(57)【要約】【課題】  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、消費電力も少ない駆動装置を提供する。【解決手段】  圧電素子に対して、階段状に順次増加または減少する電圧値を周期的に印加してロッドをノコギリ刃状に振動変位させ、移動体を当該ロッドに沿う一方向、またはその逆方向に駆動する。順次増加または減少する電圧値は、正側電源電圧と負側電源電圧との間に圧電素子、第１コンデンサ、および第２コンデンサを含む回路配線を設けて、複数のスイッチング素子のオン・オフを制御することで生成する。第１コンデンサと、直列配置した圧電素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となった時は、第１コンデンサに対して直列配置したスイッチング素子を開成する。第２コンデンサと、直列配置した圧電素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となった時は、第１コンデンサに対して直列配置したスイッチング素子を開成する。【選択図】  図１１
2006158144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動パルス発生手段で発生させた電圧が印加されることで伸縮するとともに、伸縮方向一端が固定された電気機械変換素子と、
電気機械変換素子の伸縮方向他端に一端が固定されたロッドと、
ロッドの周囲に摩擦結合していて、電気機械変換素子の伸縮によるロッドの振動に起因して、当該ロッドに沿って移動する移動体と、を備えた駆動装置において、
上記駆動パルス発生手段は、電気機械変換素子に対して、階段状に順次増加する４つの電圧値を周期的に印加し、これによりロッドに生じるノコギリ刃状の振動変位により移動体を当該ロッドに沿う一方向に駆動するとともに、階段状に順次減少する４つの電圧値を周期的に印加し、これによりロッドに生じるノコギリ刃状の振動変位により移動体をロッドに沿って上記一方向と逆方向に駆動するものであり、
正側電源電圧と負側電源電圧との間に上記電気機械変換素子、第１コンデンサ、および第２コンデンサを含む回路配線を設け、当該回路配線中に配置した複数のスイッチング素子のオン・オフを制御することで、上記階段状に順次増加する４つの電圧値、および上記階段状に順次減少する４つの電圧値が生成され、
階段状に順次増加する上記４つの電圧値のうちの一の電圧値をもって上記一方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となる一方、階段状に順次減少する上記４つの電圧値のうちの一の電圧値をもって上記逆方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となるように、上記複数のスイッチング素子のオン・オフが制御されていて、
第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となった時に開成するスイッチング素子を、第１コンデンサに対して直列配置し、
第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となった時に開成するスイッチング素子を、第２コンデンサに対して直列配置したことを特徴とする、駆動装置。
【請求項２】
電圧が印加されることで伸縮するとともに、伸縮方向一端が固定された電気機械変換素子と、
電気機械変換素子の伸縮方向他端に一端が固定されたロッドと、
ロッドの周囲に摩擦結合していて、電気機械変換素子の伸縮によるロッドの振動に起因して、当該ロッドに沿って移動する移動体と、を備えた駆動装置における移動体の駆動方法であって、
電気機械変換素子に対して、階段状に順次増加する電圧値を周期的に印加し、これによりロッドに生じるノコギリ刃状の振動変位により移動体を当該ロッドに沿う一方向に駆動するとともに、階段状に順次減少する電圧値を周期的に印加し、これによりロッドに生じるノコギリ刃状の振動変位により移動体をロッドに沿って上記一方向と逆方向に駆動し、
正側電源電圧と負側電源電圧との間に上記電気機械変換素子、第１コンデンサ、および第２コンデンサを含む回路配線を設け、当該回路配線中に配置した複数のスイッチング素子のオン・オフを制御することで、上記階段状に順次増加する電圧値、および上記階段状に順次減少する電圧値を生成し、
上記階段状に順次増加する電圧値のうちの一の電圧値をもって上記一方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となる一方、上記階段状に順次減少する電圧値のうちの一の電圧値をもって上記逆方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となるように、上記複数のスイッチング素子のオン・オフを制御し、
第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となった時には、第１コンデンサに対して直列配置したスイッチング素子を開成し、
第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となった時には、第１コンデンサに対して直列配置したスイッチング素子を開成することを特徴とする、駆動方法。
【請求項３】
上記階段状に順次増加する電圧値および上記階段状に順次減少する電圧値は、それぞれ、４種類の電圧値をもって階段状とされていることを特徴とする、請求項２記載の駆動方法。
【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、カメラにおけるレンズ駆動機構や、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（特許文献１）。
【０００３】
この駆動装置は、台座（固定台）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の周囲に摩擦結合される。
【０００６】
圧電素子４には不図示の電圧制御回路（駆動パルス発生手段）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）。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が該ロッド５と共に移動し、ロッド５が急激に移動する場合には移動体１０が慣性によってその場に止まる（または、ロッド５よりも少量だけ移動する）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に対する摩擦結合力）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）≫
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））。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）≫
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、本発明の目的は、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とともに消費電力の少ない駆動パルス発生手段を備えたものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記課題を有効に解決するために創案されたものであって、以下の特徴を備えた駆動装置および駆動方法を提供するものである。
本発明の駆動装置は、「駆動パルス発生手段で発生させた電圧が印加されることで伸縮するとともに、伸縮方向一端が固定された電気機械変換素子」と「電気機械変換素子の伸縮方向他端に一端が固定されたロッド」と「ロッドの周囲に摩擦結合していて、電気機械変換素子の伸縮によるロッドの振動に起因して、当該ロッドに沿って移動する移動体」とを備えている。
上記駆動パルス発生手段は、電気機械変換素子に対して、階段状に順次増加する４つの電圧値を周期的に印加し、これによりロッドに生じるノコギリ刃状の振動変位により移動体を当該ロッドに沿う一方向に駆動する。また、階段状に順次減少する４つの電圧値を周期的に印加し、これによりロッドに生じるノコギリ刃状の振動変位により移動体をロッドに沿って上記一方向と逆方向に駆動する。
上記階段状に順次増加する４つの電圧値、および上記階段状に順次減少する４つの電圧値は、正側電源電圧と負側電源電圧との間に上記電気機械変換素子、第１コンデンサ、および第２コンデンサを含む回路配線を設け、当該回路配線中に配置した複数のスイッチング素子のオン・オフを制御することで生成される。
そして、階段状に順次増加する上記４つの電圧値のうちの一の電圧値をもって上記一方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となる一方、階段状に順次減少する上記４つの電圧値のうちの一の電圧値をもって上記逆方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となるように、上記複数のスイッチング素子のオン・オフが制御される。
第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となった時に開成するスイッチング素子が、第１コンデンサに対して直列配置している。
また、第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となった時に開成するスイッチング素子が、第２コンデンサに対して直列配置している。
【００１７】
また、本発明により、電圧が印加されることで伸縮するとともに、伸縮方向一端が固定された電気機械変換素子と、電気機械変換素子の伸縮方向他端に一端が固定されたロッドと、ロッドの周囲に摩擦結合していて、電気機械変換素子の伸縮によるロッドの振動に起因して、当該ロッドに沿って移動する移動体と、を備えた駆動装置における移動体の駆動方法が提供される。
本発明の方法においては、電気機械変換素子に対して、階段状に順次増加する電圧値を周期的に印加し、これによりロッドに生じるノコギリ刃状の振動変位により移動体を当該ロッドに沿う一方向に駆動するとともに、階段状に順次減少する電圧値を周期的に印加し、これによりロッドに生じるノコギリ刃状の振動変位により移動体をロッドに沿って上記一方向と逆方向に駆動する。
上記階段状に順次増加する電圧値、および上記階段状に順次減少する電圧値は、正側電源電圧と負側電源電圧との間に上記電気機械変換素子、第１コンデンサ、および第２コンデンサを含む回路配線を設け、当該回路配線中に配置した複数のスイッチング素子のオン・オフを制御することで生成する。
上記階段状に順次増加する電圧値のうちの一の電圧値をもって上記一方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となる一方、上記階段状に順次減少する電圧値のうちの一の電圧値をもって上記逆方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となるように、上記複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。
第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となった時には、第１コンデンサに対して直列配置したスイッチング素子を開成する。
また、第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となった時には、第１コンデンサに対して直列配置したスイッチング素子を開成する。
【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、電気機械変換素子に駆動電圧を印加する駆動パルス発生手段は、単純な一定電圧値を、当該電圧値の大きさを階段状に順次変更して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。
しかも、第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となった時に開成するスイッチング素子を、第１コンデンサに対して直列配置している。したがって、当該状況において、移動体を駆動するという観点からは不必要な第１コンデンサに対する充電が行われないので、その分だけ省電力化を図ることができる。
同様に、第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となった時に開成するスイッチング素子を、第２コンデンサに対して直列配置している。したがって、当該状況において、移動体を駆動するという観点からは不必要な第２コンデンサに対する充電が行われないので、その分だけ省電力化を図ることができる。
【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回路構成（駆動パルス発生手段）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駆動電圧（Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、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。
【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がともにオフとなるので、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）に示したような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。これにより、図１において、移動体１０はＩ方向に駆動される。
【００２７】
なお、図７（ａ−２）および（ｂ−２）は、上記とは逆方向（図１中のＩＩ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。
【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波数１／Ｔ（Ｔは周期）が１５０ｋＨｚであるから、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、本発明においては、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】
≪省電力を達成するための改良≫
次に、上記回路構成を基本として、同様の効果を実現しつつ消費電力を抑えることのできる回路構成を説明する。
図６に示した回路構成においては、上述した通り、区間ｔｃ（図７参照）においてＥｃ＝０．５Ｅｄを実現するために、両コンデンサＣ１、Ｃ２の容量を圧電素子の容量と等しくするとともに、区間ｔｃではスイッチＱ１のみがオンとなるように（図１中Ｉ方向へ駆動する場合）、あるいはスイッチＱ２のみがオンとなるように（図１中ＩＩ方向へ駆動する場合）、駆動電圧を制御している。
このような区間ｔｃでの状態は、図１０（ａ）、（ｂ）のような等価回路として表すことができる。図１０（ａ）は、移動体１０を図１中Ｉ方向に駆動する場合の区間ｔｃにおける等価回路であり、図１０（ｂ）は、移動体１０を図１中ＩＩ方向に駆動する場合の区間ｔｃにおける等価回路である。
ここで、図１０（ａ）においてはコンデンサＣ１に対しても充電を行うこととなり、図１０（ｂ）においてはコンデンサＣ２に対しても充電を行うこととなる。これらの充電は、移動体１０を駆動する上では必要無いものであり、このような無意味な充電を防ぐことができれば省電力化を達成できる。
【００３２】
図１１は、そのように改良された駆動回路の一例を示している。図１１の駆動回路が図６の駆動回路に比べて実質的に変更されている点は、両コンデンサＣ１、Ｃ２と直列にスイッチＱ５、Ｑ６を追加した点にある。
【００３３】
スイッチＱ５のゲートは制御回路のＳｃ１端に接続されているので、スイッチＱ５には、スイッチＱ１と同じ駆動電圧が付加される。ただし、スイッチＱ１はＰチャネル形のＭＯＳＦＥＴであるのに対して、スイッチＱ５はＮチャネル形のＭＯＳＦＥＴであるため、両スイッチＱ１、Ｑ５のオン・オフのタイミングは互いに逆となる。
【００３４】
スイッチＱ６のゲートは制御回路のＳｃ２端に接続されているので、スイッチＱ６には、スイッチＱ２と同じ駆動電圧が付加される。ただし、スイッチＱ２はＰチャネル形のＭＯＳＦＥＴであるのに対して、スイッチＱ６はＮチャネル形のＭＯＳＦＥＴであるため、両スイッチＱ２、Ｑ６のオン・オフのタイミングは互いに逆となる。
【００３５】
したがって、このようなスイッチＱ５、Ｑ６を追加した結果、図１０（ａ）の等価回路は、図１２（ａ）のように、また、図１０（ｂ）の等価回路は、図１２（ｂ）のように、それぞれ、書き直すことができる。
ここで、上述したように、スイッチＱ１、Ｑ５のオン・オフのタイミングは互いに逆で、スイッチＱ２、Ｑ６のオン・オフのタイミングも互いに逆である。したがって、図１２（ａ）では、スイッチＱ１、Ｑ６が閉じて、スイッチＱ５が開く。すなわち、ＶｐからコンデンサＣ１を通ってＧＮＤに至る経路が開かれるので、圧電素子およびコンデンサＣ２にのみ電流が流れる。
同様に、図１２（ｂ）では、スイッチＱ２、Ｑ５が閉じて、スイッチＱ６が開く。すなわち、ＶｐからコンデンサＣ２を通ってＧＮＤに至る経路が開かれるので、圧電素子およびコンデンサＣ１にのみ電流が流れる。
【００３６】
したがって、図１２（ａ）の場合（図１中Ｉ方向へ駆動する場合の区間ｔｃ）には、コンデンサＣ１への不必要な充電を行うことが無くなり、同様に、図１２（ｂ）の場合（図１中ＩＩ方向へ駆動する場合の区間ｔｃ）には、コンデンサＣ２への不必要な充電を行うことが無くなる。したがって、その分だけ電力消費を抑えることができ、結果として、省電力化を達成できる。
【００３７】
例えば、圧電素子、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量をすべて５０ｎＦ、駆動周波数１００ｋＨｚ、Ｖｐ＝３Ｖとして駆動した場合、図６の駆動回路では消費電力は１８０ｍＷであったが、図１１の駆動回路では、同条件において９０ｍＷであった。
【００３８】
なお、省電力化を図るために図１１に示した実施形態では、図６に示したような４つのＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１〜Ｑ４）と、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２と、圧電素子と、から構成されるＨブリッジ形の基本回路構成に対して、第５および第６のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ５、Ｑ６）を、それぞれＣ１およびＣ２に対して直列に配置している。
しかしながら、具体的な基本回路構成は、図６に示したものには限定されない。基本回路構成としては、図６に示したもの以外のものであっても、正側電源電圧（図示の例ではＶｐ端）と負側電源電圧（図示の例ではＧＮＤ端）との間に圧電素子等の電気機械変換素子、第１コンデンサＣ１、および第２コンデンサＣ２を含む回路配線を設け、当該回路配線中に配置した複数のスイッチング素子のオン・オフを制御することで階段状に順次増加する電圧値、および階段状に順次減少する電圧値を生成するものであればよい。そして、そのような回路配線中において、「上記階段状に順次増加する電圧値のうちの一の電圧値をもって上記一方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第１コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサと、が並列配置の関係となる」ように、あるいは「上記階段状に順次減少する電圧値のうちの一の電圧値をもって上記逆方向に移動体を駆動する場合には、電流の流れに対して、第２コンデンサと、直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサと、が並列配置の関係となる」ように、上記複数のスイッチング素子のオン・オフを制御しているものであれば、本発明を適用することが可能である。
【００３９】
そのような基本回路構成において、「第１コンデンサＣ１」と「直列配置した電気機械変換素子および第２コンデンサＣ２」とが並列配置の関係となった時には、第１コンデンサＣ１に対して直列配置したスイッチング素子（図示の例ではＱ５）を開成する。また、「第２コンデンサＣ２」と「直列配置した電気機械変換素子および第１コンデンサＣ１」とが並列配置の関係となった時には、第２コンデンサＣ２に対して直列配置したスイッチング素子（図示の例ではＱ６）を開成する。
その結果、ロッドに摩擦係合した移動体１０を当該ロッドに沿って移動させるという観点からは不必要な電荷が第１コンデンサＣ１あるいは第２コンデンサＣ２に充電されるということを防げるので、省電力化を達成できる。
したがって、スイッチング素子としては、ＭＯＳＦＥＴ以外にも、バイポーラトランジスタや、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transister）等を使用することが可能であり、回路配線中におけるスイッチング素子の数や配置等も適宜変更することが可能である。また、合計６個のＭＯＳＦＥＴを図１１のように配置する場合であっても、Ｐチャネル形およびＮチャネル形の組合せを変更することも可能である。
【００４０】
図示の例では、４種類の電圧値をもって階段状の変動波形としているが、３種類あるいは５種類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種類の電圧値を利用するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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】図６の駆動回路を使用した場合において、区間ｔｃにおける回路状態を説明する等価回路図。
【図１１】省電力化を達成するために改良された駆動回路の一例を示す回路図。
【図１２】図１１の駆動回路を使用した場合において、区間ｔｃにおける回路状態を説明する等価回路図。
【符号の説明】
【００４２】
１  台座
２、３  支持部
４  圧電素子
５  ロッド
１０  移動体
１１  移動体本体
１２  キャップ
１３  押圧バネ
【図１】
2006158144.tif 000003
【図２】
2006158144.tif 000004
【図３】
2006158144.tif 000005
【図４】
2006158144.tif 000006
【図５】
2006158144.tif 000007
【図６】
2006158144.tif 000008
【図７】
2006158144.tif 000009
【図８】
2006158144.tif 000010
【図９】
2006158144.tif 000011
【図１０】
2006158144.tif 000012
【図１１】
2006158144.tif 000013
【図１２】
2006158144.tif 000014