(57)【要約】圧電アクチュエータの駆動装置において、部品点数の減少、圧電アクチュエータの高速切換え、装置全体の低消費電力の維持を可能にする。電源ライン１９、２１の途中に電流制限用の共通抵抗Ｒａ、Ｒｂを挿入する。電源ライン１９、２１にあって共通抵抗Ｒａ、Ｒｂより電源側にフォトトランジスタＱ１〜Ｑ８を接続する。圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈは、共通抵抗Ｒａ、Ｒｂにあって電源側とは反対側の端子Ｓａ、Ｓｂや、フォトトランジスタＱ１〜Ｑ８の接続点に接続する。発光ダイオードＤ１〜Ｄ８をフォトトランジスタＱ１〜Ｑ８に近接配置し、切換制御部２５で発光ダイオードＤ１〜Ｄ８を切り換え通電する。切換制御部２５は、圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈのオン動作に伴う充電が７０％に達する期間が経過したとき、次の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈに対応する発光ダイオードＤ１〜Ｄ８を重複して導通制御する。
2004036729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電板をプレートに貼り付けてなる複数の圧電アクチュエータであって、個々の前記圧電アクチュエータに直接又は間接的に接続する機構部品を機械的に可動させる複数の圧電アクチュエータと、
これら各圧電アクチュエータの圧電板に駆動電圧を印加するために電源部から延びる電源ラインと、
この電源ラインに直列に接続され、前記各圧電アクチュエータの圧電板への駆動電流を所定の範囲に制限する電流制限用の共通抵抗と、
前記電源ラインによる前記各圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧の印加を順次選択的にオン制御するコントローラと、
を具備し、
複数の前記各圧電アクチュエータは、前記共通抵抗にあって前記電源部とは反対側にて前記電源ラインに接続されており、
前記コントローラは、前記駆動電圧を印加する前記圧電アクチュエータの圧電板が６０％以上充電された以降、次に駆動する前記圧電アクチュエータの圧電板に前記駆動電圧を印加するようオン制御する機能を有することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記駆動電圧を印加した前記圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧の印加中に、次に駆動する前記圧電アクチュエータの圧電板に前記駆動電圧を印加するようオン制御する機能を有する請求項１記載の圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記共通抵抗にあって前記電源部側に接続されて前記圧電アクチュエータの圧電板への前記駆動電圧をオン制御するものである請求項１又は２記載の圧電アクチュエータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は圧電アクチュエータの駆動装置に係り、特に、直接又は間接的に取り付けた複数の機構部品を各々機械的に動かす複数の圧電アクチュエータを切換え駆動する圧電アクチュエータの駆動装置の改良に関する。
【背景技術】  従来、圧電アクチュエータ１は、例えば図５に示すように、長方形の導電性プレート３の対向面に薄い圧電板５、７を貼付け、各圧電板５におけるプレート３に接触しない対向表面に電極５ａ、７ａを設けるとともにそのプレート３を共通電極として構成され、プレート３の長手方向の一端（同図中左端）を片持ち支持する一方、他端（同図中右端）を開放端とした構成となっている。なお、図５において圧電アクチュエータ１の支持部材の図示は省略した（図６参照）。
この圧電アクチュエータ１は、圧電板５、７の分極方向に応じて、例えばプラス端子Ｐ１と共通端子Ｐ３間（圧電板５の電極５ａとプレート３間）にプラス電位＋を印加すると、プレート３が屈曲して例えば図５中破線で示すように開放端が上方向に変位する。
一方、共通端子Ｐ３とマイナス端子Ｐ２間（プレート３と他方の圧電板７の電極７ａ間）にマイナス電位−を印加すると、例えば同図中一点鎖線で示すように開放端が下方向に変位する。
そして、圧電アクチュエータ１は、そのような圧電現象による屈曲運動を利用して種々の駆動源、例えば編機の編成針の選針駆動源として用いられる。
すなわち、図６に示すように、細長い絶縁性の箱形ケース９内のその一方の側壁９ａに、上述した複数の圧電アクチュエータ１（図中１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈに分けて示す。）を互いに所定の間隔を置いて平行に一端を片持ち支持させ、開放端としての他端をケース９の対向する側壁９ｂに設けた操作孔１１に遊びをもって差し込み、その他端に固定された機構部品としての操作片１３をその操作孔１１から遊びをもって突出させた構成となっている。
ケース９に支持された複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈ（操作片１３を含む。）はすべて同一であり、図７はケース９の側壁９ｂすなわち操作片１３の先端側からケース９を見た図である。
このような複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈに対し、電源部１５からのプラス・マイナスの直流駆動電圧をコントローラ１７を介して印加すると、各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈが屈曲し、ケース９の操作孔１１から突出する操作片１３が変位するから、操作片１３によって図示しない選針レバー（機構部品）を動かせる。
そして、コントローラ１７によって複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈに対する駆動電圧を切り換え選択することにより、例えば編機の編成針の選針駆動装置として使用できる。
この種の圧電アクチュエータに係る一般的な特許文献をあげれば、特許文献１（特開平５−３０２２５１号）がある。
さらに、コントローラ１７による複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈへの駆動電圧を制御する構成としては、図８に示すような構成が考えられる。
すなわち、複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈに対応して直列接続されたフォトトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８を用い、プラス側電源ライン１９から抵抗Ｒ１を介して一方のフォトトランジスタＱ１のコレクタを接続し、他方のフォトトランジスタＱ２のエミッタを抵抗Ｒ２を介してマイナス側電源ライン２１に接続する。
圧電アクチュエータ１ａにおけるプラス端子Ｐ１をプラス側電源ライン１９に接続し、マイナス端子Ｐ２をマイナス側電源ライン２１を接続し、フォトトランジスタＱ１、Ｑ２の接続点をその圧電アクチュエータ１ａの共通端子Ｐ３に接続する。
同様に、フォトトランジスタＱ３〜Ｑ８についても抵抗Ｒ３〜Ｒ８を介してプラス側やマイナス側電源ライン１９、２１に接続するとともに、圧電アクチュエータ１ｂ〜１ｄについてもフォトトランジスタＱ３〜Ｑ８の接続点およびプラス側やマイナス側電源ライン１９、２１に接続する。
また、直列接続されたフォトトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８に対し、直列接続された発光ダイオードＤ１とＤ２、Ｄ３とＤ４、Ｄ５とＤ６、Ｄ７とＤ８を対応させて近接配置する。
切換制御部２３によってそれら発光ダイオードＤ１〜Ｄ８を選択的に通電して発光させ、上述した圧電アクチュエータの駆動装置が形成される。
図８において、フォトトランジスタＱ１〜Ｑ８、発光ダイオードＤ１〜Ｄ８および切換制御部２３によって、述したコントローラ１７が形成されている。
なお、図８では、切換制御部２３から１本のラインで発光ダイオードＤ１〜Ｄ８が接続されているが、実際は発光ダイオードＤ１〜Ｄ８に対応させて個別配線となっているが、分かり易くするために簡素化して図示されている。
そして、複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｄのうち、例えば、圧電アクチュエータ１ａをオン駆動させる場合であってその開放端を上方へ変位させるには、切換制御部２３によって発光ダイオードＤ１のみを選択的に導通制御し、その先端を下方へ変位させるには発光ダイオードＤ２のみを選択的に導通制御させる。
他の圧電アクチュエータ１ｂ〜１ｄについては、発光ダイオードＤ３がＤ４、Ｄ５かＤ６、Ｄ７かＤ８についていずれか片方を選択的に導通制御させる点も同様である。
上述した構成の圧電アクチュエータの駆動装置において、フォトトランジスタＱ１〜Ｑ８とプラス側およびマイナス側電源ライン１９、２１間に接続された抵抗Ｒ１〜Ｒ８は、フォトトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８のうち一方から他方へ切り換わるとき、フォトトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８の双方が一時的に導通したり急激な電流変化が発生して駆動電流が大きくなっても、フォトトランジスタＱ１〜Ｑ８を流れる駆動電流の増大を抑えたり、駆動装置全体の消費電力を高めないような電流制限機能を有している。
しかしながら、上述した圧電アクチュエータの駆動装置では、複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈをオン駆動する複数のフォトトランジスタＱ１〜Ｑ８について電流制限用の抵抗Ｒ１〜Ｒ８が各々接続されているから、部品点数が多くて配線も複雑となり、コストを低減し難く、生産性も向上し難い。
そこで、プラス側およびマイナス側電源ライン１９、２１おいて、コントローラ１７までの部分に電流制限用の抵抗を１つずつ挿入すれば、部品点数が減少し配線も簡単となるように考えられるが、以下の理由によって実現されなかった。
すなわち、編機の編成針の選針駆動装置などに使用されるこの種の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈでは、それらを速い切り換え速度で駆動させれば速く編成針の変位が可能となり、編成速度を向上させることが可能である。
例えば、圧電アクチュエータ１ａのオン制御と同時又は直後に別の圧電アクチュエータ１ｂをオン制御したり、オン・オフ動作切換えタイミングを短くしながら順次圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈをオンオフ制御すると、一時的に大きな駆動電流が流れ１個又は１対の電流制限用抵抗Ｒでは発熱が大きくなり易い。
これを回避するためには、消費電力が大きく高価な抵抗が必要となるから、結局、消費電力が大きくない安価な抵抗Ｒ１〜Ｒ８を各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈ毎に挿入接続していた。
本発明者は、圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈに関し、その機能や等価回路について注意深く検討した。その結果、本発明者は、圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈが等価的にコンデンサとしての機能を有し、圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈに流れる駆動電流はオン制御直後では大きいものの充電進行によって減少し、ある期間を経過すると駆動電流が微少になるとともに変化も小さい点に着目し、抵抗数の減少と圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈの高速切換えの可能な構成を見出し、本発明を完成させた。
本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、複数の圧電アクチュエータを駆動する駆動装置において、駆動電流の増大を抑える抵抗の数を減少させるとともに複数の圧電アクチュエータの高速切換えが可能で、装置全体の消費電力を低く抑えることも可能な圧電アクチュエータの駆動装置の提供を目的とする。
【発明の開示】
このような課題を解決するために本発明は、圧電板をプレートに貼り付けてなる複数の圧電アクチュエータであって、個々のそれら圧電アクチュエータに直接又は間接的に接続する機構部品を機械的に可動させる複数の圧電アクチュエータと、それら各圧電アクチュエータの圧電板に駆動電圧を印加するために電源部から延びる電源ラインと、この電源ラインに直列に接続されそれら圧電アクチュエータの圧電板への駆動電流を所定の範囲に制限する電流制限用の共通抵抗と、その電源ラインによる各圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧の印加を順次選択的にオン制御するコントローラとを具備して構成されている。
しかも、複数のそれら圧電アクチュエータはその共通抵抗にあって上記電源部とは反対側にて電源ラインに接続されており、上記コントローラは、駆動電圧を印加する圧電アクチュエータの圧電板が６０％以上充電された以降、次に駆動する圧電アクチュエータの圧電板に駆動電圧を印加するようオン制御する機能を有している。
そして、本発明は、上記コントローラについて、駆動電圧を印加した圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧の印加中に、次に駆動する圧電アクチュエータの圧電板に駆動電圧を印加するようオン制御する機能を設ける構成も可能である。
また、本発明では、上記共通抵抗にあって電源部側に上記コントローラを接続し、それら圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧をオン制御する構成が好ましい。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明に係る圧電アクチュエータの駆動装置に関し実施の形態例を示すブロック回路図である。
図２は、圧電アクチュエータの充電特性例を示す図である。
図３は、本発明に係る圧電アクチュエータの駆動装置の切り換え動作を説明する波形図である。
図４は、本発明に係る圧電アクチュエータの駆動装置に関し他の形態例を示すブロック回路図である。
図５は、圧電アクチュエータの一般的な構成を示す断面図である。
図６は、圧電アクチュエータを応用した構成例を示す断面図である。
図７は、図６の要部側面図である。
図８は、従来の圧電アクチュエータの駆動装置を示すブロック回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付す。
図１は本発明に係る圧電アクチュエータの駆動装置に関し形態例を示すブロック図である。
図１において、複数の圧電アクチュエータ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈは、例えば上述した図５に示すように、導電性プレート３の対向面に圧電板５、７を貼り付け、各圧電板５、７のプレート３に接触しない対向表面に電極５ａ、７ａを設けるとともに、プレート３を各圧電板５、７の共通電極として形成されており、図６に示したように、箱形ケース９（図１では図示せず。）に片持ち支持されている。
なお、図１において圧電アクチュエータ１ｄ〜１ｇの図示は省略されているが、圧電アクチュエータ１ａ、１ｂ、１ｃと同様である。
プラス側電源ライン１９およびマイナス側電源ライン２１は、上述した図６に示したように電源部１５から延び、例えば＋５０Ｖ〜＋１００Ｖ程度のプラス直流電源および−５０Ｖ〜−１００Ｖ程度のマイナス直流電源を供給するラインであり、途中に電流制限用の共通抵抗Ｒａ、Ｒｂが直列に挿入接続されている。
互いにエミッタとコレクタが直列接続されたフォトトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８は、圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈに対応して配置されている。
各フォトトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ７の各コレクタは、共通抵抗Ｒａの電源部側にてプラス側電源ライン１９に共通抵抗Ｒａを介さず直接接続されている。
フォトトランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６、Ｑ８の各エミッタは、共通抵抗Ｒｂの電源部側にてマイナス側電源ライン２１に接続されている。
フォトトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８の接続点は、圧電アクチュエータ１ａ、１ｂ、１ｃ、〜１ｈの共通端子Ｐ３に接続されている。
圧電アクチュエータ１ａ、１ｂ、１ｃ、〜１ｈのプラス端子Ｐ１は、プラス側電源ライン１９の共通抵抗Ｒａにあって電源部側と反対側すなわち端子Ｓａに接続され、圧電アクチュエータ１ａ、１ｂ、１ｃ、〜１ｈのマイマス端子Ｐ２は、マイナス側電源ライン２１の共通抵抗Ｒｂにあって電源部側と反対側すなわち端子Ｓｂに接続されている。
発光ダイオードＤ１とＤ２、Ｄ３とＤ４、Ｄ５とＤ６、Ｄ７とＤ８は順方向に直列接続されている。
発光ダイオードＤ１とフォトトランジスタＱ１、発光ダイオードＤ２とフォトトランジスタＱ２、発光ダイオードＤ３とフォトトランジスタＱ３、発光ダイオードＤ４とフォトトランジスタＱ４、発光ダイオードＤ５とフォトトランジスタＱ５、発光ダイオードＤ６とフォトトランジスタＱ６、発光ダイオードＤ７とフォトトランジスタＱ７、発光ダイオードＤ８とフォトトランジスタＱ８が、各々対応して近接配置されている。
それら発光ダイオードＤ１とＤ２、Ｄ３とＤ４、Ｄ５とＤ６、Ｄ７とＤ８は、切換制御部２５に接続され、この切換制御部２５によってそれら発光ダイオードＤ１〜Ｄ８のいずれかを切り換え通電して発光させるようになっている。
なお、図１においても、切換制御部２５から１本のラインで発光ダイオードＤ１〜Ｄ８が接続されているが、実際は発光ダイオードＤ１とＤ２、Ｄ３とＤ４、Ｄ５とＤ６、Ｄ７とＤ８に対応させて個別配線となっており、発光ダイオードＤ１〜Ｄ８のいずれかを選択して発光制御可能になっているのは、図８と同様である。
例えば、切換制御部２５が発光ダイオードＤ１のみを選択的に導通制御すると、発光ダイオードＤ１からの光を受光してフォトトランジスタＱ１がオン動作し、圧電アクチュエータ１ａの圧電板５（図１では図示せず。）の両側にプラスの駆動電圧が印加される一方、圧電アクチュエータ１ａの圧電板７（図１では図示せず。）の両側にマイナスの駆動電圧が印加されてこれが充電され、その開放端（操作片１３）が上方へ変位される。
切換制御部２５が発光ダイオードＤ１とＤ３を選択的に導通制御すると、フォトトランジスタＱ１、Ｑ３がオン動作して圧電アクチュエータ１ａ、１ｂの開放端（操作片１３）が上方へ変位される。
そして、切換制御部２５は、複数の発光ダイオードＤ１〜Ｄ８を順次選択的に導通制御させる点にも特徴がある。
すなわち、切換制御部２５は、複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈについて、例えば図３に示すように、圧電アクチュエータ１ａに駆動電圧を印加し、次いで圧電アクチュエータ１ｂ、１ｃ〜１ｈの順に駆動電圧印加をオン制御するようになっている。
さらに、切換制御部２５は、複圧電アクチュエータ１ａ（正確には圧電板５、７）が７０％充電されたとき、次の圧電アクチュエータ１ｂへ駆動電圧の印加をオン制御し、圧電アクチュエータ１ｂへの駆動電圧が７０％充電されたとき、さらに次の圧電アクチュエータ１ｃへの駆動電圧の印加をオン制御し、以降、順次これの繰り返し制御するようになっている。
図２は、各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈについて駆動電圧を印加したときの充電変化を示すものであり、充電率が７０％に達した時点Ｔで次の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈへの駆動電圧の印加が開始制御される。
切換制御部２５は、各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈへの駆動電圧の印加期間（例えば２００μ秒）を経過したら、個別又は全ての駆動電圧の印加をオフ制御するようになっている。
従って、各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈは、７０％充電されてから駆動電圧の印加がオフ制御されるまでの間、次にオン制御される各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈが次々に重複してオン制御され、重複してオン制御される圧電のアクチュエータ１ａ〜１ｈが増加するようになっている。
図１中の符号２７はコントローラであり、上述したフォトトランジスタＱ１〜Ｑ８、発光ダイオードＤ１〜Ｄ８、切換制御部２５から形成され、電源ライン１９、２１から各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈの圧電板への駆動電圧の印加を順次選択的に切換え制御する上述した切換制御部２５の機能その他を有している。
次に、このような圧電アクチュエータの駆動装置について、圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈをこの順で順次オン制御する場合を例にして簡単に説明する。
切換制御部２５が、例えば、発光ダイオードＤ１のみを選択的に導通制御するとフォトトランジスタＱ１がオン動作し、共通抵抗Ｒａを介したプラス側駆動電圧が電源ライン１９から圧電アクチュエータ１ａに印加され、その開放端が上方へ変位される。
切換制御部２５は、圧電アクチュエータ１ａへの充電が７０％に達する期間が経過したとき、発光ダイオードＤ３も導通制御し、フォトトランジスタＱ３もオン動作させる。
そのため、共通抵抗Ｒａを介したプラス側駆動電圧が電源ライン１９から圧電アクチュエータ１ｂに印加され、その開放端も上方へ変位される。
この場合、図３に示すように、遅れて屈曲駆動される圧電アクチュエータ１ｂの動作開始時点で、先に動作開始している圧電アクチュエータ１ａの屈曲駆動も継続中である。
圧電アクチュエータ１ｂへの充電が７０％に達したとき、切換制御部２５が発光ダイオードＤ５の導通をオン制御してフォトトランジスタＱ５をオフ動作させると、圧電アクチュエータ１ｃも重複して屈曲駆動される。以降、これが繰り返される。
このように本発明の圧電アクチュエータの駆動装置は、プラス側およびマイナス側電源ライン１９、２１の途中に電流制限用の共通抵抗Ｒａ、Ｒｂを直列に挿入接続し、複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈに対応するとともに直列接続されたフォトトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８についてフォトトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ７の一端を、プラス側電源ライン１９にあって共通抵抗Ｒａの電源部側に接続し、フォトトランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６、Ｑ８の一端をマイナス側電源ライン２１にあって共通抵抗Ｒｂの電源部側に接続し、圧電アクチュエータ１ａ、１ｂ、１ｃ、〜１ｈの共通端子Ｐ３をフォトトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８の接続点、さらにそれらプラス端子Ｐ１およびマイナス端子Ｐ２を共通抵抗Ｒａにあって電源部側と反対側の端子Ｓａ、Ｓｂを介してプラス側およびマイナス側電源ライン１９、２１に接続して構成されている。
そして、発光ダイオードＤ１〜Ｄ８をフォトトランジスタＱ１〜Ｑ８に対応させて近接配置し、特に、切換制御部２５がある発光ダイオードＤ１〜Ｄ８を導通制御して対応する圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈへ駆動電圧を印加制御し、その圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈへの充電率が７０％を経過したら、次の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈに対応する発光ダイオードＤ１〜Ｄ８を重複して導通制御する機能を有している。
そのため、複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈについて、駆動電圧の印加開始時点を順次遅らせ、各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈの駆動電流が大きい期間を避け、無視できる程度の微少電流に減少した状態で、次の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈへ駆動電圧が印加される。
これによって、全体の駆動電流が増大し難くなり、複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｄ毎に挿入していた電流制限用の抵抗Ｒ１〜Ｒ８を１対２個の共通抵抗Ｒａ、Ｒｂに減少させることができ、配線も簡素化されてコストを低減し易く、生産性も向上する。
また、複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈのうち一部の圧電アクチュエータのオン制御状態下において、次にオン制御する圧電アクチュエータ１ｂのオン制御が可能となる。
そのため、オン動作切換えタイミングを短くしながら順次圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈのオン制御し、全体として複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈの動作速度を高速化でき、編機の編成針の編成速度を向上させることが可能である。装置全体の消費電力も上昇し難い。
すなわち、本発明の圧電アクチュエータの駆動装置は、部品点数の減少や配線の簡素化を介してコストの低減や生産性の向上を達成できるとともに、複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈの切り換え動作速度の高速化の双方を達成できるものである。
さらに、上述した構成では、各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈにおいて、プラスの駆動電圧とマイナスの駆動電圧との間を切り換える際に、既に大方の充電が進行して一時的に大きな駆動電流が流れ難いので、１対の２個の共通抵抗Ｒａ、Ｒｂによって切り換え時の電流増大を効果的に抑えることが可能となる。
そして、本発明では、コントローラ１７による複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈの切り換え動作タイミングは、一の圧電アクチュエータの圧電板が７０％充電された期間を経過した時点に限らず可変可能である。
すなわち、圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈの圧電板が７０％充電された以降であれば、次にオン制御される圧電アクチュエータへの駆動電圧の印加開始を、例えば８０％充電完了時点などに可変することが可能である。それに合わせて切換制御部２５（コントローラ１７）を形成すれば良い。
一の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈのオン制御中に他の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈもオン制御するタイミングである圧電板への充電率については、各複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈへの駆動電流が、駆動電圧を印加した直後が最も大きくて過渡的に急激に減少するから、６０％以降でも本発明の目的達成が可能である。
しかし、消費電力をあまり上昇させず安定した動作を確保する観点から、それより大きく、７０％を越える状態が好ましく、そのタイミングも可変可能である。切換制御部２５をそれに合わせて形成すれば良い。
ところで、本発明に係る圧電アクチュエータの駆動装置は、図４に示すように、フォトトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ７を共通抵抗Ｒｂにあって電源部と反対側の端子Ｓａを介してプラス側電源ライン１９に接続し、フォトトランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６、Ｑ８を共通抵抗Ｒｂにあって電源部と反対側の端子Ｓｂを介してマイナス側電源ライン２１に接続する構成も可能である。他の構成は図１と同様であり、同様の効果が得られる。
もっとも、上述したように、フォトトランジスタＱ１〜Ｑ８を、プラス側およびマイナス側の電源ライン１９、２１にあって共通抵抗Ｒａ、Ｒｂの電源部側に接続すれば、それらフォトトランジスタＱ１〜Ｑ８（圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈ）の切り換え時に、フォトトランジスタＱ１〜Ｑ８への電源電圧変動の影響が小さくなって動作が安定し易く、好ましい。
また、本発明においては、駆動電圧が印加制御されている当該圧電アクチュエータについて、駆動電源をオフ状態に切り換えた後まで可変可能である。
特に、同一の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈにおいて、プラスの駆動電圧とマイナスの駆動電圧との間を切り換え、同一の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈを上下に屈曲変位させる構成では、切り換え時、直列接続されたフォトトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８が、一時的にオン状態となって大きな駆動電流が流れる易い。
これを抑えるため、オフ動作によって十分にプラスやマイナスの駆動電圧が低下してから逆電位の駆動電圧を印加する必要があり、この観点からして、駆動電源をオフ状態に切り換えた後に駆動する構成が有用である。
上述した各圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈの構成は任意であって、圧電板３や５のみからなる構成や、複数の圧電板３、５やプレートを積層した構成も可能であるし、それらを支持する構成も上述したケース９の構成に限定されない。
本発明において、電源ラインからの駆動電源を複数の圧電アクチュエータ１ａ〜１ｈへ切り換えるコントローラ２７のスイッチング機構は、上述した発光ダイオードＤ１〜Ｄ８とフォトトランジスタＱ１〜Ｑ８の組合せ構成に限定されず、電源をオン・オフする単なるトランジスタによる無接点スイッチなどであっても良く、それに合わせて切換制御部２５を構成すれば良い。
なお、発光ダイオードＤ１〜Ｄ８とフォトトランジスタＱ１〜Ｑ８の組合せ構成にすれば、電源ライン１９、２１とコントローラ１７側との間で絶縁状態を形成し易くなって、動作が安定し易いであろう。
さらに、電源部１５の構成も任意であり、プラス電圧およびマイナス電圧の双方を必要とする構成のほか、プラス電圧又はマイナス電圧の一方で駆動する構成も可能である。
以上説明したように本発明は、圧電板をプレートに貼り付けた複数の圧電アクチュエータと、それら各圧電アクチュエータの圧電板に駆動電圧を印加するために電源部から延びる電源ラインと、この電源ラインに直列に接続されそれら圧電アクチュエータの圧電板への駆動電流を所定の範囲に制限する電流制限用の共通抵抗と、その電源ラインから各圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧の印加を順次選択的にオン制御するコントローラとを有し、それら圧電アクチュエータはその共通抵抗にあって電源部とは反対側にて電源ラインに接続されており、そのコントローラはその駆動電圧を印加した圧電アクチュエータの圧電板が６０％以上充電された以降、次に駆動する圧電アクチュエータの圧電板にその駆動電圧を印加するようオン制御する機能を有している。
そのため、部品点数の減少や配線も簡素化を介してコストの低減や生産性の向上が達成されると同時に、複数の圧電アクチュエータの切り換え動作速度の高速化の双方も達成できるうえ、装置全体の消費電力を低く抑えることもできる利点を有する。
また、上記コントローラについて、その駆動電圧を印加した一の圧電アクチュエータへの駆動電圧の印加中に、次に駆動する圧電アクチュエータにその駆動電圧を印加するようオン制御する機能を備えた構成では、複数の圧電アクチュエータの切り換え速度が一層高速化される。
さらに、上記共通抵抗にあって電源部側に上記コントローラを接続し、それら圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧をオン制御する構成では、それら圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧に切り換え時に上記コントローラが電源電圧の変動の影響を受け難く、上記コントローラの動作が安定し易い。
【産業上の利用可能性】  本発明に係る圧電アクチュエータの駆動装置は、上述したように編機の編成針を駆動するものに限らず、プリンタにおけるインクジェット駆動源やドットワイヤ駆動源その他、圧電板を有する複数の圧電アクチュエータであって、個々の当該圧電アクチュエータに直接又は間接的に接続した機構部品を機械的に可動させる駆動源として応用可能である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年9月4日(2004.9.4)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】特許請求の範囲
【請求項１】
圧電板をプレートに貼り付けてなる複数の圧電アクチュエータであって、個々の前記圧電アクチュエータに直接又は間接的に接続する機構部品を機械的に可動させる複数の圧電アクチュエータと、
これら各圧電アクチュエータの圧電板に駆動電圧を印加するために電源部から延びる電源ラインと、
この電源ラインに直列に接続され、前記各圧電アクチュエータの圧電板への駆動電流を所定の範囲に制限する電流制限用の共通抵抗と、
前記電源ラインによる前記各圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧の印加を順次選択的にオン制御するコントローラと、
を具備し、
複数の前記各圧電アクチュエータは、前記共通抵抗にあって前記電源部とは反対側にて前記電源ラインに接続されており、
前起コントローラは、前記駆動電圧を印加する前記圧電アクチュエータの圧電板が６０％以上充電された以降、前記圧電アクチュエータの圧電板への駆動電圧の印加中に、次に駆動する前記圧電アクチュエータの圧電板に前記駆動電圧を印加するようオン制御する機能を有することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項２】（削除）
【請求項３】
前記コントローラは、前記共通抵抗にあって前記電源部側に接続されて前記圧電アクチュエータの圧電板への前記駆動電圧をオン制御するものである請求項１記載の圧電アクチュエータの駆動装置。




【国際調査報告】
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