アクチュエーター及びアクチュエーターの制御方法
【課題】小型化が可能な電極構造を有するアクチュエーターを提供する。
【解決手段】第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーター素子と、前記アクチュエーター素子に駆動電圧の供給を行う駆動回路と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う検出回路と、を含み、前記駆動電圧の供給は、所定の期間における第１の期間内に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差が生じるように行われ、前記電位差の検出は、前記所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間内に行われ、前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とする。
【解決手段】第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーター素子と、前記アクチュエーター素子に駆動電圧の供給を行う駆動回路と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う検出回路と、を含み、前記駆動電圧の供給は、所定の期間における第１の期間内に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差が生じるように行われ、前記電位差の検出は、前記所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間内に行われ、前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的に駆動されるアクチュエーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な分野にアクチュエーター及びセンサーが用いられている。アクチュエーターは、電気、油圧若しくは気圧などにより与えられるエネルギーを物理運動量に変換する装置のことを示すが、一般的に伸縮若しくは屈伸といった単純な動作を行う装置に対して用いられる場合が多い。例えば、バルブやレバーなどといった操作部分を動作させるための装置や、ロボットの関節を動作させるための装置がアクチュエーターと呼ばれる。
【０００３】
アクチュエーターの種類の一つに高分子アクチュエーターがある。このアクチュエーターは、ゴムのような柔らかい材質であるが、電圧を加えると曲がる特性を持っている。例えば、イオン導電性高分子電解質膜の両側に電極を形成し、この一対の電極間に電位差を与えることでイオン導電性高分子電解質膜を変形させることができ、アクチュエーターとして使用することができる。このようなイオン導電性高分子電解質膜を用いたアクチュエーターの例が特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００４】
近年は、医療分野、マイクロマシン分野及び産業用ロボット分野などに適した小型、軽量なアクチュエーターが求められるようになってきている。これらのアクチュエーターの多くは電気的に制御されるものであり、上述した高分子アクチュエーターもこれらの分野での応用が期待されているものである。また、これらの分野の使用において、動作状況を目視で確認することが難しい場所にアクチュエーターが取り付けられる場合がある。このため、アクチュエーターの動作状況を確認するためにセンサーが必要となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２７５０７８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６９３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように更なるアクチュエーターの小型化は必要であるが、アクチュエーターの小型化が進むにつれ電極の取り付け場所の確保が難しくなる場合がある。また、アクチュエーターの動作状況の確認の手段を用意しないとアクチュエーターの制御が難しくなるが、このためのセンサーを取り付ける場所を確保することが難しい場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかるアクチュエーターは、第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーター素子と、前記アクチュエーター素子に駆動電圧の供給を行う駆動回路と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う検出回路と、を含み、前記駆動電圧の供給は、所定の期間における第１の期間内に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差が生じるように行われ、前記電位差の検出は、前記所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間内に行われ、前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーター素子に対して、第１の期間に第１の電極と第２の電極との間に電位差が生じるように駆動電圧を駆動回路により駆動し、第２の期間に第１の電極と第２の電極との間の電位差を検出することで、第１の期間にアクチュエーター素子の形状を変化させ、第２の期間にアクチュエーター素子の変形量を検出することができる。これにより、アクチュエーター素子を駆動するための電極とアクチュエーター素子の変形量を検出するための電極とを共用とすることができ、アクチュエーター素子に取り付ける電極の数を低減することができる。
【００１０】
所定の期間は、第１の期間と第２の期間とで構成される。所定の期間を繰り返すことで、第２の期間における検出結果を次の所定の期間における第１の期間の駆動回路の制御に用いることが可能となる。これにより、アクチュエーター素子の変形量を確認してからアクチュエーター素子の変形量の制御を行うことができ、アクチュエーターが目視することができない状況にあっても的確な制御を行うことができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例にかかるアクチュエーターにおいて、前記駆動電圧の供給は、前記第２の期間において行われないことが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第２の期間に駆動回路からの駆動電圧の駆動が行われないことで、第２の期間における第１の電極と第２の電極との電位差の測定を駆動電圧の影響を受けずに検出することができる。
【００１３】
［適用例３］
上記適用例にかかるアクチュエーターにおいて、前記検出回路は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差を増幅する機能を有することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、第１の電極と第２の電極との電位差が微弱なものであっても検出をすることができる。
【００１５】
［適用例４］
上記適用例にかかるアクチュエーターにおいて、第１の前記所定の期間である第１所定期間における前記電位差の検出の結果が、前記第１所定期間の後の第２の前記所定の期間である第２所定期間における前記駆動電圧の供給の制御に用いられることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、第１所定期間の第２の期間における検出結果を、第１所定期間より後の第２所定期間における第１の期間の駆動回路の制御に用いることで、アクチュエーター素子のより複雑な制御をすることができる。第１所定期間と第２所定期間とは必ずしも連続した所定の期間でなくてもよい。
【００１７】
［適用例５］
本適用例にかかるアクチュエーターの制御方法は、第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーターの制御方法であって、所定の期間における第１の期間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を生じさせるように駆動電圧の供給を行う第１の工程と、所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う第２の工程と、前記電位差の検出の結果を基にして前記駆動電圧の供給量を決定する第３の工程と、を含み、前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とする。
【００１８】
この方法によれば、第１の工程、第２の工程及び第３の工程を行うことで、第１の期間に第１の電極と第２の電極との間に電位差が生じるように駆動電圧を駆動回路により駆動し、第２の期間に第１の電極と第２の電極との間の電位差を検出することで、第１の期間にアクチュエーター素子の形状を変化させ、第２の期間にアクチュエーター素子の変形量を検出することができる。これにより、アクチュエーター素子を駆動するための電極とアクチュエーター素子の変形量を検出するための電極とを共用とすることができ、アクチュエーター素子に取り付ける電極の数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】アクチュエーターの構成図。
【図２】駆動回路及び検出回路のブロック図。
【図３】アクチュエーターの動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４】アクチュエーターを含むシステムのブロック図。
【図５】アクチュエーター素子の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。尚、図の記載は、説明の便宜上のものであり、実際の形状とは異なる場合がある。また、下記説明においてハイレベル若しくはローレベルという表現を用いているが、ハイレベルとは所定の電圧値（閾値）よりも高いレベルのことであり、ローレベルとは該所定の電圧値（閾値）よりも低いレベルのことである。
【００２１】
まず、アクチュエーター素子について説明を行う。図５−（ａ）にアクチュエーター素子１０を示す。アクチュエーター素子１０は、第１電極１１、第２電極１２及びイオン導電性高分子電解質膜１３（以降、イオン交換膜１３と記載する）を含む。イオン交換膜１３は、その内部の外側に多数のマイナスイオンが固定されており、その内部を自由に移動できる多数のプラスイオン（カウンターイオン）が存在する。また、イオン交換膜１３内部には多数の水分子が含まれている。
【００２２】
第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を与えると、カウンターイオンが該電位差により定まる方向にイオン交換膜１３内部を移動する。このカウンターイオンの移動に伴い水分子の移動が引き起こされ、イオン交換膜１３の内部における水分子の配置に偏りが発生する。このような状態になると、イオン交換膜１３は水分子の量が多くなる側が伸張し、水分子の量が少なくなる側は収縮して屈曲した形状に変形する。このイオン交換膜１３の変形が、アクチュエーターとしての機能を提供することになる。
【００２３】
図５−（ｂ）は、第１電極１１の電位を第２電極１２の電位よりも高くした場合のアクチュエーター素子１０の変形の様子を示したものである。カウンターイオンは、第２電極１２側に引き寄せられ、これに伴い水分子も第２電極１２側に移動する。これにより、イオン交換膜１３の第２電極１２側が伸張し第１電極１１側が収縮する。図５−（ｃ）は、第１電極１１の電位を第２電極１２の電位よりも低くした場合のアクチュエーター素子１０の変形の様子を示したものである。カウンターイオンは、第１電極１１側に引き寄せられ、これに伴い水分子も第１電極１１側に移動する。これにより、イオン交換膜１３の第２電極１２側が収縮し第１電極１１側が伸張する。
【００２４】
次に、上述したアクチュエーター素子１０を有するアクチュエーター１００について説明する。アクチュエーター１００を図１に示す。アクチュエーター１００は、アクチュエーター素子１０、駆動回路２０及び検出回路３０を有する。第１電極１１は、第２制御信号４２を介して駆動回路２０により電位が与えられる。第２電極１２は、第１制御信号４１を介して駆動回路２０により電位が与えられる。また、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、アクチュエーター素子１０の変形量を検出するための情報を検出回路３０に伝達するための信号としても用いられる。
【００２５】
駆動回路２０は、方向制御信号１０１、角度制御信号１０２及びゲート信号１０３により制御され、第１制御信号４１及び第２制御信号４２のそれぞれにアクチュエーター素子１０を変形させるために必要な電位を供給する。方向制御信号１０１、角度制御信号１０２及びゲート信号１０３は、アクチュエーター１００の外部から与えられる信号である。
【００２６】
駆動回路２０の回路ブロック図を図２−（ａ）に示す。駆動回路２０は、論理和素子２１、論理和素子２２、駆動素子２３、駆動素子２４及び論理反転素子２５を含む。駆動素子２３及び駆動素子２４は、共にトライステートのバッファーである。第１制御信号４１は駆動素子２４により駆動され、第２制御信号４２は駆動素子２３により駆動される。
【００２７】
駆動素子２３及び駆動素子２４における信号の出力タイミングは、ゲート信号１０３により制御される。ゲート信号１０３がハイレベルのときに駆動素子２３及び駆動素子２４は信号を駆動し、ゲート信号１０３がローレベルのときは出力をハイインピーダンスとする。駆動素子２３の入力信号は論理和素子２１の出力信号であり、方向制御信号１０１を反転した信号と角度制御信号１０２が論理和された結果である。また、駆動素子２４の入力信号は論理和素子２２の出力信号であり、方向制御信号１０１と角度制御信号１０２が論理和された結果である。
【００２８】
検出回路３０の回路ブロック図を図２−（ｂ）に示す。アクチュエーター素子１０の変形は、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を生じさせることになる。この電位差は、第１制御信号４１と第２制御信号４２との間の電位差となる。尚、第１制御信号４１及び第２制御信号４２を差動信号として機能させることができる。上述したが、検出回路３０は、第１制御信号４１及び第２制御信号４２を入力することにより第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を検出することができる。第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、所定の抵抗値を持つ抵抗素子３２、抵抗素子３３、抵抗素子３４及び抵抗素子３５により電位が調整され、増幅素子３１により検出信号１１１が生成される。これにより、アクチュエーター素子１０そのものをセンサー素子として機能させることができる。
【００２９】
図３に、まずアクチュエーター素子１０を第２電極１２の側に屈曲させる制御（第１の制御）を行い、次に第１電極１１側に屈曲させる制御（第２の制御）を行い、次に再び第２電極１２側に屈曲させる制御（第３の制御）を行った場合のタイミングチャートを示す。図３に示したのは、方向制御信号１０１、角度制御信号１０２、ゲート信号１０３、駆動素子２３の信号駆動状態（図３において駆動素子２３と記載）、駆動素子２４の信号駆動状態（図３において駆動素子２４と記載）、第１制御信号４１、第２制御信号４２及び検出信号１１１である。方向制御信号１０１、角度制御信号１０２及びゲート信号１０３は、アクチュエーター１００に対する外部からの入力信号である。駆動素子２３の信号駆動状態、駆動素子２４の信号駆動状態、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、アクチュエーター１００の内部信号である。検出信号１１１は、アクチュエーター１００からの外部に対しての出力信号である。尚、図３に示したタイミングチャートは、信号の状態が分かりやすいように、各素子や配線などによる遅延によるタイミングのズレなどを便宜上省略して記載した。
【００３０】
ゲート信号１０３は、アクチュエーター１００における制御サイクルを指定する役割を有する。図３で示したｄ１が１サイクルとなる。１サイクルｄ１は、第１の期間ｄ２と第２の期間ｄ３に分割され、ゲート信号１０３がハイレベルであるときが第１の期間ｄ２でありゲート信号１０３がローレベルであるときが第２の期間ｄ３である。また、上述したようにゲート信号１０３は、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力を制御する信号として用いられる信号である。駆動素子２３及び駆動素子２４の出力は、第２の期間ｄ３の間ハイインピーダンスとなる。これにより、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、第１の期間ｄ２の間はアクチュエーター素子１０を動作させるための信号となり、第２の期間ｄ３の間はアクチュエーター素子１０の変形に伴い発生する第１電極１１と第２電極１２との間の電位差を伝達するための信号となる。尚、１サイクルｄ１、第１の期間ｄ２及び第２の期間ｄ３は、アクチュエーター素子１０の特性や、アクチュエーター１００の用途などを考慮して設定されるものである。
【００３１】
方向制御信号１０１は、アクチュエーター素子１０の屈曲する方向を規定するための信号である。この信号の値により、第１電極１１と第２電極１２とでどちらの方の電位を高くするかが決定され、これによりアクチュエーター素子１０の屈曲する向きが決まる。
【００３２】
角度制御信号１０２は、アクチュエーター素子１０の変形量を制御するための信号である。アクチュエーター素子１０は、カウンターイオンの移動によって変形するが、カウンターイオンの移動は第１電極１１及び第２電極１２の各々に所定の電位を与えている期間に行われる。このため、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を与える時間を制御することで、アクチュエーター素子１０の変形量を制御することが可能となる。角度制御信号１０２がハイレベルとなる期間が第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を与える期間である。第１の期間ｄ２内において、角度制御信号１０２をハイレベルとする期間の長さを変えることで、アクチュエーター素子１０の変形量を制御する。角度制御信号１０２をハイレベルとする期間は、第１の期間ｄ２の何処でもよく、また、分割されていてもよい。
【００３３】
第１の期間ｄ２における駆動素子２３及び駆動素子２４の駆動状態は、次のようになる。方向制御信号１０１がハイレベルのときは、角度制御信号１０２の信号レベルは駆動素子２３により第２制御信号４２に反映され、駆動素子２４は第１制御信号４１をローレベルに駆動する。また、方向制御信号１０１がローレベルのときは、角度制御信号１０２の信号レベルが駆動素子２４により第１制御信号４１に反映され、駆動素子２３は第２制御信号４２をローレベルに駆動する。
【００３４】
第２の期間ｄ３は、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力がハイインピーダンスとなる。駆動素子２３及び駆動素子２４がハイインピーダンスの状態おいて、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、アクチュエーター素子１０内のカウンターイオンの移動に伴って発生する第１電極１１及び第２電極１２の電位を伝達する。この電位の変化は、アクチュエーター素子１０内のカウンターイオンの移動に伴うものであるから、一方の電極の電位が高くなればその分他方の電極の電位が低くなる。このため、第１制御信号４１と第２制御信号４２とでひとつの差動信号を形成するものとして扱うことができる。この差動信号を増幅して得た信号が検出信号１１１である。また、このときの第１制御信号４１及び第２制御信号４２はアナログ信号として扱われることになり、検出信号１１１もアナログ信号となる。
【００３５】
検出信号１１１は、アクチュエーター素子１０が第１電極１１の側に屈曲している場合は、プラスの電圧レベルとして出力され、屈曲量が大きいほど電圧レベルは高くなる。また、検出信号１１１は、アクチュエーター素子１０が第２電極１２の側に屈曲している場合は、マイナスの電圧レベルとして出力され、屈曲量が大きいほど電圧レベルは低くなる。尚、検出信号１１１が有効となる値を出力するのは第２の期間ｄ３のときであり、図３においては、検出信号１１１の出力が有効となる部分の状態のみ図示した。
【００３６】
上記した第１の制御は、図３の期間Ｔ１及び期間Ｔ２で示した期間に行われる。期間Ｔ１において、ゲート信号１０３がハイレベルに設定される。これにより期間Ｔ１の間、駆動素子２３は論理和素子２１の出力を第２制御信号４２に駆動し、駆動素子２４は論理和素子２２の出力を第１制御信号４１に駆動する。方向制御信号１０１がローレベルであることから、ハイレベルｗ１を含む角度制御信号１０２の状態が駆動素子２４により第１制御信号４１に伝搬される。また、方向制御信号１０１がローレベルであることから論理和素子２１の出力はローレベルとなり、駆動素子２３は第２制御信号４２にローレベルを出力する。よって、期間Ｔ１の第１制御信号４１がハイレベルに出力されている期間において、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が引き起こされ、アクチュエーター素子１０は第２電極１２の側に屈曲する。
【００３７】
期間Ｔ２において、ゲート信号１０３はローレベルに設定され、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力はハイインピーダンスとなる。これにより、第１制御信号４１と第２制御信号４２との間にカウンターイオンに移動に伴う電位差が現れる。この電位差が検出回路３０に伝達されて検出信号１１１としてプラスの電圧レベルとして出力される。
【００３８】
第２の制御は、図３の期間Ｔ３及びＴ４で示した期間に行われる。期間Ｔ３において、ゲート信号１０３がハイレベルに設定される。これにより期間Ｔ３の間、駆動素子２３は論理和素子２１の出力を第２制御信号４２に駆動し、駆動素子２４は論理和素子２２の出力を第１制御信号４１に駆動する。方向制御信号１０１がハイレベルであることから、ハイレベルｗ２を含む角度制御信号１０２の状態が駆動素子２３により第２制御信号４２に伝搬される。また、方向制御信号１０１がハイレベルであることから論理和素子２２の出力はローレベルとなり、駆動素子２４は第１制御信号４１にローレベルを出力する。よって、期間Ｔ３の第２制御信号４２がハイレベルである期間において、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が引き起こされ、アクチュエーター素子１０は第１電極１１の側に屈曲する。
【００３９】
期間Ｔ４において、ゲート信号１０３はローレベルに設定され、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力はハイインピーダンスとなる。これにより、第１制御信号４１と第２制御信号４２との間にカウンターイオンに移動に伴う電位差が現れる。この電位差が検出回路３０に伝達されて検出信号１１１としてマイナスの電圧レベルとして出力される。第１の制御で第２電極１２側に屈曲したアクチュエーター素子１０は、第２の制御により第１電極１１側に屈曲する制御がなされ、屈曲していない状態を経由して第１電極１１側に屈曲した状態にあることがわかる。
【００４０】
第３の制御は、図３の期間Ｔ５及びＴ６で示した期間に行われる。期間Ｔ５において、ゲート信号１０３がハイレベルに設定される。これにより期間Ｔ５の間、駆動素子２３は論理和素子２１の出力を第２制御信号４２に駆動し、駆動素子２３は論理和素子２２の出力を第２制御信号４２に駆動する。方向制御信号１０１がローレベルであることから、ハイレベルｗ３を含む角度制御信号１０２の状態が駆動素子２４により第１制御信号４１に伝搬される。ハイレベルｗ３の期間の長さは、第２の制御の期間Ｔ４の検出信号１１１のレベルにより、アクチュエーター素子１０を屈曲していない状態に戻すのに必要な期間として決定された長さである。また、方向制御信号１０１がローレベルであることから論理和素子２１の出力はローレベルとなり、駆動素子２３は第２制御信号４２にローレベルを出力する。よって、期間Ｔ５の第１制御信号４１がハイレベルである期間において、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が引き起こされ、アクチュエーター素子１０は第１電極１１の側に屈曲する運動を行う。
【００４１】
期間Ｔ６において、ゲート信号１０３はローレベルに設定され、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力はハイインピーダンスとなる。これにより、第１制御信号４１と第２制御信号４２との間にカウンターイオンに移動に伴う電位差が生じる。この電位差が検出回路３０に伝達されて検出信号１１１としてゼロの電圧レベルとして出力される。第２の制御で第１電極１１側に屈曲したアクチュエーター素子１０は、第３の制御により第２電極１２側の方向に屈曲する制御がなされ、屈曲していない状態に戻されていることがわかる。
【００４２】
上述したように、第２の制御の期間Ｔ４における検出信号１１１の値から第３の制御の期間Ｔ５におけるハイレベルｗ３の期間の長さを決定し、アクチュエーター素子１０を屈曲していない状態に戻し、屈曲した状態にないことが期間Ｔ６における検出信号１１１で確認することができている。
【００４３】
アクチュエーター１００を含むシステム１０００のブロック図を図４に示す。システム１０００は、アクチュエーター１００、制御部２００を含む。制御部２００は、アナログ−デジタル変換回路２１０と制御情報生成部２２０を含む。検出信号１１１はアナログ−デジタル変換回路２１０によりデジタルデータに変換され、制御情報生成部２２０に伝達される。制御情報生成部２２０には、アクチュエーター素子１０をどのように変形させるかの情報が予め格納されており、アナログ−デジタル変換回路２１０から伝達される検査結果に基づいて、方向制御信号１０１、角度制御信号１０２及びゲート信号１０３を所定のレベルに制御することにより、アクチュエーター素子１０に対する適切な制御を行うことができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態の説明を行ったが、本発明の適用は上述した内容に限られる訳ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において広く変形並びに適用が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…アクチュエーター素子、１１…第１電極、１２…第２電極、１３…イオン導電性高分子電解質膜（イオン交換膜）、２０…駆動回路、２１…論理和素子、２２…論理和素子、２３…駆動素子、２４…駆動素子、２５…論理反転素子、３０…検出回路、３１…増幅素子、３２…抵抗素子、３３…抵抗素子、３４…抵抗素子、３５…抵抗素子、４１…第１制御信号、４２…第２制御信号、１００…アクチュエーター、１０１…方向制御信号、１０２…角度制御信号、１０３…ゲート信号、１１１…検出信号、２００…制御部、２１０…アナログ−デジタル変換回路、２２０…制御情報生成部、１０００…システム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的に駆動されるアクチュエーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な分野にアクチュエーター及びセンサーが用いられている。アクチュエーターは、電気、油圧若しくは気圧などにより与えられるエネルギーを物理運動量に変換する装置のことを示すが、一般的に伸縮若しくは屈伸といった単純な動作を行う装置に対して用いられる場合が多い。例えば、バルブやレバーなどといった操作部分を動作させるための装置や、ロボットの関節を動作させるための装置がアクチュエーターと呼ばれる。
【０００３】
アクチュエーターの種類の一つに高分子アクチュエーターがある。このアクチュエーターは、ゴムのような柔らかい材質であるが、電圧を加えると曲がる特性を持っている。例えば、イオン導電性高分子電解質膜の両側に電極を形成し、この一対の電極間に電位差を与えることでイオン導電性高分子電解質膜を変形させることができ、アクチュエーターとして使用することができる。このようなイオン導電性高分子電解質膜を用いたアクチュエーターの例が特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００４】
近年は、医療分野、マイクロマシン分野及び産業用ロボット分野などに適した小型、軽量なアクチュエーターが求められるようになってきている。これらのアクチュエーターの多くは電気的に制御されるものであり、上述した高分子アクチュエーターもこれらの分野での応用が期待されているものである。また、これらの分野の使用において、動作状況を目視で確認することが難しい場所にアクチュエーターが取り付けられる場合がある。このため、アクチュエーターの動作状況を確認するためにセンサーが必要となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２７５０７８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６９３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように更なるアクチュエーターの小型化は必要であるが、アクチュエーターの小型化が進むにつれ電極の取り付け場所の確保が難しくなる場合がある。また、アクチュエーターの動作状況の確認の手段を用意しないとアクチュエーターの制御が難しくなるが、このためのセンサーを取り付ける場所を確保することが難しい場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかるアクチュエーターは、第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーター素子と、前記アクチュエーター素子に駆動電圧の供給を行う駆動回路と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う検出回路と、を含み、前記駆動電圧の供給は、所定の期間における第１の期間内に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差が生じるように行われ、前記電位差の検出は、前記所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間内に行われ、前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーター素子に対して、第１の期間に第１の電極と第２の電極との間に電位差が生じるように駆動電圧を駆動回路により駆動し、第２の期間に第１の電極と第２の電極との間の電位差を検出することで、第１の期間にアクチュエーター素子の形状を変化させ、第２の期間にアクチュエーター素子の変形量を検出することができる。これにより、アクチュエーター素子を駆動するための電極とアクチュエーター素子の変形量を検出するための電極とを共用とすることができ、アクチュエーター素子に取り付ける電極の数を低減することができる。
【００１０】
所定の期間は、第１の期間と第２の期間とで構成される。所定の期間を繰り返すことで、第２の期間における検出結果を次の所定の期間における第１の期間の駆動回路の制御に用いることが可能となる。これにより、アクチュエーター素子の変形量を確認してからアクチュエーター素子の変形量の制御を行うことができ、アクチュエーターが目視することができない状況にあっても的確な制御を行うことができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例にかかるアクチュエーターにおいて、前記駆動電圧の供給は、前記第２の期間において行われないことが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第２の期間に駆動回路からの駆動電圧の駆動が行われないことで、第２の期間における第１の電極と第２の電極との電位差の測定を駆動電圧の影響を受けずに検出することができる。
【００１３】
［適用例３］
上記適用例にかかるアクチュエーターにおいて、前記検出回路は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差を増幅する機能を有することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、第１の電極と第２の電極との電位差が微弱なものであっても検出をすることができる。
【００１５】
［適用例４］
上記適用例にかかるアクチュエーターにおいて、第１の前記所定の期間である第１所定期間における前記電位差の検出の結果が、前記第１所定期間の後の第２の前記所定の期間である第２所定期間における前記駆動電圧の供給の制御に用いられることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、第１所定期間の第２の期間における検出結果を、第１所定期間より後の第２所定期間における第１の期間の駆動回路の制御に用いることで、アクチュエーター素子のより複雑な制御をすることができる。第１所定期間と第２所定期間とは必ずしも連続した所定の期間でなくてもよい。
【００１７】
［適用例５］
本適用例にかかるアクチュエーターの制御方法は、第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーターの制御方法であって、所定の期間における第１の期間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を生じさせるように駆動電圧の供給を行う第１の工程と、所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う第２の工程と、前記電位差の検出の結果を基にして前記駆動電圧の供給量を決定する第３の工程と、を含み、前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とする。
【００１８】
この方法によれば、第１の工程、第２の工程及び第３の工程を行うことで、第１の期間に第１の電極と第２の電極との間に電位差が生じるように駆動電圧を駆動回路により駆動し、第２の期間に第１の電極と第２の電極との間の電位差を検出することで、第１の期間にアクチュエーター素子の形状を変化させ、第２の期間にアクチュエーター素子の変形量を検出することができる。これにより、アクチュエーター素子を駆動するための電極とアクチュエーター素子の変形量を検出するための電極とを共用とすることができ、アクチュエーター素子に取り付ける電極の数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】アクチュエーターの構成図。
【図２】駆動回路及び検出回路のブロック図。
【図３】アクチュエーターの動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４】アクチュエーターを含むシステムのブロック図。
【図５】アクチュエーター素子の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。尚、図の記載は、説明の便宜上のものであり、実際の形状とは異なる場合がある。また、下記説明においてハイレベル若しくはローレベルという表現を用いているが、ハイレベルとは所定の電圧値（閾値）よりも高いレベルのことであり、ローレベルとは該所定の電圧値（閾値）よりも低いレベルのことである。
【００２１】
まず、アクチュエーター素子について説明を行う。図５−（ａ）にアクチュエーター素子１０を示す。アクチュエーター素子１０は、第１電極１１、第２電極１２及びイオン導電性高分子電解質膜１３（以降、イオン交換膜１３と記載する）を含む。イオン交換膜１３は、その内部の外側に多数のマイナスイオンが固定されており、その内部を自由に移動できる多数のプラスイオン（カウンターイオン）が存在する。また、イオン交換膜１３内部には多数の水分子が含まれている。
【００２２】
第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を与えると、カウンターイオンが該電位差により定まる方向にイオン交換膜１３内部を移動する。このカウンターイオンの移動に伴い水分子の移動が引き起こされ、イオン交換膜１３の内部における水分子の配置に偏りが発生する。このような状態になると、イオン交換膜１３は水分子の量が多くなる側が伸張し、水分子の量が少なくなる側は収縮して屈曲した形状に変形する。このイオン交換膜１３の変形が、アクチュエーターとしての機能を提供することになる。
【００２３】
図５−（ｂ）は、第１電極１１の電位を第２電極１２の電位よりも高くした場合のアクチュエーター素子１０の変形の様子を示したものである。カウンターイオンは、第２電極１２側に引き寄せられ、これに伴い水分子も第２電極１２側に移動する。これにより、イオン交換膜１３の第２電極１２側が伸張し第１電極１１側が収縮する。図５−（ｃ）は、第１電極１１の電位を第２電極１２の電位よりも低くした場合のアクチュエーター素子１０の変形の様子を示したものである。カウンターイオンは、第１電極１１側に引き寄せられ、これに伴い水分子も第１電極１１側に移動する。これにより、イオン交換膜１３の第２電極１２側が収縮し第１電極１１側が伸張する。
【００２４】
次に、上述したアクチュエーター素子１０を有するアクチュエーター１００について説明する。アクチュエーター１００を図１に示す。アクチュエーター１００は、アクチュエーター素子１０、駆動回路２０及び検出回路３０を有する。第１電極１１は、第２制御信号４２を介して駆動回路２０により電位が与えられる。第２電極１２は、第１制御信号４１を介して駆動回路２０により電位が与えられる。また、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、アクチュエーター素子１０の変形量を検出するための情報を検出回路３０に伝達するための信号としても用いられる。
【００２５】
駆動回路２０は、方向制御信号１０１、角度制御信号１０２及びゲート信号１０３により制御され、第１制御信号４１及び第２制御信号４２のそれぞれにアクチュエーター素子１０を変形させるために必要な電位を供給する。方向制御信号１０１、角度制御信号１０２及びゲート信号１０３は、アクチュエーター１００の外部から与えられる信号である。
【００２６】
駆動回路２０の回路ブロック図を図２−（ａ）に示す。駆動回路２０は、論理和素子２１、論理和素子２２、駆動素子２３、駆動素子２４及び論理反転素子２５を含む。駆動素子２３及び駆動素子２４は、共にトライステートのバッファーである。第１制御信号４１は駆動素子２４により駆動され、第２制御信号４２は駆動素子２３により駆動される。
【００２７】
駆動素子２３及び駆動素子２４における信号の出力タイミングは、ゲート信号１０３により制御される。ゲート信号１０３がハイレベルのときに駆動素子２３及び駆動素子２４は信号を駆動し、ゲート信号１０３がローレベルのときは出力をハイインピーダンスとする。駆動素子２３の入力信号は論理和素子２１の出力信号であり、方向制御信号１０１を反転した信号と角度制御信号１０２が論理和された結果である。また、駆動素子２４の入力信号は論理和素子２２の出力信号であり、方向制御信号１０１と角度制御信号１０２が論理和された結果である。
【００２８】
検出回路３０の回路ブロック図を図２−（ｂ）に示す。アクチュエーター素子１０の変形は、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を生じさせることになる。この電位差は、第１制御信号４１と第２制御信号４２との間の電位差となる。尚、第１制御信号４１及び第２制御信号４２を差動信号として機能させることができる。上述したが、検出回路３０は、第１制御信号４１及び第２制御信号４２を入力することにより第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を検出することができる。第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、所定の抵抗値を持つ抵抗素子３２、抵抗素子３３、抵抗素子３４及び抵抗素子３５により電位が調整され、増幅素子３１により検出信号１１１が生成される。これにより、アクチュエーター素子１０そのものをセンサー素子として機能させることができる。
【００２９】
図３に、まずアクチュエーター素子１０を第２電極１２の側に屈曲させる制御（第１の制御）を行い、次に第１電極１１側に屈曲させる制御（第２の制御）を行い、次に再び第２電極１２側に屈曲させる制御（第３の制御）を行った場合のタイミングチャートを示す。図３に示したのは、方向制御信号１０１、角度制御信号１０２、ゲート信号１０３、駆動素子２３の信号駆動状態（図３において駆動素子２３と記載）、駆動素子２４の信号駆動状態（図３において駆動素子２４と記載）、第１制御信号４１、第２制御信号４２及び検出信号１１１である。方向制御信号１０１、角度制御信号１０２及びゲート信号１０３は、アクチュエーター１００に対する外部からの入力信号である。駆動素子２３の信号駆動状態、駆動素子２４の信号駆動状態、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、アクチュエーター１００の内部信号である。検出信号１１１は、アクチュエーター１００からの外部に対しての出力信号である。尚、図３に示したタイミングチャートは、信号の状態が分かりやすいように、各素子や配線などによる遅延によるタイミングのズレなどを便宜上省略して記載した。
【００３０】
ゲート信号１０３は、アクチュエーター１００における制御サイクルを指定する役割を有する。図３で示したｄ１が１サイクルとなる。１サイクルｄ１は、第１の期間ｄ２と第２の期間ｄ３に分割され、ゲート信号１０３がハイレベルであるときが第１の期間ｄ２でありゲート信号１０３がローレベルであるときが第２の期間ｄ３である。また、上述したようにゲート信号１０３は、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力を制御する信号として用いられる信号である。駆動素子２３及び駆動素子２４の出力は、第２の期間ｄ３の間ハイインピーダンスとなる。これにより、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、第１の期間ｄ２の間はアクチュエーター素子１０を動作させるための信号となり、第２の期間ｄ３の間はアクチュエーター素子１０の変形に伴い発生する第１電極１１と第２電極１２との間の電位差を伝達するための信号となる。尚、１サイクルｄ１、第１の期間ｄ２及び第２の期間ｄ３は、アクチュエーター素子１０の特性や、アクチュエーター１００の用途などを考慮して設定されるものである。
【００３１】
方向制御信号１０１は、アクチュエーター素子１０の屈曲する方向を規定するための信号である。この信号の値により、第１電極１１と第２電極１２とでどちらの方の電位を高くするかが決定され、これによりアクチュエーター素子１０の屈曲する向きが決まる。
【００３２】
角度制御信号１０２は、アクチュエーター素子１０の変形量を制御するための信号である。アクチュエーター素子１０は、カウンターイオンの移動によって変形するが、カウンターイオンの移動は第１電極１１及び第２電極１２の各々に所定の電位を与えている期間に行われる。このため、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を与える時間を制御することで、アクチュエーター素子１０の変形量を制御することが可能となる。角度制御信号１０２がハイレベルとなる期間が第１電極１１と第２電極１２との間に電位差を与える期間である。第１の期間ｄ２内において、角度制御信号１０２をハイレベルとする期間の長さを変えることで、アクチュエーター素子１０の変形量を制御する。角度制御信号１０２をハイレベルとする期間は、第１の期間ｄ２の何処でもよく、また、分割されていてもよい。
【００３３】
第１の期間ｄ２における駆動素子２３及び駆動素子２４の駆動状態は、次のようになる。方向制御信号１０１がハイレベルのときは、角度制御信号１０２の信号レベルは駆動素子２３により第２制御信号４２に反映され、駆動素子２４は第１制御信号４１をローレベルに駆動する。また、方向制御信号１０１がローレベルのときは、角度制御信号１０２の信号レベルが駆動素子２４により第１制御信号４１に反映され、駆動素子２３は第２制御信号４２をローレベルに駆動する。
【００３４】
第２の期間ｄ３は、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力がハイインピーダンスとなる。駆動素子２３及び駆動素子２４がハイインピーダンスの状態おいて、第１制御信号４１及び第２制御信号４２は、アクチュエーター素子１０内のカウンターイオンの移動に伴って発生する第１電極１１及び第２電極１２の電位を伝達する。この電位の変化は、アクチュエーター素子１０内のカウンターイオンの移動に伴うものであるから、一方の電極の電位が高くなればその分他方の電極の電位が低くなる。このため、第１制御信号４１と第２制御信号４２とでひとつの差動信号を形成するものとして扱うことができる。この差動信号を増幅して得た信号が検出信号１１１である。また、このときの第１制御信号４１及び第２制御信号４２はアナログ信号として扱われることになり、検出信号１１１もアナログ信号となる。
【００３５】
検出信号１１１は、アクチュエーター素子１０が第１電極１１の側に屈曲している場合は、プラスの電圧レベルとして出力され、屈曲量が大きいほど電圧レベルは高くなる。また、検出信号１１１は、アクチュエーター素子１０が第２電極１２の側に屈曲している場合は、マイナスの電圧レベルとして出力され、屈曲量が大きいほど電圧レベルは低くなる。尚、検出信号１１１が有効となる値を出力するのは第２の期間ｄ３のときであり、図３においては、検出信号１１１の出力が有効となる部分の状態のみ図示した。
【００３６】
上記した第１の制御は、図３の期間Ｔ１及び期間Ｔ２で示した期間に行われる。期間Ｔ１において、ゲート信号１０３がハイレベルに設定される。これにより期間Ｔ１の間、駆動素子２３は論理和素子２１の出力を第２制御信号４２に駆動し、駆動素子２４は論理和素子２２の出力を第１制御信号４１に駆動する。方向制御信号１０１がローレベルであることから、ハイレベルｗ１を含む角度制御信号１０２の状態が駆動素子２４により第１制御信号４１に伝搬される。また、方向制御信号１０１がローレベルであることから論理和素子２１の出力はローレベルとなり、駆動素子２３は第２制御信号４２にローレベルを出力する。よって、期間Ｔ１の第１制御信号４１がハイレベルに出力されている期間において、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が引き起こされ、アクチュエーター素子１０は第２電極１２の側に屈曲する。
【００３７】
期間Ｔ２において、ゲート信号１０３はローレベルに設定され、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力はハイインピーダンスとなる。これにより、第１制御信号４１と第２制御信号４２との間にカウンターイオンに移動に伴う電位差が現れる。この電位差が検出回路３０に伝達されて検出信号１１１としてプラスの電圧レベルとして出力される。
【００３８】
第２の制御は、図３の期間Ｔ３及びＴ４で示した期間に行われる。期間Ｔ３において、ゲート信号１０３がハイレベルに設定される。これにより期間Ｔ３の間、駆動素子２３は論理和素子２１の出力を第２制御信号４２に駆動し、駆動素子２４は論理和素子２２の出力を第１制御信号４１に駆動する。方向制御信号１０１がハイレベルであることから、ハイレベルｗ２を含む角度制御信号１０２の状態が駆動素子２３により第２制御信号４２に伝搬される。また、方向制御信号１０１がハイレベルであることから論理和素子２２の出力はローレベルとなり、駆動素子２４は第１制御信号４１にローレベルを出力する。よって、期間Ｔ３の第２制御信号４２がハイレベルである期間において、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が引き起こされ、アクチュエーター素子１０は第１電極１１の側に屈曲する。
【００３９】
期間Ｔ４において、ゲート信号１０３はローレベルに設定され、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力はハイインピーダンスとなる。これにより、第１制御信号４１と第２制御信号４２との間にカウンターイオンに移動に伴う電位差が現れる。この電位差が検出回路３０に伝達されて検出信号１１１としてマイナスの電圧レベルとして出力される。第１の制御で第２電極１２側に屈曲したアクチュエーター素子１０は、第２の制御により第１電極１１側に屈曲する制御がなされ、屈曲していない状態を経由して第１電極１１側に屈曲した状態にあることがわかる。
【００４０】
第３の制御は、図３の期間Ｔ５及びＴ６で示した期間に行われる。期間Ｔ５において、ゲート信号１０３がハイレベルに設定される。これにより期間Ｔ５の間、駆動素子２３は論理和素子２１の出力を第２制御信号４２に駆動し、駆動素子２３は論理和素子２２の出力を第２制御信号４２に駆動する。方向制御信号１０１がローレベルであることから、ハイレベルｗ３を含む角度制御信号１０２の状態が駆動素子２４により第１制御信号４１に伝搬される。ハイレベルｗ３の期間の長さは、第２の制御の期間Ｔ４の検出信号１１１のレベルにより、アクチュエーター素子１０を屈曲していない状態に戻すのに必要な期間として決定された長さである。また、方向制御信号１０１がローレベルであることから論理和素子２１の出力はローレベルとなり、駆動素子２３は第２制御信号４２にローレベルを出力する。よって、期間Ｔ５の第１制御信号４１がハイレベルである期間において、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が引き起こされ、アクチュエーター素子１０は第１電極１１の側に屈曲する運動を行う。
【００４１】
期間Ｔ６において、ゲート信号１０３はローレベルに設定され、駆動素子２３及び駆動素子２４の出力はハイインピーダンスとなる。これにより、第１制御信号４１と第２制御信号４２との間にカウンターイオンに移動に伴う電位差が生じる。この電位差が検出回路３０に伝達されて検出信号１１１としてゼロの電圧レベルとして出力される。第２の制御で第１電極１１側に屈曲したアクチュエーター素子１０は、第３の制御により第２電極１２側の方向に屈曲する制御がなされ、屈曲していない状態に戻されていることがわかる。
【００４２】
上述したように、第２の制御の期間Ｔ４における検出信号１１１の値から第３の制御の期間Ｔ５におけるハイレベルｗ３の期間の長さを決定し、アクチュエーター素子１０を屈曲していない状態に戻し、屈曲した状態にないことが期間Ｔ６における検出信号１１１で確認することができている。
【００４３】
アクチュエーター１００を含むシステム１０００のブロック図を図４に示す。システム１０００は、アクチュエーター１００、制御部２００を含む。制御部２００は、アナログ−デジタル変換回路２１０と制御情報生成部２２０を含む。検出信号１１１はアナログ−デジタル変換回路２１０によりデジタルデータに変換され、制御情報生成部２２０に伝達される。制御情報生成部２２０には、アクチュエーター素子１０をどのように変形させるかの情報が予め格納されており、アナログ−デジタル変換回路２１０から伝達される検査結果に基づいて、方向制御信号１０１、角度制御信号１０２及びゲート信号１０３を所定のレベルに制御することにより、アクチュエーター素子１０に対する適切な制御を行うことができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態の説明を行ったが、本発明の適用は上述した内容に限られる訳ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において広く変形並びに適用が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…アクチュエーター素子、１１…第１電極、１２…第２電極、１３…イオン導電性高分子電解質膜（イオン交換膜）、２０…駆動回路、２１…論理和素子、２２…論理和素子、２３…駆動素子、２４…駆動素子、２５…論理反転素子、３０…検出回路、３１…増幅素子、３２…抵抗素子、３３…抵抗素子、３４…抵抗素子、３５…抵抗素子、４１…第１制御信号、４２…第２制御信号、１００…アクチュエーター、１０１…方向制御信号、１０２…角度制御信号、１０３…ゲート信号、１１１…検出信号、２００…制御部、２１０…アナログ−デジタル変換回路、２２０…制御情報生成部、１０００…システム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーター素子と、
前記アクチュエーター素子に駆動電圧の供給を行う駆動回路と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う検出回路と、を含み、
前記駆動電圧の供給は、所定の期間における第１の期間内に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差が生じるように行われ、
前記電位差の検出は、前記所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間内に行われ、
前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とするアクチュエーター。
【請求項２】
前記駆動電圧の供給は、前記第２の期間において行われないことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
【請求項３】
前記検出回路は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差を増幅する機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエーター。
【請求項４】
第１の前記所定の期間である第１所定期間における前記電位差の検出の結果が、前記第１所定期間の後の第２の前記所定の期間である第２所定期間における前記駆動電圧の供給の制御に用いられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項５】
第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーターの制御方法であって、
所定の期間における第１の期間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を生じさせるように駆動電圧の供給を行う第１の工程と、
所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う第２の工程と、
前記電位差の検出の結果を基にして前記駆動電圧の供給量を決定する第３の工程と、を含み、
前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とするアクチュエーターの制御方法。
【請求項１】
第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーター素子と、
前記アクチュエーター素子に駆動電圧の供給を行う駆動回路と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う検出回路と、を含み、
前記駆動電圧の供給は、所定の期間における第１の期間内に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差が生じるように行われ、
前記電位差の検出は、前記所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間内に行われ、
前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とするアクチュエーター。
【請求項２】
前記駆動電圧の供給は、前記第２の期間において行われないことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
【請求項３】
前記検出回路は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差を増幅する機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエーター。
【請求項４】
第１の前記所定の期間である第１所定期間における前記電位差の検出の結果が、前記第１所定期間の後の第２の前記所定の期間である第２所定期間における前記駆動電圧の供給の制御に用いられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項５】
第１の電極及び第２の電極を有するアクチュエーターの制御方法であって、
所定の期間における第１の期間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を生じさせるように駆動電圧の供給を行う第１の工程と、
所定の期間における前記第１の期間以外の第２の期間に、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差の検出を行う第２の工程と、
前記電位差の検出の結果を基にして前記駆動電圧の供給量を決定する第３の工程と、を含み、
前記所定の期間の長さは、前記第１の期間の長さと前記第２の期間との長さとを加えた長さであることを特徴とするアクチュエーターの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２３００２（Ｐ２０１２−２２３００２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７９８４（Ｐ２０１１−８７９８４）
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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