を示している。第４相関線１０８が示すように、第１駆動信号４８の電圧振幅とローター２の回転速度とは正の相関がある。従って、制御装置８は第１パルス信号９１のデューティー比を介して第１駆動信号４８を制御することによりローター２の回転速度を制御することができる。
【００６９】
図１０に戻って、第２駆動信号生成部６７は、第１駆動信号生成部６６と同様の構成である。したがって、第２駆動信号生成部６７については簡単に説明する。第２駆動電圧制御部７６は目標駆動信号８６と第２駆動回路７８が生成した第３駆動信号５１とに基づくＰＩ制御を実施する。そして、第３駆動信号５１の電圧振幅が目標駆動信号８６に基づく電圧となる目標デューティー比を示した目標デューティー比信号としての第２目標デューティー比信号１１１を生成する。第２ＰＷＭ波形生成部７７は、目標デューティー比を有し、周波数が周波数制御部６２で生成された周波数指令８８に基づく周波数となるパルス信号としての第２パルス信号１１２を生成する。第２ＰＷＭ波形生成部７７にはデューティー比下限判定値１０４が所定値として設定されており、第２ＰＷＭ波形生成部７７は、目標デューティー比に関わらず、デューティー比下限判定値１０４未満のデューティー比を有する第２パルス信号１１２を生成しない。そして、第２駆動回路７８は、第２パルス信号１１２に基づいて第３駆動信号５１を生成する。そして、第２駆動回路７８は第３駆動信号５１を第２圧電素子２４及び第４圧電素子２６に印加する。さらに、第２フィードバック回路８３は第３駆動信号５１を第２駆動電圧制御部７６に入力する。
【００７０】
第２電圧指令制御部８１は、第２目標デューティー比信号１１１が示す目標デューティー比をデューティー比下限判定値１０４と比較して比較結果を示す第２供給電圧指令１１３を生成する。つまり、第２電圧指令制御部８１は目標デューティー比の値をデューティー比下限判定値１０４と比較する。そして、第２電圧指令制御部８１は第２供給電圧指令１１３を第２電圧供給部８２に送信する。
【００７１】
第２電圧供給部８２は、第２供給電圧指令１１３に基づいて、第２駆動回路７８に供給する電圧の大きさを制御する。第２電圧供給部８２は第２電圧指令制御部８１が比較した結果に基づき第２駆動回路７８に供給する電圧の電圧値を切り替える。第２電圧供給部８２は第１供給電圧１０１と第２供給電圧１０２とのうち一方の電圧を第２駆動回路７８に供給する。詳しくは、第２供給電圧１０２を供給しているときに、第２目標デューティー比信号１１１がデューティー比下限判定値より小さいときに第２電圧供給部８２は第２駆動回路７８に供給する電圧の電圧値を第１供給電圧１０１に切り替える。
【００７２】
第２駆動回路７８は第２パルス信号１１２に基づいて第３駆動信号５１を生成する。換言すれば、第２駆動回路７８は第２目標デューティー比信号１１１に基づいて生成された第２パルス信号１１２を用いて第３駆動信号５１を生成する。そして、第２駆動回路７８は第３駆動信号５１を第２圧電素子２４及び第４圧電素子２６に印加する。
【００７３】
第２電圧制御部６１は、ＰＵ電圧制御部１１４（Ｐｉｃｋｕｐ）及び第３駆動信号生成部１１５を有する。第３駆動信号生成部１１５は第３圧電素子２５に印加する第２駆動信号５０を生成する。第３駆動信号生成部１１５は、第３駆動電圧制御部１１６と、第３ＰＷＭ波形生成部１１７と、駆動信号生成部としての第３駆動回路１１８と、第３電圧指令制御部１２１と、第３電圧供給部１２２と、を有する。さらに、第３駆動信号生成部１１５は第２駆動信号５０を第３駆動回路１１８から第３駆動電圧制御部１１６に入力するフィードバック回路としての第３フィードバック回路１１９を有する。
【００７４】
第２電圧制御部６１は、第６圧電素子２８及び第７圧電素子３１から出力されるピックアップ信号５２をＰＵ電圧制御部１１４にフィードバックする。そして、第２電圧制御部６１はピックアップ信号５２が目標値となるように第２駆動信号５０を制御する。ピックアップ信号５２を目標値に維持することにより、振動体１７がＹ軸方向に安定して振動する。このため、圧電モーター１は安定した駆動が可能になる。
【００７５】
ＰＵ電圧制御部１１４には、図示しないホストコンピューターからピックアップ信号５２の目標振幅値である振幅指令とピックアップ信号５２とが入力される。ＰＵ電圧制御部１１４は、振幅指令とピックアップ信号５２との偏差に対して比例ゲインを調整する比例制御と、積分ゲインを調整する積分制御とを実施するＰＩ制御とを行う。そして、ＰＵ電圧制御部１１４はピックアップ信号５２が振幅指令に基づく振幅となるように電圧指令１２３を生成する。
【００７６】
第３駆動信号生成部１１５は、第１駆動信号生成部６６及び第２駆動信号生成部６７と同様の構成である。したがって、第３駆動信号生成部１１５については簡単に説明する。第３駆動電圧制御部１１６は、電圧指令１２３と第３駆動回路１１８が生成した第２駆動信号５０との偏差に対して比例ゲインを調整する比例制御と、積分ゲインを調整する積分制御と、を行うＰＩ制御を実施する。そして、第３駆動電圧制御部１１６は第２駆動信号５０の電圧振幅が電圧指令１２３に基づく電圧となる目標デューティー比を示した目標デューティー比信号としての第３目標デューティー比信号１２４を生成する。第３駆動電圧制御部１１６は第３目標デューティー比信号１２４を第３ＰＷＭ波形生成部１１７に伝達する。
【００７７】
第３ＰＷＭ波形生成部１１７は、目標デューティー比を有し、周波数が周波数制御部６２で生成された周波数指令８８に基づく周波数となるパルス信号としての第３パルス信号１２５を生成する。第３ＰＷＭ波形生成部１１７にはデューティー比下限判定値１０４が所定値として設定されており、第３ＰＷＭ波形生成部１１７は、目標デューティー比に関わらず、デューティー比下限判定値１０４未満のデューティー比を有する第３パルス信号１２５を生成しない。そして、第３駆動回路１１８は、第３パルス信号１２５に基づいて第２駆動信号５０を生成する。第３駆動回路１１８は第２駆動信号５０を第３圧電素子２５に印加する。
【００７８】
第３電圧指令制御部１２１は、第３目標デューティー比信号１２４が示す目標デューティー比と第３パルス信号１２５のデューティー比との差に基づいて、第２駆動信号５０の振幅が目標値となる目標電圧を示した第３供給電圧指令１２６を生成する。第３電圧供給部１２２は、第３供給電圧指令１２６に基づいて、第３駆動回路１１８に供給する電圧の大きさを制御する。これにより、第２駆動信号５０の振幅の目標値からのずれを抑制することができる。また、第２駆動信号５０の振幅のダイナミックレンジが広くなる。
【００７９】
周波数制御部６２には、第３駆動回路１１８で生成された第２駆動信号５０とピックアップ信号５２とが入力される。周波数制御部６２は、第２駆動信号５０とピックアップ信号５２との位相差を求め、予め設定されている目標位相差と実際の位相差との偏差に対して比例ゲインを調整する比例制御と、積分ゲインを調整する積分制御とを実施するＰＩ制御を行う。そして、周波数制御部６２は実際の位相差が目標位相差に基づく位相差となるように周波数指令８８を生成する。周波数制御部６２で生成された周波数指令８８は第１ＰＷＭ波形生成部７１、第２ＰＷＭ波形生成部７７及び第３ＰＷＭ波形生成部１１７に送信される。第１ＰＷＭ波形生成部７１、第２ＰＷＭ波形生成部７７及び第３ＰＷＭ波形生成部１１７はそれぞれ周波数指令８８に基づく周波数の第１パルス信号９１、第２パルス信号１１２及び第３パルス信号１２５を生成する。第１パルス信号９１、第２パルス信号１１２及び第３パルス信号１２５はそれぞれ第１駆動回路７２、第２駆動回路７８及び第３駆動回路１１８に入力される。そして、上述のように、第３駆動回路１１８は振動体１７に伸縮振動をさせる第２駆動信号５０を生成する。第１駆動回路７２及び第２駆動回路７８は振動体１７に屈曲振動をさせる第１駆動信号４８及び第３駆動信号５１を生成する。
【００８０】
振動体１７は伸縮振動と屈曲振動とを組み合わせて、ローター２を移動させる。そして、第３駆動回路１１８は振動体１７に伸縮振動させる第２駆動信号５０を生成する。第１駆動回路７２及び第２駆動回路７８は振動体１７に屈曲振動させる第１駆動信号４８及び第３駆動信号５１を生成する。従って、圧電モーター１の制御方法はローター２を確実に移動させることができる。
【００８１】
次に上述した圧電モーター１の制御方法について図１７〜図１９にて説明する。第１駆動信号生成部６６、第２駆動信号生成部６７及び第３駆動信号生成部１１５の制御方法は略同じである。従って、第１駆動信号生成部６６の制御方法について説明し、第２駆動信号生成部６７及び第３駆動信号生成部１１５の制御方法は省略する。
【００８２】
図１７は、圧電モーターの制御方法のフローチャートであり、図１８及び図１９は圧電モーターの制御方法を説明するための図である。図１７のフローチャートにおいて、ステップＳ１は電圧初期設定工程に相当する。この工程では第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧を第２供給電圧１０２に設定する工程である。第２供給電圧１０２は第１供給電圧１０１より大きい電圧であるため、ローター２を高速に回転させることができる。次にステップＳ２に移行する。
【００８３】
ステップＳ２は下限判定工程である。この工程は、第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７をデューティー比下限判定値１０４と比較して判定する工程である。第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧が第１供給電圧１０１のとき、次にステップＳ３に移行する。第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧が第２供給電圧１０２であり、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４以上のときにも、次にステップＳ３に移行する。第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧が第２供給電圧１０２であり、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さいときステップＳ５に移行する。
【００８４】
ステップＳ３は上限判定工程である。この工程は、第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７をデューティー比上限判定値１０５と比較して判定する工程である。第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧が第２供給電圧１０２のとき、次にステップＳ４に移行する。第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧が第１供給電圧１０１であり、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５以下のときにも、次にステップＳ４に移行する。第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧が第１供給電圧１０１であり、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きいときステップＳ６に移行する。
【００８５】
ステップＳ４は終了判定工程である。この工程は、圧電モーター１の回転を終了するか否かを判定する工程である。圧電モーター１の回転を終了しないとき、次にステップＳ２に移行する。圧電モーター１の回転を終了するとき、次にステップＳ７に移行する。
【００８６】
ステップＳ５は第１電圧設定工程である。この工程は、第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第２供給電圧１０２から第１供給電圧１０１に切り替える工程である。次にステップＳ４に移行する。
【００８７】
ステップＳ６は第２電圧設定工程である。この工程は、第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第１供給電圧１０１から第２供給電圧１０２に切り替える工程である。次にステップＳ４に移行する。
【００８８】
ステップＳ７は電圧供給停止工程である。この工程は、第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に電圧を供給することを停止する工程である。以上の工程により圧電モーター１の駆動を制御する工程を終了する。
【００８９】
次に、図１８〜図１９を用いて、図１７に示したステップと対応させて、圧電モーター１の制御方法を詳細に説明する。図１８はステップＳ２の下限判定工程及びステップＳ５の第１電圧設定工程に対応する図である。図１８における縦軸及び横軸は図１４と同じであり説明を省略する。
【００９０】
ステップＳ１の電圧初期設定工程において、第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧は第２供給電圧１０２になっている。このため、第１パルス信号９１のデューティー比に対応して第１駆動信号４８の電圧振幅は第３相関線１０７に沿って変化する。目標駆動信号８６が小さくなるとき、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を小さくする。第１目標デューティー比信号８７に対応して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を小さくする。
【００９１】
図中第１点１２７において、第１パルス信号９１のデューティー比が小さくなりデューティー比下限判定値１０４より小さくなるとき、ステップＳ２の下限判定工程では第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７をデューティー比下限判定値１０４と比較して判定する。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さいのでステップＳ５の第１電圧設定工程に移行する。
【００９２】
ステップＳ５では第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第１供給電圧１０１に切り替える。このため、第１駆動信号４８の電圧振幅は第２相関線１０６に沿って変化する。第１パルス信号９１のデューティー比は変化しないので、第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなる。そして、図中の状態を示す点は第１点１２７から第２点１２８に移動する。
【００９３】
第１駆動信号４８は第１フィードバック回路７５により第１駆動電圧制御部６８に伝達される。このとき、目標駆動信号８６より第１駆動信号４８の電圧振幅が小さいので、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を大きくする。第１目標デューティー比信号８７を入力して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を大きくする。第１パルス信号９１のデューティー比が大きくなるので、第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなる。従って、図中の状態を示す点は第２点１２８から第３点１３１に移動する。
【００９４】
第２点１２８から第３点１３１への移動は短時間に行われる。ローター２のイナーシャの影響によりローター２は急減速し難いので、ローター２が減速する前に第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなる。従って、図中の状態を示す点が第１点１２７から第２点１２８を経て第３点１３１に移動するときのローター２の速度変化は小さい。そして、第１目標デューティー比信号８７はデューティー比下限判定値１０４〜デューティー比上限判定値１０５の間になる。
【００９５】
上述のように、第１電圧供給部７４は第１目標デューティー比信号８７に応じて第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替える。このとき、パルス信号がパルス波を維持するように第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えることにより、ローター２の速度を安定して駆動することができる。従って、第１目標デューティー比信号８７のデューティー比が小さいときにも安定してローター２を駆動することができる。
【００９６】
上述のように、第１電圧指令制御部７３及び第１電圧供給部７４は第１目標デューティー比信号８７が示すデューティー比をデューティー比下限判定値１０４と比較して第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替えている。電圧の電圧値を切り替えることにより、第１パルス信号９１が三角波にならないように第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えることができる。その結果、パルス信号がパルス波を維持するように第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えることができる。
【００９７】
図１９はステップＳ３の上限判定工程及びステップＳ６の第２電圧設定工程に対応する図である。図１９における縦軸及び横軸は図１４と同じであり説明を省略する。
【００９８】
第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧が第１供給電圧１０１になっているとする。このとき、第１パルス信号９１のデューティー比に対応して第１駆動信号４８の電圧振幅は第２相関線１０６に沿って変化する。目標駆動信号８６が大きくなるとき、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を大きくする。第１目標デューティー比信号８７に対応して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を大きくする。
【００９９】
図中第４点１３２において、第１パルス信号９１のデューティー比が大きくなりデューティー比上限判定値１０５より大きくなるとき、ステップＳ３の上限判定工程では第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７をデューティー比上限判定値１０５と比較して判定する。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きいのでステップＳ６の第２電圧設定工程に移行する。
【０１００】
ステップＳ６では第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第１供給電圧１０１から第２供給電圧１０２に切り替える。このため、第１駆動信号４８の電圧振幅は第３相関線１０７に沿って変化する。第１パルス信号９１のデューティー比は変化しないので、第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなる。そして、図中の状態を示す点は第４点１３２から第５点１３３に移動する。
【０１０１】
第１駆動信号４８は第１フィードバック回路７５により第１駆動電圧制御部６８に伝達される。このとき、目標駆動信号８６より第１駆動信号４８が大きいので、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を小さくする。第１目標デューティー比信号８７を入力して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を小さくする。第１パルス信号９１のデューティー比が小さくなるので、第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなる。従って、図中の状態を示す点は第５点１３３から第６点１３４に移動する。
【０１０２】
第５点１３３から第６点１３４への移動は短時間に行われる。ローター２のイナーシャの影響によりローター２は急加速し難いので、ローター２が加速する前に第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなる。従って、図中の状態を示す点が第４点１３２から第５点１３３を経て第６点１３４に移動するときのローター２の速度変化は小さい。そして、第１目標デューティー比信号８７はデューティー比下限判定値１０４〜デューティー比上限判定値１０５の間になる。
【０１０３】
上述のように、第１電圧指令制御部７３はデューティー比下限判定値１０４及びデューティー比下限判定値１０４より大きいデューティー比上限判定値１０５の２つの所定値としての判定値を用いている。第１駆動回路７２はデューティー比下限判定値１０４より大きい第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さくなるときに第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替えている。そして、デューティー比上限判定値１０５より小さい第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きくなるときに第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替えている。
【０１０４】
第１電圧指令制御部７３及び第１電圧供給部７４はデューティー比下限判定値１０４より大きい第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さくなるときに第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替える。このため、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より大きくなり、パルス信号はパルス波を維持できる。
【０１０５】
デューティー比上限判定値１０５より小さい第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きくなるときに第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替えている。第１目標デューティー比信号８７のデューティー比がデューティー比上限判定値１０５より大きいとき、第１目標デューティー比信号８７のデューティー比が増加しても第１駆動信号４８の電圧の振幅が増加し難くなる。このとき、第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧を高くすることにより、第１目標デューティー比信号８７のデューティー比をデューティー比上限判定値１０５より小さくできる。その結果、デューティー比上限判定値１０５が示すデューティー比の変化に対して応答性良く第１駆動信号４８の電圧の振幅を変化させることができる。
【０１０６】
上述のように、第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値が切り替わるとき、第１駆動信号４８が変化し、変化した第１駆動信号４８の電圧振幅に対応して第１目標デューティー比信号８７が変更される。詳しくは、第１電圧供給部７４から第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値が切り替わって小さくなるとき、第１駆動信号４８は電圧振幅が小さくなる。そして、第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなるとき、第１目標デューティー比信号８７に対応する駆動信号より第１駆動回路７２が出力する第１駆動信号４８が小さくなる。このとき、第１駆動回路７２が出力する第１駆動信号４８を大きくするために、第１目標デューティー比信号８７が増加される。その結果、パルス信号としての第１パルス信号９１をパルス波に維持することができる。
【０１０７】
上述のように、圧電モーター１は、第１パルス信号９１、第２パルス信号１１２及び第３パルス信号１２５がパルス波を維持するように第１駆動回路７２、第２駆動回路７８及び第３駆動回路１１８に供給される電圧の電圧値を切り替えることにより、ローター２の速度を安定して駆動することができる。その結果、第１目標デューティー比信号８７、第２目標デューティー比信号１１１及び第３目標デューティー比信号１２４のデューティー比が小さいときにも安定してローター２を駆動することができる。
【０１０８】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態の制御方法によれば、電源部７４ａにより電圧値の異なる複数の電圧が用意される。そして、第１目標デューティー比信号８７に応じて第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値が切り替えられる。第１駆動回路７２は供給された電圧と第１パルス信号９１とを用いて第１駆動信号４８を生成する。第１駆動信号４８が第１圧電素子２３及び第５圧電素子２７に印加されることにより、振動体１７が振動する。振動体１７が振動するとき、振動体１７はローター２を押圧するのでローター２が移動する。
【０１０９】
第１駆動信号４８の電圧の振幅とローター２の移動速度とは正の相関がある。そして、第１駆動信号４８の電圧振幅は第１駆動回路７２に供給される電圧と正の相関がある。従って、第１駆動回路７２に供給される電圧を大きくするとローター２の移動速度が速くなる。逆に、第１駆動回路７２に供給される電圧を小さくするとローター２の移動速度が遅くなる。
【０１１０】
また、第１パルス信号９１のデューティー比と第１駆動信号４８の電圧の振幅とは正の相関がある。従って、第１パルス信号９１のデューティー比とローター２の移動速度には正の相関がある。第１パルス信号９１のデューティー比を制御することにより、ローター２の移動速度を制御することができる。第１パルス信号９１のデューティー比を大きくするとローター２の移動速度が速くなる。逆に、第１パルス信号９１のデューティー比を小さくするとローター２の移動速度が遅くなる。
【０１１１】
第１パルス信号９１は配線を通って伝達される。この第１パルス信号９１はパルス波である。この配線には、抵抗成分、容量成分、誘導成分が含まれる。このため、第１パルス信号９１のパルス幅が狭くなるとき、パルス波の立ち上がりが上昇しきる前に下降するので配線を通過したパルス波が三角波になる。このとき、第１駆動回路７２はパルス幅を狭く認識するので、第１目標デューティー比信号８７に対応する移動速度より遅い速度になる。
【０１１２】
ローター２を低速で移動したいとき第１パルス信号９１が三角波になって遅くなるので、ローター２の速度は目標速度より遅くなる。ローター２の速度を速くするために目標速度を速くすると、第１目標デューティー比信号８７が大きく設定されて第１パルス信号９１がパルス波になる。このとき、ローター２の速度が速くなりすぎるので、ローター２の目標速度が減速される。目標速度の減速に伴って、第１目標デューティー比信号８７が小さく設定される。このとき、第１パルス信号９１が三角波とパルス波とに交互に切り替わるため、ローター２の速度が不安定になる。本制御方法では第１目標デューティー比信号８７に応じて第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えている。このとき、第１パルス信号９１がパルス波を維持するように第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えることにより、ローター２の速度を安定して駆動することができる。従って、第１目標デューティー比信号８７のデューティー比が小さいときにも安定してローター２を駆動することができる。尚、本効果は第１駆動信号生成部６６について述べたが、第２駆動信号生成部６７及び第３駆動信号生成部１１５についても同様の効果が得られる。
【０１１３】
（２）本実施形態の制御方法によれば、第１電圧指令制御部７３は第１目標デューティー比信号８７が示すデューティー比をデューティー比下限判定値１０４と比較する。そして、比較した結果に基づいて第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えている。デューティー比が小さくなるとき第１パルス信号９１が三角波になる。デューティー比下限判定値１０４を第１パルス信号９１が三角波になるときのデューティー比より少し大きな値に設定することにより、第１パルス信号９１がパルス波になるか三角波になるかを判定できる。そして、第１パルス信号９１が三角波にならないように第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えることができる。その結果、第１パルス信号９１がパルス波を維持するように第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えることができる。尚、本効果は第１駆動信号生成部６６について述べたが、第２駆動信号生成部６７及び第３駆動信号生成部１１５についても同様の効果が得られる。
【０１１４】
（３）本実施形態の制御方法によれば、判定値はデューティー比下限判定値１０４とデューティー比下限判定値１０４より大きいデューティー比上限判定値１０５とを有している。そして、デューティー比下限判定値１０４より大きい第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さくなるときに第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替える。このため、第１パルス信号９１はパルス波を維持できる。
【０１１５】
デューティー比上限判定値１０５より小さい第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きくなるときに第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替える。第１パルス信号９１のデューティー比と第１駆動信号４８の電圧の振幅とは正の相関がある。しかし、第１パルス信号９１のデューティー比がデューティー比上限判定値１０５より大きいとき、第１パルス信号９１のデューティー比が増加しても第１駆動信号４８の電圧の振幅が増加し難くなる。このとき、第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧を高くすることにより、第１パルス信号９１のデューティー比をデューティー比上限判定値１０５より小さくできる。その結果、第１目標デューティー比信号８７が示すデューティー比の変化に対して応答性良く第１駆動信号４８の電圧の振幅を変化させることができる。尚、本効果は第１駆動信号生成部６６について述べたが、第２駆動信号生成部６７及び第３駆動信号生成部１１５についても同様の効果が得られる。
【０１１６】
（４）本実施形態の制御方法によれば、振動体１７はローター２に当接する凸部２２を有している。振動体１７が振動するとき、この凸部２２がローター２を押圧する。振動体１７から凸部２２が突出する方向が第１方向１９である。第１方向１９と直交する方向が第２方向２０である。振動体１７は第１方向１９に伸縮する伸縮振動を行う。さらに、振動体１７は第２方向２０に屈曲する屈曲振動を行う。振動体１７は伸縮振動と屈曲振動とを組み合わせて、ローター２を移動させる。そして、電圧制御部５７は振動体１７に伸縮振動させる第２駆動信号５０と、振動体１７に屈曲振動させる第１駆動信号４８及び第３駆動信号５１と、を生成する。従って、本制御方法はローター２を確実に移動させることができる。
【０１１７】
（５）本実施形態の制御方法によれば、第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値が切り替わるとき第１駆動信号４８が変化する。そして、変化した第１駆動信号４８に対応して第１目標デューティー比信号８７が切り替えられる。詳しくは、第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値が切り替わって小さくなるとき、第１駆動信号４８は電圧の振幅が小さくなる。そして、第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなるとき、第１目標デューティー比信号８７に対応する駆動信号より第１駆動回路７２が出力する第１駆動信号４８が小さくなる。このとき、第１駆動回路７２が出力する第１駆動信号４８を大きくするために、第１目標デューティー比信号８７が増加される。その結果、第１パルス信号９１をパルス波に維持することができる。
【０１１８】
（６）本実施形態の構成によれば、圧電モーター１は振動体１７、ローター２及び電圧制御部５７を備えている。振動体１７は第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７を備え、第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７に第１駆動信号４８、第２駆動信号５０及び第３駆動信号５１を印加することにより振動する。ローター２は振動体１７の振動により移動する。電圧制御部５７は第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７に第１駆動信号４８、第２駆動信号５０及び第３駆動信号５１を印加する。
【０１１９】
電圧制御部５７は第１駆動電圧制御部６８、第１ＰＷＭ波形生成部７１、第１駆動回路７２、電源部７４ａ、第１電圧指令制御部７３、電圧切替部７４ｂ及び第１フィードバック回路７５を備えている。第１駆動電圧制御部６８は目標駆動信号８６を入力し、目標駆動信号８６に基づいて第１目標デューティー比信号８７を生成する。第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１目標デューティー比信号８７を入力し、第１目標デューティー比信号８７が示す目標デューティー比のパルス信号である第１パルス信号９１を生成する。第１駆動回路７２は第１パルス信号９１を入力し、第１パルス信号９１に基づいて第１駆動信号４８を生成する。そして、第１駆動回路７２は第１駆動信号４８を第１圧電素子２３及び第５圧電素子２７に出力する。
【０１２０】
電源部７４ａは電圧値の異なる複数の電圧を電圧切替部７４ｂに供給する。第１電圧指令制御部７３は第１目標デューティー比信号８７を入力する。そして、第１電圧指令制御部７３は第１目標デューティー比信号８７をデューティー比下限判定値１０４と比較し、比較した結果を電圧切替部７４ｂに出力する。電圧切替部７４ｂは第１目標デューティー比信号８７とデューティー比下限判定値１０４とを比較した結果と複数の電圧を入力する。そして、電圧切替部７４ｂは第１目標デューティー比信号８７とデューティー比下限判定値１０４とを比較した結果に基づき第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替える。
【０１２１】
従って、第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値が第１目標デューティー比信号８７に応じて電圧切替部７４ｂにより切り替えられる。第１駆動回路７２は供給された電圧と第１パルス信号９１とを用いて第１駆動信号４８を生成する。第１駆動信号４８が第１圧電素子２３及び第５圧電素子２７に印加されることにより、振動体１７が振動する。振動体１７が振動するとき、振動体１７はローター２を押圧するのでローター２が移動する。
【０１２２】
第１駆動信号４８の電圧の振幅とローター２の移動速度とは正の相関がある。そして、第１駆動信号４８の電圧は第１駆動回路７２に供給される電圧と正の相関がある。従って、第１駆動回路７２に供給される電圧を大きくするとローター２の移動速度が速くなる。逆に、第１駆動回路７２に供給される電圧を小さくするとローター２の移動速度が遅くなる。
【０１２３】
また、第１パルス信号９１のデューティー比と第１駆動信号４８の電圧の振幅とは正の相関がある。従って、第１パルス信号９１のデューティー比とローター２の移動速度には正の相関がある。従って、第１パルス信号９１のデューティー比を制御することにより、ローター２の移動速度を制御することができる。第１パルス信号９１のデューティー比を大きくするとローター２の移動速度が速くなる。逆に、第１パルス信号９１のデューティー比を小さくするとローター２の移動速度が遅くなる。
【０１２４】
第１パルス信号９１は配線を通って伝達される。この第１パルス信号９１はパルス波である。この配線には、抵抗成分、容量成分、誘導成分が含まれる。このため、第１パルス信号９１のパルス幅が狭くなるとき、パルス波の立ち上がりが上昇しきる前に下降するので配線を通過したパルス波が三角波になる。このとき、第１駆動回路７２はパルス幅を狭く認識するので、第１駆動回路７２が出力する第１駆動信号４８の電圧の振幅は第１目標デューティー比信号８７に対応する駆動信号より電圧の振幅が小さくなる。
【０１２５】
このため、ローター２を低速で移動したいときパルス信号が三角波になって遅くなるので、ローター２の移動速度が目標とする移動速度より遅い速度になる。ローター２の速度を速くするために目標速度を速くすると、第１目標デューティー比信号８７が大きく設定されてパルス信号がパルス波になる。このとき、ローター２の速度が速くなりすぎるので、ローター２の目標速度が減速される。目標速度の減速に伴って、第１目標デューティー比信号８７が小さく設定される。このとき、第１パルス信号９１が三角波とパルス波とに交互に切り替わるため、ローター２の速度が不安定になる。
【０１２６】
圧電モーター１では第１目標デューティー比信号８７に応じて第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替えている。このとき、第１駆動回路７２が出力する第１駆動信号４８を第１フィードバック回路７５が第１駆動電圧制御部６８に入力する。第１駆動電圧制御部６８は第１駆動信号４８の電圧振幅を大きくするために第１目標デューティー比信号８７が示すデューティー比を高くする。そして、第１駆動回路７２に入力される第１パルス信号９１はパルス波が維持される。従って、第１パルス信号９１がパルス波を維持するように第１駆動回路７２に供給される電圧の電圧値を切り替えることにより、ローター２の速度を安定して駆動することができる。その結果、第１目標デューティー比信号８７のデューティー比が小さいときにも安定してローター２を駆動することができる。尚、本効果は第１駆動信号生成部６６について述べたが、第２駆動信号生成部６７及び第３駆動信号生成部１１５についても同様の効果が得られる。
【０１２７】
（第２の実施形態）
次に、圧電モーターの一実施形態について図２０〜図２４を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図１２に示した電源部７４ａが３つの電圧を供給する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１２８】
図２０は第１駆動回路を示す回路図である。すなわち、本実施形態では、図２０に示すように圧電駆動装置としての圧電モーター１４０は制御装置１４１を有している。そして、制御装置１４１は第１の実施形態の第１電圧供給部７４に換えて第１電圧供給部１４２を有する。
【０１２９】
第１電圧供給部１４２は、電源部１４２ａ及び電圧切替部１４２ｂを備える。電源部１４２ａは固定電圧である第３供給電圧１４３、第４供給電圧１４４及び第５供給電圧１４５を供給する。つまり、第１電圧供給部１４２の電源部１４２ａは電圧値の異なる３つの電圧を備えて供給する。第４供給電圧１４４は第３供給電圧１４３より高い電圧とする。第５供給電圧１４５は第４供給電圧１４４より高い電圧とする。
【０１３０】
電圧切替部１４２ｂは３つの電圧を入力し第１電圧指令制御部７３が比較した結果に基づき第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替える。電圧切替部１４２ｂは第３供給電圧１４３、第４供給電圧１４４及び第５供給電圧１４５のうち１つの電圧を第１駆動回路７２に供給する。このように、第１駆動回路７２には電圧値の異なる３つの電圧が供給可能である。
【０１３１】
詳しくは、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に第５供給電圧１４５を供給しているとする。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さくなるときに電圧切替部１４２ｂは第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第５供給電圧１４５から第４供給電圧１４４に切り替える。
【０１３２】
第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に第４供給電圧１４４を供給しているとする。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さくなるときに電圧切替部１４２ｂは第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第４供給電圧１４４から第３供給電圧１４３に切り替える。
【０１３３】
第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に第３供給電圧１４３を供給しているとする。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きくなるときに電圧切替部１４２ｂは第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第３供給電圧１４３から第４供給電圧１４４に切り替える。
【０１３４】
第４供給電圧１４４を供給しているとする。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きくなるときに電圧切替部１４２ｂは第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第４供給電圧１４４から第５供給電圧１４５に切り替える。
【０１３５】
図２１は３つの供給電圧における第１パルス信号のデューティー比と第１駆動信号の電圧振幅との関係を示す図である。図２１において、縦軸と横軸は図１４と同じある。デューティー比が１０％のところにデューティー比下限判定値１０４が設定されている。デューティー比が４０％のところにデューティー比上限判定値１０５が設定されている。
【０１３６】
第５相関線１４６は第３供給電圧１４３における第１パルス信号９１のデューティー比と第１駆動信号４８の電圧振幅との関係を示している。第６相関線１４７は第４供給電圧１４４における第１パルス信号９１のデューティー比と第１駆動信号４８の電圧振幅との関係を示している。第７相関線１４８は第５供給電圧１４５における第１パルス信号９１のデューティー比と第１駆動信号４８の電圧振幅との関係を示している。第６相関線１４７は第５相関線１４６より第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなっている。第７相関線１４８は第６相関線１４７より第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなっている。
【０１３７】
第１電圧供給部１４２から第１駆動回路７２に第３供給電圧１４３が供給されているとき、デューティー比に対する電圧振幅は第５相関線１４６に沿って推移する。第１電圧供給部１４２から第１駆動回路７２に第４供給電圧１４４が供給されているとき、デューティー比に対する電圧振幅は第６相関線１４７に沿って推移する。第１電圧供給部１４２から第１駆動回路７２に第５供給電圧１４５が供給されているとき、デューティー比に対する電圧振幅は第７相関線１４８に沿って推移する。
【０１３８】
図２２は、圧電モーターの制御方法のフローチャートであり、図２３及び図２４は圧電モーターの制御方法を説明するための図である。図２２のフローチャートにおいて、ステップＳ１１は電圧初期設定工程に相当する。この工程では第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧を第３供給電圧１４３、第４供給電圧１４４または第５供給電圧１４５のどれかに設定する工程である。次にステップＳ１２に移行する。
【０１３９】
ステップＳ１２は下限判定工程である。この工程は、第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７をデューティー比下限判定値１０４と比較して判定する工程である。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第３供給電圧１４３のとき、次にステップＳ１３に移行する。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第４供給電圧１４４または第５供給電圧１４５であり、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４以上のとき次にステップＳ１３に移行する。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第４供給電圧１４４または第５供給電圧１４５であり、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さいときステップＳ１５に移行する。
【０１４０】
ステップＳ１３は上限判定工程である。この工程は、第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７をデューティー比上限判定値１０５と比較して判定する工程である。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第５供給電圧１４５のとき、次にステップＳ１４に移行する。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第３供給電圧１４３または第４供給電圧１４４であり、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５以下のとき次にステップＳ１４に移行する。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第３供給電圧１４３または第４供給電圧１４４であり、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きいときステップＳ１６に移行する。
【０１４１】
ステップＳ１４は終了判定工程である。この工程は、圧電モーター１４０の回転を終了するか否かを判定する工程である。圧電モーター１４０の回転を終了しないとき、次にステップＳ１２に移行する。圧電モーター１４０の回転を終了するとき、次にステップＳ１７に移行する。
【０１４２】
ステップＳ１５は第１電圧判定工程である。この工程は、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第４供給電圧１４４か第５供給電圧１４５かを判定する工程である。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第４供給電圧１４４のときステップＳ１８に移行する。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第５供給電圧１４５のときステップＳ１９に移行する。
【０１４３】
ステップＳ１６は第２電圧判定工程である。この工程は、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第３供給電圧１４３か第４供給電圧１４４かを判定する工程である。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第３供給電圧１４３のときステップＳ１９に移行する。第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧が第４供給電圧１４４のときステップＳ２０に移行する。
【０１４４】
ステップＳ１８は第３電圧設定工程である。この工程は、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第３供給電圧１４３に切り替える工程である。次にステップＳ１４に移行する。
【０１４５】
ステップＳ１９は第４電圧設定工程である。この工程は、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第４供給電圧１４４に切り替える工程である。次にステップＳ１４に移行する。
【０１４６】
ステップＳ２０は第５電圧設定工程である。この工程は、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第５供給電圧１４５に切り替える工程である。次にステップＳ１４に移行する。
【０１４７】
ステップＳ１７は電圧供給停止工程である。この工程は、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に電圧を供給することを停止する工程である。以上の工程により圧電モーター１４０の駆動を制御する工程を終了する。
【０１４８】
次に、図２３〜図２４を用いて、図２２に示したステップと対応させて、圧電モーター１４０の制御方法を詳細に説明する。図２３はステップＳ１２の下限判定工程、ステップＳ１５の第１電圧判定工程、ステップＳ１８の第３電圧設定工程及びステップＳ１９の第４電圧設定工程に対応する図である。図２３における縦軸及び横軸は図１４と同じであり説明を省略する。
【０１４９】
ステップＳ１１の電圧初期設定工程において、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧を第５供給電圧１４５にする。このため、第１パルス信号９１のデューティー比に対応して第１駆動信号４８の電圧振幅は第７相関線１４８に沿って変化する。目標駆動信号８６が小さくなるとき、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を小さくする。第１目標デューティー比信号８７に対応して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を小さくする。
【０１５０】
図中第１点１５１において、第１目標デューティー比信号８７のデューティー比が小さくなりデューティー比下限判定値１０４より小さくなるとき、ステップＳ１２の下限判定工程では第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７をデューティー比下限判定値１０４と比較して判定する。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さいのでステップＳ１５の第１電圧判定工程に移行する。
【０１５１】
ステップＳ１５では第１電圧指令制御部７３が第１駆動回路７２に供給されている電圧を判定する。そして、第１駆動回路７２に供給されている電圧が第５供給電圧１４５なのでステップＳ１９の第４電圧設定工程に移行する。
【０１５２】
ステップＳ１９では第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第４供給電圧１４４に切り替える。このため、第１駆動信号４８の電圧振幅は第６相関線１４７に沿って変化する。第１パルス信号９１のデューティー比は変化しないので、第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなる。そして、図中の状態を示す点は第１点１５１から第２点１５２に移動する。
【０１５３】
第１駆動信号４８は第１フィードバック回路７５により第１駆動電圧制御部６８に伝達される。このとき、目標駆動信号８６より第１駆動信号４８が小さいので、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を大きくする。第１目標デューティー比信号８７を入力して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を大きくする。第１パルス信号９１のデューティー比が大きくなるので、第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなる。従って、図中の状態を示す点は第２点１５２から第３点１５３に移動する。
【０１５４】
第２点１５２から第３点１５３への移動は短時間に行われる。従って、図中の状態を示す点が第１点１５１から第２点１５２を経て第３点１５３に移動するときのローター２の速度変化は小さい。
【０１５５】
第１パルス信号９１のデューティー比に対応して第１駆動信号４８の電圧振幅は第６相関線１４７に沿って変化する。目標駆動信号８６が小さくなるとき、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を小さくする。第１目標デューティー比信号８７に対応して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を小さくする。
【０１５６】
図中第２点１５２において、第１パルス信号９１のデューティー比が小さくなりデューティー比下限判定値１０４より小さくなるとき、ステップＳ１２の下限判定工程では第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７のデューティー比をデューティー比下限判定値１０４と比較して判定する。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さいのでステップＳ１５の第１電圧判定工程に移行する。
【０１５７】
ステップＳ１５では第１電圧指令制御部７３が第１駆動回路７２に供給されている電圧を判定する。そして、第１駆動回路７２に供給されている電圧が第４供給電圧１４４なのでステップＳ１８の第３電圧設定工程に移行する。
【０１５８】
ステップＳ１８では第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第３供給電圧１４３に切り替える。このため、第１駆動信号４８の電圧振幅は第５相関線１４６に沿って変化するので、第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなる。そして、図中の状態を示す点は第２点１５２から第４点１５４に移動する。
【０１５９】
第１駆動信号４８は第１フィードバック回路７５により第１駆動電圧制御部６８に伝達される。このとき、目標駆動信号８６より第１駆動信号４８が小さいので、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を大きくする。第１目標デューティー比信号８７を入力して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を大きくする。第１パルス信号９１のデューティー比が大きくなるので、第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなる。従って、図中の状態を示す点は第４点１５４から第５点１５５に移動する。
【０１６０】
第４点１５４から第５点１５５への移動は短時間に行われる。従って、図中の状態を示す点が第２点１５２から第４点１５４を経て第５点１５５に移動するときのローター２の速度変化は小さい。そして、第１目標デューティー比信号８７はデューティー比下限判定値１０４〜デューティー比上限判定値１０５の間になる。
【０１６１】
図２４はステップＳ１３の上限判定工程、ステップＳ１６の第２電圧判定工程、ステップＳ１９の第４電圧設定工程及びステップＳ２０の第５電圧設定工程に対応する図である。図２４における縦軸及び横軸は図１４と同じであり説明を省略する。
【０１６２】
ステップＳ１１の電圧初期設定工程において、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧を第３供給電圧１４３にする。このため、第１パルス信号９１のデューティー比に対応して第１駆動信号４８の電圧振幅は第５相関線１４６に沿って変化する。目標駆動信号８６が大きくなるとき、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を大きくする。第１目標デューティー比信号８７に対応して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を大きくする。
【０１６３】
図中第６点１５６において、第１パルス信号９１のデューティー比が大きくなりデューティー比上限判定値１０５より大きくなるとき、ステップＳ１３の上限判定工程では第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７のデューティー比をデューティー比上限判定値１０５と比較して判定する。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きいのでステップＳ１６の第２電圧判定工程に移行する。
【０１６４】
ステップＳ１６では第１電圧指令制御部７３が第１駆動回路７２に供給されている電圧を判定する。そして、第１駆動回路７２に供給されている電圧が第３供給電圧１４３なのでステップＳ１９の第４電圧設定工程に移行する。
【０１６５】
ステップＳ１９では第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第４供給電圧１４４に切り替える。このため、第１駆動信号４８の電圧振幅は第６相関線１４７に沿って変化する。第１パルス信号９１のデューティー比は変化しないので、第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなる。そして、図中の状態を示す点は第６点１５６から第７点１５７に移動する。
【０１６６】
第１駆動信号４８は第１フィードバック回路７５により第１駆動電圧制御部６８に伝達される。このとき、目標駆動信号８６より第１駆動信号４８が大きいので、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を小さくする。第１目標デューティー比信号８７を入力して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を小さくする。第１パルス信号９１のデューティー比が小さくなるので、第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなる。従って、図中の状態を示す点は第７点１５７から第８点１５８に移動する。
【０１６７】
第７点１５７から第８点１５８への移動は短時間に行われる。従って、図中の状態を示す点が第６点１５６から第７点１５７を経て第８点１５８に移動するときのローター２の速度変化は小さい。
【０１６８】
第１パルス信号９１のデューティー比に対応して第１駆動信号４８の電圧振幅は第６相関線１４７に沿って変化する。目標駆動信号８６が大きくなるとき、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を大きくする。第１目標デューティー比信号８７に対応して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を大きくする。これにより、図中の状態を示す点が第８点１５８から第７点１５７に移動する。
【０１６９】
図中第７点１５７において、第１目標デューティー比信号８７のデューティー比が大きくなりデューティー比上限判定値１０５より大きくなるとき、ステップＳ１３の上限判定工程では第１電圧指令制御部７３が第１目標デューティー比信号８７のデューティー比をデューティー比上限判定値１０５と比較して判定する。そして、第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きいのでステップＳ１６の第２電圧判定工程に移行する。
【０１７０】
ステップＳ１６の第２電圧判定工程では第１電圧指令制御部７３が第１駆動回路７２に供給されている電圧を判定する。そして、第１駆動回路７２に供給されている電圧が第４供給電圧１４４なのでステップＳ２０の第５電圧設定工程に移行する。
【０１７１】
ステップＳ２０では第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を第５供給電圧１４５に切り替える。このため、第１駆動信号４８の電圧振幅は第７相関線１４８に沿って変化する。第１パルス信号９１のデューティー比は変化しないので、第１駆動信号４８の電圧振幅が大きくなる。そして、図中の状態を示す点は第７点１５７から第９点１６１に移動する。
【０１７２】
第１駆動信号４８は第１フィードバック回路７５により第１駆動電圧制御部６８に伝達される。このとき、目標駆動信号８６より第１駆動信号４８が大きいので、第１駆動電圧制御部６８は第１目標デューティー比信号８７を小さくする。第１目標デューティー比信号８７を入力して第１ＰＷＭ波形生成部７１は第１パルス信号９１のデューティー比を小さくする。第１パルス信号９１のデューティー比が小さくなるので、第１駆動信号４８の電圧振幅が小さくなる。従って、図中の状態を示す点は第９点１６１から第１０点１６２に移動する。
【０１７３】
第９点１６１から第１０点１６２への移動は短時間に行われる。従って、図中の状態を示す点が第７点１５７から第９点１６１を経て第１０点１６２に移動するときのローター２の速度変化は小さい。そして、第１目標デューティー比信号８７はデューティー比下限判定値１０４〜デューティー比上限判定値１０５の間になる。
【０１７４】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態の制御方法によれば、第１駆動回路７２には電圧値の異なる３つの電圧が供給可能である。３つの電圧は電圧値が低い方から順に第３供給電圧１４３、第４供給電圧１４４、第５供給電圧１４５である。第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さいとき、第１電圧指令制御部７３は第１駆動回路７２に供給される電圧を第３供給電圧１４３または第４供給電圧１４４にする。第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４とデューティー比上限判定値１０５との間にあるとき、供給される電圧を維持する。第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きいとき、第１電圧指令制御部７３は第１駆動回路７２に供給される電圧を第４供給電圧１４４または第５供給電圧１４５にする。このように、第１目標デューティー比信号８７が示すデューティー比に対応して電圧値を３つの電圧値の中で切り替えるので、電圧値を２つの電圧値の中で切り替えるときに比べて、安定してローター２を駆動できるデューティー比の範囲を広くできる。
【０１７５】
（２）本実施形態の装置構成によれば、第１電圧供給部１４２は電圧値の異なる３つの電圧を供給する。３つの電圧は電圧値が低い方から順に第３供給電圧１４３、第４供給電圧１４４、第５供給電圧１４５である。そして、電圧切替部１４２ｂは３つの電圧の中の１つの電圧を第１駆動回路７２に供給する。第１電圧指令制御部７３及び電圧切替部１４２ｂは第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さいとき、第１駆動回路７２に供給する電圧を第３供給電圧１４３または第４供給電圧１４４にする。第１電圧指令制御部７３及び電圧切替部１４２ｂは第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４とデューティー比上限判定値１０５の間にあるとき、供給される電圧を維持する。第１電圧指令制御部７３は第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きいとき、供給される電圧を第４供給電圧１４４または第５供給電圧１４５にする。このように、第１目標デューティー比信号８７が示すデューティー比に対応して電圧の電圧値を３つの電圧値の中で切り替えるので、電圧値を２つの電圧値の中で切り替えるときに比べて、安定してローター２を駆動できるデューティー比の範囲を広くできる。
【０１７６】
（第３の実施形態）
次に、圧電モーター１または圧電モーター１４０が設置されたロボットの実施形態について図２５を用いて説明する。図２５は、圧電モーターが設置されたロボットの構成を示す概略斜視図である。
【０１７７】
図２５に示すロボット１７１は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送及び組立等の作業を行うことができる。ロボット１７１は、６軸ロボットであり、床や天井に固定されるベース１７２と、ベース１７２に回動自在に連結された第１アーム１７３と、第１アーム１７３に回動自在に連結された第２アーム１７４と、第２アーム１７４に回動自在に連結された第３アーム１７５と、を有する。さらに、ロボット１７１は、第３アーム１７５に回動自在に連結された第４アーム１７６と、第４アーム１７６に回動自在に連結された第５アーム１７７と、第５アーム１７７に回動自在に連結された第６アーム１７８と、これら第１アーム１７３〜第６アーム１７８の駆動を制御する制御装置１８１と、を有する。
【０１７８】
また、第６アーム１７８にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット１７１に実行させる作業に応じたエンドエフェクター１８２が装着される。また、各関節部のうちの全部または一部には圧電駆動装置としての圧電モーター１８０が搭載されており、この圧電モーター１８０の駆動によって各第１アーム１７３〜第６アーム１７８が回動する。尚、圧電モーター１８０は、エンドエフェクター１８２に搭載され、エンドエフェクター１８２の駆動に用いられてもよい。圧電モーター１８０には圧電モーター１または圧電モーター１４０が用いられている。
【０１７９】
制御装置１８１は、コンピューターで構成され、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリー、インターフェイス等を有する。そして、プロセッサーが、メモリーに格納されている所定のプログラムを実行することで、ロボット１７１の各部の駆動を制御する。尚、前記プログラムは、インターフェイスを介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、制御装置１８１の構成の全部または一部は、ロボット１７１の外部に設けられ、ローカルエリアネットワーク等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
【０１８０】
このように、ロボット１７１は、前述した圧電モーター１または圧電モーター１４０を有する。そして、制御装置１８１には第１の実施形態における制御装置８または第２の実施形態における制御装置１４１と同様の機能を有する。ロボット１７１が圧電モーター１を有するとき、制御装置１８１は制御装置８と同様の機能を有する。ロボット１７１が圧電モーター１４０を有するとき、制御装置１８１は制御装置１４１と同様の機能を有する。
【０１８１】
すなわち、ロボット１７１は駆動用圧電素子である第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７を有する。さらに、ロボット１７１は第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７に第１駆動信号４８〜第３駆動信号５１を印加することにより振動する振動体１７を有する。さらに、ロボット１７１は振動体１７の振動により移動する被駆動部としてのローター２を有する。そして、制御装置１８１には第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７に第１駆動信号４８〜第３駆動信号５１を印加する電圧制御部５７を有する。
【０１８２】
電圧制御部５７の第１駆動信号生成部６６は、入力される指令である第１目標デューティー比信号８７に含まれる目標デューティー比に基づいて第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替える。第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さいとき第１駆動回路７２に供給する電圧を小さくする。第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きいとき第１駆動回路７２に供給する電圧を大きくする。尚、第２駆動信号生成部６７及び第３駆動信号生成部１１５は第１駆動信号生成部６６と同様の機能を有する。
【０１８３】
そのためロボット１７１は、目標デューティー比信号のデューティー比が小さいときにも安定してローター２を駆動することができる。従って、ロボット１７１が備える圧電モーター１または圧電モーター１４０は回転速度が小さいときにも安定して回転することができる。その結果、ロボット１７１は回転速度が小さいときにも安定して回転することができる圧電モーター１または圧電モーター１４０を備え、優れた駆動特性を有する。
【０１８４】
（第４の実施形態）
次に、圧電モーター１または圧電モーター１４０が設置されたプリンターの実施形態について図２６を用いて説明する。図２６は、圧電モーターが設置されたプリンターの構成を示す概略斜視図である。
【０１８５】
図２６に示すプリンター１９１は、装置本体１９２と、装置本体１９２の内部に設けられている印刷機構１９３、給紙機構１９４及び制御装置１９５と、を備えている。また、装置本体１９２には、記録用紙１９６を設置するトレイ１９７と、記録用紙１９６を排出する排紙口１９８と、液晶ディスプレイ等の操作パネル２０１とが設けられている。
【０１８６】
印刷機構１９３は、ヘッドユニット２０２と、キャリッジモーター２０３と、キャリッジモーター２０３の駆動力によりヘッドユニット２０２を往復動させる往復動機構２０４と、を備えている。また、ヘッドユニット２０２は、インクジェット式記録ヘッドであるヘッド２０２ａと、ヘッド２０２ａにインクを供給するインクカートリッジ２０２ｂと、ヘッド２０２ａ及びインクカートリッジ２０２ｂを搭載したキャリッジ２０２ｃと、を有する。
【０１８７】
往復動機構２０４は、キャリッジ２０２ｃを往復移動可能に支持しているキャリッジガイド軸２０４ａと、キャリッジモーター２０３の駆動力によりキャリッジ２０２ｃをキャリッジガイド軸２０４ａ上で移動させるタイミングベルト２０４ｂと、を有する。また、給紙機構１９４は、互いに圧接している従動ローラー２０５及び駆動ローラー２０６と、駆動ローラー２０６を駆動する圧電駆動装置としての圧電モーター２０７と、を有する。圧電モーター２０７には圧電モーター１または圧電モーター１４０が用いられている。
【０１８８】
このようなプリンター１９１では、給紙機構１９４が記録用紙１９６を一枚ずつヘッドユニット２０２の下部近傍へ間欠送りする。このとき、ヘッドユニット２０２が記録用紙１９６の送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙１９６への印刷が行なわれる。
【０１８９】
制御装置１９５は、コンピューターで構成され、例えば、ＣＰＵ、メモリー、インターフェイス等を有する。そして、プロセッサーが、メモリーに格納されている所定のプログラムを実行することで、プリンター１９１の各部の駆動を制御する。このような制御は、例えば、インターフェイスを介してパーソナルコンピューター等のホストコンピューターから入力された印刷データに基づいて実行される。尚、前記プログラムは、インターフェイスを介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、制御装置１９５の構成の全部または一部は、プリンター１９１の外部に設けられ、ローカルエリアネットワーク等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
【０１９０】
このように、プリンター１９１は、圧電モーター２０７に前述した圧電モーター１または圧電モーター１４０を有する。そして、制御装置１９５は第１の実施形態における制御装置８または第２の実施形態における制御装置１４１と同様の機能を有する。プリンター１９１が圧電モーター１を有するとき、制御装置１９５は制御装置８と同様の機能を有する。プリンター１９１が圧電モーター１４０を有するとき、制御装置１９５は制御装置１４１と同様の機能を有する。
【０１９１】
すなわち、プリンター１９１は圧電モーター２０７に駆動用圧電素子である第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７を有する。さらに、プリンター１９１は第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７に第１駆動信号４８〜第３駆動信号５１を印加することにより振動する振動体１７を有する。さらに、プリンター１９１は振動体１７の振動により移動するローター２を有する。そして、制御装置１９５は第１圧電素子２３〜第５圧電素子２７に第１駆動信号４８〜第３駆動信号５１を印加する電圧制御部５７を有する。
【０１９２】
電圧制御部５７の第１駆動信号生成部６６は、入力される指令である第１目標デューティー比信号８７に含まれる目標デューティー比に基づいて第１駆動回路７２に供給する電圧の電圧値を切り替える。第１目標デューティー比信号８７がデューティー比下限判定値１０４より小さいとき第１駆動回路７２に供給する電圧を小さくする。第１目標デューティー比信号８７がデューティー比上限判定値１０５より大きいとき第１駆動回路７２に供給する電圧を大きくする。尚、第２駆動信号生成部６７及び第３駆動信号生成部１１５は第１駆動信号生成部６６と同様の機能を有する。
【０１９３】
そのためプリンター１９１は、目標デューティー比信号のデューティー比が小さいときにも安定してローター２を駆動することができる。従って、プリンター１９１が備える圧電モーター２０７は回転速度が小さいときにも安定して回転することができる。その結果、プリンター１９１は回転速度が小さいときにも安定して回転することができる圧電モーター２０７を備える。そのため、プリンター１９１は優れた駆動特性を有する。
【０１９４】
尚、本実施形態では、圧電モーター２０７が給紙用の駆動ローラー２０６を駆動しているが、この他にも、例えば、キャリッジ２０２ｃを駆動してもよい。
【０１９５】
以上、圧電駆動装置の制御方法、圧電駆動装置、ロボット及びプリンターを図示の実施形態に基づいて説明した。圧電駆動装置の制御方法、圧電駆動装置は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【０１９６】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、第１電圧供給部７４が第１駆動回路７２に２つの電圧の電圧値を切り替えて供給した。前記第２の実施形態では、第１電圧供給部１４２が第１駆動回路７２に３つの電圧の電圧値を切り替えて供給した。他にも、電圧供給部が第１駆動回路７２に３つ以上の電圧の電圧値を切り替えて供給しても良い。さらに、広い電圧範囲で振動体１７を駆動することができる。
【０１９７】
以下に、実施形態から導きだされる内容を記載する。
【０１９８】
圧電駆動装置の制御方法は、駆動用圧電素子に駆動信号を印加することにより振動する振動体と、前記振動体の振動により移動する被駆動部と、目標デューティー比信号に基づいて生成されるパルス信号を用いて前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を有する圧電駆動装置の制御方法であって、前記目標デューティー比信号に応じて前記駆動信号生成部に供給する電圧値を切り替えることを特徴とする。
【０１９９】
この方法によれば、電圧値の異なる複数の電圧が用意される。そして、目標デューティー比信号に応じて駆動信号生成部に供給される電圧の電圧値を切り替える。駆動信号生成部は供給された電圧とパルス信号とを用いて駆動信号を生成する。駆動信号が駆動用圧電素子に印加されることにより、振動体が振動する。振動体が振動するとき、振動体は被駆動部を押圧するので被駆動部が移動する。
【０２００】
駆動信号の電圧の振幅と被駆動部の移動速度とは正の相関がある。そして、駆動信号の電圧は駆動信号生成部に供給される電圧と正の相関がある。従って、駆動信号生成部に供給される電圧を大きくすると被駆動部の移動速度が速くなる。逆に、駆動信号生成部に供給される電圧を小さくすると被駆動部の移動速度が遅くなる。
【０２０１】
また、パルス信号のデューティー比と駆動信号の電圧の振幅とは正の相関がある。従って、パルス信号のデューティー比と被駆動部の移動速度には正の相関がある。パルス信号のデューティー比を制御することにより、被駆動部の移動速度を制御することができる。パルス信号のデューティー比を大きくすると被駆動部の移動速度が速くなる。逆に、パルス信号のデューティー比を小さくすると被駆動部の移動速度が遅くなる。
【０２０２】
パルス信号は配線を通って伝達される。このパルス信号はパルス波である。この配線には、抵抗成分、容量成分、誘導成分が含まれる。このため、パルス信号のパルス幅が狭くなるとき、パルス波の立ち上がりが上昇しきる前に下降するので配線を通過したパルス波が三角波になる。このとき、駆動信号生成部はパルス幅を狭く認識するので、目標デューティー比信号に対応する移動速度より遅い速度になる。
【０２０３】
被駆動部を低速で移動したいときパルス信号が三角波になって遅くなるので、被駆動部の速度は目標速度より遅くなる。被駆動部の速度を速くするために目標速度を速くすると、目標デューティー比信号が大きく設定されてパルス信号がパルス波になる。このとき、被駆動部の速度が速くなりすぎるので、被駆動部の目標速度が減速される。目標速度の減速に伴って、目標デューティー比信号が小さく設定される。このとき、パルス信号が三角波とパルス波とに交互に切り替わるため、被駆動部の速度が不安定になる。本制御方法では目標デューティー比信号に応じて供給される電圧の電圧値を切り替えている。このとき、パルス信号がパルス波を維持するように駆動信号生成部に供給される電圧の電圧値を切り替えることにより、被駆動部の速度を安定して駆動することができる。従って、目標デューティー比信号のデューティー比が小さいときにも安定して被駆動部を駆動することができる。その結果、被駆動部を低速駆動するときにも安定して被駆動部を駆動することができる。
【０２０４】
上記の圧電駆動装置の制御方法では、前記目標デューティー比信号が示すデューティー比を所定値と比較して前記電圧値を切り替えることが好ましい。
【０２０５】
この方法によれば、圧電駆動装置は目標デューティー比信号が示すデューティー比を所定値と比較する。そして、比較した結果に基づいて駆動信号生成部に供給される電圧の電圧値を切り替えている。デューティー比が小さくなるときパルス信号が三角波になる。所定値をパルス信号が三角波になるときのデューティー比より大きな値に設定することにより、パルス信号がパルス波になるか三角波になるかを判定できる。そして、パルス信号が三角波にならないように駆動信号生成部に供給される電圧の電圧値を切り替えることができる。その結果、パルス信号がパルス波を維持するように駆動信号生成部に供給される電圧の電圧値を切り替えることができる。
【０２０６】
上記の圧電駆動装置の制御方法では、前記所定値は第１所定値と前記第１所定値より大きい第２所定値とを含み、前記駆動信号生成部は前記第１所定値より大きい前記目標デューティー比信号が前記第１所定値より小さくなるときに前記電圧値を切り替えて、前記第２所定値より小さい前記目標デューティー比信号が前記第２所定値より大きくなるときに前記電圧値を切り替えることが好ましい。
【０２０７】
この方法によれば、所定値は第１所定値と第１所定値より大きい第２所定値とを有している。そして、第１所定値より大きい目標デューティー比信号が第１所定値より小さくなるときに電圧の電圧値を切り替える。このため、パルス信号はパルス波を維持できる。
【０２０８】
第２所定値より小さい目標デューティー比信号が第２所定値より大きくなるときに電圧の電圧値を切り替える。パルス信号のデューティー比と駆動信号の電圧の振幅とは正の相関がある。しかし、パルス信号のデューティー比が第２所定値より大きいとき、パルス信号のデューティー比が増加しても駆動信号の電圧の振幅が増加し難くなる。このとき、電圧を高くすることにより、パルス信号のデューティー比を第２所定値より小さくできる。その結果、目標デューティー比信号が示すデューティー比の変化に対して応答性良く駆動信号の電圧の振幅を変化させることができる。
【０２０９】
上記の圧電駆動装置の制御方法では、前記振動体は前記被駆動部に当接する凸部を有し、前記振動体から前記凸部が突出する方向を第１方向としたとき、前記振動体は前記第１方向に伸縮する伸縮振動と、前記第１方向と直交する第２方向に屈曲する屈曲振動と、を行い、前記駆動信号生成部は前記振動体に前記伸縮振動をさせる前記駆動信号と、前記振動体に前記屈曲振動をさせる前記駆動信号と、を生成することが好ましい。
【０２１０】
この方法によれば、振動体は被駆動部に当接する凸部を有している。振動体が振動するとき、この凸部が被駆動部を押圧する。振動体から凸部が突出する方向を第１方向とし、第１方向と直交する方向を第２方向とする。振動体は第１方向に伸縮する伸縮振動を行う。さらに、振動体は第２方向に屈曲する屈曲振動を行う。振動体は伸縮振動と屈曲振動とを組み合わせて、被駆動部を移動させる。そして、駆動信号生成部は振動体に伸縮振動させる前記駆動信号と、振動体に屈曲振動させる駆動信号と、を生成する。従って、本制御方法は被駆動部を確実に移動させることができる。
【０２１１】
上記の圧電駆動装置の制御方法では、前記電圧値が切り替わるとき、前記駆動信号が変化し、変化した前記駆動信号の電圧振幅に対応して前記目標デューティー比信号が変更されることが好ましい。
【０２１２】
この方法によれば、電圧の電圧値が切り替わるとき駆動信号が変化する。そして、変化した駆動信号の電圧振幅に対応して目標デューティー比信号が切り替えられる。詳しくは、電圧の電圧値が切り替わって小さくなるとき、駆動信号は電圧の振幅が小さくなる。そして、駆動信号の電圧が小さくなるとき、目標デューティー比信号に対応する駆動信号より駆動信号生成部が出力する駆動信号が小さくなる。このとき、駆動信号生成部が出力する駆動信号を大きくするために、目標デューティー比信号が増加される。その結果、パルス信号をパルス波に維持することができる。
【０２１３】
圧電駆動装置では、駆動用圧電素子に駆動信号を印加することにより振動する振動体と、前記振動体の振動により移動する被駆動部と、前記駆動用圧電素子に前記駆動信号を印加する電圧制御部と、を有し、前記電圧制御部は、入力される目標駆動信号に基づいて目標デューティー比信号を生成するデューティー比信号生成部と、前記目標デューティー比信号が示す目標デューティー比のパルス信号を生成するパルス信号生成部と、前記パルス信号に基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、電圧値の異なる複数の電圧を供給する電源部と、前記目標デューティー比の値を所定値と比較する比較部と、複数の前記電圧を入力し前記比較部が比較した結果に基づき前記駆動信号生成部に供給する前記電圧値を切り替える電圧切替部と、前記駆動信号を前記デューティー比信号生成部に入力するフィードバック回路と、を備えることを特徴とする。
【０２１４】
この構成によれば、圧電駆動装置は振動体、被駆動部及び電圧制御部を備えている。振動体は駆動用圧電素子を備え、駆動用圧電素子に駆動信号を印加することにより振動する。被駆動部は振動体の振動により移動する。電圧制御部は駆動用圧電素子に駆動信号を印加する。
【０２１５】
電圧制御部はデューティー比信号生成部、パルス信号生成部、駆動信号生成部、電源部、比較部、電圧切替部及びフィードバック回路を備えている。デューティー比信号生成部は目標駆動信号を入力し、目標駆動信号に基づいて目標デューティー比信号を生成する。パルス信号生成部は目標デューティー比信号を入力し、目標デューティー比信号が示す目標デューティー比のパルス信号を生成する。駆動信号生成部はパルス信号を入力し、パルス信号に基づいて駆動信号を生成する。そして、駆動信号生成部は駆動信号を駆動用圧電素子に出力する。
【０２１６】
電源部は電圧値の異なる複数の電圧を電圧切替部に供給する。比較部は目標デューティー比信号を入力する。そして、比較部は目標デューティー比信号を所定値と比較し、比較した結果を電圧切替部に出力する。電圧切替部は目標デューティー比信号と所定値とを比較した結果と複数の電圧を入力する。そして、電圧切替部は目標デューティー比信号と所定値とを比較した結果に基づき駆動信号生成部に供給する電圧の電圧値を切り替える。
【０２１７】
従って、駆動信号生成部に供給される電圧の電圧値が目標デューティー比信号に応じて電圧切替部により切り替えられる。駆動信号生成部は供給された電圧とパルス信号とを用いて駆動信号を生成する。駆動信号が駆動用圧電素子に印加されることにより、振動体が振動する。振動体が振動するとき、振動体は被駆動部を押圧するので被駆動部が移動する。
【０２１８】
駆動信号の電圧の振幅と被駆動部の移動速度とは正の相関がある。そして、駆動信号の電圧は駆動信号生成部に供給される電圧と正の相関がある。従って、駆動信号生成部に供給される電圧を大きくすると被駆動部の移動速度が速くなる。逆に、駆動信号生成部に供給される電圧を小さくすると被駆動部の移動速度が遅くなる。
【０２１９】
また、パルス信号のデューティー比と駆動信号の電圧の振幅とは正の相関がある。従って、パルス信号のデューティー比と被駆動部の移動速度には正の相関がある。従って、パルス信号のデューティー比を制御することにより、被駆動部の移動速度を制御することができる。パルス信号のデューティー比を大きくすると被駆動部の移動速度が速くなる。逆に、パルス信号のデューティー比を小さくすると被駆動部の移動速度が遅くなる。
【０２２０】
パルス信号は配線を通って伝達される。このパルス信号はパルス波である。この配線には、抵抗成分、容量成分、誘導成分が含まれる。このため、パルス信号のパルス幅が狭くなるとき、パルス波の立ち上がりが上昇しきる前に下降するので配線を通過したパルス波が三角波になる。このとき、駆動信号生成部はパルス幅を狭く認識するので、駆動信号生成部が出力する駆動信号の電圧の振幅は目標デューティー比信号に対応する駆動信号より電圧の振幅が小さくなる。
【０２２１】
このため、被駆動部を低速で移動したいときパルス信号が三角波になって遅くなるので、被駆動部の移動速度が目標とする移動速度より遅い速度になる。被駆動部の速度を速くするために目標速度を速くすると、目標デューティー比信号が大きく設定されてパルス信号がパルス波になる。このとき、被駆動部の速度が速くなりすぎるので、被駆動部の目標速度が減速される。目標速度の減速に伴って、目標デューティー比信号が小さく設定される。このとき、パルス信号が三角波とパルス波とに交互に切り替わるため、被駆動部の速度が不安定になる。本圧電駆動装置では目標デューティー比信号に応じて供給される電圧の電圧値を切り替えている。このとき、駆動信号生成部が出力する駆動信号をフィードバック回路がデューティー比信号生成部に入力する。デューティー比信号生成部は駆動信号の電圧値を大きくするために目標デューティー比信号が示すデューティー比を高くする。そして、駆動信号生成部に入力されるパルス信号はパルス波が維持される。従って、パルス信号がパルス波を維持するように駆動信号生成部に供給される電圧の電圧値を切り替えることにより、被駆動部の速度を安定して駆動することができる。その結果、目標デューティー比信号のデューティー比が小さいときにも安定して被駆動部を駆動することができる。
【０２２２】
上記の圧電駆動装置では、前記比較部は、前記目標デューティー比信号が示すデューティー比を所定値と比較して前記電圧値を切り替えることが好ましい。
【０２２３】
この構成によれば、パルス信号がパルス波を維持するように駆動信号生成部に供給される電圧の電圧値を切り替えることができる。
【０２２４】
上記の圧電駆動装置では、前記所定値は第１所定値と前記第１所定値より大きい第２所定値とを含み、前記駆動信号生成部は前記第１所定値より大きい前記目標デューティー比信号が前記第１所定値より小さくなるときに前記電圧値を切り替えて、前記第２所定値より小さい前記目標デューティー比信号が前記第２所定値より大きくなるときに前記電圧値を切り替えることが好ましい。
【０２２５】
この構成によれば、目標デューティー比信号が示すデューティー比の変化に対して応答性良く駆動信号の電圧の振幅を変化させることができる。
【０２２６】
上記の圧電駆動装置では、前記振動体は前記被駆動部に当接する凸部を有し、前記振動体から前記凸部が突出する方向を第１方向としたとき、前記振動体は前記第１方向に伸縮する伸縮振動と、前記第１方向と直交する第２方向に屈曲する屈曲振動と、を行い、前記駆動信号生成部は前記振動体に前記伸縮振動をさせる前記駆動信号と、前記振動体に前記屈曲振動をさせる前記駆動信号と、を生成することが好ましい。
【０２２７】
この構成によれば、圧電駆動装置は被駆動部を確実に移動させることができる。
【０２２８】
上記の圧電駆動装置では、前記電圧値が切り替わるとき、前記駆動信号が変化し、前記デューティー比信号生成部は、変化した前記駆動信号の電圧振幅に対応して前記目標デューティー比信号を変更することが好ましい。
【０２２９】
この構成によれば、電圧の電圧値が切り替わって小さくなるときにも、パルス信号をパルス波に維持することができる。
【０２３０】
ロボットは、上記に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とする。
【０２３１】
この構成によれば、ロボットは上記に記載の圧電駆動装置を備えている。上記に記載の圧電駆動装置は、目標デューティー比信号のデューティー比が小さいときにも安定して被駆動部を駆動することができる。従って、ロボットが備える圧電駆動装置は回転速度が小さいときにも安定して回転することができる。その結果、ロボットは回転速度が小さいときにも安定して回転することができる圧電駆動装置を備えた装置とすることができる。
【符号の説明】
【０２３２】
１，１４０，１８０，２０７…圧電駆動装置としての圧電モーター、２…被駆動部としてのローター、１７…振動体、１９…第１方向、２０…第２方向、２２…凸部、２３…駆動用圧電素子としての第１圧電素子、２４…駆動用圧電素子としての第２圧電素子、２５…駆動用圧電素子としての第３圧電素子、２６…駆動用圧電素子としての第４圧電素子、２７…駆動用圧電素子としての第５圧電素子、２８…駆動用圧電素子としての第６圧電素子、３１…駆動用圧電素子としての第７圧電素子、４８…駆動信号としての第１駆動信号、５０…駆動信号としての第２駆動信号、５１…駆動信号としての第３駆動信号、５７…電圧制御部、６８…デューティー比信号生成部としての第１駆動電圧制御部、７１…パルス信号生成部としての第１ＰＷＭ波形生成部、７２…駆動信号生成部としての第１駆動回路、７３…比較部としての第１電圧指令制御部、７４ａ…電源部、７４ｂ…電圧切替部、７５…フィードバック回路としての第１フィードバック回路、７８…駆動信号生成部としての第２駆動回路、８１…比較部としての第２電圧指令制御部、８３…フィードバック回路としての第２フィードバック回路、８７…目標デューティー比信号としての第１目標デューティー比信号、９１…パルス信号としての第１パルス信号、１０４…所定値及び第１所定値としてのデューティー比下限判定値、１０５…所定値及び第２所定値としてのデューティー比上限判定値、１１１…目標デューティー比信号としての第２目標デューティー比信号、１１２…パルス信号としての第２パルス信号、１１８…駆動信号生成部としての第３駆動回路、１１９…フィードバック回路としての第３フィードバック回路、１２４…目標デューティー比信号としての第３目標デューティー比信号、１２５…パルス信号としての第３パルス信号。
【図１】
2020137276.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020137276.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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