圧電アクチュエータの駆動方法、圧電アクチュエータの駆動装置、電子機器、圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラム及び記憶媒体
【課題】 圧電アクチュエータを確実に駆動でき、かつ、消費電力を低減でき、被駆動体の駆動速度のバラツキを低減できる圧電アクチュエータの駆動方法の提供。
【課題手段】 圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、前記圧電素子を有する振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて圧電素子へ供給する駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する。駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせているので、周囲温度、負荷の変動などで圧電素子の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応でき、圧電素子を確実に駆動できる。また、振動体が非駆動状態時には駆動信号の周波数のスイープ速度を高速にしているので、圧電素子を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くでき、無駄な消費電流を低減でき、被駆動体の駆動速度のばらつきも低減できる。
【課題手段】 圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、前記圧電素子を有する振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて圧電素子へ供給する駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する。駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせているので、周囲温度、負荷の変動などで圧電素子の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応でき、圧電素子を確実に駆動できる。また、振動体が非駆動状態時には駆動信号の周波数のスイープ速度を高速にしているので、圧電素子を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くでき、無駄な消費電流を低減でき、被駆動体の駆動速度のばらつきも低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの駆動方法、圧電アクチュエータの駆動装置、電子機器、圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラム及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率や、応答性に優れている。このため、近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電アクチュエータが開発されている。この圧電アクチュエータは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、超音波モータ、電子時計、携帯機器等の各種電子機器の分野に応用されている。
【０００３】
ところで、圧電アクチュエータは、周囲の温度や負荷等の影響で共振周波数が変動するため、圧電アクチュエータを駆動可能な駆動信号の周波数も、周囲温度や負荷等に応じて変動する。
そのため、変動する駆動信号の周波数範囲を含む広い範囲で駆動信号の周波数をスイープ（変化）させ、確実にモータを駆動させる方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
すなわち、特許文献１では、電圧制御発振器に三角波またはのこぎり波のスイープ電圧を出力し、電圧制御発振器の発振周波数をｆLからｆHまでの範囲で常時変化させ、圧電振動子を駆動可能な周波数を必ず与えることができるようにして、圧電振動子（圧電アクチュエータ）の確実な駆動を可能としている。
【０００５】
【特許文献１】特公平５−１６２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のように、発振周波数をスイープさせた場合、実際に、圧電振動子を駆動できる周波数領域は、前記周波数ｆLからｆHの範囲の内の一部であり、かつ、この駆動周波数領域は周囲温度や負荷の変動等によって変化する。このため、圧電振動子が駆動していない周波数領域においても、電圧制御発振器からの駆動信号出力は継続するため、不要な消費電流が発生する。
また、周囲温度や負荷の変動等により、圧電振動子を駆動できる周波数領域が変動するため、発振周波数をｆLからｆHまでスイープさせる間、実際に圧電振動子が駆動される区間（時間）も変動する。このため、圧電振動子で被駆動体を回転あるいは移動している場合、被駆動体の単位時間あたりの駆動量、つまり駆動速度にバラツキが生じ、駆動効率を向上することもできない。
【０００７】
本発明の目的は、圧電アクチュエータを確実に駆動でき、かつ、消費電力を低減でき、圧電アクチュエータで駆動される被駆動体の駆動速度のバラツキを低減できる圧電アクチュエータの駆動方法、圧電アクチュエータの駆動装置、この圧電アクチュエータを備えた電子機器、圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラム、この制御プログラムを記憶した記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電アクチュエータの駆動方法は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータの駆動方法であって、前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、前記振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、駆動信号の周波数を所定範囲で変化（スイープ）させているので、この周波数範囲内で駆動する圧電素子であれば確実に駆動することができる。
また、駆動信号を所定周波数範囲で常時スイープさせているので、周囲温度、外乱、負荷の変動などで圧電素子の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応できる。このため、駆動装置に、周囲温度、外乱、負荷の変動などを検出する検出回路や、その検出データに基づいて駆動信号の周波数を調整する調整回路を設ける必要が無く、駆動装置の構成も簡易化できる。
さらに、振動体の振動状態を表す検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御しているので、振動体の振動量が小さくて駆動対象が非駆動状態の時には前記駆動信号の周波数のスイープ速度を高速にし、振動体の振動量が大きくなって駆動対象が駆動状態の時には低速にすることができる。これにより、駆動対象を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くでき、無駄な消費電流を低減できるとともに、効率を向上できる。また、非駆動状態の時間を短くできるので、負荷などの変動があっても、所定時間（例えば１分間）における駆動時間のばらつきを低減でき、振動体で駆動される駆動対象（被駆動体）の駆動速度の偏り（ばらつき）も低減でき、高速駆動も実現できる。
【００１０】
本発明の圧電アクチュエータの駆動方法においては、前記検出信号に基づいて前記振動体が振動して前記駆動対象が駆動している駆動状態または駆動対象が駆動していない非駆動状態を検出し、前記駆動対象が駆動状態である場合には、前記駆動信号の周波数のスイープ速度を、前記駆動対象が非駆動状態である場合の速度に比べて低速に設定することが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、駆動信号の周波数のスイープ速度の調整を、駆動対象の駆動状態または非駆動状態で切り替えることができるので、調整処理が簡単になり、速度調整を行う制御回路等の構成も簡易にできる。
なお、駆動信号の周波数スイープ速度は、少なくとも駆動対象が非駆動状態の場合に比べて駆動状態の場合に低速にすればよく、駆動状態における速度は、１段階でもよいし、複数段階に変更可能としてもよい。駆動状態において、駆動信号の周波数のスイープ速度を複数段階に変更可能とすれば、圧電素子が効率良く駆動している状態ほど周波数スイープ速度を低速にすることで、より効率的な制御を行うことができる。
【００１２】
本発明の圧電アクチュエータの駆動方法においては、前記検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較し、前記振幅が振幅検出用基準電圧未満の場合には、前記駆動対象が非駆動状態であると判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を第１設定速度に設定し、前記振幅が振幅検出用基準電圧以上の場合には、前記駆動対象が駆動している状態と判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を前記第１設定速度よりも低速な第２設定速度に設定することが好ましい。
【００１３】
検出信号に基づいて駆動対象の駆動状態を判断する場合、例えば、検出信号の振幅（電圧値）や、電流値の変化で判断したり、駆動信号と検出信号の位相差や、複数の検出信号を取得してそれらの位相差で判断することができるが、本発明のように、検出信号の振幅（電圧）を基準電圧と比較して判断するようにすれば、回路構成を簡易にできる。
なお、振幅検出用基準電圧は、通常使用される条件において、駆動対象が駆動する周波数域に駆動信号の周波数が達した際の検出信号の振幅に基づいて設定すればよい。なお、温度や負荷等が前記設定時の条件と異なる場合、前記振幅が振幅検出用基準電圧以上となっても、現実に駆動対象が駆動していないこともある。但し、このような場合でも、駆動信号の周波数は、駆動対象が駆動する周波数域の近傍に達しているため、そのまま駆動信号を入力すれば、僅かな時間で駆動対象は駆動を開始する。従って、前記振幅が振幅検出用基準電圧以上の場合に、前記駆動対象が駆動している状態と判断するとは、駆動対象が現実に駆動している場合だけでなく、駆動信号の周波数が、駆動対象が駆動する周波数域の近傍にあり、あと少しで駆動を開始する状態も含めたものである。
【００１４】
ここで、前記第１設定速度は第２設定速度の１０〜２００倍であることが好ましい。１０倍未満であると、速度差があまり大きくなく、効率が低下する。一方、２００倍以上であると、例えば、検出信号の振幅に基づいて高速から低速に切り替える際に、速度変化が大きすぎるために、最適な周波数で切り替えることが難しい。従って、前記速度差を、１０〜２００倍程度の範囲に納めることが最も効率的に制御できる。
【００１５】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置であって、前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせる周波数制御手段を備え、前記周波数制御手段は、振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とするものである。
【００１６】
このような本発明では、駆動信号の周波数を所定範囲で変化（スイープ）させているので、この周波数範囲内で駆動する圧電素子であれば確実に駆動することができる。
また、駆動信号を所定周波数範囲で常時スイープさせているので、周囲温度、外乱、負荷の変動などで圧電素子の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応できる。このため、駆動装置に、周囲温度、外乱、負荷の変動などを検出する検出回路や、その検出データに基づいて駆動信号の周波数を調整する調整回路を設ける必要が無く、駆動装置の構成も簡易化できる。
さらに、振動体の振動状態を表す検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御しているので、駆動対象が非駆動状態時には前記駆動信号の周波数のスイープ速度を高速にし、駆動状態時には低速にすることができる。これにより、駆動対象を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くでき、無駄な消費電流を低減できるとともに、効率を向上できる。また、非駆動状態の時間を短くできるので、負荷などの変動があっても、所定時間（例えば１分間）における駆動時間のばらつきを低減でき、振動体で駆動される駆動対象の駆動速度の偏り（ばらつき）も低減でき、高速駆動も実現できる。
【００１７】
ここで、前記周波数制御手段は、前記検出信号に基づいて前記振動体が振動して駆動対象が駆動している駆動状態または駆動対象が駆動していない非駆動状態を検出し、前記駆動対象が駆動状態である場合には、前記駆動信号の周波数のスイープ速度を、前記駆動対象が非駆動状態である場合の速度に比べて、低速に設定することが好ましい。
また、前記周波数制御手段は、前記検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較し、前記振幅が振幅検出用基準電圧未満の場合には、前記駆動対象が非駆動状態であると判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を第１設定速度に設定し、前記振幅が振幅検出用基準電圧以上の場合には、前記駆動対象が駆動している状態と判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を前記第１設定速度よりも低速な第２設定速度に設定することが好ましい。
この際、前記第１設定速度は第２設定速度の１０〜２００倍であることが好ましい。
これらの発明によれば、前記請求項２〜４に記載の圧電アクチュエータの駆動方法と同じ作用効果を得ることができる。
【００１８】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置においては、前記周波数制御手段は、駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を行う周波数増減制御手段と、駆動信号の周波数の増加又は減少のスイープ速度を制御する周波数増減速度制御手段とを備え、前記周波数増減制御手段は、予め設定された周波数範囲で前記駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を実施し、前記周波数増減速度制御手段は、前記検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することが好ましい。
【００１９】
この構成の発明では、周波数増減制御手段によって、駆動信号の周波数の増減パターンが設定され、周波数増減速度制御手段によって、駆動信号の周波数のスイープ速度が設定される。このため、増減パターンとスイープ速度とを独立して設定できるので、制御が容易になるとともに、様々なパターンおよび速度変化を組み合わせて設定でき、各種の圧電アクチュエータに最適な制御を容易に実現できる。
【００２０】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置においては、前記周波数制御手段は、前記検出信号の振幅を検出するための振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、この定電圧回路で出力される振幅検出用基準電圧と前記検出信号の振幅とを比較して比較結果信号を出力する振幅検出回路と、前記比較結果信号に基づいて出力電圧の変化速度を調整する電圧調整回路と、電圧調整回路から出力される電圧によって出力信号の周波数を可変可能な可変周波数発振器とを備えて構成されることが好ましい。
【００２１】
この構成の発明では、定電圧回路から出力される振幅検出用基準電圧と、検出信号の振幅（電圧）とを比較することで、駆動対象が駆動状態または非駆動状態であるかを検出でき、比較結果信号として出力できる。そして、比較結果信号に基づいて、電圧調整回路から出力される電圧値を制御することで駆動信号の周波数を設定でき、かつ電圧調整回路から出力される電圧の変化速度を制御することで駆動信号の周波数スイープ速度を設定できるので、駆動信号の周波数および周波数スイープ速度の調整を容易にかつ高精度に行うことができる。
【００２２】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置においては、前記電圧調整回路は、周波数の異なる複数のクロック信号を出力可能なクロック回路と、アップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタのカウンタ値に基づいて出力電圧の電圧値を設定するデジタル／アナログ変換器と、前記クロック信号に基づいて前記アップダウンカウンタのカウンタ値を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記アップダウンカウンタの増減パターンを制御するとともに、前記比較結果信号に基づいて使用するクロック信号を切り替えてアップダウンカウンタの計数速度を制御することが好ましい。
【００２３】
この構成の発明によれば、制御回路によって、アップダウンカウンタのカウンタ値を制御すれば、駆動信号の周波数を制御できるので、様々な増減パターンを容易に制御できる。例えば、駆動信号の周波数を設定された最大値から最小値に減少させ、最小値に達した際には再度最大値に戻して最小値への減少を繰り返すダウンパターンを行う場合には、前記アップダウンカウンタの初期値を最大値とし、カウンタのダウン入力に信号を入力してカウンタ値を減少させ、カウンタが最小値になったらカウンタを初期値にリセットするだけでよく、簡単な構成で制御できる。また、駆動信号の周波数スイープ速度は、カウンタ値の変化速度に比例するため、制御回路において、カウンタに入力する信号の周波数をクロック回路から出力されるクロック信号の周波数を切り替えるだけで容易に実現できる。
【００２４】
本発明の電子機器は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体及びこの振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部を有する圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータの駆動装置とを備えることを特徴とする。
この構成の発明では、消費電力が少なく、駆動速度のバラツキが小さくて安定した駆動を実現できる圧電アクチュエータを備えているので、特に腕時計などの小型で携帯に適した電子機器を提供することができる。
【００２５】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラムは、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラムであって、前記駆動装置に組み込まれたコンピュータを、前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、前記振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する周波数制御手段として機能させることを特徴とする。
また、本発明の記憶媒体は、前記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であることを特徴とする。
【００２６】
このような本発明によれば、駆動装置に組み込まれたコンピュータを前記各手段として機能させることで、前述と同様に、圧電アクチュエータの消費電力を低減でき、かつ駆動速度のバラツキが小さくて高効率駆動を実現できる。そして、各手段をコンピュータで構成すれば、プログラムを変更するだけで、容易に条件を変更できるため、駆動対象等に応じた適切な制御を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず、電子機器の実施形態として、圧電アクチュエータによって駆動される日付表示機構を備えた電子時計を例示する。
【００２８】
［１．全体構成］
図１は、本実施形態にかかる電子時計１の日付表示機構９０を示す平面図である。この図１において、日付表示機構９０の主要部は、圧電アクチュエータ９１と、この圧電アクチュエータ９１によって回転駆動される駆動対象（被駆動体）としてのロータ９２と、ロータ９２の回転を減速しつつ伝達する減速輪列と、減速輪列を介して伝達される駆動力により回転する日車９３とから大略構成されている。減速輪列は、日回し中間車９４と日回し車９５とを備えている。これらの圧電アクチュエータ９１、ロータ９２、日回し中間車９４、および日回し車９５は、底板９Ａに支持されている。
【００２９】
日付表示機構９０の上方には、円盤状の文字板（図示せず）が設けられており、この文字板の外周部の一部には日付を表示するための窓部が設けられ、窓部から日車９３の日付を覗けるようになっている。また、底板９Ａの下方（裏側）には、ステッピングモータに接続されて指針を駆動する運針輪列（図示せず）や、電源としての二次電池９Ｂ等が設けられている。二次電池９Ｂは、ステッピングモータや圧電アクチュエータ９１、印加装置（図示せず）の各回路に電力を供給する。なお、二次電池９Ｂに、ソーラ（太陽光）発電や回転錘の回転を利用した発電を行う発電機が接続され、この発電機によって発電した電力が二次電池９Ｂに充電される構造であってもよい。また、電源は、発電機で充電される二次電池９Ｂに限らず、一般的な一次電池（例えば、リチウムイオン電池）でもよい。
【００３０】
日回し中間車９４は、大径部９４１と小径部９４２とから構成されている。小径部９４２は、大径部９４１よりも若干小径の円筒形であり、その外周面には、略正方形状の切欠部９４３が形成されている。この小径部９４２は、大径部９４１に対し、同心をなすように固着されている。大径部９４１には、ロータ９２の上部の歯車９２１が噛合している。したがって、大径部９４１と小径部９４２とからなる日回し中間車９４は、ロータ９２の回転に連動して回転する。
日回し中間車９４の側方の底板９Ａには、板バネ９４４が設けられており、この板バネ９４４の基端部が底板９Ａに固定され、先端部が略Ｖ字状に折り曲げられて形成されている。板バネ９４４の先端部は、日回し中間車９４の切欠部９４３に出入可能に設けられている。板バネ９４４に近接した位置には、接触子９４５が配置されており、この接触子９４５は、日回し中間車９４が回転し、板バネ９４４の先端部が切欠部９４３に入り込んだときに、板バネ９４４と接触するようになっている。そして、板バネ９４４には、所定の電圧が印加されており、接触子９４５に接触すると、その電圧が接触子９４５にも印加される。従って、接触子９４５の電圧を検出することによって、日送り状態を検出でき、日車９３の１日分の回転量が検出できる。
なお、日車９３の回転量は、板バネ９４４や接触子９４５を用いたものに限らず、ロータ９２や日回し中間車９４の回転状態を検出して所定のパルス信号を出力するものなどが利用でき、具体的には、公知のフォトリフレクタ、フォトインタラプタ、ＭＲセンサ等の各種の回転エンコーダ等が利用できる。
【００３１】
日車９３は、リング状の形状をしており、その内周面に内歯車９３１が形成されている。日回し車９５は、五歯の歯車を有しており、日車９３の内歯車９３１に噛合している。また、日回し車９５の中心には、シャフト９５１が設けられており、このシャフト９５１は、底板９Ａに形成された貫通孔９Ｃに遊挿されている。貫通孔９Ｃは、日車９３の周回方向に沿って長く形成されている。そして、日回し車９５およびシャフト９５１は、底板９Ａに固定された板バネ９５２によって図１の右上方向に付勢されている。この板バネ９５２の付勢作用によって日車９３の揺動も防止される。
【００３２】
図２には、圧電アクチュエータ９１およびロータ９２の拡大図が示されている。この図２に示されるように、圧電アクチュエータ９１は、略矩形板状の補強板９１１と、補強板９１１の両面に接着された圧電素子９１２とを備えている。
補強板９１１の長手方向略中央には、両側に突出する腕部９１３が形成されており、これらの腕部９１３の一方がビスなどによって底板９Ａに固定されている。なお、他方の腕部９１３は、底板９Ａには固定されず、フリーの状態となっており、圧電アクチュエータ９１が振動する場合に振動のバランスをとる錘となっている。
補強板９１１の対角線上両端には、補強板９１１の長手方向に沿って突出する略半円形の凸部９１４がそれぞれ形成されている。これらの凸部９１４のうち一方は、ロータ９２の側面に当接されている。
【００３３】
圧電素子９１２は、略矩形板状に形成され、補強板９１１両面の略矩形状部分に接着されている。圧電素子９１２の両面には、めっき層によって電極が形成されている。圧電素子９１２の表面には、溝でめっき層が絶縁されることにより略矩形状の検出電極９１２Ｂが形成されている。この検出電極９１２Ｂは、圧電素子９１２の長手方向中央よりもロータ９２側で、かつ、圧電素子９１２の短手方向中央よりも凸部９１４側に形成されている。検出電極９１２Ｂ以外の部分は駆動電極９１２Ａとなっている。ここで、検出電極９１２Ｂの面積は、駆動電極９１２Ａの面積の３０分の１以上７分の１以下に設定されており、より望ましくは１５分の１以上１０分の１以下に設定されている。
【００３４】
このような圧電アクチュエータ９１の駆動電極９１２Ａに所定周波数の電圧を印加すると、圧電素子９１２が長手方向に沿って伸縮する縦一次振動モードの振動を励振する。このとき、圧電アクチュエータ９１の対角線上両端には凸部９１４が設けられているので、圧電アクチュエータ９１は全体として長手方向中心線に対して重量がアンバランスとなる。このアンバランスにより、圧電アクチュエータ９１は長手方向に略直交する方向に屈曲する屈曲二次振動モードの振動を励振する。したがって、圧電アクチュエータ９１は、これらの縦一次振動モードおよび屈曲二次振動モードを組み合わせた振動を励振し、凸部９１４は、略楕円軌道を描いて振動する。このとき、圧電アクチュエータ９１が片側の腕部９１３のみで固定されていること、および凸部９１４が対角線上端部に設けられてロータ９２からの反力を受けることなどにより、縦一次振動モードの振動の節と、屈曲二次振動モードの振動の節とは、圧電素子９１２の中央からずれた位置となる。つまり、検出電極９１２Ｂは、圧電アクチュエータ９１において、縦一次振動モードの振動の節を含み、かつ屈曲二次振動モードの振動の節を含んだ位置に形成されている。従って、本実施形態では、補強板９１１、圧電素子９１２により振動体が構成され、凸部９１４により当接部が構成されている。
【００３５】
駆動電極９１２Ａ、検出電極９１２Ｂ、および補強板９１１は、それぞれリード線などにより図示しない駆動装置（印加装置）に接続されている。駆動装置の具体的構成は後述する。
ロータ９２には、板ばね９２２が取り付けられており、ロータ９２が圧電アクチュエータ９１側に付勢されている。これにより凸部９１４とロータ９２側面との間に適切な摩擦力が発生し、圧電アクチュエータ９１の駆動力の伝達効率が良好となる。
【００３６】
このような時計１では、駆動装置が圧電アクチュエータ９１への駆動信号を制御することにより、所定の周波数の駆動信号が印加されると、圧電アクチュエータ９１は、縦一次振動モードと屈曲二次振動モードとを組み合わせた振動を励振する。凸部９１４は、これらの振動モードを組み合わせた略楕円軌道を描いて振動し、その振動軌道の一部でロータ９２を押圧することによりロータ９２を回転駆動する。
ロータ９２の回転運動は、日回し中間車９４に伝達され、切欠部９４３に日回し車９５の歯が係合すると、日回し中間車９４によって日回し車９５が回転し、日車９３を回転させる。この回転により日車９３が表示する日付が変更される。
【００３７】
［２．圧電アクチュエータの駆動装置及び駆動方法］
次に、圧電アクチュエータ９１の駆動装置５０の構成を図３に基づいて説明する。
図３において、駆動装置５０は、圧電アクチュエータ９１の圧電素子９１２に対して駆動信号を出力する駆動回路５５と、振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路５２と、定電圧回路５２から出力される振幅検出用基準電圧と圧電アクチュエータ９１から出力される検出信号の振幅（電圧）とを比較して比較結果信号を出力する振幅検出回路５７と、振幅検出回路５７からの比較結果信号に基づいて出力電圧を調整する電圧調整回路５４と、この電圧調整回路５４で出力された電圧に対応して駆動回路５５に出力する信号の周波数を調整する可変周波数発振器（ＶＣＯ）５６と、を備えている。そして、駆動回路５５は、可変周波数発振器５６から入力される信号の周波数に応じた駆動信号を圧電素子９１２に対して出力している。
【００３８】
ここで、本実施形態では、駆動回路５５、可変周波数発振器５６及び電圧調整回路５４を備えて圧電アクチュエータ９１に供給する駆動信号の周波数を制御する駆動制御部が構成される。そして、この駆動制御部と、定電圧回路５２と、振幅検出回路５７とを備えて周波数制御手段が構成される。
なお、振幅検出回路５７は、検出信号の振幅が振幅検出用基準電圧以上である場合にはＨレベルの比較結果信号を出力し、検出信号の振幅が振幅検出用基準電圧未満である場合にはＬレベルの比較結果信号を出力するように設定されている。
また、圧電素子９１２から出力される検出信号は、圧電素子９１２の検出電極９１２Ｂから出力される信号が利用されている。
【００３９】
電圧調整回路５４は、出力する電圧を所定範囲内で増減させるとともに、振幅検出回路５７からの比較結果信号に基づいてその調整速度（変化速度）を切り換えるように構成されている。この電圧調整回路５４の構成の一例を図４に示す。
電圧調整回路５４は、可変周波数発振器５６に出力する電圧を調整する電圧調整部５４１と、複数の周波数のクロック信号（基準信号）を出力可能な基準信号発振器としてのクロック回路５４２と、このクロック回路５４２で出力されるクロック信号に対応して電圧調整部５４１へ信号を出力する制御回路５４３とを備える。
【００４０】
電圧調整部５４１は、アップダウンカウンタ（ＵＤカウンタ）５４４と、このＵＤカウンタ５４４から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）５４５とを備えている。
制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を予め設定された範囲内で増減するように制御する。この増減パターンは、予め設定しておいてもよいし、圧電素子９１２の駆動状態などに応じて予め登録された複数のパターンから選択してもよい。なお、増減パターンとしては、前記ＵＤカウンタ５４４の最大値から最小値までカウンタ値を順次ダウンし、最小値に達したら再度最大値に戻すダウンパターンと、前記ＵＤカウンタ５４４の最小値から最大値までカウンタ値を順次アップし、最大値に達したら再度最小値に戻すアップパターンと、前記ＵＤカウンタ５４４の最大値から最小値までカウンタ値をダウンし、最小値に達したら最大値までカウンタ値をアップし、最大値に達したら最小値までカウンタ値をダウンする往復パターンとが適宜設定される。
【００４１】
さらに、制御回路５４３は、振幅検出回路５７から入力される比較結果信号に応じて、前記ＵＤカウンタ５４４の計数速度（カウンタ値の変化速度）を切り換えるように構成されている。例えば、制御回路５４３は、前記比較結果信号がＨレベルであれば、クロック回路５４２から出力されるクロック信号のうち、遅クロック信号（例えば、１００ｋHz）を利用してＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を変化し、比較結果信号がＬレベルであれば、速クロック信号（例えば、１ＭHz）を利用してカウンタ値を変化する。これにより、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値の変化速度が切り換えられる。
【００４２】
ＵＤカウンタ５４４は、１０ビットあるいは１２ビット程度のカウンタが利用でき、ＵＤカウンタ５４４のダウン入力あるいはアップ入力に制御回路５４３からパルス信号を入力することで、その信号を計数してカウンタ値を変更するものである。なお、ＵＤカウンタ５４４のビット数はスイープする周波数幅に応じて選択すればよい。すなわち、分解能（カウンタ値が１変化した際の周波数の変化量）を０．０１〜０．２５kHz程度にし、スイープ周波数幅を５０〜１００kHz程度にした場合には、１０〜１２ビット程度のカウンタを用いる必要があるが、スイープ周波数幅がより小さければ、よりビット数の小さなカウンタ、例えば８〜９ビットのカウンタを利用することもできる。
Ｄ／Ａ変換器５４５は、内部にＵＤカウンタ５４４のカウンタ値に応じた周波数制御電圧値が設定されている。そして、このＤ／Ａ変換器５４５は、ＵＤカウンタ５４４から出力されるカウンタ値を入力すると、このカウンタ値に応じた周波数制御電圧値に相当する周波数制御電圧を可変周波数発振器５６に出力する。
可変周波数発振器５６は、Ｄ／Ａ変換器５４５から出力される電圧に応じた周波数信号を駆動回路５５に出力し、駆動回路５５は入力された信号の周波数に応じた周波数の駆動信号を圧電素子９１２に出力する。このため、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値によって駆動信号の周波数が設定され、かつ、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値の変化速度つまりは制御回路５４３が利用するクロック信号の周波数によって駆動信号の周波数のスイープ速度が設定されることになる。
【００４３】
従って、電圧調整回路５４は、可変周波数発振器５６、駆動回路５５を介して圧電素子９１２に供給する駆動信号の周波数をスイープ（増減）させる周波数スイープ（増減）制御機能と、振幅検出回路５７から出力された比較結果信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する周波数スイープ速度制御機能とを備えている。従って、本実施形態では、周波数制御手段のうち、主に電圧調整回路５４により、駆動信号の周波数の増減を制御する周波数増減制御手段および駆動信号の周波数の増減割合（スイープ速度）を制御する周波数増減割合制御手段が構成される。
【００４４】
次に、駆動装置５０を用いた圧電アクチュエータの駆動方法について、図５〜７のフローチャートに基づいて説明する。
図５に示すように、駆動装置５０の電源を投入あるいは駆動開始を指示すると、駆動装置５０は、圧電素子９１２に出力する駆動信号の周波数スイープを開始する（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。
なお、本実施形態では、周波数スイープの方向、速度、駆動開始時の駆動信号周波数は、電圧調整回路５４に予め設定されている。例えば、スイープ方向はＤＯＷＮ（駆動信号の周波数をダウンさせる方向）、スイープ速度は高速度（Ａ×１０kHz/sec）、駆動開始時の駆動信号周波数はＭＡＸとされている。従って、駆動信号の周波数は、周波数範囲のＭＡＸから前記スイープ速度に応じて周波数が順次減少することになる。
【００４５】
この駆動信号の周波数制御は、具体的には、次のようにして行われる。すなわち、制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を駆動信号周波数ＭＡＸに対応する値に設定し、その後、クロック回路５４２からのクロック信号に基づいて、ＵＤカウンタ５４４のダウン入力にパルス信号を入力してＵＤカウンタ５４４のカウンタ値をダウンさせる。
Ｄ／Ａ変換器５４５からはＵＤカウンタ５４４のカウント値に応じた電圧が出力されるので、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値が減少すれば、Ｄ／Ａ変換器５４５から出力される電圧も順次減少する。
そして、その電圧値に対応した周波数の信号が可変周波数発振器５６から出力され、この周波数に応じた駆動信号が駆動回路５５から出力されて圧電素子９１２が駆動（励振）される（Ｓ２）。
【００４６】
圧電素子９１２が駆動されると、振幅検出回路５７および電圧調整回路５４は圧電素子９１２の検出電極９１２Ｂから出力される検出信号に基づくスイープ速度切替処理を実行する（Ｓ３）。
スイープ速度切替処理（Ｓ３）では、図６に示すように、振幅検出回路５７が、圧電素子９１２から出力される検出信号をモニタし（Ｓ３１）、その検出信号の振幅（電圧）を定電圧回路５２から出力される振幅検出用基準電圧と比較する（Ｓ３２）。
【００４７】
Ｓ３２において、振幅検出回路５７は、検出信号振幅が基準電圧以上であれば、Ｈレベルの比較結果信号を出力する（Ｓ３３）。一方、振幅検出回路５７は、検出信号振幅が基準電圧未満であれば、Ｌレベルの比較結果信号を出力する（Ｓ３４）。
電圧調整回路５４は、Ｈレベルの比較結果信号を受信すると、スイープ速度を低速度にする（Ｓ３５）。すなわち、スイープ速度が低速度に設定されている場合にはその状態を維持し、高速度に設定されていた場合には低速度に切り替える。
一方、電圧調整回路５４は、Ｌレベルの比較結果信号を受信すると、スイープ速度を高速度にする（Ｓ３６）。すなわち、スイープ速度が高速度に設定されている場合にはその状態を維持し、低速度に設定されていた場合には高速度に切り替える。
なお、本実施形態では、図６にも示すように、低速度スイープはＡkHz/secであり、高速度スイープは低速度の１０倍のＡ×１０kHz/secである。また、Ａは例えば「１０」などであり、適宜設定すればよい。
このように、本実施形態のスイープ速度切替処理Ｓ３では、スイープ速度を高速度または低速度の２種類に切り替えている。
【００４８】
スイープ速度切替処理Ｓ３が終了すると、図５に示すように、駆動信号周波数初期化処理Ｓ４が実行される。
駆動信号周波数初期化処理Ｓ４では、図７に示すように、電圧調整回路５４の制御回路５４３がスイープ方向の設定を確認する（Ｓ４１）。スイープ方向がＤＯＷＮ方向であれば、制御回路５４３は駆動周波数が所定の周波数範囲内の最小値（ＭＩＮ）であるか否かを判断する（Ｓ４２）。具体的には、駆動信号の周波数は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値に対応しているので、制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を確認して駆動周波数が最小値であるか否かを判断する。
そして、スイープ方向がＤＯＷＮであり、かつ、駆動周波数が最小値であれば、制御回路５４３は駆動周波数を最大値に変更する（Ｓ４３）。具体的には、制御回路５４３はＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を、駆動周波数の最大値に対応するカウンタ値に変更する。
また、Ｓ４２において、駆動周波数が最小値となっていなければ、周波数の初期化処理を行わずに駆動信号周波数初期化処理Ｓ４を終了する。
【００４９】
なお、本実施形態では、スイープ方向がＤＯＷＮ方向に設定されていたが、仮にＵＰ方向に設定されていた場合には、Ｓ４１において「Ｎｏ」となるため、制御回路５４３は駆動周波数が所定の周波数範囲内の最大値（ＭＡＸ）であるか否かを判断する（Ｓ４４）。具体的には、制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を確認して駆動周波数が最大値であるか否かを判断する。
そして、スイープ方向がＵＰであり、かつ、駆動周波数が最大値であれば、制御回路５４３は駆動周波数を最小値に変更する（Ｓ４５）。具体的には、制御回路５４３はＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を、駆動周波数の最小値に対応するカウンタ値に変更する。
また、Ｓ４４において、駆動周波数が最大値となっていなければ、周波数の初期化処理を行わずに駆動信号周波数初期化処理Ｓ４を終了する。
【００５０】
駆動信号周波数初期化処理Ｓ４が終了すると、図５に示すように、電源切断または駆動停止が指示されたか否かを判断する（Ｓ５）。Ｓ５で「Ｎｏ」と判断されれば、Ｓ２〜Ｓ４の処理を繰り返す。一方、Ｓ５で「Ｙｅｓ」と判断されれば、駆動制御を終了する。
【００５１】
このような制御を行った場合の被駆動体の回転数（ｒｐｓ）と、駆動信号の周波数との関係を図８に示す。
駆動信号の周波数はfmaxからfminにDOWN方向にスイープされている。ここで、圧電素子９１２は周囲温度や被駆動体の負荷等に応じて励振（駆動）する周波数範囲が変動する。そして、圧電素子９１２が励振（駆動）すると、検出信号の振幅（検出電圧）が高くなる。従って、検出電圧が比較電圧（振幅検出用基準電圧）以上であるか否かで、圧電アクチュエータ９１の振動が、駆動対象であるロータ９２を駆動可能な振動に達しているか否かが判断できる。
このため、前述の通り、検出電圧が比較電圧（振幅検出用基準電圧）未満の場合つまりロータ９２が駆動していないと判断される場合には、スイープ速度が高速度に設定され、検出電圧が比較電圧（振幅検出用基準電圧）未満の場合つまりロータ９２が駆動していると判断される場合にはスイープ速度は低速度に設定される。
【００５２】
なお、図８の例では、検出電圧が比較電圧未満から比較電圧以上に変化した時点およびその近傍の範囲では、ロータ９２は回転していない。但し、このような場合でも、駆動信号の周波数は、ロータ９２が駆動する周波数域の近傍に達しているため、そのまま駆動信号を入力すれば、僅かな時間でロータ９２は駆動を開始する。すなわち、比較電圧は、ロータ９２が確実に駆動する値に設定してもよいが、図８のように、駆動信号の周波数が、ロータ９２が駆動する周波数域の近傍にあり、あと少しで駆動を開始するような値に設定してもよい。このようにすれば、ロータ９２が駆動する周波数域では、必ず低速度スイープに制御できる。
【００５３】
［３．実施形態の効果］
従って、本実施形態によれば、次の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態の圧電アクチュエータの駆動装置５０は、圧電素子９１２を駆動する駆動信号を、所定周波数範囲内でスイープさせているので、この周波数範囲内で駆動する圧電素子９１２であれば確実に駆動することができる。このため、圧電素子９１２を用いた超音波モータであれば、被駆動体を確実に回転させることができる。
【００５４】
（２）また、駆動信号を所定周波数範囲で常時スイープさせているので、周囲温度、外乱、負荷の変動などで圧電素子９１２の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応できる。このため、駆動装置５０に、周囲温度、外乱、負荷の変動などを検出する検出回路や、その検出データに基づいて駆動信号の周波数を調整する調整回路を設ける必要が無く、駆動装置５０の構成も簡易化できる。
【００５５】
（３）さらに、圧電素子９１２からの検出信号の振幅（電圧）を振幅検出用基準電圧と比較してロータ９２の駆動状態を検出し、検出振幅が基準電圧以上つまりロータ９２が駆動している場合にはスイープ速度を低速度にし、検出振幅が基準電圧未満つまりロータ９２が非駆動状態では、スイープ速度を高速度にしている。
このため、例えば、fmaxからfminまで周波数をスイープさせる１回のスイープ処理時間において、ロータ９２を駆動している時間を長くでき、非駆動状態の時間を短くできる。
従って、ロータ９２を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くできるので、無駄な消費電流を低減できるとともに、効率を高くできる。また、非駆動状態の時間を短くできるので、負荷などの変動があっても、例えば１分間などの所定時間における駆動時間のばらつきを低減でき、圧電素子９１２で回転駆動されるロータ９２の回転速度の偏り（ばらつき）も低減でき、高速駆動も可能にできる。
【００５６】
（４）本実施形態では、振幅検出回路５７において、検出信号の振幅を基準電圧と比較し、電圧調整回路５４では、その比較結果信号に基づいて駆動信号の周波数スイープ速度を高速または低速の２段階で切り替えているので、駆動装置５０の回路構成を簡易にでき、制御処理も容易に実行できる。
【００５７】
（５）電圧調整回路５４を、クロック回路５４２、制御回路５４３、ＵＤカウンタ５４４、Ｄ／Ａ変換器５４５を備えて構成し、周波数速度変化をクロック回路５４２から出力されるクロック信号の周波数で制御できるので、速度変化の幅を広くでき、スイープ速度を複数段階に容易に調整できる。
また、電圧調整部５４１はＵＤカウンタ５４４を備えた構成としたので、外付け部品が不要とされ、スイープ速度を容易に可変することができるので、ＩＣ化が有利となる。
【００５８】
（６）電子時計を、圧電素子９１２を有する振動体及びこの振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される凸部９１４を有する圧電アクチュエータ９１と、前述の構成の駆動装置５０と、圧電アクチュエータ９１によって駆動される日付表示機構９０と、を備えて構成したので、消費電力が少なく、安定した駆動制御を短時間で達成できる電子時計を提供することができる。
【００５９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、圧電素子９１２から出力される検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較して圧電素子９１２の駆動を制御したが、本発明では、例えば、圧電アクチュエータを駆動するドライバに抵抗を設け、圧電アクチュエータを流れる電流値の変化を、電圧値として検出することなどで、圧電アクチュエータを流れる電流値に基づいて駆動信号の周波数のスイープ速度の切替処理を制御してもよい。
【００６０】
また、複数の検出信号を検出している場合、予め決められた１つの検出信号の振幅を検出して駆動信号の周波数の制御を行ってもよいが、駆動直後の一定期間、各検出信号の振幅を検出して記憶し、振幅の変化が大きいほうの検出信号の振幅に基づいて周波数制御を行うようにしてもよい。この場合には、振幅の変化が大きい検出信号に基づいて制御できるので、その変化を確実に検出できて効率的な制御を行うことができる。
【００６１】
また、スイープ速度の切替は、前記実施形態のように２段階に切り替えるものに限らず、３段階あるいは４段階以上に切り替える構成としてもよい。なお、スイープ速度を切り替える際には、例えば、定電圧回路５２から複数の基準電圧を出力し、検出信号の電圧と各基準電圧とを比較して制御すればよい。
【００６２】
駆動信号の周波数のスイープパターンは、前記実施形態のように、所定の最大周波数fmaxから最小周波数fminにスイープし、最小周波数fminに達したら、最大周波数fmaxに戻って再度最小周波数fminに向かってスイープするダウンパターンに限らず、常に最小周波数fminから最大周波数fmaxに向かってスイープするアップパターンや、最小値に達したら最大値まで周波数をアップし、最大値に達したら最小値まで周波数をダウンする往復パターンを採用してもよい。
また、これらのスイープパターンを、圧電素子９１２の駆動状態に基づいて選択するように構成してもよい。
さらに、前記実施形態では、初期設定におけるスイープ速度を高速度に設定していたが、低速度に設定してもよい。但し、通常の場合、初期設定の周波数では、駆動対象は駆動しないため、低速度に設定していても即座に高速度に切り替えられる。従って、初期設定を高速度に設定したほうが効率的に制御できる。
【００６３】
駆動装置５０としては、前記ＵＤカウンタ５４４を有する電圧調整回路５４を用いたものに限らず、異なる時定数を有する複数のループフィルタを用いた電圧調整回路を有するものなどでもよく、要するに、駆動回路５５から圧電素子９１２に出力される駆動信号の周波数をスイープ可能であり、かつそのスイープ速度を複数段階に変更可能なものであればよい。
【００６４】
振幅検出回路５７は、振幅を検出するものであれば具体的な構成を問うものではなく、例えば、一定時間内で一定振幅の数を検出するものでもよく、あるいは、単純に振幅レベルを検出するものや、振幅のピークレベルを検出するものでもよい。
【００６５】
さらに、本発明では、制御部内の各手段等は、各種論理素子等のハードウェアで構成されたものや、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ（記憶装置）等を備えたコンピュータを時計や携帯機器内に設け、このコンピュータに所定のプログラムやデータ（各記憶部に記憶されたデータ）を組み込んで各手段を実現させるように構成したものでもよい。
ここで、前記プログラムやデータは、時計や携帯機器内に組み込まれたＲＡＭやＲＯＭ等のメモリに予め記憶しておけばよい。また、例えば、時計や携帯機器内のメモリに所定の制御プログラムやデータをインターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体を介してインストールしてもよい。そして、メモリに記憶されたプログラムでＣＰＵ等を動作させて、各手段を実現させればよい。なお、時計や携帯機器に所定のプログラム等をインストールするには、その時計や携帯機器にメモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等を直接差し込んで行ってもよいし、これらの記憶媒体を読み取る機器を外付けで時計や携帯機器に接続してもよい。さらには、ＬＡＮケーブル、電話線等を時計や携帯機器に接続して通信によってプログラム等を供給しインストールしてもよいし、無線によってプログラムを供給してインストールしてもよい。
【００６６】
このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される制御プログラム等を時計や携帯機器に組み込めば、プログラムの変更のみで前記各発明の機能を実現できるため、工場出荷時あるいは利用者が希望する制御プログラムを選択して組み込むこともできる。この場合、プログラムの変更のみで制御形式の異なる各種の時計や携帯機器を製造できるため、部品の共通化等が図れ、バリエーション展開時の製造コストを大幅に低減できる。
【００６７】
また、本発明は、前記実施形態の電子時計に適用されるものに限らない。すなわち、本発明の圧電アクチュエータの駆動方法や、駆動装置を採用した電子機器としては、腕時計、置時計、柱時計等の電子時計に限らず、各種の電子機器に本発明が適用可能であり、特に小型化が要求される携帯用の電子機器に好適である。ここで、各種の電子機器としては、時計機能を備えた電話、携帯電話、非接触ＩＣカード、パソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カメラ等が例示できる。また、時計機能を備えないカメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話等の電子機器にも適用可能である。これらカメラ機能を備えた電子機器に適用する場合には、レンズの合焦機構や、ズーム機構、絞り調整機構等の駆動に本発明の駆動手段を用いることができる。さらに、計測機器のメータ指針の駆動機構や、可動玩具の駆動機構、自動車等のインパネ（instrumental panel）のメータ指針の駆動機構、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、超音波モータ等に本発明の駆動手段を用いてもよい。
【００６８】
また、前記実施形態では、圧電アクチュエータを電子時計１の日付表示機構の駆動に用いていたが、これに限らず、電子時計１の時刻表示針（指針）の駆動に用いてもよい。このようにすれば、通常、指針を駆動するステッピングモータを圧電アクチュエータに置き換えることで、電子時計１の一層の薄型化が実現できるとともに、圧電アクチュエータがステッピングモータよりも磁性の影響を受けにくいことから、電子時計の高耐磁化をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る電子時計における日付表示機構の主要部の構成を示す平面図である。
【図２】前記電子時計で用いられる圧電アクチュエータを示す平面図である。
【図３】圧電アクチュエータの駆動装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】電圧調整回路の内部構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態において圧電アクチュエータを駆動する方法を説明するフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートにおけるスイープ速度切替処理方法を説明するフローチャートである。
【図７】図５のフローチャートにおける駆動信号周波数初期化処理方法を説明するフローチャートである。
【図８】本実施形態における駆動信号の周波数と被駆動体の回転数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１…電子時計、５０…駆動装置、５２…定電圧回路、５４…電圧調整回路、５５…駆動回路、５６…可変周波数発振器、５７…振幅検出回路、９０…日付表示機構、９１…圧電アクチュエータ、９２…ロータ、９３…日車、５４１…電圧調整部、５４２…クロック回路、５４３…制御回路、５４４…ＵＤカウンタ、５４５…Ｄ／Ａ変換器、９１１…補強板、９１２…圧電素子、９１２Ａ…駆動電極、９１２Ｂ…検出電極、９１４…凸部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの駆動方法、圧電アクチュエータの駆動装置、電子機器、圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラム及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率や、応答性に優れている。このため、近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電アクチュエータが開発されている。この圧電アクチュエータは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、超音波モータ、電子時計、携帯機器等の各種電子機器の分野に応用されている。
【０００３】
ところで、圧電アクチュエータは、周囲の温度や負荷等の影響で共振周波数が変動するため、圧電アクチュエータを駆動可能な駆動信号の周波数も、周囲温度や負荷等に応じて変動する。
そのため、変動する駆動信号の周波数範囲を含む広い範囲で駆動信号の周波数をスイープ（変化）させ、確実にモータを駆動させる方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
すなわち、特許文献１では、電圧制御発振器に三角波またはのこぎり波のスイープ電圧を出力し、電圧制御発振器の発振周波数をｆLからｆHまでの範囲で常時変化させ、圧電振動子を駆動可能な周波数を必ず与えることができるようにして、圧電振動子（圧電アクチュエータ）の確実な駆動を可能としている。
【０００５】
【特許文献１】特公平５−１６２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のように、発振周波数をスイープさせた場合、実際に、圧電振動子を駆動できる周波数領域は、前記周波数ｆLからｆHの範囲の内の一部であり、かつ、この駆動周波数領域は周囲温度や負荷の変動等によって変化する。このため、圧電振動子が駆動していない周波数領域においても、電圧制御発振器からの駆動信号出力は継続するため、不要な消費電流が発生する。
また、周囲温度や負荷の変動等により、圧電振動子を駆動できる周波数領域が変動するため、発振周波数をｆLからｆHまでスイープさせる間、実際に圧電振動子が駆動される区間（時間）も変動する。このため、圧電振動子で被駆動体を回転あるいは移動している場合、被駆動体の単位時間あたりの駆動量、つまり駆動速度にバラツキが生じ、駆動効率を向上することもできない。
【０００７】
本発明の目的は、圧電アクチュエータを確実に駆動でき、かつ、消費電力を低減でき、圧電アクチュエータで駆動される被駆動体の駆動速度のバラツキを低減できる圧電アクチュエータの駆動方法、圧電アクチュエータの駆動装置、この圧電アクチュエータを備えた電子機器、圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラム、この制御プログラムを記憶した記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電アクチュエータの駆動方法は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータの駆動方法であって、前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、前記振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、駆動信号の周波数を所定範囲で変化（スイープ）させているので、この周波数範囲内で駆動する圧電素子であれば確実に駆動することができる。
また、駆動信号を所定周波数範囲で常時スイープさせているので、周囲温度、外乱、負荷の変動などで圧電素子の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応できる。このため、駆動装置に、周囲温度、外乱、負荷の変動などを検出する検出回路や、その検出データに基づいて駆動信号の周波数を調整する調整回路を設ける必要が無く、駆動装置の構成も簡易化できる。
さらに、振動体の振動状態を表す検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御しているので、振動体の振動量が小さくて駆動対象が非駆動状態の時には前記駆動信号の周波数のスイープ速度を高速にし、振動体の振動量が大きくなって駆動対象が駆動状態の時には低速にすることができる。これにより、駆動対象を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くでき、無駄な消費電流を低減できるとともに、効率を向上できる。また、非駆動状態の時間を短くできるので、負荷などの変動があっても、所定時間（例えば１分間）における駆動時間のばらつきを低減でき、振動体で駆動される駆動対象（被駆動体）の駆動速度の偏り（ばらつき）も低減でき、高速駆動も実現できる。
【００１０】
本発明の圧電アクチュエータの駆動方法においては、前記検出信号に基づいて前記振動体が振動して前記駆動対象が駆動している駆動状態または駆動対象が駆動していない非駆動状態を検出し、前記駆動対象が駆動状態である場合には、前記駆動信号の周波数のスイープ速度を、前記駆動対象が非駆動状態である場合の速度に比べて低速に設定することが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、駆動信号の周波数のスイープ速度の調整を、駆動対象の駆動状態または非駆動状態で切り替えることができるので、調整処理が簡単になり、速度調整を行う制御回路等の構成も簡易にできる。
なお、駆動信号の周波数スイープ速度は、少なくとも駆動対象が非駆動状態の場合に比べて駆動状態の場合に低速にすればよく、駆動状態における速度は、１段階でもよいし、複数段階に変更可能としてもよい。駆動状態において、駆動信号の周波数のスイープ速度を複数段階に変更可能とすれば、圧電素子が効率良く駆動している状態ほど周波数スイープ速度を低速にすることで、より効率的な制御を行うことができる。
【００１２】
本発明の圧電アクチュエータの駆動方法においては、前記検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較し、前記振幅が振幅検出用基準電圧未満の場合には、前記駆動対象が非駆動状態であると判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を第１設定速度に設定し、前記振幅が振幅検出用基準電圧以上の場合には、前記駆動対象が駆動している状態と判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を前記第１設定速度よりも低速な第２設定速度に設定することが好ましい。
【００１３】
検出信号に基づいて駆動対象の駆動状態を判断する場合、例えば、検出信号の振幅（電圧値）や、電流値の変化で判断したり、駆動信号と検出信号の位相差や、複数の検出信号を取得してそれらの位相差で判断することができるが、本発明のように、検出信号の振幅（電圧）を基準電圧と比較して判断するようにすれば、回路構成を簡易にできる。
なお、振幅検出用基準電圧は、通常使用される条件において、駆動対象が駆動する周波数域に駆動信号の周波数が達した際の検出信号の振幅に基づいて設定すればよい。なお、温度や負荷等が前記設定時の条件と異なる場合、前記振幅が振幅検出用基準電圧以上となっても、現実に駆動対象が駆動していないこともある。但し、このような場合でも、駆動信号の周波数は、駆動対象が駆動する周波数域の近傍に達しているため、そのまま駆動信号を入力すれば、僅かな時間で駆動対象は駆動を開始する。従って、前記振幅が振幅検出用基準電圧以上の場合に、前記駆動対象が駆動している状態と判断するとは、駆動対象が現実に駆動している場合だけでなく、駆動信号の周波数が、駆動対象が駆動する周波数域の近傍にあり、あと少しで駆動を開始する状態も含めたものである。
【００１４】
ここで、前記第１設定速度は第２設定速度の１０〜２００倍であることが好ましい。１０倍未満であると、速度差があまり大きくなく、効率が低下する。一方、２００倍以上であると、例えば、検出信号の振幅に基づいて高速から低速に切り替える際に、速度変化が大きすぎるために、最適な周波数で切り替えることが難しい。従って、前記速度差を、１０〜２００倍程度の範囲に納めることが最も効率的に制御できる。
【００１５】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置であって、前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせる周波数制御手段を備え、前記周波数制御手段は、振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とするものである。
【００１６】
このような本発明では、駆動信号の周波数を所定範囲で変化（スイープ）させているので、この周波数範囲内で駆動する圧電素子であれば確実に駆動することができる。
また、駆動信号を所定周波数範囲で常時スイープさせているので、周囲温度、外乱、負荷の変動などで圧電素子の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応できる。このため、駆動装置に、周囲温度、外乱、負荷の変動などを検出する検出回路や、その検出データに基づいて駆動信号の周波数を調整する調整回路を設ける必要が無く、駆動装置の構成も簡易化できる。
さらに、振動体の振動状態を表す検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御しているので、駆動対象が非駆動状態時には前記駆動信号の周波数のスイープ速度を高速にし、駆動状態時には低速にすることができる。これにより、駆動対象を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くでき、無駄な消費電流を低減できるとともに、効率を向上できる。また、非駆動状態の時間を短くできるので、負荷などの変動があっても、所定時間（例えば１分間）における駆動時間のばらつきを低減でき、振動体で駆動される駆動対象の駆動速度の偏り（ばらつき）も低減でき、高速駆動も実現できる。
【００１７】
ここで、前記周波数制御手段は、前記検出信号に基づいて前記振動体が振動して駆動対象が駆動している駆動状態または駆動対象が駆動していない非駆動状態を検出し、前記駆動対象が駆動状態である場合には、前記駆動信号の周波数のスイープ速度を、前記駆動対象が非駆動状態である場合の速度に比べて、低速に設定することが好ましい。
また、前記周波数制御手段は、前記検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較し、前記振幅が振幅検出用基準電圧未満の場合には、前記駆動対象が非駆動状態であると判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を第１設定速度に設定し、前記振幅が振幅検出用基準電圧以上の場合には、前記駆動対象が駆動している状態と判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を前記第１設定速度よりも低速な第２設定速度に設定することが好ましい。
この際、前記第１設定速度は第２設定速度の１０〜２００倍であることが好ましい。
これらの発明によれば、前記請求項２〜４に記載の圧電アクチュエータの駆動方法と同じ作用効果を得ることができる。
【００１８】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置においては、前記周波数制御手段は、駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を行う周波数増減制御手段と、駆動信号の周波数の増加又は減少のスイープ速度を制御する周波数増減速度制御手段とを備え、前記周波数増減制御手段は、予め設定された周波数範囲で前記駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を実施し、前記周波数増減速度制御手段は、前記検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することが好ましい。
【００１９】
この構成の発明では、周波数増減制御手段によって、駆動信号の周波数の増減パターンが設定され、周波数増減速度制御手段によって、駆動信号の周波数のスイープ速度が設定される。このため、増減パターンとスイープ速度とを独立して設定できるので、制御が容易になるとともに、様々なパターンおよび速度変化を組み合わせて設定でき、各種の圧電アクチュエータに最適な制御を容易に実現できる。
【００２０】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置においては、前記周波数制御手段は、前記検出信号の振幅を検出するための振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、この定電圧回路で出力される振幅検出用基準電圧と前記検出信号の振幅とを比較して比較結果信号を出力する振幅検出回路と、前記比較結果信号に基づいて出力電圧の変化速度を調整する電圧調整回路と、電圧調整回路から出力される電圧によって出力信号の周波数を可変可能な可変周波数発振器とを備えて構成されることが好ましい。
【００２１】
この構成の発明では、定電圧回路から出力される振幅検出用基準電圧と、検出信号の振幅（電圧）とを比較することで、駆動対象が駆動状態または非駆動状態であるかを検出でき、比較結果信号として出力できる。そして、比較結果信号に基づいて、電圧調整回路から出力される電圧値を制御することで駆動信号の周波数を設定でき、かつ電圧調整回路から出力される電圧の変化速度を制御することで駆動信号の周波数スイープ速度を設定できるので、駆動信号の周波数および周波数スイープ速度の調整を容易にかつ高精度に行うことができる。
【００２２】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置においては、前記電圧調整回路は、周波数の異なる複数のクロック信号を出力可能なクロック回路と、アップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタのカウンタ値に基づいて出力電圧の電圧値を設定するデジタル／アナログ変換器と、前記クロック信号に基づいて前記アップダウンカウンタのカウンタ値を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記アップダウンカウンタの増減パターンを制御するとともに、前記比較結果信号に基づいて使用するクロック信号を切り替えてアップダウンカウンタの計数速度を制御することが好ましい。
【００２３】
この構成の発明によれば、制御回路によって、アップダウンカウンタのカウンタ値を制御すれば、駆動信号の周波数を制御できるので、様々な増減パターンを容易に制御できる。例えば、駆動信号の周波数を設定された最大値から最小値に減少させ、最小値に達した際には再度最大値に戻して最小値への減少を繰り返すダウンパターンを行う場合には、前記アップダウンカウンタの初期値を最大値とし、カウンタのダウン入力に信号を入力してカウンタ値を減少させ、カウンタが最小値になったらカウンタを初期値にリセットするだけでよく、簡単な構成で制御できる。また、駆動信号の周波数スイープ速度は、カウンタ値の変化速度に比例するため、制御回路において、カウンタに入力する信号の周波数をクロック回路から出力されるクロック信号の周波数を切り替えるだけで容易に実現できる。
【００２４】
本発明の電子機器は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体及びこの振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部を有する圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータの駆動装置とを備えることを特徴とする。
この構成の発明では、消費電力が少なく、駆動速度のバラツキが小さくて安定した駆動を実現できる圧電アクチュエータを備えているので、特に腕時計などの小型で携帯に適した電子機器を提供することができる。
【００２５】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラムは、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラムであって、前記駆動装置に組み込まれたコンピュータを、前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、前記振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する周波数制御手段として機能させることを特徴とする。
また、本発明の記憶媒体は、前記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であることを特徴とする。
【００２６】
このような本発明によれば、駆動装置に組み込まれたコンピュータを前記各手段として機能させることで、前述と同様に、圧電アクチュエータの消費電力を低減でき、かつ駆動速度のバラツキが小さくて高効率駆動を実現できる。そして、各手段をコンピュータで構成すれば、プログラムを変更するだけで、容易に条件を変更できるため、駆動対象等に応じた適切な制御を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず、電子機器の実施形態として、圧電アクチュエータによって駆動される日付表示機構を備えた電子時計を例示する。
【００２８】
［１．全体構成］
図１は、本実施形態にかかる電子時計１の日付表示機構９０を示す平面図である。この図１において、日付表示機構９０の主要部は、圧電アクチュエータ９１と、この圧電アクチュエータ９１によって回転駆動される駆動対象（被駆動体）としてのロータ９２と、ロータ９２の回転を減速しつつ伝達する減速輪列と、減速輪列を介して伝達される駆動力により回転する日車９３とから大略構成されている。減速輪列は、日回し中間車９４と日回し車９５とを備えている。これらの圧電アクチュエータ９１、ロータ９２、日回し中間車９４、および日回し車９５は、底板９Ａに支持されている。
【００２９】
日付表示機構９０の上方には、円盤状の文字板（図示せず）が設けられており、この文字板の外周部の一部には日付を表示するための窓部が設けられ、窓部から日車９３の日付を覗けるようになっている。また、底板９Ａの下方（裏側）には、ステッピングモータに接続されて指針を駆動する運針輪列（図示せず）や、電源としての二次電池９Ｂ等が設けられている。二次電池９Ｂは、ステッピングモータや圧電アクチュエータ９１、印加装置（図示せず）の各回路に電力を供給する。なお、二次電池９Ｂに、ソーラ（太陽光）発電や回転錘の回転を利用した発電を行う発電機が接続され、この発電機によって発電した電力が二次電池９Ｂに充電される構造であってもよい。また、電源は、発電機で充電される二次電池９Ｂに限らず、一般的な一次電池（例えば、リチウムイオン電池）でもよい。
【００３０】
日回し中間車９４は、大径部９４１と小径部９４２とから構成されている。小径部９４２は、大径部９４１よりも若干小径の円筒形であり、その外周面には、略正方形状の切欠部９４３が形成されている。この小径部９４２は、大径部９４１に対し、同心をなすように固着されている。大径部９４１には、ロータ９２の上部の歯車９２１が噛合している。したがって、大径部９４１と小径部９４２とからなる日回し中間車９４は、ロータ９２の回転に連動して回転する。
日回し中間車９４の側方の底板９Ａには、板バネ９４４が設けられており、この板バネ９４４の基端部が底板９Ａに固定され、先端部が略Ｖ字状に折り曲げられて形成されている。板バネ９４４の先端部は、日回し中間車９４の切欠部９４３に出入可能に設けられている。板バネ９４４に近接した位置には、接触子９４５が配置されており、この接触子９４５は、日回し中間車９４が回転し、板バネ９４４の先端部が切欠部９４３に入り込んだときに、板バネ９４４と接触するようになっている。そして、板バネ９４４には、所定の電圧が印加されており、接触子９４５に接触すると、その電圧が接触子９４５にも印加される。従って、接触子９４５の電圧を検出することによって、日送り状態を検出でき、日車９３の１日分の回転量が検出できる。
なお、日車９３の回転量は、板バネ９４４や接触子９４５を用いたものに限らず、ロータ９２や日回し中間車９４の回転状態を検出して所定のパルス信号を出力するものなどが利用でき、具体的には、公知のフォトリフレクタ、フォトインタラプタ、ＭＲセンサ等の各種の回転エンコーダ等が利用できる。
【００３１】
日車９３は、リング状の形状をしており、その内周面に内歯車９３１が形成されている。日回し車９５は、五歯の歯車を有しており、日車９３の内歯車９３１に噛合している。また、日回し車９５の中心には、シャフト９５１が設けられており、このシャフト９５１は、底板９Ａに形成された貫通孔９Ｃに遊挿されている。貫通孔９Ｃは、日車９３の周回方向に沿って長く形成されている。そして、日回し車９５およびシャフト９５１は、底板９Ａに固定された板バネ９５２によって図１の右上方向に付勢されている。この板バネ９５２の付勢作用によって日車９３の揺動も防止される。
【００３２】
図２には、圧電アクチュエータ９１およびロータ９２の拡大図が示されている。この図２に示されるように、圧電アクチュエータ９１は、略矩形板状の補強板９１１と、補強板９１１の両面に接着された圧電素子９１２とを備えている。
補強板９１１の長手方向略中央には、両側に突出する腕部９１３が形成されており、これらの腕部９１３の一方がビスなどによって底板９Ａに固定されている。なお、他方の腕部９１３は、底板９Ａには固定されず、フリーの状態となっており、圧電アクチュエータ９１が振動する場合に振動のバランスをとる錘となっている。
補強板９１１の対角線上両端には、補強板９１１の長手方向に沿って突出する略半円形の凸部９１４がそれぞれ形成されている。これらの凸部９１４のうち一方は、ロータ９２の側面に当接されている。
【００３３】
圧電素子９１２は、略矩形板状に形成され、補強板９１１両面の略矩形状部分に接着されている。圧電素子９１２の両面には、めっき層によって電極が形成されている。圧電素子９１２の表面には、溝でめっき層が絶縁されることにより略矩形状の検出電極９１２Ｂが形成されている。この検出電極９１２Ｂは、圧電素子９１２の長手方向中央よりもロータ９２側で、かつ、圧電素子９１２の短手方向中央よりも凸部９１４側に形成されている。検出電極９１２Ｂ以外の部分は駆動電極９１２Ａとなっている。ここで、検出電極９１２Ｂの面積は、駆動電極９１２Ａの面積の３０分の１以上７分の１以下に設定されており、より望ましくは１５分の１以上１０分の１以下に設定されている。
【００３４】
このような圧電アクチュエータ９１の駆動電極９１２Ａに所定周波数の電圧を印加すると、圧電素子９１２が長手方向に沿って伸縮する縦一次振動モードの振動を励振する。このとき、圧電アクチュエータ９１の対角線上両端には凸部９１４が設けられているので、圧電アクチュエータ９１は全体として長手方向中心線に対して重量がアンバランスとなる。このアンバランスにより、圧電アクチュエータ９１は長手方向に略直交する方向に屈曲する屈曲二次振動モードの振動を励振する。したがって、圧電アクチュエータ９１は、これらの縦一次振動モードおよび屈曲二次振動モードを組み合わせた振動を励振し、凸部９１４は、略楕円軌道を描いて振動する。このとき、圧電アクチュエータ９１が片側の腕部９１３のみで固定されていること、および凸部９１４が対角線上端部に設けられてロータ９２からの反力を受けることなどにより、縦一次振動モードの振動の節と、屈曲二次振動モードの振動の節とは、圧電素子９１２の中央からずれた位置となる。つまり、検出電極９１２Ｂは、圧電アクチュエータ９１において、縦一次振動モードの振動の節を含み、かつ屈曲二次振動モードの振動の節を含んだ位置に形成されている。従って、本実施形態では、補強板９１１、圧電素子９１２により振動体が構成され、凸部９１４により当接部が構成されている。
【００３５】
駆動電極９１２Ａ、検出電極９１２Ｂ、および補強板９１１は、それぞれリード線などにより図示しない駆動装置（印加装置）に接続されている。駆動装置の具体的構成は後述する。
ロータ９２には、板ばね９２２が取り付けられており、ロータ９２が圧電アクチュエータ９１側に付勢されている。これにより凸部９１４とロータ９２側面との間に適切な摩擦力が発生し、圧電アクチュエータ９１の駆動力の伝達効率が良好となる。
【００３６】
このような時計１では、駆動装置が圧電アクチュエータ９１への駆動信号を制御することにより、所定の周波数の駆動信号が印加されると、圧電アクチュエータ９１は、縦一次振動モードと屈曲二次振動モードとを組み合わせた振動を励振する。凸部９１４は、これらの振動モードを組み合わせた略楕円軌道を描いて振動し、その振動軌道の一部でロータ９２を押圧することによりロータ９２を回転駆動する。
ロータ９２の回転運動は、日回し中間車９４に伝達され、切欠部９４３に日回し車９５の歯が係合すると、日回し中間車９４によって日回し車９５が回転し、日車９３を回転させる。この回転により日車９３が表示する日付が変更される。
【００３７】
［２．圧電アクチュエータの駆動装置及び駆動方法］
次に、圧電アクチュエータ９１の駆動装置５０の構成を図３に基づいて説明する。
図３において、駆動装置５０は、圧電アクチュエータ９１の圧電素子９１２に対して駆動信号を出力する駆動回路５５と、振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路５２と、定電圧回路５２から出力される振幅検出用基準電圧と圧電アクチュエータ９１から出力される検出信号の振幅（電圧）とを比較して比較結果信号を出力する振幅検出回路５７と、振幅検出回路５７からの比較結果信号に基づいて出力電圧を調整する電圧調整回路５４と、この電圧調整回路５４で出力された電圧に対応して駆動回路５５に出力する信号の周波数を調整する可変周波数発振器（ＶＣＯ）５６と、を備えている。そして、駆動回路５５は、可変周波数発振器５６から入力される信号の周波数に応じた駆動信号を圧電素子９１２に対して出力している。
【００３８】
ここで、本実施形態では、駆動回路５５、可変周波数発振器５６及び電圧調整回路５４を備えて圧電アクチュエータ９１に供給する駆動信号の周波数を制御する駆動制御部が構成される。そして、この駆動制御部と、定電圧回路５２と、振幅検出回路５７とを備えて周波数制御手段が構成される。
なお、振幅検出回路５７は、検出信号の振幅が振幅検出用基準電圧以上である場合にはＨレベルの比較結果信号を出力し、検出信号の振幅が振幅検出用基準電圧未満である場合にはＬレベルの比較結果信号を出力するように設定されている。
また、圧電素子９１２から出力される検出信号は、圧電素子９１２の検出電極９１２Ｂから出力される信号が利用されている。
【００３９】
電圧調整回路５４は、出力する電圧を所定範囲内で増減させるとともに、振幅検出回路５７からの比較結果信号に基づいてその調整速度（変化速度）を切り換えるように構成されている。この電圧調整回路５４の構成の一例を図４に示す。
電圧調整回路５４は、可変周波数発振器５６に出力する電圧を調整する電圧調整部５４１と、複数の周波数のクロック信号（基準信号）を出力可能な基準信号発振器としてのクロック回路５４２と、このクロック回路５４２で出力されるクロック信号に対応して電圧調整部５４１へ信号を出力する制御回路５４３とを備える。
【００４０】
電圧調整部５４１は、アップダウンカウンタ（ＵＤカウンタ）５４４と、このＵＤカウンタ５４４から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）５４５とを備えている。
制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を予め設定された範囲内で増減するように制御する。この増減パターンは、予め設定しておいてもよいし、圧電素子９１２の駆動状態などに応じて予め登録された複数のパターンから選択してもよい。なお、増減パターンとしては、前記ＵＤカウンタ５４４の最大値から最小値までカウンタ値を順次ダウンし、最小値に達したら再度最大値に戻すダウンパターンと、前記ＵＤカウンタ５４４の最小値から最大値までカウンタ値を順次アップし、最大値に達したら再度最小値に戻すアップパターンと、前記ＵＤカウンタ５４４の最大値から最小値までカウンタ値をダウンし、最小値に達したら最大値までカウンタ値をアップし、最大値に達したら最小値までカウンタ値をダウンする往復パターンとが適宜設定される。
【００４１】
さらに、制御回路５４３は、振幅検出回路５７から入力される比較結果信号に応じて、前記ＵＤカウンタ５４４の計数速度（カウンタ値の変化速度）を切り換えるように構成されている。例えば、制御回路５４３は、前記比較結果信号がＨレベルであれば、クロック回路５４２から出力されるクロック信号のうち、遅クロック信号（例えば、１００ｋHz）を利用してＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を変化し、比較結果信号がＬレベルであれば、速クロック信号（例えば、１ＭHz）を利用してカウンタ値を変化する。これにより、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値の変化速度が切り換えられる。
【００４２】
ＵＤカウンタ５４４は、１０ビットあるいは１２ビット程度のカウンタが利用でき、ＵＤカウンタ５４４のダウン入力あるいはアップ入力に制御回路５４３からパルス信号を入力することで、その信号を計数してカウンタ値を変更するものである。なお、ＵＤカウンタ５４４のビット数はスイープする周波数幅に応じて選択すればよい。すなわち、分解能（カウンタ値が１変化した際の周波数の変化量）を０．０１〜０．２５kHz程度にし、スイープ周波数幅を５０〜１００kHz程度にした場合には、１０〜１２ビット程度のカウンタを用いる必要があるが、スイープ周波数幅がより小さければ、よりビット数の小さなカウンタ、例えば８〜９ビットのカウンタを利用することもできる。
Ｄ／Ａ変換器５４５は、内部にＵＤカウンタ５４４のカウンタ値に応じた周波数制御電圧値が設定されている。そして、このＤ／Ａ変換器５４５は、ＵＤカウンタ５４４から出力されるカウンタ値を入力すると、このカウンタ値に応じた周波数制御電圧値に相当する周波数制御電圧を可変周波数発振器５６に出力する。
可変周波数発振器５６は、Ｄ／Ａ変換器５４５から出力される電圧に応じた周波数信号を駆動回路５５に出力し、駆動回路５５は入力された信号の周波数に応じた周波数の駆動信号を圧電素子９１２に出力する。このため、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値によって駆動信号の周波数が設定され、かつ、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値の変化速度つまりは制御回路５４３が利用するクロック信号の周波数によって駆動信号の周波数のスイープ速度が設定されることになる。
【００４３】
従って、電圧調整回路５４は、可変周波数発振器５６、駆動回路５５を介して圧電素子９１２に供給する駆動信号の周波数をスイープ（増減）させる周波数スイープ（増減）制御機能と、振幅検出回路５７から出力された比較結果信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する周波数スイープ速度制御機能とを備えている。従って、本実施形態では、周波数制御手段のうち、主に電圧調整回路５４により、駆動信号の周波数の増減を制御する周波数増減制御手段および駆動信号の周波数の増減割合（スイープ速度）を制御する周波数増減割合制御手段が構成される。
【００４４】
次に、駆動装置５０を用いた圧電アクチュエータの駆動方法について、図５〜７のフローチャートに基づいて説明する。
図５に示すように、駆動装置５０の電源を投入あるいは駆動開始を指示すると、駆動装置５０は、圧電素子９１２に出力する駆動信号の周波数スイープを開始する（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。
なお、本実施形態では、周波数スイープの方向、速度、駆動開始時の駆動信号周波数は、電圧調整回路５４に予め設定されている。例えば、スイープ方向はＤＯＷＮ（駆動信号の周波数をダウンさせる方向）、スイープ速度は高速度（Ａ×１０kHz/sec）、駆動開始時の駆動信号周波数はＭＡＸとされている。従って、駆動信号の周波数は、周波数範囲のＭＡＸから前記スイープ速度に応じて周波数が順次減少することになる。
【００４５】
この駆動信号の周波数制御は、具体的には、次のようにして行われる。すなわち、制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を駆動信号周波数ＭＡＸに対応する値に設定し、その後、クロック回路５４２からのクロック信号に基づいて、ＵＤカウンタ５４４のダウン入力にパルス信号を入力してＵＤカウンタ５４４のカウンタ値をダウンさせる。
Ｄ／Ａ変換器５４５からはＵＤカウンタ５４４のカウント値に応じた電圧が出力されるので、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値が減少すれば、Ｄ／Ａ変換器５４５から出力される電圧も順次減少する。
そして、その電圧値に対応した周波数の信号が可変周波数発振器５６から出力され、この周波数に応じた駆動信号が駆動回路５５から出力されて圧電素子９１２が駆動（励振）される（Ｓ２）。
【００４６】
圧電素子９１２が駆動されると、振幅検出回路５７および電圧調整回路５４は圧電素子９１２の検出電極９１２Ｂから出力される検出信号に基づくスイープ速度切替処理を実行する（Ｓ３）。
スイープ速度切替処理（Ｓ３）では、図６に示すように、振幅検出回路５７が、圧電素子９１２から出力される検出信号をモニタし（Ｓ３１）、その検出信号の振幅（電圧）を定電圧回路５２から出力される振幅検出用基準電圧と比較する（Ｓ３２）。
【００４７】
Ｓ３２において、振幅検出回路５７は、検出信号振幅が基準電圧以上であれば、Ｈレベルの比較結果信号を出力する（Ｓ３３）。一方、振幅検出回路５７は、検出信号振幅が基準電圧未満であれば、Ｌレベルの比較結果信号を出力する（Ｓ３４）。
電圧調整回路５４は、Ｈレベルの比較結果信号を受信すると、スイープ速度を低速度にする（Ｓ３５）。すなわち、スイープ速度が低速度に設定されている場合にはその状態を維持し、高速度に設定されていた場合には低速度に切り替える。
一方、電圧調整回路５４は、Ｌレベルの比較結果信号を受信すると、スイープ速度を高速度にする（Ｓ３６）。すなわち、スイープ速度が高速度に設定されている場合にはその状態を維持し、低速度に設定されていた場合には高速度に切り替える。
なお、本実施形態では、図６にも示すように、低速度スイープはＡkHz/secであり、高速度スイープは低速度の１０倍のＡ×１０kHz/secである。また、Ａは例えば「１０」などであり、適宜設定すればよい。
このように、本実施形態のスイープ速度切替処理Ｓ３では、スイープ速度を高速度または低速度の２種類に切り替えている。
【００４８】
スイープ速度切替処理Ｓ３が終了すると、図５に示すように、駆動信号周波数初期化処理Ｓ４が実行される。
駆動信号周波数初期化処理Ｓ４では、図７に示すように、電圧調整回路５４の制御回路５４３がスイープ方向の設定を確認する（Ｓ４１）。スイープ方向がＤＯＷＮ方向であれば、制御回路５４３は駆動周波数が所定の周波数範囲内の最小値（ＭＩＮ）であるか否かを判断する（Ｓ４２）。具体的には、駆動信号の周波数は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値に対応しているので、制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を確認して駆動周波数が最小値であるか否かを判断する。
そして、スイープ方向がＤＯＷＮであり、かつ、駆動周波数が最小値であれば、制御回路５４３は駆動周波数を最大値に変更する（Ｓ４３）。具体的には、制御回路５４３はＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を、駆動周波数の最大値に対応するカウンタ値に変更する。
また、Ｓ４２において、駆動周波数が最小値となっていなければ、周波数の初期化処理を行わずに駆動信号周波数初期化処理Ｓ４を終了する。
【００４９】
なお、本実施形態では、スイープ方向がＤＯＷＮ方向に設定されていたが、仮にＵＰ方向に設定されていた場合には、Ｓ４１において「Ｎｏ」となるため、制御回路５４３は駆動周波数が所定の周波数範囲内の最大値（ＭＡＸ）であるか否かを判断する（Ｓ４４）。具体的には、制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を確認して駆動周波数が最大値であるか否かを判断する。
そして、スイープ方向がＵＰであり、かつ、駆動周波数が最大値であれば、制御回路５４３は駆動周波数を最小値に変更する（Ｓ４５）。具体的には、制御回路５４３はＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を、駆動周波数の最小値に対応するカウンタ値に変更する。
また、Ｓ４４において、駆動周波数が最大値となっていなければ、周波数の初期化処理を行わずに駆動信号周波数初期化処理Ｓ４を終了する。
【００５０】
駆動信号周波数初期化処理Ｓ４が終了すると、図５に示すように、電源切断または駆動停止が指示されたか否かを判断する（Ｓ５）。Ｓ５で「Ｎｏ」と判断されれば、Ｓ２〜Ｓ４の処理を繰り返す。一方、Ｓ５で「Ｙｅｓ」と判断されれば、駆動制御を終了する。
【００５１】
このような制御を行った場合の被駆動体の回転数（ｒｐｓ）と、駆動信号の周波数との関係を図８に示す。
駆動信号の周波数はfmaxからfminにDOWN方向にスイープされている。ここで、圧電素子９１２は周囲温度や被駆動体の負荷等に応じて励振（駆動）する周波数範囲が変動する。そして、圧電素子９１２が励振（駆動）すると、検出信号の振幅（検出電圧）が高くなる。従って、検出電圧が比較電圧（振幅検出用基準電圧）以上であるか否かで、圧電アクチュエータ９１の振動が、駆動対象であるロータ９２を駆動可能な振動に達しているか否かが判断できる。
このため、前述の通り、検出電圧が比較電圧（振幅検出用基準電圧）未満の場合つまりロータ９２が駆動していないと判断される場合には、スイープ速度が高速度に設定され、検出電圧が比較電圧（振幅検出用基準電圧）未満の場合つまりロータ９２が駆動していると判断される場合にはスイープ速度は低速度に設定される。
【００５２】
なお、図８の例では、検出電圧が比較電圧未満から比較電圧以上に変化した時点およびその近傍の範囲では、ロータ９２は回転していない。但し、このような場合でも、駆動信号の周波数は、ロータ９２が駆動する周波数域の近傍に達しているため、そのまま駆動信号を入力すれば、僅かな時間でロータ９２は駆動を開始する。すなわち、比較電圧は、ロータ９２が確実に駆動する値に設定してもよいが、図８のように、駆動信号の周波数が、ロータ９２が駆動する周波数域の近傍にあり、あと少しで駆動を開始するような値に設定してもよい。このようにすれば、ロータ９２が駆動する周波数域では、必ず低速度スイープに制御できる。
【００５３】
［３．実施形態の効果］
従って、本実施形態によれば、次の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態の圧電アクチュエータの駆動装置５０は、圧電素子９１２を駆動する駆動信号を、所定周波数範囲内でスイープさせているので、この周波数範囲内で駆動する圧電素子９１２であれば確実に駆動することができる。このため、圧電素子９１２を用いた超音波モータであれば、被駆動体を確実に回転させることができる。
【００５４】
（２）また、駆動信号を所定周波数範囲で常時スイープさせているので、周囲温度、外乱、負荷の変動などで圧電素子９１２の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応できる。このため、駆動装置５０に、周囲温度、外乱、負荷の変動などを検出する検出回路や、その検出データに基づいて駆動信号の周波数を調整する調整回路を設ける必要が無く、駆動装置５０の構成も簡易化できる。
【００５５】
（３）さらに、圧電素子９１２からの検出信号の振幅（電圧）を振幅検出用基準電圧と比較してロータ９２の駆動状態を検出し、検出振幅が基準電圧以上つまりロータ９２が駆動している場合にはスイープ速度を低速度にし、検出振幅が基準電圧未満つまりロータ９２が非駆動状態では、スイープ速度を高速度にしている。
このため、例えば、fmaxからfminまで周波数をスイープさせる１回のスイープ処理時間において、ロータ９２を駆動している時間を長くでき、非駆動状態の時間を短くできる。
従って、ロータ９２を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くできるので、無駄な消費電流を低減できるとともに、効率を高くできる。また、非駆動状態の時間を短くできるので、負荷などの変動があっても、例えば１分間などの所定時間における駆動時間のばらつきを低減でき、圧電素子９１２で回転駆動されるロータ９２の回転速度の偏り（ばらつき）も低減でき、高速駆動も可能にできる。
【００５６】
（４）本実施形態では、振幅検出回路５７において、検出信号の振幅を基準電圧と比較し、電圧調整回路５４では、その比較結果信号に基づいて駆動信号の周波数スイープ速度を高速または低速の２段階で切り替えているので、駆動装置５０の回路構成を簡易にでき、制御処理も容易に実行できる。
【００５７】
（５）電圧調整回路５４を、クロック回路５４２、制御回路５４３、ＵＤカウンタ５４４、Ｄ／Ａ変換器５４５を備えて構成し、周波数速度変化をクロック回路５４２から出力されるクロック信号の周波数で制御できるので、速度変化の幅を広くでき、スイープ速度を複数段階に容易に調整できる。
また、電圧調整部５４１はＵＤカウンタ５４４を備えた構成としたので、外付け部品が不要とされ、スイープ速度を容易に可変することができるので、ＩＣ化が有利となる。
【００５８】
（６）電子時計を、圧電素子９１２を有する振動体及びこの振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される凸部９１４を有する圧電アクチュエータ９１と、前述の構成の駆動装置５０と、圧電アクチュエータ９１によって駆動される日付表示機構９０と、を備えて構成したので、消費電力が少なく、安定した駆動制御を短時間で達成できる電子時計を提供することができる。
【００５９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、圧電素子９１２から出力される検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較して圧電素子９１２の駆動を制御したが、本発明では、例えば、圧電アクチュエータを駆動するドライバに抵抗を設け、圧電アクチュエータを流れる電流値の変化を、電圧値として検出することなどで、圧電アクチュエータを流れる電流値に基づいて駆動信号の周波数のスイープ速度の切替処理を制御してもよい。
【００６０】
また、複数の検出信号を検出している場合、予め決められた１つの検出信号の振幅を検出して駆動信号の周波数の制御を行ってもよいが、駆動直後の一定期間、各検出信号の振幅を検出して記憶し、振幅の変化が大きいほうの検出信号の振幅に基づいて周波数制御を行うようにしてもよい。この場合には、振幅の変化が大きい検出信号に基づいて制御できるので、その変化を確実に検出できて効率的な制御を行うことができる。
【００６１】
また、スイープ速度の切替は、前記実施形態のように２段階に切り替えるものに限らず、３段階あるいは４段階以上に切り替える構成としてもよい。なお、スイープ速度を切り替える際には、例えば、定電圧回路５２から複数の基準電圧を出力し、検出信号の電圧と各基準電圧とを比較して制御すればよい。
【００６２】
駆動信号の周波数のスイープパターンは、前記実施形態のように、所定の最大周波数fmaxから最小周波数fminにスイープし、最小周波数fminに達したら、最大周波数fmaxに戻って再度最小周波数fminに向かってスイープするダウンパターンに限らず、常に最小周波数fminから最大周波数fmaxに向かってスイープするアップパターンや、最小値に達したら最大値まで周波数をアップし、最大値に達したら最小値まで周波数をダウンする往復パターンを採用してもよい。
また、これらのスイープパターンを、圧電素子９１２の駆動状態に基づいて選択するように構成してもよい。
さらに、前記実施形態では、初期設定におけるスイープ速度を高速度に設定していたが、低速度に設定してもよい。但し、通常の場合、初期設定の周波数では、駆動対象は駆動しないため、低速度に設定していても即座に高速度に切り替えられる。従って、初期設定を高速度に設定したほうが効率的に制御できる。
【００６３】
駆動装置５０としては、前記ＵＤカウンタ５４４を有する電圧調整回路５４を用いたものに限らず、異なる時定数を有する複数のループフィルタを用いた電圧調整回路を有するものなどでもよく、要するに、駆動回路５５から圧電素子９１２に出力される駆動信号の周波数をスイープ可能であり、かつそのスイープ速度を複数段階に変更可能なものであればよい。
【００６４】
振幅検出回路５７は、振幅を検出するものであれば具体的な構成を問うものではなく、例えば、一定時間内で一定振幅の数を検出するものでもよく、あるいは、単純に振幅レベルを検出するものや、振幅のピークレベルを検出するものでもよい。
【００６５】
さらに、本発明では、制御部内の各手段等は、各種論理素子等のハードウェアで構成されたものや、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ（記憶装置）等を備えたコンピュータを時計や携帯機器内に設け、このコンピュータに所定のプログラムやデータ（各記憶部に記憶されたデータ）を組み込んで各手段を実現させるように構成したものでもよい。
ここで、前記プログラムやデータは、時計や携帯機器内に組み込まれたＲＡＭやＲＯＭ等のメモリに予め記憶しておけばよい。また、例えば、時計や携帯機器内のメモリに所定の制御プログラムやデータをインターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体を介してインストールしてもよい。そして、メモリに記憶されたプログラムでＣＰＵ等を動作させて、各手段を実現させればよい。なお、時計や携帯機器に所定のプログラム等をインストールするには、その時計や携帯機器にメモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等を直接差し込んで行ってもよいし、これらの記憶媒体を読み取る機器を外付けで時計や携帯機器に接続してもよい。さらには、ＬＡＮケーブル、電話線等を時計や携帯機器に接続して通信によってプログラム等を供給しインストールしてもよいし、無線によってプログラムを供給してインストールしてもよい。
【００６６】
このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される制御プログラム等を時計や携帯機器に組み込めば、プログラムの変更のみで前記各発明の機能を実現できるため、工場出荷時あるいは利用者が希望する制御プログラムを選択して組み込むこともできる。この場合、プログラムの変更のみで制御形式の異なる各種の時計や携帯機器を製造できるため、部品の共通化等が図れ、バリエーション展開時の製造コストを大幅に低減できる。
【００６７】
また、本発明は、前記実施形態の電子時計に適用されるものに限らない。すなわち、本発明の圧電アクチュエータの駆動方法や、駆動装置を採用した電子機器としては、腕時計、置時計、柱時計等の電子時計に限らず、各種の電子機器に本発明が適用可能であり、特に小型化が要求される携帯用の電子機器に好適である。ここで、各種の電子機器としては、時計機能を備えた電話、携帯電話、非接触ＩＣカード、パソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カメラ等が例示できる。また、時計機能を備えないカメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話等の電子機器にも適用可能である。これらカメラ機能を備えた電子機器に適用する場合には、レンズの合焦機構や、ズーム機構、絞り調整機構等の駆動に本発明の駆動手段を用いることができる。さらに、計測機器のメータ指針の駆動機構や、可動玩具の駆動機構、自動車等のインパネ（instrumental panel）のメータ指針の駆動機構、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、超音波モータ等に本発明の駆動手段を用いてもよい。
【００６８】
また、前記実施形態では、圧電アクチュエータを電子時計１の日付表示機構の駆動に用いていたが、これに限らず、電子時計１の時刻表示針（指針）の駆動に用いてもよい。このようにすれば、通常、指針を駆動するステッピングモータを圧電アクチュエータに置き換えることで、電子時計１の一層の薄型化が実現できるとともに、圧電アクチュエータがステッピングモータよりも磁性の影響を受けにくいことから、電子時計の高耐磁化をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る電子時計における日付表示機構の主要部の構成を示す平面図である。
【図２】前記電子時計で用いられる圧電アクチュエータを示す平面図である。
【図３】圧電アクチュエータの駆動装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】電圧調整回路の内部構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態において圧電アクチュエータを駆動する方法を説明するフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートにおけるスイープ速度切替処理方法を説明するフローチャートである。
【図７】図５のフローチャートにおける駆動信号周波数初期化処理方法を説明するフローチャートである。
【図８】本実施形態における駆動信号の周波数と被駆動体の回転数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１…電子時計、５０…駆動装置、５２…定電圧回路、５４…電圧調整回路、５５…駆動回路、５６…可変周波数発振器、５７…振幅検出回路、９０…日付表示機構、９１…圧電アクチュエータ、９２…ロータ、９３…日車、５４１…電圧調整部、５４２…クロック回路、５４３…制御回路、５４４…ＵＤカウンタ、５４５…Ｄ／Ａ変換器、９１１…補強板、９１２…圧電素子、９１２Ａ…駆動電極、９１２Ｂ…検出電極、９１４…凸部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータの駆動方法であって、
前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、
前記振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
前記検出信号に基づいて前記振動体が振動して前記駆動対象が駆動している駆動状態または前記駆動対象が駆動していない非駆動状態を検出し、
前記駆動対象が駆動状態である場合には、前記駆動信号の周波数のスイープ速度を、前記駆動対象が非駆動状態である場合の速度に比べて、低速に設定することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
前記検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較し、
前記振幅が振幅検出用基準電圧未満の場合には、前記駆動対象が非駆動状態であると判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を第１設定速度に設定し、
前記振幅が振幅検出用基準電圧以上の場合には、前記駆動対象が駆動している状態と判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を前記第１設定速度よりも低速な第２設定速度に設定することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
前記第１設定速度は第２設定速度の１０〜２００倍であることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
【請求項５】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置であって、
前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせる周波数制御手段を備え、
前記周波数制御手段は、振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電アクチュエータの駆動装置において、
前記周波数制御手段は、駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を行う周波数増減制御手段と、駆動信号の周波数の増加又は減少のスイープ速度を制御する周波数増減速度制御手段とを備え、
前記周波数増減制御手段は、予め設定された周波数範囲で前記駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を実施し、
前記周波数増減速度制御手段は、前記検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の圧電アクチュエータの駆動装置において、
前記周波数制御手段は、前記検出信号の振幅を検出するための振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、この定電圧回路で出力される振幅検出用基準電圧と前記検出信号の振幅とを比較して比較結果信号を出力する振幅検出回路と、前記比較結果信号に基づいて出力電圧の変化速度を調整する電圧調整回路と、電圧調整回路から出力される電圧によって出力信号の周波数を可変可能な可変周波数発振器とを備えて構成されることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の圧電アクチュエータの駆動装置において、
前記電圧調整回路は、周波数の異なる複数のクロック信号を出力可能なクロック回路と、アップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタのカウンタ値に基づいて出力電圧の電圧値を設定するデジタル／アナログ変換器と、前記クロック信号に基づいて前記アップダウンカウンタのカウンタ値を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記アップダウンカウンタの増減パターンを制御するとともに、前記比較結果信号に基づいて使用するクロック信号を切り替えてアップダウンカウンタの計数速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項９】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体及びこの振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部を有する圧電アクチュエータと、請求項５から請求項８のいずれかに記載の圧電アクチュエータの駆動装置と、を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラムであって、
前記駆動装置に組み込まれたコンピュータを、
前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、前記振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する周波数制御手段として機能させることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータの駆動方法であって、
前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、
前記振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
前記検出信号に基づいて前記振動体が振動して前記駆動対象が駆動している駆動状態または前記駆動対象が駆動していない非駆動状態を検出し、
前記駆動対象が駆動状態である場合には、前記駆動信号の周波数のスイープ速度を、前記駆動対象が非駆動状態である場合の速度に比べて、低速に設定することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
前記検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較し、
前記振幅が振幅検出用基準電圧未満の場合には、前記駆動対象が非駆動状態であると判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を第１設定速度に設定し、
前記振幅が振幅検出用基準電圧以上の場合には、前記駆動対象が駆動している状態と判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を前記第１設定速度よりも低速な第２設定速度に設定することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
前記第１設定速度は第２設定速度の１０〜２００倍であることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
【請求項５】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置であって、
前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせる周波数制御手段を備え、
前記周波数制御手段は、振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電アクチュエータの駆動装置において、
前記周波数制御手段は、駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を行う周波数増減制御手段と、駆動信号の周波数の増加又は減少のスイープ速度を制御する周波数増減速度制御手段とを備え、
前記周波数増減制御手段は、予め設定された周波数範囲で前記駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を実施し、
前記周波数増減速度制御手段は、前記検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の圧電アクチュエータの駆動装置において、
前記周波数制御手段は、前記検出信号の振幅を検出するための振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、この定電圧回路で出力される振幅検出用基準電圧と前記検出信号の振幅とを比較して比較結果信号を出力する振幅検出回路と、前記比較結果信号に基づいて出力電圧の変化速度を調整する電圧調整回路と、電圧調整回路から出力される電圧によって出力信号の周波数を可変可能な可変周波数発振器とを備えて構成されることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の圧電アクチュエータの駆動装置において、
前記電圧調整回路は、周波数の異なる複数のクロック信号を出力可能なクロック回路と、アップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタのカウンタ値に基づいて出力電圧の電圧値を設定するデジタル／アナログ変換器と、前記クロック信号に基づいて前記アップダウンカウンタのカウンタ値を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記アップダウンカウンタの増減パターンを制御するとともに、前記比較結果信号に基づいて使用するクロック信号を切り替えてアップダウンカウンタの計数速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項９】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体及びこの振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部を有する圧電アクチュエータと、請求項５から請求項８のいずれかに記載の圧電アクチュエータの駆動装置と、を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラムであって、
前記駆動装置に組み込まれたコンピュータを、
前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、前記振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する周波数制御手段として機能させることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置の制御プログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２０４４５（Ｐ２００６−２０４４５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９６７４１（Ｐ２００４−１９６７４１）
【出願日】平成１６年７月２日（２００４．７．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２日（２００４．７．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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