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の消費電流を低減でき、システムダウンを回避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９１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９１の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には圧電素子９１へ供給する駆動信号の周波数を所定周波数分シフトしたり、初期値に戻して周波数スイープを継続する。圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープさせる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止でき、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【課題手段】 圧電素子９１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９１の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には圧電素子９１へ供給する駆動信号の周波数を所定周波数分シフトしたり、初期値に戻して周波数スイープを継続する。圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープさせる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止でき、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【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は、共振周波数での駆動を含む。圧電素子のインピーダンスは、共振点付近で急減に低下し、共振点で最も低くなる。このため、圧電素子を共振周波数で駆動すると圧電素子（圧電アクチュエータ）の消費電流が極端に大きくなり、場合によっては電源電圧が急激に低下してシステムがダウンするおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、圧電アクチュエータの消費電流を低減でき、システムダウンを回避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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、消費電流をモニタし、この消費電流が設定された基準値以上となった場合に、駆動信号の周波数を所定周波数分、例えば、数kHz分シフトしているので、圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープ（変化）させる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止できる。また、消費電流の増加を防止できるので、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【００１０】
第２の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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、消費電流をモニタし、この消費電流が設定された基準値以上となった場合に、駆動信号の周波数を初期値、例えば、所定の周波数範囲の最大値から最小値まで周波数をスイープさせている場合には、最大値に戻しているので、圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープ（変化）させる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止できる。また、消費電流の増加を防止できるので、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【００１２】
さらに、各発明においては、駆動信号の周波数を所定範囲でスイープ（変化）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。
【００１３】
本発明の圧電アクチュエータの駆動方法においては、前記基準値は複数段階に切替可能に構成されていることが好ましい。なお、駆動信号の周波数を所定周波数分シフトする場合には、選択された基準値に応じてシフト量を設定しておくことが好ましい。
基準値を複数段階に切替可能に構成すれば、基準値を切り替えることで、圧電アクチュエータの駆動速度制御および消費電流の制限制御を実行できる。すなわち、消費電流の基準値が小さくなると、その基準値に達した際の駆動信号の周波数は共振周波数から離れ、その分、共振周波数やその近傍の周波数など、圧電素子の振動変位量が大きな部分での駆動が少なくなる。このため、基準値を小さくすれば、圧電アクチュエータの駆動速度および消費電流が低減され、基準値を大きくすれば、圧電アクチュエータの駆動速度および消費電流を増大でき、基準値を切り替えることで、駆動速度および消費電流を制御できる。
【００１４】
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が好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、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被駆動体（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。
また、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。
【００１６】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続することを特徴とする。
【００１７】
本発明では、周波数制御手段によって、消費電流をモニタし、この消費電流が設定された基準値以上となった場合に、駆動信号の周波数を所定周波数分、例えば、数kHz分シフトしているので、圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープ（変化）させる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止できる。また、消費電流の増加を防止できるので、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【００１８】
また、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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続することを特徴とする。
【００１９】
本発明では、消費電流をモニタし、この消費電流が設定された基準値以上となった場合に、駆動信号の周波数を初期値、例えば、所定の周波数範囲の最大値から最小値まで周波数をスイープさせている場合には、最大値に戻しているので、圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープ（変化）させる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止できる。また、消費電流の増加を防止できるので、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【００２０】
さらに、各発明においては、駆動信号の周波数を所定範囲でスイープ（変化）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。
【００２１】
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、前記基準値を複数段階に切替可能に構成されていることが好ましい。
基準値を複数段階に切替可能に構成すれば、基準値を切り替えることで、圧電アクチュエータの駆動速度制御および消費電流の制限制御を実行できる。
【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が好ましい。
このような構成によれば、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。
【００２３】
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、前記消費電流が基準値以上であるかを検出するための電流検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、前記消費電流値を電圧値に変換し、この電圧値を前記電流検出用基準電圧と比較して比較結果信号を出力する電流検出回路と、前記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。
【００２４】
この構成の発明では、定電圧回路から出力される電流検出用基準電圧と、圧電素子の消費電流値に基づく電圧値とを比較することで、消費電流が基準値以上であるか、つまり共振点に近づいているか否かを検出でき、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所定周波数分シフトしたり、初期値に戻すことができるので、駆動信号の周波数制御を容易にかつ高精度に行うことができる。
【００２５】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置においては、前記電圧調整回路は、クロック信号を出力するクロック回路と、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、前記比較結果信号に基づいてアップダウンカウンタのカウンタ値を変更することが好ましい。
【００２６】
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、周波数のスイープ制御、シフト制御、周波数を初期値に戻すリセット制御などの各制御を容易に実行できる。
【００２７】
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、消費電流を抑えることができ、システムダウンも防止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。
【００２８】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続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。
【００２９】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続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。
【００３０】
また、本発明の記憶媒体は、前記各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。
【００３１】
これらの発明によれば、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流を低減でき、システムダウンを防止できる。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】
【００３２】
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。
【００３３】
［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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
［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、電流検出用基準電圧を出力する定電圧回路５３と、圧電アクチュエータ９１（圧電素子９１２）の消費電流を検出して電圧値に変換すると共に、この電圧値を定電圧回路５３から出力される電流検出用基準電圧と比較して比較結果信号を出力する電流検出回路５８と、電流検出回路５８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。
【００４３】
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５３と、電流検出回路５８とを備えて周波数制御手段が構成される。
なお、電流検出回路５８は、消費電流に基づく電圧値が電流検出用基準電圧以上である場合、つまり消費電流値が基準値以上である場合にはＨレベルの比較結果信号を出力し、消費電流値が基準値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つまりは圧電アクチュエータ９１の消費電流は、駆動回路５５から出力される駆動信号の電流によって検出すればよい。
【００４４】
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、電流検出回路５８からの比較結果信号に基づいてその電圧値を一定幅シフトす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。
【００４５】
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。
【００４６】
さらに、制御回路５４３は、電流検出回路５８から入力される比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わった際に、前記ＵＤカウンタ５４４の計数（カウンタ値）を所定数シフトするように構成されている。例えば、制御回路５４３は、通常は、クロック回路５４２から出力されるクロック信号のうち、所定のクロック信号（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ているが、比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わった際には、より速いクロック信号（例えば、１ＭHz）をＸパルス分だけＵＤカウンタ５４４に入力し、カウンタ値をＸだけシフトし、その後、所定のクロック信号の入力に戻す処理を行う。これにより、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値は、通常は、所定のクロック信号の入力によって変化するが、比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わった際のみ速クロック信号が所定パルス数入力され、カウンタ値がＸだけシフトする。
なお、カウンタ値をシフトする方法としては、加算器（スイープアップ時）または減算器（スイープダウン時）を用いて、カウンタ値をセットもしくはリセットしてシフトする方法を用いてもよい。
【００４７】
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。
【００４８】
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、電流検出回路５８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を所定周波数分シフトするスイープ周波数シフト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シフトを制御するスイープ周波数シフト制御手段が構成される。
【００４９】
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、駆動開始時の駆動信号周波数、速度などは、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）、駆動開始時の駆動信号周波数はｆｍａｘ、スイープ速度は予め設定された速度（例えば１kHz/sec）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値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。また、スイープ周波数シフト処理の回数を判断するための変数ＣＮは初期値「０」に設定されている。
【００５０】
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ｆｍａｘ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）。
【００５１】
圧電素子９１２が駆動されると、電流検出回路５８および電圧調整回路５４は圧電素子９１２の消費電流に基づくスイープ周波数シフト処理を実行する（Ｓ３）。
スイープ周波数シフト処理（Ｓ３）では、図６に示すように、電流検出回路５８が、圧電素子９１２の消費電流をモニタし（Ｓ３１）、その消費電流値を基準値と比較する（Ｓ３２）。なお、この比較処理は、実際には、消費電流を電圧値に変換し、定電圧回路５３から出力される電流検出用基準電圧と比較して行われる。
【００５２】
Ｓ３２において、電流検出回路５８は、消費電流値が基準値以上であれば、Ｈレベルの比較結果信号を出力する（Ｓ３３）。一方、電流検出回路５８は、消費電流値が基準値未満であれば、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、シフト処理回数を示す変数ＣＮが「０」であるか否かを判断する（Ｓ３５）。比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わった際には、ＣＮ＝０であるため、Ｓ３５では「Ｙｅｓ」と判断される。
Ｓ３５で「Ｙｅｓ」と判断されると、スイープ周波数を所定幅シフトする処理が実施され、シフト処理回数を示す変数ＣＮが「１」とされる（Ｓ３６）。
【００５３】
Ｓ３６でシフト処理が実行されると、スイープ処理が継続される（Ｓ３７）。
すなわち、比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わると、電圧調整回路５４の制御回路５４３は、クロック回路５４２からの速クロック信号を所定パルス分だけＵＤカウンタ５４４に入力し、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を所定数シフトする。すると、Ｄ／Ａ変換器５４５から出力される電圧値も所定電圧シフトし、可変周波数発振器５６から出力される信号の周波数も所定周波数シフトする（Ｓ３６）。
そして、制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値をシフトした後は、通常のクロック信号の入力に戻すため、駆動信号の周波数のスイープ処理が継続される（Ｓ３７）。なお、シフト処理（Ｓ３６）は１スイープ処理中で１回行えばよいため、比較結果信号がＨレベルであっても、ＣＮ＝１になっていると、Ｓ３５で「ＮＯ」と判断され、シフト処理を行わずにスイープ処理が続行される（Ｓ３７）。
一方、電圧調整回路５４は、Ｓ３４でＬレベルの比較結果信号を受信すると、スイープ処理をそのまま続行する（Ｓ３７）。
【００５４】
スイープ周波数シフト処理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（fmin）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（fmax）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、変数ＣＮを「０」に戻す。
一方、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。
【００５５】
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（fmax）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（fmin）に変更し、かつＣＮ＝０とする（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。
【００５６】
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。
【００５７】
このような制御を行った場合の駆動信号の周波数と、被駆動体の回転数Ｎ（ｒｐｓ）、圧電素子９１２の消費電流Ｉ（ｍＡ）、インピーダンスimp（Ω）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。駆動信号の周波数をスイープすることで、圧電素子９１２の駆動周波数範囲が周囲温度や被駆動体の負荷等に応じて変動しても、圧電素子９１２を確実に励振（駆動）できる。
圧電素子９１２のインピーダンスimpは、図８に示すように、縦振動の共振点となる周波数において最も低くなる。従って、消費電流は、インピーダンスが低くなる前記縦振動の共振点において最も高くなる。
前述のように、DOWN方向にスイープしている際に、消費電流が基準値（電流検出比較レベル）に達すると、Ｓ３６で所定周波数分シフトし、前記共振点が飛ばされる。すなわち、消費電流が基準値に達した周波数ｆ１から共振周波数を飛ばして周波数ｆ２までシフトされる。
その後、周波数スイープが継続し、周波数がfminに達すると、fmaxに戻って再度スイープ処理が続行される。
なお、このシフト量（＝ｆ１−ｆ２）は予め設定しておけばよく、通常は数ｋHz程度にすればよい。
【００５８】
［４．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させることができる。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。
【００５９】
（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。
【００６０】
（３）さらに、圧電素子９１２の消費電流を基準値と比較して圧電素子９１２の駆動状態を検出し、消費電流が基準値以上、つまりインピーダンスが最も低くなるつまり消費電流がピークとなる共振点に、前記駆動信号の周波数が近づいている場合には、駆動信号の周波数を所定周波数分だけシフトしている。
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、消費電流が増大する共振点部分を除いて駆動できるので、消費電流を低減できる。このため、消費電流が急激に増加してシステムダウンが発生することを防止できる。
【００６１】
（４）回転数Ｎは、図８に示すように、共振点の手前が最も高いが、消費電流が基準値となった時点でも比較的高い。そして、１回のスイープ処理におけるトータル回転数は、図８に示す回転数Ｎの積算値であるため、前記スイープ周波数シフト部分を除いても十分な回転数が得られる。このため、本実施形態では、消費電流を抑えつつ、高効率回転を実現できる。
【００６２】
（５）さらに、本実施形態では、消費電流を抑えることができるので、発熱も抑えることができる。このため、発熱による回路の劣化や共振周波数変動なども抑えることができる。
【００６３】
（６）本実施形態では、電流検出回路５８において、消費電流を基準値と比較し、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シフトを行うか否かのみを制御すればよいので、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。
【００６４】
（７）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を備えて構成しているので、周波数シフト処理は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を制御回路５４３で変更するだけで制御できるので、シフト量も容易に調整できる。
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、スイープ周波数のシフト量を容易に可変することができるので、ＩＣ化が有利となる。
【００６５】
（８）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２０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。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態において、圧電アクチュエータの駆動装置５０の構成や、電圧調整回路５４の構成は、図３，４に示す第１実施形態と同一である。
一方、図９，１０に示すように、圧電アクチュエータの駆動方法の一部は、前記第１実施形態と相違する。
すなわち、図９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した後は、前記第１実施形態と同じく、駆動信号の周波数スイープ開始処理Ｓ１、圧電素子励振処理Ｓ２が実施される。
一方、第２実施形態では、圧電素子励振処理Ｓ２の処理後は、スイープ周波数シフト処理Ｓ３ではなく、スイープ周波数初期化処理Ｓ６が行われる。また、Ｓ６の後は、第１実施形態と同じ駆動信号周波数初期化処理Ｓ４、電源切断又は駆動停止判断処理Ｓ５が行われる。
【００６７】
スイープ周波数初期化処理Ｓ６は、図１０に示すように、第１実施形態のスイープ周波数シフト処理Ｓ３と同じ消費電流モニタ処理Ｓ３１、消費電流値と基準値との比較処理Ｓ３２を行う。そして、Ｓ３２で「Ｙｅｓ」と判断され、Ｓ３３でＨレベルの比較結果信号が出力されると、Ｓ３８で図９のＳ１に戻り、スイープ周波数が初期化つまり最大周波数fmaxに設定される。
一方、Ｓ３２で「Ｎｏ」と判断され、Ｓ３４でＬレベルの比較結果信号が出力されると、スイープ処理が継続される（Ｓ３７）。
【００６８】
このような制御を行った場合の駆動信号の周波数と、被駆動体の回転数Ｎ（ｒｐｓ）、圧電素子９１２の消費電流Ｉ（ｍＡ）、インピーダンスimp（Ω）との関係を図１１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、消費電流が基準値（駆動周波数ｆ１）に達すると、Ｓ３８で初期化処理Ｓ１に戻され、駆動信号も初期周波数（fmax）に戻される。以下、周波数スイープが続行されるので、駆動信号の周波数はfmaxからf1まで減少され、f1に達するとfmaxに戻って再度スイープ処理が続行される。
【００６９】
このような第２実施形態においても、前記第１実施形態と同じ作用効果を奏することができる。
なお、第２実施形態の駆動信号のスイープ周波数範囲はfmaxからf1であるのに対し、第１実施形態のスイープ周波数範囲はfmaxからf1の範囲と、周波数f2からfminの範囲であるため、１回のスイープ処理時に被駆動体が回転する回転量は第１実施形態のほうが大きいメリットがある。但し、第２実施形態では、周波数範囲が狭い分、１回のスイープ処理にかかる時間も短くできるので、所定時間あたりのスイープ回数を第１実施形態に比べて増加することができ、その分、所定時間あたりに被駆動体が回転する回転量を第１実施形態と同程度にすることもできる。
【００７０】
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、前記各実施形態では、消費電流が１種類の基準値以上であるか否かのみで制御していたが、複数の基準値を設定し、使用する基準値をその都度選択してもよい。例えば、図１２に示すように、３種類の基準値（電流検出比較レベル）１〜３を設定し、これらの基準値１〜３から選択した基準値でスイープ周波数シフト処理Ｓ３やスイープ周波数初期化処理Ｓ６を制御してもよい。
このように複数の基準値を設定して選択可能としておけば、被駆動体の速度制御や電流制限処理を行うことができる。
【００７１】
なお、第１実施形態においては、図１２に示すように、選択された基準値１〜３に応じてシフト量を設定しておけばよい。
すなわち、消費電流の基準値が小さくなると、その基準値に達した際の駆動信号の周波数は共振周波数から離れることになる。従って、第１実施形態のように、駆動周波数をシフトして共振周波数部分を飛ばす場合には、そのシフト量を基準値に応じて設定しておけばよい。
【００７２】
そして、消費電流の基準値を複数段階で選択可能にしておけば、基準値を小さくすると、その分、駆動周波数が共振周波数から離れた状態で前記基準値に達するため、圧電素子９１２を駆動する周波数範囲が狭くなり、その分、圧電素子９１２の駆動量が少なくなる。従って、消費電流の基準値を複数段階で選択することで、１回のスイープ動作における圧電素子９１２の駆動量も複数段階に変化し、被駆動体の所定時間あたりの駆動量つまり駆動速度を制御することができる。
また、消費電流の基準値およびシフト量を複数段階で選択可能にしてシフトする駆動周波数範囲を変化させれば、その分、消費電流も変化するため、電源電力などに応じて消費電流を制限する必要がある場合には、前記消費電流の基準値を小さくすればよい。すなわち、消費電流の基準値を所定値に設定することで、消費電流をある値以下に制限することができ、電源電圧の低下時に消費電流が増大することでシステムダウンが発生することも防止できる。
【００７３】
また、前記各実施形態において、圧電素子９１２の振動状態（駆動状態）を表す検出信号の振幅に基づいてスイープ速度を変更してもよい。すなわち、圧電素子９１２の電極９１２Ｂから出力される検出信号の振幅は、圧電素子９１２が駆動すると大きくなる。従って、検出信号の振幅を所定の基準値と比較し、基準値以上であれば圧電素子９１２が振動して駆動対象が駆動していることが検出できる。
そして、駆動対象が駆動している際には、駆動していない場合に比べてスイープ速度を低速にすれば、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、駆動対象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、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で回転駆動される被駆動体の回転速度の偏り（ばらつき）も低減でき、高速駆動も可能にできる。
【００７４】
なお、検出信号に基づいてスイープ速度を可変する場合には、図１３に示すように、前記実施形態の構成に加えて、圧電素子９１２からの検出信号の振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路５２と、前記検出信号を前記基準電圧と比較し、基準電圧以上であればＨレベルの信号を出力し、基準電圧未満であればＬレベルの信号を出力する振幅検出回路５７とを設ければよい。
そして、電圧調整回路５４は、図１４に示すように、電流検出回路５８からの信号に基づいてスイープ周波数シフト処理Ｓ３やスイープ周波数初期化処理Ｓ６を行うとともに、振幅検出回路５７からの信号に基づいてスイープ速度を切り替えて制御するように構成すればよい。
なお、スイープ速度を切り替える振幅検出用基準電圧は、被駆動体が確実に駆動する値に設定してもよいが、駆動信号の周波数が、被駆動体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、被駆動体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。
【００７５】
第１実施形態において、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。
【００７６】
第２実施形態では、所定の最大周波数fmaxから駆動周波数をスイープし、消費電流が基準値以上になったら、最大周波数fmaxに戻していたが、所定の最小周波数fminから駆動周波数を増大させるようにスイープし、消費電流が基準値以上になったら、最小周波数fminに戻して初期化するようにしてもよい。
【００７７】
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、かつその駆動周波数を所定量シフトしたり、初期状態に戻すことができるものであればよい。
また、電流検出回路５８は、圧電素子９１２の消費電流を検出して基準値と比較できるものであれば具体的な構成を問うものではない。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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】
【００８２】
【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周波数シフト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。
【図９】本発明の第２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１０】図９のフローチャートにおけるスイープ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１１】第２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。
【図１２】本発明の変形例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。
【図１３】本発明の他の変形例における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１４】図１３の変形例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】
【００８３】
１…電子時計、５０…駆動装置、５２，５３…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、５８…電流検出回路、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は、共振周波数での駆動を含む。圧電素子のインピーダンスは、共振点付近で急減に低下し、共振点で最も低くなる。このため、圧電素子を共振周波数で駆動すると圧電素子（圧電アクチュエータ）の消費電流が極端に大きくなり、場合によっては電源電圧が急激に低下してシステムがダウンするおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、圧電アクチュエータの消費電流を低減でき、システムダウンを回避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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、消費電流をモニタし、この消費電流が設定された基準値以上となった場合に、駆動信号の周波数を所定周波数分、例えば、数kHz分シフトしているので、圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープ（変化）させる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止できる。また、消費電流の増加を防止できるので、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【００１０】
第２の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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、消費電流をモニタし、この消費電流が設定された基準値以上となった場合に、駆動信号の周波数を初期値、例えば、所定の周波数範囲の最大値から最小値まで周波数をスイープさせている場合には、最大値に戻しているので、圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープ（変化）させる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止できる。また、消費電流の増加を防止できるので、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【００１２】
さらに、各発明においては、駆動信号の周波数を所定範囲でスイープ（変化）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。
【００１３】
本発明の圧電アクチュエータの駆動方法においては、前記基準値は複数段階に切替可能に構成されていることが好ましい。なお、駆動信号の周波数を所定周波数分シフトする場合には、選択された基準値に応じてシフト量を設定しておくことが好ましい。
基準値を複数段階に切替可能に構成すれば、基準値を切り替えることで、圧電アクチュエータの駆動速度制御および消費電流の制限制御を実行できる。すなわち、消費電流の基準値が小さくなると、その基準値に達した際の駆動信号の周波数は共振周波数から離れ、その分、共振周波数やその近傍の周波数など、圧電素子の振動変位量が大きな部分での駆動が少なくなる。このため、基準値を小さくすれば、圧電アクチュエータの駆動速度および消費電流が低減され、基準値を大きくすれば、圧電アクチュエータの駆動速度および消費電流を増大でき、基準値を切り替えることで、駆動速度および消費電流を制御できる。
【００１４】
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が好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、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被駆動体（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。
また、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。
【００１６】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続することを特徴とする。
【００１７】
本発明では、周波数制御手段によって、消費電流をモニタし、この消費電流が設定された基準値以上となった場合に、駆動信号の周波数を所定周波数分、例えば、数kHz分シフトしているので、圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープ（変化）させる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止できる。また、消費電流の増加を防止できるので、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【００１８】
また、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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続することを特徴とする。
【００１９】
本発明では、消費電流をモニタし、この消費電流が設定された基準値以上となった場合に、駆動信号の周波数を初期値、例えば、所定の周波数範囲の最大値から最小値まで周波数をスイープさせている場合には、最大値に戻しているので、圧電素子に供給する駆動信号の周波数をスイープ（変化）させる際に、共振周波数部分を外すことができる。このため、圧電素子は、消費電流が最も高くなる共振周波数部分を除いて駆動されるので、消費電流の極端な増加を防止できる。また、消費電流の増加を防止できるので、過大な消費電流が流れることによるシステムダウンを回避できる。
【００２０】
さらに、各発明においては、駆動信号の周波数を所定範囲でスイープ（変化）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。
【００２１】
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、前記基準値を複数段階に切替可能に構成されていることが好ましい。
基準値を複数段階に切替可能に構成すれば、基準値を切り替えることで、圧電アクチュエータの駆動速度制御および消費電流の制限制御を実行できる。
【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が好ましい。
このような構成によれば、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。
【００２３】
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、前記消費電流が基準値以上であるかを検出するための電流検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、前記消費電流値を電圧値に変換し、この電圧値を前記電流検出用基準電圧と比較して比較結果信号を出力する電流検出回路と、前記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。
【００２４】
この構成の発明では、定電圧回路から出力される電流検出用基準電圧と、圧電素子の消費電流値に基づく電圧値とを比較することで、消費電流が基準値以上であるか、つまり共振点に近づいているか否かを検出でき、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所定周波数分シフトしたり、初期値に戻すことができるので、駆動信号の周波数制御を容易にかつ高精度に行うことができる。
【００２５】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置においては、前記電圧調整回路は、クロック信号を出力するクロック回路と、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、前記比較結果信号に基づいてアップダウンカウンタのカウンタ値を変更することが好ましい。
【００２６】
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、周波数のスイープ制御、シフト制御、周波数を初期値に戻すリセット制御などの各制御を容易に実行できる。
【００２７】
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、消費電流を抑えることができ、システムダウンも防止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。
【００２８】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続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。
【００２９】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続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。
【００３０】
また、本発明の記憶媒体は、前記各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。
【００３１】
これらの発明によれば、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流を低減でき、システムダウンを防止できる。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】
【００３２】
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。
【００３３】
［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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
［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、電流検出用基準電圧を出力する定電圧回路５３と、圧電アクチュエータ９１（圧電素子９１２）の消費電流を検出して電圧値に変換すると共に、この電圧値を定電圧回路５３から出力される電流検出用基準電圧と比較して比較結果信号を出力する電流検出回路５８と、電流検出回路５８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。
【００４３】
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５３と、電流検出回路５８とを備えて周波数制御手段が構成される。
なお、電流検出回路５８は、消費電流に基づく電圧値が電流検出用基準電圧以上である場合、つまり消費電流値が基準値以上である場合にはＨレベルの比較結果信号を出力し、消費電流値が基準値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つまりは圧電アクチュエータ９１の消費電流は、駆動回路５５から出力される駆動信号の電流によって検出すればよい。
【００４４】
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、電流検出回路５８からの比較結果信号に基づいてその電圧値を一定幅シフトす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。
【００４５】
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。
【００４６】
さらに、制御回路５４３は、電流検出回路５８から入力される比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わった際に、前記ＵＤカウンタ５４４の計数（カウンタ値）を所定数シフトするように構成されている。例えば、制御回路５４３は、通常は、クロック回路５４２から出力されるクロック信号のうち、所定のクロック信号（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ているが、比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わった際には、より速いクロック信号（例えば、１ＭHz）をＸパルス分だけＵＤカウンタ５４４に入力し、カウンタ値をＸだけシフトし、その後、所定のクロック信号の入力に戻す処理を行う。これにより、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値は、通常は、所定のクロック信号の入力によって変化するが、比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わった際のみ速クロック信号が所定パルス数入力され、カウンタ値がＸだけシフトする。
なお、カウンタ値をシフトする方法としては、加算器（スイープアップ時）または減算器（スイープダウン時）を用いて、カウンタ値をセットもしくはリセットしてシフトする方法を用いてもよい。
【００４７】
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。
【００４８】
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、電流検出回路５８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を所定周波数分シフトするスイープ周波数シフト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シフトを制御するスイープ周波数シフト制御手段が構成される。
【００４９】
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、駆動開始時の駆動信号周波数、速度などは、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）、駆動開始時の駆動信号周波数はｆｍａｘ、スイープ速度は予め設定された速度（例えば１kHz/sec）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値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。また、スイープ周波数シフト処理の回数を判断するための変数ＣＮは初期値「０」に設定されている。
【００５０】
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ｆｍａｘ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）。
【００５１】
圧電素子９１２が駆動されると、電流検出回路５８および電圧調整回路５４は圧電素子９１２の消費電流に基づくスイープ周波数シフト処理を実行する（Ｓ３）。
スイープ周波数シフト処理（Ｓ３）では、図６に示すように、電流検出回路５８が、圧電素子９１２の消費電流をモニタし（Ｓ３１）、その消費電流値を基準値と比較する（Ｓ３２）。なお、この比較処理は、実際には、消費電流を電圧値に変換し、定電圧回路５３から出力される電流検出用基準電圧と比較して行われる。
【００５２】
Ｓ３２において、電流検出回路５８は、消費電流値が基準値以上であれば、Ｈレベルの比較結果信号を出力する（Ｓ３３）。一方、電流検出回路５８は、消費電流値が基準値未満であれば、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、シフト処理回数を示す変数ＣＮが「０」であるか否かを判断する（Ｓ３５）。比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わった際には、ＣＮ＝０であるため、Ｓ３５では「Ｙｅｓ」と判断される。
Ｓ３５で「Ｙｅｓ」と判断されると、スイープ周波数を所定幅シフトする処理が実施され、シフト処理回数を示す変数ＣＮが「１」とされる（Ｓ３６）。
【００５３】
Ｓ３６でシフト処理が実行されると、スイープ処理が継続される（Ｓ３７）。
すなわち、比較結果信号がＬレベルからＨレベルに切り替わると、電圧調整回路５４の制御回路５４３は、クロック回路５４２からの速クロック信号を所定パルス分だけＵＤカウンタ５４４に入力し、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を所定数シフトする。すると、Ｄ／Ａ変換器５４５から出力される電圧値も所定電圧シフトし、可変周波数発振器５６から出力される信号の周波数も所定周波数シフトする（Ｓ３６）。
そして、制御回路５４３は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値をシフトした後は、通常のクロック信号の入力に戻すため、駆動信号の周波数のスイープ処理が継続される（Ｓ３７）。なお、シフト処理（Ｓ３６）は１スイープ処理中で１回行えばよいため、比較結果信号がＨレベルであっても、ＣＮ＝１になっていると、Ｓ３５で「ＮＯ」と判断され、シフト処理を行わずにスイープ処理が続行される（Ｓ３７）。
一方、電圧調整回路５４は、Ｓ３４でＬレベルの比較結果信号を受信すると、スイープ処理をそのまま続行する（Ｓ３７）。
【００５４】
スイープ周波数シフト処理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（fmin）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（fmax）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、変数ＣＮを「０」に戻す。
一方、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。
【００５５】
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（fmax）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（fmin）に変更し、かつＣＮ＝０とする（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。
【００５６】
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。
【００５７】
このような制御を行った場合の駆動信号の周波数と、被駆動体の回転数Ｎ（ｒｐｓ）、圧電素子９１２の消費電流Ｉ（ｍＡ）、インピーダンスimp（Ω）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。駆動信号の周波数をスイープすることで、圧電素子９１２の駆動周波数範囲が周囲温度や被駆動体の負荷等に応じて変動しても、圧電素子９１２を確実に励振（駆動）できる。
圧電素子９１２のインピーダンスimpは、図８に示すように、縦振動の共振点となる周波数において最も低くなる。従って、消費電流は、インピーダンスが低くなる前記縦振動の共振点において最も高くなる。
前述のように、DOWN方向にスイープしている際に、消費電流が基準値（電流検出比較レベル）に達すると、Ｓ３６で所定周波数分シフトし、前記共振点が飛ばされる。すなわち、消費電流が基準値に達した周波数ｆ１から共振周波数を飛ばして周波数ｆ２までシフトされる。
その後、周波数スイープが継続し、周波数がfminに達すると、fmaxに戻って再度スイープ処理が続行される。
なお、このシフト量（＝ｆ１−ｆ２）は予め設定しておけばよく、通常は数ｋHz程度にすればよい。
【００５８】
［４．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させることができる。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。
【００５９】
（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。
【００６０】
（３）さらに、圧電素子９１２の消費電流を基準値と比較して圧電素子９１２の駆動状態を検出し、消費電流が基準値以上、つまりインピーダンスが最も低くなるつまり消費電流がピークとなる共振点に、前記駆動信号の周波数が近づいている場合には、駆動信号の周波数を所定周波数分だけシフトしている。
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、消費電流が増大する共振点部分を除いて駆動できるので、消費電流を低減できる。このため、消費電流が急激に増加してシステムダウンが発生することを防止できる。
【００６１】
（４）回転数Ｎは、図８に示すように、共振点の手前が最も高いが、消費電流が基準値となった時点でも比較的高い。そして、１回のスイープ処理におけるトータル回転数は、図８に示す回転数Ｎの積算値であるため、前記スイープ周波数シフト部分を除いても十分な回転数が得られる。このため、本実施形態では、消費電流を抑えつつ、高効率回転を実現できる。
【００６２】
（５）さらに、本実施形態では、消費電流を抑えることができるので、発熱も抑えることができる。このため、発熱による回路の劣化や共振周波数変動なども抑えることができる。
【００６３】
（６）本実施形態では、電流検出回路５８において、消費電流を基準値と比較し、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シフトを行うか否かのみを制御すればよいので、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。
【００６４】
（７）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を備えて構成しているので、周波数シフト処理は、ＵＤカウンタ５４４のカウンタ値を制御回路５４３で変更するだけで制御できるので、シフト量も容易に調整できる。
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、スイープ周波数のシフト量を容易に可変することができるので、ＩＣ化が有利となる。
【００６５】
（８）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２０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。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態において、圧電アクチュエータの駆動装置５０の構成や、電圧調整回路５４の構成は、図３，４に示す第１実施形態と同一である。
一方、図９，１０に示すように、圧電アクチュエータの駆動方法の一部は、前記第１実施形態と相違する。
すなわち、図９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した後は、前記第１実施形態と同じく、駆動信号の周波数スイープ開始処理Ｓ１、圧電素子励振処理Ｓ２が実施される。
一方、第２実施形態では、圧電素子励振処理Ｓ２の処理後は、スイープ周波数シフト処理Ｓ３ではなく、スイープ周波数初期化処理Ｓ６が行われる。また、Ｓ６の後は、第１実施形態と同じ駆動信号周波数初期化処理Ｓ４、電源切断又は駆動停止判断処理Ｓ５が行われる。
【００６７】
スイープ周波数初期化処理Ｓ６は、図１０に示すように、第１実施形態のスイープ周波数シフト処理Ｓ３と同じ消費電流モニタ処理Ｓ３１、消費電流値と基準値との比較処理Ｓ３２を行う。そして、Ｓ３２で「Ｙｅｓ」と判断され、Ｓ３３でＨレベルの比較結果信号が出力されると、Ｓ３８で図９のＳ１に戻り、スイープ周波数が初期化つまり最大周波数fmaxに設定される。
一方、Ｓ３２で「Ｎｏ」と判断され、Ｓ３４でＬレベルの比較結果信号が出力されると、スイープ処理が継続される（Ｓ３７）。
【００６８】
このような制御を行った場合の駆動信号の周波数と、被駆動体の回転数Ｎ（ｒｐｓ）、圧電素子９１２の消費電流Ｉ（ｍＡ）、インピーダンスimp（Ω）との関係を図１１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、消費電流が基準値（駆動周波数ｆ１）に達すると、Ｓ３８で初期化処理Ｓ１に戻され、駆動信号も初期周波数（fmax）に戻される。以下、周波数スイープが続行されるので、駆動信号の周波数はfmaxからf1まで減少され、f1に達するとfmaxに戻って再度スイープ処理が続行される。
【００６９】
このような第２実施形態においても、前記第１実施形態と同じ作用効果を奏することができる。
なお、第２実施形態の駆動信号のスイープ周波数範囲はfmaxからf1であるのに対し、第１実施形態のスイープ周波数範囲はfmaxからf1の範囲と、周波数f2からfminの範囲であるため、１回のスイープ処理時に被駆動体が回転する回転量は第１実施形態のほうが大きいメリットがある。但し、第２実施形態では、周波数範囲が狭い分、１回のスイープ処理にかかる時間も短くできるので、所定時間あたりのスイープ回数を第１実施形態に比べて増加することができ、その分、所定時間あたりに被駆動体が回転する回転量を第１実施形態と同程度にすることもできる。
【００７０】
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、前記各実施形態では、消費電流が１種類の基準値以上であるか否かのみで制御していたが、複数の基準値を設定し、使用する基準値をその都度選択してもよい。例えば、図１２に示すように、３種類の基準値（電流検出比較レベル）１〜３を設定し、これらの基準値１〜３から選択した基準値でスイープ周波数シフト処理Ｓ３やスイープ周波数初期化処理Ｓ６を制御してもよい。
このように複数の基準値を設定して選択可能としておけば、被駆動体の速度制御や電流制限処理を行うことができる。
【００７１】
なお、第１実施形態においては、図１２に示すように、選択された基準値１〜３に応じてシフト量を設定しておけばよい。
すなわち、消費電流の基準値が小さくなると、その基準値に達した際の駆動信号の周波数は共振周波数から離れることになる。従って、第１実施形態のように、駆動周波数をシフトして共振周波数部分を飛ばす場合には、そのシフト量を基準値に応じて設定しておけばよい。
【００７２】
そして、消費電流の基準値を複数段階で選択可能にしておけば、基準値を小さくすると、その分、駆動周波数が共振周波数から離れた状態で前記基準値に達するため、圧電素子９１２を駆動する周波数範囲が狭くなり、その分、圧電素子９１２の駆動量が少なくなる。従って、消費電流の基準値を複数段階で選択することで、１回のスイープ動作における圧電素子９１２の駆動量も複数段階に変化し、被駆動体の所定時間あたりの駆動量つまり駆動速度を制御することができる。
また、消費電流の基準値およびシフト量を複数段階で選択可能にしてシフトする駆動周波数範囲を変化させれば、その分、消費電流も変化するため、電源電力などに応じて消費電流を制限する必要がある場合には、前記消費電流の基準値を小さくすればよい。すなわち、消費電流の基準値を所定値に設定することで、消費電流をある値以下に制限することができ、電源電圧の低下時に消費電流が増大することでシステムダウンが発生することも防止できる。
【００７３】
また、前記各実施形態において、圧電素子９１２の振動状態（駆動状態）を表す検出信号の振幅に基づいてスイープ速度を変更してもよい。すなわち、圧電素子９１２の電極９１２Ｂから出力される検出信号の振幅は、圧電素子９１２が駆動すると大きくなる。従って、検出信号の振幅を所定の基準値と比較し、基準値以上であれば圧電素子９１２が振動して駆動対象が駆動していることが検出できる。
そして、駆動対象が駆動している際には、駆動していない場合に比べてスイープ速度を低速にすれば、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、駆動対象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、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で回転駆動される被駆動体の回転速度の偏り（ばらつき）も低減でき、高速駆動も可能にできる。
【００７４】
なお、検出信号に基づいてスイープ速度を可変する場合には、図１３に示すように、前記実施形態の構成に加えて、圧電素子９１２からの検出信号の振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路５２と、前記検出信号を前記基準電圧と比較し、基準電圧以上であればＨレベルの信号を出力し、基準電圧未満であればＬレベルの信号を出力する振幅検出回路５７とを設ければよい。
そして、電圧調整回路５４は、図１４に示すように、電流検出回路５８からの信号に基づいてスイープ周波数シフト処理Ｓ３やスイープ周波数初期化処理Ｓ６を行うとともに、振幅検出回路５７からの信号に基づいてスイープ速度を切り替えて制御するように構成すればよい。
なお、スイープ速度を切り替える振幅検出用基準電圧は、被駆動体が確実に駆動する値に設定してもよいが、駆動信号の周波数が、被駆動体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、被駆動体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。
【００７５】
第１実施形態において、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。
【００７６】
第２実施形態では、所定の最大周波数fmaxから駆動周波数をスイープし、消費電流が基準値以上になったら、最大周波数fmaxに戻していたが、所定の最小周波数fminから駆動周波数を増大させるようにスイープし、消費電流が基準値以上になったら、最小周波数fminに戻して初期化するようにしてもよい。
【００７７】
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、かつその駆動周波数を所定量シフトしたり、初期状態に戻すことができるものであればよい。
また、電流検出回路５８は、圧電素子９１２の消費電流を検出して基準値と比較できるものであれば具体的な構成を問うものではない。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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】
【００８２】
【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周波数シフト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。
【図９】本発明の第２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１０】図９のフローチャートにおけるスイープ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１１】第２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。
【図１２】本発明の変形例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。
【図１３】本発明の他の変形例における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１４】図１３の変形例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】
【００８３】
１…電子時計、５０…駆動装置、５２，５３…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、５８…電流検出回路、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、
前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続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】
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、
前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続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１または請求項２に記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
前記基準値は複数段階に切替可能に構成されてい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１から請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続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】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続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、前記基準値を複数段階に切替可能に構成されてい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５から請求項７のいずれか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、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を特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項９】
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において、
前記周波数制御手段は、前記消費電流が基準値以上であるかを検出するための電流検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、前記消費電流値を電圧値に変換し、この電圧値を前記電流検出用基準電圧と比較して比較結果信号を出力する電流検出回路と、前記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１０】
請求項９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、クロック信号を出力するクロック回路と、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、前記比較結果信号に基づいてアップダウンカウンタのカウンタ値を変更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１１】
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１０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１２】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続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１３】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続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１４】
請求項１２または請求項１３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、
前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続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】
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、
前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続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１または請求項２に記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
前記基準値は複数段階に切替可能に構成されてい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１から請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続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】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続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、前記基準値を複数段階に切替可能に構成されてい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５から請求項７のいずれか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、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を特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
【請求項９】
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において、
前記周波数制御手段は、前記消費電流が基準値以上であるかを検出するための電流検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、前記消費電流値を電圧値に変換し、この電圧値を前記電流検出用基準電圧と比較して比較結果信号を出力する電流検出回路と、前記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１０】
請求項９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、クロック信号を出力するクロック回路と、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、前記比較結果信号に基づいてアップダウンカウンタのカウンタ値を変更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１１】
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１０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１２】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を所定周波数分シフトして周波数スイープを継続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１３】
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、前記圧電素子の消費電流を検出し、この消費電流が基準値以上となった場合には、前記駆動信号の周波数を初期値に戻して周波数スイープを継続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１４】
請求項１２または請求項１３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９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−３３９０７（Ｐ２００６−３３９０７Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０４７１３（Ｐ２００４−２０４７１３）
【出願日】平成１６年７月１２日（２００４．７．１２）
【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１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１２日（２００４．７．１２）
【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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