【手続補正書】
【提出日】平成17年4月27日(2005.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動方向に直列に配置された２つの積層型圧電素子と、前記積層型圧電素子を保持すると共に振動体として作用する弾性体と、駆動子と、振動検出用圧電素子と、前記駆動子と接触する被駆動体とを有し、縦共振振動と屈曲共振振動を同時に励起して前記駆動子に楕円振動を発生させて前記被駆動体を駆動させる超音波モータの駆動回路であって、
前記２つの積層型圧電素子に印加する９０度位相のずれた駆動信号を生成する駆動信号生成部であって、前記超音波振動子の共振周波数を中心に所定の幅で駆動信号の周波数を変化することのできる駆動信号生成部と、
前記振動検出用圧電素子の検出信号と、前記被駆動体の進行方向前側に配置された積層型圧電素子に印加する駆動信号との位相差が所定の範囲内になるように前記駆動信号生成部を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする超音波モータの駆動回路。
【請求項２】
前記駆動信号生成部は、
前記駆動信号を発振するもので、前記超音波振動子の共振周波数を中心に所定の幅で前記駆動信号の周波数を変化することのできるパルス作成部と、
前記パルス作成部の出力を移相して９０度位相のずれた少なくとも２つの矩形波信号を出力し、且つディユーティ比が約５０％となるように処理を施す波形整形部と、
前記波形整形部からの出力の高調波成分を除去する除去機能を具備したフィルタ部と、
前記フィルタ部によるフィルタ処理後の信号を入力して増幅し、交流番圧の前記駆動信号を発生させて前記積層型圧電素子に印加する電力増幅部と、
前記振動検出用圧電素子により検出された検出信号を２値化して前記制御手段に供給する２値化部と、を具備して構成したことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータの駆動回路。
【請求項３】
前記制御手段は、前記２値化部からの検出信号と前記被駆動体の進行方向前側に配置された積層型圧電素子に印加する駆動信号との比較を行い、比較結果に基づき前記検出信号と前記駆動信号との位相差が所定の範囲内になるように前記パルス作成部による発信周波数を可変制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波モータの駆動回路。
【請求項４】
前記電力増幅部は、前記積層型圧電素子に電荷の充電と放電をそれぞれ行うことで増幅して交流番圧の駆動信号を発生させる２つのスイッチング素子で構成され、
前記波形整形部は、前記２つのスイッチング素子が同時に駆動しないように波形を成形する回路を具備したことを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ駆動回路。
【請求項５】
前記振動検出用圧電素子は、前記超音波振動子の縦共振振動を検出した検出信号を出力することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の超音波モータ駆動回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
一方、超音波振動子１０５の他側面には、音波を受信する音波受信圧電素子１０９が接着固定され、該音波受信圧電素子１０９は、音波発生圧電素子１０８の変位により発生し超音波振動子１０５を伝播する音波を受けるようになっている。この音波受信圧電素子１０９には、インダクタ１１１とコンパレータ１１２，ＡＮＤ素子１１３，ＥＸ−ＯＲ素子１１４を介して積分器１１５が接続されている。また前記ＥＸ−ＯＲ素子１１４の他方には、図示しない前記スタート信号と同期する基準波形信号（ＳＤＴ）が入力されるようになっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１の発明の超音波モータの駆動回路は、駆動方向に直列に配置された２つの積層型圧電素子と、前記積層型圧電素子を保持すると共に振動体として作用する弾性体と、駆動子と、振動検出用圧電素子と、前記駆動子と接触する被駆動体とを有し、縦共振振動と屈曲共振振動を同時に励起して前記駆動子に楕円振動を発生させて前記被駆動体を駆動させる超音波モータの駆動回路であって、前記２つの積層型圧電素子に印加する９０度位相のずれた駆動信号を生成する駆動信号生成部であって、前記超音波振動子の共振周波数を中心に所定の幅で駆動信号の周波数を変化することのできる駆動信号生成部と、前記振動検出用圧電素子の検出信号と、前記被駆動体の進行方向前側に配置された積層型圧電素子に印加する駆動信号との位相差が所定の範囲内になるように前記駆動信号生成部を制御する制御手段と、を具備したことを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
請求項２に記載の超音波モータの駆動回路は、請求項１に記載の超音波モータの駆動回路において、前記駆動信号生成部は、前記駆動信号を発振するもので、前記超音波振動子の共振周波数を中心に所定の幅で前記駆動信号の周波数を変化することのできるパルス作成部と、前記パルス作成部の出力を移相して９０度位相のずれた少なくとも２つの矩形波信号を出力し、且つディユーティ比が約５０％となるように処理を施す波形整形部と、前記波形整形部からの出力の高調波成分を除去する除去機能を具備したフィルタ部と、前記フィルタ部によるフィルタ処理後の信号を入力して増幅し、交流番圧の前記駆動信号を発生させて前記積層型圧電素子に印加する電力増幅部と、前記振動検出用圧電素子により検出された検出信号を２値化して前記制御手段に供給する２値化部と、を具備して構成したことを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項３に記載の超音波モータの駆動回路は、請求項２に記載の超音波モータの駆動回路において、前記制御手段は、前記２値化部からの検出信号と前記被駆動体の進行方向前側に配置された積層型圧電素子に印加する駆動信号との比較を行い、比較結果に基づき前記検出信号と前記駆動信号との位相差が所定の範囲内になるように前記パルス作成部による発信周波数を可変制御することを特徴とするものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
請求項４に記載の超音波モータの駆動回路は、請求項２に記載の超音波モータの駆動回路において、前記電力増幅部は、前記積層型圧電素子に電荷の充電と放電をそれぞれ行うことで増幅して交流番圧の駆動信号を発生させる２つのスイッチング素子で構成され、前記波形整形部は、前記２つのスイッチング素子が同時に駆動しないように波形を成形する回路を具備したことを特徴とするものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
請求項５に記載の超音波モータの駆動回路は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の超音波モータ駆動回路において、前記振動検出用圧電素子は、前記超音波振動子の縦共振振動を検出した検出信号を出力することを特徴とするものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
一方、位相部１０（符号２に相当）は、信号φ００及び信号φ０１を、９０度、あるいは−９０度ずれた各駆動信号（φ０２信号，φ０３信号）を発生する。これは、被駆動体の動作方向を左右に切替えるものである。この場合、図示はしないが外部スイッチや他のパソコンなどからのＯＮ／ＯＦＦ信号をＣＰＵ２１の入力ポートから読み取り、ＣＰＵ２１は、入力されたＯＮ／ＯＦＦ信号に基づき、９０度あるいは、−９０度の出力を決定して、図示しない被駆動体の動作方向を制御している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
このようにＤ−ＦＦ１１により得られた出力が、図３（ｃ），図３（ｄ）に示されている。すなわち、図中上段のＤ−ＦＦ１１の出力であるφ１０信号と、図中下段に示すＤ−ＦＦ１１の出力であるφ２０信号は、それぞれ入力された基準波のデューティ比が５０％であり、該φ２０信号については、前記φ１０信号に対し位相が９０度遅れたものとなる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
図５乃至図７は本発明の超音波モータの駆動回路の第２の実施の形態を示し、図５は本駆動回路内の波形整形回路の入出力特性を示す特性図、図６は改良がされた波形整形回路の付加回路の構成を示すブロック図、図７は本実施の形態の駆動回路の構成を示すブロック図である。なお、図７は、前記第１の実施の形態と同様な構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１，９…パルス作成部、
２，１０…移相器（移相部）、
３…波形整形部、
４…フィルタ部、
５…電力増幅部、
６…超音波振動子、
６ａ，６ｂ，１８ａ，１８ｂ…積層型圧電素子、
７，１９…振動検出用圧電素子、
８，２０…２値化部、
１１…Ｄ−ＦＦ、
１２，１３…遅延回路、
１４…ＡＮＤ素子、
１５…高周波除去回路、
１６，１７…スイッチング素子（ＭＯＳ型ＦＥＴ）、
２１…制御手段（ＣＰＵ）、
２２…スイッチ。