(57)【要約】【課題】移動体の起動時や停止時における音の発生を低減できる駆動電圧を生成する駆動回路を備えた駆動装置を提供する。【解決手段】電圧が印加されると伸縮する圧電素子４と、移動体１０を摺動可能なように支持し、圧電素子４に結合して圧電素子４と共に変位するロッド５と、圧電素子４に電圧を印加する駆動回路とを備え、前記駆動回路から圧電素子４に、第１電圧Ｅａから最終電圧まで階段状に増加または減少する少なくとも３つの値を順に循環する電圧を印加し、圧電素子４に電圧が印加されることによる圧電素子４の伸びと縮みの速度を異ならせることにより移動体１０をロッド５に対して相対的に移動させる駆動装置であって、前記第１電圧Ｅａが印加される時間が変更可能であることを特徴とする。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、
移動体を摺動可能なように支持し、前記電気機械変換素子に結合して前記電気機械変換素子と共に変位する支持部材と、
前記電気機械変換素子に電圧を印加する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路から前記電気機械変換素子に、第１電圧から最終電圧まで階段状に増加または減少する少なくとも３つの値を順に循環する電圧を印加し、前記電気機械変換素子に電圧が印加されることによる前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせることにより前記移動体を前記支持部材に対して相対的に移動させる駆動装置であって、
前記第１電圧が印加される時間が変更可能であることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記駆動回路は、前記移動体の起動時に、前記移動体の速度が徐々に増加するように、前記第１電圧を印加する時間を滑らかに変化させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記電気機械変換素子と前記支持部材とからなる系の共振周期をＴ、前記第１電圧を印加する時間をｔａとすると、前記移動体の起動時はｔａ／Ｔを０．５と１．０との間で増加、または、１．５と１．０との間で減少させることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動回路は、前記移動体の停止時に、前記移動体の速度が徐々に減少するように、前記第１電圧を印加する時間を滑らかに変化させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記電気機械変換素子と前記支持部材とからなる系の共振周期をＴ、前記第１電圧を印加する時間をｔａとすると、前記移動体の停止時はｔａ／Ｔを１．０と０．５との間で減少、または、１．０と１．５との間で増加させることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動回路から前記電気機械変換素子に印加される電圧が３つの値を順に循環することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記駆動回路から前記電気機械変換素子に印加される電圧が４つの値を順に循環することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
前記駆動回路は、４つのスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、各スイッチング素子にオンオフする信号を出力する制御回路とを含み、
前記駆動回路は前記制御回路が各スイッチング素子に信号を出力するタイミングを制御することにより、前記第１電圧を印加する時間を変化させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項９】
前記支持部材は、前記電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１０】
電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、
ロッド状をなし、その一端が前記電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定され、移動体を摺動可能なように支持する支持部材と、
前記移動体を前記支持部材に対して付勢する付勢部材と、
４つのスイッチング素子を有し前記電気機械変換素子に電圧を印加するＨブリッジ回路、および、前記Ｈブリッジ回路から前記電気機械変換素子に、第１電圧から最終電圧まで階段状に増加または減少する少なくとも３つの値を順に循環する電圧を印加するように、前記スイッチング素子を制御する制御回路を含む駆動回路と、を備え、
前記電気機械変換素子に電圧が印加されることによる前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせることによって、前記移動体が前記支持部材との摩擦力により前記支持部材と共に移動する状態と、前記移動体が前記支持部材との摩擦力に打ち勝って前記支持部材に沿って摺動する状態とを繰り返して前記移動体を前記支持部材に対して相対的に移動させる駆動装置であって、
前記移動体の起動時及び／又は停止時に前記第１電圧が印加される時間を滑らかに変化させることを特徴とする駆動装置。
【請求項１１】
前記駆動回路は、前記移動体の起動時に、前記移動体の速度が徐々に増加するように、前記第１電圧を印加する時間を滑らかに変化させることを特徴とする請求項１０に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記駆動回路は、前記移動体の停止時に、前記移動体の速度が徐々に減少するように、前記第１電圧を印加する時間を滑らかに変化させることを特徴とする請求項１０に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせることにより、前記移動体が前記支持部材に沿って摺動する量を異ならせ、前記移動体を前記支持部材に対して相対的に移動させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせることにより、前記移動体が前記支持部材との摩擦力により前記支持部材と共に移動する状態と、前記移動体が前記支持部材との摩擦力に打ち勝って前記支持部材に沿って摺動する状態とを繰り返して前記移動体を前記支持部材に対して相対的に移動させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１５】
電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、
ロッド状をなし、その一端が前記電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定され、移動体を摺動可能なように支持する支持部材と、
前記移動体を前記支持部材に対して付勢する付勢部材と、
４つのスイッチング素子を有し前記電気機械変換素子に電圧を印加するＨブリッジ回路、および、前記スイッチング素子を制御する制御回路を含む駆動回路と、を備えた駆動装置における前記移動体の駆動方法であって、
前記駆動回路から前記電気機械変換素子に、第１電圧から最終電圧まで階段状に増加または減少する少なくとも３つの値を順に循環する電圧を印加して、前記電気機械変換素子に電圧が印加されることによる前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせることによって、前記移動体が前記支持部材との摩擦力により前記支持部材と共に移動する状態と、前記移動体が前記支持部材との摩擦力に打ち勝って前記支持部材に沿って摺動する状態とを繰り返すとともに、
前記移動体の起動時及び／又は停止時に前記第１電圧が印加される時間を滑らかに変化させることを特徴とする駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、さらに詳しくは、圧電素子（ピエゾ素子）等の電気機械変換素子を利用した駆動装置および駆動方法に関する。本発明の駆動装置は、例えば、カメラ、ＤＶＤ機器、ＭＤ機器、内視鏡等における光学部品の駆動機構や、精密ステージの駆動機構として適している。
【背景技術】
【０００２】
電圧の印加によって長さが変化する（伸縮する）圧電素子等の電気機械変換素子を利用した駆動装置として、例えば、図１（ａ）の分解斜視図および図１（ｂ）の組立斜視図に示したものが知られている（下記特許文献１）。
【０００３】
この駆動装置は、台座１に対して移動体１０を相対的に移動させることができ、例えば、カメラのレンズ駆動装置として使用できる。すなわち、移動体１０をレンズ玉枠と連結すれば、移動体１０とともにレンズを移動させることができる。
【０００４】
圧電素子４は、多数の圧電板を積層して構成されており、伸縮方向一端４ａが台座１に固定されるとともに他端４ｂがロッド（支持部材）５の第１端５ａに固定される。ロッド５は、台座１に一体的に形成された支持部２および３に摺動可能に支持される。
【０００５】
移動体１０は、本体１１とキャップ１２とでロッド５を挟み込むとともに、押圧バネ（付勢部材）１３で本体１１およびキャップ１２に挟み込み方向の付勢力を与えることによって、ロッド５の周囲に摩擦力で係合される。すなわち、移動体１０は、摩擦力に打ち勝つ力がかかるとロッド５に対して摺動できるように、ロッド５に支持されている。
【０００６】
圧電素子４には不図示の電圧制御回路が接続されている。圧電素子４に対して、ノコギリ刃状波形を有する所定の駆動電圧を印加すると、圧電素子４は、ほぼ同形状のノコギリ刃状変位をもって振動する（図２参照）。そして、これに伴ってロッド５も、ノコギリ刃状の変位をもってその長さ方向に振動する。すなわち、図２のグラフは、圧電素子４の振動変位を示すとともに、ロッド５の振動変位を示すものでもある。
【０００７】
具体的に説明すると、第１の波形１００の期間Ａにおける緩やかな立上がり傾斜部１０１では、圧電素子４は比較的ゆっくりと伸長し、ロッド５が図１(ｂ)中矢印Ｉ方向へとゆっくりと移動する。次に、期間Ｂにおいて、圧電素子４は急速に縮んで初期長さに戻り(立下がり傾斜部１０２で示される波形部分)、ロッド５が急激に矢印ＩＩ方向へと移動する。
以下同様の移動が繰り返えされ、結果として、ロッド５は、Ｉ方向へのゆっくりとした移動とＩＩ方向への急激な移動とを繰り返して振動する。このようにして、ロッド５は、図２に示したような、緩急のついたノコギリ刃状の振動波形を描きながら振動する。
【０００８】
ここで、図３に示したように、ロッド５がゆっくりと移動する場合には移動体１０がロッド５との摩擦力によってロッド５と共に移動する一方、ロッド５が急激に移動する場合には移動体１０の慣性力がロッドとの摩擦力に打ち勝ってその場に止まるように、移動体１０の押圧バネ１３のバネ力（移動体１０のロッド５に対する摩擦力）が調節されている。したがって、ロッド５が振動する間に移動体１０は台座１に対して相対的にＩ方向に移動することとなる。
【０００９】
なお、移動体１０を図１（ｂ）中矢印ＩＩ方向へと移動させる場合には、圧電素子４およびロッド５の振動波形が図２に示したものと逆になるように、すなわち、急激な立上がり部と緩やかな立下がり部を有する波形とすればよい。移動体１０の移動原理は、上記の場合と同様である。
【００１０】
上述のように、ノコギリ刃状の波形を有する駆動電圧を圧電素子に印加することが必要になるが、そのような駆動電圧を生成する方法としては、次に説明するものが知られている。
【００１１】
≪波形発生器およびアンプを使用する方法（図４参照）≫
波形発生器のＤＡ変換により８ビット、０−５Ｖのノコギリ刃状波形を生成し、これをパワーアンプを用いて０−１０Ｖに増幅する（図４（ａ）参照）。このようにして、０−１０Ｖの駆動用のノコギリ刃状波形を得る。
図４（ｂ）は、移動体１０を図３中Ｉ方向に繰り出す際の駆動電圧波形を、図４（ｃ）は、その逆方向に駆動する際の駆動電圧波形を、それぞれ示している。
【００１２】
≪定電流回路およびスイッチ回路を使用する方法（図５参照）≫
図５（ａ）に示したデジタル回路において、ＡおよびＤは定電流回路を構成し、ＢおよびＣはスイッチ回路を構成している。このデジタル回路に対して、図５（ｂ）に示した信号をａ〜ｄ端に与える。これにより、定電流回路Ａ、Ｄと、スイッチ回路Ｂ、Ｃとを交互に働かせて、０−１０Ｖの駆動用のノコギリ刃状波形が得られる。
【００１３】
図４および図５で説明した方法は、いずれも下記特許文献２に開示されたものである。
【００１４】
【特許文献１】特開平１１-９８８６５号公報
【特許文献２】特開平９-１９１６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述のように、従来、ノコギリ刃状の駆動用電圧波形を得るために、波形発生器と増幅用アンプを使用したり、あるいは定電流回路とスイッチ手段とを使用する必要があり、構成が複雑でコスト増につながっていた。
したがって、本発明は、電気機械変換素子を利用する駆動装置であって、簡単な回路構成でノコギリ刃状波形の駆動電圧を生成できる駆動回路を備えたものを提供することを課題とする。
加えて、本発明は、電気機械変換素子を利用する駆動装置であって、移動体の起動時や停止時における音の発生を低減できる駆動電圧を生成する駆動回路を備えたものを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するために、本発明の駆動装置は、
電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、
移動体を摺動可能なように支持し、前記電気機械変換素子に結合して前記電気機械変換素子と共に変位する支持部材と、
前記電気機械変換素子に電圧を印加する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路から前記電気機械変換素子に、第１電圧から最終電圧まで階段状に増加または減少する少なくとも３つの値を順に循環する電圧を繰り返して印加し、前記電気機械変換素子に電圧が印加されることによる前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせることにより前記移動体を前記支持部材に対して相対的に移動させる駆動装置であって、
前記第１電圧が印加される時間が変更可能であることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の駆動方法は、
電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、
ロッド状をなし、その一端が前記電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定され、移動体を摺動可能なように支持する支持部材と、
前記移動体を前記支持部材に対して付勢する付勢部材と、
４つのスイッチング素子を有し前記電気機械変換素子に電圧を印加するＨブリッジ回路、および、前記スイッチング素子を制御する制御回路を含む駆動回路と、を備えた駆動装置における前記移動体の駆動方法であって、
前記駆動回路から前記電気機械変換素子に、第１電圧から最終電圧まで階段状に増加または減少する少なくとも３つの値を順に循環する電圧を繰り返し印加して、前記電気機械変換素子に電圧が印加されることによる前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせることによって、前記移動体が前記支持部材との摩擦力により前記支持部材と共に移動する状態と、前記移動体が前記支持部材との摩擦力に打ち勝って前記支持部材に沿って摺動する状態とを繰り返すとともに、
前記移動体の起動時及び／又は停止時に前記第１電圧が印加される時間を滑らかに変化させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
上記本発明の駆動装置および駆動方法においては、駆動回路は、階段状に増加または減少する少なくとも３つの値を順に循環する電圧を電気機械変換素子に印加するものである。そのため、制御が簡単で回路構成を単純化できるので、コスト抑制を達成できる。
また、第１電圧が印加される時間を可変することで移動体の移動速度を変更することにより、移動体の起動時の速度上昇や停止時の速度減少を徐々に行うことができ、これにより移動体の起動時や停止時における音の発生を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２０】
≪回路構成（図６、図７）≫
図６は、本発明の駆動装置における、圧電素子に電圧を印加するための駆動回路の構成を示している。本発明の駆動装置は、機構部分の構成は図１（ａ）に示したような従来例と同じであるが、駆動回路の構成が従来とは異なっている。
すなわち、図示の実施形態においては、図６の駆動回路を用いて、図１（ａ）の圧電素子４を駆動する。
【００２１】
図６においては、４つのスイッチＱ１〜Ｑ４と、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２と、圧電素子とでＨブリッジ回路を構成している。スイッチＱ１、Ｑ２は、Ｐチャネル形のＭＯＳＦＥＴで構成されていて、スイッチＱ３、Ｑ４は、Ｎチャネル形のＭＯＳＦＥＴで構成されている。
【００２２】
スイッチＱ１は、ソースがＶｐ端に接続され、ゲートが制御回路のＳｃ１端に接続されている。
スイッチＱ２は、ソースがＶｐ端に接続され、ゲートが制御回路のＳｃ２端に接続されている。
スイッチＱ３は、ドレインがスイッチＱ１のドレイン側に接続され、ソース側がアースされている。また、スイッチＱ３のゲートは、制御回路のＳｃ３端に接続されている。
スイッチＱ４は、ドレインがスイッチＱ２のドレイン側に接続され、ソース側がアースされている。また、スイッチＱ４のゲートは、制御回路のＳｃ４端に接続されている。
【００２３】
圧電素子は、一端が、スイッチＱ１およびＱ３の各ドレイン間に接続されており、他端が、スイッチＱ２およびＱ４の各ドレイン間に接続されている。
また、コンデンサＣ１、Ｃ２は、図示したように、スイッチＱ３、スイッチＱ４と、それぞれ並列に接続されている。両コンデンサＣ１、Ｃ２は、ともに圧電素子の容量と等しい容量を有する。
【００２４】
図６の駆動回路において、制御回路からの信号により、スイッチＱ１〜Ｑ４のゲート電圧を図７（ａ−１）に示したように制御すると、圧電素子に負荷される４つの駆動電圧（第１電圧Ｅａ、第２電圧Ｅｂ、第３電圧Ｅｃ、最終電圧Ｅｄ）は、図７（ｂ−１）に示したように階段状の波形となる。図から分かるように、ｔａ〜ｔｄはそれぞれの電圧印加時間を示しており、ｔａ〜ｔｄで１サイクルを構成する。また、制御回路は、Ｓｃ１端子、Ｓｃ２端子、Ｓｃ３端子およびＳｃ４端子に信号を出力するタイミングを変えることにより、各電圧値Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄの印加時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄをそれぞれ変更することができるようになっている。
【００２５】
区間ｔａではスイッチＱ２、Ｑ３がオンとなり、スイッチＱ１、Ｑ４がオフとなる。一方、区間ｔｄでは、スイッチＱ１、Ｑ４がオンとなり、スイッチＱ２、Ｑ３がオフとなる。したがって、区間ｔａおよび区間ｔｄでは、圧電素子に負荷される電圧は、絶対値が等しく符号が逆になる。Ｖｐ端に例えば３ボルトの電圧を印加した場合、圧電素子に印加される駆動電圧をＥａ＝−３Ｖとすれば、Ｅｄ＝＋３Ｖである。
区間ｔｂにおいては、スイッチＱ１、Ｑ２がともにオフになるとともにスイッチＱ３、Ｑ４がオンとなって圧電素子の両端が短絡して接地されるので、Ｅｂ＝０である。
また、区間ｔｃにおいては、スイッチＱ１のみがオンとなり、圧電素子および２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の容量が等しいので、Ｅｃ＝０.５Ｅｄ＝＋１.５Ｖとなる。
【００２６】
したがって、ｔａ〜ｔｄのサイクルを繰り返すことにより、図７（ｂ−１）に示したように、Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄの４つの電圧値を順に循環する階段状の駆動電圧が、圧電素子に周期的に印加されることとなる。この場合、駆動電圧において第１電圧Ｅａが最小値となる。
【００２７】
なお、図７（ａ−２）および（ｂ−２）は、上記とは逆方向に駆動を行う場合の各ゲート電圧、およびそれに対応する駆動電圧を示している。この場合、駆動電圧において第１電圧Ｅａが最大値となる。
【００２８】
≪駆動波形（図８、図９）≫
図８は、図７（ａ−１）における印加時間をｔａ＝１.０Ｔ、ｔｂ＝ｔｃ＝ｔｄ＝０.５Ｔとした場合の駆動電圧を示すグラフである。
ここで、Ｔは図１に示した機構部分（電気機械変換素子およびロッド）の物理的な系の共振周期であり、前記機構部分の共振周波数１／Ｔを例えば１５０ｋＨｚとすると、Ｔ＝１／１５００００＝６.６６μｓｅｃとなる。すなわち、ｔａ＝１.０Ｔ＝６.６６μｓｅｃ、ｔｂ＝ｔｃ＝ｔｄ＝０.５Ｔ＝３.３３μｓｅｃである。
【００２９】
図９は、図８の駆動電圧を印加した場合のロッドの変位を示している。図８の階段状の波形にほぼ対応したノコギリ刃状のロッド振動変位が実現されている。
【００３０】
以上のことから分かるように、本実施形態においては、各区間それぞれにおいては、単純な一定値の電圧を印加しており、そのような一定電圧の値を順次変更するだけで、結果として、ノコギリ刃状波形のロッド振動変位を達成している。
【００３１】
なお、本発明においては、圧電素子に対する駆動電圧として、図８に示したような階段状の変動波形が得られれば十分であるため、具体的な回路構成やそこに使用するスイッチング素子は、図６に示したものに限定されるものではない。
また、図示の例では、４つの電圧値を順に循環する階段状の変動波形としているが、５つ以上の電圧値を利用してもよい。ただ、簡単な回路構成で適正なロッド振動変位を得られるという点で、４つの電圧値または後述する３つの電圧値を利用するのが好ましい。
【００３２】
≪実験による推力の測定≫
上記の駆動回路を用いて駆動した場合の推力を、印加時間の組み合わせを種々変更して、実験により測定した。測定データは、図１中の移動体１０の推進力をロードセルで測定して得たものである。
【００３３】
図１０のグラフは、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄを等しく一定に保った状態で、ｔａのみを変化させていった場合のデータを示している。ここでもＴ＝６.６６μｓｅｃである。
図１０では、「ｔｂ／Ｔ＝ｔｃ／Ｔ＝ｔｄ／Ｔ＝０.３」、「ｔｂ／Ｔ＝ｔｃ／Ｔ＝ｔｄ／Ｔ＝０.５」、および「ｔｂ／Ｔ＝ｔｃ／Ｔ＝ｔｄ／Ｔ＝０.７」の３つの場合について、それぞれｔａを変化させて測定を行っている。グラフから次のようなことが言える。
【００３４】
ｔａ／Ｔ＝１.０、２.０、および３.０の付近でピークが立ち、その中でもｔａ／Ｔ＝１.０のときに推力が最大になっている。このことから、ｔａ／Ｔ＝１.０で駆動したときに移動体１０の移動速度が最も速くなると考えられる。一方、ｔａ／Ｔ＝０．５と、ｔａ／Ｔ＝１．５のときは、推力は０または０に近いものになっている。このことから、ｔａ／Ｔ＝０．５または１．５で駆動したときには、移動体１０は移動しないか、または、移動したとしてもその速度はゆっくりとしたものになると考えられる。
【００３５】
なお、図１０に関する実験は、図７（ａ−１）および（ｂ−１）に対応する駆動方向（図３中矢印Ｉ方向）に移動体１０を移動させた場合について行ったものである。そして、ｔａは、４つの電圧値（小さい順にＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄとする）のうち最小の電圧値である第１電圧Ｅａの印加時間である。
一方、上記とは逆方向に移動体１０を移動させる場合には、ノコギリ刃状のロッド振動波形を左右逆にするだけであるから、４つの電圧値を大きい順にＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄとして、最大の電圧値である第１電圧Ｅａの印加時間をｔａとして考えても同様の結果が予測される。
【００３６】
図１１は、上述したようなｔａ／Ｔと移動体１０の移動速度との関係を概略的にグラフ化したものである。このグラフに示すように、ｔａ／Ｔ＝１．０で移動体１０の移動速度が最速になり、ｔａ／Ｔ＝０．５または１．５で移動体１０の移動速度が最も遅くなる。
【００３７】
図１に示す駆動装置において、移動体１０の起動時から停止時まですべて最速の移動速度で駆動しようとすると、起動時と停止時において速度変化が急激になり、音が発生するという問題がある。そこで、本実施形態の駆動装置では、図１２（ａ）に示すように移動体１０の起動時には速度をゼロから最速の移動速度まで徐々に増加させ、図１２（ｂ）に示すように移動体１０の停止時には速度を最速の移動速度からゼロまで徐々に減少させるようにする。そのために、駆動回路は、移動体１０の起動時はｔａ／Ｔを０．５から１．０、または、１．５から１．０に滑らかに変化させ、移動体１０の停止時にはｔａ／Ｔを１．０から０．５、または、１．０から１．５に滑らかに変化させる。このようなｔａ／Ｔの変化は、前記機構部分の系の共振周期Ｔは一定であるため、駆動回路の制御回路のＳｃ１端子、Ｓｃ２端子、Ｓｃ３端子およびＳｃ４端子に信号を出力するタイミングを変えることにより第１電圧Ｅａの印加時間ｔａを徐々に変更することで達成できる。
【００３８】
このように、本実施形態の駆動回路において、最大値または最小値である第１電圧Ｅａが印加される時間ｔａを変更することにより、移動体１０の起動時や停止時に速度を徐々に変化させることができ、これにより移動体１０の起動時や停止時における音の発生を低減できる。
【００３９】
なお、第１電圧以外の電圧値を印加する時間を変化させても移動体の速度を変更することはできるが、第１電圧Ｅａの印加時間を変化させた場合、他の電圧の印加時間を変化させた場合と比べて移動体１０の移動速度を大きく変化させることができる。また、電圧値の大きさを変えることでも移動体１０の速度を変えることはできるが、電圧値の大きさを変えようとすると駆動回路の構成が複雑になってしまう。したがって、移動体１０の速度を変更する方法としては、第１電圧の印加時間を変更する方法が有利である。
【００４０】
≪変形例≫
ところで、前記実施形態では、駆動回路によって４つの電圧値を順に循環して採る駆動電圧を圧電素子に印加する駆動装置について説明したが、本発明は、図１３に示す駆動回路によって３つの電圧値を順に循環して採る駆動電圧を圧電素子に印加する駆動装置にも適用可能である。図１３に示す駆動回路は、前記実施形態の図６に示す駆動回路と比べると、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２が省略されており、回路構成がさらに簡単になっている。
【００４１】
図１３の駆動回路において、制御回路からの信号により、スイッチＱ１〜Ｑ４のゲート電圧を図１４（ａ−１）に示したように制御すると、圧電素子に負荷される駆動電圧（第１電圧Ｅａ、第２電圧Ｅｂ、最終電圧Ｅｄ）は、図１４（ｂ−１）に示したように階段状の波形となる。図から分かるように、ｔａ、ｔｂ、ｔｄはそれぞれの電圧印加時間を示しており、ｔａ、ｔｂ、ｔｄで１サイクルを構成する。また、制御回路は、Ｓｃ１端子、Ｓｃ２端子、Ｓｃ３端子およびＳｃ４端子に信号を出力するタイミングを変えることにより、各電圧値Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｄの印加時間ｔａ、ｔｂ、ｔｄをそれぞれ変更することができるようになっている。
【００４２】
区間ｔａではスイッチＱ２、Ｑ３がオンとなり、スイッチＱ１、Ｑ４がオフとなる。一方、区間ｔｄでは、スイッチＱ１、Ｑ４がオンとなり、スイッチＱ２、Ｑ３がオフとなる。したがって、区間ｔａおよび区間ｔｄでは、圧電素子に負荷される電圧は、絶対値が等しく符号が逆になる。Ｖｐ端に例えば３ボルトの電圧を印加した場合、圧電素子に印加される駆動電圧をＥａ＝−３Ｖとすれば、Ｅｄ＝＋３Ｖである。
区間ｔｂにおいては、スイッチＱ１、Ｑ２がともにオフになるとともにスイッチＱ３、Ｑ４がオンとなって圧電素子の両端が短絡して接地されるので、Ｅｂ＝０である。
【００４３】
したがって、ｔａ、ｔｂ、ｔｄのサイクルを繰り返すことにより、図１４（ｂ−１）に示したように、Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｄの３つの電圧値を順に循環する階段状の駆動電圧が、圧電素子に周期的に印加されることとなる。この場合、駆動電圧において第１電圧Ｅａが最小値となる。
【００４４】
なお、図１４（ａ−２）および（ｂ−２）は、上記とは逆方向に駆動を行う場合の各ゲート電圧、およびそれに対応する駆動電圧を示している。この場合、駆動電圧において第１電圧Ｅａが最大値となる。
【００４５】
このような図１３の駆動回路においても、移動体１０の起動時はｔａ／Ｔを０．５から１．０、または、１．５から１．０に滑らかに変化させ、移動体１０の停止時にはｔａ／Ｔを１．０から０．５、または、１．０から１．５に滑らかに変化させる。このようなｔａ／Ｔの変化は、前記機構部分の系の共振周期Ｔは一定であるため、駆動回路の制御回路のＳｃ１端子、Ｓｃ２端子、Ｓｃ３端子およびＳｃ４端子に信号を出力するタイミングを変えることにより電圧値Ｅａの印加時間ｔａを徐々に変更することで達成できる。
【００４６】
このように、図１３の駆動回路においても、最大値または最小値である第１電圧Ｅａが印加される時間ｔａを変更することで移動体１０の移動速度を変更することにより、移動体１０の起動時や停止時をゆっくりとした速度にすることができ、これにより移動体１０の起動時や停止時における音の発生を低減できる。
【００４７】
なお、ｔａ／Ｔを０．５と１．０との間の全区間、または、１．５と１．０との間の全区間で変化させることで速度変化を大きくできるが、速度変化が小さくても良い場合には、０．５と１．０との間の一部の区間、または、１．５と１．０との間の一部の区間でｔａ／Ｔを変化させるようにしてもよい。例えば、ｔａ／Ｔを０．６と０．９との間の区間や１．４と１．１との間の区間で変化させるようにしてもよい。
【００４８】
また、ロッド５がゆっくりと移動する場合には移動体１０がロッド５と一体となって移動し、ロッド５が急激に移動する場合には移動体１０がその場に留まるようにすれば、移動体１０をロッド５に対して最も効率よく相対移動させることができるが、本発明はそれには限らない。すなわち、ロッド５がゆっくりと移動する場合に移動体１０がロッド５に対して少し摺動したり、ロッド５が急激に移動する場合に移動体１０がその場から少し移動したとしても、ロッド５がゆっくりと移動する場合と急激に移動する場合とで移動体１０のロッド５に対する摺動量が異なっていれば、移動体１０をロッド５に対して相対的に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の駆動装置を示す分解斜視図および組立図。
【図２】図１の駆動装置における駆動原理を説明する図。
【図３】図１の駆動装置における駆動原理を説明する図。
【図４】ノコギリ刃状の駆動電圧を生成する従来の方法を説明する図。
【図５】ノコギリ刃状の駆動電圧を生成する従来の方法を説明する図。
【図６】本発明における駆動回路の一例を示す回路図。
【図７】図６の駆動回路に対する制御信号、および圧電素子に印加される電圧を示す図。
【図８】図６の駆動回路により圧電素子に印加される駆動電圧の波形の一例を示す図。
【図９】図８の駆動電圧が印加された場合のロッドの変位を示すグラフ。
【図１０】駆動電圧の印加時間を種々変更した場合の推力の変化を示すグラフ。
【図１１】ｔａ／Ｔと移動体の速度との関係を示すグラフ。
【図１２】移動体の起動時および停止時における移動体の速度変化を示すグラフ。
【図１３】変形例の駆動回路の回路図。
【図１４】図１３の駆動回路に対する制御信号、および圧電素子に印加される電圧を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
１  台座
２、３  支持部
４  圧電素子（電気機械変換素子）
５  ロッド（支持部材）
１０  移動体
１１  移動体本体
１２  キャップ
１３  押圧バネ
【図１】
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【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】
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【図１４】
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