JP2001161081A - 振動モータ及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バースト波形部を間欠的に有する駆動信号を
用いて超音波モータを駆動すると、所望の停止位置精度
が得られない。 【解決手段】 振動子１１と、相対運動部材２１と、バ
ースト波形部４０ａを間欠的に有する駆動信号４０を入
力することによって、振動子１１を微動させるととも
に、バースト波形部による振動子１１の駆動結果に基づ
いて、駆動信号４０のバースト波形部４０ａの少なくと
も周波数の制御を行う駆動装置３０とを備える超音波モ
ータ１０である。これにより、１バースト波形部４０ａ
による送り量を無段階で自在に調節でき、停止位置精度
を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動モータ及びそ
の駆動方法に関する。具体的には、本発明は、バースト
波形部を間欠的に有する駆動信号を入力されることによ
って微動する振動モータと、この振動モータの駆動方法
とに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、振動モータは、２種の圧電素
子に、互いの位相が（π／２）異なるとともに所定の周
波数を有する連続波からなる２相の駆動信号（交流電
圧）をそれぞれ入力することによって、これらの圧電素
子が装着された弾性体に位相が異なる二つの定在波を励
振し、これらの定在波が合成されて弾性体の駆動力取出
部に発生した楕円運動を利用して、この駆動力取出部に
加圧接触する相対運動部材を摩擦駆動する。この種の振
動モータとして、超音波の振動域を利用した超音波モー
タが知られているため、以降の説明ではこの超音波モー
タを例にとる。

【０００３】この超音波モータは、所望の停止位置に停
止した後は電気入力を停止するだけでドリフトもなく、
さらに外力にも乱されずにその位置で静止し続けること
ができるという、いわゆる自己保持性を有する。これに
対し、例えばステッピングモータも、電気入力を継続す
ればある程度の自己保持性を奏することはできる。しか
し、電気入力を必要とするために効率の点で超音波モー
タには及ばない。

【０００４】ところで、このステッピングモータでは１
ステップの歩幅、つまり送り量が、電極パターンの幅と
いうかなり大きな量によって支配され、いわばデジタル
化されている。このため、Ｘステップ分の動作パルスに
よる送り量は、１ステップ分のＸ倍として極めて正確に
求めることができ、その再現性も高い。しかし、現実に
は、ステッピングモータの発生トルクは一般的に低いた
めに減速ギヤ列を用いる必要があり、バックラッシュが
生じるといった問題がある。これに対し、超音波モータ
は、発生トルクが高いために減速ギヤ列を用いる必要性
は低いが、１ステップの送り量は基本的にデジタル化さ
れておらず、アナログ的である。

【０００５】なお、超音波モータでは、駆動周波数１周
期分によって駆動力取出部が１回転分だけ楕円運動を描
くことから、これを１ステップの送り量とみなすことも
できる。しかし、この１ステップの送り量は、駆動電
圧、駆動周波数さらには駆動時の摩擦状態等により変動
するため、高い再現性を期待することができない。

【０００６】このように、ステッピングモータの動作は
デジタル的であるのに対し、超音波モータの動作は極め
てアナログ的である。このため、超音波モータは、ステ
ッピングモータに比較すると、自己保持性や高い発生ト
ルクを有するといった長所を有する反面、１ステップ分
の動作パルスによる送り量が変動し易く、その再現性が
低いとも言える。そこで、バースト波形部を間欠的に有
する駆動信号を入力することによって超音波モータの１
ステップの歩幅をデジタル的に扱えるようにし、これに
より、特に超低速での微動時における１ステップ分の動
作パルスによる送り量を安定させる発明が、これまでに
も多数提案されている。

【０００７】例えば、特開平３−１９０５７７号公報に
は、超音波モータが目標停止位置に接近するに応じて、
デューティ比が１００％から０％までの範囲で変化する
コントロールパルスを入力することにより、相対運動速
度を徐々に低下させる発明が提案されている。

【０００８】特開平５−５３６５０号公報には、超音波
モータが停止位置に接近するに応じて、駆動信号におけ
るバースト波形部の印加時間を減少させることにより、
超音波モータを超低速で駆動する発明が提案されてい
る。

【０００９】特開平７−２２２４６６号公報には、バー
スト波形部を間欠的に有する駆動信号を入力して超音波
モータを駆動する際に、相対運動速度に応じて常に１回
の移動量がスムーズに動く最大移動量になるように制御
することにより、連続波からなる駆動信号を入力された
場合と同様に動作を円滑化できるとともに、起動及び停
止の回数を低減して電力損失を抑制できる発明が提案さ
れている。

【００１０】特開平８−２１４５７１号公報には、超音
波モータを構成する弾性体の振動減衰区間において包絡
線が減衰特性を有するとともにバースト波形部を間欠的
に有する駆動信号を入力して、弾性体に発生した楕円運
動を自由減衰させずに振幅が零になるまで同一周波数を
保ったまま減衰させることにより、逆推力を発生させな
い発明が提案されている。

【００１１】特開平９−２８９７８４号公報には、超音
波モータを構成する弾性体に発生する超音波振動の周波
数よりも高い周波数を有するとともにバースト波形部を
間欠的に有する駆動信号のパルス幅（印加時間）を変更
することにより、超音波モータの相対運動速度を容易に
切り替える発明が提案されている。

【００１２】さらに、特開平１０−２３４１９１号公報
には、粗動時には連続波からなる２種の駆動信号を入力
し、微動時にはバースト波形部を有する１種の駆動信号
を入力することにより、微動時の超音波モータが粗動時
と反対方向へ移動することを防止する発明が提案されて
いる。

【００１３】これらの従来の発明は、いずれも、目標位
置に接近するにつれてバースト波形部を間欠的に有する
駆動信号を用い、振動子の送り量を１バースト波形部毎
に区切って擬似的にデジタル化するものである。このた
め、駆動信号におけるバースト波形部のデューティ比を
変更することにより、１バースト波形部の送り量をコン
トロールすることができる。したがって、現在位置と目
標位置との偏差が減少するに応じて、駆動信号における
バースト波形部のデューティ比を段階的に変更すること
により、振動子の停止位置を目標位置に近づけることが
できる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の発明には、いずれも、以下に列記する課題１〜課題４
がある。 （課題１）従来の発明では、いずれも、駆動信号におけ
るバースト波形部の周波数は一定のままである。このた
め、入力された一つのバースト波形部によって弾性体の
駆動力取出部に発生する楕円運動の大きさは一定であっ
て、これを小さくすることはできない。したがって、入
力された一つのバースト波形部による超音波モータの送
り量、すなわち超音波モータの速度の最小値をこれ以上
小さくすることはできず、超音波モータをさらに超低速
で駆動することができない。 （課題２）弾性体と相対運動部材との摩擦状態は、一定
せず、両者の相対的な位置関係により絶えず変動する。
したがって、弾性体と相対運動部材との間における摩擦
力も絶えず変動するため、入力された一つのバースト波
形部による超音波モータの送り量（ステップ幅）、すな
わち超音波モータの微動時の速度が安定しない。

【００１５】図１６は、バースト波形部を間欠的に有す
る駆動信号を入力することによって超音波モータを微動
させた場合について、一つのバースト波形部による超音
波モータの送り量と原点からの距離との関係の一例を示
すグラフである。同図にグラフで示すように、微動時の
超音波モータのステップ幅は、２μｍから６μｍ程度の
範囲で変動してしまうことがわかる。このように、超音
波モータを超低速の一定速度で駆動させることができ
ず、所望の停止位置精度が得られない。 （課題３）超音波モータの駆動時に、外部の環境温度及
びモータ自身の発熱による温度変化等が発生すると、超
音波モータの共振周波数が変動するためにバースト波形
部の周波数の適正値が変動する。しかし、従来の発明で
は、バースト波形部の周波数は一定のままであるため、
駆動信号におけるバースト波形部の周波数が適正値から
ずれてしまう。このため、温度変化により超音波モータ
を駆動できなかったり、微動時の停止精度が低下してし
まう。

【００１６】図１７は、高温、常温及び低温の３状態に
ついて、超音波モータの速度と駆動信号の周波数との関
係の一例を示すグラフである。図１７における周波数ｆ
₁ は、超音波モータの微動時（バースト波形部を間欠的
に有する駆動信号の入力時）の周波数を示す。

【００１７】起動時には低温であった超音波モータが、
駆動に伴って温度上昇し、常温さらには高温へと温度変
化したとする。図１７に示すグラフにおいて、低温時に
は駆動周波数がｆ₁ であることにより所望の速度ｖ₁ が
得られる。しかし、超音波モータの温度上昇に関係なく
駆動周波数はｆ₁ で常に一定であることから、速度はｖ
₁ からｖ₂ へと徐々に低下し、高温域では駆動周波数ｆ
₁ は可動域内の最大周波数ｆ_lim を超えてしまうために
駆動できなくなってしまう。このように、超音波モータ
は、温度変化等によって駆動特性が変動し、特に、超低
速では駆動できなくなってしまう。 （課題４）従来より、目標位置からの偏差を例えばエン
コーダを用いて検出し、この検出値に基づいて超音波モ
ータの速度制御を行う方法が知られている。特にインク
リメンタルエンコーダを用いてこの方法を行うには、超
音波モータの電源投入時に、原点検出動作を行う必要が
ある。この原点検出は、超音波モータの速度が速いと原
点位置のずれや応答不良による検出不良が発生するた
め、原点検出が可能な速度ｖ_r 以下に超音波モータの速
度を低下させて行う必要がある。

【００１８】一方、図１８は、超音波モータの駆動周波
数と速度との関係の一例を示すグラフである。同図にグ
ラフで示すように、超音波モータは、低温時と高温時と
で異なる温度特性を有する。なお、図１８のグラフにお
ける速度ｖ_r は原点検出が可能な速度の最大値である。
図１８に示すグラフから、低温時に原点検出が可能な速
度ｖ_r を与える周波数域はｆ₃ 〜ｆ₄ であるのに対し、
高温時に原点検出が可能な速度ｖ_r を与える周波数域は
ｆ₁ 〜ｆ₂ であることがわかる。このように、超音波モ
ータは図１８にグラフで示すような温度特性を示すた
め、常に原点検出が可能な速度ｖ_r を与える駆動周波数
は存在せず、温度によっては原点検出動作を行えない。

【００１９】本発明の第１の目的は、バースト波形部を
間欠的に有する駆動信号を入力することによって振動モ
ータを微動させる際に、超音波モータを超低速で駆動さ
せることである。

【００２０】本発明の第２の目的は、バースト波形部を
間欠的に有する駆動信号を入力することによって振動モ
ータを微動させる際に、超音波モータを超低速で一定速
度で駆動させることである。

【００２１】本発明の第３の目的は、外部の環境温度及
びモータ自身の発熱による温度変化が発生しても、超音
波モータを超低速で駆動させることである。

【００２２】本発明の第４の目的は、インクリメンタル
エンコーダを用いて検出した目標位置からの偏差に基づ
いて速度制御を行う超音波モータについて、その電源投
入時に原点検出動作を行う場合にも、温度変化の影響を
受けずに確実に原点検出動作を行うことである。

【００２３】さらに、本発明の第５の目的は、これら第
１の目的１〜第４の目的のうちの少なくとも２種以上を
同時に達成することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、バースト波形
部を有する駆動信号を用いることによる擬似的なデジタ
ル化のメリットを充分に生かしながら、超音波モータの
分解能及び停止精度を高めるためには、駆動信号のバー
スト波形部の少なくとも周波数を制御すればよい、との
新規な知見に基づくものである。

【００２５】請求項１の発明では、振動子と、この振動
子に加圧接触する相対運動部材と、バースト波形部を間
欠的に有する駆動信号を振動子に入力するとともに、バ
ースト波形部の少なくとも周波数の制御を行う駆動装置
とを備えることを特徴とする振動モータを提供する。

【００２６】請求項２の発明では、振動子と、この振動
子に加圧接触する相対運動部材と、バースト波形部を間
欠的に有する駆動信号を振動子に入力することによっ
て、振動子又は相対運動部材を微動させるとともに、バ
ースト波形部による振動子又は相対運動部材の駆動結果
に基づいて、駆動信号のバースト波形部の少なくとも周
波数の制御を行う駆動装置とを備えることを特徴とする
振動モータを提供する。

【００２７】請求項３の発明では、振動子と、この振動
子に加圧接触する相対運動部材と、バースト波形部を間
欠的に有する駆動信号を振動子に入力することによっ
て、振動子又は相対運動部材を微動させた後に目標位置
へ停止させるとともに、振動子又は相対運動部材の存在
位置と目標位置との偏差が小さくなるに応じて、バース
ト波形部の周波数が高くなるように制御する駆動装置と
を備えることを特徴とする振動モータを提供する。請求
項４の発明では、振動子と、この振動子に加圧接触する
相対運動部材と、連続波を有する第１の駆動信号を入力
して振動子又は相対運動部材を粗動させて目標位置へ接
近させた後にバースト波形部を間欠的に有する第２の駆
動信号を入力して振動子又は相対運動部材を微動させて
目標位置へ停止させるとともに、粗動時の振動子又は相
対運動部材の駆動結果に基づいて微動時の駆動条件を決
定する駆動装置とを備えることを特徴とする振動モータ
を提供する。

【００２８】請求項５の発明では、バースト波形部を間
欠的に有する駆動信号を入力することによって、振動子
及びこの振動子との間で相対運動を生じる相対運動部材
を備える振動モータを微動させる際に、駆動信号のバー
スト波形部の少なくとも周波数の制御を行うことを特徴
とする振動モータの駆動方法を提供する。

【００２９】請求項６の発明では、バースト波形部を間
欠的に有する駆動信号を入力することによって、振動子
及びこの振動子との間で相対運動を生じる相対運動部材
を備える振動モータを微動させる際に、バースト波形部
による振動モータの駆動結果に基づいて、駆動信号のバ
ースト波形部の少なくとも周波数の制御を行うことを特
徴とする振動モータの駆動方法を提供する。請求項７の
発明は、請求項６に記載された振動モータの駆動方法に
おいて、振動モータの駆動結果が相対運動の量であるこ
とを特徴とする。

【００３０】請求項８の発明では、バースト波形部を間
欠的に有する駆動信号を入力することによって、振動子
及びこの振動子との間で相対運動を生じる相対運動部材
を備える振動モータを微動させながら目標位置を通過さ
せる際に、振動モータの存在位置と目標位置との偏差が
小さくなるに応じて、バースト波形部の周波数が高くな
るように制御することを特徴とする振動モータの駆動方
法を提供する。請求項９の発明は、請求項８に記載され
た振動モータの駆動方法において、目標位置が、インク
リメンタルエンコーダを用いて原点検出時に検出される
振動モータの原点位置であることを特徴とする。請求項
１０の発明では、連続波を有する第１の駆動信号を入力
して振動モータを粗動させて目標位置へ接近させた後
に、バースト波形部を間欠的に有する第２の駆動信号を
入力して振動モータを微動させて目標位置へ停止させる
際に、粗動時における振動モータの駆動結果に基づい
て、微動時の駆動条件を決定することを特徴とする振動
モータの駆動方法を提供する。

【００３１】請求項１１の発明は、請求項１０に記載さ
れた振動モータの駆動方法において、駆動結果が、粗動
開始時の第１の信号の周波数であるとともに、微動時の
駆動条件が、少なくとも、第２の駆動信号の周波数であ
ることを特徴とする。

【００３２】請求項１２の発明は、請求項１０に記載さ
れた振動モータの駆動方法において、駆動結果が、粗動
時に所定速度を検出した時の第１の信号の周波数である
とともに、微動時の駆動条件が、少なくとも、第２の駆
動信号の周波数であることを特徴とする。

【００３３】請求項１３の発明は、請求項１０から請求
項１２までのいずれか１項に記載された振動モータの駆
動方法において、さらに、振動モータの作動時の環境温
度に基づいて第２の駆動信号の駆動条件を決定すること
を特徴とする。

【００３４】さらに、請求項１４の発明は、請求項６、
請求項７、又は請求項１０から請求項１３までのいずれ
か１項に記載された振動モータの駆動方法において、振
動モータの駆動結果に基づいて、さらに、駆動信号、第
１の駆動信号及び第２の駆動信号のうちの少なくとも一
つの電圧及び周波数の少なくとも一方の制御を行うこと
を特徴とする。

【００３５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明に
かかる振動モータ及びその駆動方法の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の実
施形態は、振動モータが超音波の振動域を利用した超音
波モータである場合を例にとって、説明する。

【００３６】図１は、本実施形態の超音波モータ１０の
主要部を抽出して示す斜視図である。また、図２は、超
音波モータ１０を構成する振動子１１を、発生する振動
波形例とともに示す説明図である。

【００３７】図１および図２に示すように、本実施形態
の超音波モータ１０は、第１の振動である１次の縦振動
Ｌ１と、第２の振動である４次の曲げ振動Ｂ４とを発生
する振動子１１と、この振動子１１との間で相対運動を
行う相対運動部材２１と、駆動装置３０とを備える。ま
ず、これらの構成要素について、順次説明する。 〔振動子１１〕振動子１１は、弾性体１２と、弾性体１
２の一方の平面に装着された圧電体１３とを備える。

【００３８】弾性体１２は、鉄鋼、ステンレス鋼、リン
青銅又はエリンバー材等といった共振先鋭度が大きな金
属材料により構成されることが望ましく、矩形平板状に
形成される。また、弾性体１２の各部の寸法は、発生す
る１次の縦振動Ｌ１および４次の曲げ振動Ｂ４それぞれ
の固有振動数が略一致するように、設定される。

【００３９】弾性体１２の一方の平面には、後述する圧
電体１３が例えば接着される。また、弾性体１２の他方
の平面には、弾性体１２の幅方向に２本の溝部が相対運
動方向（図１における両矢印方向）に関して所定距離だ
け離れて設けられる。これらの溝部に、横断面形状が矩
形である角棒型の、高分子材等を主成分とした摺動部材
が嵌め込まれて接着され、突起状に突出して装着され
る。高分子材としては、ＰＴＦＥ、ポリイミド樹脂、Ｐ
ＥＮ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等が例示される。

【００４０】そして、この摺動部材が駆動力取出部１２
ａ、１２ｂとして機能する。したがって、弾性体１２
は、これら摺動部材からなる駆動力取出部１２ａ、１２
ｂを介して相対運動部材２１に接触する。

【００４１】この駆動力取出部１２ａ、１２ｂは、図２
に示すように、弾性体１２に発生する４次の曲げ振動Ｂ
４の４つの腹位置ｌ₁ 〜ｌ₄ のうちの外側に位置する腹
位置ｌ₁ 、ｌ₄ に一致する位置に設けられる。なお、駆
動力取出部１２ａ、１２ｂは、曲げ振動Ｂ４の腹位置ｌ
₁ 、ｌ₄ に正確に一致する位置に設けられる必要はな
く、この腹位置の近傍に設けられていてもよい。

【００４２】圧電体１３は、本実施形態ではＰＺＴ（チ
タンジルコン酸鉛）からなる薄板状の圧電素子により構
成される。この圧電体１３には、Ａ相の駆動信号が入力
される入力領域１３ａ、１３ｃと、Ａ相の駆動信号とは
位相が（π／２）だけずれたＢ相の駆動信号が入力され
る入力領域１３ｂ、１３ｄとが形成される。各入力領域
１３ａ〜１３ｄは、図２に示すように、弾性体１２に発
生する曲げ振動Ｂ４の５つの節位置ｎ₁ 〜ｎ₅ により区
画された４つの領域に連続して形成される。すなわち、
駆動信号の入力により変形する各入力領域１３ａ〜１３
ｄが、いずれも、不動点である節位置ｎ₁ 〜ｎ₅ を跨が
ない。そのため、入力領域１３ａ〜１３ｄの変形が節位
置ｎ₁ 〜ｎ₅ によって抑制されることがない。これによ
り、各入力領域１３ａ〜１３ｄに入力された電気エネル
ギを最大の効率で弾性体１２の変形、すなわち機械エネ
ルギに変換することができる。

【００４３】また、曲げ振動Ｂ４の節位置ｎ₂ 、ｎ₄ に
は、振動子１１が発生する縦振動Ｌ１により電気エネル
ギを出力する検出領域１３ｐ、１３ｐ’が設けられる。
これにより、振動子１１が発生する縦振動Ｌ１の振動状
態がモニタされる。

【００４４】各入力領域１３ａ〜１３ｄと各検出領域１
３ｐ、１３ｐ’とは、それぞれの表面に、銀電極１５ａ
〜１５ｄ、１５ｐ、１５ｐ’を接着される。また、図示
しないが、各銀電極１５ａ〜１５ｄ、１５ｐ、１５ｐ’
には、電気エネルギの授受を行うためのリード線が、そ
れぞれ半田付けされて、接続される。これにより、各入
力領域１３ａ〜１３ｄに独立して駆動信号を入力した
り、各検出領域１３ｐ、１３ｐ’から独立して検出信号
を出力することができる。なお、本実施形態では、図２
に示すように、振動子１１は、その平面の中央部を中心
として点対称となるように、形成される。これにより、
駆動力取出部１２ａ、１２ｂに発生する楕円運動を略同
じ形状とすることができ、相対運動方向の反転に伴う駆
動差が殆ど解消される。

【００４５】また、本実施形態では、振動子１１は図示
しない加圧支持装置により固定支持されている。このた
め、後述する相対運動部材２１が、図１における両矢印
方向に駆動される。本実施形態では、振動子１１は以上
のように構成される。 〔相対運動部材２１〕図２に示すように、振動子１１の
駆動力取出部１２ａ、１２ｂに加圧接触して、移動子で
ある相対運動部材２１が配置される。

【００４６】相対運動部材２１は、本実施形態ではステ
ンレス鋼により帯板状に構成される。相対運動部材２１
は、駆動力取出部１２ａ、１２ｂに発生する楕円運動に
より、縦振動Ｌ１の振動方向とは同方向（図２における
左右方向）へ駆動される。なお、相対運動部材２１は、
銅合金やアルミニウム合金さらには高分子材等により構
成されていてもよい。

【００４７】相対運動部材２１は、相対運動部材２１の
一方の平面に接触する２基の搬送ローラと、相対運動部
材２１の幅方向の両端面に接触する４基の搬送ローラ
（いずれも図示しない。）とにより、案内されて搬送さ
れる。これにより、相対運動部材２１は、相対運動方向
の両方向への往復移動が可能となる。

【００４８】本実施形態では、相対運動部材２１は以上
のように構成される。 〔駆動装置３０〕図３は、超音波モータ１０の駆動装置
３０のブロック図である。

【００４９】同図に示すように、この駆動装置３０は制
御装置３１を有する。制御装置３１は、ＣＰＵ３５から
の指令信号を入力されることにより、２相の駆動信号を
生成する。

【００５０】すなわち、超音波モータ１０の粗動時に
は、互いの位相が（π／２）異なるとともに所定の周波
数を有する連続波からなる２相の第１の駆動信号（交流
電圧）を、超音波モータドライバ３２へそれぞれ出力す
る。この場合、制御装置３１は、超音波モータ１０の相
対運動速度を上げる場合には、２相の第１の駆動信号そ
れぞれの駆動周波数を下げる制御を行い、逆に、相対運
動速度を下げる場合には、２相の第１の駆動信号それぞ
れの駆動周波数を上げる制御を行う。

【００５１】一方、制御装置３１は、例えば、超音波モ
ータ１０の目標停止位置への停止精度の向上を目的とす
る駆動時、すなわち超音波モータ１０の超低速での微動
時には、連続波からなる２相の第１の駆動信号に替え
て、バースト波形部を間欠的に有する第２の駆動信号
を、超音波モータドライバ３２へそれぞれ出力する。

【００５２】図４は、バースト波形部４０ａを間欠的に
有する第２の駆動信号４０の波形例を示す説明図であ
る。同図に示すように、第２の駆動信号４０は、高い駆
動周波数を有するバースト波形部４０ａをＢＨ時間印加
した後にＢＬ時間印加しないという周期（間欠周波数ｆ
_K ＝１／ＢＴ）のバースト波である。

【００５３】制御装置３１は、入力した第２の駆動信号
４０のうちのバースト波形部４０ａによる相対運動部材
２１の移動量に基づいて、第２の駆動信号４０のバース
ト波形部４０ａの少なくとも駆動周波数の制御を行う。
相対運動部材２１の移動量は、後述するインクリメンタ
ルエンコーダ３３により検出される。

【００５４】具体的には、相対運動部材２１の存在位置
と目標位置との偏差をインクリメンタルエンコーダ３３
により検出し、この検出値が小さくなるに応じて、バー
スト波形部４０ａの駆動周波数が高くなるように制御す
る。これにより、相対運動部材２１を超低速で安定して
駆動することができる。

【００５５】超音波モータドライバ３２は、制御装置３
１から入力される２相の駆動信号を適正値に増幅して、
超音波モータ１０の入力領域１３ａ〜１３ｄへ入力す
る。

【００５６】このようにして、駆動装置３０により、粗
動時及び微動時のいずれの場合にも、圧電体１３の入力
領域１３ａ、１３ｃにＡ相の駆動信号が入力され、ま
た、入力領域１３ｂ、１３ｄにはＡ相の駆動信号とは
（π／２）の位相差を有するＢ相の駆動信号が入力され
る。すると、図２に示すように、弾性体１２には、相対
運動方向（図２における両矢印方向）へ振動する第１の
振動である１次の縦振動Ｌ１と、この相対運動方向に直
交する方向へ振動する第２の振動である４次の曲げ振動
Ｂ４とが同時に発生する。これらの振動は合成されて、
駆動力取出部１２ａ、１２ｂには楕円運動が発生する。
この楕円運動を利用して、駆動力取出部１２ａ、１２ｂ
に加圧接触する相対運動部材２１が、摩擦駆動される。

【００５７】図１及び図２には図示していないが、図３
に示すように、相対運動部材２１にはインクリメンタル
エンコーダ３３が装着される。このインクリメンタルエ
ンコーダ３３は、一定の単位変位毎に一つのパルスを出
力してそのパルス数を数えることにより任意の位置から
の相対運動部材２１の移動量を出力する。インクリメン
タルエンコーダ３３により、バースト波形部４０ａによ
る相対運動部材２１の移動量が検出される。検出された
移動量は、エンコーダ回路３４により電気信号に変換さ
れ、ＣＰＵ３５に入力される。ＣＰＵ３５は、入力され
たこの電気信号に基づいて、制御装置３１へ入力する指
令信号を補正する。これにより、制御装置３１により生
成される第２の駆動信号４０は、相対運動部材２１の存
在位置と目標位置との偏差が小さくなるに応じて、バー
スト波形部４０ａの駆動周波数が高くなるように、制御
される。

【００５８】このように、本実施形態の駆動装置３０
は、連続波を有する第１の駆動信号を入力して相対運動
部材２１を粗動させて目標位置へ接近させた後に、バー
スト波形部４０ａを間欠的に有する第２の駆動信号４０
を入力して相対運動部材２１を微動させて目標位置へ停
止させるとともに、バースト波形部による相対運動部材
２１の駆動結果に基づいて、駆動信号のバースト波形部
４０ａの少なくとも周波数の制御を行う。本実施形態で
は、駆動装置３０は以上のように構成される。 〔超音波モータ１０の動作〕次に、この超音波モータ１
０の動作を説明する。図５は、超音波モータ１０の相対
運動部材２１の移動軌跡を示す説明図であり、図５
（Ａ）は相対運動部材２１の移動軌跡の一例を直接的に
示す説明図、図５（Ｂ）は相対運動部材２１の移動軌跡
を一般化して示す説明図である。また、図６は、超音波
モータ１０の振動子１１に入力される駆動信号の駆動周
波数と、その時の相対運動部材２１の速度又は１ステッ
プ分の移動量との関係の一例を示すグラフである。

【００５９】なお、この図５（Ａ）に示す例は、超音波
モータ１０の相対運動部材２１が複数回の微動を繰り返
しながら最終的に目標位置Ｂに停止する場合であるが、
各微動の移動量が前回の微動の移動量よりも少なくなる
ように制御される場合を示している。図５（Ａ）を参照
しながら、相対運動部材２１が位置Ａを出発し、位置Ａ
から離れた目標位置Ｂに到達する場合を説明する。

【００６０】図５（Ａ）の矢印１に示すように、相対運
動部材２１は駆動装置３０からの駆動信号により位置Ａ
から目標位置Ｂに向けて移動を開始する。このとき、相
対運動部材２１の現在位置と目標位置Ｂとは相当離れて
いるため、振動子１１には駆動装置３０により連続波か
らなる第１の駆動信号（図６における駆動周波数：ｆ
_a ）が入力される。これにより、相対運動部材２１は高
速・粗動モードで目標位置Ｂに接近する。

【００６１】次に、図５（Ａ）の矢印１に示すように、
相対運動部材２１が目標位置Ｂにさらに接近して領域Ｄ
の一端の位置Ｃに到達すると、駆動装置３０から出力さ
れる駆動信号は、第１の駆動信号から第２の駆動信号４
０（図６における駆動周波数：ｆ_b1）に切り替えられ
る。これにより、相対運動部材２１は、低速・微動モー
ドで目標位置Ｂに接近する。

【００６２】次に、図５（Ａ）の矢印１に示すように、
相対運動部材２１は目標位置Ｂを通り越して位置Ｅに停
止する。駆動装置３０はインクリメンタルエンコーダ３
３により検出される相対運動部材２１の移動量に基づい
て位置Ｅと目標位置Ｂとの偏差を求め、この偏差の大き
さに応じて、第２の駆動信号４０のバースト波形部４０
ａの駆動周波数を、ｆ_b1からｆ_b2（ｆ_b1＜ｆ_b2）に変更
し、振動子１１に入力する。これにより、相対運動部材
２１は、さらに速度を低下させて目標位置Ｂに接近す
る。

【００６３】次に、図５（Ａ）の矢印２に示すように、
相対運動部材２１は目標位置Ｂを通り越して位置Ｆに停
止する。駆動装置３０はインクリメンタルエンコーダ３
３により検出される相対運動部材２１の移動量に基づい
て位置Ｆと目標位置Ｂとの偏差を求め、この偏差の大き
さに応じて、第２の駆動信号４０のバースト波形部４０
ａの駆動周波数を、ｆ_b2からｆ_b3（ｆ_b2＜ｆ_b3）に変更
し、振動子１１に入力する。これにより、相対運動部材
２１は、さらに速度を低下させて目標位置Ｂに接近す
る。

【００６４】次に、図５（Ａ）の矢印３に示すように、
相対運動部材２１は目標位置Ｂを通り越して位置Ｇに停
止する。駆動装置３０はインクリメンタルエンコーダ３
３により検出される相対運動部材２１の移動量に基づい
て位置Ｇと目標位置Ｂとの偏差を求め、この偏差の大き
さに応じて、第２の駆動信号４０のバースト波形部４０
ａの駆動周波数を、ｆ_b3からｆ_b4（ｆ_b3＜ｆ_b4）に変更
し、振動子１１に入力する。これにより、相対運動部材
２１は、さらに速度を低下させて目標位置Ｂに接近す
る。

【００６５】次に、図５（Ａ）の矢印４に示すように、
相対運動部材２１は目標位置Ｂを通り越して位置Ｈに停
止する。駆動装置３０はインクリメンタルエンコーダ３
３により検出される相対運動部材２１の移動量に基づい
て位置Ｈと目標位置Ｂとの偏差を求め、この偏差の大き
さに応じて、第２の駆動信号４０のバースト波形部４０
ａの駆動周波数をｆ_b4からｆ_b5（ｆ_b4＜ｆ_b5）に変更
し、振動子１１に入力する。これにより、相対運動部材
２１は、さらに速度を低下させて目標位置Ｂに接近す
る。

【００６６】そして、図５（Ａ）の矢印５に示すよう
に、相対運動部材２１が目標位置Ｂの停止許容範囲内に
停止したときに、位置決めが終了する。

【００６７】図５（Ａ）に示す例は、前述したように各
微動の移動量が前回の微動の移動量よりも減少する場合
である。しかし、一般的には、本実施形態の駆動装置３
０は、図５（Ｂ）に示すように、インクリメンタルエン
コーダ３３により検出される相対運動部材２１の移動量
に基づいて、現在位置ｎと目標位置Ｂとの間の距離Ｌ _n
を測定するとともに、さらに、直前に行った１バースト
波形部４０ａによる移動距離Ｘ_n-1 との比較を行う。

【００６８】そして、駆動装置３０は、（ｉ）移動距離
Ｘ_n-1 ＞距離Ｌ_n である場合には、図５（Ａ）を参照し
ながら説明したように第２の駆動信号４０のバースト波
形部４０ａの駆動周波数ｆ_b を高くする制御を行い、
（ｉｉ）移動距離Ｘ_n-1 ＜距離Ｌ_n である場合には第２
の駆動信号４０のバースト波形部４０ａの駆動周波数ｆ
_b を低くする制御を行い、また、（ｉｉｉ）移動距離Ｘ
_n-1 ＝距離Ｌ_n である場合には第２の駆動信号４０のバ
ースト波形部４０ａの駆動周波数ｆ_b を変化させない制
御を行う。ただし、駆動周波数ｆ_b は、振動子１０が移
動可能な限界周波数であるｆ_b-lim よりも大きな値には
設定しない。

【００６９】本実施形態では、予め駆動周波数−移動量
のマップを作成しておきこのマップを参照することによ
り、駆動周波数ｆ_b の変化量を決定して、第２の駆動信
号４０のバースト波形部４０ａの周波数ｆ_b を決定し
た。図７は、このような駆動周波数−移動量のマップの
一例を示すグラフである。このように、本実施形態によ
れば、バースト波形部４０ａを間欠的に有する駆動信号
４０を用いることから、送り量を１バースト波形部４０
ａにより疑似的にデジタル化できるとともに、このバー
スト波形部４０ａの駆動周波数ｆ_b を制御するため、１
バースト波形部４０ａによる送り量を、無段階かつ自在
に制御することができる。すなわち、本実施形態では、
バースト波形部４０ａの駆動周波数ｆ_b を制御すること
により駆動力取出部１２ａ、１２ｂに発生する楕円運動
の形状を無段階で制御することができる。

【００７０】したがって、サブミクロンオーダで柔軟に
刻々と送り量を変化させることができる。このため、超
音波モータ１０の駆動装置３０のソフトウェアを変更す
るだけで様々な用途や状態に適用させて、極めて高分解
能な位置決め制御能が得られ、停止位置精度を顕著に向
上することができる。

【００７１】なお、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す
例では、相対運動部材２１が目標位置Ｂを通過して逆戻
りすることを１回以上繰り返す場合を例にとった。しか
し、これとは異なり、相対運動部材２１が停止許容範囲
内に入った後に、バースト波形部４０ａを間欠的に有す
る駆動信号に切り替え、初めのバースト波形部４０ａの
入力による相対運動部材２１ａの移動距離Ｘ_n-1 と目標
位置Ｂまでの距離Ｌ_nとを比較し、図７にグラフで示す
関係に基づいて、移動距離Ｘ_n-1 ＞距離Ｌ_n の場合には
第２の駆動信号４０のバースト波形部４０ａの周波数ｆ
_b を高く設定し、一方、移動距離Ｘ_n-1 ＜距離Ｌ_n の場
合には第２の駆動信号４０のバースト波形部４０ａの周
波数ｆ_b を低く設定することにより、目標位置Ｂを一度
も通り越さずに相対運動部材２１を停止許容範囲内に停
止することも、可能である。

【００７２】なお、本実施形態では、第２の駆動信号４
０のバースト波形部４０ａのデューティ比（間欠周波数
ｆ_K ＝１／ＢＴ）は一定のままとした。しかし、本発明
はこれには限定されず、バースト波形部４０ａの周波数
を変化させるのに伴って、このデューティ比（間欠周波
数ｆ_K ＝１／ＢＴ）も適宜変化させるようにしてもよ
い。

【００７３】図８は、デューティ比を異ならせた第２の
駆動信号４４、４５を生成する状況を模式的に示すグラ
フである。

【００７４】同図に示すように、パルス波４１と駆動周
波数がｆ₁ である駆動信号４２とを重畳させることによ
り第２の駆動信号４４を生成することができ、またパル
ス波４１と駆動周波数がｆ₂ である駆動信号４３とを重
畳させることにより第２の駆動信号４５を生成すること
ができる。

【００７５】このように、パルス波４１のデューティ比
を適宜変更することにより、生成される第２の駆動信号
４４、４５の間欠周波数を自在に設定することができ
る。第２の駆動信号４４、４５の間欠周波数を異ならせ
ることにより、用途や状態に適用させた多種の分解能を
超音波モータ１０に与えることができる。 （第２実施形態）以下、第２実施形態を説明する。な
お、以降の各実施形態では、前述した第１実施形態と相
違する部分を中心に説明し、共通する部分については同
一の図中符号を付すことにより、重複する説明を適宜省
略する。

【００７６】本実施形態が前述した第１実施形態と相違
するのは、駆動装置３０から振動子１１にバースト波形
部を間欠的に有する駆動信号を入力する際に、駆動装置
３０によって、直近の前回の１つのバースト波形部によ
り得られたステップ幅、又は直近の前回までの１つのバ
ースト波形部により得られたステップ幅の平均値に基づ
いて、次回のバースト駆動条件を決定する点である。す
なわち、本実施形態では、駆動装置３０に学習機能を与
え、直近の前回の１つのバースト波形部により得られた
ステップ幅、又は直近の前回までの１つのバースト波形
部の平均値により得られたステップ幅の平均値に基づい
て、次回のバースト駆動条件を決定する。

【００７７】図９は、本実施形態により駆動装置３０か
ら振動子１１に入力される第２の駆動信号４０−１の波
形例を示すグラフである。

【００７８】同図にグラフで示すように、第２の駆動信
号４０−１は、バースト波形部４０−１ａ及び４０−１
ｂを間欠的に有する。本実施形態の駆動装置３０は、バ
ースト波形部４０−１ａの印加時間である時間ＢＨ１に
得られたステップ幅を、インクリメンタルエンコーダ３
３によって非印加時間である時間ＢＬ１に測定し、次回
のバースト波形部４０−１ｂの印加時間である時間ＢＨ
２のバースト駆動条件を変化させることによって、次回
のバースト波形部４０−１ｂによるステップ幅の制御を
行う。ここで、バースト駆動条件とは、駆動周波数と、
必要に応じて、駆動電圧及び駆動信号中のバースト波形
部の数のうちの少なくとも１種とを意味する。

【００７９】例えば、時間ＢＨ１以前に比較してバース
ト波形部４０−１ａのステップ幅が減少してきた場合に
は、時間ＢＨ２のバースト波形部４０−１ｂの周波数の
波の数を増加させるように、制御する。

【００８０】図１０は、本実施形態による、一つのバー
スト波形部による超音波モータの送り量と原点からの距
離との関係の一例を示すグラフである。

【００８１】図１０にグラフで示すように、本実施形態
により、バースト波形部により得られるステップ幅の変
動を３μｍ〜５μｍの範囲に抑制することができ、ステ
ップ幅を略一定に保つことができる。このため、超音波
モータを超低速で一定速度で駆動させることができ、所
望の停止位置精度が得られる。 （第３実施形態）本実施形態が、第１実施形態及び第２
実施形態と相違するのは、駆動開始位置から予め定めた
所定位置までは連続波からなる第１の駆動信号を超音波
モータに入力し、この所定位置から目標位置まではバー
スト波形部を間欠的に有する第２の駆動信号を入力する
際に、第１の駆動信号による駆動時に得られた駆動結果
に基づいて第２の駆動信号の駆動条件を決定する点であ
る。

【００８２】図１１は、本実施形態における超音波モー
タ１０−２を用いた位置決め制御装置５０の概略構成図
である。同図に示すように、超音波モータ１０−２は、
振動子１１とこの振動子１１に適宜加圧力で加圧接触す
るステージ（相対運動部材）２１−２とからなる。ステ
ージ２１−２は、振動子１１に対して移動自在に支持さ
れる。

【００８３】ステージ２１−２にはインクリメンタルエ
ンコーダ３３が装着されており、ステージ２１−２の位
置が検出される。ステージ２１−２の位置の検出値は制
御装置３１に入力され、この制御装置３１により、第１
の駆動信号により駆動時に得られた駆動結果として処理
される。

【００８４】制御装置３１では、駆動開始位置から所定
位置までは連続波からなる第１の駆動信号を超音波モー
タに入力し（本実施形態の説明では、以下「モード１」
という。）、この所定位置から目標位置まではバースト
波形部を間欠的に有する第２の駆動信号を入力する（本
実施形態の説明では、以下「モード２」という。）。図
１２（Ａ）は、第１の駆動信号５１の駆動波形例を示
し、図１２（Ｂ）は、第２の駆動信号５２の駆動波形例
を示す。

【００８５】図１３は、本実施形態の振動子１１の制御
状況の一例を示す説明図である。

【００８６】同図に示すように、制御装置３１は、モー
ド１では、外部からの入力情報（移動距離、速度及び加
速度）に基づいて、基準速度を決定する。図１４は、制
御装置１３により決定された基準速度５３の一例を示す
グラフである。

【００８７】図１３に示すように、制御装置３１は、決
定した基準速度５３に基づいて、駆動開始位置Ａから予
め定めた所定位置Ｂと目標位置Ｃとの間の領域までは、
連続波からなる第１の駆動信号５１を振動子１１に入力
して、相対運動部材２１を目標位置Ｃに向けて粗動す
る。

【００８８】また、制御装置３１は、モード１におい
て、駆動開始時からの経過時間に対する相対運動部材２
１の位置を演算して相対運動部材２１の速度を求め、求
めた速度と駆動周波数との関係を求める。この関係か
ら、粗動開始時の第１の駆動信号の周波数を求めてお
く。

【００８９】振動子１１が所定位置Ｂと目標位置Ｃとの
間の領域に達すると、制御装置３１は、第１の駆動信号
５１を切り替えて第２の駆動信号５２を入力し、モード
２へ移行する。そして、この第２の駆動信号５２の駆動
条件、すなわち第２の駆動信号５２のバースト波形部５
２ａの周波数を、モード１で求めた粗動開始時の第１の
駆動信号の周波数に基づいて変更することにより、相対
運動部材２１の速度の制御を行う。

【００９０】第２の駆動信号５２のバースト波形部５２
ａの周波数の変更は、例えば以下に列記する手段（１）
〜（３）により行う。 （１）インクリメンタルエンコーダ３３によりモード１
における駆動開始を検出し、この駆動開始時の駆動周波
数から所定値だけ小さい周波数を、モード２における第
２の駆動信号５２の駆動周波数とする。これにより、異
なる温度環境等により振動子１１の共振周波数が変化し
ても、この変化に対応してモード２における第２の駆動
信号５２の駆動周波数を設定することができる。 （２）インクリメンタルエンコーダ３３により予め設定
された速度に達した時点の駆動周波数を検出し、この駆
動周波数をモード２における第２の駆動信号５２の駆動
周波数とする。これにより、異なる温度環境等により振
動子１１の共振周波数が変化しても、この変化に対応し
てモード２における第２の駆動信号５２の駆動周波数を
設定することができる。 （３）振動子１１又は相対運動部材２１−２に適当な温
度センサを設置して振動子１１又は相対運動部材２１−
２の温度を検出するとともに、予め移動速度と駆動周波
数との関係が温度変化によって受ける影響をテーブル等
に持ち、モード１とモード２との間に温度変化があって
も、このテーブル等によって駆動周波数が補正すること
により、温度毎に予め設定した駆動周波数をモード２に
おける第２の駆動信号５２の駆動周波数とすることがで
き、これにより、確実な駆動ができる。

【００９１】制御装置３１は、インクリメンタルエンコ
ーダ３３からの信号をカウントし、相対運動部材２１が
パルス停止位置Ｄに到達した時点でモード２の動作を停
止する。これにより、相対運動部材２１は目標位置Ｃに
停止する。

【００９２】なお、制御装置３１は、相対運動部材２１
の停止位置が位置決め完了範囲Ｅの外部となった場合に
は、相対運動部材２１の停止位置が位置決め完了範囲Ｅ
に入まで、モード２の動作を繰り返して行う。

【００９３】このように、本実施形態では、モード２に
おける第２の駆動信号５２の駆動周波数を、モード１に
よる駆動時に得られた駆動結果（振動子１１の移動量）
に基づいて、変更する。このため、環境温度の変化等に
より超音波モータ１０−２の共振周波数が変化しても、
この変化に対応してモード２における第２の駆動信号５
２のバースト波形部５２ａの周波数を最適値に設定でき
るため、超音波モータ１０−２を駆動できなかったり期
待する微少駆動ができなくなることを、いずれも、確実
に防止できる。このため、本実施形態によれば、位置決
め制御装置５０の位置決め精度を向上できる。 （第４実施形態）本実施形態は、第１実施形態〜第３実
施形態と同様に、インクリメンタルエンコーダ３３を用
いて検出した目標位置からの偏差に基づいて速度制御を
行う超音波モータについて、その電源投入時に第２の駆
動信号を用いて原点検出動作を行うものである。

【００９４】図１５は、本実施形態で用いる駆動信号６
０の波形例を示す説明図である。すなわち、本実施形態
では、バースト波形部６０ａ〜６０ｄを間欠的に有する
駆動信号６０を入力することによって、振動子１１及び
この振動子１１との間で相対運動を生じる相対運動部材
２１を備える超音波モータを、原点検出が可能な速度ｖ
_r で微動させることによって、超音波モータ１０の原点
検出動作を行う。

【００９５】この際に、本実施形態では、超音波モータ
１０の存在位置と目標位置との偏差が小さくなるに応じ
て、バースト波形部６０ａ〜６０ｄの周波数が高くなる
ように制御する。具体的には、バースト波形部６０ａ〜
６０ｄを有する駆動信号６０の駆動周波数を、前述した
図１８のグラフにおける周波数ｆ₁ 及び周波数ｆ₂ の間
の周波数ｆ_r に設定する。

【００９６】本実施形態では、駆動周波数をｆ_r と設定
するため、高温時に速度ｖ_r 以下の超低速で超音波モー
タ１０を駆動することができ、原点検出動作を確実に行
うことができる。また、本実施形態では、駆動周波数を
ｆ_r と設定するとともに駆動信号６０のデューティ比
を、５０〜２０％程度、例えば３０％程度と低く設定す
ることにより、低温時にも、速度ｖ_r 以下の超低速で超
音波モータ１０を駆動することができ、原点検出動作を
確実に行うことができる。

【００９７】なお、原点検出動作は、・超音波モータ１
０の駆動周波数を低周波数側から高周波数側に走査し、
検出速度が設定速度に達したら走査を中止し、その時の
周波数ｆ_r で駆動を継続するか、又は・超音波モータ１
０の駆動電圧を低電圧側から高電圧側に走査し、検出速
度が設定速度に達したら走査を中止し、その時の電圧で
駆動を継続することにより、行えばよい。

【００９８】このように、本実施形態によれば、バース
ト波形部６０ａ〜６０ｄを有する駆動信号６０を用いる
ことにより、温度に依らずに確実に原点検出動作を行う
ことができる。 （変形形態）各実施形態の説明では、振動モータが超音
波モータである場合を例にとった。しかし、本発明は超
音波モータには限定されず、超音波以外の他の振動域を
利用した振動モータであれば、等しく適用される。

【００９９】また、各実施形態の説明では、図１及び図
２に示す超音波モータ１０を用いた場合を例にとった。
しかし、本発明はこの超音波モータ１０には限定され
ず、振動子とこの振動子に加圧接触する相対運動部材と
を備える超音波モータであれば、その形態や用いる振動
の種類等には何ら限定されずに、等しく適用される。

【０１００】また、各実施形態の説明では、（ｉ）バー
スト波形部を間欠的に有する駆動信号を振動子に入力す
ることによって、相対運動部材を微動させるとともに、
バースト波形部による相対運動部材の駆動結果に基づい
て、駆動信号のバースト波形部の少なくとも周波数の制
御を行う駆動装置を用いて、バースト波形部の少なくと
も周波数の制御を行うこと、（ｉｉ）バースト波形部を
間欠的に有する駆動信号を振動子に入力することによっ
て、相対運動部材を微動させた後に目標位置へ停止させ
るとともに、相対運動部材の存在位置と目標位置との偏
差が小さくなるに応じて、バースト波形部の周波数が高
くなるように制御する駆動装置を用いて、この偏差が小
さくなるに応じて、バースト波形部の周波数が高くなる
ように制御すること、又は（ｉｉｉ）連続波を有する第
１の駆動信号を入力して相対運動部材を粗動させて目標
位置へ接近させた後にバースト波形部を間欠的に有する
第２の駆動信号を入力して相対運動部材を微動させて目
標位置へ停止させるとともに、粗動時の相対運動部材の
駆動結果に基づいて微動時の駆動条件を決定する駆動装
置を用いて、粗動時の相対運動部材の駆動結果に基づい
て微動時の駆動条件を決定することを行う場合を例にと
った。しかし、本発明はこれらの形態には限定されず、
バースト波形部を間欠的に有する駆動信号を振動子に入
力するとともにバースト波形部の少なくとも周波数の制
御を行う駆動装置を用いて、バースト波形部の少なくと
も周波数の制御を行う場合に、等しく適用される。

【０１０１】また、各実施形態の説明では、振動子を固
定支持し、この振動子により相対運動部材を駆動する場
合を例にとった。しかし、本発明は、この形態には限定
されず、相対運動部材を固定支持し、この相対運動部材
に対して振動子を移動させる場合であっても、等しく適
用される。

【０１０２】また、各実施形態の説明では、エンコーダ
がインクリメンタルエンコーダである場合を例にとっ
た。しかし、本発明はインクリメンタルエンコーダには
限定されず、アブソリュートエンコーダにも同様に適用
される。

【０１０３】さらに、各実施形態の説明では、電気機械
変換素子が圧電体である場合を例にとったが、本発明は
圧電体には限定されず、例えば電歪素子等の圧電体以外
の、電気エネルギと機械エネルギとの相互変換素子であ
る電気機械変換素子であれば、等しく用いることができ
る。

【０１０４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１〜
請求項１４の本発明は、バースト波形部を間欠的に有す
る駆動信号を用いるとともにこのバースト波形部の駆動
周波数を制御するため、送り量を１バースト波形部によ
り疑似的にデジタル化できるとともに、１バースト波形
部による送り量を無段階で自在に調節することができ
る。このため、請求項１〜請求項１４の本発明によれ
ば、振動モータの分解能を高めて停止位置精度を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の超音波モータの主要部を抽出し
て示す斜視図である。

【図２】第１実施形態の超音波モータを構成する振動子
を、発生する振動波形例とともに示す説明図である。

【図３】第１実施形態の超音波モータの駆動装置のブロ
ック図である。

【図４】第１実施形態において、バースト波形部を間欠
的に有する第２の駆動信号の波形例を示す説明図であ
る。

【図５】第１実施形態の超音波モータの相対運動部材の
移動軌跡を示す説明図であり、図５（Ａ）は相対運動部
材の移動軌跡の一例を直接的に示す説明図、図５（Ｂ）
は相対運動部材の移動軌跡を一般化して示す説明図であ
る。

【図６】第１実施形態の超音波モータの振動子に入力さ
れる駆動信号の駆動周波数と、その時の相対運動部材の
速度又は１ステップ分の移動量との関係の一例を示すグ
ラフである。

【図７】第１実施形態において、駆動周波数−移動量の
マップの一例を示すグラフである。

【図８】第１実施形態において、デューティ比を異なら
せた第２の駆動信号を生成する状況を模式的に示すグラ
フである。

【図９】第２実施形態により駆動装置から振動子に入力
される第２の駆動信号の波形例を示すグラフである。

【図１０】第２実施形態による、一つのバースト波形部
による超音波モータの送り量と原点からの距離との関係
の一例を示すグラフである。

【図１１】第３実施形態における超音波モータを用いた
位置決め制御装置の概略構成図である。

【図１２】図１２（Ａ）は、第３実施形態における第１
の駆動信号の駆動波形例を示し、図１２（Ｂ）は、第３
実施形態における第２の駆動信号の駆動波形例を示す。

【図１３】第３実施形態の相対運動部材の制御状況の一
例を示す説明図である。

【図１４】第３実施形態において、制御装置により決定
された基準速度の一例を示すグラフである。

【図１５】第４実施形態で用いる駆動信号の波形例を示
す説明図である。

【図１６】バースト波形部を間欠的に有する駆動信号を
入力することによって超音波モータを微動させた場合に
ついて、一つのバースト波形部による超音波モータの送
り量と原点からの距離との関係の一例を示すグラフであ
る。

【図１７】高温、常温及び低温の３状態について、超音
波モータの速度と駆動周波数との関係の一例を示すグラ
フである。

【図１８】超音波モータの駆動周波数と速度との関係の
一例を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 超音波モータ １１ 振動子 ２１ 相対運動部材 ３０ 駆動装置 ４０ 駆動信号 ４０ａ バースト波形部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三輪 聡 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 5H680 AA00 AA08 BB13 BC10 CC02 DD01 DD15 DD23 DD53 DD55 DD59 DD72 DD82 DD92 EE22 EE23 EE24 FF05 FF21 FF23 FF24 FF25 FF30 FF33 FF38 FF40 GG02 GG11 GG23 GG25 GG27

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子と、 該振動子に加圧接触する相対運動部材と、 バースト波形部を間欠的に有する駆動信号を前記振動子
   に入力するとともに、前記バースト波形部の少なくとも
   周波数の制御を行う駆動装置とを備えることを特徴とす
   る振動モータ。
2. 【請求項２】 振動子と、 該振動子に加圧接触する相対運動部材と、 バースト波形部を間欠的に有する駆動信号を前記振動子
   に入力することによって、該振動子又は前記相対運動部
   材を微動させるとともに、バースト波形部による前記振
   動子又は前記相対運動部材の駆動結果に基づいて、前記
   駆動信号の前記バースト波形部の少なくとも周波数の制
   御を行う駆動装置とを備えることを特徴とする振動モー
   タ。
3. 【請求項３】 振動子と、 該振動子に加圧接触する相対運動部材と、 バースト波形部を間欠的に有する駆動信号を前記振動子
   に入力することによって、該振動子又は前記相対運動部
   材を微動させた後に目標位置へ停止させるとともに、前
   記振動子又は前記相対運動部材の存在位置と前記目標位
   置との偏差が小さくなるに応じて、前記バースト波形部
   の周波数が高くなるように制御する駆動装置とを備える
   ことを特徴とする振動モータ。
4. 【請求項４】 振動子と、 該振動子に加圧接触する相対運動部材と、 連続波を有する第１の駆動信号を入力して前記振動子又
   は前記相対運動部材を粗動させて目標位置へ接近させた
   後にバースト波形部を間欠的に有する第２の駆動信号を
   入力して前記振動子又は前記相対運動部材を微動させて
   前記目標位置へ停止させるとともに、粗動時の前記振動
   子又は前記相対運動部材の駆動結果に基づいて微動時の
   駆動条件を決定する駆動装置とを備えることを特徴とす
   る振動モータ。
5. 【請求項５】 バースト波形部を間欠的に有する駆動信
   号を入力することによって、振動子及び該振動子との間
   で相対運動を生じる相対運動部材を備える振動モータを
   微動させる際に、 前記駆動信号の前記バースト波形部の少なくとも周波数
   の制御を行うことを特徴とする振動モータの駆動方法。
6. 【請求項６】 バースト波形部を間欠的に有する駆動信
   号を入力することによって、振動子及び該振動子との間
   で相対運動を生じる相対運動部材を備える振動モータを
   微動させる際に、 バースト波形部による前記振動モータの駆動結果に基づ
   いて、前記駆動信号の前記バースト波形部の少なくとも
   周波数の制御を行うことを特徴とする振動モータの駆動
   方法。
7. 【請求項７】 前記振動モータの駆動結果は前記相対運
   動の量であることを特徴とする請求項６に記載された振
   動モータの駆動方法。
8. 【請求項８】 バースト波形部を間欠的に有する駆動信
   号を入力することによって、振動子及び該振動子との間
   で相対運動を生じる相対運動部材を備える振動モータを
   微動させながら目標位置を通過させる際に、 前記振動モータの存在位置と前記目標位置との偏差が小
   さくなるに応じて、前記バースト波形部の周波数が高く
   なるように制御することを特徴とする振動モータの駆動
   方法。
9. 【請求項９】 前記目標位置は、インクリメンタルエン
   コーダを用いて原点検出時に検出される振動モータの原
   点位置であることを特徴とする請求項８に記載された振
   動モータの駆動方法。
10. 【請求項１０】 連続波を有する第１の駆動信号を入力
    して振動モータを粗動させて目標位置へ接近させた後
    に、バースト波形部を間欠的に有する第２の駆動信号を
    入力して前記振動モータを微動させて前記目標位置へ停
    止させる際に、 粗動時における前記振動モータの駆動結果に基づいて、
    微動時の駆動条件を決定することを特徴とする振動モー
    タの駆動方法。
11. 【請求項１１】 前記駆動結果は、粗動開始時の前記第
    １の信号の周波数であるとともに、前記微動時の駆動条
    件は、少なくとも、前記第２の駆動信号の周波数である
    ことを特徴とする請求項１０に記載された振動モータの
    駆動方法。
12. 【請求項１２】 前記駆動結果は、粗動時に所定速度を
    検出した時の前記第１の信号の周波数であるとともに、
    前記微動時の駆動条件は、少なくとも、前記第２の駆動
    信号の周波数であることを特徴とする請求項１０に記載
    された振動モータの駆動方法。
13. 【請求項１３】 さらに、振動モータの作動時の環境温
    度に基づいて前記第２の駆動信号の駆動条件を決定する
    ことを特徴とする請求項１０から請求項１２までのいず
    れか１項に記載された振動モータの駆動方法。
14. 【請求項１４】 前記振動モータの駆動結果に基づい
    て、さらに、前記駆動信号、前記第１の駆動信号及び前
    記第２の駆動信号のうちの少なくとも一つの電圧及び周
    波数の少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする請
    求項６、請求項７、又は、請求項１０から請求項１３ま
    でのいずれか１項に記載された振動モータの駆動方法。