JP3171000B2

JP3171000B2 - 駆動装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JP3171000B2
Application number: JP08979794A
Authority: JP
Inventors: 龍一吉田; 泰弘岡本
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 2001-05-28
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JPH07298656A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気機械変換素子を用い
て被駆動部材を駆動するための駆動装置に関する。例え
ば、カメラの撮影レンズやオーバーヘッドプロジェクタ
などの投影レンズ、双眼鏡のレンズ、複写機のレンズな
ど、光学装置におけるレンズの駆動の他、プロッタやＸ
−Ｙ駆動テーブルのような装置など、駆動部を有する装
置一般に用いる駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
特開平４ー６９０７０に開示されるものがある。その内
容について図１ないし図５を用いて説明する。なお、図
１に示す機械的構成は本願発明にも共通して用いられる
ものである。図１はレンズの駆動装置であり、１０１は
レンズを保持する鏡筒、１０３は鏡筒を支持するととも
に光軸方向に案内するガイドバーである。ガイドバー１
０３は鏡筒１０１から伸びる支持部１０１ｅに形成され
たフォーク１０１ｆを貫通することによって鏡筒１０１
を支持、案内する。

【０００３】１１７は鏡筒支持部材兼駆動部材であり、
上記支持部１０１ｅと協働して鏡筒１０１を支持すると
ともに鏡筒１０１を軸方向に駆動するためのものであ
る。該駆動部材１１７は駆動部材支持部材１１３に設け
られた立ち上がり部１１３ａ、１１３ｃに形成される孔
１１３ｂ、１１３ｄに挿入されており、軸方向に移動可
能となっている。そして、該駆動部材１１７は、鏡筒１
０１から上記指示部１０１ｅとは反対方向に伸びるコ字
状部１０１ｋの両端１０１ａ、１０１ｃに形成された孔
１０１ｂ、１０１ｄを貫通している。さらに、駆動部材
１１７の後端は圧電素子１１２の前端に固定されてい
る。該圧電素子１１２の後端は駆動部材支持部材１１３
のもう一つの立ち上がり部１１３ｅに固定されている。
さらに、板バネ１１４がネジ１１５及び１１６により鏡
筒１０１の上記両端１０１ａ、１０１ｃに図中下方から
取り付けられている。該板バネ１１４は駆動部材１１７
と平行になるようになっている。また、該板バネ１１４
の略中央には図中上方に突出した摩擦部１１４ｃが形成
されており、これが駆動部材１１７に接触することによ
って鏡筒１０１と駆動部材１１７との間に摩擦が発生
し、鏡筒１０１の駆動が可能であるようになっている。
摩擦は板バネ１１４のバネ圧により発生するものであ
る。

【０００４】さらに、圧電素子１１２には駆動回路１０
５から電圧が印加されるようになっており、印加電圧に
従って圧電素子１１２は伸縮する。１０８は位置検出回
路であって、鏡筒１０１の位置を検出する。鏡筒１０１
が駆動目標位置に到達するとこの検出回路１０８が駆動
回路１０５に停止を指示し、圧電素子１１２への電圧印
加が終了する。この結果、圧電素子１１２が印加電圧に
よって伸長・収縮して駆動部材１１７が長手方向に作動
すると、摩擦によって鏡筒１０１も移動し、目標位置に
到達したときに圧電素子１１２の伸縮が終了して駆動が
完了する。

【０００５】ここで、駆動部材１１７が水平なとき、板
バネ１１４の押付力に対する駆動部材１１７からの垂直
抗力をＮ、静摩擦係数をμ、移動部材質量をｍmとした
とき、駆動部材１１７と鏡筒１０１との間に働く最大静
止摩擦力ＦsはＦs＝μ（ｍmｇ＋Ｎ）となる。また、動摩擦係数を
μ'とすると動摩擦力ＦdはＦd＝μ'（ｍmｇ＋Ｎ）となる。駆動部材１１７が動
くとき摩擦力により鏡筒１０１も動くが、その駆動部材
１１７の加速度が小さいときには鏡筒１０１は駆動部材
１１７に対する滑りを生じないで動くことができる。し
かし、加速度が限界を超えると滑りが生じてしまう。そ
の限界の加速度ａlimはａlim＝Ｆs／ｍm となる。従来のこの種の駆動装置に
おいては、駆動部材を目的方向に動かすときには、駆動
部材の加速度がａlimを超えないようにして移動部材を
滑りなく動かし、駆動部材を目的方向と逆向きに動かす
ときには、駆動部材の加速度がａlimを超えて移動部材
との間に滑りが生じるようにすることで、移動部材を目
的方向に動かすようにしている。

【０００６】図１の駆動装置において移動部材たる鏡筒
を図中左下方向（レンズの繰り出し方向）に駆動する際
の電位、変位、速度、加速度の様子を図２〜図５に示
す。何れも実線が駆動部材（１１７）、破線が移動部材
（鏡筒１０１）である。図２は圧電素子に対してかける
電圧を示したものであって、ゆっくりとした立ち上がり
で電圧を印加し、急速に印加電圧を解除する。これによ
り、電圧印加時には加速度が上記限界加速度を越えるこ
とがないので、移動部材は駆動部材とともに移動し、電
圧解除時には加速度が上記限界加速度を越えてしまい、
移動部材は実質的に静止したまま（条件によってはわず
かに逆行する）駆動部材のみが元の位置に復帰する。こ
れを繰り返すことによって駆動部材の往復運動を移動部
材の一方向運動に変換して移動部材が移動する。図３は
その駆動部材と移動部材の変位を示すものである。ま
た、このときの駆動部材と移動部材の速度が図４に、駆
動部材と移動部材の加速度が図５に示されている。電圧
印加の周波数、すなわち駆動周波数を大きくしてゆくと
移動部材の速度も上昇する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に駆動部材の駆動目的方向移動に対して移動部材が完全
に追随するように構成すると、低周波数（長周期）で駆
動するのなら良いが、高周波数（短周期）で駆動するに
は問題があった。換言すると、低速で駆動するのなら問
題はないが、高速で駆動するのは困難であった。その理
由について説明する。圧電素子で物体を動かす場合、物
体の質量に応じて応答の遅れが生じる。このため、圧電
素子に例えば図１３のような衝撃的な電圧を加えて、駆
動部材と移動部材の両方を動かす場合と駆動部材のみを
動かす場合とでは、応答の遅れが図１４に見られるよう
に違ってくる。ここで、実線が移動部材が滑って駆動部
材のみが動くときの状態、破線が滑らないで駆動部材と
移動部材の両方が動くときの状態を示している。このと
きのそれぞれの場合に生じる遅れをｔ1、ｔ2とする（ｔ
1≫ｔ2）。目的方向に駆動部材を動かす場合には滑りを
生じさせないから応答遅れはｔ1となり、目的方向と逆
方向に駆動部材を動かす場合には滑りを生じさせるので
移動部材の質量分を考えなくてよいから応答遅れはｔ2
となる。そのため、駆動周期がこの応答遅れを合わせた
時間（ｔ1＋ｔ2）より長い場合は、図１５に示すように
圧電素子は応答の遅れなく十分変位するが、駆動周期が
この応答遅れを合わせた時間（ｔ1＋ｔ2）より短い場合
は、図１６に示すように圧電素子が伸びきらないうちに
縮む。その結果、駆動部材の変位量が小さくなり移動部
材の速度が上がらない。よって、従来の方法では駆動周
期は（ｔ1＋ｔ2）近辺、駆動周波数は１／（ｔ1＋ｔ2）
近辺で移動部材の速度がピークとなる。なお、図１５、
１６において、太い実線で示された直線は電圧を示し、
破線と実線によって示された曲線は圧電素子、すなわち
駆動部材の変位を示している。破線部分では移動部材は
滑っておらず、実線部分で滑りが生じている。また、図
１６において横軸に平行に記載された直線は、この図の
電圧を印加すれば本来この位置まで変位するはずである
ことを示しており、常に滑りが生じているときには略こ
の位置まで変位することを破線のみの曲線で現わしてあ
る。

【０００８】応答の遅れは一般にその系の共振周期の1/
2である。また、共振周期は共振周波数の逆数である。
ここで滑りのない系での共振周波数ｆ1は、自由端に駆
動部材と移動部材を一体として固定し、もう一端を固定
端とした場合の圧電素子の共振周波数である。それに対
して滑りのある系での共振周波数ｆ2は、自由端に駆動
部材を固定し、もう一端を固定端とした場合の圧電素子
のの共振周波数である。圧電素子の両端自由で無負荷の
場合の共振周波数をf0、圧電素子の質量をｍp、駆動部
材の質量をｍrとしたときｆ1、ｆ2はｆ1＝ｆ0／２・√（ｍp／（ｍp＋２（ｍr＋ｍm）））ｆ2＝ｆ0／２・√（ｍp／（ｍp＋２ｍr））とできる。これらのｆ1、ｆ2を使って従来の駆動速度の
ピークとなる駆動周波数ｆlim1を求めると、ｆlim1≒１／（ｔ1＋ｔ2）、ｔ1＝１／２ｆ1、ｔ2＝１
／２ｆ2 であるから、ｆlim1≒（２ｆ1・ｆ2）／ｆ1＋ｆ2 となり、これ以上駆動周波数を上げても移動部材の速度
は上昇せず、高速での駆動はできなかった。

【０００９】本発明の目的とするところは、高速で移動
させることができる駆動装置を得ることにある。また、
そのような駆動方法を得ることにある。

【００１０】さらに、上記の通り高速で駆動できないた
め、駆動周波数が人間の可聴周波数帯域に入ってしま
い、駆動音がするという欠点もある。このため、静かな
場所で使用する可能性があるような装置に使用すること
が困難であった。本発明の他の目的は、駆動音がうるさ
くないようにすることができる駆動装置を得ることにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明は、静止部材と、前記静止部材にその伸縮
方向の一端を固定され、その伸長時と縮小時とでは異な
る速度で伸縮するように電圧の印加を受ける電気機械変
換素子と、前記電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結
合され、前記電気機械変換素子の伸縮方向に移動できる
ように支持された駆動部材と、前記駆動部材に摩擦係合
され、前記電気機械変換素子の伸縮方向に移動できるよ
うに支持された移動部材と、前記駆動部材と前記移動部
材間に摩擦力を発生させる摩擦力付加部材とからなる駆
動装置において、前記電気機械変換素子の伸長時と縮小
時のどちらにおいても、前記駆動部材と前記移動部材間
に滑りを生じさせるべく設定したことを特徴としてい
る。

【００１２】さらに本願発明は、上記の構成において電
気機械変換素子は、上記一端を固定端とし上記他端に駆
動部材と移動部材を固定した場合における共振周波数を
ｆ1、上記一端を固定端とし上記他端に駆動部材を固定
した場合における共振周波数ｆ2としたとき、その駆動
周波数ｆを（（２・ｆ1・ｆ2）／（ｆ1＋ｆ2））＜ｆ
＜ｆ2 とすることを特徴としている。

【００１３】さらに、本願発明は、静止部材と、前記静
止部材にその伸縮方向の一端を固定され、その伸長時と
縮小時とでは異なる速度で伸縮するように電圧の印加を
受ける電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の伸
縮方向の他端に結合され、前記電気機械変換素子の伸縮
方向に移動できるように支持された駆動部材と、前記駆
動部材に摩擦係合され、前記電気機械変換素子の伸縮方
向に移動できるように支持された移動部材と、前記駆動
部材と前記移動部材間に摩擦力を発生させる摩擦力付加
部材とからなる駆動装置において、前記電気機械変換素
子の伸長時と縮小時のどちらにおいても、前記駆動部材
と前記移動部材間に滑りを生じさせつつ駆動することを
特徴としている。

【００１４】さらに本願発明は、上記の構成において電
気機械変換素子は、上記一端を固定端とし上記他端に駆
動部材と移動部材を固定した場合における共振周波数を
ｆ1、上記一端を固定端とし上記他端に駆動部材を固定
した場合における共振周波数ｆ2としたとき、（（２・
ｆ1・ｆ2）／（ｆ1＋ｆ2））＜ｆ＜ｆ2 を駆動周波数ｆ
として駆動することを特徴としている。

【００１５】

【作用】これにより、本願発明においては電気機械変換
素子の伸長時と縮小時のどちらにおいても（駆動部材を
目的方向に動かすときと逆向きに動かすときのどちらに
おいても）駆動部材の加速度がａlimを超えるように、
すなわち、駆動部材と移動部材との間に滑りを生じさせ
つつ駆動される。このため、滑っている間、移動部材は
駆動部材との速度差を減らすように動摩擦力Ｆdを受け
ている。そのとき、駆動部材の動きの方向による速度差
から、目的方向にＦdを受けている時間ｔaのほうが目的
方向と逆向きにＦdを受けている時間ｔbより長くなる。
そのため、移動部材の１サイクルでの速度変化ｄvはｄv＝Ｆd（ｔa−ｔb）／ｍm となる。移動部材はサイ
クルを重ねるに連れて速度を増し、ｔa＝ｔbとなった時
点で定常状態に達する。この結果、移動部材は目的方向
に動いていく。

【００１６】この駆動方法における電位、変位、速度、
加速度の様子を図６〜図９に示す。図７〜図９において
実線は駆動部材、破線は移動部材を現わしている。図６
は圧電素子に対してかける電圧を示したものであって、
ゆっくりとした立ち上がりで電圧を印加し、急速に印加
電圧を解除する。このとき、電圧印加時にも電圧解除時
にも加速度が上記限界加速度を越え、この結果、どちら
においても駆動部材と移動部材との間に滑りが生じる。

【００１７】図８にはこのときの駆動部材と移動部材の
速度の変化が示されている。この図から分かるように、
駆動部材の動きは図４で示した従来技術の場合と同じで
あるが、移動部材の動きは明瞭に異なっている。つま
り、波線で示す移動部材は、駆動開始直後傾きＦd／ｍm
で速度が上昇してゆき、駆動部材の速度が移動部材の速
度を下回ると傾きＦd／ｍmで速度が減少する。しかし、
増速時間はｔa、減速時間がｔbであってｔa＞ｔbである
ことから、元の位置に戻ることはない。これを繰り返す
ことによって駆動部材７の往復運動を移動部材１１の一
方向運動に変換して移動部材１１が移動する。図９はそ
の駆動部材７と移動部材１１の加速度を示すものであ
る。

【００１８】駆動部材が目的方向に進むときも逆方向に
進むときも、駆動部材と移動部材間に滑りのある状態で
動かしているため、駆動周期中での応答遅れ時間は２ｔ
2である。これにより従来方法に比べて応答遅れをずっ
と小さくでき（ｔ1≫ｔ2であるから）、図１７、１８に
示すように高駆動周波数でも十分、圧電素子を変位させ
ることができる。これで駆動周波数をより高くすること
ができる。本発明におけるアクチュエーター速度のピー
クとなる駆動周波数ｆlim2はｆlim2＜１／（２・ｔ
2）、ｔ2＝１／（２・ｆ2）であるから、ｆlim2＜ｆ2
である。

【００１９】

【実施例】ここで、本願発明の実施例につき説明する。
図２０は本発明をレンズ駆動装置に適用した実施例の構
成を示す。図２０における機械的構成は図１を参照して
説明した従来技術のものと同じである。すなわち、１は
レンズを保持する鏡筒（移動部材）、３は鏡筒を支持す
るとともに光軸方向に案内するガイドバーである。ガイ
ドバー３は鏡筒１から伸びる支持部１ｅに形成されたフ
ォーク１ｆを貫通することによって鏡筒１を支持、案内
する。

【００２０】７は鏡筒支持部材兼駆動部材（駆動部材）
であり、上記支持部１ｅと協働して鏡筒１を支持すると
ともに鏡筒１を軸方向に駆動するためのものである。該
駆動部材７は駆動部材支持部材１３（静止部材）に設け
られた立ち上がり部１３ａ、１３ｃに形成される孔１３
ｂ、１３ｄに挿入されており、軸方向に移動可能となっ
ている。そして、該駆動部材７は、鏡筒１から上記指示
部１ｅとは反対方向に伸びるコ字状部１ｋの両端１ａ、
１ｃに形成された孔１ｂ、１ｄを貫通している。さら
に、駆動部材７の後端は圧電素子（電気機械変換素子）
２の前端に固定されている。該圧電素子２の後端は駆動
部材支持部材１３のもう一つの立ち上がり部１３ｅに固
定されている。さらに、板バネ（摩擦力付加部材）４が
ネジ１５及び１６により鏡筒１の上記両端１ａ、１ｃに
図中下方から取り付けられている。該板バネ４は駆動部
材７と平行になるようになっている。また、該板バネ４
の略中央には図中上方に突出した摩擦部４ｃが形成され
ており、これが駆動部材７に接触することによって鏡筒
１と駆動部材７との間に摩擦が発生し、鏡筒１の駆動が
可能であるようになっている。摩擦は板バネ４のバネ圧
により発生するものである。なお、図中左下方向がレン
ズの繰り出し方向である。

【００２１】さらに、圧電素子２には駆動回路５から電
圧が印加されるようになっており、印加電圧に従って圧
電素子２は伸縮する。８は位置検出回路であって、鏡筒
１の位置を検出する。鏡筒１が駆動目標位置に到達する
とこの検出回路８が駆動回路５に停止を指示し、圧電素
子２への電圧印加が終了する。この結果、圧電素子２が
印加電圧によって伸長・収縮して駆動部材７が長手方向
に作動すると、摩擦によって鏡筒１も移動し、目標位置
に到達したときに圧電素子２の伸縮が終了して駆動が完
了する。

【００２２】そして、板バネ４のバネ荷重は圧電素子２
の伸びと縮みにおいて駆動部材と移動部材との間に滑り
が生じるように設定されている。この結果、圧電素子３
が印加電圧によって伸長・収縮して駆動部材７が長手方
向（図中左右の方向）に作動すると、摩擦によって移動
部材も左右に移動可能となるが、滑りが生じるため、従
来技術とは異なり、移動部材は駆動部材には完全には追
随しない。

【００２３】ここで、圧電素子は図２１のブロック図に
示されたように制御されている。すなわち、入力装置か
ら移動目標位置が入力され、制御回路は電流１充電回
路、電流１放電回路、電流２充電回路、電流２放電回路
を制御して圧電素子への充放電を繰り返す。なお、電流
１は電流２より大きく、さらに電流１、電流２の充放電
で駆動部材、移動部材間に滑りが生じるように設定して
ある。その結果、駆動部材が往復作動し、それに対して
滑りながら移動部材が移動する。移動した位置は位置検
出器で検出され、制御回路にフィードバックされる。制
御回路はフィードバックされた位置と目標位置とを比較
し、両者が一致したところで圧電素子への充放電を終了
する。これにより移動部材が目標位置まで移動する。な
お、図２０で示した戻り方向へレンズを動かすには、電
流１で充電し、電流２で放電する。図２０で示した繰り
出し方向へレンズを動かすときには、電流２で充電し、
電流１で放電する。

【００２４】図２２に各充電回路並びに放電回路の具体
例を示す。Ａは電流１で充電する回路であって、制御回
路の端子Ａと電源端子Ｖｈに接続されたＭＯＳ・ＦＥＴ
を有している。Ｂは電流１で放電する回路であって、制
御回路の端子Ｂに接続されるとともに接地されたＭＯＳ
・ＦＥＴを有している。Ｃは電流２で充電する回路であ
って、制御回路の端子Ｃと電源端子Ｖｈに接続されたト
ランジスタを有している。また、Ｄは電流２で放電する
回路であって、制御回路の端子Ｄに接続されるとともに
接地されたトランジスタを有している。ここでＣ、Ｄは
定電流回路としている。これは圧電素子の遅い動きの方
はできるだけ等速となるように制御したほうが移動体が
速く動くからである。

【００２５】図２３、２４にこれらＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを制
御するタイムチャートを示す。図２３は、電流２で充電
し電流１で放電するものである。まず、端子Ａをハイレ
ベル（以下、Ｈ）、端子Ｄをローレベル（以下、Ｌ）に
維持することによって、回路Ａと回路Ｄとを遮断状態に
保つ。この状態でまず端子ＣをＬ、端子ＤをＬとする。
この結果、回路Ｃのトランジスタが導通し、圧電素子に
電流２（ｉ２）が流れ、充電される。充電開始後しばら
くすると圧電素子が飽和し、充電が停止する。所定時間
経過すると、端子ＣをＨにして回路Ｃを遮断し、次に端
子ＢをＨにして回路ＢのＭＯＳ・ＦＥＴを導通させる。
これにより、圧電素子に充電されていた電荷は回路Ｃを
介して急激に放電される。逆方向に駆動する場合、すな
わち電流１で充電し電流２で放電する場合には、図２４
に示すように端子ＢをＬ、端子ＣをＨに保つことによっ
て回路Ｃと回路Ｂを遮断状態に保った上で端子Ａと端子
Ｄをスイッチングすることで充放電を行なう。

【００２６】実験例従来技術と本願発明の速度を下の条件で測定した。圧電素子共振周波数 fr=138kHz 圧電素子質量ｍp=0.29g 駆動部材質量ｍr=0.20g 移動部材合計質量ｍm=50g 圧電素子印加電圧30V（無負荷静的状態で1.5μm変位）バネ力は次のような摩擦力が得られるようにそれぞれ設
定した。本願発明駆動部材と移動部材間の動摩擦力 200gf 従来技術駆動部材と移動部材間の動摩擦力 2000gf 計算より求めるとｔ1≒140sec、ｔ2≒10μsec そして次のような結果が得られた。最高速度速度ピーク周波数従来技術８ｍｍ／ｓｅｃ６ｋＨｚ本願発明実験例４０ｍｍ／ｓｅｃ２５ｋＨｚ従来技術と本願発明の特性の比較図１０に低駆動周波数での従来技術と本願発明との比較
を示す。また、図１１に高駆動周波数（本願発明で最高
速度を出すことができる周波数）での従来技術と本願発
明との比較を示す。何れも、実線は従来技術、破線は本
願発明を示している。横軸に負荷をとり、縦軸にそのと
きの移動部材の速度をとって現わしている。負荷は移動
部材の質量を変えて上向きに動かすことで調整し、負荷
０は移動部材を水平方向に動かすときのものである。ま
た、速度は移動部材の定常状態での平均速度である。

【００２７】低駆動周波数では、従来技術と本願発明に
は、性能のトレードオフがあることがわかる。すなわ
ち、本願発明は従来技術に比べて、駆動部材が目的方向
と逆に動くときの移動部材の速度低下が少ないので定常
速度をより速くすることができる。上述の図８からわか
るように、その速度は駆動部材の目的方向へ動く速度近
くまで出すことができる。その理想的最高速度は（駆動
周波数×実際の素子変位量×２）である。一方、本願発
明では余り大きな負荷は駆動できない。また、立ち上が
り速度も従来技術に比べて遅く、従来技術が１周期目か
ら定常速度に達するのに比べて、上述の図６〜図９（特
に図８）に示されているように定常速度に達するのに３
周期かかっている。このようにメリット、デメリットが
あるわけだが、低駆動周波数において本願発明は、物体
を水平に動かすような負荷の少ない状態で高速で動かし
たいときに適しているといえる。

【００２８】ここまでは、従来技術で使われているよう
な低い駆動周波数で比較を行った。しかし、本願のよう
な駆動装置をより高速で動かすためには、できるだけ高
い駆動周波数で使うのが望ましい。そこで、本願発明で
移動部材が最高速度となる駆動周波数まで上げた場合が
図１１に示されている。この駆動周波数では従来技術で
は移動部材は動かなくなってしまう。これは、従来の方
法と本発明とでは動かせる駆動周波数域に差があるため
である。図１２に駆動周波数を変えたときの従来の方法
と本発明の比較を示すが、実線が従来技術、破線が本願
発明である。横軸に駆動周波数をとり、縦軸に移動部材
の速度をとって現わされている。速度は移動部材の定常
状態での速度である。これからわかるように、移動部材
の速度は駆動周波数に対してほぼ比例して速くなり、あ
る周波数でピークを迎えてその後遅くなる。本願発明
は、従来技術よりもピークを迎える駆動周波数が高いの
で、より速い速度を出すことができるのである。

【００２９】また、駆動周波数を高くすることで、速度
が上がるだけでなく次のようなメリットも生まれ、低駆
動周波数では従来技術より劣っていた性能も改善され
る。すなわち、まず１周期の時間が短くなるから、立ち
上がり速度を速くすることができる。そして、駆動部材
の加速度が大きくなるから、限界加速度ａlimを上げる
ことができ、より大きな負荷も駆動できるようになる。
さらに、人間の可聴周波数帯域を越える２０ｋＨｚ以上
で駆動することができ、駆動音を抑えて静かに駆動する
ことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本願発明によれば高
速で駆動することができるようになり、さまざまな装置
に使用することができるようになる。また、駆動周波数
を高くすることで１周期の時間が短くなるから、立ち上
がり速度を速くすることができる。そして、駆動部材の
加速度が大きくなるから、限界加速度を上げることがで
き、より大きな負荷も駆動できるようになる。さらに、
人間の可聴周波数帯域を越える２０ｋＨｚ以上で駆動す
ることができるので駆動音が静かになり、静かな場所で
使用する装置にも採用することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の構成を示す説明図。

【図２】従来技術における電圧印加状態を示す説明図。

【図３】従来技術における変位を表わす説明図。

【図４】従来技術における速度変化を表わす説明図。

【図５】従来技術における加速度変化を表わす説明図。

【図６】本願発明における電圧印加状態を示す説明図。

【図７】本願発明における変位を表わす説明図

【図８】本願発明における速度変化を表わす説明図。

【図９】本願発明における加速度変化を表わす説明図。

【図１０】低周波数駆動時の従来技術と本願発明の特性
を比較する説明図。

【図１１】高周波数駆動時の本願発明の特性を示す説明
図。

【図１２】駆動周波数に応じた従来技術と本願発明の特
性を比較する説明図。

【図１３】圧電素子に印加される電圧を示す説明図。

【図１４】圧電素子の応答の遅れを示す説明図。

【図１５】従来技術において低周波数で駆動したときの
変位を示す説明図。

【図１６】従来技術において高周波数で駆動したときの
変位を示す説明図。

【図１７】本願発明において低周波数で駆動したときの
変位を示す説明図。

【図１８】本願発明において高周波数で駆動したときの
変位を示す説明図。

【図１９】本願発明の駆動装置の等価回路図。

【図２０】本願発明の実施例の構成を示す説明図。

【図２１】本願発明の実施例の回路を示すブロック図。

【図２２】図２１の回路に用いられる充電回路と放電回
路の回路図。

【図２３】図２２の回路によって駆動したときのタイム
チャートを示す説明図。

【図２４】図２２の回路によって駆動したときの他のタ
イムチャートを示す説明図。

【符号の説明】

１移動部材２電気機械変換素子４摩擦力付加部材７駆動部材１３静止部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静止部材と、前記静止部材にその伸縮方向の一端を固定され、その伸
長時と縮小時とでは異なる速度で伸縮するように電圧の
印加を受ける電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結合され、前
記電気機械変換素子の伸縮方向に移動できるように支持
された駆動部材と、前記駆動部材に摩擦係合され、前記電気機械変換素子の
伸縮方向に移動できるように支持された移動部材と、前記駆動部材と前記移動部材間に摩擦力を発生させる摩
擦力付加部材と、からなる駆動装置において、前記電気機械変換素子の伸長時と縮小時のどちらにおい
ても、前記駆動部材と前記移動部材間に滑りを生じさせ
るべく設定されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】前記電気機械変換素子は、上記一端を固
定端とし上記他端に前記駆動部材と前記移動部材を固定
した場合における共振周波数をｆ1、上記一端を固定端
とし上記他端に前記駆動部材を固定した場合における共
振周波数ｆ2としたとき、その駆動周波数ｆを（（２・ｆ1・ｆ2）／（ｆ1＋ｆ2））＜ｆ＜ｆ2 とすることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】静止部材と、前記静止部材にその伸縮方向の一端を固定され、その伸
長時と縮小時とでは異なる速度で伸縮するように電圧の
印加を受ける電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結合され、前
記電気機械変換素子の伸縮方向に移動できるように支持
された駆動部材と、前記駆動部材に摩擦係合され、前記電気機械変換素子の
伸縮方向に移動できるように支持された移動部材と、前記駆動部材と前記移動部材間に摩擦力を発生させる摩
擦力付加部材と、からなる駆動装置における駆動方法で
あって、前記電気機械変換素子の伸長時と縮小時のどちらにおい
ても、前記駆動部材と前記移動部材間に滑りを生じさせ
ながら移動部材を作動させることを特徴とする駆動方
法。
【請求項４】前記電気機械変換素子は、上記一端を固
定端とし上記他端に前記駆動部材と前記移動部材を固定
した場合における共振周波数をｆ1、上記一端を固定端
とし上記他端に前記駆動部材を固定した場合における共
振周波数ｆ2としたとき、（（２・ｆ1・ｆ2）／（ｆ1＋ｆ2））＜ｆ＜ｆ2 によって示された駆動周波数ｆによって駆動することを
特徴とする請求項３記載の駆動方法。