(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体に設けられた４相の駆動相からなる電気−機械エネルギー変換素子に、互いに時間的な位相差を有する４相の交流信号を印加することにより、一方の２相の駆動相で形成される定在波と、他方の２相の駆動相で形成される定在波を合成して進行波を形成する４相駆動の振動型アクチュエータの駆動回路において、
前記電気−機械エネルギー変換素子の一方の面には前記一方の２相の駆動相の駆動電極及び前記他方の２相の駆動相の駆動電極が、夫々前記定在波の波長の４分の１波長の間隔で複数設けられており、
前記電気−機械エネルギー変換素子の他方の面には共通電極が設けられており、
駆動周波数に応じたパルスを発生するパルス発生手段と、
夫々１つのトランスを構成する第１のトランスおよび第２のトランスと、
前記パルス発生手段からのパルスによりスイッチング素子が制御されて前記第１のトランスに交流電圧を出力させる第１のスイッチング回路と、
前記パルス発生手段からのパルスによりスイッチング素子が制御されて第２のトランスに交流電圧を出力させる第２のスイッチング回路とを有し、
前記一方の２相の駆動相の駆動電極は、前記１つのトランスを構成する第１のトランスの二次側の両端の端子に夫々接続され、
前記他方の２相の駆動相の駆動電極は、前記１つのトランスを構成する第２のトランスの二次側の両端の端子に夫々接続され、
前記パルス発生手段は前記第１のスイッチング回路と前記第２のスイッチング回路に位相差を持たせたパルスを出力することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項２】
前記第１および第２のトランスの一次側は、夫々前記第１および前記第２のスイッチング回路に接続され、前記第１および第２のトランスの二次側には接地されたセンタータップが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項３】
前記第１および第２のスイッチング回路は、複数のスイッチング素子でブリッジ回路に構成され、前記第１および第２のトランスの一次側のコイルに電流を流す方向を駆動周波数で交互に切り替えることによって前記第１および第２のトランスに夫々２相分の交流信号を発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項４】
前記第１および第２のトランスは、夫々一次側の巻き線に直流電源に接続されたセンタータップが設けられ、
前記第１のスイッチング回路は一対の前記スイッチング素子を備え、前記第１のトランスの一次側の両端に夫々前記スイッチング素子を接続し、
前記第２のスイッチング回路は一対の前記スイッチング素子を備え、前記第２のトランスの一次側の両端に夫々前記スイッチング素子を接続し、
前記第１および第２のスイッチング回路における一対の前記スイッチング素子に互いに時間的に１８０°ずれたパルスを供給することによって、前記第１および第２のトランスにそれぞれ２相分の交流信号を発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項５】
前記第１および第２のトランスは、夫々一次側の巻き線に直流電源に接続されたセンタータップが設けられ、
前記第１のスイッチング回路はダイオードを備え、前記第１のトランスの一次側の片端に前記スイッチング素子を接続すると共に他端に前記ダイオードを接続し、
前記第２のスイッチング回路はダイオードを備え、前記第２のトランスの一次側の片端に前記スイッチング素子を接続すると共に他端に前記ダイオードを接続し、
前記第１および第２のスイッチング回路の前記スイッチング素子を駆動することによって、前記第１および前記第２のトランスに夫々２相分の交流信号を発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項６】
前記第１および第２のトランスの一次側の巻き線の片端を直流電源に接続すると共に他端を夫々前記第１および第２のスイッチング回路の前記スイッチング素子に接続し、
前記第１および第２のスイッチング回路の前記スイッチング素子を駆動することによって、前記第１および前記第２のトランスに夫々２相分の交流信号を発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項７】
前記第１および第２のトランスは、
該トランスの二次側の巻き線における、前記センタータップから前記両端の一方の端子までの第１のコイルと、前記センタータップから前記両端の他方の端子までの第２のコイルとからなり、
前記第１のコイルと前記トランスの一次側のコイルとの結合係数と、前記第２のコイルと前記トランスの一次側のコイルとの結合係数とが揃い、
前記第１のコイル
のインダクタンス値と前記第２のコイルのインダクタンス値が揃っていることを特徴とする請求項２に記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項８】
前記第１および前記第２のトランスは、
二次側の巻き線が、壁部で仕切られたスペースに前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのいずれか一方が内側、他方が外側となるように積層状に巻かれて構成され、
前記第１のコイルのインダクタンス値と前記第２のコイルのインダクタンス値を揃えるために内側のコイルと外側のコイルの巻き線数が異なることを特徴とする請求項７に記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項９】
前記第１および第２のトランスは、前記第１のコイルと前記第２のコイルとがバイファイラ巻きによって巻かれていることを特徴とする請求項７に記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項１０】
前記第１および第２のトランスの一次側は夫々前記第１および前記第２のスイッチング回路に接続され、
前記第１のトランスの二次側には前記一方の２相の駆動相の駆動電極が接続され、
前記第２のトランスの二次側には前記他方の２相の駆動相の駆動電極が接続され、
前記一方の２相の駆動相の共通電極と、前記他方の２相の駆動相の共通電極とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置の駆動部等に用いられる振動型アクチュエータの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
振動型アクチュエータは、振動減衰性の少ない金属等の弾性体に電気−機械エネルギー変換素子としての圧電素子を接着して形成された振動体、あるいは弾性体間に圧電素子を挟持して形成された振動体を基本的構成として有している。そして、前記圧電素子に駆動回路から周波信号としての駆動信号を印加し、前記振動体の共振周波数付近での駆動により、前記振動体に加圧接触する接触体と、前記振動体とを相対駆動する。
【０００３】
上記した弾性体に圧電素子を接着するタイプの振動体としては、例えばリング状または円盤状の弾性体の片面側に、通常圧電素子を複数配し、何組かの圧電素子を適当に組み合わせ（これを相と呼ぶ）、この相を複数設け、これらの複数の相に時間的な位相をずらして駆動信号を印加して夫々定在波を形成し、これらの複数の定在波の合成により、振動体に進行波を起こし、前記圧電素子の接着面とは反対面に加圧接触している接触体、例えば移動体を駆動している。
【０００４】
従来、振動型アクチュエータの駆動回路は、特開平8-33364号公報の図4、7、8、9、10、11や、特開平9-271174号公報の図１、および特開平11-178364号公報の図３に示されるように、スイッチング回路、トランス、パルス発生回路、直流電源から構成され、いずれの回路もスイッチング回路によって直流電源からトランスに流す電流を駆動周波数でON/OFFすることによって、トランスの二次側に比較的大きな交流駆動信号を発生させる回路である。
【０００５】
このような回路では相の数だけスイッチング回路、トランス、パルス発生回路が必要である。例えば、2相駆動振動型アクチュエータの駆動回路は図１７に示すような回路であるが、４相駆動型の振動型アクチュエータの駆動回路は図１８のようになり、かなり大規模になってしまう。
【０００６】
図１７、図１８において、501〜506はトランスを示し、550〜573はMOSFET、510〜515は振動型アクチュエータの駆動相、530、531は電源を示す。また、図１７、１８ではパルス発生回路は省略している。実際にはMOSFETのゲートはすべてパルス発生回路に接続され、トランスの一次側のコイルに流れる電流の方向が駆動周波数で切り替わるように駆動信号が入るようになっている。
【０００７】
図１７に示す2相駆動振動型アクチュエータの駆動回路において、振動型アクチュエータの振動体を例えばリング状の弾性体の片面に圧電素子を接合したタイプとし、両相に波長λの定在波を複数波数形成する場合、前記リング状の圧電素子に対して1/2λ（半波長）の間隔で分極方向を異極とする領域を複数形成し、これを一方の相510とし、この一方の相510に対して例えば1/4λの間隔を有して同様に半波長の間隔で分極方向を異極とする領域を複数形成したものを他方の相511とすると、一方の相510と他方の相511とに時間的に位相のずれを有する交番信号である交流電圧を印加する。なお、各相を構成する半波長ごとの異極の分極領域を形成する隣り合う電極には互いに同位相の交流電圧が印加される。
【０００８】
そして、MOSFET550〜553により前記一方の相510用のスイッチング回路を構成し、またMOSFET554〜557により前記他方の相511用のスイッチング回路を構成しており、不図示のパルス発生回路から前記両方のスイッチング回路における各MOSFETにそれぞれ駆動周波数に応じた所定タイミングのパルス波形のパルス信号が出力され、トランス501、502により昇圧されて波形整形された交流電圧がそれぞれ各相510、511に印加される。
【０００９】
一方、図１８に示す４相駆動振動型アクチュエータの駆動回路においては、振動型アクチュエータの振動体を例えばリング状の弾性体の片面に圧電素子を接合したタイプとし、両相に波長λの定在波を複数波数形成する場合、前記リング状の圧電素子に対して1/4λの間隔で分極方向を同極とする領域を全周にわたり電極により形成し、前記電極のうち、一つおきの電極（半波長の間隔を有する）を一方の相とし、他の一つおきの電極（半波長の間隔を有し、結果として前記一方の相とは1/4λの間隔を有する）を他方の相とし、さらに前記一方の相を構成する隣接する電極については位相の反転した交流電圧を印加するようにしており、これを＋側の相512と、−側の相513とする。同様に、他方の相においても各領域を形成する隣接する電極については位相の反転した交流電圧を印加するようにしており、これを＋側の相514と、−側の相515としている。
【００１０】
そして、MOSFET558〜561、MOSFET562〜565、MOSFET566〜569、MOSFET570〜573により夫々スイッチング回路を構成し、不図示のパルス発生回路から前記４つのスイッチング回路における各MOSFETにそれぞれ駆動周波数に応じた所定タイミングのパルス波形のパルス信号が出力され、トランス503、504、505、506により昇圧されて波形整形された交流電圧がそれぞれ各相512、513、514、515に印加される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動型駆動回路では、パルス発生回路と、各相それぞれにトランス、スイッチング回路が必要であり、特に４相駆動振動型アクチュエータのような多相のアクチュエータではコストおよびスペース的に不利である。
【００１２】
また、相の数が多いと駆動回路を構成する各素子のばらつきにより出力電圧がばらついて、アクチュエータの特性や寿命に影響を及ぼすおそれがある。
【００１３】
本発明は以上の事情に鑑みて、部品点数を増やすことなく安価で省スペースな回路によって４相駆動振動型アクチュエータを駆動する回路を提供し、また特別な調整をすることなく相間の出力電圧のばらつきの少ない駆動回路を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
振動体に設けられた４相の駆動相からなる電気−機械エネルギー変換素子に、互いに時間的な位相差を有する４相の交流信号を印加することにより、一方の２相の駆動相で形成される定在波と、他方の２相の駆動相で形成される定在波を合成して進行波を形成する４相駆動の振動型アクチュエータの駆動回路において、
前記電気−機械エネルギー変換素子の一方の面には前記一方の２相の駆動相の駆動電極及び前記他方の２相の駆動相の駆動電極が、夫々前記定在波の波長の４分の１波長の間隔で複数設けられており、
前記電気−機械エネルギー変換素子の他方の面には共通電極が設けられており、
駆動周波数に応じたパルスを発生するパルス発生手段と、
夫々１つのトランスを構成する第１のトランスおよび第２のトランスと、
前記パルス発生手段からのパルスによりスイッチング素子が制御されて前記第１のトランスに交流電圧を出力させる第１のスイッチング回路と、
前記パルス発生手段からのパルスによりスイッチング素子が制御されて第２のトランスに交流電圧を出力させる第２のスイッチング回路とを有し、
前記一方の２相の駆動相の駆動電極は、前記１つのトランスを構成する第１のトランスの二次側の両端の端子に夫々接続され、
前記他方の２相の駆動相の駆動電極は、前記１つのトランスを構成する第２のトランスの二次側の両端の端子に夫々接続され、
前記パルス発生手段は前記第１のスイッチング回路と前記第２のスイッチング回路に位相差を持たせたパルスを出力することを特徴とする。
【００１５】
すなわち、空間にアクチュエータの共振振動の波長の４分の一波長おきに配置されたA+、B+、A-、B-の４相の圧電素子に対して、時間的な位相がそれぞれ0°、90°、180°、270°または0°、-90°、180°、-270°の交流信号を印加して駆動する４相駆動振動型アクチュエータを駆動する駆動回路において、2組のトランス、スイッチング回路、パルス発生回路および直流電源からなり、各トランス、スイッチング回路、およびパルス回路の組でそれぞれ１８０°ずれた２相分を駆動する。
【００１６】
第２の発明は、上記第１の発明で、前記第１および第２のトランスの一次側は、夫々前記第１および前記第２のスイッチング回路に接続され、前記第１および第２のトランスの二次側には接地されたセンタータップが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
第３の発明は、上記第１または第２の発明で、前記第１および第２のスイッチング回路は、複数のスイッチング素子でブリッジ回路に構成され、前記第１および第２のトランスの一次側のコイルに電流を流す方向を駆動周波数で交互に切り替えることによって前記第１および第２のトランスに夫々２相分の交流信号を発生させることを特徴とする。
【００１８】
第４の発明は、上記第１または第２の発明で、前記第１および第２のトランスは、夫々一次側の巻き線に直流電源に接続されたセンタータップが設けられ、前記第１のスイッチング回路は一対の前記スイッチング素子を備え、前記第１のトランスの一次側の両端に夫々前記スイッチング素子を接続し、前記第２のスイッチング回路は一対の前記スイッチング素子を備え、前記第２のトランスの一次側の両端に夫々前記スイッチング素子を接続し、前記第１および第２のスイッチング回路における一対の前記スイッチング素子に互いに時間的に１８０°ずれたパルスを供給することによって、前記第１および第２のトランスにそれぞれ２相分の交流信号を発生させることを特徴とする。
【００１９】
第５の発明は、上記第１および第２の発明で、前記第１および第２のトランスは、夫々一次側の巻き線に直流電源に接続されたセンタータップが設けられ、前記第１のスイッチング回路はダイオードを備え、前記第１のトランスの一次側の片端に前記スイッチング素子を接続すると共に他端に前記ダイオードを接続し、前記第２のスイッチング回路はダイオードを備え、前記第２のトランスの一次側の片端に前記スイッチング素子を接続すると共に他端に前記ダイオードを接続し、前記第１および第２のスイッチング回路の前記スイッチング素子を駆動することによって、前記第１および前記第２のトランスに夫々２相分の交流信号を発生させることを特徴とする。
【００２０】
第６の発明は、上記第１または第２の発明で、前記第１および第２のトランスの一次側の巻き線の片端を直流電源に接続すると共に他端を夫々前記第１および第２のスイッチング回路の前記スイッチング素子に接続し、前記第１および第２のスイッチング回路の前記スイッチング素子を駆動することによって、前記第１および前記第２のトランスに夫々２相分の交流信号を発生させることを特徴とする。
【００２１】
第７の発明は、上記第２の発明で、前記第１および第２のトランスは、該トランスの二次側の巻き線における前記センタータップから前記両端の一方の端子までの第１のコイルと、前記センタータップから前記両端の他方の端子までの第２のコイルとからなり、前記第１のコイルと前記トランスの一次側のコイルとの結合係数と、前記第２のコイルと前記トランスの一次側のコイルとの結合係数とが揃い、前記第１のコイルのインダクタンス値と前記第２のコイルのインダクタンス値が揃っていることを特徴とする。
【００２２】
第８の発明は、上記第７の発明で、前記第１および前記第２のトランスは、二次側の巻き線が、壁部で仕切られたスペースに前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのいずれか一方が内側、他方が外側となるように積層状に巻かれて構成され、前記第１のコイルのインダクタンス値と前記第２のコイルのインダクタンス値を揃えるために内側のコイルと外側のコイルの巻き線数が異なることを特徴とする。
【００２３】
第９の発明は、上記第７の発明で、前記第１および第２のトランスは、前記第１のコイルと前記第２のコイルとがバイファイラ巻きによって巻かれていることを特徴とする。
【００２４】
第１０の発明は、前記第１および第２のトランスの一次側は夫々前記第１および前記第２のスイッチング回路に接続され、
前記第１のトランスの二次側には前記一方の２相の駆動相の駆動電極が接続され、
前記第２のトランスの二次側には前記他方の２相の駆動相の駆動電極が接続され、
前記一方の２相の駆動相の共通電極と、前記他方の２相の駆動相の共通電極とが接続されていることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
まず、４相駆動振動型アクチュエータについて説明する。本実施の形態における振動体は、図１３に示すように、円環形状に形成された金属製の弾性体101に、曲げ振動によって生じる周方向の変位を拡大する目的で、放射方向に延びる変位拡大用の溝104が周方向に沿って等間隔に複数形成されている。弾性体101の前記溝104が形成されている面と反対側の面には、円環状の圧電素子102が接着剤、ろう付けなどの接合方法により固着されている。
【００２６】
図１４は本実施形態の圧電素子102の電極、および分極パターンを示す。図１４（ａ）はパターン電極面、図１４（ｂ）は裏面の共通電極面を示す。共通電極面が弾性体101に固着され、共通電極103-2が、弾性体101と電気的に導通している。
【００２７】
図１４（ａ）に示した電極103-1、および分極パターンについて説明する。本実施の形態の振動体は、圧電素子の周方向の伸縮によって、定在波の波長をλとすると、１周に７つの曲げ変形を起こす振動モード（７λ）を用いるもので、分極処理方向（分極パターン）を全て同極として１つの電極をλ/４の間隔で形成している。
【００２８】
図１５（ａ）はＡ相定在波駆動時のＡ相駆動電極と、節の位置を示す。図１５（ｂ）はＢ相定在波駆動時のＢ相駆動電極と、節の位置を示す。
【００２９】
図１５（ａ）において、（Ａ＋）、（Ａ−）の記号で示した領域がＡ相駆動電極であって、（Ａ＋）電極と、（Ａ−）電極には、互いに逆位相の交番電圧が印加される。なお、破線は、Ａ相の定在波駆動時の節の位置を示す。
【００３０】
Ａ相パターン電極は、Ａ相の振動モードを励起するために、振動振幅が極大となる腹の位置に、各半波長（λ／２）あたりに１つずつ１４個所において均等に配置されている。
【００３１】
図１５（ｂ）に示したＢ相パターンは、Ａ相と位置的位相が４分の１波長（λ／４）ずれた位置で７次の振動モードを励起させるため、Ａ相パターンとλ／４ずれた位置で、λ／２のピッチで均等に配置される。
【００３２】
Ａ相パターン、Ｂ相パターンを同じ円周上に配置するため、Ａ相、Ｂ相の各パターン電極は、λ／４の角度長を持つ、扇形の形状としている。
【００３３】
Ａ、Ｂ相の各パターン電極は、図中（＋）の記号で示すように、すべてが厚み方向に同じ極性に分極されている。
【００３４】
図１６は、本実施の形態の圧電素子２への給電方法を示す。電圧印加のためのフレキシブルプリント基板107を圧電素子102に接着剤などで貼りつけている。フレキシブルプリント基板107の給電電極は、それぞれ（Ａ＋）、（Ａ−）、（Ｂ＋）、（Ｂ−）の４つの電極に分けられ、波長λのピッチで設けられた電極露出部であるランド１０７−１が、圧電素子のパターン電極を波長λのピッチでそれぞれ短絡している。
【００３５】
本実施の形態の振動体の駆動は、（Ａ＋）と（Ａ−）電極間、および、（Ｂ＋）と（Ｂ−）電極間に互いに時間的位相が９０°ずれた交番電圧を印加する。
【００３６】
また、圧電素子の固着面の共通電極を挟んで（Ａ＋）と（Ａ−）の圧電素子が直列に接続されるため、素子上で同極性に分極された分極領域が電気的には逆に接続され、（Ａ＋）と（Ａ−）に接続された各分極領域は、互いに逆位相の伸縮力を発生することとなる。
【００３７】
こうして、Ａ、Ｂの各相の定在波が、位置的位相差λ／４、および時間的位相差９０°をもって励起され、両定在波の合成により進行性の振動波が励起されることになる。
【００３８】
４相駆動振動型アクチュエータでは、分極方向が均一で振動体を構成する環状の弾性体の全周に圧電素子を均等に配置しているため、合成振動振幅の分布は共に全周に渡って均一にすることができるという特徴を有する。
【００３９】
このような４相駆動振動型アクチュエータの駆動回路の本発明の一実施の形態の構成を示したのが図１である。
【００４０】
ここで、１は直流電源、２〜9はMOSFET、10、11はトランス、12〜15は振動型アクチュエータの駆動相を示している。
【００４１】
MOSFET２〜５を図示のごとく接続することにより第１のスイッチング回路を構成し、またMOSFET６〜９を図示のごとく接続することにより第２のスイッチング回路を構成している。そして、前記第１のスイッチング回路は第１のトランス１０の一次側に接続され、また前記第２のスイッチング回路は第２のトランス１１の一次側に接続されている。
【００４２】
駆動相12は図１５に示す電極（A+）に相当し、駆動相13は図１５に示す電極（B+）に相当し、駆動相14は図１５に示す電極（A-）に相当し、駆動相15は図１５に示す電極（B-）に相当する。
【００４３】
したがって、駆動相12、13、14、15は振動型アクチュエータの環状の弾性体上に順に0°、90°、180°、270°の位相差で配置される。
【００４４】
また、第１のトランス１０および第２のトランス１１の二次側には、インダクタンス上の中点（センタータップと呼ぶ）が設けられており、このセンタータップを接地している。そして、第１のトランス１０および第２のトランス１１のインダクタンスは駆動相の静電容量とインピーダンスマッチングするように調整されている。
【００４５】
なお、このセンタータップはインダクタンスの中点であり、必ずしも巻き線の中点でない。
【００４６】
一方、第１のトランス１０の二次側の両端には（A+）電極に相当する０°位置の駆動相１２と（A-）電極に相当する１８０°位置の駆動相１４が接続され、また第２のトランス１１の二次側の両端には、（B+）電極に相当する９０°位置の駆動相１３と（B-）電極に相当２７０°位置の駆動相１５とが接続されている。
【００４７】
すなわち、第１及び第２のトランス１０、１１の二次側の両端には、夫々空間的に１８0°ずれた駆動相12，14と、駆動相13，15が接続されている。
【００４８】
また、トランスの二次側の両端における交番信号の波形は、１８０°の反転した波形が出力され、センタータップ付トランスとすることで該二次側両端の波形のずれを少なくすることができる。
【００４９】
トランス１０、１１の一次側はMOSFETで構成された第１、第２のスイッチング回路のフルブリッジに接続されており、MOSFET2〜5で構成される第１のスイッチング回路と、MOSFET6〜9によって構成される第２のスイッチング回路とは不図示の９０°位相器によって互いに９０°の位相差を有して駆動される。
【００５０】
なお、ここではスイッチング素子としてMOSFETを示したが、バイポーラトランジスタなどの他の半導体素子や制御可能な機械接点を用いても同様の構成が可能である。
【００５１】
図２は第１の実施の形態の動作を示した図である。AからHまでは不図示のパルス発生回路の発生する駆動パルスである。FET2、3、6、7はPチャンネルであるのでロジックレベルがローのときにFETが導通する。またFET4、5、8、9はNチャンネルなのでロジックレベルがハイのときにFETが導通する。パルスA〜DとE〜Hは相互の位相差が９０°に調整されている。
【００５２】
今、パルスA、DによってMOSFET２、５がONすると、図１に示す第１のトランス10の一次側に上から下に電流が流れる。また、パルスC、BによってFET３、４がONすると、第１のトランス10の一次側に下から上に電流が流れる。この動作を振動体の駆動周波数で繰り返すことによって、第１のトランス１０の二次側に駆動信号を発生させている。
【００５３】
このとき、第１のトランス１０のインダクタンスと圧電素子の静電容量がインピーダンスマッチングされているため、第１のトランス１０の二次側の両端の端子に昇圧された正弦波状の電圧が発生する。
【００５４】
その際、第１のトランス１０の二次側にはインダクタンスの中点にセンタータップが設けてあり接地されているので、トランスの二次側の両端にはグランドに対して対称な図２のI、Jの波形の電圧が発生する。
【００５５】
同様にしてMOSFET６〜９で構成される第２のスイッチング回路と第２のトランス11からなる回路に、パルスE〜Hを加えることによって、第２のトランス11の二次側の両端にグランドに対して対称な昇圧された2相の電圧K、Lを発生させることが出来る。
【００５６】
このとき、パルスA〜DとパルスE〜Hは相互の位相差が９０°に調整されているため、結果として図１の回路において、例えば第１のトランス１０の二次側から0°と180°、第２のトランス１１の二次側から90°と270°の駆動信号を発生させることが出来る。
【００５７】
そして、第１のトランス10はアクチュエータの（Ａ＋）、（Ａ−）電極１２と１４、第２のトランス11の両端は（Ｂ＋）、（Ｂ−）電極１３と１５に接続され、前述したような進行波を振動体上に励振する。このとき、振動体に圧接された移動体が進行波の方向と逆方向に駆動される。
【００５８】
また、図２の場合と逆方向に駆動する場合は、パルスＡ〜ＤとＥ〜Ｈの相互の位相差を−９０°とすればよい。この構成によれば従来の図１８の回路と比較してＦＥＴを８個、トランスを２個削減することができ、ローコスト化、省スペース化が可能となる。
【００５９】
図３(a)は本実施の形態のトランスの一例を示す断面図で、１６は一次側コイル、１７、１８は二次側のコイル（第１のコイル、第２のコイル）である。発生する電圧が高電圧の場合、相間の分離をしなければならない。
【００６０】
このとき、例えば図３(b)のような分離構成とすると、一次側のコイル16と二次側の内側のコイル17の結合係数とコイル16と18の結合係数が大きく異なるため電圧にアンバランスが生じてしまう。こうなるとモータの性能に悪影響を及ぼすばかりでなく、異常な磨耗の原因になるおそれがある。
【００６１】
図3(a)のように壁部であるパーティションで仕切られたスペース内に、コイル１８の外周にコイル１７が積層巻きされた構成では、一次側のコイル１６に対して二次側のコイル１７と１８は略対称であるので、そのようなアンバランスは非常に小さい。ただし、内側のコイル１８と外側のコイル１７では同じ巻き線数にするとインダクタンス値が異なった値になってしまうため、インダクタンス値を揃えるために巻き数を内と外で変える。
【００６２】
したがって、ここでのセンタータップは巻き線の真中ではなく、インダクタンス値の中点となる。なお、巻き線の耐圧等が問題にならない場合には、図４のように2本まとめて巻くバイファイラ巻きによって二次側の2つのコイル17、18およびセンタータップを作るのも良い方法である。
【００６３】
この場合、対称性が非常に良好となるため、2つの相の間の電圧は良く揃ったものとなり、前述したようなアンバランスによる不具合を防ぐことができる。
【００６４】
また、図5に示すように、ロータリーエンコーダー２４からのパルスを速度カウンタ２５で検出して速度を検出する速度検出手段からの速度情報を制御回路２０に出力し、速度指令発生装置１９からの速度指令と、前記速度情報とを比較して前記速度指令の値となるように適当な制御ゲインを掛けて、パルス発生回路２１に対して駆動パルスの周波数、パルス幅などにフィードバックし、図１に示す回路にパルスを通電して第１、第２のトランスから０°，１８０°，９０°，２７０°の位相ずれを有した交流電圧を4相駆動振動型アクチュエータ２３の各相に印加する構成も可能である。
【００６５】
ここで、速度指令発生装置１９とはマイクロコンピュータなどのシステムを制御している装置で、制御対象の目的に応じた速度指令を発生する。また図では速度を示したが、位置、トルク、出力等をフィードバックする構成も同様にして構成可能である。
【００６６】
（第２の実施の形態）
図６は本発明における第２の実施の形態を示す回路図である。また、図７は図６の回路に対応する従来の回路である。ここで、26、43はDC電源、27〜34、44〜47はＮチャンネルのMOSFET、35〜38、48、49はトランスであり、39、40、41、42および50、51、52、53はそれぞれ4相駆動振動型アクチュエータのA+相、B+相、A-相、B-相を示す。
【００６７】
また、パルス発生回路は図１等と同様にして不図示とした。この型の回路はMOSFETがすべてNチャンネルで構成されるため、図１に示すブリッジ型のスイッチング回路と比較してプリドライバが簡単で、またスイッチング素子の数が少なくて済むという特徴を有する。
【００６８】
図６に示す本実施の形態における第１のトランス４８及び第２のトランス４９は一次側、二次側にそれぞれセンタータップを持ち、各センタータップは一次側は直流電源、二次側はグランドに接続されている。なお、このセンタータップはインダクタンスの中点であり、必ずしも巻きの中心でなくとも良い。
【００６９】
第１のトランス48の二次側の両端は振動型アクチュエータのA+相およびA-相に、第２のトランス49の二次側の両端は振動型アクチュエータのB+相およびB-相に接続されている。また、図８は図６の回路の動作を示す図である。
【００７０】
第１、第２のトランス48、49の一次側はMOSFET44〜47をパルスM〜Pによって上下のコイルに電流を流すプッシュプル方式で駆動される。
【００７１】
この結果、第１及び第２のトランス４８,４９の二次側の両端には昇圧された交流電圧が生じる。このとき、二次側のセンタータップが接地されているため、二次側の両端にはグランドに対して対称な交流電圧、すなわち180°の位相差を持った電圧が発生する。
【００７２】
本実施の形態では、パルスM、NとO、Pは90°の位相差を持たせてあるため、第１、第２のトランス48、49の両端に発生する電圧の位相差も90°となり、その結果グランドに対して図６の回路で0°、90°、180°、270°の４相の駆動電圧を発生させることができる。
【００７３】
なお、この実施の形態でも第１の実施の形態と同様にしてセンタータップを作るためにトランスを積層巻きまたはバイファイラ巻きとするのが望ましい。また、図５のように速度信号や位置信号をフィードバックする構成も可能である。図７の従来の回路の詳しい動作説明は省略するが、4つのトランスおよびスイッチング回路で４相の電圧を発生している。これと比較して図６の回路によればFETおよびトランスの個数を半分にすることができる。
【００７４】
（第３の実施の形態）図９は本発明における第３の実施の形態を示す回路図である。この回路は図６の回路のうちMOSFET2つをダイオード５５、５７に置き換えたものである。他の構成は図６と同じである。
【００７５】
動作波形を図10に示す。90°位相差のパルスU、VによってＮチャンネルのMOSFET56、58をON、OFFする。MOSFETをOFFすると、トランスのインダクタンス成分によってFETのドレインに誘導電圧が発生する。これをリセットするのがダイオードおよびトランスのダイオード側の巻き線である。ダイオード側の巻き線はバイファイラ巻き等によってFET側の巻き線と高い結合係数を持つように巻かれている。
【００７６】
ここでFETのOFFによって誘導起電力が発生すると、それと対称なダイオードのカソードには逆極性の起電力が発生し、ダイオードがONしてトランスの一次側巻き線を介してエネルギーを電源コンデンサ65に回生する。この結果FETに掛かる誘導電圧が抑えられる。
【００７７】
二次側に発生する電圧はセンタータップが接地されているため、第１、第２の実施の形態と同様に、180°位相差の2相の交流電圧となる。このためトランス１個で2相分を駆動することが可能である。この回路では第２の実施の形態の回路と比較してスイッチング素子の数がさらに半分にできるため、ローコスト省スペースが可能である。
【００７８】
（第４の実施の形態）
図11は本発明における第4の実施の形態を示す図である。また、図12は図１１に示す第4の実施の形態をよりシンプルにした回路図で、図１２の回路では少し波形が歪んで効率は劣るけれども、上記した第１〜第３の各実施の形態と比較して最もローコスト、省スペースなのがこの回路である。
【００７９】
トランスの一次側は単層巻きで、二次側は第１〜第３の実施の形態と同様である。トランスの一次側は片側が直流電源６６につながり、他方はスイッチング素子（MOSFET）に接続される。
【００８０】
動作波形は図10と同様である。
【００８１】
すなわち、90°位相差のU、Vの2相のパルスで駆動されトランスの二次側には図11、12で上から順に0°、180°、90°、270°の昇圧された駆動電圧が発生する。ここで、図11で抵抗67、コンデンサ68、ダイオード69および抵抗71、コンデンサ72、ダイオード73からなる回路はスナバ回路と呼ばれる回路である。MOSFETのOFF動作によってドレインに誘導起電力による誘導電圧が発生するが、この回路によって誘導エネルギーを吸収し、抵抗で消費することによって高圧が発生するのを防いでいる。なおFETの耐圧が十分にあるときは、このスナバ回路を省略して図12のようによりシンプルな回路を構成することも可能である。
【００８２】
（第５の実施の形態）
図19は本発明における第５の実施の形態を示す図である。MOSFETからなるスイッチング素子602〜609の駆動パルスは図１の回路と同様である。トランス610、611は1次側、2次側ともセンタータップがないものを用いており、トランス610、611の二次側両端に空間的に180°の位相差にあるアクチュエータの片方の駆動電極（相）612、613、614、615が接続されている。
【００８３】
また、各相612、613、614、615の他方の電極は、互いに接続されている。この回路の駆動波形は図２と同様になる。但し、この回路の場合アクチュエータに印加される電圧はグランド基準でなく、電極間電圧である。なお、アクチュエータの共通電極を接地または適当な電位に保つようにしても駆動可能である。この回路の利点として駆動に必要な信号線を1本減らすことができる。またトランスもタップを省略できるので小型化、ローコスト化が可能となる。なおスイッチング回路、トランス1次側の構成として図6、図7、図9、図11、図12と同様の形態を取ることも可能である。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、振動型アクチュエータの４相の駆動相に対して２つのトランスで駆動用の交流電圧を生成することができ、部品点数を増やすことなく安価で省スペースな回路によって４相駆動振動型アクチュエータを駆動する回路を提供できる。
【００８５】
また、トランスには、センタータップを設けているので、特別な調整することなく相間の出力電圧のばらつきの少ない駆動回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す回路図
【図２】図１の回路の動作を示す動作波形図
【図３】（ａ）は好ましいトランスの構造の一例を示す構造図、（ｂ）は不適なトランスの構造図
【図４】トランスのバイファイラ巻きの一例を示す説明図
【図５】図１の回路を用いた駆動制御回路のブロック図
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す回路図
【図７】本発明の第２の実施の形態に対応する従来の回路図
【図８】図６の回路の動作を示す動作波形図
【図９】本発明の第３の実施の形態を示す回路図
【図１０】図９の回路の動作を示す動作波形図
【図１１】本発明の第４の実施の形態を示す回路図
【図１２】本発明の第４の実施の形態の変形例を示す回路図
【図１３】本発明が適用される４相駆動振動型アクチュエータの振動体の斜視図
【図１４】（ａ）は図１３の圧電素子の分極パターンを示す図、（ｂ）は反対面の全面電極を示す図
【図１５】（ａ）は図１３の圧電素子のＡ相、（ｂ）は図１３の圧電素子のＢ相を示す図
【図１６】図１３の圧電素子の給電部材を示す図
【図１７】従来の2相駆動振動型アクチュエータの駆動回路
【図１８】図１７の回路を４相駆動振動型アクチュエータに適用した回路図
【図１９】本発明の第５の実施の形態を示す回路図
【符号の説明】
1、26、43、54、66、81、601  直流電源
10、11、35〜38、48、49、59、60、75、76、84、85、611、612  トランス
2〜9、27〜34、44〜47、56、58、70、74、82、83、602〜610  MOSFET
12〜15、39〜42、50〜53、61〜64、77〜80、86〜89、613〜616  振動型アクチュエータの駆動相
16、17、18  トランス巻き線（コイル）
55、57、69、73  ダイオード
65、68、72  コンデンサ
67、71  抵抗
101  弾性体
104  溝
102  圧電素子
103  電極
107  フレキシブルプリント基板
【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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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１６】
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