JP2002238269A - 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧電アクチュエータの小型化、安定駆動化、さ
らには、駆動電力の効率的な使用を、圧電アクチュエー
タの構成と制御方法により実現すること。 【解決手段】圧電アクチュエータは、第一電極部Ａ１５
と、第一電極部Ａ１５に対応する第一分極部Ａ２１と、
第一電極部Ｂ１６と、第一電極部Ｂ１６に対応する第一
分極部Ｂ２２と、第二電極部Ａ１７と、第二電極部Ａ１
７に対応する第二分極部Ａ２３と、第二電極部Ｂ１８と
第二電極部Ｂ１８に対応する第二分極部Ｂ２４を有する
屈曲層３０と、第三電極部１９と、第三電極部１９に対
応する第三分極部２５を有する伸縮層２９が積層した圧
電体１からなり、屈曲層３０と伸縮層２９との間には、
ＧＮＤ電極部２０がある。さらに、駆動信号発生器５と
第一電極部Ａ１５との間に第一切替部７を、駆動信号発
生器５と第一電極部Ｂ１６との間に第二切替部８を設け
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、圧電アクチュエー
タに関し、特に圧電アクチュエータの駆動制御に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気の入力により、歪みを発生する逆圧
電効果の性質を有する圧電体の特徴として、高出力、高
応答性、非磁性であること等があげられる。圧電体を用
いたアクチュエータに超音波モータがあり、圧電体の特
徴に加え、摩擦力による移動体の高保持力を有すること
等があげられる。

【０００３】超音波モータは、駆動原理から、定在波型
と進行波型とに分類される。矩形板、円板、円柱などの
単純形状で構成でき、また圧電体の特徴を生かした構成
とすることで、小型化が可能である。

【０００４】駆動方法としては、定在波型では、振動体
に設けられた突起の楕円運動方向により移動方向が決定
する方法等があり、また、進行波型では、振動体に設け
られた突起の連続的な動きにより、移動体を駆動させて
いる。

【０００５】従来の技術による圧電アクチュエータの構
成として、矩形状圧電アクチュエータと、マイクロ圧電
アクチュエータを例に、図２〜５を用いて詳細に述べ
る。

【０００６】まず、図２、３を用いて、矩形状圧電アク
チュエータについて述べる。

【０００７】本圧電アクチュエータは、矩形状をしてお
り、圧電体の層を多数化し、且つ各層の電極及び分極が
異なる構成となっている。積層の構成としては、屈曲振
動を励起する屈曲層３０と、伸縮振動を励起する伸縮層
２９からなる。駆動には、屈曲振動と伸縮振動とを合成
させる。

【０００８】図２を用いて、矩形状圧電アクチュエータ
の構成について以下に述べる。

【０００９】図２（Ｂ）は、矩形状圧電アクチュエータ
の内部圧電体層のうち、屈曲振動を励起する屈曲層を示
している。

【００１０】矩形状圧電アクチュエータの屈曲振動を励
起する屈曲層３０は、一対をなす電極として、第一電極
部Ａ１５と第一電極部Ｂ１６があり、もう一方の一対を
なす電極として、第二電極部Ａ１７と第二電極部Ｂ１８
がある。そして、第一電極部Ａ１５と第一電極部Ａ１５
に対応した第一分極部Ａ２１と、第一電極部Ｂ１６と第
一電極部Ｂ１６に対応した第一分極部Ｂ２２と、第二電
極部Ａ１７と第二電極部Ａ１７に対応した第二分極部Ａ
２３と、第二電極部Ｂ１８と第二電極部Ｂ１８に対応し
た第二分極部Ｂ２４からなる。

【００１１】図２（Ｄ）は、矩形状圧電アクチュエータ
の内部圧電体層のうち、伸縮振動を励起する伸縮層を示
している。

【００１２】矩形状圧電アクチュエータの伸縮振動を励
起する伸縮層２９は、第三電極部１９と第三電極部１９
に対応した第三分極部２５からなる。

【００１３】図２（Ｃ）は、矩形状圧電アクチュエータ
の他層との絶縁層となるＧＮＤ層を示している。

【００１４】ＧＮＤ層３１は、圧電体に設けられたＧＮ
Ｄ電極部２０からなり、屈曲層３０、伸縮層２９との間
にはさまれ、各層を絶縁する役割をする層である。

【００１５】図２（Ａ）は、矩形状圧電体の長辺部の一
側面を示している。矩形状圧電体の長辺部の一側面に
は、第一電極部Ｂ１６と、第二電極部Ａ１７と、ＧＮＤ
電極部２０が設けられている。各電極部ともに内部の層
に設けられた電極部を側面に引き出してあり、屈曲層３
０、及び、ＧＮＤ層３１が複数であっても側面で一度に
導通を取ることが可能である。

【００１６】図２（Ｅ）は、矩形状圧電素子の長辺部、
図２（Ａ）とは、他方の側面を示している。矩形状圧電
体の長辺部の一側面には、第一電極部Ａ１５と、第二電
極部Ｂ１８と、第三電極部１９が設けられている。各電
極部ともに内部の層に設けられた電極部を側面に引き出
してあり、屈曲層３０、及び、伸縮層２９が複数であっ
ても側面で一度に導通を取ることが可能である。

【００１７】図３を用いて、矩形状圧電アクチュエータ
の駆動方法について以下に述べる。

【００１８】矩形状圧電アクチュエータは、第三電極部
１９と第三電極部に対応した第三分極部２５を有する伸
縮層２９と、第一電極部Ａ１５と第一電極部Ｂ１６と、
第二電極部Ａ１７と第二電極部Ｂ１８と、第一電極部Ａ
１５に対応した位置にある第一分極部Ａ２１と、第一電
極部Ｂ１６に対応した位置にある第一分極部Ａ２２と、
第二電極部Ａ１７に対応した位置にある第二分極部Ａ２
３と、第二電極部Ｂ１８に対応した位置にある第二分極
部Ｂ２４からなる屈曲層３０と、ＧＮＤ層３１を積層し
た構成からなる圧電体１と、圧電体１に駆動信号源とな
る駆動信号発生器５と、屈曲層３０に電圧入力する位置
を切り替える切替部６からなる。

【００１９】図３では、矩形状圧電アクチュエータの屈
曲層３０に設けられた第一電極部Ａ１５と第一電極部Ｂ
１６とに電圧が印加されるよう、切替部６をｂの側に導
通させた場合を示している。駆動信号発生器５から駆動
信号が、第一電極部Ａ１５と第一電極部Ｂ１６とに入力
されることにより、圧電体１は、屈曲し、図３に示すよ
うに振動の腹が２つ、節が３つある二次の振動が励起さ
れる。

【００２０】同様に、矩形状圧電アクチュエータの伸縮
層２９に設けられた第三電極部１９に、駆動信号発生器
５から駆動信号が入力されることにより、圧電体１は、
伸縮振動が励起される。

【００２１】圧電体１は、屈曲層３０により励起された
屈曲振動と、伸縮層２９により励起された伸縮振動との
合成により、圧電体１の各部では楕円運動を起こす。中
でも、図３に示す圧電体１の右短辺部先端では、反時計
回りの楕円運動を生じさせ、移動体４を右短辺部先端に
接触させることにより、移動体4を駆動させることが可
能である。

【００２２】逆に切替部６の方向をａとすることによ
り、屈曲層３０では、駆動信号発生器５から駆動信号
が、第二電極部Ａ１７と第二電極部Ｂ１８とに入力され
る。それにより、切替部6の方向をｂとした場合とは、
逆位相で屈曲振動が励起され、伸縮層２９による伸縮振
動と合成されることにより、圧電体１の右短辺先端で
は、時計回りの楕円運動を生じさせ、切替部６の方向を
ｂとした場合とは、逆方向に移動体４を駆動させること
ができる。つまり、切替部６をａとｂで切り替えること
により、移動体４の駆動方向を切り替えることが可能で
ある。

【００２３】図４、５を用いて、L形状の振動体を有す
るマイクロ圧電アクチュエータについて述べる。

【００２４】圧電アクチュエータの部品を、エッチング
により作製した小型な圧電アクチュエータの具体例とし
て、マイクロ圧電モータが知られている(電気学会 第
１５回センサ・シンポジウム TECHNICAL DIGEST １８１
頁〜１８４頁 １９９７年)。図４にそのマイクロ圧電
モータの組立図を示す。このマイクロ圧電モータは、回
転軸２８を持つ円盤状の移動体４、振動体１０と回転軸
２８を支持する支持台３２とから、構成されている。振
動体１０には、伸縮運動を発生する圧電体１を弾性材９
に貼付けした屈曲変位部３３が３つ設けてある。前記屈
曲変位部３３は、Ｌ字形状をしており、このＬ字形状の
短辺端部は、支持台３２の中心部に固定されている。こ
の屈曲変位部３３は、移動体４の接線方向と平行に配置
する。なお、移動体４には、摺動部が設けられている。
弾性材９は、エッチング等を用いて作製される。

【００２５】図５は、このマイクロ圧電モータの動作原
理を示す説明図である。圧電体１に特定周波数の駆動電
圧を印加することにより、当該圧電体１が伸縮する。こ
の伸縮により振動体１０は、図５に示すように屈曲振動
する。振動体１０が振動すると、振動体１０の先端が移
動体４と接触し、その縦横方向の力成分の合成により移
動体４が移動する。

【００２６】駆動には、図４に示す、すべての圧電体１
に駆動電圧を印加し、屈曲変位部３３を振動させて、移
動体４を回転軸２８まわりに回転させる。

【００２７】以上、矩形状圧電アクチュエータ、及びマ
イクロ圧電モータともに駆動特性は、設計段階でモータ
特性を形状により可変する事が可能であった。そして、
モータ作製後、駆動力を可変するには、駆動信号の発生
源である駆動信号発生器６の出力を、人の手等でアナロ
グ的に操作することにより行っていた。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】前述のような圧電アク
チュエータは、一定の駆動状態が要求され、一定の駆動
状態が保たれている場合は、圧電アクチュエータに対
し、一定の電圧を印加するだけで、要求に応えることが
可能である。しかし、駆動対象の駆動特性が時系列的に
変動するような場合には、一定の電圧を印加したままで
は、圧電アクチュエータの駆動を安定に保つことが不可
能である。そのため、圧電アクチュエータの駆動状態を
センサー等によりセンシングして、圧電アクチュエータ
に印加する電圧値を制御することや、周波数制御するこ
と等が一般的に取られている。しかし、そのような方式
をとった場合、圧電アクチュエータの駆動回路が複雑と
なるおそれがあった。そのため、圧電アクチュエータ全
体を極限まで小型化する際には、駆動回路の単純化も課
題となってくる。

【００２９】つまり、圧電アクチュエータでは、単純な
駆動回路で、さらに、外部負荷の影響を受けても効率よ
く制御することが可能な圧電アクチュエータとその駆動
方法が必要であった。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑みて
なされたものであって、圧電アクチュエータの小型化を
狙い単純な回路構成で且つ外部負荷の影響を受けても、
効率よく制御することが可能な圧電アクチュエータとそ
の制御方法の実現を目的とする。

【００３１】本発明に係る圧電アクチュエータは、少な
くとも二つの電極部と、前記少なくとも二つの電極部に
対応した位置に分極部を有し、前記少なくとも二つの電
極部に電圧が印加されることにより運動する少なくとも
一つの圧電体と、前記圧電体と接触して駆動する移動体
と、前記少なくとも二つの電極部へ電圧印加する駆動信
号発生器を有する圧電アクチュエータにおいて、前記少
なくとも二つの電極部への印加電圧の切断及び導通を切
り替える切替部を、前記少なくとも二つの電極部と前記
駆動信号発生器との間に備えたことを特徴としている。

【００３２】これによれば、圧電体に設けられた少なく
とも二つの電極部への印加電圧の切断及び導通を切り替
える切替部を少なくとも二つの電極部と前記駆動信号発
生器との間に備えることにより、圧電アクチュエータの
速度や力等の駆動特性を、電圧印加電極数に対応した量
だけ制御でき、且つ切替部という単純な部分を設けるの
みで、駆動制御が可能となるため、圧電アクチュエータ
の駆動回路を単純化することが可能となり、圧電アクチ
ュエータ全体の構成を小型化することが可能である。

【００３３】圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛、
チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチ
ウム等を用いる。また、前記駆動信号としては、正弦波
等を用いる。

【００３４】弾性材としては、鉄、ステンレス、アルミ
ニウム、ベリリウム銅、チタン等の金属を用いる。

【００３５】本発明に係る圧電アクチュエータは、少な
くとも二つの電極部と、前記少なくとも二つの電極部に
対応した位置に分極部を有し、前記少なくとも二つの電
極部に電圧を印加することにより運動する少なくとも一
つの圧電体と、前記圧電体と弾性材とを接合した振動体
と、前記振動体と接触して駆動する移動体と、前記少な
くとも二つの電極部へ電圧印加する駆動信号発生器を有
する圧電アクチュエータにおいて、前記少なくとも二つ
の電極部への印加電圧の切断及び導通を切り替える切替
部を、前記少なくとも二つの電極部と前記駆動信号発生
器との間に備えたことを特徴としている。

【００３６】これによれば、請求項１記載の圧電アクチ
ュエータと同様の効果が見込まれるだけでなく、圧電体
と弾性材を接合した振動体を構成することにより、圧電
体の伸縮運動を振動体の屈曲振動に変換した圧電アクチ
ュエータを構成することが可能となる。

【００３７】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項１乃至２に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記
切替部に、電圧の切断及び導通の切り替えを命令する制
御部を備えたことを特徴としている。

【００３８】これによれば、請求項１〜２記載の圧電ア
クチュエータの効果に加え、さらに前記切替部に電圧の
切断及び導通の切り替えを命令する制御部を備えること
により、圧電体への駆動信号レベル可変の自動化が可能
となる。

【００３９】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項１乃至３記載の圧電アクチュエータにおいて、少なく
とも二つの前記電極部に対し電圧を印加し、前記移動体
が駆動している状態から、前記制御部からの電圧の切断
の命令により、前記切替部は、電圧が導通されている少
なくとも一つの前記電極部への電圧を切断し、電圧を切
断された前記電極部は、切断電極部となり、前記切断電
極部の切断された電圧量の相当分だけ、前記移動体の移
動力を減少させることを特徴としている。

【００４０】これによれば、少なくとも二つの電極部に
対し、電圧を印加し、移動体が駆動している状態から、
制御部から切替部に対する電圧の切断の命令より、圧電
アクチュエータに設けられた少なくとも一つの電極部
を、電圧が印加されない状態にすることが可能となり、
圧電アクチュエータの回転数やトルク等の駆動特性を切
断電極部に相当する量だけ、段階的に減少させることが
可能である。

【００４１】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項１乃至３記載の圧電アクチュエータにおいて、前記電
極部のうち、少なくとも一つの電圧が切断している状態
から、前記制御部からの電圧の導通の命令により、前記
切替部は、電圧が切断されている少なくとも一つの前記
電極部に対し、電圧を導通し、電圧を印加された前記電
極部は、印加電極部となり、前記印加電極部の印加され
た電圧量の相当分だけ、前記移動体の移動力を増加させ
ることを特徴としている。

【００４２】これによれば、少なくとも一つの電圧が切
断している状態から、制御部から切替部に対する電圧の
導通の命令により、圧電アクチュエータに設けられた少
なくとも一つの電極部を、電圧が印加される状態にする
ことが可能となり、圧電アクチュエータの回転数やトル
ク等の駆動特性を印加電極部に相当する量だけ、段階的
に増大させることが可能である。

【００４３】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項１乃至５に記載する圧電アクチュエータおいて、前記
圧電アクチュエータの駆動状態を計測するセンサ部を設
けたことを特徴としている。

【００４４】これによれば、請求項１乃至５に記載する
圧電アクチュエータに、センサ部を備えることにより、
圧電アクチュエータの駆動状態を得ることが可能とな
る。

【００４５】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項６に記載する圧電アクチュエータにおいて、前記セン
サ部は、前記移動体の速度を計測し、前記制御部に計測
信号として伝達することを特徴としている。

【００４６】これによれば、請求項６に記載する圧電ア
クチュエータにおいて、センサ部は、移動体の速度を測
定し、制御部に計測信号を伝達し、制御部では、計測信
号をもとに、切替部への命令を判断することが可能とな
る。

【００４７】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項６に記載する圧電アクチュエータにおいて、前記セン
サ部は、前記移動体の加速度を計測し、前記制御部に計
測信号として伝達することを特徴としている。

【００４８】これによれば、請求項６に記載する圧電ア
クチュエータにおいて、センサ部は、移動体の加速度を
測定し、制御部に計測信号を伝達することが可能とな
り、制御部では、計測信号をもとに切替部への命令を判
断することが可能となる。

【００４９】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項１乃至８に記載する圧電アクチュエータにおいて、圧
電アクチュエータの動作を制御する方法であって、前記
センサ部が前記移動体の速度を検出する工程と、前記セ
ンサ部が前記移動体の速度を計測信号として前記制御部
に伝達する工程と、前記制御部は、前記移動体の速度の
変化を前記計測信号より判断し、前記移動体に対する外
部からの負荷の低下に応じて、前記切替部に対し、電圧
の切断の命令をする工程を含むことを特徴としている。

【００５０】これによれば、請求項１乃至８に記載する
圧電アクチュエータにおいて、センサ部で移動体の速度
を検出し、センサ部から伝達された計測信号から、外部
からの移動体に対する負荷の低下を判断して、切替部に
電圧の切断の命令をし、切替部が少なくとも一つの電極
部に対し、電圧を切断することにより、圧電アクチュエ
ータの回転数やトルク等の駆動特性を切断電極部に相当
する量だけ減少させることができる。それにより、低下
した負荷に適した駆動特性を保つことが可能となると共
に、消費電力量を適切に制御できる。また、切替部によ
り駆動特性を可変する事が可能であるため、駆動回路を
単純化させることが可能となり、圧電アクチュエータを
小型化させることが可能となる。

【００５１】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項１乃至８に記載する圧電アクチュエータにおいて、圧
電アクチュエータの動作を制御する方法であって、前記
センサ部が前記移動体の速度を検出する工程と、前記セ
ンサ部が前記移動体の速度を計測信号として前記制御部
に伝達する工程と、前記制御部は、前記移動体の速度の
変化を前記計測信号より判断し、前記移動体に対する外
部からの負荷の増加に応じて、前記切替部に対し、電圧
の導通の命令をする工程を含むことを特徴としている。

【００５２】これによれば、請求項１乃至８に記載する
圧電アクチュエータにおいて、センサ部で移動体の速度
を検出し、センサ部から伝達された計測信号から、外部
からの移動体に対する負荷の増加を判断して、切替部に
電圧の導通の命令をし、切替部が少なくとも一つの電極
部に対し、電圧を印加することにより、圧電アクチュエ
ータの回転数やトルク等の駆動特性を切断電極部に相当
する量だけ増大させることができる。それにより、増大
した負荷に適した駆動特性を保つことが可能となると共
に、消費電力量を効率よく制御できる。また、切替部に
より駆動特性を可変する事が可能であるため、駆動回路
を単純化させることが可能となり、圧電アクチュエータ
の全体構成を小型化させることが可能となる。

【００５３】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項１乃至８に記載する圧電アクチュエータにおいて、圧
電アクチュエータの動作を制御する方法であって、前記
センサ部が前記移動体の加速度を検出する工程と、前記
センサ部が前記移動体の加速度を計測信号として前記制
御部に伝達する工程と、前記制御部は、前記移動体の加
速度の変化を前記計測信号より判断し、前記移動体に対
する外部からの負荷の低下に応じて、前記切替部に対
し、電圧の切断の命令をする工程を含むことを特徴とし
ている。

【００５４】これによれば、請求項１乃至８に記載する
圧電アクチュエータにおいて、センサ部で移動体の加速
度を検出し、センサ部から伝達された計測信号から、外
部からの移動体に対する負荷の低下を判断して、切替部
に電圧の切断の命令をし、切替部が少なくとも一つの電
極部に対し、電圧を切断することにより、圧電アクチュ
エータの回転数やトルク等の駆動特性を切断電極部に相
当する量だけ減少させることができる。それにより、低
下した負荷に適した駆動特性を保つことが可能となると
共に、消費電力量を適切に制御できる。また、切替部に
より駆動特性を可変する事が可能であるため、駆動回路
を単純化させることが可能となり、圧電アクチュエータ
を小型化させることが可能となる。

【００５５】本発明に係る圧電アクチュエータは、請求
項１乃至８に記載する圧電アクチュエータにおいて、圧
電アクチュエータの動作を制御する方法であって、前記
センサ部が前記移動体の加速度を検出する工程と、前記
センサ部が前記移動体の加速度を計測信号として前記制
御部に伝達する工程と、前記制御部は、前記移動体の加
速度の変化を前記計測信号より判断し、前記移動体に対
する外部からの負荷の増加に応じて、前記切替部に対
し、電圧の導通の命令をする工程を含むことを特徴とし
ている。

【００５６】これによれば、請求項１乃至８に記載する
圧電アクチュエータにおいて、センサ部で移動体の加速
度を検出し、センサ部から伝達された計測信号から、外
部からの移動体に対する負荷の増加を判断して、切替部
に電圧の導通の命令をし、切替部が少なくとも一つの電
極部に対し、電圧を印加することにより、圧電アクチュ
エータの回転数やトルク等の駆動特性を切断電極部に相
当する量だけ増大させることができる。それにより、増
大した負荷に適した駆動特性を保つことが可能となると
共に、消費電力量を効率よく制御できる。また、切替部
により駆動特性を可変する事が可能であるため、駆動回
路を単純化させることが可能となり、圧電アクチュエー
タの全体構成を小型化させることが可能となる。

【００５７】

【発明の実施の形態】《実施の形態１》本発明を適用し
た実施の形態１について、図１により詳細に説明する。

【００５８】図１は、本実施の形態１に係る圧電アクチ
ュエータの駆動原理を示す図である。

【００５９】圧電アクチュエータは、第一電極部Ａ１５
と、第一電極部Ａ１５に対応する第一分極部Ａ２１と、
第一電極部Ｂ１６と、第一電極部Ｂ１６に対応する第一
分極部Ｂ２２と、第二電極部Ａ１７と、第二電極部Ａ１
７に対応する第二分極部Ａ２３と、第二電極部Ｂ１８と
第二電極部Ｂ１８に対応する第二分極部Ｂ２４を有する
屈曲層３０と、第三電極部１９と、第三電極部１９に対
応する第三分極部２５を有する伸縮層２９が積層した圧
電体１からなり、屈曲層３０と伸縮層２９との間には、
ＧＮＤ電極部２０がある。駆動信号発生器５からの駆動
信号が、圧電体１に入力されることにより、圧電体１
は、屈曲層３０により屈曲振動が励起され、同時に、伸
縮層２９により伸縮振動が励起されて、屈曲振動と伸縮
振動の合成により、圧電体１先端部では、楕円運動を描
き、移動体４と接触させることにより、移動体４を移動
させることができる。図１では、移動体４の中心に回転
軸２８を設けることにより、移動体４を回転運動させる
様子を示している。

【００６０】さらに、圧電アクチュエータの駆動方法を
示す図１では、駆動信号発生器５と第一電極部Ａ１５と
の間に第一切替部７を、駆動信号発生器５と第一電極部
Ｂ１６との間に第二切替部８を設けた様子を示してい
る。

【００６１】それにより、第一電極部Ａ１５と第一電極
部Ｂ１６の両方に電圧を印加することと、第一電極部Ａ
１５のみに電圧を印加すること、もしくは、第一電極部
Ｂのみに電圧を印加すること、さらには、第一電極部Ａ
及び第二電極部Ｂともに電圧を印加しないという、計４
通りの入力手段が可能となる。

【００６２】特に、第一電極部Ａ１５のみに電圧を印加
することにより、第一電極部Ａ１５と第一電極部Ｂ１６
とに電圧を入力した場合に比べ、第一電極部Ｂ１６に電
圧を入力しない分だけ、屈曲振動を励起する屈曲層３０
の屈曲力を減少させることが可能である。

【００６３】同様に、第一電極部Ｂのみに電圧を印加す
ることにより、第一電極部Ａ１５と第一電極部Ｂ１６と
に電圧を入力した場合に比べ、第一電極部Ａ１５に電圧
を入力しない分だけ、屈曲振動を励起する屈曲層３０の
屈曲力を減少させることが可能である。

【００６４】図１においては、第一切替部７により、第
一電極部Ａ１５へ駆動信号を導通させ、第二切替部８に
より、第一電極部Ｂ１６へは、駆動信号を切断している
様子を示している。逆に、第二切替部８により、第一電
極部Ｂ１６へ駆動信号を導通させ、第一切替部７によ
り、第一電極部Ａ１５へは、駆動信号を切断し、圧電体
１の屈曲振動を段階的に制御することが可能となる。

【００６５】また、図１では略しているが、移動体４の
回転方向を逆転させるには、屈曲層３０の屈曲振動の位
相を可変させる。そのために、第二電極部Ａ１７と第二
電極部Ｂ１８とに電圧を印加する。この場合も、第一電
極部Ａ１５と第一電極部Ｂ１６に駆動信号を入力する場
合と同様に、駆動信号発生器５と第二電極部Ａ１７と第
二電極部Ｂ１８との間に、切替部（図示略す）を設ける
ことにより、第二電極部Ａ１７と第二電極部Ｂ１８への
電圧の導通と切断を行い、駆動特性を段階的に可変する
事が可能となる。

【００６６】以上により、実施の形態１では、複数の電
極部を有する圧電体からなる圧電アクチュエータにおい
て、電極部に駆動信号を入力する駆動信号発生器と、電
極部との間に、駆動信号の導通と切断を切り替える切替
部を電極部に対応して設ける。それにより、切替部によ
り駆動信号の導通と切断を操作することにより、圧電ア
クチュエータの駆動特性を段階的に可変する事が可能と
なる。それにより、単純な構成で圧電アクチュエータの
駆動特性を可変する事ができるため、圧電アクチュエー
タの小型化が図れる。

【００６７】《実施の形態２》本発明を適用した実施の
形態２について、図６、１２により詳細に説明する。

【００６８】図６は、本実施の形態２に係る圧電アクチ
ュエータの構成を示すブロック図である。

【００６９】圧電アクチュエータは、第一電極部Ａ１５
と、第一電極部Ａ１５に対応した第一分極部Ａ２１と、
第一電極部Ｂ１６と、第一電極部Ｂ１６に対応した第一
分極部Ｂ２２を設けた圧電体１と、駆動信号を発生する
駆動信号発生器５と、第一電極部Ａ１５と駆動信号発生
器５の間に、駆動信号の流れを導通、切断を切り替える
第一切替部７と、第一電極部Ｂ１６と駆動信号発生器５
の間に、駆動信号の流れを導通、切断を切り替える第二
切替部８と、第一切替部７と第二切替部８に導通、切断
の各命令を行う制御部１１と、圧電体１と接触し、圧電
体１の運動により移動する移動体４からなる。制御部１
１では、第一切替部７と第二切替部８とで各々独立し
て、導通と切断の制御が可能である。

【００７０】また、電極部数とそれに対応した分極部数
は、２つに限らず、多数個、圧電体１に設け、さらに切
替部もそれに応じて設けることで、より細かに圧電体１
の運動を段階的に可変する事が可能である。

【００７１】図１２は、本実施の形態２に係る圧電アク
チュエータの駆動概念図である。

【００７２】図１２に示す圧電アクチュエータでは、圧
電アクチュエータの駆動時間経過に応じた、外部からの
圧電アクチュエータへの負荷情報があらかじめ制御部に
内蔵されていて、自らが移動体４を介して駆動する場合
を示している。圧電アクチュエータは、圧電体１自体
の、形状等の設計条件から、平坦なところでは、単数の
電極部への電圧の印加で、また、角度θの傾斜があると
ころでは、二つの電極部への電圧の印加で、所望の圧電
アクチュエータの移動速度が得られるものとする。

【００７３】図１２Ａでは、圧電アクチュエータは、第
一電極部Ａ１５と第一電極部Ｂ１６と第二電極部Ａ１７
と第二電極部Ｂ１８を有する圧電体１と、圧電体１と接
触することにより、移動する移動体４からなる。各電極
部において、斜線部分で囲まれた領域は、電圧が印加さ
れている状態をあらわしている。図１２Ａの状態では、
圧電アクチュエータへの負荷が少ない平坦な部分である
水平部Ａ３８ａを、圧電アクチュエータが移動体４を介
して移動する場合である。制御部（図示略す）では、時
刻t₁までの間、第一電極部Ａ１５に対して電圧を印加す
るよう第一切替部Ａ７には、導通の命令をし、また、第
一電極部Ｂ１６に対して電圧を印加せずとも一定の回転
数等の駆動特性が保たれることが既知であるので、第一
切替部Ｂ８には、切断の命令をしている。

【００７４】図１２Ｂでは、圧電アクチュエータが水平
部Ａ３８ａから、傾斜部３７に移った時の様子を示して
いる。時刻は、t₁経過しており、制御部（図示略す）で
は、時刻t₁から判断して、移動体４に対して、負荷量が
増大する角度θの傾斜のある傾斜部３７を圧電アクチュ
エータが移動することを判断している。それにより、水
平部Ａ３８ａでは、第一電極部Ａ１５のみに電圧を印加
して駆動していた状態のままでは、傾斜角度θの傾斜部
３７を移動する場合に、移動体４の回転数、つまり、圧
電アクチュエータの移動速度は低下する。そこで、制御
部（図示略す）では、時刻t₁において、第一電極Ｂ１６
に駆動信号が印加されるよう、第二切替部８に駆動信号
導通の命令を行う。それにより、第一電極部Ｂ１６に電
圧が印加された分だけ、圧電アクチュエータの駆動力が
増大し、傾斜部３７で、移動体４の回転数等駆動特性の
低下を防ぎ、圧電アクチュエータを移動させることが可
能となる。

【００７５】図１２Ｃでは、圧電アクチュエータが傾斜
部３７から、平坦な水平部Ｂ３８ｂに移ったときの様子
を示している。時刻は、t₂経過しており、制御部（図示
略す）では、時刻t₂から判断して、移動体４に対して、
負荷量が減少する平坦な水平部Ｂ３８ｂを圧電アクチュ
エータが移動することを判断している。それにより、傾
斜部３７では、第一電極部Ａ１５と第一電極部Ｂ１６共
に電圧を入力し、圧電アクチュエータが駆動していた状
態であったが、第一電極部Ａ１５にのみ電圧を入力する
だけで、圧電アクチュエータの回転特性、つまり、移動
特性は十分得られるため、制御部（図示略す）では、第
一切替部７に対し、電圧を導通する命令をし、第二切替
部８に対し、電圧を切断する命令を行い、第一電極部Ａ
１５には、電圧が印加され、第一電極部Ｂ１６には、電
圧が印加されない。それにより、第一電極部Ｂ１６に電
圧が印加されない分だけ、圧電アクチュエータの駆動力
が低減し、水平部Ｂ３８ｂで、移動体４の回転数等駆動
特性の増大を防ぎ、圧電アクチュエータを移動させるこ
とが可能となる。

【００７６】以上により、実施の形態２では、複数電極
部を有する圧電体からなる圧電アクチュエータの制御方
法として、各電極部と駆動信号発生器との間に、電圧の
導通と切断を切り替える切替部を設け、さらに、駆動信
号の導通と切断の命令の判断と、切替部に対する、導通
と切断の命令を与える制御部を設けることにより、圧電
体にある各電極部への駆動信号の印加と切断が可能とな
り、圧電アクチュエータの回転数や力等の駆動特性を、
印加と切断に用いた電極分に値する量だけ、可変する事
が可能である。

【００７７】また、制御部には、あらかじめ時刻とその
時刻における分岐を記憶させておくことにより、圧電ア
クチュエータをオープンループで制御することが可能で
ある。

【００７８】また、切替部は、開閉式な単純な構成とで
きるので、圧電アクチュエータの構成を小型化すること
が可能である。

【００７９】さらには、圧電アクチュエータに対する外
部からの負荷に応じた駆動が可能となるので、効率良く
圧電アクチュエータを駆動させることが可能であり、ま
た、電池等と組み合わせた場合、電池の長寿命化が図れ
る。

【００８０】《実施の形態３》実施の形態３について、
図７、９〜１１を用いて詳細に説明する。

【００８１】図７は、本実施の形態３に係る圧電アクチ
ュエータの構成を示すブロック図である。

【００８２】圧電アクチュエータは、第一電極部Ａ１５
と、第一電極部Ａ１５に対応した第一分極部Ａ２１と、
第一電極部Ｂ１６と、第一電極部Ｂ１６に対応した第一
分極部Ｂ２２を設けた圧電体１と、圧電体１と接合した
弾性材９からなる振動体１と、駆動信号を発生する駆動
信号発生器５と、第一電極部Ａ１５と駆動信号発生器５
の間に、駆動信号の流れを導通、切断を切り替える第一
切替部７と、第一電極部Ｂ１６と駆動信号発生器５の間
に、駆動信号の流れを導通、切断を切り替える第二切替
部８と、第一切替部７と第二切替部８に導通、切断の各
命令を行う制御部１１と、振動体１０と接触し、振動体
１０の運動により移動する移動体４からなる。制御部１
１では、第一切替部７と第二切替部８とで各々独立し
て、導通と切断の制御が可能である。

【００８３】図９は、本実施の形態３に係る圧電アクチ
ュエータの振動体の概略図である。

【００８４】本実施の形態２に係る圧電アクチュエータ
の振動体は、Ｌ形状部を４箇所有する弾性材９と、各Ｌ
形状部に対し、圧電体１を接合し、全体として振動体１
０を構成している。各圧電体１には、電極部２が設けら
れており、電極部２に対し、駆動信号を入力することに
より、Ｌ形状部では、屈曲振動が励起される。

【００８５】図１０は、本実施の形態３に係る圧電アク
チュエータの構成図である。

【００８６】本実施の形態２に係る圧電アクチュエータ
は、図９を用いて説明したＬ形状部を４箇所有する弾性
材９と、各Ｌ形状部に対し、圧電体１を接合した振動体
１０と、振動体１０の固定端となる支持台３２と、振動
体１０と接触し、振動体１０のＬ形状部の屈曲振動によ
り、回転軸２８を中心に回転移動する移動体４と、振動
体１０のＬ形状部に接合された圧電体１に駆動信号を入
力する駆動信号発生器５と、駆動信号発生器５と圧電体
１にある電極部（図示略す）の間に設けられた、電圧の
導通と切断を切り替える切替部６と、切替部６に備えら
れ、電圧の導通と切断の命令を行う制御部（図示略す）
からなる。また、圧電アクチュエータには、移動体４と
振動体１０に適切な接触状態を保つために、加圧部２６
が、さらには、加圧部２６を支持する押さえ部２７が備
えられた構成となっている。

【００８７】図１１は、本実施の形態３に係る圧電アク
チュエータの移動体の速度変化図であり、図１０に示す
圧電アクチュエータ移動体４の速度変化を示している。

【００８８】圧電アクチュエータの移動体４は、４箇所
のＬ形状部を有する振動体１０と接触して回転駆動す
る。ここで、振動体１０の屈曲振動により、４箇所ある
Ｌ形状部のうち、一箇所あたりの、移動体４が駆動され
回転する速度をｖとすると、移動体４は、二箇所のＬ形
状部により駆動させられた場合、２ｖとなり、同様に、
三箇所では、３ｖ、四箇所では、４ｖとあらわせられ
る。

【００８９】振動体１０にある各圧電体１への駆動信号
の導通と切断は、切替部６により行われ、導通、もしく
は切断の判断は、制御部（図示略す）にて行われてい
る。

【００９０】図１１Ａでは、圧電アクチュエータの移動
体の速度変化のうち、速度を段階的に減少させる様子を
示している。

【００９１】まず、時刻ｔ_A1においては、振動体１０の
４箇所あるＬ形状部にすべてに電圧を印加している状態
にあり、その時の速度は、４ｖとあらわせられる。その
後、時刻ｔ_A2において、４箇所あるＬ形状部の圧電体１
にある電極部２のうち、３箇所の電極部２に電圧が印加
されないよう、制御部（図示略す）から、切替部６に対
して、電圧切断の命令が伝達され、時刻ｔ_A1〜ｔ_A2で
は、速度は、４ｖであるが、ｔ_A2後、速度は、ｖと、速
度を低減することが可能となる。

【００９２】図１１Ｂでは、圧電アクチュエータの移動
体の速度変化のうち、速度を段階的に増加させる様子を
示している。

【００９３】まず、時刻ｔ_B1においては、振動体１０の
４箇所あるＬ形状部のうち１箇所の電極部２に電圧を印
加している状態にあり、その時の速度は、ｖとあらわせ
られる。その後、時刻ｔ_B2において、４箇所あるＬ形状
部の圧電体１にある電極部２の、４箇所すべての電極部
２に電圧を印加するよう、制御部（図示略す）から、切
替部６に対して、電圧導通の命令が伝達され、時刻ｔ_B1
〜ｔ_B2では、速度は、ｖであるが、ｔ_A2後、速度は、４
ｖと、速度を増大することが可能となる。

【００９４】以上により、実施の形態３では、電極部を
有する圧電体と弾性材とを接合した振動体からなる圧電
アクチュエータの制御方法として、各電極部と駆動信号
発生器との間に、電圧の導通と切断を切り替える切替部
を設け、さらに、駆動信号の導通と切断の命令の判断
と、切替部に対する、導通と切断の命令を与える制御部
を設けることにより、圧電体にある各電極部への駆動信
号の印加と切断が可能となり、圧電アクチュエータの回
転数や力等の駆動特性を、印加と切断に用いた電極分に
値する量だけ、可変する事が可能である。

【００９５】また、制御部（図示略す）には、あらかじ
め時刻とその時刻における分岐を記憶させておくことに
より、圧電アクチュエータをオープンループで制御する
ことが可能である。

【００９６】また、切替部は、開閉式な単純な構成とで
きるので、圧電アクチュエータの構成を小型化すること
が可能である。

【００９７】さらには、圧電アクチュエータに対する外
部からの要求に応じた駆動が可能となるので、効率良く
圧電アクチュエータを駆動させることが可能であり、ま
た、電池等と組み合わせた場合、電池の長寿命化が図れ
る。

【００９８】《実施の形態４》実施の形態４について、
図８、１３〜１４を用いて詳細に説明する。

【００９９】図８は、本実施の形態４に係る圧電アクチ
ュエータの構成を示すブロック図である。

【０１００】圧電アクチュエータは、第一電極部Ａ１５
と、第一電極部Ａ１５に対応した第一分極部Ａ２１と、
第一電極部Ｂ１６と、第一電極部Ｂ１６に対応した第一
分極部Ｂ２２を設けた圧電体１と、駆動信号を発生する
駆動信号発生器５と、第一電極部Ａ１５と駆動信号発生
器５の間に、駆動信号の流れを導通、切断を切り替える
第一切替部７と、第一電極部Ｂ１６と駆動信号発生器５
の間に、駆動信号の流れを導通、切断を切り替える第二
切替部８と、第一切替部７と第二切替部８に導通、切断
の各命令を行う制御部１１と、圧電体１と接触し、圧電
体１の運動により移動する移動体４と、移動体４の速度
や加速度の変化を読みとり、負荷量計測信号に変換し、
制御部１１に伝達するセンサ部１４とからなる。制御部
１１では、移動体４の速度や加速度の変化を負荷量計測
信号から、移動体４に負荷３９がかかったことを判断
し、負荷に応じて、第一切替部７と第二切替部８とで独
立して、駆動信号の導通と切断の命令をすることが可能
である。

【０１０１】図１３は、本実施の形態４に係る圧電アク
チュエータの制御プロセスを示す流れ図である。

【０１０２】圧電アクチュエータにおいて、圧電体に設
けられた電極部の数を電極部数ｎ、そのうち、電圧が印
加されている電極部の数を印加電極部数ａ、電圧が印加
されていない電極部の数を切断電極部数ｂとする。

【０１０３】まず、圧電アクチュエータ駆動前の初期段
階１０１においては、印加電極部数＝０、切断電極部数
＝ｎ（すべての電極数）である。

【０１０４】次に初期駆動段階１０２では、駆動に入
り、最初の駆動として、そのときの電極部の状態は、印
加電極部数＝ａ、切断電極部数＝ｂであるとする。

【０１０５】次に、圧電アクチュエータの移動体の回転
速度や加速度の状態をセンサ部により計測し、負荷量計
測信号として制御部は得て、初期負荷決定段階１０３と
して、制御部は、負荷量計測信号から、圧電アクチュエ
ータの移動体の初期状態を得て、移動体への初期負荷量
をＦ₀と判断する。そして、初期負荷量Ｆ₀を現在の負荷
量として、現在負荷量Ｆｎに代入する。

【０１０６】次に、圧電アクチュエータの移動体の回転
速度や加速度の状態をセンサ部により計測し、負荷量計
測信号として、制御部は得て、印加電極数決定段階１０
４として、制御部は、負荷計測信号から、圧電アクチュ
エータの負荷量の変化を、現在負荷量Ｆｎと比較し、負
荷量の差から求める。それにより、印加電極部数と切断
電極部数を何個変化させるかを判断し、その量を変化電
極数ｉとする。

【０１０７】さらに、負荷比較段階１０５において、負
荷計測信号から負荷量Ｆとし、負荷量Ｆと現在負荷量Ｆ
ｎとの比較により、３通りに分岐をさせる。

【０１０８】まず、一つ目である比較式１０６ａでは、
負荷量Ｆが現在負荷量Ｆｎよりも大きい場合。印加電極
部数ａをｉ増加させ、切断電極部数ｂをｉ減少させる。
二つ目である比較式１０６ｂでは、負荷量Ｆが現在負荷
量Ｆｎと等しい場合。印加電極部数ａ、切断電極部数ｂ
の電極部数の可変は行わない。そして、三つ目である比
較式１０６ｃでは、負荷量Ｆが現在負荷量Ｆｎよりも小
さい場合。印加電極部数ａをｉ減少させ、切断電極部数
ｂをｉ増加させる。以上の３通りに分岐し、命令段階１
０７において、制御部は、切替部に電圧の導通、切断の
命令を行うことにより、圧電アクチュエータへの負荷量
に対応し、圧電アクチュエータの駆動速度等の駆動特性
を安定に保つことが可能である。

【０１０９】その後、現在負荷取得段階１０８におい
て、センサ部からの負荷量計測信号より、制御部は、現
在負荷量をＦｎを判断する。

【０１１０】その後、駆動継続判断段階１０９におい
て、駆動を続けるか、停止するかの入力を待ち、駆動を
続ける場合は、現在負荷量Ｆｎをフィードバックし、負
荷量計測信号を測定し、変化電極数ｉの決定する印加電
極数決定段階１０４に移る。停止する場合は、停止段階
１１０に移り、印加電極数を０とし、切断電極数をｎと
する。

【０１１１】以上のプロセスをふむことにより、圧電ア
クチュエータの駆動を負荷量に応じて可変する事が可能
となり、圧電アクチュエータの安定駆動化が可能とな
る。

【０１１２】図１４は、本実施の形態４に係る圧電アク
チュエータの構成図である。

【０１１３】圧電アクチュエータは、第二電極部Ａ１７
と第二電極部Ｂ１８と第一電極部Ａ（図示略す）と第一
電極部Ｂ（図示略す）を有し、屈曲振動を励起する屈曲
層３０と、伸縮振動を励起する伸縮層２９（図示略す）
とを積層した圧電体１と、第二電極部Ａ１７と第二電極
部Ｂ１８とに駆動信号を入力する駆動信号発生器５と、
駆動信号発生器５と第二電極部Ａ１７との間にあり、駆
動信号の導通と切断を切り替える第一切替部Ａ７と、駆
動信号発生器５と第二電極部Ｂ１８との間にあり、駆動
信号の導通と切断を切り替える第二切替部Ｂ８と、圧電
体１と接触し、回転軸２８を中心に回転し、且つ第一歯
車３４を一面に備え、さらに光の反射を妨げるようにマ
ークしたマーキング部３６を有する移動体４と、移動体
４の回転により、回転軸２８を中心に回転するマーキン
グ部３６の通過を、光の反射の有無で計測し、自身は固
定されて動かないセンサ部１４と、センサ部１４からの
計測信号を受け、第一切替部７と第二切替部８に、駆動
信号の導通と切断の命令をする制御部１１と、移動体４
の動力を、必要に応じて第一歯車３４から得て駆動する
第二歯車３５とからなる。

【０１１４】初期状態として、圧電体１に設けられた第
二電極部Ａ１７には、第一切替部７は、駆動信号の導通
を行い、第二電極部Ｂ１８には、第二切替部８は、駆動
信号の切断の状態にあり、圧電体１は、屈曲振動と伸縮
振動の合成により、楕円運動を描き、移動体４と接触す
ることにより移動体４を回転運動させている。移動体４
の回転に伴い、マーキング部３６も同時に回転運動を行
っており、このときの移動体４の回転速度状態は、セン
サ部１４により計測され、負荷量計測信号として、制御
部１１に伝達される。

【０１１５】その後、動力の必要に応じて、第二歯車３
５が第一歯車３４にかみ合った場合、移動体４の回転速
度は、第二歯車３５が第一歯車３４にかみ合う前に比
べ、低減する、そして、移動体４の回転に伴い、マーキ
ング部３６の回転を計測していたセンサ部１４からの、
負荷量計測信号が制御部１１に伝達されて、制御部１１
では、負荷量計測信号の変化から、移動体４に対して負
荷量が増大したことを判断し、第二切替部８に駆動信号
の導通の命令を行う。第二切替部８では、制御部１１か
らの駆動信号の導通の命令を受け、駆動信号の切断状態
から、第二電極部Ｂ１８に駆動信号が導通するよう切り
替える。それにより、圧電体１に印加される駆動信号の
量が増大し、圧電体１の振動が増大する。それにより、
圧電体１と接触する移動体４の受ける駆動力が増大し、
移動体４にかかった負荷による駆動特性の低減に対応
し、駆動特性を増大させることが可能である。

【０１１６】逆に、第二歯車３５が必要に応じて、第一
歯車３４から分離した場合、移動体４の回転速度は、第
二歯車３５が第一歯車３４にかみ合った場合に比べ、増
大する、そして、移動体４の回転に伴い、マーキング部
３６の回転を計測していたセンサ部１４からの、負荷量
計測信号が制御部１１に伝達されて、制御部１１では、
負荷量計測信号の変化から、移動体４に対して負荷量が
低減したことを判断し、第二切替部８に駆動信号の切断
の命令を行う。第二切替部８では、制御部１１からの駆
動信号の切断の命令を受け、駆動信号の導通状態から、
第二電極部Ｂ１８に駆動信号を切断するよう切り替え
る。それにより、圧電体１に印加される駆動信号の量が
低下し、圧電体１の振動が低下する。それにより、圧電
体１と接触する移動体４の受ける駆動力が低下し、移動
体４から低減した負荷に対応し、駆動特性を低下させる
ことが可能である。

【０１１７】それにより、移動体４に対する負荷に応じ
て、移動体４の駆動特性を増大と低減が可能であり、移
動体４を安定に駆動させることが可能となる。また、負
荷量が必要な場合に駆動力を増大させ、負荷量が必要で
はない場合には、駆動力を低減させることにより、入力
電気エネルギーを効率よく使用することが可能となる。

【０１１８】以上により、実施の形態４では、移動体へ
の負荷量を移動体の回転速度や加速度の変化から、制御
部で判断し、圧電体に設けられた電極部への駆動信号の
導通と切断を切替部に命令し、切替部では、駆動信号の
導通と切断を行うことにより、圧電アクチュエータの駆
動特性を負荷量に応じて可変する事が可能となる。それ
により、移動体の回転速度等の駆動状態の安定化に近づ
けるのみならず、入力エネルギーを、移動体へ負荷量に
応じて可変することが可能であるため、エネルギーの効
率的な使用が実現できる。

【０１１９】

【発明の効果】本発明によれば、移動体への負荷状況に
応じて、圧電アクチュエータに設けられた電極への電圧
印加を切替部をもちい、さらには、切替部に電圧の導通
と切断の命令を行う制御部を設け、さらには、移動体の
負荷状況を計測するセンサ部と組み合わせることによ
り、単純な回路構成で、圧電アクチュエータを安定に駆
動でき、圧電アクチュエータの小型化を図ることが可能
である。また、負荷に応じて、駆動信号のエネルギーを
可変するため、電気エネルギーを効率よく使用すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る圧電アクチュエータの駆動
原理を示す図である。

【図２】矩形状圧電アクチュエータの構成を示す図であ
る。

【図３】矩形状圧電アクチュエータの駆動原理を示す図
である。

【図４】マイクロ圧電アクチュエータの組立図である。

【図５】マイクロ圧電モータの動作原理を示す説明図で
ある。

【図６】本実施の形態２に係る圧電アクチュエータの構
成を示すブロック図である。

【図７】本実施の形態３に係る圧電アクチュエータの構
成を示すブロック図である。

【図８】本実施の形態４に係る圧電アクチュエータの構
成を示すブロック図である。

【図９】本実施の形態３に係る圧電アクチュエータの振
動体の概略図である。

【図１０】本実施の形態３に係る圧電アクチュエータの
構成図である。

【図１１】本実施の形態３に係る圧電アクチュエータの
移動体速度変化図である。

【図１２】本実施の形態２に係る圧電アクチュエータの
駆動概念図である。

【図１３】本実施の形態４に係る圧電アクチュエータの
制御プロセスを示す流れ図である。

【図１４】本実施の形態４に係る圧電アクチュエータの
構成図である。

【符号の説明】

１ 圧電体 ２ 電極部 ３ 分極部 ４ 移動体 ５ 駆動信号発生器 ６ 切替部 ７ 第一切替部 ８ 第二切替部 ９ 弾性材 １０ 振動体 １１ 制御部 １２ 切断電極部 １３ 印加電極部 １４ センサ部 １５ 第一電極部Ａ １６ 第一電極部Ｂ １７ 第二電極部Ａ １８ 第二電極部Ｂ １９ 第三電極部 ２０ ＧＮＤ電極部 ２１ 第一分極部Ａ ２２ 第一分極部Ｂ ２３ 第二分極部Ａ ２４ 第二分極部Ｂ ２５ 第三分極部 ２６ 加圧部 ２７ 押さえ部 ２８ 回転軸 ２９ 伸縮層 ３０ 屈曲層 ３１ ＧＮＤ層 ３２ 支持台 ３３ 屈曲変位部 ３４ 第一歯車 ３５ 第二歯車 ３６ マーキング部 ３７ 傾斜部 ３８ａ 水平部Ａ ３８ｂ 水平部Ｂ ３９ 負荷 １０１ 初期段階 １０２ 初期駆動段階 １０３ 初期負荷決定段階 １０４ 印加電極数決定段階 １０５ 負荷比較段階 １０６ａ、ｂ、ｃ 比較式 １０７ 命令段階 １０６ 現在負荷取得段階 １０９ 駆動継続判断段階 １１０ 停止段階

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 和夫 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 篠原 陽子 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 Ｆターム(参考） 5H680 AA06 BB02 CC02 DD15 DD23 DD35 DD39 EE12

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二つの電極部と、 前記少なくとも二つの電極部に対応した位置に分極部を
   有し、 前記少なくとも二つの電極部に電圧が印加されることに
   より運動する少なくとも一つの圧電体と、 前記圧電体と接触して駆動する移動体と、 前記少なくとも二つの電極部へ電圧印加する駆動信号発
   生器を有する圧電アクチュエータにおいて、 前記少なくとも二つの電極部への印加電圧の切断及び導
   通を切り替える切替部を、 前記少なくとも二つの電極部と前記駆動信号発生器との
   間に備えたことを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 少なくとも二つの電極部と、 前記少なくとも二つの電極部に対応した位置に分極部を
   有し、 前記少なくとも二つの電極部に電圧を印加することによ
   り運動する少なくとも一つの圧電体と、 前記圧電体と弾性材とを接合した振動体と、 前記振動体と接触して駆動する移動体と、 前記少なくとも二つの電極部へ電圧印加する駆動信号発
   生器を有する圧電アクチュエータにおいて、 前記少なくとも二つの電極部への印加電圧の切断及び導
   通を切り替える切替部を、 前記少なくとも二つの電極部と前記駆動信号発生器との
   間に備えたことを特徴とする圧電アクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは２に記載の圧電アクチ
   ュエータにおいて、前記切替部に、電圧の切断及び導通
   の切り替えを命令する制御部を備えたことを特徴とする
   圧電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか記載の圧電ア
   クチュエータにおいて、 少なくとも二つの前記電極部に対し電圧を印加し、前記
   移動体が駆動している状態から、 前記制御部からの電圧の切断の命令により、前記切替部
   は、電圧が導通されている少なくとも一つの前記電極部
   への電圧を切断し、 電圧を切断された前記電極部は、切断電極部となり、前
   記切断電極部の切断された電圧量の相当分だけ、前記移
   動体の移動力を減少させることを特徴とする圧電アクチ
   ュエータ。
5. 【請求項５】 請求項１から３のいずれか記載の圧電ア
   クチュエータにおいて、 前記電極部のうち、少なくとも一つの電圧が切断してい
   る状態から、 前記制御部からの電圧の導通の命令により、前記切替部
   は、電圧が切断されている少なくとも一つの前記電極部
   に対し、電圧を導通し、 電圧を印加された前記電極部は、印加電極部となり、 前記印加電極部の印加された電圧量の相当分だけ、前記
   移動体の移動力を増加させることを特徴とする圧電アク
   チュエータ。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載する圧
   電アクチュエータおいて、 前記圧電アクチュエータの駆動状態を計測するセンサ部
   を設けたことを特徴とする圧電アクチュエータ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載する圧電アクチュエータ
   において、前記センサ部は、前記移動体の速度を計測
   し、前記制御部に計測信号として伝達することを特徴と
   する圧電アクチュエータ。
8. 【請求項８】 請求項６に記載する圧電アクチュエータ
   において、前記センサ部は、前記移動体の加速度を計測
   し、前記制御部に計測信号として伝達することを特徴と
   する圧電アクチュエータ。
9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載する圧
   電アクチュエータにおいて、圧電アクチュエータの動作
   を制御する方法であって、 前記センサ部が前記移動体の速度を検出する工程と、 前記センサ部が前記移動体の速度を計測信号として前記
   制御部に伝達する工程と、 前記制御部は、前記移動体の速度の変化を前記計測信号
   より判断し、前記移動体に対する外部からの負荷の低下
   に応じて、前記切替部に対し、電圧の切断の命令をする
   工程を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの制御
   方法。
10. 【請求項１０】 請求項１から８のいずれかに記載する
    圧電アクチュエータにおいて、圧電アクチュエータの動
    作を制御する方法であって、 前記センサ部が前記移動体の速度を検出する工程と、 前記センサ部が前記移動体の速度を計測信号として前記
    制御部に伝達する工程と、 前記制御部は、前記移動体の速度の変化を前記計測信号
    より判断し、前記移動体に対する外部からの負荷の増加
    に応じて、前記切替部に対し、電圧の導通の命令をする
    工程を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの制御
    方法。
11. 【請求項１１】 請求項１から８のいずれかに記載する
    圧電アクチュエータにおいて、圧電アクチュエータの動
    作を制御する方法であって、 前記センサ部が前記移動体の加速度を検出する工程と、 前記センサ部が前記移動体の加速度を計測信号として前
    記制御部に伝達する工程と、 前記制御部は、前記移動体の加速度の変化を前記計測信
    号より判断し、前記移動体に対する外部からの負荷の低
    下に応じて、前記切替部に対し、電圧の切断の命令をす
    る工程を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの制
    御方法。
12. 【請求項１２】 請求項１から８のいずれかに記載する
    圧電アクチュエータにおいて、圧電アクチュエータの動
    作を制御する方法であって、 前記センサ部が前記移動体の加速度を検出する工程と、 前記センサ部が前記移動体の加速度を計測信号として前
    記制御部に伝達する工程と、 前記制御部は、前記移動体の加速度の変化を前記計測信
    号より判断し、前記移動体に対する外部からの負荷の増
    加に応じて、前記切替部に対し、電圧の導通の命令をす
    る工程を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの制
    御方法。