圧電振動子の駆動装置および超音波美顔装置
【課題】本発明は、所望の駆動周波数に容易に設定可能な圧電振動子の駆動装置及び超音波髪処理装置を提供する。
【解決手段】本発明の圧電振動子の駆動装置は、制御電圧の電圧値に応じて発振周波数が制御されるＶＣＯ１１４と、ＶＣＯ１１４から出力された出力信号を固定の第１分周比で分周し分周信号として出力する固定分周器１１５と、第１基準信号を生成する基準発振部１１１Ａと、分周信号の位相と第１基準信号の位相との差に応じた誤差信号を出力する位相比較器１１２と、この誤差信号を濾波し制御電圧として出力するＬＰＦ１１３とを備え、基準発振部１１１Ａが、第２基準信号を生成する発振器１１１１と、第２基準信号を可変の第２分周比で分周し第１基準信号として出力する可変分周器１１１２と、第２分周比の設定を受け付けてこの第２分周比で発振器１１１１の第２基準信号を分周するように可変分周器１１１２を制御する分周制御部１１１３とを備える。
【解決手段】本発明の圧電振動子の駆動装置は、制御電圧の電圧値に応じて発振周波数が制御されるＶＣＯ１１４と、ＶＣＯ１１４から出力された出力信号を固定の第１分周比で分周し分周信号として出力する固定分周器１１５と、第１基準信号を生成する基準発振部１１１Ａと、分周信号の位相と第１基準信号の位相との差に応じた誤差信号を出力する位相比較器１１２と、この誤差信号を濾波し制御電圧として出力するＬＰＦ１１３とを備え、基準発振部１１１Ａが、第２基準信号を生成する発振器１１１１と、第２基準信号を可変の第２分周比で分周し第１基準信号として出力する可変分周器１１１２と、第２分周比の設定を受け付けてこの第２分周比で発振器１１１１の第２基準信号を分周するように可変分周器１１１２を制御する分周制御部１１１３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＬＬ回路によって圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置およびこの圧電振動子の駆動装置を用いた超音波美顔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波は、その性質から、剤浸透促進、美容、霧化、乳化、分散、攪拌、洗浄、接合、加工等の様々な分野に応用されている。この超音波は、駆動装置からの電気振動を超音波の機械振動に変換する、例えばＰＺＴや水晶等の圧電材料を電極で挟んだ構造の圧電振動子によって発生される。この圧電振動子の駆動方法には、圧電振動子の周波数を発振回路に帰還することによって目標の駆動周波数で圧電振動子が振動するように発振回路を調整する自励発振方式と、圧電振動子が目標の駆動周波数で振動するように発振回路を予め設定しておく他励発振方式とがある。この他励発振方式の発振回路の一例として、ＰＬＬ（phase locked loop）回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１の３８段落には、「ＰＬＬ回路は、例えば、プログラマブル分周器、位相比較器、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）、低域フィルタ等を備えた公知の構成であり、位相比較器から出力される電圧が低域フィルタにより直流信号に変換されて、ＶＣＯに印加されることにより発振周波数が可変されるようにしたものである」、と記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３４５９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、実際に圧電振動子を所望の駆動周波数で駆動させようとした場合、ＰＬＬ回路の発振周波数が前記所望の駆動周波数に応じて設計されたとしても、圧電振動子やＰＬＬ回路を構成する素子の製品バラツキ、あるいは、経年変化等によって、圧電振動子が必ずしも前記所望の駆動周波数で駆動されず、ＰＬＬ回路の発振周波数の調整が必要とされる。
【０００５】
一方、前記特許文献１には、上述の記載があるだけであり、ＰＬＬ回路の発振周波数は、プログラマブル分周器の分周比を調整することによって調整可能であることが示唆されているだけであり、その他は、記載も示唆もされていない。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、所望の駆動周波数に容易に設定することができる圧電振動子の駆動装置を提供することを目的とする。そして、本発明は、このような圧電振動子の駆動装置を用いた超音波髪処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明に係る一態様では、ＰＬＬ回路によって圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置において、前記ＰＬＬ回路は、制御電圧の電圧値に応じて発振周波数が制御される電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器から出力された出力信号を固定の第１分周比で分周し、分周信号として出力する第１分周器と、第１基準信号を生成する基準発振部と、前記第１分周器から出力された前記分周信号の位相と前記基準発振部から出力された前記第１基準信号の位相との差に応じた誤差信号を出力する位相比較器と、前記位相比較器から出力された誤差信号を濾波し、前記制御電圧として出力するローパスフィルタとを備え、前記基準発振部は、第２基準信号を生成する発振器と、前記発振器の第２基準信号を可変の第２分周比で分周し、前記第１基準信号として出力する第２分周器と、前記第２分周比の設定を受け付け、該受け付けた第２分周比で前記発振器の第２基準信号を分周するように、前記第２分周器を制御する分周制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成の圧電振動子の駆動装置では、ＰＬＬ回路における電圧制御発振器の出力信号を位相比較器へ帰還する第１分周器は、第１分周比で分周比が固定の回路構成とされ、ＰＬＬ回路の第１基準信号を生成する基準発振部における第２分周器は、分周比が可変の回路構成とされる。このため、第１および第２分周器が分周比の可変な回路構成とされる場合に較べて、圧電振動子の駆動周波数を所望の周波数に設定する際に、第２分周比のみを調整すればよいので、所望の駆動周波数に容易に設定することができる。
【０００９】
そして、上述の圧電振動子の駆動装置において、前記基準発振部は、外部の設定装置から前記第２分周比の設定を受け付けて記憶し、該記憶した第２分周比を前記分周制御部へ出力する記憶部をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の圧電振動子の駆動装置は、記憶部に記憶されている第２分周比を外部の設定装置から書き換えることによって、所望の駆動周波数で駆動するように第２分周比を設定することができ、再設定も容易に行うこともできる。
【００１１】
また、これら上述の圧電振動子の駆動装置において、前記圧電振動子をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
このような構成の圧電振動子の駆動装置は、圧電振動子を含んだ圧電振動子の駆動装置が提供され、圧電振動子の特性に応じた第２分周比が選択可能となる。
【００１３】
そして、本発明に係る他の一態様では、超音波を発生させる圧電振動子と、前記圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置と、一方面に前記圧電振動子が接合され前記圧電振動子からの前記超音波を他方面の放射面に伝達する伝達部材とを備え、前記放射面から放射される超音波を肌に作用させる超音波美顔装置において、前記圧電振動子の駆動装置は、これら上述の記載の圧電振動子の駆動装置であることを特徴とする。
【００１４】
このような構成の超音波美顔装置では、圧電振動子の駆動周波数を所望の周波数に設定する際に、第２分周比のみを調整すればよいので、所望の駆動周波数に容易に設定することができる。このため、超音波美顔装置は、所定の周波数の超音波を放射面から放射するので、効果的に肌に超音波を作用させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる圧電振動子の駆動装置は、圧電振動子の駆動周波数を所望の周波数に容易に設定することができる。そして、本発明にかかる超音波美顔装置は、圧電振動子の駆動周波数を所望の周波数に容易に設定することができ、所定の周波数の超音波を放射面から放射するので、効果的に肌に超音波を作用させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１７】
図１は、実施形態における超音波美顔装置を示す図である。図１（Ａ）は、斜視図であり、図１（Ｂ）は、正面図であり、図１（Ｃ）は、側面図であり、そして、図１（Ｄ）は、図１（Ｂ）のＡＡにおける断面図である。図２は、実施形態における超音波美顔装置の構成を示すブロック図である。図３は、図２に示す超音波美顔装置における超音波発振部の構成を示すブロック図である。図４は、図１に示すヘッドブロックのインピーダンス特性を示す図である。図４の横軸は、周波数であり、その縦軸は、対数目盛でΩ単位で表すインピーダンスである。
【００１８】
図１において、超音波美顔装置Ｓは、超音波を例えば顔等の肌に作用させることによって肌の状態を改善するための装置である。超音波美顔装置Ｓは、その外殻を成すハウジング１を備えている。ハウジング１は、片手で把持可能な形状に形成されており、例えば、図１に示すように、長手方向に垂直な断面が略楕円形状である棒形状に形成されている。ハウジング１の略中央部分には、超音波美顔装置Ｓのオンオフを切り換える操作スイッチ２が突没自在に設けられている。ハウジング１の先端部には、ヘッドブロックＨＢが設けられている。ハウジング１の内部には、超音波制御ブロックＣＢが収納されている。
【００１９】
ヘッドブロックＨＢは、前記肌に超音波を作用させるための部材であり、例えば、図２に示すように、圧電振動子２１と、ヘッド２２とを備えている。圧電振動子２１は、超音波制御ブロックＣＢからの電気振動を超音波の機械振動に変換するものであり、例えば、ＰＺＴや水晶等の圧電材料を電極で挟んだ構造の超音波振動子である。ヘッド２２は、一方面に圧電振動子２１が接合され圧電振動子２１からの超音波の機械振動を他方面の放射面に伝達するものであり、伝達部材の一例である。ヘッド２２は、例えば、短高有底の円筒形状をした例えばアルミニウムや軽合金等の導電性の金属部材であり、その内底面に接着剤によって圧電振動子２１が導電性の高い状態で接着されて固定されており、その外底面２２ａが前記放射面となっている。
【００２０】
超音波制御ブロックＣＢは、ＰＬＬ（phase locked loop、位相同期）回路によって圧電振動子２１を駆動するための圧電振動子の駆動装置の一例であって、圧電振動子２１を駆動するための電気振動を生成する回路である。そして、超音波制御ブロックＣＢは、操作スイッチ２の突没動作に応じてこの電気振動を生成し、この生成した電気振動を圧電振動子２１へ出力する。超音波制御ブロックＣＢは、例えば、図２に示すように、例えば正弦波等の所定の周波数の交流信号を発生する超音波発振部１１Ａと、超音波発振部１１Ａで生成された交流信号を予め設定された所定の増幅率で増幅し、前記電気振動としてヘッドブロックＨＢの圧電振動子２１へ出力するアンプ部１２と、アンプ部１２および超音波発振部１１Ａへ電力を供給する電源部１３とを備えている。
【００２１】
超音波発振部１１Ａは、ＰＬＬ回路で構成されており、例えば、図３に示すように、基準発振部１１１Ａと、位相比較器１１２と、ローパスフィルタ（以下、「ＬＰＦ」と略記する。）１１３と、電圧制御発振器（以下、「ＶＣＯ」と略記する。）１１４と、固定分周器１１５とを備えて構成される。
【００２２】
基準発振部１１１Ａは、ＰＬＬ回路の基準信号（第１基準信号）を生成する発振回路であり、この生成した第１基準信号を位相比較器１１２へ出力する。基準発振部１１１Ａは、例えば、発振器１１１１と、可変分周器１１１２と、分周制御部１１１３とを備えて構成されている。発振器１１１１は、所定の周波数の安定した信号を発振して基準信号（第２基準信号）を生成する回路であり、この第２基準信号を可変分周器１１１２へ出力する。発振器１１１１は、例えば、水晶振動子とゲインが１より大きいインバータとを備え、インバータの出力を、水晶振動子を介して入力に戻すことによって、水晶振動子の固有周波数で安定的に発振する水晶発振器等である。可変分周器１１１２は、発振器１１１１から出力された第２基準信号を分周比（第２分周比）ｍで分周し、前記第１基準信号として出力する回路であり、そして、この第２分周比ｍが変更可能に構成されている。可変分周器１１１２は、第１分周器の一例である。第１基準信号の周波数は、（第２基準信号の周波数）／ｍとなる。可変分周器１１１２は、この第１基準信号を基準発振部１１１Ａの出力信号として位相比較器１１２へ出力する。分周制御部１１１３は、第２分周比ｍの設定を受け付け、この受け付けた第２分周比ｍで発振器１１１１の第２基準信号を分周するように、可変分周器１１１２を制御する回路である。
【００２３】
このような基準発振部１１１Ａは、例えば、個別部品によって構成され、ディップスイッチ等によって分周制御部１１１３の第２分周比ｍが設定される。あるいは、基準発振部１１１Ａは、マイクロコンピュータによって構成され、可変分周器１１１２および分周制御部１１１３が機能的にマイクロコンピュータ上に実現され、可変分周器１１１２および分周制御部１１１３を機能的にマイクロコンピュータ上に実現するプログラムにおける第２分周比ｍの変数によって分周制御部１１１３の第２分周比ｍが設定される。
【００２４】
位相比較器１１２は、基準発振部１１１Ａから出力された第１基準信号の位相と、固定分周器１１５から出力された第１分周信号の位相とを比較し、位相差に応じた誤差信号を出力する回路であり、この位相差に応じた誤差信号をローパスフィルタ１１３へ出力する。
【００２５】
ローパスフィルタ１１３は、予め設定された所定の遮断周波数よりも高い周波数の信号を遮断すると共にこの遮断周波数以下の信号を通過させるフィルタ回路であり、位相比較器１１２から出力された誤差信号を濾波し、位相比較器１１２の誤差信号に混入した高周波成分を除去し、直流成分の制御電圧としてＶＣＯ１１４へ出力する回路である。ローパスフィルタ１１３の遮断周波数は、超音波発振部１１Ａの仕様等に応じて適宜に設定される。
【００２６】
ＶＣＯ１１４は、制御電圧の電圧値に応じて発振周波数が制御される発振器であり、ＶＣＯ１１４の出力信号は、超音波発振部１１Ａの出力信号（前記電気振動）となると共に、固定分周器１１５へ出力される。
【００２７】
固定分周器１１５は、ＶＣＯ１１３から出力された出力信号を分周比（第１分周比）ｎで分周し、分周信号として出力する回路であり、そして、この第１分周比ｎが固定されている。固定分周器１１５は、第１分周器の一例である。位相比較器１１２が基準発振部１１１Ａからの第１基準信号の位相とこの固定分周器１１５からの分周信号の位相とを比較可能とすべく、第１分周比ｎは、ＶＣＯ１１３の出力信号における周波数が基準発振部１１１Ａの第１基準信号における周波数と同じオーダーの周波数、例えば略同じ周波数となるように、設定される。
【００２８】
より具体的には、例えば、ヘッド２２に接合された状態の圧電振動子２１が１．０５ＭＨｚで駆動するように設定されている場合であって、超音波発振部１１Ａが第１基準信号として４．１０１７ｋＨｚの信号を出力している場合では、第１分周比ｎは、１．０５ＭＨｚ／４．１０１７ｋＨｚ＝２５６に設定される。そして、第１分周比ｎが２５６で固定されている固定分周器１１５が作成される。
【００２９】
このような構成の超音波美顔装置Ｓでは、操作スイッチ２が操作され、オンされると、超音波制御ブロックＣＢが動作し、超音波制御ブロックＣＢから電気振動がヘッドブロックＨＢの圧電振動子２１へ供給される。圧電振動子２１は、この電気振動を機械振動に変換する。これによって、圧電振動子２１に接合されているヘッド２２が機械振動され、放射面２２ａから超音波が放射される。ここで、ヘッド２２の放射面２２ａに肌が直接的にまたはトリートメント液等の剤を介して間接的に接触されていると、肌に超音波が作用し、肌の状態が改善される。
【００３０】
超音波制御ブロックＣＢでは、ヘッドブロックＨＢの圧電振動子２１へ電気振動を供給するに当たって、まず、ＶＣＯ１１４の出力信号は、固定分周器１１５によって第１分周比ｎで分周されて所定の周波数に変換され、位相比較器１１２へ出力される。位相比較器１１２では、固定分周器１１５からの分周信号と基準発振部１１Ａからの第１基準信号との位相が比較され、その位相差に応じた誤差信号がＬＰＦ１１３へ出力される。第１基準信号は、発振器１１１から出力された第２基準信号が、分周制御部１１１３の制御によって可変分周器１１１２において第２分周比ｍで分周されることで生成される。ＬＰＦ１１３では、誤差信号に混入された高周波成分が除去され、直流成分の制御電圧がＶＣＯ１１４へ出力される。そして、分周信号の周波数と第１基準信号の周波数とが一致するように、ＶＣＯ１１４が制御電圧に応じて発振周波数ｆを変更する。このように動作することによって超音波発振部１１Ａは、第１基準信号の周波数のｎ倍の周波数ｆで安定的に発振し、ヘッドブロックＨＢの圧電振動子２１へ電気振動を供給する。
【００３１】
ここで、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、次のように決定される。ヘッド２２に接合された状態の圧電振動子２１のインピーダンス特性は、超音波の機械振動を伝達する対象物、例えば肌がヘッド２２の放射面２２ａに接触していない無負荷状態では、例えば、図４に実線ＣＮＬで示すように、周波数ｆの増大に従って、インピーダンスＺが徐々に小さくなって周波数ｆｒで極小Ｚｒ１となり、その後、略比例するように大きくなって周波数ｆａで極大Ｚａ１となり、そして再び徐々に小さくなるプロファイルである。そして、超音波の機械振動を伝達する対象物が放射面２２ａに接触している負荷状態では、インピーダンス特性は、図４に破線ＣＬで示すように、無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬと略同様なプロファイルであるが、負荷状態のインピーダンス特性ＣＬにおける極小のインピーダンスＺｒ２が無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬにおける極小のインピーダンスＺｒ１よりも大きく、そして、負荷状態のインピーダンス特性ＣＬにおける極大のインピーダンスＺａ２が無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬにおける極大のインピーダンスＺａ１よりも小さくなっている。
【００３２】
周波数ｆｒが共振周波数であり、周波数ｆａが反共振周波数であり、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、共振周波数ｆｒから反共振周波数ｆａまで（発振範囲ＲＲ）の間に決定される。
【００３３】
そして、無負荷状態の供給電力を低減するために、無負荷時においてインピーダンスＺが高くなるように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定される。すなわち、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、共振周波数ｆｒから反共振周波数ｆａまでの間であって、反共振周波数ｆａ寄りに決定される。
【００３４】
また、無負荷状態であるか負荷状態であるかを圧電振動子２１のインピーダンスＺによって検出するように超音波制御ブロックＣＢが構成されている場合には、より確実に検出可能となるように、無負荷状態のインピーダンスＺと負荷状態のインピーダンスＺとの差が大きくなるように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定される。
【００３５】
したがって、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬと負荷状態のインピーダンス特性ＣＬとが交わる交点の周波数ｆｍから反共振周波数ｆａまでのうち、より反共振周波数ｆａに寄った周波数に決定される。例えば、図４に示すように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定され、インピーダンスＺは、無負荷状態ではインピーダンスＺｄとなり、負荷状態ではインピーダンスＺｄ’（＜Ｚｄ）となる。
【００３６】
このように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定されると、無負荷状態における消費電力が低減され、また無負荷状態であるか負荷状態であるかを別途にセンサを設けることなく検出することができるので、装置が小型化される。
【００３７】
また、基準発振部１１１Ａが所定の周波数の第１基準信号を出力するように、発振器１１１１の発振周波数に基づいて可変分周器１１１２の第２分周比ｍが決定され、分周制御部１１１３に第２分周比ｍが設定される。例えば、上記例で第１基準信号の周波数が４．１０１７ｋＨｚである場合であって、発振器１１１１から出力される第２基準信号の周波数が８０ＭＨｚである場合には、第２分周比ｍは、８０ＭＨｚ／４．１０１７＝１９５０４に決定され、分周制御部１１１３に設定される。
【００３８】
ここで、実際の製品では、圧電振動子２１やＰＬＬ回路を構成する素子の製品バラツキあるいは、経年変化等によって、圧電振動子２１が必ずしもこの決定した駆動周波数ｆｄで駆動されず、ＰＬＬ回路における発振周波数の調整が必要とされる。このような場合、本実施形態に係る超音波美顔装置Ｓの基準発振部１１１Ａでは、分周制御部１１１３に設定されている第２分周比ｍを変更することによって、可変分周器１１１２の第２分周比ｍを容易に変更することができ、圧電振動子２１がこの決定した駆動周波数ｆｄで駆動可能となる。その分解能は、例えば、上記例の場合では、第２分周比ｍ＝１９５０４の場合では８０ＭＨｚ／１９５０４×２５６＝１．０５００４１ＭＨｚであり、一方、第２分周比ｍ＝１９５０５の場合では８０ＭＨｚ／１９５０４×２５６＝１．０４９９８７ＭＨｚであることから、５３Ｈｚとなり、５３Ｈｚ刻みで圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが調整可能である。
【００３９】
そして、本実施形態に係る超音波美顔装置Ｓの超音波発振部１１Ａでは、ＶＣＯ１１４の出力信号を位相比較器１１２へ帰還する固定分周器１１５は、分周比が第１分周比ｎで固定であり、発振器１１１１の第２基準信号を分周する可変分周器１１１２のみ分周比が可変である。このため、ＶＣＯ１１４の出力信号を位相比較器１１２へ帰還する分周器、および、発振器１１１１の第２基準信号を分周する分周器の両者が分周比を変更可能に構成されている場合に較べて、本実施形態に係る超音波美顔装置Ｓおよびその超音波発振部１１Ａは、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄの調整を第２分周比ｍという１個のパラメータで調整することができるので、容易に、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄを所定の周波数に調整することができる。そして、このため、回路構成の複雑化が回避されて回路構成が簡素化され、また、素子バラツキが低減されるので、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄの精度がより向上する。さらに、上述のように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定される超音波美顔装置Ｓでは、精度のよい制御が要求されるため、超音波発振部１１Ａは、好適である。
【００４０】
図５は、図２に示す超音波美顔装置における超音波発振部の他の構成を示すブロック図である。
【００４１】
なお、上述の実施形態において、超音波美顔装置Ｓは、超音波発振部１１Ａに代えて、図５に示す超音波発振部１１Ｂを備えて構成されてもよい。この図５に示す超音波発振部１１Ｂは、図３に示す超音波発振部１１Ａの基準発振部１１１Ａに代えて、発振器１１１１、可変分周器１１１２および分周制御部１１１３にさらに加えて、外部の設定装置Ｔから第２分周比ｍの設定を受け付けて記憶し、この記憶した第２分周比ｍを分周制御部１１１３へ出力する記憶部１１１４を備える基準発振部１１１Ｂを備えて構成される。
【００４２】
記憶部１１１４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の書き換え可能な不揮発性の記憶素子を備えて構成される。
【００４３】
このような構成の超音波美顔装置Ｓでは、例えば、製造段階や出荷段階等の市販前の段階において、市販のインピーダンス特性測定装置によって超音波美顔装置Ｓにおける無負荷状態の圧電振動子２１のインピーダンス特性（振動子特性）を測定し、この測定したインピーダンス特性に基づいて圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄを決定し、この決定した駆動周波数ｆｄになるように第２分周比ｍを決定し、この決定した第２分周比ｍを設定装置Ｔによって記憶部１１１４に格納する。設定装置Ｔは、例えば、記憶部１１１４がＥＥＰＲＯＭを備えて構成されている場合には、ＰＲＯＭライタを備えて構成される。
【００４４】
圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、上述のように決定され、例えば、無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬと負荷状態のインピーダンス特性ＣＬとが交わる交点の周波数ｆｍから反共振周波数ｆａまでのうち、この交点の周波数ｆｍから反共振周波数ｆａへシフト量△ｆだけシフトした周波数に決定される。すなわち、ｆｄ＝ｆｍ＋△ｆ、０＜△ｆ＜ｆａ−ｆｍである。シフト量△ｆは、無負荷状態における省電力化の程度や無負荷状態であるか否かの検出の容易性等を考慮して、超音波発振部１１Ｂの仕様等に応じて適宜に設定される。
【００４５】
この交点の周波数ｆｍは、無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬと負荷状態のインピーダンス特性ＣＬとをインピーダンス特性測定装置で測定することによって求めることができるが、無負荷状態における共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａと交点の周波数ｆｍとの関係をヘッド２２に接合された状態の複数の圧電振動子２１について測定して統計的な処理を施すことによって求め、この関係を用いることによって、無負荷状態の圧電振動子２１のインピーダンス特性から共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａを求めて交点の周波数ｆｍを求めてもよい。これによってより短時間で交点の周波数ｆｍが求められる。
【００４６】
記憶部１１１４に第２分周比ｍが記憶されると、分周制御部１１１３は、この記憶部１１１４に記憶されている第２分周比ｍを用いて、この第２分周比ｍで発振器１１１１の第２基準信号を分周するように、可変分周器１１１２を制御する。
【００４７】
このように個々の超音波美顔装置Ｓにおける圧電振動子２１の特性に合わせて圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄを容易に設定することができる。超音波美顔装置Ｓは、所定の周波数の超音波を放射面２２ａから放射するので、効果的に肌に超音波を作用させることができる。
【００４８】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更及び/又は改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。従って、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施形態における超音波美顔装置を示す図である。
【図２】実施形態における超音波美顔装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す超音波美顔装置における超音波発振部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示すヘッドブロックのインピーダンス特性を示す図である。
【図５】図２に示す超音波美顔装置における超音波発振部の他の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ 超音波美顔装置
Ｔ 設定装置
ＨＢ ヘッドブロック
ＣＢ 超音波制御ブロック
１１Ａ、１１Ｂ 超音波発振部
２１ 圧電振動子
２２ ヘッド
１１１Ａ、１１１Ｂ 基準発振部
１１２ 位相比較器
１１３ ローパスフィルタ
１１４ 電圧制御発振器
１１５ 固定分周器
１１１１ 発振器
１１１２ 可変分周器
１１１３ 分周制御部
１１１４ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＬＬ回路によって圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置およびこの圧電振動子の駆動装置を用いた超音波美顔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波は、その性質から、剤浸透促進、美容、霧化、乳化、分散、攪拌、洗浄、接合、加工等の様々な分野に応用されている。この超音波は、駆動装置からの電気振動を超音波の機械振動に変換する、例えばＰＺＴや水晶等の圧電材料を電極で挟んだ構造の圧電振動子によって発生される。この圧電振動子の駆動方法には、圧電振動子の周波数を発振回路に帰還することによって目標の駆動周波数で圧電振動子が振動するように発振回路を調整する自励発振方式と、圧電振動子が目標の駆動周波数で振動するように発振回路を予め設定しておく他励発振方式とがある。この他励発振方式の発振回路の一例として、ＰＬＬ（phase locked loop）回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１の３８段落には、「ＰＬＬ回路は、例えば、プログラマブル分周器、位相比較器、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）、低域フィルタ等を備えた公知の構成であり、位相比較器から出力される電圧が低域フィルタにより直流信号に変換されて、ＶＣＯに印加されることにより発振周波数が可変されるようにしたものである」、と記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３４５９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、実際に圧電振動子を所望の駆動周波数で駆動させようとした場合、ＰＬＬ回路の発振周波数が前記所望の駆動周波数に応じて設計されたとしても、圧電振動子やＰＬＬ回路を構成する素子の製品バラツキ、あるいは、経年変化等によって、圧電振動子が必ずしも前記所望の駆動周波数で駆動されず、ＰＬＬ回路の発振周波数の調整が必要とされる。
【０００５】
一方、前記特許文献１には、上述の記載があるだけであり、ＰＬＬ回路の発振周波数は、プログラマブル分周器の分周比を調整することによって調整可能であることが示唆されているだけであり、その他は、記載も示唆もされていない。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、所望の駆動周波数に容易に設定することができる圧電振動子の駆動装置を提供することを目的とする。そして、本発明は、このような圧電振動子の駆動装置を用いた超音波髪処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明に係る一態様では、ＰＬＬ回路によって圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置において、前記ＰＬＬ回路は、制御電圧の電圧値に応じて発振周波数が制御される電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器から出力された出力信号を固定の第１分周比で分周し、分周信号として出力する第１分周器と、第１基準信号を生成する基準発振部と、前記第１分周器から出力された前記分周信号の位相と前記基準発振部から出力された前記第１基準信号の位相との差に応じた誤差信号を出力する位相比較器と、前記位相比較器から出力された誤差信号を濾波し、前記制御電圧として出力するローパスフィルタとを備え、前記基準発振部は、第２基準信号を生成する発振器と、前記発振器の第２基準信号を可変の第２分周比で分周し、前記第１基準信号として出力する第２分周器と、前記第２分周比の設定を受け付け、該受け付けた第２分周比で前記発振器の第２基準信号を分周するように、前記第２分周器を制御する分周制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成の圧電振動子の駆動装置では、ＰＬＬ回路における電圧制御発振器の出力信号を位相比較器へ帰還する第１分周器は、第１分周比で分周比が固定の回路構成とされ、ＰＬＬ回路の第１基準信号を生成する基準発振部における第２分周器は、分周比が可変の回路構成とされる。このため、第１および第２分周器が分周比の可変な回路構成とされる場合に較べて、圧電振動子の駆動周波数を所望の周波数に設定する際に、第２分周比のみを調整すればよいので、所望の駆動周波数に容易に設定することができる。
【０００９】
そして、上述の圧電振動子の駆動装置において、前記基準発振部は、外部の設定装置から前記第２分周比の設定を受け付けて記憶し、該記憶した第２分周比を前記分周制御部へ出力する記憶部をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の圧電振動子の駆動装置は、記憶部に記憶されている第２分周比を外部の設定装置から書き換えることによって、所望の駆動周波数で駆動するように第２分周比を設定することができ、再設定も容易に行うこともできる。
【００１１】
また、これら上述の圧電振動子の駆動装置において、前記圧電振動子をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
このような構成の圧電振動子の駆動装置は、圧電振動子を含んだ圧電振動子の駆動装置が提供され、圧電振動子の特性に応じた第２分周比が選択可能となる。
【００１３】
そして、本発明に係る他の一態様では、超音波を発生させる圧電振動子と、前記圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置と、一方面に前記圧電振動子が接合され前記圧電振動子からの前記超音波を他方面の放射面に伝達する伝達部材とを備え、前記放射面から放射される超音波を肌に作用させる超音波美顔装置において、前記圧電振動子の駆動装置は、これら上述の記載の圧電振動子の駆動装置であることを特徴とする。
【００１４】
このような構成の超音波美顔装置では、圧電振動子の駆動周波数を所望の周波数に設定する際に、第２分周比のみを調整すればよいので、所望の駆動周波数に容易に設定することができる。このため、超音波美顔装置は、所定の周波数の超音波を放射面から放射するので、効果的に肌に超音波を作用させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる圧電振動子の駆動装置は、圧電振動子の駆動周波数を所望の周波数に容易に設定することができる。そして、本発明にかかる超音波美顔装置は、圧電振動子の駆動周波数を所望の周波数に容易に設定することができ、所定の周波数の超音波を放射面から放射するので、効果的に肌に超音波を作用させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１７】
図１は、実施形態における超音波美顔装置を示す図である。図１（Ａ）は、斜視図であり、図１（Ｂ）は、正面図であり、図１（Ｃ）は、側面図であり、そして、図１（Ｄ）は、図１（Ｂ）のＡＡにおける断面図である。図２は、実施形態における超音波美顔装置の構成を示すブロック図である。図３は、図２に示す超音波美顔装置における超音波発振部の構成を示すブロック図である。図４は、図１に示すヘッドブロックのインピーダンス特性を示す図である。図４の横軸は、周波数であり、その縦軸は、対数目盛でΩ単位で表すインピーダンスである。
【００１８】
図１において、超音波美顔装置Ｓは、超音波を例えば顔等の肌に作用させることによって肌の状態を改善するための装置である。超音波美顔装置Ｓは、その外殻を成すハウジング１を備えている。ハウジング１は、片手で把持可能な形状に形成されており、例えば、図１に示すように、長手方向に垂直な断面が略楕円形状である棒形状に形成されている。ハウジング１の略中央部分には、超音波美顔装置Ｓのオンオフを切り換える操作スイッチ２が突没自在に設けられている。ハウジング１の先端部には、ヘッドブロックＨＢが設けられている。ハウジング１の内部には、超音波制御ブロックＣＢが収納されている。
【００１９】
ヘッドブロックＨＢは、前記肌に超音波を作用させるための部材であり、例えば、図２に示すように、圧電振動子２１と、ヘッド２２とを備えている。圧電振動子２１は、超音波制御ブロックＣＢからの電気振動を超音波の機械振動に変換するものであり、例えば、ＰＺＴや水晶等の圧電材料を電極で挟んだ構造の超音波振動子である。ヘッド２２は、一方面に圧電振動子２１が接合され圧電振動子２１からの超音波の機械振動を他方面の放射面に伝達するものであり、伝達部材の一例である。ヘッド２２は、例えば、短高有底の円筒形状をした例えばアルミニウムや軽合金等の導電性の金属部材であり、その内底面に接着剤によって圧電振動子２１が導電性の高い状態で接着されて固定されており、その外底面２２ａが前記放射面となっている。
【００２０】
超音波制御ブロックＣＢは、ＰＬＬ（phase locked loop、位相同期）回路によって圧電振動子２１を駆動するための圧電振動子の駆動装置の一例であって、圧電振動子２１を駆動するための電気振動を生成する回路である。そして、超音波制御ブロックＣＢは、操作スイッチ２の突没動作に応じてこの電気振動を生成し、この生成した電気振動を圧電振動子２１へ出力する。超音波制御ブロックＣＢは、例えば、図２に示すように、例えば正弦波等の所定の周波数の交流信号を発生する超音波発振部１１Ａと、超音波発振部１１Ａで生成された交流信号を予め設定された所定の増幅率で増幅し、前記電気振動としてヘッドブロックＨＢの圧電振動子２１へ出力するアンプ部１２と、アンプ部１２および超音波発振部１１Ａへ電力を供給する電源部１３とを備えている。
【００２１】
超音波発振部１１Ａは、ＰＬＬ回路で構成されており、例えば、図３に示すように、基準発振部１１１Ａと、位相比較器１１２と、ローパスフィルタ（以下、「ＬＰＦ」と略記する。）１１３と、電圧制御発振器（以下、「ＶＣＯ」と略記する。）１１４と、固定分周器１１５とを備えて構成される。
【００２２】
基準発振部１１１Ａは、ＰＬＬ回路の基準信号（第１基準信号）を生成する発振回路であり、この生成した第１基準信号を位相比較器１１２へ出力する。基準発振部１１１Ａは、例えば、発振器１１１１と、可変分周器１１１２と、分周制御部１１１３とを備えて構成されている。発振器１１１１は、所定の周波数の安定した信号を発振して基準信号（第２基準信号）を生成する回路であり、この第２基準信号を可変分周器１１１２へ出力する。発振器１１１１は、例えば、水晶振動子とゲインが１より大きいインバータとを備え、インバータの出力を、水晶振動子を介して入力に戻すことによって、水晶振動子の固有周波数で安定的に発振する水晶発振器等である。可変分周器１１１２は、発振器１１１１から出力された第２基準信号を分周比（第２分周比）ｍで分周し、前記第１基準信号として出力する回路であり、そして、この第２分周比ｍが変更可能に構成されている。可変分周器１１１２は、第１分周器の一例である。第１基準信号の周波数は、（第２基準信号の周波数）／ｍとなる。可変分周器１１１２は、この第１基準信号を基準発振部１１１Ａの出力信号として位相比較器１１２へ出力する。分周制御部１１１３は、第２分周比ｍの設定を受け付け、この受け付けた第２分周比ｍで発振器１１１１の第２基準信号を分周するように、可変分周器１１１２を制御する回路である。
【００２３】
このような基準発振部１１１Ａは、例えば、個別部品によって構成され、ディップスイッチ等によって分周制御部１１１３の第２分周比ｍが設定される。あるいは、基準発振部１１１Ａは、マイクロコンピュータによって構成され、可変分周器１１１２および分周制御部１１１３が機能的にマイクロコンピュータ上に実現され、可変分周器１１１２および分周制御部１１１３を機能的にマイクロコンピュータ上に実現するプログラムにおける第２分周比ｍの変数によって分周制御部１１１３の第２分周比ｍが設定される。
【００２４】
位相比較器１１２は、基準発振部１１１Ａから出力された第１基準信号の位相と、固定分周器１１５から出力された第１分周信号の位相とを比較し、位相差に応じた誤差信号を出力する回路であり、この位相差に応じた誤差信号をローパスフィルタ１１３へ出力する。
【００２５】
ローパスフィルタ１１３は、予め設定された所定の遮断周波数よりも高い周波数の信号を遮断すると共にこの遮断周波数以下の信号を通過させるフィルタ回路であり、位相比較器１１２から出力された誤差信号を濾波し、位相比較器１１２の誤差信号に混入した高周波成分を除去し、直流成分の制御電圧としてＶＣＯ１１４へ出力する回路である。ローパスフィルタ１１３の遮断周波数は、超音波発振部１１Ａの仕様等に応じて適宜に設定される。
【００２６】
ＶＣＯ１１４は、制御電圧の電圧値に応じて発振周波数が制御される発振器であり、ＶＣＯ１１４の出力信号は、超音波発振部１１Ａの出力信号（前記電気振動）となると共に、固定分周器１１５へ出力される。
【００２７】
固定分周器１１５は、ＶＣＯ１１３から出力された出力信号を分周比（第１分周比）ｎで分周し、分周信号として出力する回路であり、そして、この第１分周比ｎが固定されている。固定分周器１１５は、第１分周器の一例である。位相比較器１１２が基準発振部１１１Ａからの第１基準信号の位相とこの固定分周器１１５からの分周信号の位相とを比較可能とすべく、第１分周比ｎは、ＶＣＯ１１３の出力信号における周波数が基準発振部１１１Ａの第１基準信号における周波数と同じオーダーの周波数、例えば略同じ周波数となるように、設定される。
【００２８】
より具体的には、例えば、ヘッド２２に接合された状態の圧電振動子２１が１．０５ＭＨｚで駆動するように設定されている場合であって、超音波発振部１１Ａが第１基準信号として４．１０１７ｋＨｚの信号を出力している場合では、第１分周比ｎは、１．０５ＭＨｚ／４．１０１７ｋＨｚ＝２５６に設定される。そして、第１分周比ｎが２５６で固定されている固定分周器１１５が作成される。
【００２９】
このような構成の超音波美顔装置Ｓでは、操作スイッチ２が操作され、オンされると、超音波制御ブロックＣＢが動作し、超音波制御ブロックＣＢから電気振動がヘッドブロックＨＢの圧電振動子２１へ供給される。圧電振動子２１は、この電気振動を機械振動に変換する。これによって、圧電振動子２１に接合されているヘッド２２が機械振動され、放射面２２ａから超音波が放射される。ここで、ヘッド２２の放射面２２ａに肌が直接的にまたはトリートメント液等の剤を介して間接的に接触されていると、肌に超音波が作用し、肌の状態が改善される。
【００３０】
超音波制御ブロックＣＢでは、ヘッドブロックＨＢの圧電振動子２１へ電気振動を供給するに当たって、まず、ＶＣＯ１１４の出力信号は、固定分周器１１５によって第１分周比ｎで分周されて所定の周波数に変換され、位相比較器１１２へ出力される。位相比較器１１２では、固定分周器１１５からの分周信号と基準発振部１１Ａからの第１基準信号との位相が比較され、その位相差に応じた誤差信号がＬＰＦ１１３へ出力される。第１基準信号は、発振器１１１から出力された第２基準信号が、分周制御部１１１３の制御によって可変分周器１１１２において第２分周比ｍで分周されることで生成される。ＬＰＦ１１３では、誤差信号に混入された高周波成分が除去され、直流成分の制御電圧がＶＣＯ１１４へ出力される。そして、分周信号の周波数と第１基準信号の周波数とが一致するように、ＶＣＯ１１４が制御電圧に応じて発振周波数ｆを変更する。このように動作することによって超音波発振部１１Ａは、第１基準信号の周波数のｎ倍の周波数ｆで安定的に発振し、ヘッドブロックＨＢの圧電振動子２１へ電気振動を供給する。
【００３１】
ここで、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、次のように決定される。ヘッド２２に接合された状態の圧電振動子２１のインピーダンス特性は、超音波の機械振動を伝達する対象物、例えば肌がヘッド２２の放射面２２ａに接触していない無負荷状態では、例えば、図４に実線ＣＮＬで示すように、周波数ｆの増大に従って、インピーダンスＺが徐々に小さくなって周波数ｆｒで極小Ｚｒ１となり、その後、略比例するように大きくなって周波数ｆａで極大Ｚａ１となり、そして再び徐々に小さくなるプロファイルである。そして、超音波の機械振動を伝達する対象物が放射面２２ａに接触している負荷状態では、インピーダンス特性は、図４に破線ＣＬで示すように、無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬと略同様なプロファイルであるが、負荷状態のインピーダンス特性ＣＬにおける極小のインピーダンスＺｒ２が無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬにおける極小のインピーダンスＺｒ１よりも大きく、そして、負荷状態のインピーダンス特性ＣＬにおける極大のインピーダンスＺａ２が無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬにおける極大のインピーダンスＺａ１よりも小さくなっている。
【００３２】
周波数ｆｒが共振周波数であり、周波数ｆａが反共振周波数であり、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、共振周波数ｆｒから反共振周波数ｆａまで（発振範囲ＲＲ）の間に決定される。
【００３３】
そして、無負荷状態の供給電力を低減するために、無負荷時においてインピーダンスＺが高くなるように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定される。すなわち、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、共振周波数ｆｒから反共振周波数ｆａまでの間であって、反共振周波数ｆａ寄りに決定される。
【００３４】
また、無負荷状態であるか負荷状態であるかを圧電振動子２１のインピーダンスＺによって検出するように超音波制御ブロックＣＢが構成されている場合には、より確実に検出可能となるように、無負荷状態のインピーダンスＺと負荷状態のインピーダンスＺとの差が大きくなるように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定される。
【００３５】
したがって、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬと負荷状態のインピーダンス特性ＣＬとが交わる交点の周波数ｆｍから反共振周波数ｆａまでのうち、より反共振周波数ｆａに寄った周波数に決定される。例えば、図４に示すように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定され、インピーダンスＺは、無負荷状態ではインピーダンスＺｄとなり、負荷状態ではインピーダンスＺｄ’（＜Ｚｄ）となる。
【００３６】
このように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定されると、無負荷状態における消費電力が低減され、また無負荷状態であるか負荷状態であるかを別途にセンサを設けることなく検出することができるので、装置が小型化される。
【００３７】
また、基準発振部１１１Ａが所定の周波数の第１基準信号を出力するように、発振器１１１１の発振周波数に基づいて可変分周器１１１２の第２分周比ｍが決定され、分周制御部１１１３に第２分周比ｍが設定される。例えば、上記例で第１基準信号の周波数が４．１０１７ｋＨｚである場合であって、発振器１１１１から出力される第２基準信号の周波数が８０ＭＨｚである場合には、第２分周比ｍは、８０ＭＨｚ／４．１０１７＝１９５０４に決定され、分周制御部１１１３に設定される。
【００３８】
ここで、実際の製品では、圧電振動子２１やＰＬＬ回路を構成する素子の製品バラツキあるいは、経年変化等によって、圧電振動子２１が必ずしもこの決定した駆動周波数ｆｄで駆動されず、ＰＬＬ回路における発振周波数の調整が必要とされる。このような場合、本実施形態に係る超音波美顔装置Ｓの基準発振部１１１Ａでは、分周制御部１１１３に設定されている第２分周比ｍを変更することによって、可変分周器１１１２の第２分周比ｍを容易に変更することができ、圧電振動子２１がこの決定した駆動周波数ｆｄで駆動可能となる。その分解能は、例えば、上記例の場合では、第２分周比ｍ＝１９５０４の場合では８０ＭＨｚ／１９５０４×２５６＝１．０５００４１ＭＨｚであり、一方、第２分周比ｍ＝１９５０５の場合では８０ＭＨｚ／１９５０４×２５６＝１．０４９９８７ＭＨｚであることから、５３Ｈｚとなり、５３Ｈｚ刻みで圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが調整可能である。
【００３９】
そして、本実施形態に係る超音波美顔装置Ｓの超音波発振部１１Ａでは、ＶＣＯ１１４の出力信号を位相比較器１１２へ帰還する固定分周器１１５は、分周比が第１分周比ｎで固定であり、発振器１１１１の第２基準信号を分周する可変分周器１１１２のみ分周比が可変である。このため、ＶＣＯ１１４の出力信号を位相比較器１１２へ帰還する分周器、および、発振器１１１１の第２基準信号を分周する分周器の両者が分周比を変更可能に構成されている場合に較べて、本実施形態に係る超音波美顔装置Ｓおよびその超音波発振部１１Ａは、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄの調整を第２分周比ｍという１個のパラメータで調整することができるので、容易に、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄを所定の周波数に調整することができる。そして、このため、回路構成の複雑化が回避されて回路構成が簡素化され、また、素子バラツキが低減されるので、圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄの精度がより向上する。さらに、上述のように圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄが決定される超音波美顔装置Ｓでは、精度のよい制御が要求されるため、超音波発振部１１Ａは、好適である。
【００４０】
図５は、図２に示す超音波美顔装置における超音波発振部の他の構成を示すブロック図である。
【００４１】
なお、上述の実施形態において、超音波美顔装置Ｓは、超音波発振部１１Ａに代えて、図５に示す超音波発振部１１Ｂを備えて構成されてもよい。この図５に示す超音波発振部１１Ｂは、図３に示す超音波発振部１１Ａの基準発振部１１１Ａに代えて、発振器１１１１、可変分周器１１１２および分周制御部１１１３にさらに加えて、外部の設定装置Ｔから第２分周比ｍの設定を受け付けて記憶し、この記憶した第２分周比ｍを分周制御部１１１３へ出力する記憶部１１１４を備える基準発振部１１１Ｂを備えて構成される。
【００４２】
記憶部１１１４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の書き換え可能な不揮発性の記憶素子を備えて構成される。
【００４３】
このような構成の超音波美顔装置Ｓでは、例えば、製造段階や出荷段階等の市販前の段階において、市販のインピーダンス特性測定装置によって超音波美顔装置Ｓにおける無負荷状態の圧電振動子２１のインピーダンス特性（振動子特性）を測定し、この測定したインピーダンス特性に基づいて圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄを決定し、この決定した駆動周波数ｆｄになるように第２分周比ｍを決定し、この決定した第２分周比ｍを設定装置Ｔによって記憶部１１１４に格納する。設定装置Ｔは、例えば、記憶部１１１４がＥＥＰＲＯＭを備えて構成されている場合には、ＰＲＯＭライタを備えて構成される。
【００４４】
圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄは、上述のように決定され、例えば、無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬと負荷状態のインピーダンス特性ＣＬとが交わる交点の周波数ｆｍから反共振周波数ｆａまでのうち、この交点の周波数ｆｍから反共振周波数ｆａへシフト量△ｆだけシフトした周波数に決定される。すなわち、ｆｄ＝ｆｍ＋△ｆ、０＜△ｆ＜ｆａ−ｆｍである。シフト量△ｆは、無負荷状態における省電力化の程度や無負荷状態であるか否かの検出の容易性等を考慮して、超音波発振部１１Ｂの仕様等に応じて適宜に設定される。
【００４５】
この交点の周波数ｆｍは、無負荷状態のインピーダンス特性ＣＮＬと負荷状態のインピーダンス特性ＣＬとをインピーダンス特性測定装置で測定することによって求めることができるが、無負荷状態における共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａと交点の周波数ｆｍとの関係をヘッド２２に接合された状態の複数の圧電振動子２１について測定して統計的な処理を施すことによって求め、この関係を用いることによって、無負荷状態の圧電振動子２１のインピーダンス特性から共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａを求めて交点の周波数ｆｍを求めてもよい。これによってより短時間で交点の周波数ｆｍが求められる。
【００４６】
記憶部１１１４に第２分周比ｍが記憶されると、分周制御部１１１３は、この記憶部１１１４に記憶されている第２分周比ｍを用いて、この第２分周比ｍで発振器１１１１の第２基準信号を分周するように、可変分周器１１１２を制御する。
【００４７】
このように個々の超音波美顔装置Ｓにおける圧電振動子２１の特性に合わせて圧電振動子２１の駆動周波数ｆｄを容易に設定することができる。超音波美顔装置Ｓは、所定の周波数の超音波を放射面２２ａから放射するので、効果的に肌に超音波を作用させることができる。
【００４８】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更及び/又は改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。従って、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施形態における超音波美顔装置を示す図である。
【図２】実施形態における超音波美顔装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す超音波美顔装置における超音波発振部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示すヘッドブロックのインピーダンス特性を示す図である。
【図５】図２に示す超音波美顔装置における超音波発振部の他の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ 超音波美顔装置
Ｔ 設定装置
ＨＢ ヘッドブロック
ＣＢ 超音波制御ブロック
１１Ａ、１１Ｂ 超音波発振部
２１ 圧電振動子
２２ ヘッド
１１１Ａ、１１１Ｂ 基準発振部
１１２ 位相比較器
１１３ ローパスフィルタ
１１４ 電圧制御発振器
１１５ 固定分周器
１１１１ 発振器
１１１２ 可変分周器
１１１３ 分周制御部
１１１４ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＬＬ回路によって圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置において、
前記ＰＬＬ回路は、
制御電圧の電圧値に応じて発振周波数が制御される電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器から出力された出力信号を固定の第１分周比で分周し、分周信号として出力する第１分周器と、
第１基準信号を生成する基準発振部と、
前記第１分周器から出力された前記分周信号の位相と前記基準発振部から出力された前記第１基準信号の位相との差に応じた誤差信号を出力する位相比較器と、
前記位相比較器から出力された誤差信号を濾波し、前記制御電圧として出力するローパスフィルタとを備え、
前記基準発振部は、
第２基準信号を生成する発振器と、
前記発振器の第２基準信号を可変の第２分周比で分周し、前記第１基準信号として出力する第２分周器と、
前記第２分周比の設定を受け付け、該受け付けた第２分周比で前記発振器の第２基準信号を分周するように、前記第２分周器を制御する分周制御部とを備えること
を特徴とする圧電振動子の駆動装置。
【請求項２】
前記基準発振部は、外部の設定装置から前記第２分周比の設定を受け付けて記憶し、該記憶した第２分周比を前記分周制御部へ出力する記憶部をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の駆動装置。
【請求項３】
前記圧電振動子をさらに備えること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電振動子の駆動装置。
【請求項４】
超音波を発生させる圧電振動子と、前記圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置と、一方面に前記圧電振動子が接合され前記圧電振動子からの前記超音波を他方面の放射面に伝達する伝達部材とを備え、前記放射面から放射される超音波を肌に作用させる超音波美顔装置において、
前記圧電振動子の駆動装置は、請求項１または請求項２に記載の圧電振動子の駆動装置であること
を特徴とする超音波美顔装置。
【請求項１】
ＰＬＬ回路によって圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置において、
前記ＰＬＬ回路は、
制御電圧の電圧値に応じて発振周波数が制御される電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器から出力された出力信号を固定の第１分周比で分周し、分周信号として出力する第１分周器と、
第１基準信号を生成する基準発振部と、
前記第１分周器から出力された前記分周信号の位相と前記基準発振部から出力された前記第１基準信号の位相との差に応じた誤差信号を出力する位相比較器と、
前記位相比較器から出力された誤差信号を濾波し、前記制御電圧として出力するローパスフィルタとを備え、
前記基準発振部は、
第２基準信号を生成する発振器と、
前記発振器の第２基準信号を可変の第２分周比で分周し、前記第１基準信号として出力する第２分周器と、
前記第２分周比の設定を受け付け、該受け付けた第２分周比で前記発振器の第２基準信号を分周するように、前記第２分周器を制御する分周制御部とを備えること
を特徴とする圧電振動子の駆動装置。
【請求項２】
前記基準発振部は、外部の設定装置から前記第２分周比の設定を受け付けて記憶し、該記憶した第２分周比を前記分周制御部へ出力する記憶部をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の駆動装置。
【請求項３】
前記圧電振動子をさらに備えること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電振動子の駆動装置。
【請求項４】
超音波を発生させる圧電振動子と、前記圧電振動子を駆動するための圧電振動子の駆動装置と、一方面に前記圧電振動子が接合され前記圧電振動子からの前記超音波を他方面の放射面に伝達する伝達部材とを備え、前記放射面から放射される超音波を肌に作用させる超音波美顔装置において、
前記圧電振動子の駆動装置は、請求項１または請求項２に記載の圧電振動子の駆動装置であること
を特徴とする超音波美顔装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１５５１１５（Ｐ２００８−１５５１１５Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４５９９２（Ｐ２００６−３４５９９２）
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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