JP2001178156A

JP2001178156A - 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器

Info

Publication number: JP2001178156A
Application number: JP35302399A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Iino; 朗弘飯野; Masao Kasuga; 政雄春日
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-13
Also published as: US20010004179A1; JP4570716B2; US6441534B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波モータ自身を振動子として利用する自
励発振回路で駆動される超音波モータの速度制御を行う
とともに、自励発振回路の信頼性を向上する。【解決手段】駆動回路である自励発振回路の状態を制
御する指令信号を、超音波モータを目的の状態で安定に
駆動できる範囲に設定する。前記自励発振回路は制御信
号発生回路からの駆動指令信号、あるいは停止指令信号
に応じて駆動状態、あるいは停止状態となるように制御
可能とし、前記駆動指令信号の長さ（TD）が前記自励発
振回路に前記駆動指令信号が印加されてから発振が開始
するまでの時間（ｔ１）よりも長くなるように前記制御
信号発生回路を設定する。また、前記停止指令信号の長
さ（TS）は前記停止指令信号が前記自励発振回路に入力
されてから発振が停止するまでの時間（ｔ９）よりも短
くなるように前記制御信号発生回路を設定することで発
振を停止させず、移動体の状態を制御することを可能と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波モータ及び超
音波モータを用いた電子機器に係わり、特に超音波モー
タ自身を用いて構成された自励発振回路を駆動回路とし
て動作する超音波モータの制御方法、並びに超音波モー
タを用いた電子機器に係わる。

【０００２】

【従来の技術】超音波モータは小型で高トルク、位置決
め分解能が高い、無通電時に保持力を有する等の優れた
特徴を有することから様々な電子機器に使用され始めて
いる。超音波モータの駆動回路は一般に、温度や外部負
荷に対して変動する超音波モータの共振周波数を追尾す
る為の周波数追尾回路を必要とし、駆動回路の複雑化
や、回路実装部の大型化や高コスト化を招いてしまうと
いう課題があった。そこで近年、超音波モータ自身と増
幅回路を用いて構成された自励発振回路を用いることで
駆動回路の簡素化を図った例が出てきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら自励発振
回路を用いて駆動回路を構成した場合、駆動回路を駆動
可能（ON）状態にしてから、発振が開始し発振の振幅が
大きくなり超音波モータの駆動に必要な信号に成長する
までに時間がかかるという欠点がある。超音波モータを
位置や速度の制御に用いる場合には超音波モータに間欠
信号を与えて微小量だけ間欠に動作させたり、速度を可
変することが必要となってくるが自励発振回路を駆動回
路に用いてこの様な制御をすると、駆動回路に対する駆
動／停止の間欠命令に対して実際に自励発振回路が産み
出す駆動信号が追随できず超音波モータが起動できなか
ったり、異常発振を起こして動作が不安定になることが
あるという問題を抱えていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では駆動
回路である自励発振回路の状態を制御する指令信号を、
超音波モータを目的の状態で安定に駆動できる範囲に設
定する。すなわち、圧電素子を有する振動体と増幅回路
により、振動体を所定の固有モードで発振する自励発振
回路を構成し、前記振動体と接触された移動体を動作さ
せる超音波モータ装置において、前記自励発振回路は制
御信号発生回路からの駆動指令信号、あるいは停止指令
信号に応じて駆動状態、あるいは停止状態となるように
制御可能とし、前記駆動指令信号の長さTDが前記自励発
振回路に前記駆動指令信号が印加されてから前記自励発
振回路が発振を開始するまでの時間ｔ１よりも長くなる
ように前記制御信号発生回路を設定する。

【０００５】ここで特に前記時間ｔ１の長さは、前記自
励発振回路が前記移動体の駆動に用いられる周波数成分
で発振を開始する時間ｔ２とする。更に、状況や目的に
応じて前記駆動指令信号の長さTDを、前記自励発振回路
の発振の振幅が成長し前記移動体を動作可能とする振幅
値になるまでの時間ｔ３よりも長くしたり、あるいは前
記自励発振回路の発振の振幅が成長し特定の振幅値に飽
和するまでの時間ｔ４よりも長くする。また、あるいは
前記時間ｔ３と時間ｔ４の間となるように設定する。

【０００６】また、前記停止指令信号の長さTSは前記停
止指令信号が前記自励発振回路に入力されてから発振が
停止するまでの時間ｔ９よりも短くなるように前記制御
信号発生回路を設定することで発振を停止させず、移動
体の状態を制御する。前記駆動指令信号と前記停止指令
信号を前記自励発振回路に交互に入力して駆動する際に
は、前記駆動指令信号が時間TD印加される間に前記増幅
回路の入力部の電圧値の変化量が、前記停止指令信号が
時間TS印加される間に前記増幅回路の入力部の電圧値の
変化量よりも大きくなる様に前記時間TDおよび時間TSを
設定する。

【０００７】また、超音波モータの速度を可変する際に
は前記駆動指令信号の時間TDと前記停止指令信号の時間
TSがなす制御指令信号の周波数１／(TD＋TS)が、前記所
定の固有モードの周波数よりも高くなる様に設定する。
また、前記複数の増幅回路のうち、能動状態となる増幅
回路の数を周期的に可変し、前記移動体を動作させる発
振状態と前記移動体が動作不可となる発振状態を切り替
えることで前記自励発振回路を停止させずに移動体の駆
動と停止、あるいは速度を変えるようにすることで安定
に発振させる。

【０００８】そして、以上の様な超音波モータを電子機
器に搭載することで、電子機器の制御性を高めるととも
に、小型・低消費電力化を図ることが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図１から図１３を参照して本
発明を適用した実施の形態を詳細に説明する。｛実施の形態１｝一般の超音波モータの駆動回路（他励
方式）では駆動指令信号の印加とほぼ同時に一定振幅の
駆動信号が超音波モータに印加される。一方、本発明で
扱う様な自励発振回路では発振開始までに時間を要する
と共に、発振が成長し一定値になるまでに更に時間を要
する為、従来の様な制御方法は適用できず、制御方法に
注意を要する。本発明ではこの様な新しい駆動回路であ
る自励発振回路を用いた超音波モータの安定な制御方
法、駆動方法について示す。

【００１０】図５は本発明に適用可能な実施例における
超音波モータ１の構造を、図６は超音波モータ１の動作
原理を示したものである。図５において円板状の振動体
６はその中心を支持板４に固定された中心軸５によって
支持されている。振動体６の第1の面には圧電素子７が
接合されており、第2の面には振動体６の振動変位を拡
大し、移動体８に回転力を与える突起６ａが設けられて
いる。移動体８の中心には軸受け３が設けられ、その中
心を中心軸５で案内している。また軸受け３の内輪を加
圧機構２によって加圧することにより振動体６の突起６
ａと移動体８の摩擦部材８ａの間に接触圧を与える。圧
電素子７の圧電効果によって振動体６に励振された振動
波は摩擦力を介して移動体８の回転力に変換される。

【００１１】図６に詳細な動作原理を示す。振動体６に
接合される圧電素子７は円周方向に４分の1波長毎に分
極領域が分割され、一つおきに方向が逆になるように厚
み方向に分極処理されている。圧電素子７の一方の面に
あり各分極領域ごとに設けられた電極パターンを一つお
きに電気的に短絡し、斜線部１２ａと非斜線部１２ｂの
二つの電極パターン群を構成する。そして、振動体６の
突起６ａがちょうど電極パターンの境界に位置するよう
に振動体６と圧電素子７が接合される。接合面は全体に
渡って電極１２ｃが設けられている。

【００１２】斜線部のパターン群１２ａの圧電素子に所
定の周波数の信号が印加されると振動体６には（ｃ）に
示したような定在波が発生する。この時上昇した突起６
ａは右に傾くためこれと接する移動体８は右に移動す
る。非斜線部のパターン群１２ｂに信号を印加すると振
動体６には（ｄ）のような定在波が発生し、移動体８は
今度は左方向に移動する。

【００１３】図７は自励発振回路を用いた超音波モータ
の駆動回路１８を示したものである。二つのバッファ２
２，２３は圧電素子７の二つの電極パターン群（図６に
おける斜線部１２ａ及び非斜線部１２ｂ）にそれぞれ独
立に接続される。圧電素子７が接合された振動体６と二
つのコンデンサ２４，２６により共振回路が構成され、
インバータ２１および抵抗２０により構成された反転増
幅回路は共振回路からの信号を反転増幅し共振回路に戻
すことで発振を持続する。抵抗２５はコンデンサ２４と
でローパスフィルタを構成し、高次のスプリアス振動を
抑制する。

【００１４】ここでインバータ２１および二つのバッフ
ァ２２，２３はトライステート構成のものであり制御端
子２１Ｌ、２２Ｌ、２３Ｌに入力される信号次第(例え
ばＬｏｗレベル信号)で出力端子を高インピーダンスの
状態、すなわち出力信号をＯＦＦにできる。例えば、い
づれか一方のバッファ２２もしくは２３の出力信号をＯ
ＦＦとすることで正転、あるいは逆転の切換えが可能と
なる。また、インバータ２１もしくは二つのバッファ２
２，２３の出力信号をＯＦＦ（出力端子を高インピーダ
ンス）とすることで停止する。

【００１５】図１はインバータ２１およびバッファ２２
を能動状態とし、自励発振回路１８を駆動状態とする駆
動指令信号すなわちＨｉｇｈレベル信号が制御信号発生
回路２７より出力され、制御端子に入力されてからの自
励発振回路１８の点１８ａにおける発振振幅の状態を示
したものである。（インバータ２１を能動状態とした後
でインバータ２１を能動状態としても同様の状態とな
る）図１において、自励発振回路に駆動指令信号が印加
されてから時間ｔ１が経過すると自励発振回路の発振が
開始し、時間ｔ４後にはその発振振幅が飽和し一定値と
なる。この時、超音波モータ１に印加される駆動信号も
一定値になる。

【００１６】回路構成、超音波モータ１の状態等、場合
によっては発振開始の当初には高次のスプリアス振動等
の成分が発振に含まれるが、時間ｔ２には目的の周波数
成分の発振となる。そして、時間ｔ３の発振振幅となっ
た時、振動体７の振幅は移動体８を動かすだけの振幅値
に成長し、移動体８は動作を開始する。実際には図７の
様に自励発振回路１８を構成した場合には抵抗２０とイ
ンバータ２１とにより反転増幅回路を構成し、発振開始
までの時間ｔ１は点１８ａの電圧が反転増幅回路の動作
点（VDD/２）になるまでの時間にほぼ等しい。初め１８
ａの電圧は０Ｖ（Ｌｏｗレベル）であるが、インバータ
２１の制御端子に駆動指令信号が入力され能動状態とな
ると点１８ｂの電圧は電源電圧VDD（Highレベル）とな
る。１８bの電圧は抵抗（Ｒ）２０を介してコンデンサ
（Ｃ）２６に充電され、時間t１後に動作点に至る。す
なわちｔ１≒−ＣＲｌｎ0.5＝0.693ＣＲとなる。

【００１７】また、その後発振状態にある自励発振回路
１８のインバータ２１の制御端子２１Lに停止指令信号
が印加すると図２に示した様に時間t９後には発振振幅
は０となる。そして、時間ｔ１０後には電圧は０V（Low
レベル）になる。回路構成や制御信号の入力の方法によ
っては駆動指令信号および停止指令信号に対する発振の
起動および停止の状態は図３,４に示す様に電圧レベル
を動作点に保ったまま発振のみ起動及び停止するが、そ
れ以外の点に付いては図1，２と同様であり以下に示す
制御方法も同様と考えてよい。例えば図7の帰路構成に
おいては、制御信号発生回路２７からの駆動指令信号に
よってインバータ２１を能動状態とした後で、バッファ
２２を能動状態とすれば図３，４に示す発振の起動およ
び停止状態と同様となる。

【００１８】従って、図８に示す様に、制御信号発生回
路２７からの駆動指令信号（Highレベル信号）の長さTD
を、駆動指令信号が印加されてから発振が開始するまで
の時間ｔ１よりも常に長くなる様に、予め制御信号発生
回路２７を設定することで、確実に発振が出来る。特
に、発振の初期で目的の周波数以外の信号成分が含まれ
ている場合には、これらが減衰し、目的の周波数成分の
発振となる時間t２よりも常に長くなる様に設定する。
制御信号発生回路２７は例えば制御信号を発生する為の
信号発生回路の他に、これに指令を与えるCPU、並びに
駆動指令信号の長さTDや停止指令信号の長さTS等の条
件、パラメータを記憶したROM等からなる。

【００１９】以上の様に制御信号発生回路２７からの駆
動指令信号の長さTDの下限値を決めることで、発振不良
や異常発振がなく超音波モータ１の安定なステップ動作
が可能となる。また、この下限値よりも大きい範囲で駆
動指令信号の長さTDを可変すればステップ量やスピード
のコントロールを安定に行うことが可能となる。更に
は、発振開始までの時間ｔ１もしくはｔ２と、実際に移
動体８が移動を始めるまでの時間t３とに大きな隔たり
がある場合には駆動指令信号の長さTDの下限値を時間ｔ
３よりも大きく設定する。また、駆動指令信号の長さTD
を発振が成長し、一定の振幅値に飽和するまでの時間t
４よりも大きくすれば超音波モータに加わる駆動信号も
定常状態と同じ大きさになり、ステップ駆動時にも連続
回転と同等のトルクを得ることが出来る。

【００２０】図９に示したように、駆動指令信号の長さ
ＴＤを時間ｔ３とｔ４の間に設定することにより、駆動
指令信号の印加されている時間ＴＤの間における移動体
8の移動量は微小量となる為、精密な位置決めが可能と
なる。一方、駆動指令信号の長さTDを時間ｔ３とｔ４の
間で駆動する様に制御信号発生回路27を設定すれば移動
体の微動が可能となる。｛実施の形態２｝本実施の形態では駆動指令信号と停止
指令信号を交互に自励発振回路１８に入力して駆動する
際に安定な発振および動作が得られる制御方法について
示す。

【００２１】図７に示す様な構成の自励発振回路を用い
た場合、図１および図２に示す様に、回路上の点１８ａ
の電圧は駆動指令信号の印加とともに徐々に抵抗２０と
インバータ２１からなる増幅回路の動作点（VDD/２）に
近づき、ほぼ動作点に至った時点から発振を開始する。
そしてその後、停止指令信号を印加すると発振はやがて
停止し、やがて０V（GNDレベル）に落ち着く。

【００２２】従って、駆動指令信号と停止指令信号を交
互に自励発振回路１８に入力して駆動する際には駆動指
令信号による点１８ａの電圧の増加分ΔＩＶ（動作点へ
の近づき量：時間ｔ１における状態）が停止指令信号に
よる点１８ａの電圧の低下分ΔＤＶ（動作点からの遠の
き量：時間ｔ１０における状態）よりも大きくなる様
に、すなわちΔＩＶ(ＴＤ)＞ΔＤＶ(ＴＳ)となる様に駆
動指令信号の印加時間ＴＤと停止指令信号の印加時間Ｔ
Ｓを設定する様にする。

【００２３】例えば、駆動指令信号及び停止指令信号の
印加時間TDおよびTSに対する点１８ａの電圧の増加の割
合と低下の割合が同じであれば、駆動指令信号の印加時
間ＴＤと停止指令信号の印加時間ＴＳが成す制御信号の
周期（ＴＤ＋ＴＳ）の中で駆動指令信号の印加時間ＴＤ
の割合を５０％よりも大きくすることにより点１８ａの
電圧は徐々に動作点に到達し、発振を得ることが可能と
なる。

【００２４】更には停止指令信号の印加時間ＴＳを停止
指令信号が自励発振回路１８に入力されてから発振が停
止するまでの時間ｔ９よりも短くなる様に周期（ＴＤ＋
ＴＳ）を決めることにより、発振を停止させずに発振波
形、振幅を変化させることができ、超音波モータ１の速
度を調整することが出来る。この時の制御信号と発振振
幅の様子を図１０に示す。ここで発振振幅の最大値は発
振振幅の飽和値にまで達しているので定常回転と比較し
て起動トルクをほとんど低下させずに回転数のみを可変
することが可能となる。

【００２５】以上の様な条件で制御信号発生回路２７か
らの制御信号すなわち駆動指令信号と停止指令信号の各
々の長さおよび長さの比を変えてチョッピング制御、Ｐ
ＷＭ制御を行うことによりトルクの低下を抑えながら、
回転数のみを可変することが出来る。｛実施の形態３｝本実施の形態では速度可変の別の実施
例を示す。ここでは駆動指令信号と停止指令信号を交互
に自励発振回路１８に入力して超音波モータ１を１駆動
する際に、駆動指令信号の印加時間ＴＤと停止指令信号
の印加時間ＴＳが成す制御信号の周波数１/（ＴＤ＋Ｔ
Ｓ）を超音波モータ１の駆動周波数、すなわち発振の周
波数よりも高くなる様に制御信号発生回路２７を設定す
る。

【００２６】これにより発振の１周期の中で自励発振回
路１８へ流入するエネルギをコントロールでき、駆動指
令信号の印加時間ＴＤと停止指令信号の印加時間ＴＳの
比および周波数１/（ＴＤ＋ＴＳ）に応じて発振、すな
わち超音波モータ１の駆動信号の振幅値を可変でき、移
動体８の速度制御が可能となる。駆動指令信号の印加時
間ＴＤと停止指令信号の印加時間ＴＳの比を変えた場合
の発振の振幅の変化を図１１に示す。図10（ａ）は駆動
指令信号を常時印可した場合の発振の振幅の状態を示し
たものであり、図10（ｂ）は発振の周期よりも短い間隔
で停止指令信号を印可した場合の発振の振幅を示したも
のである。

【００２７】図１０の場合と異なり、発振の振幅は常に
一定値となるため、回転数の変動が極めて小さく、また
より低速での駆動が可能となる。｛実施の形態４｝ここでは自励発振回路１８を用いた超
音波モータ１の欠点である立ち上がり時間の改善法につ
いて示す。

【００２８】図７の自励発振回路１８において、増幅回
路となるバッファ２２，２３は夫々並列に複数個設けら
れている。これら複数のバッファ２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２３ａ、２３ｂ、２３ｃのうち、まず特定個のバッ
ファのみを能動状態として発振させた後、能動状態とな
るバッファの数を増やし、移動体８を動作させる。この
様子を図１２に示す。移動体８を動作させる前に、バッ
ファ２２ａのみを能動状態とし、予め移動体８を動かし
得ない振幅の発振を作り出しておくことにより、発振が
開始するまでの時間ｔ１を削減できるとともに、予め一
定の振幅値を持っている為、移動体８を動作可能な振幅
値まで成長するのに短い時間で済み、立ち上がりの極め
て速い超音波モータ１が実現できる。また、自励発振回
路１８の起動時に発生する異常発振による超音波モータ
１の不起動を回避することが出来る。例えば、エンコー
ダ等のセンサを用いて位置決めをする際に、一旦目標位
置の近くで発振は停止させず、移動体８の動作のみを停
止させ、その後で目標位置と現在位置とずれ量を補正す
るようにすれば高速な位置決めが可能となる。また、同
様に目標位置を超えた場合にも発振は停止させず、移動
体８の動作のみを停止させ、その後で目標位置と現在位
置とずれ量を補正するようにすれば高速な位置決めが可
能となる。｛実施の形態５｝図１３は、本発明に係わる超音波モー
タを電子機器に適用した実施の形態５のブロック図を示
す。

【００２９】本電子機器は、前述の振動体６と振動体６
により駆動される移動体８と、移動体８と振動体６に接
触圧を与える加圧手段２と、移動体８と連動して可動す
る伝達機構１３と、伝達機構１３の動作に基づいて運動
する出力機構１４を備えることを特徴とする。尚、ここ
で超音波モータ１の駆動・制御に関しては実施例１から
４に示してあるのでここでは省略する。

【００３０】ここで、伝達機構１３には、例えば、歯
車、摩擦車等の伝達車を用いる。伝達機構１３を省略
し、直接出力機構を設けても構わない。出力機構１４に
は、例えば、指示装置や電子時計においては指針あるい
は指針駆動機構やカレンダ等の表示板、あるいは表示板
駆動機構を、コピー機やプリンタにおいてはレーザーの
方向を変えるミラーを、カメラやビデオカメラにおいて
はシャッタ駆動機構、絞り駆動機構、レンズ駆動機構、
フィルム巻き上げ機構等を、レーザーや光を利用した計
測器や製造装置、センサーにおいては光の遮断・透過や
特定波長の光のみを透過するスリット板やフィルター
を、音響機器のボリュウム等には抵抗値や容量値を可変
する接点機構やギャップ板を、ハードディスクや光ディ
スクにおいてはピックアップ駆動機構を用いる。

【００３１】また、移動体８に出力軸を取り付け、出力
軸からトルクを伝達する動力伝達機構を有する構成とす
れば、超音波モータ自身で駆動機構が実現できる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明では駆動回路であ
る自励発振回路の状態を制御する指令信号を、超音波モ
ータを目的の状態で安定に駆動できる範囲に設定する。
すなわち、圧電素子を有する振動体と増幅回路により、
振動体を所定の固有モードで発振する自励発振回路を構
成し、前記振動体と接触された移動体を動作させる超音
波モータ装置において、前記自励発振回路は制御信号発
生回路からの駆動指令信号、あるいは停止指令信号に応
じて駆動状態、あるいは停止状態となるように制御可能
とし、前記駆動指令信号の長さTDが前記自励発振回路に
前記駆動指令信号が印加されてから発振が開始するまで
の時間ｔ１よりも長くなるように前記制御信号発生回路
を設定することで確実な自励発振が得られる。

【００３３】ここで特に、発振の立ち上がりにスプリア
ス振動等の発振が生じる場合には前記時間ｔ１の長さ
を、前記移動体の駆動に用いられる周波数の信号が発振
を開始する時間ｔ２とすることで確実に目的の発振が得
られる。更に、駆動指令信号の長さTDを、前記発振が成
長し前記移動体を動作可能とする振幅値になるまでの時
間ｔ３よりも長くすることにより確実な超音波モータの
動作が得られる。

【００３４】また、駆動指令信号の長さTDを前記発振が
成長し特定の振幅値に飽和するまでの時間ｔ４よりも長
く設定することにより超音波モータに印加される電圧は
定常状態値となり、間欠駆動した場合にもトルクは低下
しない。また、駆動指令信号の長さTDを、前記時間ｔ３
と時間ｔ４の間となるように設定することにより超音波
モータの超微動が実現でき高精度位置決め制御が可能と
なる。

【００３５】また、前記停止指令信号の長さTSを前記停
止指令信号が前記自励発振回路に入力されてから発振が
停止するまでの時間ｔ９よりも短くなるように前記制御
信号発生回路を設定することにより安定な発振が持続す
るとともに。超音波モータのトルクを低下させず回転数
の制御が可能となる。前記駆動指令信号と前記停止指令
信号を前記自励発振回路に交互に入力して駆動する際
に、前記駆動指令信号が時間TD印加される間に前記増幅
回路の入力部の電圧値が変化する量が、前記停止指令信
号が時間TS印加される間に前記増幅回路の入力部の電圧
値が変化する量よりも大きくなる様に前記時間TDおよび
時間TSを設定することで増幅回路。

【００３６】また、前記駆動指令信号の時間TDと前記停
止指令信号の時間TSがなす制御指令信号の周波数１／(T
D＋TS)を、前記所定の固有モードの周波数よりも高く設
定することで駆動信号の振幅値を時間TD,TSの比率、お
よび周波数１/（ＴＤ＋ＴＳ）に応じて一定に制御で
き、回転数変動やトルク変動を抑えながら回転数の制御
が可能となる。

【００３７】また、複数の増幅回路のうち、能動状態と
なる増幅回路の数を可変することで発振を停止すること
なく超音波モータの駆動/停止状態を制御可能であり安
定にかつ応答性よく超音波モータを駆動させることが可
能である。そして、本発明を適用した超音波モータを用
いることにより小型で低消費電力の電子機器が実現され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】駆動指令信号と発振振幅の立ち上がりの様子を
示した図である。

【図２】停止指令信号と発振振幅の停止の様子を示す図
である。

【図３】駆動指令信号と発振振幅の立ち上がりの様子の
別の例を示す図である。

【図４】停止指令信号と発振振幅の停止の様子の別の例
を示す図である

【図５】本発明の超音波モータの構造を示したものであ
る。

【図６】本発明の超音波モータの動作原理を示したもの
である。

【図７】本発明の超音波モータの駆動回路を示したもの
である。

【図８】駆動指令信号に対する発振振幅の様子を示す図
である。

【図９】駆動指令信号に対する発振振幅の様子の別の例
を示す図である。

【図１０】駆動指令信号時間と停止指令信号時間に対す
る発振振幅の様子を示す図である。

【図１１】制御信号の周波数を超音波モータの駆動周波
数よりも高くした場合の発振振幅の様子を示したもので
ある。

【図１２】能動状態となるバッファの数を可変した場合
の発振振幅の状態を示した図である。

【図１３】本発明に係わるの超音波モータを電子機器に
適用した例を示したものである。

【符号の説明】

１超音波モータ２加圧機構３軸受け４支持板５中心軸６振動体７圧電素子８移動体１２電極２１インバータ２２バッファ２３バッファ

フロントページの続きＦターム(参考） 5H680 AA00 AA05 AA06 AA08 BB01 BB16 BC01 BC04 BC05 CC02 CC06 DD01 DD15 DD23 DD53 DD66 DD74 DD85 DD92 EE03 EE22 FF08 FF21 FF23 FF24 FF26 FF31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子を有する振動体と、前記圧電素
子の出力信号を増幅する増幅回路とで、前記振動体を所
定の固有モードで発振する自励発振回路を構成し、前記
振動体に接触する移動体を動作させる超音波モータ装置
において、前記自励発振回路を駆動状態あるいは停止状態となるよ
うに指令する、駆動指令信号あるいは停止指令信号を前
記自励発振回路に出力する制御信号発生回路を有し、前記駆動指令信号の長さ（TD）が、前記自励発振回路に
前記駆動指令信号が印加されてから前記自励発振回路が
発振を開始するまでの時間（ｔ１）よりも長くなるよう
に前記制御信号発生回路を設定したことを特徴とする超
音波モータ装置。
【請求項２】前記駆動指令信号の長さ（TD）は、前記
自励発振回路が前記移動体の駆動に用いられる周波数成
分で発振を開始する時間（ｔ２）であることを特徴とす
る請求項１記載の超音波モータ装置。
【請求項３】前記駆動指令信号の長さ（TD）は、前記
自励発振回路の発振の振幅が時間とともに大きくなり、
前記移動体を動作可能とする振幅値になるまでの時間
（ｔ３）よりも長いことを特徴とする請求項1記載の超
音波モータ装置。
【請求項４】前記駆動指令信号の長さ（TD）は、前記
自励発振回路の発振の振幅が時間とともに大きくなり、
一定の振幅値に飽和するまでの時間（ｔ４）よりも長い
ことを特徴とする請求項1記載の超音波モータ装置。
【請求項５】前記駆動指令信号の長さ（TD）は、前記
時間（ｔ３）と時間（ｔ４）の間であることを特徴とす
る請求項1記載の超音波モータ装置。
【請求項６】圧電素子を有する振動体と、前記圧電素
子の出力信号を増幅する増幅回路により、前記振動体を
所定の固有モードで発振する自励発振回路を構成し、振
動体と接触された移動体を動作させる超音波モータ装置
において、前記自励発振回路を駆動状態、あるいは停止状態となる
ように指令する駆動指令信号、あるいは停止指令信号
を、前記自励発振回路に出力する制御信号発生回路を有
し、前記停止指令信号の長さ（TS）は前記停止指令信号が前
記自励発振回路に入力されてから発振が停止するまでの
時間（ｔ９）よりも短くなるように前記制御信号発生回
路を設定したことを特徴とする超音波モータ装置。
【請求項７】圧電素子を有する振動体と、前記圧電素
子の出力信号を増幅する増幅回路により、前記振動体を
所定の固有モードで発振する自励発振回路を構成し、振
動体と接触された移動体を動作させる超音波モータ装置
において、前記自励発振回路を駆動状態、あるいは停止状態となる
ように指令する駆動指令信号、あるいは停止指令信号
を、前記自励発振回路に出力する制御信号発生回路を有
し、前記駆動指令信号と前記停止指令信号を前記自励発振回
路に交互に入力して前記超音波モータ装置を駆動する際
に、前記駆動指令信号が時間（TD）の間だけ印加される
間に前記圧電素子の出力信号を入力する入力部の電圧値
が変化する量が、前記停止指令信号が時間（TS）の間だ
け印加される間に前記増幅回路の入力部の電圧値が変化
する量よりも大きくなる様に前記時間（TD）および時間
（TS）を設定することを特徴とする超音波モータ装置。
【請求項８】圧電素子を有する振動体と前記圧電素子
の出力信号を増幅する増幅回路により、振動体を所定の
固有モードで発振する自励発振回路を構成し、前記振動
体と接触された移動体を動作させる超音波モータ装置に
おいて、前記自励発振回路を駆動状態、あるいは停止状態となる
ように指令する駆動指令信号、あるいは停止指令信号
を、前記自励発振回路に出力する制御信号発生回路を有
し、前記駆動指令信号と前記停止指令信号を前記自励発振回
路に交互に入力して駆動する際に、前記駆動指令信号の
時間（TD）と前記停止指令信号の時間（TS）によって決
定される制御指令信号の周波数（１／(TD＋TS)）が、前
記所定の固有モードの周波数よりも高いことを特徴とす
る超音波モータ装置。
【請求項９】圧電素子を有する振動体と、前記圧電素
子の出力信号を増幅する複数の増幅回路により、振動体
を所定の固有モードで発振する自励発振回路を構成し、
前記振動体と接触された移動体を動作させる超音波モー
タ装置において、前記複数の増幅回路のうち、能動状態となる増幅回路の
数を可変し、前記移動体を動作させる第1の発振状態と前記移動体が
動作しない第2の発振状態を切り換えることを特徴とす
る超音波モータ装置
【請求項１０】請求項１から９記載の何れかに記載の
超音波モータを備えたことを特徴とする超音波モータ付
き電子機器。